专利名称：体结背接触太阳能电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种体结背接触太阳能电池。
背景技术：
太阳能电池的发电原理是基于半导体PN结的光伏效应。传统的太阳能电池通常是在进光面制作PN结，并将正电极和负电极分别从进光面和背光面导出。由于正电极位于进光面上，所以造成了一定的遮光问题，从而导致了太阳能电池光能利用率的降低。为了克服上述问题，人们研制出了背接触太阳能电池。背接触太阳能电池结构的特点在于，其正电极和负电极均位于太阳能电池的背光面。如此一来，可以使背接触太阳能·电池的进光面充分受光，从而有效地提高太阳能电池的光能利用率。在现有技术中，背接触太阳能电池主要是以Sunp0wer为代表的背结背接触太阳能电池，该太阳能电池通常在背光面制作PN结，也就是说，结区位于背光面附近。在光能的作用下，进光面产生光生载流子，这些光生载流子需要扩散到结区附近才可以被有效利用。因此，为了提高光生载流子的利用率，需要采用质量较好(即扩散长度大)的硅片来制造背结背接触太阳能电池。例如，Sunpower采用少子寿命在Ims以上的娃片，甚至采用N型区熔硅。但是，上述质量较好的硅片其价格相对也比较高，从而导致背结背接触太阳能电池具有较高的生产成本。因此，希望可以提出一种具有较低生产成本以及较高光生载流子利用率的背接触太阳能电池。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以解决上述问题的体结背接触太阳能电池。根据本发明的一个方面，提供了一种体结背接触太阳能电池，包括基片、P型掺杂区以及N型掺杂区、正电极、负电极，其中所述基片包括进光面和背光面；所述P型掺杂区和N型掺杂区呈凹槽形状，从所述基片的背光面深入至所述基片的内部；所述正电极和负电极分别从所述P型掺杂区和N型掺杂区内引出。根据本发明的另一个方面，所述P型掺杂区以及N型掺杂区的顶部与所述基片的进光面之间距离的范围为20 μ πΓ200 μ m。根据本发明的又一个方面，所述P型掺杂区与所述N型掺杂区之间距离的范围为20 μ m 200 μ m。根据本发明的又一个方面，所述P型掺杂区和N型掺杂区的分布形式为交错的平行沟，其中，所述平行沟的沟槽的纵截面为矩形或者锥形。根据本发明的又一个方面，所述P型掺杂区和N型掺杂区的分布形式为交错的柱阵。
根据本发明的又一个方面，所述基片的材料包括本征硅片、P型硅片或N型硅片。根据本发明的又一个方面，在所述基片的进光面上依次形成有陷光结构、减反射
层以及第一钝化层。根据本发明的又一个方面，在所述基片的背光面上形成有第二钝化层。与现有技术相比，本发明具有以下优点(I)传统背结背接触太阳能电池的结区位于背光面的附近，与进光面之间存在一定的距离，而本发明所提供的体结背接触太阳能电池的PN结深入至电池的内部，使得整个太阳能电池的内部都成为结区，如此一来，可以有效地减小了结区与进光面之间的距离，利于光生载流子扩散至结区。因此，本发明所提供的体结背接触太阳能电池可以更加有效地收集光生载流子，获得比背结背接触太阳能电池更高的内量子效率，进而获得更高的光能转换效率。
(2)为了使尽可能多的光生载流子扩散至结区，背结背接触太阳能电池通常需要采用质量较高的硅片，而本发明则对硅片的质量要求相对较低，因此，本发明所提供的体结背接触太阳能电池具有相对较低的生产成本。(3)本发明所提供的体结背接触太阳能电池与现有背结背接触太阳能电池的量产技术设备兼容，因此，无需额外改造或者更换现有的量产技术设备。
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显图I为一个优选实施例的掺杂区分布形式为交错的平行沟的体结背接触太阳能电池的剖面示意图；图2为图I所示结构沿AA’剖线的剖面示意图；图3为另一个优选实施例的掺杂区分布形式为交错的平行沟的体结背接触太阳能电池的剖面示意4为又一个优选实施例的掺杂区分布形式为交错柱阵的体结背接触太阳能电池的沿AA’剖线的剖面示意图。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。本发明提供了一种体结背接触太阳能电池，如图I所示，该体结背接触太阳能电池包括基片100，其中，所述基片100可以是本征硅片，还可以是轻掺杂的P型硅片或者N型硅片，其中，P型或者N型杂质的掺杂浓度范围为O 101(lCm_3。基片100具有进光面101和背光面102。优选地，在基片100的进光面101上设有陷光结构(例如形成起伏不平的绒面结构)，以达到陷光效果，提高太阳光的吸收率。此外，如图I所示，在进光面101的陷光结构之上还可以依次设有钝化层110(为了与背光面102上的钝化层相区分，下文中以第一钝化层110表示位于进光面101上的钝化层)以及减反射层111，以此进一步提高太阳光的转换效率。其中，第一钝化层110的材料通常采用SiO2 *SiNx:H，减反射层111的材料通常采用SiNx或其他介电材料。当然了，本领域的技术人员应该可以理解，钝化层以及减反射层也可以采用其他合适的材料，为了简明起见，在此不再一一赘述。本发明所提供的体结背接触太阳能电池还包括深入至基片100内部的P型掺杂区120和N型掺杂区130。具体地，P型掺杂区120和N型掺杂区130呈凹槽形状，从所述基片100的背光面102深入至所述基片100的内部。其中，P型掺杂区120中的杂质通常为硼，掺杂浓度的范围为101(^102°cm_3 ;N型掺杂区中的杂质通常为磷或者砷，掺杂浓度的范围为101(^102°cm_3。在本实施例中，P型掺杂区120和N型掺杂区130呈凹陷状，其分布形式为交错的平行沟。参考图I和图2，其中，图I为掺杂区分布形式为交错的平行沟的体结背接触太阳能电池的剖面示意图，图2为图I所示结构沿AA’剖线的剖面示意图。如图I和图2所示，P型掺杂区120和N型掺杂区130呈沟槽状(该沟槽已经由正电极140或负电极150填充)，并且平行交错排列。如图I所示，交错平行沟的沟槽的纵截面(即与体结背接触太阳能电池进光面101和背光面102垂直的截面)为长条矩形。如图2所示，所述沟槽的横截面(即与体结背接触太阳能电池进光面101和背光面102平行的截面)亦为长条矩形。在另一个实施例中，如图3所示，P型掺杂区120和N型掺杂区130的分布形式仍为交错的平行沟，所述沟槽的纵截面为上端细下端粗的锥形，其中，上端是指靠近进光面101的部位，下端是指靠近背光面102的部位。当P型掺杂区120和N型掺杂区130的分布形式为交错的平行沟的情况下，所述平行沟的沟槽的纵截面并不仅限于上述矩形或上端细下端粗的锥形，还可以是其他形状，例如上端窄下端宽的梯形等，在此不再一一列举。在又一个实施例中，P型掺杂区120和N型掺杂区130呈凹陷状，其分布形式为交错的柱阵。图4为掺杂区分布形式为交错柱阵的体结背接触太阳能电池的沿AA’剖线的剖面示意图，如图所示，P型掺杂区120和N型掺杂区130的开口(该开口已经由正电极140或负电极150填充)的横截面为圆形。当然，本领域的技术人员应该可以理解，P型掺杂区120和N型掺杂区130的具体分布形式并不仅限于上述描述，只要P型掺杂区120和N型掺杂区130以凹陷状深入至基片100内部即可落入本发明的保护范围。继续参考图I所示，当P型掺杂区120和N型掺杂区130之间距离(在图中以L1表示)较近的时候，优选为20 μ πΓ200 μ m，P型掺杂区120和N型掺杂区130与两者之间的基片100形成PN结区。由于结区形成于体结背接触太阳能电池的内部，因此缩短了光生载流子扩散的距离，从而利于光生载流子扩散至结区并被利用。为了使尽可能多的光生载流子可以扩散至结区并被利用，优选地，P型掺杂区120和N型掺杂区130的顶部(即与基片100进光面101距离最近的部分)与基片100进光面101之间的距离(在图中以L2表示)为20 μ m 200 μ m。如图I所示，本发明所提供的体结背接触太阳能电池还包括正电极140和负电极150。其中，正电极140和负电极150分别从P型掺杂区120和N型掺杂区130的沟槽或者开口中引出。正电极140和/或负电极150的材料包括Ag、Al或者其他适合的金属材料。优选地，在基片100的背光面102上还包括第二钝化层160，以此进一步提高太阳光的转换效率。其中，第二钝化层160可以是Al2O3或者其他合适的材料。本发明所提供的体结背接触太阳能电池具有以下优点(I)传统背结背接触太阳能电池的结区位于背光面的附近，与进光面之间存在一 定的距离(约为太阳能电池的厚度)，而本发明所提供的体结背接触太阳能电池的PN结深入至电池的内部，使得整个太阳能电池的内部都成为结区，如此一来，有效地减小了结区与进光面之间的距离，利于光生载流子扩散至结区。因此，本发明所提供的体结背接触太阳能电池可以更加有效地收集光生载流子，获得比传统背结背接触太阳能电池更高的内量子效率，进而获得更高的光能转换效率。(2)为了使尽可能多的光生载流子扩散至结区，传统背结背接触太阳能电池通常需要采用质量较高的硅片，而本发明则对硅片的质量要求相对较低，因此，本发明所提供的体结背接触太阳能电池具有相对较低的生产成本。(3)本发明所提供的体结背接触太阳能电池与现有背结背接触太阳能电池的量产技术设备兼容，因此，无需额外改造或者更换现有的量产技术设备。虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。
权利要求
1.一种体结背接触太阳能电池，包括基片(100)、P型掺杂区(120)以及N型掺杂区(130)、正电极(140)、负电极(150)，其中所述基片(100)包括进光面(101)和背光面(102)，其特征在于 所述P型掺杂区(120)和N型掺杂区(130)呈凹槽形状，从所述基片(100)的背光面(102)深入至所述基片(100)的内部； 所述正电极(140)和负电极(150)分别从所述P型掺杂区(120)和N型掺杂区(130)内引出。
2.根据权利要求I所述的太阳能电池，其中 所述P型掺杂区(120)以及N型掺杂区(130)的顶部与所述基片(100)的进光面(101)之间的距离范围为20 μ πΓ200 μ m。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其中 所述P型掺杂区(120)与所述N型掺杂区(130)之间距离的范围为20 μ πΓ200 μ m。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的太阳能电池，其中 所述P型掺杂区(120)和N型掺杂区(130)的分布形式为交错的平行沟，其中，所述平行沟的沟槽的纵截面为矩形或者锥形。
5.根据权利要求I至3中任一项所述的太阳能电池，其中 所述P型掺杂区(120)和N型掺杂区(130)的分布形式为交错的柱阵。
6.根据权利要求I至3中任一项所述的太阳能电池，其中，所述基片(100)的材料包括本征硅片、P型硅片或N型硅片。
7.根据权利要求I至3中任一项所述的太阳能电池，其中，在所述基片(100)的进光面(101)上依次形成有陷光结构、减反射层(110)以及第一钝化层(111)。
8.根据权利要求I至3中任一项所述的太阳能电池，其中，在所述基片(100)的背光面(102)上形成有第二钝化层(112)。
全文摘要
一种体结背接触太阳能电池，包括基片、P型掺杂区以及N型掺杂区、正电极、负电极，其中所述基片包括进光面和背光面；所述P型掺杂区和N型掺杂区呈凹槽形状，从所述基片的背光面深入至所述基片的内部；所述正电极和负电极分别从所述P型掺杂区和N型掺杂区内引出。与传统的背结背接触太阳能电池相比，本发明可以更为有效地收集光生载流子，提高光能转换效率，且具有较低的生产成本。
文档编号H01L31/0352GK102881737SQ201210390920
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月15日 优先权日2012年10月15日
发明者陆威, 韩玮智, 牛新伟 申请人:浙江正泰太阳能科技有限公司