专利名称：一种肖特基结的单面电极晶体硅太阳能电池及其制备方法
技术领域：
本发明涉及晶体硅太阳能电池领域，尤其是一种肖特基结的单面电极晶体硅太阳能电池及其制备方法。
背景技术：
太阳能作为一种清洁的、没有任何污染的能源，以及太阳能发电做为动力供应主 要来源之一的可能性，已日益引起人们关注。而解决这个技术的关键在于太阳能电池生产 成本的降低和转化效率的提高。对于占主流地位的晶体硅太阳能电池，由于其正表面电极 占了表面积的20%，减少了太阳能电池的受光面积，从而减少了其转化效率。光伏行业的相关技术人员为了提高太阳能电池的转化效率，在传统结构的基础上 做了大量的技术创新及改进。如专利号为200620152276. 2的《单面电极太阳能电池》。其 结构包括太阳能电池表层、缓冲层、含至少一个P-N结的光吸收区、过渡层、P或N型区的集 电栅和电极。这是一种受光面可以得到充分利用的结构，同时，由于底部PN结的集栅型排 布，增加了 PN结的有效长度，从而提高了薄膜太阳能电池的转化效率。
发明内容
发明目的本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种肖特基 结的单面电极晶体硅太阳能电池。技术方案本发明公开了一种肖特基结的单面电极晶体硅太阳能电池，包括N型 基片，所述N型基片的一面为受光面，另一面为背光面；所述受光面表面织构化，且设有钝 化层和减反层，所述背光面上设置有与所述N型基片构成肖特基结的负电极以及与所述负 电极形状适配的正电极，所述正电极与所述N型基片形成欧姆接触；所述负电极与所述正 电极之间存有间隙。所述负电极和正电极为栅状或者梳状，且相互交错配合设置。本发明中，所述正电极与所述N型基片之间设有N+掺杂层，掺杂可以采用常规的 一切掺杂方式。其中浆料掺杂法中的浆料可以采用印刷、喷涂或者沉积的方式在基片背光 面形成杂质来源层。本发明中，所述肖特基结的深度为0. 1 μ m 1 μ m。基片掺杂宽度主要受印刷电 极精度限制，可在0. Olmm 5mm之间选择，掺杂深度主要受工艺及时间限制，在0. 1 μ m Iym之间选择。本发明中，所述负电极为铝负电极，所述正电极为铝电极或银铝电极。本发明中，所述N型基片厚度为40μπι 200μπι。基片选取常规用太阳能电池N 型晶硅，由于基片越薄，从太阳能电池受光面达到PN结位置的光损失越小，所以在工艺允 许条件下，选用较薄的基片为较优的方案。本发明中在基片为N型时，在背光面设N+掺杂层，在N+层表面交替设置渗入基片 内部，穿透N+层的负极和与N+层形成欧姆接触的正极。本发明还公开了一种制备肖特基结的单面电极晶体硅太阳能电池的方法，包括以下步骤将N型基片织构化，并在受光面镀钝化层、反射层；在N型基片背光面丝印铝负电极，所述铝负电极为栅状或者梳状；用强激光对铝负电极进行照射，使铝渗入晶片内形成肖特基结；在N型基片背光面与铝负极相交错丝印相同形状的金属正电极，形成电池的正电 极；烧结N型基片，使金属正电极与N型基片的背光面形成欧姆接触。本发明所述方法中，所述金属正电极为铝电极或者银铝电极。进行N+掺杂时，对基片可以采用激光选择性照射的加热方式，也可以采用整体炉 式加热。由于激光照射方式不容易引入额外杂质，为最优方案。第二个优选方案为先对基 片有选择地进行离子注入掺杂，然后通过退火修复基片晶格。第三个优选方案为将基片置 于真空室内，采用向真空室内通入相应掺杂气体，N型硅片通入B2H6、H2的混合气体，P型硅 片通入PH3、H2的混合气体。第四个优选方案为采用混合掺杂工艺气体，用APCVD方式在基 片相应位置沉积杂质源，然后对基片进行高温扩散。第五个优选方案为采用混合掺杂工艺 气体，用APCVD方式在基片相应位置沉积杂质源，然后对基片进行高温扩散。本发明又公开了一种制备肖特基结的单面电极晶体硅太阳能电池的方法，包括以 下步骤将N型基片表面织构化，并在受光面镀钝化层、减反层；在N型基片的背光面进行N+掺杂，形成N+掺杂层；在N+掺杂层上丝印铝负电极，形成栅状或者梳状的铝负电极；用强激光对N型基片的铝负电极的位置进行照射，使铝渗入N型基片形成穿透N+ 掺杂层的肖特基结；在N+掺杂层上丝印与所述铝负极形状相同、位置相交替的金属电极，形成电池的 正电极；烧结N型基片，使金属正电极与N型基片的背光面形成欧姆接触。本发明所述方法中，所述金属正电极为铝电极或者银铝电极。有益效果本发明提供了一种肖特基结的单面电极晶体硅太阳能电池及其制备 方法，可以最大限度利用电池的表面积接收阳光，使接受阳光的面积增大了 10% 20%左 右。同时，由于PN结在背表面呈栅状排列，形成连续的”η”型耗尽层，可以有效增加PN结 的有效长度，有利于提高太阳能电池的转化效率。另外，背面的铝背场有良好的陷光作用， 可以将未被完全吸收的太阳光线折射回基片进行再次吸收利用。在进行栅状掺杂之前，在基片表面进行同质高浓度掺杂，有利于与金属电极形成 欧姆接触，并且由于体电阻较小，有利于提高填充因子。栅状电极穿透N+结层，与基片形成 加深加长的竖向Ν/Ρ结和Ν+/Ρ结，竖向Ν/Ρ结和Ν+/Ρ结及形成横向的Ν+/Ν高低结可以提 高光生载流子的收集率，从而提高电池的短路电流Isc。同时，这种太阳能电池由于主要PN结为肖特基结，仅用一种载流子_电子-做输 送电荷，其短路电流会进一步增大，同时节省了制程工艺，使本技术方案变得更为简单。这 种电池将更适于用于低电压，大电流的工作场所。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和 /或其他方面的优点将会变得更加清楚。图1为本发明所述肖特基结的单面电极晶体硅太阳能电池的典型结构示意图。图2为本发明所述肖特基结的单面电极晶体硅太阳能电池的梳状电极结构示意 图。图3为本发明所述肖特基结的单面电极晶体硅太阳能电池的改进结构示意图。图4为本发明所述肖特基结的单面电极晶体硅太阳能电池的栅状结构示意图。
具体实施例方式本发明提供了一种肖特基结的单面电极晶体硅太阳能电池，电池结构为N型单 晶硅太阳能电池基片，所述N型基片厚度为40 μ m 200 μ m,基片受光面设有绒面织构化结 构、钝化层、减反层等常规结构。所述背光面上设置有与所述N型基片构成肖特基结的负电 极以及与所述负电极形状适配的正电极，所述正电极与所述N型基片形成欧姆接触，肖特 基结的深度为0. 1 μ m 1 μ m ；所述负电极与所述正电极之间存有间隙，所述负电极和正电 极为栅状或者梳状，且相互交错配合设置。所述负电极为铝负电极，所述正电极为铝电极或 银铝电极。基片背光面设栅状或者梳状铝电极，采用强激光照射使之部分进入基片内形成栅 状或者梳状肖特基结。或者在N型基片背面先进行N+整体掺杂，在N+层上设具有穿透N+ 层厚度的肖特基结的铝负电极。然后在晶硅背光面或者N+层表面设与之形成欧姆接触的 铝或者银铝引出电极。本发明还公开了一种制备肖特基结的单面电极晶体硅太阳能电池的方法，包括以 下步骤将N型基片织构化，并在受光面镀钝化层、反射层；在N型基片背光面丝印铝负电极，所述铝负电极为栅状或者梳状；用强激光对铝负电极进行照射，使铝渗入晶片内形成肖特基结；在N型基片背光面与铝负极相交错丝印相同形状的金属正电极；烧结N型基片，使金属正电极与N型基片的背光面形成欧姆接触。所述金属正电极为铝电极或者银铝电极。本发明还公开了一种制备肖特基结的单面电极晶体硅太阳能电池的方法，包括以 下步骤将N型基片表面织构化，并在受光面镀钝化层、减反层；在N型基片的背光面进行N+掺杂，形成N+掺杂层；在N+掺杂层上丝印铝负电极，形成栅状或者梳状的铝负电极；用强激光对N型基片的铝负电极的位置进行照射，使铝渗入N型基片形成穿透N+ 掺杂层的肖特基结；在N+掺杂层上丝印与所述铝负极形状相同、位置相交替的金属正电极；烧结N型基片，使金属正电极与N型基片的背光面形成欧姆接触。
所述金属正电极为铝电极或者银铝电极。
更具体地说，本发明如下实施例所述实施例1如附图1、2所示，选择晶面为100(晶硅晶面按类型分为100、110、111三种，每种 晶面具有不同的物理化学特性)，尺寸为156 X 156 X 180 μ m的N型基片3，在基片受光面做 织构化结构，并设钝化层2、减反层1。然后在背光面设置栅状铝负电极5，铝负电极5与晶 体硅形成一定深度的肖特基栅状结，然后在其余位置设置与背光面形成欧姆接触的栅状银 铝引出正电极4，正电极4 和铝负电极5之间留有一定的间隙9。实施例2如附图3、4所示，选择晶面为100，尺寸为156Χ156Χ100μπι的N型基片3，在基
片受光面做织构化结构，并设钝化层2、减反层1。在基片背光面设N+掺杂层8，然后在N+ 掺杂层上设置具有穿透N+掺杂层肖特基PN结的栅状铝层6，然后在其余位置设置栅状银铝 引出正电极7，正电极7和栅状铝层6之间留有一定的间隙9。实施例31)选择晶面为100，尺寸为156Χ156Χ100μπι的N型基片，送入制绒设备进行常 规清洗织构化，制出折射率为2. 2的绒面。2)在受光面的绒面上镀钝化层、减反层。3)在 基片背光面丝印栅状铝浆，栅宽为0.3mm。4)用连续式强激光对基片上铝浆位位置处进行 选择性照射，使基片温度瞬间温升为1400°C，持续照射25分钟。5)在背光面其它位置印刷 栅状银铝电极。6)进行铝背场烧结，完成太阳能电池制备。实施例41)选择晶面为100，尺寸为156Χ156Χ100μπι的N型基片，送入制绒设备进行常
规清洗织构化，制出折射率为2. 0的绒面。2)将基片置于充满ΡΗ3、Η2混合工艺气体的真空 容器中，其中B2H6的体积百分含量为10%，用准分子激光器对基片进行整体加热，使基片瞬 间升温至1300°C，激光器频宽为20纳秒，照射100次。3)在基片背光面丝印栅状铝浆，栅 宽为0.3mm。4)用连续式强激光对基片上铝浆位置处进行选择性照射，使基片温度瞬间温 升为1400°C，持续照射25分钟。5)在基片无铝浆位置丝印上栅状银铝电极。6)烧结铝背 场，形成太阳能电池。本发明提供了一种肖特基结的单面电极晶体硅太阳能电池的思路及方法，具体实 现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本 技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润 饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用 现有技术加以实现。
权利要求
一种肖特基结的单面电极晶体硅太阳能电池，包括N型基片，所述N型基片的一面为受光面，另一面为背光面；所述受光面表面织构化，且设有钝化层和减反层，其特征在于，所述背光面上设置有与所述N型基片构成肖特基结的负电极以及与所述负电极形状适配的正电极，所述正电极与所述N型基片形成欧姆接触；所述负电极与所述正电极之间存有间隙；所述负电极和正电极为栅状或者梳状，且相互交错配合设置。
2.根据权利要求1所述的一种肖特基结的单面电极晶体硅太阳能电池，其特征在于， 所述正电极与所述N型基片之间设有N+掺杂层。
3.根据权利要求1或2所述的一种肖特基结的单面电极晶体硅太阳能电池，其特征在 于，所述肖特基结的深度为0. Ιμπι Ιμπι。
4.根据权利要求1或2所述的一种肖特基结的单面电极晶体硅太阳能电池，其特征在 于，所述负电极为铝负电极，所述正电极为铝电极或银铝电极。
5.根据权利要求1或2所述的一种肖特基结的单面电极晶体硅太阳能电池，其特征在 于，所述N型基片厚度为40 μ m 200 μ m。
6.一种制备肖特基结的单面电极晶体硅太阳能电池的方法，其特征在于，包括以下步骤将N型基片织构化，并在受光面镀钝化层、反射层； 在N型基片背光面丝印铝负电极，所述铝负电极为栅状或者梳状； 用强激光对铝负电极进行照射，使铝渗入晶片内形成肖特基结； 在N型基片背光面与铝负极相交错丝印相同形状的金属正电极； 烧结N型基片，使金属正电极与N型基片的背光面形成欧姆接触。
7.根据权利要求6所述的一种肖特基结的单面电极晶体硅太阳能电池的方法，其特征 在于，所述金属正电极为铝电极或者银铝电极。
8.一种制备肖特基结的单面电极晶体硅太阳能电池的方法，其特征在于，包括以下步骤将N型基片表面织构化，并在受光面镀钝化层、减反层； 在N型基片的背光面进行N+掺杂，形成N+掺杂层； 在N+掺杂层上丝印铝负电极，形成栅状或者梳状的铝负电极； 用强激光对N型基片的铝负电极的位置进行照射，使铝渗入N型基片形成穿透N+掺杂 层的肖特基结；在N+掺杂层上丝印与所述铝负极形状相同、位置相交替的金属正电极； 烧结N型基片，使金属正电极与N型基片的背光面形成欧姆接触。
9.根据权利要求8所述的一种肖特基结的单面电极晶体硅太阳能电池的方法，其特征 在于，所述金属正电极为铝电极或者银铝电极。
全文摘要
本发明公开了肖特基结的单面电极晶体硅太阳能电池，N型基片背光面上设置有与所述N型基片构成肖特基结的负电极以及与所述负电极形状适配的正电极，所述正电极与所述N型基片形成欧姆接触；所述负电极与所述正电极之间存有间隙。本发明还公开了制备方法，包括将N型基片织构化，并在受光面镀钝化层、反射层；在N型基片背光面丝印铝负电极，所述铝负电极为栅状或者梳状；用强激光对铝负电极进行照射，使铝渗入晶片内形成肖特基结；在N型基片背光面与铝负极相交错丝印相同形状的金属正电极，形成电池的正电极；烧结N型基片，使金属正电极与N型基片的背光面形成欧姆接触。这种电池正面无遮挡，可多接收10％～20％的阳光。
文档编号H01L31/07GK101814540SQ20101014160
公开日2010年8月25日 申请日期2010年4月7日 优先权日2010年4月7日
发明者刘莹, 张宏勇 申请人:江苏华创光电科技有限公司