一种perc太阳能电池的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种PERC太阳能电池，包括具有PN结的硅片层，以及依次设于硅片层背面的钝化层和金属层；所述钝化层上设有开口区；太阳能电池的表面设有背电极；以硅片所在的平面计，所述背电极所在的位置与所述开口区所在的位置不重合。本发明将背电极所在的位置与所述开口区所在的位置设计成不重合，减小了金属与开口处裸硅之间的复合，提高电池开压，实验证明：相比现有结构，本发明的结构可以使得电池转换效率有0.1%的提升，取得了意想不到的效果。
【专利说明】
一种PERC太阳能电池
技术领域
[0001]本发明涉及一种PERC太阳能电池，属于太阳能电池技术领域。
【背景技术】
[0002] 常规的化石燃料日益消耗殆尽，在现有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清 洁、最普遍和最有潜力的替代能源。太阳能发电装置又称为太阳能电池或光伏电池，可以将 太阳能直接转换成电能，其发电原理是基于半导体PN结的光生伏特效应。
[0003] 随着科技的发展，出现了局部接触背钝化(PERC)太阳能电池，这是新开发出来的 一种高效太阳能电池，得到了业界的广泛关注。其核心是在硅片的背光面用氧化铝或者氧 化硅薄膜(5~100纳米)覆盖，以起到钝化表面，提高长波响应的作用，从而提升电池的转换 效率。但是，氧化铝或者氧化硅不导电，因此需要对该薄膜局部开口，以便于铝金属与硅片 背表面接触，收集电流。另外，由于铝金属(通常是铝浆)在高温烧结过程中，会破坏氧化铝 或者氧化硅的钝化作用，因此通常要在氧化铝或者氧化硅薄膜上再覆盖氮化硅薄膜，起到 保护作用。因此，现有的PERC太阳能电池的制备方法主要包括如下步骤：制绒、扩散、背抛 光、刻蚀和去杂质玻璃、背面沉积氧化铝或氧化硅薄膜、沉积氮化硅保护膜、正面沉积氮化 硅减反射层、背面局部开口、丝网印刷正背面金属浆料、烧结，即可得到太阳能电池。因此， 现有的PERC太阳能电池的结构参见附图卜2所示，包括具有PN结的硅片层1，以及依次设于 硅片层背面的钝化层2、氮化硅薄膜层3和铝金属层4;所述钝化层和氮化硅薄膜层上设有多 个开口区5(或称局部接触区），而在太阳能电池的正面设有多个正面电极，其背面设有多个 背电极6;且背电极不限定覆盖区域，可能同时覆盖开口区区域和非开口区区域。
[0004] 另一方面，现有PERC太阳能电池的背面场一般为铝浆整面印刷。这种结构存在如 下问题：（1)整面印刷铝浆耗量较大，电池成本高，同时导致电池片容易弯曲；（2)烧结形 成的BSF深度较浅，接触复合大，开路电压低；（3)组件端只有正面功率增益，无法实现功率 增益最大化。
[0005] 因此，开发高效率的PERC太阳能电池始终是本领域技术人员的研发方法。
【发明内容】
[0006] 本发明的发明目的是提供一种PERC太阳能电池。
[0007]为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是:一种PERC太阳能电池，包括具有 PN结的硅片层，以及依次设于硅片层表面的钝化层和金属层;所述钝化层上设有开口区；太 阳能电池的背面设有背电极，所述背电极和金属层电连接； 所述金属层局部覆盖硅片背面，且所述金属层至少覆盖所有的所述钝化层上的开口 区； 以硅片所在的平面计，所述背电极所在的位置与所述开口区所在的位置不重合。
[0008]上文中，所述金属层局部覆盖硅片背面，即金属浆不是整面印刷，而是留有间隙 的。所述金属层至少覆盖所有的所述钝化层上的开口区，即开口区是肯定有金属层覆盖的， 但对于金属层而言，还可以覆盖其他地方。所述金属层可以是铝金属层。
[0009] 以硅片所在的平面计，所述背电极所在的位置与所述开口区所在的位置不重合， 即两者是分开的，这样可以减小背电极与开口处裸硅之间的复合，提高电池开压，提升电池 转换效率。
[0010] 上文中，所述背电极是现有技术，其可以采用呈矩阵分布的背电极块，例如3X3分 布等。
[0011]上述技术方案中，所述金属层覆盖的面积占硅片背面面积的40~80%。优选的，所述 金属层覆盖的面积占硅片背面面积的76~80%。
[0012] 上述技术方案中，所述金属层呈条形分布。
[0013] 上述技术方案中，所述金属层呈块状矩阵分布。即金属层是分块分布的。
[0014]无论是条形分布还是块状矩阵分布，相邻金属层均可以通过铝金属线和/或背电 极实现电连接。其最终目的是所有的金属层均可以通过背电极导出电流。
[0015] 上述技术方案中，所述金属层各区域相互之间电连通或不连通。即金属层各区域 可完全不连通或部分连通，通过连通的背电极实现电连接;金属层各区域也可以相互连通， 此时背电极可以是连通的，也可以是不连通的。
[0016] 上述技术方案中，所述开口区占硅片背面面积的2~10%。优选的，所述开口区占硅 片背面面积的5~10%。
[0017] 上述技术方案中，所述钝化层的厚度为5~100纳米。
[0018] 上述技术方案中，所述钝化层为氧化铝和氮化硅的叠层膜，或者为氧化硅和氮化 娃的叠层膜。
[0019] 上述技术方案中，所述背电极与所述钝化层直接接触，且所述背电极不与所述开 口区有接触。即背电极与所述钝化层的非开口区直接接触，所述非开口区是指钝化层上没 有开口的区域。
[0020] 与之相应的另一种技术方案，所述背电极覆盖于背电场上，且与背电场直接接触。
[0021] 上述2种并列技术方案中，对于后者，背电极的焊接拉力会受影响，组件可靠性方 面前者优于后者。
[0022]本发明的机理如下:PERC电池背面电极不覆盖开窗区域，即背面电极印刷在钝化 膜上，通过高温烧结后，背面电极和氮化硅形成连接汇流电流，电极和其下方硅基没有直接 接触，这样消除了背电极和开口处的接触复合，提高了电池开压，同时不会影响电池的良好 接触，最终使得电池转换效率有〇. 1%的提升；同样的，对于背电极覆盖并直接接触铝背场的 情况，高温烧结后，背面电极和氮化硅形成连接汇流电流，铝背场和其下方硅基没有直接接 触，这样同样可以消除金属和开口处的接触复合，提高了电池开压。
[0023]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： 1、 本发明将背电极所在的位置与所述开口区所在的位置设计成不重合，即两者是分开 的，减小了金属与开口处裸硅之间的复合，提高电池开压，实验证明：相比现有结构，本发明 的结构可以使得电池转换效率有0.1%的提升，取得了意想不到的效果； 2、 本发明将铝金属层设计成局部覆盖硅片背面，这些局部覆盖的铝金属层在印刷烧结 后可以达到更深的BSF，使得背面接触复合减小，电池开压增加，提升电池转化效率;此外， 还可以在组件背面有功率增益，使得功率CTM增加；同时背面铝浆耗量减小，可以降低电池 成本，同时电池不容易弯曲； 3、本发明的结构易于实现，与现有工业化生产工艺兼容性较好，可以快速移植到工业 化生产中，适于推广应用。
【附图说明】
[0024]图1是【背景技术】中现有PERC太阳能电池的剖视图。
[0025]图2是【背景技术】中现有PERC太阳能电池的背面视图。
[0026]图3是本发明实施例一的剖视图。
[0027]图4是本发明实施例一的背面视图。
[0028]图5是本发明实施例二的背面视图。
[0029]图6是本发明实施例二的剖视图。
[0030] 其中：1、硅片层;2、氧化铝层;3、氮化硅薄膜层;4、铝金属层;5、开口区；6、背电极。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合实施例对本发明进一步描述。
[0032] 实施例一： 参见图3~4所示，一种PERC太阳能电池，包括具有PN结的硅片层1，以及依次设于硅片层 背面的钝化层（由氧化铝层2和氮化硅薄膜层3构成）和铝金属层4;所述钝化层和氮化硅薄 膜层上设有开口区5;太阳能电池的背面设有背电极6; 所述铝金属层局部覆盖硅片背面，且所述铝金属层覆盖所有的所述钝化层和氮化硅薄 膜层上的开口区； 以硅片所在的平面计，所述背电极所在的位置与所述开口区所在的位置不重合。
[0033]所述铝金属层覆盖的面积占硅片背面面积的80%。所述铝金属层呈条形分布。
[0034]所述开口区占硅片背面面积的8%。
[0035] 所述钝化层的厚度为50纳米。所述钝化层为氧化铝或者氧化硅薄膜层。
[0036] 实施例二： 参见图5~6所示，一种PERC太阳能电池，包括具有PN结的硅片层，以及依次设于硅片层 背面的钝化层、氮化硅薄膜层和铝金属层4;所述钝化层和氮化硅薄膜层上设有开口区；太 阳能电池的背面设有背电极6; 所述铝金属层局部覆盖硅片背面，且所述铝金属层覆盖所有的所述钝化层和氮化硅薄 膜层上的开口区； 所述背电极6与所述钝化层的非开口区直接接触，参见图6所示。
[0037] 以硅片所在的平面计，所述背电极所在的位置与所述开口区所在的位置不重合。
[0038] 所述铝金属层覆盖的面积占硅片背面面积的60%。所述铝金属层呈块状矩阵分布。 [0039]所述开口区占硅片背面面积的8%。
[0040] 所述钝化层的厚度为50纳米。所述钝化层为氧化铝或者氧化硅薄膜层。
[0041] 对比例一 一种PERC太阳能电池，其结构与实施例一相同，唯一不同之处是太阳能电池的背面的 背电极的位置不同，本对比例中，背电极的位置与开口区所在的位置有部分重合，可参见图 1所示。
[0042] 对比实施例一和对比例一中电池片的电性能参数，对比结果如下：
由上可见，相对于对比例，本申请的开路电压和短路电流也有明显的提升，光电转换效 率提高了 〇. 1%，取得了意想不到的效果。
[0043] 接着，测试了局部覆盖的铝金属层的不同覆盖率对电性能和组件功率的影响，结
由上η」见，本友明将铝金属层设计成局部覆盖硅片苜0，这些局部覆盖的铝金属层小 同的覆盖率，对于电性能和组件功率的影响是非常大的，首先，在覆盖率（即铝金属层覆盖 的面积占硅片背面面积的比例）为40~80%时，电池开压增加，电池转化效率提升，功率增加； 尤其是，当覆盖率为76~80%时，这些数据的提升尤为明显。
【主权项】
1. 一种PERC太阳能电池，包括具有PN结的硅片层（1)，以及依次设于硅片层表面的钝化 层和金属层(4);所述钝化层上设有开口区（5);太阳能电池的背面设有背电极(7)，所述背 电极和金属层电连接;其特征在于： 所述金属层局部覆盖硅片背面，且所述金属层至少覆盖所有的所述钝化层上的开口 区； 以硅片所在的平面计，所述背电极所在的位置与所述开口区所在的位置不重合。2. 根据权利要求1所述的PERC太阳能电池，其特征在于:所述金属层覆盖的面积占硅片 背面面积的40~80%。3. 根据权利要求1所述的PERC太阳能电池，其特征在于:所述金属层呈条形分布。4. 根据权利要求1所述的PERC太阳能电池，其特征在于:所述金属层呈块状矩阵分布。5. 根据权利要求1或3或4所述的PERC太阳能电池，其特征在于:所述金属层各区域相互 之间电连通或不连通。6. 根据权利要求1所述的PERC太阳能电池，其特征在于:所述开口区占硅片背面面积的 2~10%〇7. 根据权利要求1所述的PERC太阳能电池，其特征在于:所述钝化层的厚度为5~100纳 米。8. 根据权利要求1所述的PERC太阳能电池，其特征在于:所述钝化层为氧化铝和氮化硅 的叠层膜，或者为氧化硅和氮化硅的叠层膜。9. 根据权利要求1所述的PERC太阳能电池，其特征在于:所述背电极与所述钝化层直接 接触，且所述背电极不与所述开口区有接触。10. 根据权利要求1所述的PERC太阳能电池，其特征在于:所述背电极覆盖于背电场上， 且与背电场直接接触。11. 根据权利要求1所述的PERC太阳能电池，其特征在于:所述金属层为铝金属层。
【文档编号】H01L31/068GK106057920SQ201610436607
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月17日
【发明人】侯利平, 王栩生, 邢国强
【申请人】苏州阿特斯阳光电力科技有限公司