一种背结n型太阳能电池和组件及其系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种背结N型太阳能电池和组件及其系统。本实用新型的一种背结N型太阳能电池，包括N型晶体硅基体，N型晶体硅基体的正表面包括依次从内到外的n+掺杂区域和正表面钝化减反膜；N型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的p+掺杂区域和背表面钝化膜；N型晶体硅基体的正表面包括正面电极，N型晶体硅基体的背表面设置有背面电极和穿透钝化膜的槽状结构，背面电极填充在槽状结构内并与p+掺杂区域形成欧姆接触。其有益效果是：在背表面钝化膜上开槽后印刷铝浆，铝浆仅在开槽图案处与背表面p+掺杂层形成局部接触。还可提高电池的开路电压，同时还能够极大的减少电池片的银浆消耗，从而降低电池片的制作成本。
【专利说明】
一种背结N型太阳能电池和组件及其系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及太阳能电池领域，特别涉及一种背结N型太阳能电池和组件及其系统。
【背景技术】
[0002]太阳能电池是一种能将太阳能转化为电能的半导体器件。目前，业界的主流产品为P型晶体硅电池。该电池工艺简单，但是具有光致衰减效应，即电池的效率会随着时间的增加而逐渐衰减，这主要是由于掺入P型硅衬底中的硼原子与衬底中的氧原子相结合产生硼氧对的结果。研究表明，硼氧对起着载流子陷阱作用，使少数载流子寿命降低，从而导致了电池光电转换效率的衰减。相对于P型晶体硅电池，N型太阳能电池具有光致衰减小、耐金属杂质污染性能好、少数载流子扩散长度长等优点。
[0003]N型太阳能电池分为前结型和背结型两种。其中背结N型太阳能电池的结构为η+/η/ρ+结构，其正表面为η+掺杂层，背表面为ρ+掺杂层。ρ+掺杂层一般采用掺铝银浆制作电极，然而掺铝银浆的价格都较为昂贵，这导致含银浆料在电池制造成本中的占比居高不下。另外，掺铝银浆虽然可以和P+掺杂层形成较好的欧姆接触，但其下方的金属复合非常严重，这会损失较大一部分的开路电压。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种背结N型太阳能电池和组件及其系统。所述的背结N型太阳能电池可以提高电池的开路电压，同时还能够显著地降低含银浆料的使用量，从而降低太阳能电池的生产成本。
[0005]本实用新型提供的一种背结N型太阳能电池，其技术方案是:
[0006]本实用新型提供的一种背结N型太阳能电池，包括N型晶体硅基体，N型晶体硅基体的正表面包括依次从内到外的η+掺杂区域和正表面钝化减反膜;N型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的P+掺杂区域和背表面钝化膜;N型晶体硅基体的正表面包括正面电极，N型晶体硅基体的背表面设置有背面银主栅电极、背面铝电极和穿透钝化膜的槽状结构，背面铝电极填充在槽状结构内并与P+掺杂区域形成欧姆接触;N型晶体硅基体的长度与厚度的比值为300:1?10000:1。
[0007]其中，正面电极是银电极。
[0008]其中，正面电极是由正面主栅和正面副栅构成的H型栅线。
[0009 ] 其中，正面主栅的线宽为0.5-3mm，正面副栅的线宽为40_80μπι。
[0010]其中，钝化减反膜是S12和SiNx介质膜组成的复合介质膜，钝化膜是Si02、SiNx或AI2O3介质膜中的一种或多种。
[0011]其中，N型晶体硅基体的厚度为50-300μπι;ρ+掺杂区域的掺杂深度为0.5-2.0ymjife化减反膜的厚度为70-1 1nm;钝化膜的厚度为不低于20nm; η+掺杂区域的掺杂深度为0.5-2.0um0
[0012]其中，N型晶体硅基体的背表面包括穿透钝化膜的多个槽状结构，多个槽状结构相互平行;槽状结构的宽度为20-60μηι。
[0013]其中，槽状结构的形状为连续的线条状结构、非连续的线条状结构或者非连续的圆点状结构。
[0014]本实用新型还提供了一种背结N型太阳能电池组件，包括由上至下依次设置的前层材料、封装材料、背结N型太阳能电池、封装材料、背层材料，背结N型太阳能电池是上述的一种背结N型太阳能电池。
[0015]本实用新型还提供了一种背结N型太阳能电池系统，包括一个或多于一个串联的背结N型太阳能电池组件，背结N型太阳能电池组件是上述的一种背结N型太阳能电池组件。
[0016]本实用新型的实施包括以下技术效果:
[0017]本实用新型提出的背结N型太阳能电池，其优点在于:在背表面钝化膜上开槽后印刷铝浆，铝浆仅在开槽图案处与背表面P+掺杂层形成局部接触。与使用掺铝银浆印刷电极相比，本实用新型方法可提高电池的开路电压，同时还能够极大的减少电池的银浆消耗，从而降低电池片的制作成本。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型实施例的背结N型太阳能电池的制备方法步骤一后的电池结构截面示意图。
[0019]图2为本实用新型实施例2的背结N型太阳能电池的制备方法步骤二烘干后的电池结构截面示意图。
[0020]图3为本实用新型实施例的背结N型太阳能电池的制备方法步骤二后的电池结构截面示意图。
[0021]图4为本实用新型实施例的背结N型太阳能电池的制备方法步骤三后的电池结构截面示意图。
[0022]图5为本实用新型实施例的背结N型太阳能电池的制备方法步骤四后的电池结构截面示意图。
[0023]图6为本实用新型实施例的背结N型太阳能电池的制备方法步骤二中开槽后的连续的线条状结构示意图。
[0024]图7为本实用新型实施例的背结N型太阳能电池的制备方法步骤二中开槽后的非连续的线条状结构示意图。
[0025]图8为本实用新型实施例的背结N型太阳能电池的制备方法步骤二中开槽后的非连续的圆点状结构示意图。
[0026]图9为本实用新型实施例的背结N型太阳能电池的制备方法步骤二中开槽后的错位排列的非连续的圆点状结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面将结合实施例以及附图对本实用新型加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。
[0028]参见图5至图9所示，本实施例提供的一种背结N型太阳能电池，包括N型晶体硅基体10，N型晶体硅基体10的正表面包括依次从内到外的η+掺杂区域12和正表面钝化减反膜14; N型晶体硅基体10的背表面包括依次从内到外的ρ+掺杂区域16和背表面钝化膜18; N型晶体硅基体10的正表面包括正面电极，正面电极是由正面主栅20和正面副栅24构成的H型栅线，正面主栅20的线宽为0.5-3mm，正面副栅24的线宽为40-80μπι;正面电极是银电极。N型晶体硅基体的背表面设置有背面银主栅电极22、背面铝电极26和穿透钝化膜的槽状结构，槽状结构的宽度为20-60μπι。背面铝电极26填充在槽状结构内并与ρ+掺杂区域形成欧姆接触，背面铝电极26可以覆盖整个N型晶体硅基体10的背表面，背面铝电极26也可以只覆盖背面开槽区域。N型晶体硅基体的长度与厚度的比值为300:1?10000:1;具体数值可以选择300:1; 125:0.18; 156:0.18; 156:1; 1560:5; 1560:1; 10000:1。本实施中，槽状结构的形状为连续的线条状结构(如图6所示)、非连续的线条状结构(如图7所示)或者非连续的圆点状结构(如图8所示)；非连续的线条状结构和非连续的圆点状结构可以是有规则的阵列或者无规则的阵列(如图9所示型晶体硅基体的背表面包括多个穿透钝化膜的槽状结构，多个槽状结构相互平行。
[0029]优选地，钝化减反膜14是S12和SiNx介质膜组成的复合介质膜，钝化膜18是S12、SiNx或Al2O3介质膜中的一种或多种。N型晶体硅基体10的厚度为50-300μπι;ρ+掺杂区域16的掺杂深度为0.5-2.Ομπι;钝化减反膜14的厚度为70-1 1nm;钝化膜18的厚度为不低于20nm; η+掺杂区域12的掺杂深度为0.5-2.Ομπι。
[0030]本实用新型提出的背结N型太阳能电池，其有益效果包括:在背表面钝化膜上开槽后印刷铝浆，铝浆仅在开槽图案处与背表面P+掺杂层形成局部接触。与使用掺铝银浆印刷电极相比，本实用新型方法可提高电池的开路电压，同时还能够极大地减少电池的银浆消耗，从而降低电池片的制作成本。
[0031]为了更清楚的显示本实施例中背结N型太阳能电池的结构，下述以两个实施例对背结N型太阳能电池的制备方法也作了详细描述。
[0032]实施例1
[0033]参见图1、图3至图9所示，本实施例中的背结N型太阳能电池的制备方法包括如下步骤:
[0034](I )、制备金属化前的背结N型太阳能电池，包括N型晶体硅基体1，N型晶体硅基体10的正表面包括依次从内到外的η+掺杂区域12和正表面钝化减反膜14;Ν型晶体硅基体10的背表面包括依次从内到外的P+掺杂区域16和背表面钝化膜18。其中正表面的钝化减反膜14是S12和SiNx介质膜组成的复合介质膜，背表面的钝化膜18是Si02、SiNx和Al2O3介质膜中一种或多种。N型晶体硅基体10的厚度为50?300μπι;η+掺杂区域12的掺杂深度为0.5?2.0μm;正表面钝化减反膜14的厚度为70?I 1nm;背表面钝化膜18的厚度为不低于20nm; ρ+掺杂区域16的掺杂深度为0.5?2.Ομπι。完成步骤(I)后的电池结构如图1所示。
[0035](2)、在背表面钝化膜18上开槽形成槽状结构，开槽方式采用激光开槽法。确保其完全穿透背表面钝化膜18但不破坏ρ+掺杂区域16的表面。开槽后图案的形状为连续的线条状结构(如图6)，其宽度为20-60um，长度为154mm，这些连续线条互相平行。开槽后图案的形状也可以为非连续的线条状结构(如图7)，可以为阵列排列的非连续的圆点状结构(如图8)，还可以为错位排列的非连续的圆点状结构(如图9)。完成步骤(2)后的电池结构如图3所不O
[0036](3)、在N型晶体硅基体10的背表面使用铝浆印刷背面铝电极26并烘干。背面铝电极26可以覆盖整个N型晶体硅基体10的背表面，背面铝电极26也可以只覆盖背面开槽区域。在N型晶体硅基体10的背表面使用银浆印刷背面银主栅电极22并烘干，背面银主栅电极22用于电池之间的焊接。完成步骤(3)后的电池结构如图4所示。
[0037](4)、在N型晶体硅基体10的正表面使用银浆印刷电极并进行烘干，其电极图案的形状为H型栅线(由正面主栅20和正面副栅24构成)，其中主栅宽0.5-3mm，长154mm，等间距设置3-6根，副栅线宽40-80um，长154mm，互相平行设置。完成步骤⑷后的电池结构如图5所不O
[0038](5)、将步骤(4)后的N型晶体硅基体10置于烧结炉中烧结，烧结的温度不高于900°C。至此，完成背结N型太阳能电池的制备。
[0039]实施例2
[0040]参见图1至图9所示，本实施例中的背结N型太阳能电池的制备方法包括如下步骤:[0041 ] (I )、制备金属化前的背结N型太阳能电池，包括N型晶体硅基体1，N型晶体硅基体10的正表面包括依次从内到外的η+掺杂区域12和正表面钝化减反膜14;N型晶体硅基体10的背表面包括依次从内到外的P+掺杂区域16和背表面钝化膜18。其中正表面的钝化减反膜14是S12和SiNx介质膜组成的复合介质膜，背表面的钝化膜18是Si02、SiNx和Al2O3介质膜中一种或多种。N型晶体硅基体10的厚度为50?300μπι;η+掺杂区域12的掺杂深度为0.5?2.0μm;正表面钝化减反膜14的厚度为70?I 1nm;背表面钝化膜18的厚度为不低于20nm; ρ+掺杂区域16的掺杂深度为0.5?2.Ομπι。完成步骤(I)后的电池结构如图1所示。
[0042](2)、在背表面钝化膜18上开槽，开槽方式采用浆料刻蚀法。在N型晶体硅基体10的背表面印刷刻蚀浆料40(参见图2所示)并进行烘干和清洗，，确保其完全穿透背表面钝化膜18。开槽图案的形状为连续的线条状结构(如图6)，其宽度为20-60um，长度为154_，这些连续线条互相平行。开槽图案的形状也可以为非连续的线条状结构(如图7)，可以为阵列排列的非连续的圆点状结构(如图8)，还可以为错位排列的非连续圆点(如图9)。刻蚀浆料40的烘干温度为100-400 0C，时间为1-10分钟，烘干后的电池结构如图2所示。烘干后将N型单晶硅基体10放入清洗设备中去除残余的刻蚀浆料40并进行清洗。可根据情况辅以超声以提高清洗效果。完成步骤(2)后的电池结构如图3所示。
[0043](3)、在N型晶体硅基体10的背表面使用铝浆印刷背面铝电极26并烘干。背面铝电极26可以覆盖整个N型晶体硅基体10的背表面，背面铝电极26也可以只覆盖背面开槽区域。在N型晶体硅基体10的背表面使用银浆印刷背面银主栅电极22并烘干，背面银主栅电极22用于电池之间的焊接。完成步骤(3)后的电池结构如图4所示。
[0044](4)、在N型晶体硅基体10的正表面使用银浆印刷电极并进行烘干，其电极图案的形状为H型栅线，其中主栅宽0.5-3mm，长154mm，等间距设置3-6根，副栅线宽40-80um，长154mm，互相平行设置。完成步骤(4)后的电池结构如图5所示。
[0045](5)、将步骤(4)后的N型晶体硅基体10置于烧结炉中烧结，烧结的温度不高于900°C。至此，完成背结N型太阳能电池的制备。
[0046]本实施例还提供了一种背结N型太阳能电池组件，包括由上至下连接的前层材料、封装材料、背结N型太阳能电池、封装材料、背层材料，背结N型太阳能电池是上述的一种背结N型太阳能电池。本实施例的背结N型太阳能电池组件的结构及工作原理使用本领域公知的技术，且本实用新型提供的背结N型太阳能电池组件的改进仅涉及上述的背结N型太阳能电池，不对其他部分进行改动。故本说明书仅对背结N型太阳能电池及其制备方法进行详述，对背结N型太阳能电池组件的其他部件及工作原理这里不再赘述。本领域技术人员在本说明书描述的内容基础上，即可实现本实用新型的背结N型太阳能电池组件。
[0047]本实施例还提供了一种背结N型太阳能电池系统，包括一个或多于一个串联的背结N型太阳能电池组件，背结N型太阳能电池组件是上述的一种背结N型太阳能电池组件。本实施例的背结N型太阳能电池系统的结构及工作原理使用本领域公知的技术，且本实用新型提供的背结N型太阳能电池系统的改进仅涉及上述的背结N型太阳能电池，不对其他部分进行改动。故本说明书仅对背结N型太阳能电池及其制备方法进行详述，对背结N型太阳能电池系统的其他部件及工作原理这里不再赘述。本领域技术人员在本说明书描述的内容基础上，即可实现本实用新型的背结N型太阳能电池系统。
[0048]最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
【主权项】
1.一种背结N型太阳能电池，包括N型晶体硅基体，所述N型晶体硅基体的正表面包括依次从内到外的η+掺杂区域和正表面钝化减反膜;所述N型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的P+掺杂区域和背表面钝化膜;其特征在于:所述N型晶体硅基体的正表面包括正面电极，所述N型晶体硅基体的背表面设置有背面银主栅电极、背面铝电极和穿透钝化膜的槽状结构，背面铝电极填充在槽状结构内并与P+掺杂区域形成欧姆接触;所述N型晶体硅基体的长度与厚度的比值为300:1?10000:1。2.根据权利要求1所述的一种背结N型太阳能电池，其特征在于:所述正面电极是银电极。3.根据权利要求1所述的一种背结N型太阳能电池，其特征在于:所述正面电极是由正面主栅和正面副栅构成的H型栅线。4.根据权利要求3所述的一种背结N型太阳能电池，其特征在于:所述正面主栅的线宽为0.5-3mm，所述正面副栅的线宽为40-80μπι。5.根据权利要求1所述的一种背结N型太阳能电池，其特征在于:所述钝化减反膜是S12和SiNx介质膜组成的复合介质膜，所述钝化膜是S12、SiNx或Al2O3介质膜中的一种。6.根据权利要求1所述的一种背结N型太阳能电池，其特征在于:所述N型晶体硅基体的厚度为50-30(^111;所述?+掺杂区域的掺杂深度为0.5-2.(^111;所述钝化减反膜的厚度为70-11nm;所述钝化膜的厚度为不低于20nm ；所述η+掺杂区域的掺杂深度为0.5-2.0ym07.根据权利要求1所述的一种背结N型太阳能电池，其特征在于:Ν型晶体硅基体的背表面包括穿透钝化膜的多个槽状结构，多个所述槽状结构相互平行;所述槽状结构的宽度为20-60μπιο8.根据权利要求1?7任一所述的一种背结N型太阳能电池，其特征在于:所述槽状结构的形状为连续的线条状结构、非连续的线条状结构或者非连续的圆点状结构。9.一种背结N型太阳能电池组件，包括由上至下依次设置的前层材料、封装材料、背结N型太阳能电池、封装材料、背层材料，其特征在于:所述背结N型太阳能电池是权利要求1-8任一所述的一种背结N型太阳能电池。10.—种背结N型太阳能电池系统，包括一个或多于一个串联的背结N型太阳能电池组件，其特征在于:所述背结N型太阳能电池组件是权利要求9所述的一种背结N型太阳能电池组件。
【文档编号】H01L31/0224GK205542842SQ201620311979
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】林建伟, 孙玉海, 刘志锋, 季根华, 张育政
【申请人】泰州中来光电科技有限公司