分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池及其制備方法，該電池包括硅襯底，在硅襯底正面設(shè)有N型摻雜區(qū)、N型摻雜區(qū)上設(shè)有正面減反鈍化膜，硅襯底背面設(shè)有背面鈍化膜，制備方法還包括以下步驟：在背面鈍化膜上以分布式短線的圖案將背面鈍化膜局部去除，露出硅襯底，形成多個去除通道；然后局域印刷硼硅漿料以覆蓋去除通道；隨后分別印刷背面電極層和正面電極層，并烘干；然后進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，去除通道內(nèi)的硼硅漿料與硅襯底接觸界面形成分布式的P型硼重?fù)诫s區(qū)域，組成P型硼重?fù)诫s層；并在高溫?zé)Y(jié)過程中，同時形成正面電極層和背面電極層。本發(fā)明不僅降低了太陽能電池背面的少子在接觸界面的復(fù)合速率，有利于電池開路電壓和轉(zhuǎn)換效率的提升，而且降低了開膜面積，進(jìn)一步降低了表面的復(fù)合速率。
【專利說明】分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池及其制備方 法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池及其制備方法，屬 于太陽能電池制備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，晶體硅太陽電池局域鋁背場是目前光伏行業(yè)的研究熱點(diǎn)，被普遍認(rèn)為是提 高晶體硅電池轉(zhuǎn)換效率的可大規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)。目前，常規(guī)的工藝是用A10 x/SiNx:H或者 Si02/SiNx:H疊層膜鈍化背表面，以平行線的圖案用激光或者化學(xué)腐蝕將背面膜打開，然后 整面印刷鋁漿。在高溫過程中接觸界面的鋁與硅形成液態(tài)合金相，液態(tài)合金相在冷卻過程 中凝固，一部分硅原子在重結(jié)晶過程中被鋁原子取代了在晶格中的位置，形成鋁摻雜的局 域背面場。
[0003] 這種局域鋁背場電池的局限在于：1、背面采用鋁摻雜形成局部背場，摻雜濃度僅 在1 X 1018cnT3量級，且摻雜深度較淺，無法防止少數(shù)載流子穿越局部背場到達(dá)金屬接觸的 復(fù)合；2、背面摻雜占總體面積較大，減少了鈍化膜的面積，導(dǎo)致額外的表面復(fù)合。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種分布式局域硼摻雜 的雙面感光晶體硅太陽電池的制備方法，它不僅降低了太陽能電池背面的少子在接觸界面 的復(fù)合速率，有利于電池開路電壓和轉(zhuǎn)換效率的提升，而且降低了開膜面積，進(jìn)一步降低了 表面的復(fù)合速率。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種分布式局域硼摻雜的雙面感 光晶體娃太陽電池的制備方法，該電池包括娃襯底，在娃襯底正面設(shè)有N型摻雜區(qū)，N型摻 雜區(qū)上設(shè)有正面減反鈍化膜，硅襯底背面設(shè)有背面鈍化膜，還包括以下步驟：
[0006] 1)在背面鈍化膜上以分布式短線的圖案將背面鈍化膜局部去除，露出硅襯底，形 成多個去除通道；
[0007] 2)然后局域印刷硼硅漿料以覆蓋去除通道；
[0008] 3)隨后分別印刷背面電極層和正面電極層，并烘干；
[0009] 4)然后進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，去除通道內(nèi)的硼硅漿料與硅襯底接觸界面形成分布式的P 型硼重?fù)诫s區(qū)域；并在高溫?zé)Y(jié)過程中，同時形成正面電極層和背面電極層，正面減反鈍化 膜上未被正面電極層覆蓋的區(qū)域形成正面感光區(qū)域，背面鈍化膜上未被背面電極層覆蓋的 區(qū)域形成背面感光區(qū)域。
[0010] 進(jìn)一步提供了一種短線圖形結(jié)構(gòu)的具體尺寸，所述的去除通道的短線圖形結(jié)構(gòu) 為：線寬為1?500 μ m，線長為0· 1mm?100mm，在其寬度方向上，相鄰的去除通道的線間距 為 0· 1mm ?10mm η
[0011] 進(jìn)一步為了使雙面均能接收光線，從而增加背面收集光輻照的能力，提高本電池 實際發(fā)電性能，所述的正面電極層包括呈交叉狀態(tài)的正面主柵和正面細(xì)柵；所述的背面電 極包括呈交叉狀態(tài)的背面主柵和背面細(xì)柵，并且背面細(xì)柵與P型硼重?fù)诫s層電性連接。
[0012] 進(jìn)一步提供了一種正面和背面感光區(qū)域的具體面積比例以滿足收集光輻照的性 能，所述的正面感光區(qū)域面積占正面總區(qū)域的90%?98%，所述的背面感光區(qū)域占背面總 區(qū)域的30%?95%。
[0013] 進(jìn)一步，所述的P型硼重?fù)诫s層的摻雜濃度為1 X 1017?2X 102°cnT3,摻雜深度為 0· 1 ?15 μ m〇
[0014] 進(jìn)一步，所述的背面電極層由銀、鋁、鎳、錫中的一種或幾種制成。
[0015] 進(jìn)一步，所述的正面電極層由銀、鋁、銅、鎳、錫中的一種或幾種制成。
[0016] 本發(fā)明還提供了一種分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池，該電池包括
[0017] -娃襯底，其具有一正面和一背面；
[0018] -N型摻雜區(qū)，其設(shè)在娃襯底的正面上；
[0019] 一正面減反鈍化膜，其設(shè)在N型摻雜區(qū)的上表面上；
[0020] 一背面鈍化膜，其設(shè)在硅襯底的背面上，并且其上開有多個去除通道，并且多個去 除通道呈分布式短線陣列結(jié)構(gòu)；
[0021] 一正面電極層，其設(shè)在正面減反鈍化膜上，并且與N型摻雜區(qū)接觸，正面減反鈍化 膜上未被正面電極層覆蓋的區(qū)域形成正面感光區(qū)域；
[0022] -背面電極層，其設(shè)在背面鈍化膜上，并且背面鈍化膜上未被背面電極層覆蓋的 區(qū)域形成背面感光區(qū)域；
[0023] 一 P型硼重?fù)诫s層，其具有多個和去除通道對應(yīng)的P型硼重?fù)诫s區(qū)域，P型硼重?fù)?雜區(qū)域呈分布式地設(shè)置，并且該P(yáng)型硼重?fù)诫s區(qū)域的上側(cè)與硅襯底接觸，下側(cè)通過去除通 道與背面電極層電性接觸。
[0024] 采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有以下的有益效果：
[0025] (1)采用硼摻雜代替鋁摻雜，極大地提高了摻雜濃度和摻雜深度，降低了少子在接 觸界面的復(fù)合，有利于電池開路電壓和效率的提升。
[0026] (2)采用分布式短線的開膜代替常規(guī)的平行線圖形，降低了開膜面積，降低了表面 的復(fù)合速率。
[0027] (3)硼摻雜通過印刷硼硅漿料，在一次高溫?zé)Y(jié)中完成摻雜和電極制備，不需要長 時間的硼擴(kuò)散，工藝簡單，便于產(chǎn)業(yè)化。
[0028] (4)正面和背面都采用主柵和細(xì)柵設(shè)計，雙面都能接收光線，相對于常規(guī)背鈍化電 池增加了背面收集光輻照的能力，提高了電池的實際發(fā)電性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 圖1為本發(fā)明的分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池的制備方法的流 程圖一；
[0030] 圖2為本發(fā)明的分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池的制備方法的流 程圖二；
[0031] 圖3為圖2中的A部取樣結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖4為本發(fā)明的分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池的制備方法的流 程圖四。

【具體實施方式】
[0033] 為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對 本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0034] 實施例一
[0035] 本實施例提供的一種分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池的制備方法， 如圖1所示，在P型的硅襯底3上，完成包括p-n結(jié)N區(qū)，即N型摻雜區(qū)2的制備，正面減反 鈍化膜1的沉積，以及背面鈍化膜4的沉積之后，采用激光對背面鈍化膜4局部去除，圖形 為分布線圖案，如圖2所示。短線的長度為2cm，寬度為60 μ m，沿短線方向的線與線中心之 間的間距為2. 2cm，在垂直短線方向，線與線中心之間的間距為700μπι，激光去除之后露出 硅襯底3,采用絲網(wǎng)印刷的方法在硅襯底3上印刷一層厚度為50 μ m，寬度為400 μ m的硼硅 漿料，硼硅漿料覆蓋去除通道，同時在正面和背面絲網(wǎng)印刷銀漿和鋁漿，經(jīng)過800攝氏度高 溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)之后形成P型硼重?fù)诫s區(qū)域6,背面電極層8和正面電極層7,其中背面電極8 與P型硼重?fù)诫s區(qū)域6連接，如圖2所示，其背面俯視圖如圖4所示，在背面電極層8下面 是P型硼重?fù)诫s區(qū)域6,背面未被背面電極層8覆蓋的區(qū)域也能接收光線，產(chǎn)生光生電流，提 高器件收集輻照的能力。所述的硼硅漿料的主要成分包括硼和硅。
[0036] 正面電極層7包括呈交叉狀態(tài)的正面主柵和正面細(xì)柵；所述的背面電極層8包括 呈交叉狀態(tài)的背面主柵和背面細(xì)柵，并且背面細(xì)柵與P型硼重?fù)诫s層電性連接。
[0037] 背面電極層8由銀、鋁、鎳、錫中的一種或幾種制成，但不限于此。描述的幾種制成 指的是形成合金的方式。
[0038] 正面電極層7由銀、鋁、銅、鎳、錫中的一種或幾種制成，但不限于此。
[0039] 實施例二
[0040] 本實施例提供的一種分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池的制備方法， 如圖1所示，在P型的硅片襯底3上，完成包括P-n結(jié)N區(qū)，即N型摻雜區(qū)2的制備，正面減 反鈍化膜1的沉積，以及背面鈍化膜4的沉積之后，采用刻蝕漿料對背面鈍化膜4局部去 除，圖形為分布線圖案，如圖2所示。短線的長度為0. 5cm，寬度為55 μ m，沿短線方向的線 與線中心之間的間距為1. 2cm，在垂直短線方向，線與線中心之間的間距為600μπι，激光去 除之后露出硅襯底3上，采用絲網(wǎng)印刷的方法在硅襯底3上印刷一層厚度為30 μ m，寬度為 200 μ m的硼硅漿料，漿料覆蓋去除通道，同時在正面和背面絲網(wǎng)印刷銀漿和鋁楽，經(jīng)過800 攝氏度高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)之后形成P型硼重?fù)诫s區(qū)域6,背面電極層8和正面電極層7,其中背 面電極層8與P型硼重?fù)诫s區(qū)域6連接，如圖2所示。其背面俯視圖如圖4所示，在背面電 極層8下面是P型硼重?fù)诫s區(qū)域6,背面未被背面電極層8覆蓋的區(qū)域也能接收光線，產(chǎn)生 光生電流，提高器件收集輻照的能力。所述的硼硅漿料的主要成分包括硼和硅。
[0041] 正面電極層7包括呈交叉狀態(tài)的正面主柵和正面細(xì)柵；所述的背面電極層8包括 呈交叉狀態(tài)的背面主柵和背面細(xì)柵，并且背面細(xì)柵與P型硼重?fù)诫s層電性連接。
[0042] 背面電極層8由銀、鋁、鎳、錫中的一種或幾種制成，但不限于此。描述的幾種制成 指的是形成合金的方式。
[0043] 正面電極層7由銀、鋁、銅、鎳、錫中的一種或幾種制成，但不限于此。
[0044] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：
[0045] (1)采用硼摻雜代替鋁摻雜，極大地提高了摻雜濃度和摻雜深度，降低了少子在接 觸界面的復(fù)合，有利于電池開路電壓和效率的提升。
[0046] (2)采用分布式的開膜代替常規(guī)的平行線圖形，降低了開膜面積，降低了表面的復(fù) 合速率。
[0047] (3)硼摻雜通過印刷硼硅漿料，在一次高溫?zé)Y(jié)中完成摻雜和電極制備，不需要長 時間的硼擴(kuò)散，工藝簡單，便于產(chǎn)業(yè)化。
[0048] (4)正面和背面都采用主柵和細(xì)柵設(shè)計，雙面都能接收光線，相對于常規(guī)背鈍化電 池增加了背面收集光輻照的能力，提高了電池的實際發(fā)電性能。
[〇〇49] 以上所述的具體實施例，對本發(fā)明解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了 進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本 發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā) 明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體娃太陽電池的制備方法，該電池包括娃襯底 (3)，在硅襯底（3)正面設(shè)有N型摻雜區(qū)（2)，N型摻雜區(qū)（2)上設(shè)有正面減反鈍化膜（1)， 硅襯底（3)背面設(shè)有背面鈍化膜（4)，其特征在于，還包括以下步驟： 1) 在背面鈍化膜（4)上以分布式短線的圖案將背面鈍化膜（4)局部去除，露出硅襯底 (3)，形成多個去除通道； 2) 然后局域印刷硼硅漿料以覆蓋去除通道； 3) 隨后分別印刷背面電極層（8)和正面電極層（7)，并烘干； 4) 然后進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，去除通道內(nèi)的硼硅漿料與硅襯底接觸界面形成分布式的P型硼 重?fù)诫s區(qū)域（6);并在高溫?zé)Y(jié)過程中，同時形成正面電極層（7)和背面電極層（8)，正面減 反鈍化膜（1)上未被正面電極層（7)覆蓋的區(qū)域形成正面感光區(qū)域，背面鈍化膜（4)上未 被背面電極層（8)覆蓋的區(qū)域形成背面感光區(qū)域。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池的制備方 法，其特征在于：所述的去除通道的短線圖形結(jié)構(gòu)為：線寬為1?500 μ m，線長為0. 1mm? 100mm，在其寬度方向上，相鄰的去除通道的線間距為0· 1mm?10mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池的制備方法， 其特征在于：所述的正面電極層（7)包括呈交叉狀態(tài)的正面主柵和正面細(xì)柵；所述的背面 電極（8)包括呈交叉狀態(tài)的背面主柵和背面細(xì)柵，并且背面細(xì)柵與P型硼重?fù)诫s層電性連 接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池的制 備方法，其特征在于：所述的正面感光區(qū)域面積占正面總區(qū)域的90%?98%，所述的背面 感光區(qū)域占背面總區(qū)域的30%?95%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池的制 備方法，其特征在于：所述的P型硼重?fù)诫s層的摻雜濃度為1X 1〇17?2 X 102°cnT3,摻雜深度 為 0· 1 ?15 μ m。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池的制 備方法，其特征在于：所述的背面電極層（8)由銀、鋁、鎳、錫中的一種或幾種制成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池的制 備方法，其特征在于：所述的正面電極層（7)由銀、鋁、銅、鎳、錫中的一種或幾種制成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池的制備方法， 其特征在于：所述的步驟2)中，采用激光銷蝕法或漿料刻蝕法在背面鈍化膜（4)上局部去 除，露出硅襯底（3)，形成多個去除通道。
9. 一種如權(quán)利要求1至8中任一項所述的分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電 池的制備方法中制備的分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池，包括 一娃襯底（3)，其具有一正面和一背面； 一 N型摻雜區(qū)（2)，其設(shè)在硅襯底（3)的正面上； 一正面減反鈍化膜（1)，其設(shè)在N型摻雜區(qū)（2)的上表面上； 一背面鈍化膜（4)，其設(shè)在硅襯底（3)的背面上； 其特征在于： 所述的背面鈍化膜（4)上開有多個去除通道，并且多個去除通道呈分布式短線陣列結(jié) 構(gòu)； 它還包括： 一正面電極層（7)，其設(shè)在正面減反鈍化膜（1)上，并且與N型摻雜區(qū)（2)接觸，正面減 反鈍化膜（1)上未被正面電極層（7)覆蓋的區(qū)域形成正面感光區(qū)域； 一背面電極層（8)，其設(shè)在背面鈍化膜（4)上，并且背面鈍化膜（4)上未被背面電極層 (8)覆蓋的區(qū)域形成背面感光區(qū)域； 一 P型硼重?fù)诫s層，其具有多個和去除通道對應(yīng)的P型硼重?fù)诫s區(qū)域￠)，P型硼重?fù)?雜區(qū)域（6)呈分布式地設(shè)置，并且該P(yáng)型硼重?fù)诫s區(qū)域（6)的上側(cè)與硅襯底（3)接觸，下側(cè) 通過去除通道與背面電極層（8)電性接觸。
【文檔編號】H01L31/18GK104091842SQ201410321813
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】陳奕峰, 劉斌輝, 董建文, 皮爾·威靈頓, 馮志強(qiáng) 申請人:常州天合光能有限公司