一种背接触晶硅电池及其制备方法与流程

本发明涉及晶硅太阳能电池技术领域，具体涉及一种背接触晶硅电池及其制备方法。

背景技术：
传统的晶硅电池发射极接触电极和基极接触电极分别制作在电池片的正面和背面，其中发射极接触电极的金属栅线是制作在接受阳光照射的正面，因此电池的部分表面被金属覆盖，被金属覆盖的这部分面积不能参与吸收入射的太阳光，造成一部分光学损失。而背接触技术的应用能增加受光面积，增加光吸收，从而提高电池效率。现有的背接触技术主要有金属穿孔背绕技术(MWT)，发射极穿孔背绕技术(EWT)，发射极钝化背接触技术(PERC、PERL)，交错背接触技术(IBC)。其中Sunpower公司的IBC电池是目前量产效率最高的电池，其量产电池效率可以达到24％。Sunpower公司的制作方法是在有机掩膜保护的条件下使用热扩散掺杂的方法，先形成图案化的发射极和基极。由于需要引入掩膜的涂覆、光刻和掩膜的去除，热扩散掺杂需要去除硅酸盐，制作工艺步骤繁琐、复杂，从而成本较高。而且随着晶片尺寸的扩大，背面电极栅线长度需要变长，而整面的电极栅线将造成严重的功率损失，使电池片的效率下降。对于背接触晶硅电池的封装一般采取将从电池的背面串联或者使用图形化的金属背板实现电池的互联。由于单晶硅电池一般具有圆角，在形成组件时电池不能全部覆盖组件的表面，不能充分利用组件的受光面。此外，电池间的互联也使组件不具有柔性。

技术实现要素：
为此，本发明解决由于晶片尺寸扩大，背面电极栅线长度变长所导致的电池片效率严重下降问题，简化电池制作工艺步骤，本发明提供了一种背接触晶硅电池及其制备方法。所采用技术方案如下所述：一方面，本发明提供了一种背接触晶硅电池，包括硅片基板及设置于所述硅片基板背面的发射极、基极、发射极电极和基极电极，所述发射极电极和基极电极分别与所述发射极和所述基极对应形成欧姆接触，所述硅片基板的背面划分为多个独立的重复单元，所述发射极与所述基极呈间隔分布于每个所述重复单元中；在每个所述重复单元的一端设有与各个所述发射极电极电连接的发射极汇流条，其另一端设有与各个所述基极电极电连接的基极汇流条，相邻两所述重复单元之间通过所述的基极汇流条、发射极汇流条实现互联。所述的发射极和基极的外表面上均设有钝化层或氧化层，所述钝化层或氧化层上成型有与所述的发射极和基极相连通的开口，所述的发射极电极和基极电极均设置于所述开口内并分别与所述的发射极和基极对应连接。所述的基极电极与发射极电极之间断开且形成叉指状的结构，发射极电极的栅线宽度大于等于所述基极电极的栅线宽度。所述的发射极电极的栅线宽为100～200μm，基极电极的栅线宽为50～100μm，发射极汇流条和基极汇流条的宽度为0.5～1mm。所述硅片基板上设有至少一个用于电连接所述重复单元的柔性互联装置，相邻两所述重复单元通过所述柔性互联装置实现两所述重复单元间的串并联。所述的柔性互联装置包括柔性支撑衬底、导电连接带和柔性绝缘带，所述导电连接带设置于所述柔性支撑衬底上，所述柔性绝缘带设置于所述导电连接带上，所述柔性绝缘带设置于两所述重复单元的发射极汇流条和/或基极汇流条之间，且所述导电连接带分别与两所述重复单元的发射极汇流条和/或基极汇流条电连接。所述的支撑衬底是热塑性层和柔性薄膜的复合结构；所述柔性薄膜的厚度为10～100μm，所述热塑性层的厚度为10～100μm，所述导电连接带和绝缘带的厚度均为1～50μm。所述硅片基板的正面还设有浅掺杂区，所述浅掺杂区内形成正表面电场。另一方面，本发明还提供了、一种背接触晶硅电池的制备方法，所述方法包括如下步骤：步骤一，在硅片基板的正面通过制绒的方法形成随机金字塔结构；步骤二，在硅片基板的正面通过离子注入方法形成正表面电场，在硅片基板的背面划分成多个独立的重复单元区域，每个重复单元区域上形成间隔分布的发射极和基极；步骤三，在硅片基板的正面形成减反层，在硅片基板的背面的发射极和基极上形成钝化层或氧化层；步骤四，在钝化层或氧化层上制作发射极电极和基极电极，使其分别与步骤二中的发射极和基极形成欧姆接触；步骤五，将同一个重复单元中的多个发射极电极通过发射极汇流条连接，将多个基极电极通过基极汇流条连接；步骤六，按照步骤二中的所述重复单元区域将所述硅片分割为多个独立的重复单元，将各重复单元中的基极汇流条、发射极汇流条进行互联，制得背接触晶硅电池。所述步骤二中的在钝化层或氧化层上制作发射极电极和基极电极，其具体方法是：使用激光或者掩膜后的湿法刻蚀在硅片基板背面所形成的钝化层上进行开口，发射极电极和基极电极设置于开口内并与发射极和基极对应连接。所述步骤二中的多个重复单元区域呈条状、方块状或六边形状排列。所述步骤六中对重复单元的切割步骤，具体方法是：在相邻两重复单元之间的对应位置设置柔性互联装置，将两重复单元区域划隔开，形成重复单元；所述柔性互联装置包括柔性支撑衬底、导电连接带和柔性绝缘带，所述导电连接带设置于所述柔性支撑衬底上，所述柔性绝缘带设置于所述导电连接带上，所述柔性绝缘带设置于两所述重复单元的发射极汇流条和/或基极汇流条之间，且所述导电连接带分别与两所述重复单元的发射极汇流条和/或基极汇流条电连接。优选地，可采用焊接方式将柔性互联装置中的导电连接带与两重复单元中的基极汇流条、发射极汇流条进行互联，制得背接触晶硅电池。采用激光划刻方法或线切割划刻方法将相邻两重复单元划隔开。本发明相对于现有技术具有如下有益效果：1)本发明将硅片基板分为多个独立的重复单元，每个重复单元中的发射极电极与基极电极呈间隔设置，同时通过发射极汇流条将同一重复单元中的发射极电极相连，通过基极汇流条将同一重复单元中的基极电极相连，最后通过各个汇流条之间的连接实现各个重复单元之间的互联。本发明所采用的发射极电极和基极电极的分布方式，缩短了电极的长度，减少了功率损失，并且使电池片的光生电流尽快得到收集；减少了金属电极与硅材料间的应力，提高了电池的可靠性。2)发射极电极和基极电极的正面和背面均使用的是离子注入技术，与热扩散掺杂相比，无需增加涂覆有机掩膜，光刻，去除掩膜的工艺步骤，生产和投资成本降低空间大大降低；同时在硅片基板的背面设有钝化层，正面还有浅掺杂区形成的正表面电场，能很好的减少表面复合。3)本发明通过将硅片基板分割成重复单元然后再互联的方式，能最大化的利用组件的受光面，提高组件的效率，能根据需求重新设计重复单元的串并联方式，优化电压和电流的输出。4)本发明采用柔性互联装置将各个独立的多个重复单元进行互联，能使组件耐受一定的弯曲程度，扩大组件的应用范围；柔性互联装置的导电连接带与汇流条焊合，可起到连接重复单元的作用，利于后续组件制作的操作。附图说明为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中图1是本发明所提供的在硅片基板上设置多个重复单元的结构示意图；图2a是本发明所提供的一种重复单元的电极分布示意图；图2b是本发明所提供的另一种重复单元的电极分布示意图；图3a本发明所提供的重复单元内发射极电极和基极电极分布示意图；图3b是图3a中的C-C截面示意图；图4a是本发明所提供的柔性互联装置与背接触晶硅电池的互联图；图4b是图4a处的D-D处位置剖面图；图5是本发明所提供的制绒步骤图示；图6是本发明所提供的离子注入步骤图示；图7是本发明所提供的减反钝化步骤图示；图8是本发明所提供的钝化穿透步骤图示；图9是本发明所提供的金属电极安装图示；图10a是本发明所提供的柔性互联装置结构剖面图；图10b是图10a的仰视图；图11是本发明所提供的重复单元切割和互联示意图；图12是本发明所提供的背接触晶硅电池的制备方法框图。图中：1-硅片基板，11-重复单元；2-发射极电极；3-基极电极；4-钝化层；5-正表面电场；6-保护层；7-发射极；8-基极；9-柔性互联装置，91-柔性支撑衬底，92-导电连接带，93-柔性绝缘带；10-开口；20-发射极汇流条；30-基极汇流条；40-减反层。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。本发明提供了一种背接触晶硅电池，如图3a和图3b所示，包括硅片基板1及设置于硅片基板1背面的发射极7、基极8、发射极电极2和基极电极3，其中的发射极电极2和基极电极3分别与发射极7和基极8对应形成欧姆接触硅片基板1的背面划分为多个独立的重复单元，这里的重复单元在硅片基板1上制作形成独立的单元，如图1所示，每个重复单元11中设有多个呈间隔分布的发射极7与基极8；如图4a所示，在每个重复单元11的一端设有与各个发射极电极2电连接的发射极汇流条20，其另一端设有与各个基极电极3电连接的基极汇流条30，相邻两重复单元11之间通过基极汇流条30、发射极汇流条20实现互联。其中的重复单元11...