一种局部背表面场n型太阳能电池的制作方法
一种局部背表面场n型太阳能电池的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种局部背表面场n型太阳能电池，包括n型硅基体，在n型硅基体的前表面上设有p+发射区、前表面介质层和正极金属电极，在n型硅基体的背表面上设有n+背表面场、背表面介质层和负极金属电极，所述的n+背表面场是由选择性的n+掺杂区域形成的局部n+背表面场。本发明中的n型太阳能电池由于采用局部的背表面场结构，可以极大的降低由于背表场掺杂所带来的少子复合，与以往常规的全背表面场n型太阳能电池相比可以极大的提高电池的开路电压，并且短路电流也有一定的提升。
【专利说明】一种局部背表面场η型太阳能电池
【技术领域】
[0001]本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种局部背表面场η型太阳能电池。
【背景技术】
[0002]太阳能电池是一种将光能转化为电能的半导体器件，较低的生产成本和较高的能量转化效率一直是太阳能电池工业追求的目标。η型太阳能电池具有体寿命高，光照无衰减等优点，是高效晶硅太阳能电池一个重要的发展方向，并且由于η型太阳能电池的正负电极都可以制作成常规的H-型栅线电极结构，因此该电池不仅正面可以吸收光，其背表面也能吸收反射和散射光从而产生额外的电力。
[0003]η型太阳能电池前表面的发射区是P+型掺杂，背表面场为η+型掺杂，为了使太阳能电池的金属电极与发射极和背表面场均形成良好的欧姆接触，电池前表面的P+型掺杂和背表面的η+型掺杂往往要求重掺杂，即有较高的掺杂浓度，然而这些重掺杂的P+发射区和η+背场会带来较高的Auger复合，从而降低电池的开路电压和短路电流，影响电池的光转化效率。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种局部背表面场η型太阳能电池，该电池背表面上的背表面场为由选择性的η+型掺杂区域形成的局部η+背表面场，可以减少背表面场由于重掺杂而导致的高表面复合速率，增加电池的开路电压和短路电流，从而提升电池的光转化效率。
[0005]本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的:一种局部背表面场η型太阳能电池，包括η型娃基体,在η型娃基体的前表面上设有ρ+发射区、前表面介质层和正极金属电极，在η型娃基体的背表面上设有η+背表面场、背表面介质层和负极金属电极,所述的η+背表面场是由选择性的η+掺杂区域形成的局部η+背表面场。
[0006]本发明中所述的局部η+背表面场是指η型硅基体背表面的η+型掺杂并非整面的均匀掺杂，而是呈一维线状(即下文中的第一种优选的实施方式)、二维点状(即下文中的第二种优选的实施方式)或其它图案化的选择性掺杂，这些图案化的η+型选择性掺杂区域形成局部η+背表面场。
[0007]作为本发明的第一种优选的实施方式，本发明所述的局部η+背表面场由均匀设于所述的η型硅基体背表面上的多条相平行设置的条形η+掺杂区域组成。
[0008]本发明所述的条形η+掺杂区域的宽度优选为3(T500Mffl，相邻两条形η+掺杂区域的间距优选为6(T3000Mffl，且全部的条形η+掺杂区域的面积占整个η型硅基体背表面总面积的50%以下。
[0009]作为本发明的第二种优选的实施方式，本发明所述的局部η+背表面场由均匀设于所述的η型硅基体背表面上的点状阵列分布的η+掺杂区域组成。
[0010]本发明所述点状阵列分布的η+掺杂区域中每个点状单元的直径为3(T2000Mffl，相邻点状单元的间距优选为5(T4000Mffl，且全部的点状阵列分布的η+掺杂区域的面积占整个η型硅基体背表面总面积的50%以下。
[0011]其中呈二维点状阵列分布的η+型掺杂区域均匀分布在η型硅基体的背表面。
[0012]除了上述两种优选的实施方式之外，还可以采用其它图案进行选择性掺杂，这些图案化的η+型选择掺杂区域形成局部η+背表面场。
[0013]本发明所述的η型硅基体的电阻率优选为0.5?30 Ω 厚度优选为5(Γ300μ m，使用前先经表面制绒处理。
[0014]本发明所述的ρ+发射区优选由覆盖在硅基体整个前表面的P+型掺杂区域形成，所述的P+型发射区通过在η型硅基体前表面掺杂硼形成。
[0015]所述的局部η+型背表面场通过在η型硅基体背表面选择性掺杂磷形成，所述的掺杂方式为热扩散、离子注入或激光掺杂。
[0016]本发明所述的前表面介质层设置在所述硅基体前表面ρ+发射区上，所述的背表面介质层设置在所述的硅基体背表面的η+背表面场上以及所述的硅基体背表面上未设置η+背表面场的区域上。
[0017]本发明所述的前表面介质层和背表面介质层为A10、SiN和S1介质膜中的一种或几种。
[0018]具体而言，覆盖在ρ+发射区上的前表面介质层优先选为AlO和SiN复合介质膜，用于前表面的钝化和光学减反射，覆盖在娃基体背表面η+背表面场及背表面未掺杂区域上的介质层优选为单层的SiN介质膜，也可以为AlO和S1复合介质膜，或AlO和SiN复合介质膜，用于背表面的钝化。
[0019]本发明所述的正极金属电极包括相垂直设置的正极金属细栅线和正极金属主栅线，所述的负极金属电极包括负极金属细栅线和负极金属主栅线，其中所述的负极金属细栅线与所述的η+背表面场相欧姆接触，所述的负极金属主栅线的形状和位置与所述的正极金属主栅线相对应；或所述的负极金属电极为整面覆盖在硅基体背表面上的金属薄层，所述的负极金属薄层电极与所述的η+背表面场相欧姆接触，但与所述的背表面上未设置η+背表面场的裸露区域不相欧姆接触。
[0020]本发明中的正极金属电极形状优选为目前市场上常规η型或ρ型电池所用的H-图样的金属电极，该H-图样的电极包括相互垂直的正极金属细栅线和正极金属主栅线两部分，正极金属细栅线与硅基体前表面的P+发射区相欧姆接触，用来收集电池受光所产生的光电流，正极金属主栅线与细栅线相接触，负责将收集到的电流传输到外电路中，正极金属电极的材质通常为银，通过丝网印刷或气雾印刷等方式将银浆印刷在电池前表面，经烧结形成正极金属电极。
[0021]本发明中的负极金属电极可以包括用来收集光生电流的负极金属细栅线和用来将电流传输到外电路的负极金属主栅线两部分，其中负极金属细栅线与电池背表面图案化的η+背表面场相欧姆接触，因此其形状要求与电池背表面图案化的η+背表面场形状相一致的，负极金属主栅线的形状及位置优先要求与正极金属电极的主栅线相对应，以便测量，电极材质优选为银，通过丝网印刷或气雾印刷等方式将银浆印刷的电池背表面，经烧结与η+背表面场欧姆接触以形成负极金属电极，由于背面负极金属电极采用的是栅线形式，因此电池为背面也可以受光的双面电池。
[0022]本发明中的负极金属电极也可以为整面的金属薄层覆盖在电池背表面，但要求与背表面局部η+背表面场相对应的位置形成欧姆接触，与未设置η+背表面场的η型基体不形成欧姆接触，该电极金属化方案制成的η型太阳能电池由于背面全部被金属电极覆盖，无法受光，因此该局部背表面场η型太阳能电池为单面电池。
[0023]由于上面的负极金属电极的设置方式不同，因此本发明所述的局部背表面场η型太阳能电池可以为前后表面均受光的双面电池或只有前表面受光的单面电池。
[0024]本发明的有益效果是:与现有η型电池结构相比，本发明中的局部背表面场η型太阳能电池由于采用局部掺杂的η+区域形成局部η+背表面场，可以极大的降低由于背表面场重掺杂所带来的高的表面复合，从而提高电池的开路电压，同时短路电流也有一定的提升，实验结果表明，6英寸局部背表面场η型太阳能电池的开路电压较6英寸全背场常规η型太阳能电池相比有l(T20mV的提升，短路电流密度有0.3?1 mA/cm2的提升，本测试采用瞬态太阳能模拟器进行测试，参考测试标准为IEC61215:2005第10.6条款，测试条件为标准测试条件。
[0025]在以下的结合附图和优选示例性实施方案进一步详细说明给出本发明的特征和优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是实施例1中双面受光的局部背表面场η型太阳能电池的结构示意图；
图2是实施例1中一维结构的局部η+背表面场示意图；
图3是实施例2中单面受光的局部背表面场η型太阳能电池的结构示意图；
图4是实施例2中二维结构的局部η+背表面场示意图；
【专利附图】
【附图说明】:10、η型晶体硅基底；12、前表面ρ+发射区；14、背表面局部η+背表面场；16、Α10介质膜；18、前表面SiN介质膜；20、背表面SiN介质膜；22、正极栅线接触电极；24、负极栅线接触电极。26、负极金属薄层电极。
【具体实施方式】
[0027]实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种双面受光的局部背表面场η型太阳能电池，包括η型娃基体10,设于娃基体前表面的P+发射区12和设于娃基体背表面的局部η+背表面场14,前表面的P+发射区12为整面的ρ+型掺杂区域，背表面的背表面场为选择性的局部η+型掺杂区域以形成局部η+背表面场14，局部η+背表面场14由均匀设于η型硅基体背表面上的多条相平行设置的条形η+掺杂区域组成(即呈一维的线状结构均匀排布在电池背表面)，前表面P+发射区12和背表面局部η+背表面场14及裸露的η型基体10均覆盖有介质层(或介质叠层)，覆盖在P+发射区12上的介质层优先选为AlO介质膜16和SiN介质膜18的复合介质膜，用于前表面的钝化和光学减反射，覆盖在背表面局部η+背表面场14及裸露的η型基体10上的介质层优选为单层的SiN介质膜20，用于背表面的钝化，在ρ+发射区12和局部η+背表面场14上还分别设有正极栅线接触电极(即正极金属电极)22和负极栅线接触电极(即负极金属电极)24，用来收集和传输电池受光所产生的光电流。
[0028]如图2所示，用于形成背表面局部η+背表面场14的η+掺杂区域的线宽优选为3(T500Mm，相邻两条η+掺杂区域之间的间隔优选为6(T3000Mm，且要求所有的η+掺杂区域所占的面积不超过电池背表面面积的50%。
[0029]η型硅基体10的电阻率在0.5^30 Ω.αιι之间，厚度在5(T300 Mm之间，使用前先经表面制绒处理，前表面P+掺杂区域12所掺入的杂质原子通常为硼，背表面用于形成局部η+背表面场14所掺入的杂质原子通常为磷，掺杂方法为热扩散、离子注入和激光掺杂等。
[0030]与ρ+发射区12相接触的金属电极为正极栅线接触电极22，电极形状优选为目前市场上常规η型或ρ型电池所用的H-图样的金属电极，电极22包括相互垂直的正极金属细栅线和正极金属主栅线两部分，正极金属细栅线用来收集电池受光所产生的光电流，正极金属主栅线负责将收集到的电流传输到外电路中，该金属电极的材质通常为银，通过丝网印刷或气雾印刷等方式将银浆印刷在电池前表面，经烧结形成正极金属电极。
[0031]与电池背表面局部η+背表面场14相接触的金属电极为负极栅线接触电极24，电极24亦为H-图样的金属电极，包括用来收集光生电流的负极金属细栅线和用来将电流传输到外电路的负极金属主栅线两部分，电极材质优选为银，通过丝网印刷或气雾印刷等方式将银浆印刷的电池背表面，经烧结与局部η+背表面场14相欧姆接触以形成负极栅线接触电极24，由于背面负极栅线接触电极24采用的是栅线形式，因此电池为背面可以受光的双面电池,从而增加额外发电功率。
[0032]实施例2
如图3所示，本实施例提供了一种单面受光的局部背表面场η型太阳能电池，包括η型娃基体10,设于娃基体前表面的P+发射区12和设于娃基体背表面的局部η+背表面场14,前表面的P+发射区12为整面的ρ+型掺杂区域，背表面的背表面场为选择性的局部η+型掺杂区域以形成局部η+背表面场14，局部η+背表面场14由均匀设于η型硅基体背表面上的点状阵列分布的η+掺杂区域组成(呈二维的点状阵列结构均匀排布在电池背表面)，前表面P+发射区12和背表面局部η+背表面场14及裸露的η型基体10均覆盖有介质叠层，覆盖在P+发射区12上的介质叠层优先选为AlO介质膜16和SiN介质膜18的复合介质膜，用于前表面的钝化和光学减反射，覆盖在背表面η+局部背表面场14及背表面裸露的η型基体10上的介质叠层优选为单层的SiN介质膜20，用于背表面的钝化，在ρ+发射区12和η+局部背表面场14上还分别设有正极栅线接触电极(即正极金属电极)22和负极栅线接触电极(即负极金属电极)26,用来收集和传输电池受光所产生的光电流。
[0033]如图4所示，用来形成局部η+背表面场14的背表面η+掺杂区域呈二维点状阵列结构，点状的η+型掺杂区域均匀分布在电池背表面，点的直径优选为3(T2000Mm，点与点之间的间距优选为5(T4000um，且要求所有的局部η+掺杂区域所占的面积不超过电池背表面面积的50%。
[0034]η型硅基体10的电阻率优选为0.5^30 Ω -cm,厚度为5(T300Mm，使用前先经表面制绒处理，前表面P+掺杂区域12所掺入的杂质原子通常为硼，背表面用于形成η+局部背表面场14所掺入的杂质原子通常为磷，掺杂方法为热扩散、离子注入和激光掺杂等。
[0035]与ρ+发射区12相接触的金属电极为正极栅线接触电极22，电极形状优选为目前市场上常规η型或ρ型电池所用的H-图样的金属电极，电极22包括相互垂直的正极金属细栅线和正极金属主栅线两部分，正极金属细栅线用来收集电池受光所产生的光电流，正极金属主栅线负责将收集到的电流传输到外电路中，该金属电极的材质通常为银，通过丝网印刷或气雾印刷等方式将银浆印刷在电池前表面，经烧结形成正极金属电极。
[0036]与电池背表面局部η+背表面场14相接触的金属电极为负极金属薄层电极26，该负极金属薄层电极26为整面的金属薄层覆盖在电池背表面，要求与背表面点状的局部η+背表面场14形成欧姆接触，但与背表面未掺杂的η型基体10不形成欧姆接触，该金属化方案制成的η型太阳能电池由于背面全部被金属覆盖，无法受光，因此该局部背表面场η型太阳能电池为单面电池，负极金属薄层电极26材质优选为铝，可以通过物理气相沉积(PVD)的方法将负极金属电极沉积到电池背表面，其与η+局部背表面场14之间的欧姆接触可以通过激光开孔或浆料开孔的方式实现。
[0037]实施例3
与实施例1和实施例2不同的是，覆盖在背表面的局部η+背表面场14及背表面未掺杂的η型基体10上的介质叠层为AlO和S1复合介质膜，或AlO和SiN复合介质膜，用于背表面的钝化。
[0038]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种局部背表面场η型太阳能电池,包括η型娃基体,在η型娃基体的前表面上设有P+发射区、前表面介质层和正极金属电极，在η型娃基体的背表面上设有η+背表面场、背表面介质层和负极金属电极，其特征是:所述的η+背表面场是由选择性的η+掺杂区域形成的局部η+背表面场。
2.根据权利要求1所述的局部背表面场η型太阳能电池，其特征是:所述的局部η+背表面场由均匀设于所述的η型硅基体背表面上的多条相平行设置的条形η+掺杂区域组成。
3.根据权利要求2所述的局部背表面场η型太阳能电池，其特征是:所述的条形η+掺杂区域的宽度为3(Γ500μπι，相邻两条形η+掺杂区域的间距为6(Γ3000μπι，且全部的条形η+掺杂区域的面积占整个η型硅基体背表面总面积的50%以下。
4.根据权利要求1所述的局部背表面场η型太阳能电池，其特征是:所述的局部η+背表面场由均匀设于所述的η型硅基体背表面上的点状阵列分布的η+掺杂区域组成。
5.根据权利要求4所述的局部背表面场η型太阳能电池，其特征是:所述点状阵列分布的η+掺杂区域中每个点状单元的直径大小为3(T2000Mffl，相邻点状单元的间距为5(T4000Mffl，且全部的点状阵列分布的η+掺杂区域的面积占整个η型硅基体背表面总面积的50%以下。
6.根据权利要求1-5任一项所述的局部背表面场η型太阳能电池，其特征是:所述的P+发射区由覆盖在硅基体整个前表面的P+型掺杂区域形成，所述的P+型发射区通过在η型硅基体前表面掺杂硼形成，所述的局部η+型背表面场通过在η型硅基体背表面选择性掺杂磷形成，所述的掺杂方式为热扩散、离子注入或激光掺杂。
7.根据权利要求6所述的局部背表面场η型太阳能电池，其特征是:所述的前表面介质层设置在所述的硅基体前表面P+发射区上，所述的背表面介质层设置在所述的η型硅基体背表面的η+背表面场上以及所述的η型硅基体背表面上未设置η+背表面场的裸露区域上。
8.根据权利要求7所述的局部背表面场η型太阳能电池，其特征是:所述的前表面介质层和背表面介质层为Α10、SiN和S1介质膜中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的局部背表面场η型太阳能电池，其特征是:所述的正极金属电极包括相垂直设置的正极金属细栅线和正极金属主栅线，所述的正极金属细栅线与所述的P+发射区相欧姆接触，所述的负极金属电极包括负极金属细栅线和负极金属主栅线，其中所述的负极金属细栅线与所述的η+背表面场相欧姆接触，所述的负极金属主栅线的形状和位置与所述的正极金属电极中的正极金属主栅线相对应；或所述的负极金属电极为整面覆盖在硅基体背表面上的金属薄层，所述的负极金属薄层电极与所述的局部η+背表面场相欧姆接触，但与所述的背表面上未设置η+背表面场的区域不相欧姆接触。
10.根据权利要求9所述的局部背表面场η型太阳能电池，其特征是:所述的局部背表面场η型太阳能电池为前后表面均受光的双面电池或只有前表面受光的单面电池。
【文档编号】H01L31/18GK104465811SQ201410638596
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】刘志锋, 尹海鹏, 张俊兵, 孙寿亮, 张峰, 单伟 申请人:晶澳（扬州）太阳能科技有限公司, 晶澳太阳能有限公司
【专利摘要】本发明公开了一种局部背表面场n型太阳能电池，包括n型硅基体，在n型硅基体的前表面上设有p+发射区、前表面介质层和正极金属电极，在n型硅基体的背表面上设有n+背表面场、背表面介质层和负极金属电极，所述的n+背表面场是由选择性的n+掺杂区域形成的局部n+背表面场。本发明中的n型太阳能电池由于采用局部的背表面场结构，可以极大的降低由于背表场掺杂所带来的少子复合，与以往常规的全背表面场n型太阳能电池相比可以极大的提高电池的开路电压，并且短路电流也有一定的提升。
【专利说明】一种局部背表面场η型太阳能电池
【技术领域】
[0001]本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种局部背表面场η型太阳能电池。
【背景技术】
[0002]太阳能电池是一种将光能转化为电能的半导体器件，较低的生产成本和较高的能量转化效率一直是太阳能电池工业追求的目标。η型太阳能电池具有体寿命高，光照无衰减等优点，是高效晶硅太阳能电池一个重要的发展方向，并且由于η型太阳能电池的正负电极都可以制作成常规的H-型栅线电极结构，因此该电池不仅正面可以吸收光，其背表面也能吸收反射和散射光从而产生额外的电力。
[0003]η型太阳能电池前表面的发射区是P+型掺杂，背表面场为η+型掺杂，为了使太阳能电池的金属电极与发射极和背表面场均形成良好的欧姆接触，电池前表面的P+型掺杂和背表面的η+型掺杂往往要求重掺杂，即有较高的掺杂浓度，然而这些重掺杂的P+发射区和η+背场会带来较高的Auger复合，从而降低电池的开路电压和短路电流，影响电池的光转化效率。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种局部背表面场η型太阳能电池，该电池背表面上的背表面场为由选择性的η+型掺杂区域形成的局部η+背表面场，可以减少背表面场由于重掺杂而导致的高表面复合速率，增加电池的开路电压和短路电流，从而提升电池的光转化效率。
[0005]本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的:一种局部背表面场η型太阳能电池，包括η型娃基体,在η型娃基体的前表面上设有ρ+发射区、前表面介质层和正极金属电极，在η型娃基体的背表面上设有η+背表面场、背表面介质层和负极金属电极,所述的η+背表面场是由选择性的η+掺杂区域形成的局部η+背表面场。
[0006]本发明中所述的局部η+背表面场是指η型硅基体背表面的η+型掺杂并非整面的均匀掺杂，而是呈一维线状(即下文中的第一种优选的实施方式)、二维点状(即下文中的第二种优选的实施方式)或其它图案化的选择性掺杂，这些图案化的η+型选择性掺杂区域形成局部η+背表面场。
[0007]作为本发明的第一种优选的实施方式，本发明所述的局部η+背表面场由均匀设于所述的η型硅基体背表面上的多条相平行设置的条形η+掺杂区域组成。
[0008]本发明所述的条形η+掺杂区域的宽度优选为3(T500Mffl，相邻两条形η+掺杂区域的间距优选为6(T3000Mffl，且全部的条形η+掺杂区域的面积占整个η型硅基体背表面总面积的50%以下。
[0009]作为本发明的第二种优选的实施方式，本发明所述的局部η+背表面场由均匀设于所述的η型硅基体背表面上的点状阵列分布的η+掺杂区域组成。
[0010]本发明所述点状阵列分布的η+掺杂区域中每个点状单元的直径为3(T2000Mffl，相邻点状单元的间距优选为5(T4000Mffl，且全部的点状阵列分布的η+掺杂区域的面积占整个η型硅基体背表面总面积的50%以下。
[0011]其中呈二维点状阵列分布的η+型掺杂区域均匀分布在η型硅基体的背表面。
[0012]除了上述两种优选的实施方式之外，还可以采用其它图案进行选择性掺杂，这些图案化的η+型选择掺杂区域形成局部η+背表面场。
[0013]本发明所述的η型硅基体的电阻率优选为0.5?30 Ω 厚度优选为5(Γ300μ m，使用前先经表面制绒处理。
[0014]本发明所述的ρ+发射区优选由覆盖在硅基体整个前表面的P+型掺杂区域形成，所述的P+型发射区通过在η型硅基体前表面掺杂硼形成。
[0015]所述的局部η+型背表面场通过在η型硅基体背表面选择性掺杂磷形成，所述的掺杂方式为热扩散、离子注入或激光掺杂。
[0016]本发明所述的前表面介质层设置在所述硅基体前表面ρ+发射区上，所述的背表面介质层设置在所述的硅基体背表面的η+背表面场上以及所述的硅基体背表面上未设置η+背表面场的区域上。
[0017]本发明所述的前表面介质层和背表面介质层为A10、SiN和S1介质膜中的一种或几种。
[0018]具体而言，覆盖在ρ+发射区上的前表面介质层优先选为AlO和SiN复合介质膜，用于前表面的钝化和光学减反射，覆盖在娃基体背表面η+背表面场及背表面未掺杂区域上的介质层优选为单层的SiN介质膜，也可以为AlO和S1复合介质膜，或AlO和SiN复合介质膜，用于背表面的钝化。
[0019]本发明所述的正极金属电极包括相垂直设置的正极金属细栅线和正极金属主栅线，所述的负极金属电极包括负极金属细栅线和负极金属主栅线，其中所述的负极金属细栅线与所述的η+背表面场相欧姆接触，所述的负极金属主栅线的形状和位置与所述的正极金属主栅线相对应；或所述的负极金属电极为整面覆盖在硅基体背表面上的金属薄层，所述的负极金属薄层电极与所述的η+背表面场相欧姆接触，但与所述的背表面上未设置η+背表面场的裸露区域不相欧姆接触。
[0020]本发明中的正极金属电极形状优选为目前市场上常规η型或ρ型电池所用的H-图样的金属电极，该H-图样的电极包括相互垂直的正极金属细栅线和正极金属主栅线两部分，正极金属细栅线与硅基体前表面的P+发射区相欧姆接触，用来收集电池受光所产生的光电流，正极金属主栅线与细栅线相接触，负责将收集到的电流传输到外电路中，正极金属电极的材质通常为银，通过丝网印刷或气雾印刷等方式将银浆印刷在电池前表面，经烧结形成正极金属电极。
[0021]本发明中的负极金属电极可以包括用来收集光生电流的负极金属细栅线和用来将电流传输到外电路的负极金属主栅线两部分，其中负极金属细栅线与电池背表面图案化的η+背表面场相欧姆接触，因此其形状要求与电池背表面图案化的η+背表面场形状相一致的，负极金属主栅线的形状及位置优先要求与正极金属电极的主栅线相对应，以便测量，电极材质优选为银，通过丝网印刷或气雾印刷等方式将银浆印刷的电池背表面，经烧结与η+背表面场欧姆接触以形成负极金属电极，由于背面负极金属电极采用的是栅线形式，因此电池为背面也可以受光的双面电池。
[0022]本发明中的负极金属电极也可以为整面的金属薄层覆盖在电池背表面，但要求与背表面局部η+背表面场相对应的位置形成欧姆接触，与未设置η+背表面场的η型基体不形成欧姆接触，该电极金属化方案制成的η型太阳能电池由于背面全部被金属电极覆盖，无法受光，因此该局部背表面场η型太阳能电池为单面电池。
[0023]由于上面的负极金属电极的设置方式不同，因此本发明所述的局部背表面场η型太阳能电池可以为前后表面均受光的双面电池或只有前表面受光的单面电池。
[0024]本发明的有益效果是:与现有η型电池结构相比，本发明中的局部背表面场η型太阳能电池由于采用局部掺杂的η+区域形成局部η+背表面场，可以极大的降低由于背表面场重掺杂所带来的高的表面复合，从而提高电池的开路电压，同时短路电流也有一定的提升，实验结果表明，6英寸局部背表面场η型太阳能电池的开路电压较6英寸全背场常规η型太阳能电池相比有l(T20mV的提升，短路电流密度有0.3?1 mA/cm2的提升，本测试采用瞬态太阳能模拟器进行测试，参考测试标准为IEC61215:2005第10.6条款，测试条件为标准测试条件。
[0025]在以下的结合附图和优选示例性实施方案进一步详细说明给出本发明的特征和优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是实施例1中双面受光的局部背表面场η型太阳能电池的结构示意图；
图2是实施例1中一维结构的局部η+背表面场示意图；
图3是实施例2中单面受光的局部背表面场η型太阳能电池的结构示意图；
图4是实施例2中二维结构的局部η+背表面场示意图；
【专利附图】
【附图说明】:10、η型晶体硅基底；12、前表面ρ+发射区；14、背表面局部η+背表面场；16、Α10介质膜；18、前表面SiN介质膜；20、背表面SiN介质膜；22、正极栅线接触电极；24、负极栅线接触电极。26、负极金属薄层电极。
【具体实施方式】
[0027]实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种双面受光的局部背表面场η型太阳能电池，包括η型娃基体10,设于娃基体前表面的P+发射区12和设于娃基体背表面的局部η+背表面场14,前表面的P+发射区12为整面的ρ+型掺杂区域，背表面的背表面场为选择性的局部η+型掺杂区域以形成局部η+背表面场14，局部η+背表面场14由均匀设于η型硅基体背表面上的多条相平行设置的条形η+掺杂区域组成(即呈一维的线状结构均匀排布在电池背表面)，前表面P+发射区12和背表面局部η+背表面场14及裸露的η型基体10均覆盖有介质层(或介质叠层)，覆盖在P+发射区12上的介质层优先选为AlO介质膜16和SiN介质膜18的复合介质膜，用于前表面的钝化和光学减反射，覆盖在背表面局部η+背表面场14及裸露的η型基体10上的介质层优选为单层的SiN介质膜20，用于背表面的钝化，在ρ+发射区12和局部η+背表面场14上还分别设有正极栅线接触电极(即正极金属电极)22和负极栅线接触电极(即负极金属电极)24，用来收集和传输电池受光所产生的光电流。
[0028]如图2所示，用于形成背表面局部η+背表面场14的η+掺杂区域的线宽优选为3(T500Mm，相邻两条η+掺杂区域之间的间隔优选为6(T3000Mm，且要求所有的η+掺杂区域所占的面积不超过电池背表面面积的50%。
[0029]η型硅基体10的电阻率在0.5^30 Ω.αιι之间，厚度在5(T300 Mm之间，使用前先经表面制绒处理，前表面P+掺杂区域12所掺入的杂质原子通常为硼，背表面用于形成局部η+背表面场14所掺入的杂质原子通常为磷，掺杂方法为热扩散、离子注入和激光掺杂等。
[0030]与ρ+发射区12相接触的金属电极为正极栅线接触电极22，电极形状优选为目前市场上常规η型或ρ型电池所用的H-图样的金属电极，电极22包括相互垂直的正极金属细栅线和正极金属主栅线两部分，正极金属细栅线用来收集电池受光所产生的光电流，正极金属主栅线负责将收集到的电流传输到外电路中，该金属电极的材质通常为银，通过丝网印刷或气雾印刷等方式将银浆印刷在电池前表面，经烧结形成正极金属电极。
[0031]与电池背表面局部η+背表面场14相接触的金属电极为负极栅线接触电极24，电极24亦为H-图样的金属电极，包括用来收集光生电流的负极金属细栅线和用来将电流传输到外电路的负极金属主栅线两部分，电极材质优选为银，通过丝网印刷或气雾印刷等方式将银浆印刷的电池背表面，经烧结与局部η+背表面场14相欧姆接触以形成负极栅线接触电极24，由于背面负极栅线接触电极24采用的是栅线形式，因此电池为背面可以受光的双面电池,从而增加额外发电功率。
[0032]实施例2
如图3所示，本实施例提供了一种单面受光的局部背表面场η型太阳能电池，包括η型娃基体10,设于娃基体前表面的P+发射区12和设于娃基体背表面的局部η+背表面场14,前表面的P+发射区12为整面的ρ+型掺杂区域，背表面的背表面场为选择性的局部η+型掺杂区域以形成局部η+背表面场14，局部η+背表面场14由均匀设于η型硅基体背表面上的点状阵列分布的η+掺杂区域组成(呈二维的点状阵列结构均匀排布在电池背表面)，前表面P+发射区12和背表面局部η+背表面场14及裸露的η型基体10均覆盖有介质叠层，覆盖在P+发射区12上的介质叠层优先选为AlO介质膜16和SiN介质膜18的复合介质膜，用于前表面的钝化和光学减反射，覆盖在背表面η+局部背表面场14及背表面裸露的η型基体10上的介质叠层优选为单层的SiN介质膜20，用于背表面的钝化，在ρ+发射区12和η+局部背表面场14上还分别设有正极栅线接触电极(即正极金属电极)22和负极栅线接触电极(即负极金属电极)26,用来收集和传输电池受光所产生的光电流。
[0033]如图4所示，用来形成局部η+背表面场14的背表面η+掺杂区域呈二维点状阵列结构，点状的η+型掺杂区域均匀分布在电池背表面，点的直径优选为3(T2000Mm，点与点之间的间距优选为5(T4000um，且要求所有的局部η+掺杂区域所占的面积不超过电池背表面面积的50%。
[0034]η型硅基体10的电阻率优选为0.5^30 Ω -cm,厚度为5(T300Mm，使用前先经表面制绒处理，前表面P+掺杂区域12所掺入的杂质原子通常为硼，背表面用于形成η+局部背表面场14所掺入的杂质原子通常为磷，掺杂方法为热扩散、离子注入和激光掺杂等。
[0035]与ρ+发射区12相接触的金属电极为正极栅线接触电极22，电极形状优选为目前市场上常规η型或ρ型电池所用的H-图样的金属电极，电极22包括相互垂直的正极金属细栅线和正极金属主栅线两部分，正极金属细栅线用来收集电池受光所产生的光电流，正极金属主栅线负责将收集到的电流传输到外电路中，该金属电极的材质通常为银，通过丝网印刷或气雾印刷等方式将银浆印刷在电池前表面，经烧结形成正极金属电极。
[0036]与电池背表面局部η+背表面场14相接触的金属电极为负极金属薄层电极26，该负极金属薄层电极26为整面的金属薄层覆盖在电池背表面，要求与背表面点状的局部η+背表面场14形成欧姆接触，但与背表面未掺杂的η型基体10不形成欧姆接触，该金属化方案制成的η型太阳能电池由于背面全部被金属覆盖，无法受光，因此该局部背表面场η型太阳能电池为单面电池，负极金属薄层电极26材质优选为铝，可以通过物理气相沉积(PVD)的方法将负极金属电极沉积到电池背表面，其与η+局部背表面场14之间的欧姆接触可以通过激光开孔或浆料开孔的方式实现。
[0037]实施例3
与实施例1和实施例2不同的是，覆盖在背表面的局部η+背表面场14及背表面未掺杂的η型基体10上的介质叠层为AlO和S1复合介质膜，或AlO和SiN复合介质膜，用于背表面的钝化。
[0038]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种局部背表面场η型太阳能电池,包括η型娃基体,在η型娃基体的前表面上设有P+发射区、前表面介质层和正极金属电极，在η型娃基体的背表面上设有η+背表面场、背表面介质层和负极金属电极，其特征是:所述的η+背表面场是由选择性的η+掺杂区域形成的局部η+背表面场。
2.根据权利要求1所述的局部背表面场η型太阳能电池，其特征是:所述的局部η+背表面场由均匀设于所述的η型硅基体背表面上的多条相平行设置的条形η+掺杂区域组成。
3.根据权利要求2所述的局部背表面场η型太阳能电池，其特征是:所述的条形η+掺杂区域的宽度为3(Γ500μπι，相邻两条形η+掺杂区域的间距为6(Γ3000μπι，且全部的条形η+掺杂区域的面积占整个η型硅基体背表面总面积的50%以下。
4.根据权利要求1所述的局部背表面场η型太阳能电池，其特征是:所述的局部η+背表面场由均匀设于所述的η型硅基体背表面上的点状阵列分布的η+掺杂区域组成。
5.根据权利要求4所述的局部背表面场η型太阳能电池，其特征是:所述点状阵列分布的η+掺杂区域中每个点状单元的直径大小为3(T2000Mffl，相邻点状单元的间距为5(T4000Mffl，且全部的点状阵列分布的η+掺杂区域的面积占整个η型硅基体背表面总面积的50%以下。
6.根据权利要求1-5任一项所述的局部背表面场η型太阳能电池，其特征是:所述的P+发射区由覆盖在硅基体整个前表面的P+型掺杂区域形成，所述的P+型发射区通过在η型硅基体前表面掺杂硼形成，所述的局部η+型背表面场通过在η型硅基体背表面选择性掺杂磷形成，所述的掺杂方式为热扩散、离子注入或激光掺杂。
7.根据权利要求6所述的局部背表面场η型太阳能电池，其特征是:所述的前表面介质层设置在所述的硅基体前表面P+发射区上，所述的背表面介质层设置在所述的η型硅基体背表面的η+背表面场上以及所述的η型硅基体背表面上未设置η+背表面场的裸露区域上。
8.根据权利要求7所述的局部背表面场η型太阳能电池，其特征是:所述的前表面介质层和背表面介质层为Α10、SiN和S1介质膜中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的局部背表面场η型太阳能电池，其特征是:所述的正极金属电极包括相垂直设置的正极金属细栅线和正极金属主栅线，所述的正极金属细栅线与所述的P+发射区相欧姆接触，所述的负极金属电极包括负极金属细栅线和负极金属主栅线，其中所述的负极金属细栅线与所述的η+背表面场相欧姆接触，所述的负极金属主栅线的形状和位置与所述的正极金属电极中的正极金属主栅线相对应；或所述的负极金属电极为整面覆盖在硅基体背表面上的金属薄层，所述的负极金属薄层电极与所述的局部η+背表面场相欧姆接触，但与所述的背表面上未设置η+背表面场的区域不相欧姆接触。
10.根据权利要求9所述的局部背表面场η型太阳能电池，其特征是:所述的局部背表面场η型太阳能电池为前后表面均受光的双面电池或只有前表面受光的单面电池。
【文档编号】H01L31/18GK104465811SQ201410638596
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】刘志锋, 尹海鹏, 张俊兵, 孙寿亮, 张峰, 单伟 申请人:晶澳（扬州）太阳能科技有限公司, 晶澳太阳能有限公司
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