一种晶体硅太阳能电池及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光伏太阳能电池领域，具体涉及一种晶体硅太阳能电池及其制作方法。
【背景技术】
[0002]晶体硅太阳能电池是一种光电转化器件:在硅半导体基材之上制作反型的掺杂层，形成PN结，其上有表面钝化层和减反射薄膜，最顶层是金属银(银铝)栅线引出电流，经过光照，产生持续的光生电流。栅线的制作方法有丝网印刷、电镀等。这种利用金属栅线作为晶体硅电池集电极的方法称作金属化。
[0003]金属栅线下方与之接触的硅要求掺杂浓度尽量高，重掺杂(Ie19-1e21)的硅能和金属形成欧姆接触，降低金半接触电阻；掺杂浓度低的硅和金属之间接触电阻高。太阳电池要做到输出功率最大化，需要尽可能减少栅线和硅的接触电阻。然而，硅基体掺杂浓度过高会产生很多的缺陷，光生载流子在高掺杂区复合几率增加，电性能降低，类似重掺杂层被称作“死层”。除此之外，重掺杂的表面缺陷多，表面复合严重，降低电性能。也就是说，重掺杂有利于金半接触，但对电池性能有所降低。金属化的技术发展方向是尽可能将栅线做得更高更窄，减少金半接触面积，并保障合理的栅线横截面积，不额外增加栅线的电阻。
【发明内容】
[0004]本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种晶体硅太阳能电池。
[0005]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:一种晶体硅太阳能电池，它包括N型硅片衬底、形成于所述N型硅片衬底任一表面上的减反射膜、一端嵌设于所述N型硅片衬底内另一端延伸至超出所述减反射膜的多根第一栅线、对应形成于所述第一栅线底部且与所述N型硅片衬底一体的掺杂层以及覆盖于所述第一栅线上用于连接相邻所述第一栅线并汇集电流的第二栅线。
[0006]优化地，所述掺杂层为P重掺杂层。
[0007]优化地，所述第二栅线包括用于连接相邻两根所述第一栅线的连接栅线以及同时覆盖于多根所述第一栅线上的至少一根主栅线。
[0008]进一步地，所述第一栅线的宽度为20~80微米，所述连接栅线的宽度为15~90微米，所述主栅线的宽度为0.5-1.5毫米。
[0009]本发明的又一目的在于提供一种上述晶体硅太阳能电池的制作方法，它包括以下步骤:
(a)在所述N型硅片衬底任一表面上形成所述减反射膜；
(b)在所述减反射膜上印制与所述第一栅线相对应的第一浆料，烘干；
(c)在所述减反射膜上印制与所述第二栅线相对应的第二浆料，烘干，随后进行烧结使第一浆料烧穿所述减反射膜和部分所述N型硅片衬底、并形成所述第一栅线、所述第二栅线和所述掺杂层。
[0010]优化地，步骤(b)和步骤(c)中，所述印制技术包括丝网印刷、电镀和3D打印。
[0011]优化地，步骤(b)中，所述第一浆料为银铝浆料，其烘干温度为200~300°C。
[0012]进一步地，步骤(c)中，所述第二浆料为银浆料。
[0013]进一步地，步骤(C)中，所述烧结温度为800~1000°C，时间为1~60秒。
[0014]由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点:本发明晶体硅太阳能电池，通过N型硅片衬底上嵌入第一栅线，将掺杂层设置在第一栅线底部且与N型硅片衬底一体并且在第一栅线上覆盖第二栅线，这样可以减少栅线-硅接触面积，减少由接触带来的缺陷复合，结合了硅材料局域掺杂，进一步减少重掺杂的复合损失，提升太阳电池的性能。
【附图说明】
[0015]附图1为实施例1中晶体硅太阳能电池的结构示意图；
附图2为实施例1中晶体硅太阳能电池的制作示意图；
附图3为附图1的俯视图；
附图4为实施例2中晶体硅太阳能电池的结构示意图；
附图5为实施例2中晶体硅太阳能电池的结构示意图；
其中，1、N型硅片衬底；2、减反射膜；3、第一栅线；4、掺杂层；5、第二栅线；51、连接栅线；52、主栅线。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合附图对本发明优选实施方案进行详细说明:
实施例1
如图1所示的晶体硅太阳能电池，主要包括N型硅片衬底1、减反射膜2、第一栅线3、掺杂层4和第二栅线5。
[0017]其中，减反射膜2形成于N型硅片衬底I的任一表面上。第一栅线3有多根，如图2所示，它们排布成相互平行且间隔设置的多列，每列中对应的第一栅线3处于同一直线上；第一栅线3的一端(底部)嵌设于N型硅片衬底I内，另一端(上部)延伸至超出(或者高于)减反射膜2。掺杂层4对应形成于第一栅线3底部且一体形成在N型硅片衬底I的表面，掺杂层4优选为P重掺杂层，这样N型硅片衬底I和第一栅线3能够形成金属-硅欧姆接触，可以减少栅线-娃接触面积，减少由接触带来的缺陷复合，结合了娃材料局域掺杂，进一步减少重掺杂的复合损失，提升太阳电池的性能。第二栅线5也有多根，它们覆盖于第一栅线3上，起到连接相邻两个第一栅线3和汇集电流的双重作用。
[0018]在本实施例中，第二栅线5包括多根连接栅线51和至少一根主栅线52，连接栅线51用于连接相邻两根第一栅线3相向的两端，它的宽度可以比第一栅线3略窄或略宽，也可与第一栅线3等宽。主栅线52同时覆盖于多根第一栅线3上，它的延伸方向与各列中对应的第一栅线3的延伸方向相垂直，用于汇集电流，即汇集第一栅线3收集到的载流子；考虑到主栅线对入射光遮挡严重，并且对金半接触复合影响较大，金属栅线图形设计需尽量降低主栅线52的宽度，优选为0.5-1.5毫米，而连接栅线51的宽度优选为15~90微米。同样，在保证载流子收集的情况下，第一栅线3金半接触面积越低越好，优选为20~80微米，以尽量减少晶体硅电池金属化的接触面积，从而减少因为金属-硅接触而至的复合缺陷。
[0019]实施例2
如图4所示的晶体硅太阳能电池，其整体结构与实施例1中的晶体硅太阳能电池结构基本相同，不同的是:连接栅线51覆盖处于同一直线上的多根第一栅线3，而不仅仅是连接相邻两根第一栅线3相向的两端。主栅线52覆盖在多根第一栅线3上或者多根连接栅线51上，它的延伸方向与各列中对应的第一栅线3的延伸方向相垂直。
[0020]实施例3
本实施例提供一种实施例1中晶体硅太阳能电池的制作方法，它包括以下步骤:
(a)在N型硅片衬底I任一表面上形成减反射膜2，其形成方法可参考CN201510020649.4，具体为:采用氧化铝与氮化硅的叠层钝化的方式，氧化铝起到钝化作用，氮化硅起到保护及调整光学参数，降低反射率的作用；可采用PECVD或ALD法制作氧化铝和氮化硅形成的钝化减反膜，采用PECVD法制作氮化硅钝化减反膜；
(b)在减反射膜2上印制与第一栅线3相对应的第一浆料，烘干；该印制技术包括但不限于丝网印刷、电镀和3D打印等；第一浆料为银铝浆料(银铝浆料的成分主要是银粉、铝粉和有机体系，即含有可以烧穿钝化层的成分，用于烧穿太阳能电池的减反射膜2并蚀刻部分N型硅片衬底1，实现金-硅欧姆接触)；其烘干温度为200~300°C，确保第一浆料中有机体系的挥发；
(c)在减反射膜2上印制与第二栅线5相对应的第二浆料，在印制第二浆料时需要借助设备的对准系统确保图案按图3所示精准重合；烘干，随后在800~1000°C进行烧结1~60秒使第一浆料烧穿所述减反射膜2和部分所述N型硅片衬底1、并形成第一栅线3、第二栅线5和掺杂层4 ;第二浆料为银浆料(该银浆料的成分不含有以烧穿钝化层的成分，烧结后不会穿蚀N型硅片衬底I ;而且其导电性良好，可以降低金属电阻)。
[0021]该制作方法分两次印刷(电镀等)，可以提升栅线(第一栅线3和第二栅线5)的高宽比，减少遮挡面积，从而提升电池的光电转化效率；还可以实现硅材料局域掺杂，进一步减少重掺杂的复合损失，提升太阳电池的性能，其硅的表面掺杂方式更自由。
[0022]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种晶体硅太阳能电池，其特征在于:它包括N型硅片衬底(I)、形成于所述N型硅片衬底(I)任一表面上的减反射膜(2 )、一端嵌设于所述N型硅片衬底(I)内另一端延伸至超出所述减反射膜(2)的多根第一栅线(3)、对应形成于所述第一栅线(3)底部且与所述N型硅片衬底(I)一体的掺杂层(4 )以及覆盖于所述第一栅线(3 )上用于连接相邻所述第一栅线(3 )并汇集电流的第二栅线(5 )。2.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池，其特征在于:所述掺杂层(4)为P重掺杂层。3.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池，其特征在于:所述第二栅线(5)包括用于连接相邻两根所述第一栅线(3)的连接栅线(51)以及同时覆盖于多根所述第一栅线(3)上的至少一根主栅线(52)。4.根据权利要求3所述的晶体硅太阳能电池，其特征在于:所述第一栅线(3)的宽度为20~80微米，所述连接栅线(51)的宽度为15~90微米，所述主栅线(52)的宽度为0.5-1.5毫米。5.权利要求1至4中任一所述晶体硅太阳能电池的制作方法，其特征在于，它包括以下步骤: (a)在所述N型硅片衬底(I)任一表面上形成所述减反射膜(2); (b)在所述减反射膜(2)上印制与所述第一栅线(3)相对应的第一浆料，烘干； (c)在所述减反射膜(2)上印制与所述第二栅线(5)相对应的第二浆料，烘干，随后进行烧结使第一浆料烧穿所述减反射膜(2 )和部分所述N型硅片衬底(I)、并形成所述第一栅线(3 )、所述第二栅线(5 )和所述掺杂层(4 )。6.根据权利要求5所述晶体硅太阳能电池的制作方法，其特征在于:步骤(b)和步骤(c)中，所述印制技术包括丝网印刷、电镀和3D打印。7.根据权利要求5所述晶体硅太阳能电池的制作方法，其特征在于:步骤(b)中，所述第一浆料为银铝浆料，其烘干温度为200~300°C。8.根据权利要求7所述晶体硅太阳能电池的制作方法，其特征在于:步骤(c)中，所述第二浆料为银浆料。9.根据权利要求8所述晶体硅太阳能电池的制作方法，其特征在于:步骤(c)中，所述烧结温度为800~1000°C，时间为1~60秒。
【专利摘要】本发明涉及一种晶体硅太阳能电池及其制作方法，它包括N型硅片衬底、形成于所述N型硅片衬底任一表面上的减反射膜、一端嵌设于所述N型硅片衬底内另一端延伸至超出所述减反射膜的多根第一栅线、对应形成于所述第一栅线底部且与所述N型硅片衬底一体的掺杂层以及覆盖于所述第一栅线上用于连接相邻所述第一栅线并汇集电流的第二栅线。通过N型硅片衬底上嵌入第一栅线，将掺杂层设置在第一栅线底部且与N型硅片衬底一体并且在第一栅线上覆盖第二栅线，这样可以减少栅线-硅接触面积，减少由接触带来的缺陷复合，结合了硅材料局域掺杂，进一步减少重掺杂的复合损失，提升太阳电池的性能。
【IPC分类】H01L31/0224
【公开号】CN105118874
【申请号】CN201510611627
【发明人】倪志春, 魏青竹, 吴晨阳, 陆俊宇, 连维飞
【申请人】中利腾晖光伏科技有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月23日