全背接觸太陽電池電極的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于太陽電池領域，內(nèi)容為提出了一種全背接觸太陽電池電極，該電極特點是其由細柵金屬電極一、細柵金屬電極二、主柵電極一、主柵電極二及介電層一組成，上述組成部分全部位于襯底表面一；細柵金屬電極一和細柵金屬電極二呈叉指狀交替排布；主柵電極一、主柵電極二分別與細柵金屬電極一、細柵金屬電極二呈交叉排布；主柵電極一和細柵金屬電極二交叉重疊的部分以及主柵電極二和細柵金屬電極一交叉重疊的部分通過介電層一隔離；主柵電極一和細柵金屬電極一以及主柵電極二和細柵金屬電極二在兩者交叉重疊的位置直接接觸，與現(xiàn)有技術相比，本實用新型消除了電極電學遮光的影響，并降低了電極的線電阻損失，提高了器件性能。
【專利說明】全背接觸太陽電池電極

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種全背接觸太陽電池電極，屬于太陽電池領域。
技術背景
[0002]為了降低光伏發(fā)電成本，需要不斷提高太陽電池轉化效率。全背接觸太陽電池有如下幾個優(yōu)點:1)采用體壽命高的η型單晶硅做為襯底材料，可以獲得更高的開路電壓；2)金屬電極全都位于襯底背面，在受光面無電極遮擋，可以獲得更高的短路電流；3)無需考慮受光面遮光，電極寬度可以更寬，從而可以降低串聯(lián)電阻，獲得更高的填充因子。基于以上優(yōu)點，全背接觸太陽電池被認為是一種極具潛力的高效太陽電池結構。
[0003]全背接觸太陽電池電極全部位于電池背面，根據(jù)主柵電極的多少，通常有兩種結構。一種如圖1所示，該全背接觸太陽電池背面細柵金屬電極一 11和細柵金屬電極二 12呈叉指狀交替排列，然后在細柵金屬電極一 11和細柵金屬電極二 12的末端分別沉積主柵金屬電極一 13、主柵金屬電極二 14將所有的細柵電極一和細柵電極二連接起來以達到收集電流的目的，主柵金屬電極一 13和主柵金屬電極二 14直接與半導體襯底接觸；細柵電極末端的主柵電極可以采用對比文獻一(US 20080223437Α1)中所述的多個焊接焊盤來代替。這種電極結構比較簡單，但存在一些不足之處。第一，因為主柵金屬電極位于細柵金屬電極末端，則遠離主柵電極處產(chǎn)生的載流子需要通過整個細柵金屬電極才能被主柵金屬電極收集，因而導致嚴重的線電阻損失；第二，為了避免不同極性的細柵金屬電極一 11在主柵金屬電極二 14直接接觸而導致短路，細柵金屬電極一 11無法延伸至主柵金屬電極二 14所處的位置，因而無法與該位置的半導體襯底10直接接觸。這樣，由于光照，在被主柵金屬電極二14覆蓋的半導體襯底所產(chǎn)生的光生載流子中、與細柵金屬電極一 11極性相同的部分將需要通過電阻較高的半導體襯底長距離橫向傳輸?shù)郊殩沤饘匐姌O一 11所處的位置，并被其收集，若這部分橫向傳輸?shù)墓馍d流子是半導體襯底中的少子，長距離傳輸將大大增加它們被復合的幾率，從而導致器件性能下降，這被稱為“電學遮光(Electrical Shading)” ；而若這部分橫向傳輸?shù)墓馍d流子是半導體襯底中的多子，在電阻較高的半導體襯底中長距離傳輸也將導致較高的橫向傳輸電阻，同樣導致期間性能下降。細柵金屬電極二 12和主柵金屬電極一 13之間也存在著同樣的問題。第三，長的細柵金屬電極一 11和細柵金屬電極二 12在制作過程中容易出現(xiàn)斷柵，加之它們只有一端與對應的主柵金屬電極連接，若出現(xiàn)斷柵，遠離主柵電極的斷柵部分電極收集的電流將無法直接地被主柵金屬電極收集。
[0004]另外一種電極結構如圖2所示，該全背接觸太陽電池細柵金屬電極一 21和細柵金屬電極二 22同樣呈叉指狀交替排布；細柵金屬電極制備成多段結構，在每段細柵金屬電極一 21和細柵金屬電極二 22中心位置分別沉積主柵金屬電極一 23和主柵金屬電極二 24 ；主柵金屬電極一 23和主柵金屬電極二 24直接與半導體襯底20接觸，由于細柵金屬電極的長度減小，降低了載流子被主柵電極收集前在細柵金屬電極上傳輸?shù)木嚯x，從而降低了線電阻損失，同時細柵金屬電極長度的減小還可以很好地降低斷柵對電池性能的影響。但此種電極由于增加了主柵電極的數(shù)目，由主柵電極電學遮光和該區(qū)域載多數(shù)流子在半導體襯底中橫向傳輸所導致的電阻損失將更為明顯。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的是提出一種全背接觸太陽電池電極，該太陽電池電極結構有利于消除主柵電極電學遮光損失，降低電池的串聯(lián)電阻，提升細柵金屬電極對斷柵的容忍度。
[0006]為達到上述目的，本實用新型提出一種全背接觸太陽電池電，采用的技術方案為如下:
[0007]該電極由細柵金屬電極一、細柵金屬電極二、主柵電極一、主柵電極二和介電層一組成,上述組成部分全部位于半導體襯底主表面一；
[0008]細柵金屬電極一、細柵金屬電極二、主柵電極一、主柵電極二和介電層一沉積的順序為先沉積細柵金屬電極一和細柵金屬電極二，再在它們局部區(qū)域沉積介電層一，然后再沉積主柵電極一和主柵電極二；或者是先沉積主柵電極一主柵電極二，再在它們局部區(qū)域沉積介電層一，最后沉積細柵金屬電極一和細柵金屬電極二，作為更優(yōu)選的方案，首先沉積細柵金屬電極，然后沉積介電層一，最后沉積主柵電極。
[0009]細柵金屬電極一和細柵金屬電極二呈叉指狀交替排布，作為優(yōu)選方案，它們呈交替平行排布，二者之間的間距在0.5飛毫米之間，細柵金屬電極一沉積在半導體襯底主表面一的P型摻雜區(qū)域上，細柵金屬電極二沉積在半導體襯底主表面一的η型摻雜區(qū)域上。
[0010]主柵電極一分別與細柵金屬電極一、細柵金屬電極二呈交叉排布，主柵電極二分別與細柵金屬電極一、細柵金屬電極二呈交叉排布，作為優(yōu)選的方案，主柵電極一、主柵電極二分別與細柵金屬電極一、細柵金屬電極二呈垂直交叉排布，而兩者之間呈交替平行排布。
[0011]所述表面一上設有一介電層一，介電層一位于主柵電極一和細柵金屬電極二之間以及位于主柵電極二和細柵金屬電極一之間。作為優(yōu)選方案，介電層一只位于主柵電極一和細柵金屬電極二之間、兩者交叉重疊的位置，以及位于主柵電極二和細柵金屬電極一之間、兩者交叉重疊的位置。主柵電極一和細柵金屬電極二交叉重疊的部分通過介電層一隔離，主柵電極二和細柵金屬電極一交叉重疊的部分通過介電層一隔離；主柵電極一和細柵金屬電極一在兩者交叉重疊的位置直接接觸，主柵電極二和細柵金屬電極二在兩者交叉重疊的位置直接接觸。
[0012]作為一種優(yōu)選方案，半導體襯底的表面一覆蓋有介電層二，介電層二是由氧化娃、氮化硅、氮氧化硅、非晶硅、碳化硅、氧化鋁中的一種或多種組成的單層薄膜或多層薄膜，如氮氧化硅薄膜，介電層二的厚度在30-300納米之間。
[0013]細柵金屬電極一和細柵金屬電極二局部或全部穿透介電層二，直接與半導體襯底表面一接觸。作為更優(yōu)選的方案，細柵金屬電極一和細柵金屬電極二均通過介電層上的局域開孔一與半導體襯底直接接觸；主柵電極一和主柵電極二不穿透介電層二，不與半導體襯底表面一直接接觸。
[0014]介電層一位于主柵電極一和細柵金屬電極二交叉重疊的位置，主柵電極一和細柵金屬電極二之間，以及位于主柵電極二和細柵金屬電極一交叉重疊的位置，主柵電極二和細柵金屬電極一之間；介電層一的寬度大于與其接觸的細柵金屬電極一或細柵金屬電極二的寬度，其長度大于與其接觸的主柵電極一或主柵電極二的寬度。
[0015]細柵金屬電極一和細柵金屬電極二的主要成分為銀、鋁、銅、鎳或錫中的一種或多種，作為優(yōu)選方案，細柵金屬電極一的主要成分為招，其寬度在100~1000微米,細柵金屬電極二的主要成分為銀，其寬度在40-200微米之間，它們的沉積方法可以是電鍍、噴墨打印、絲網(wǎng)印刷等，作為更優(yōu)選的方案，它們的沉積方法為絲網(wǎng)印刷。
[0016]主柵電極一和主柵電極二是主要成分為銀、鋁、銅、鎳或錫中的一種或多種組成的金屬電極或主要成分為有機物及導電顆粒所組成的復合電極，作為更優(yōu)選的方案，主柵電極一和主柵電極二的寬度在0.5飛毫米之間，它們之間間距在10-60毫米之間；它們的沉積方法可以是電鍍、噴墨打印、絲網(wǎng)印刷等，作為更優(yōu)選的方案，它們的沉積方法為絲網(wǎng)印刷。
[0017]介電層一是以聚酰胺或聚酰胺-酰亞胺樹脂為主要成分，擊穿電壓大于I伏特/微米的絕緣膜層，其沉積方法可以是噴墨打印或者是絲網(wǎng)印刷，作為更優(yōu)選的方案，其沉積方法為絲網(wǎng)印刷。
[0018]本實用新型的有益效果:與常規(guī)方法制得的全背接觸太陽電池電極結構相比，本實用新型提出的全背接觸太陽電池電極利用絕緣的介質(zhì)層將不同極性的主柵電極和細柵金屬電極在三維空間上進行隔離，實現(xiàn)了既增加主柵電極數(shù)目，從而降低細柵金屬電極線電阻損失，以及降低了斷柵所給器件性能所帶來的影響；又避免了現(xiàn)有技術中所存在的主柵電極電學遮光所帶來的器件性能下降等問題，使全背接觸太陽電池的性能得到提高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為一種現(xiàn)有技術方案的全背接觸太陽電池電極示意圖；
[0020]圖2為另一種現(xiàn)有技術方案的全背接觸太陽電池電極示意圖；
[0021]圖3為本實用新型提出的一種全背接觸太陽電池電極二維示意圖；
[0022]圖4為本實用新型提出的一種全背接觸太陽電池電極局部三維示意圖；
[0023]圖5為本實用新型提出的一種全背接觸太陽電池電極局部三維結構分解示意圖。

【具體實施方式】
[0024]為了更清晰地說明本實用新型的目的、特征及優(yōu)點，下面將結合附圖及具體實施例對本實用新型進行說明。
[0025]在下面描述的實施例中披露了很多具體細節(jié)及詳細的工藝參數(shù)，但本實用新型還可以采用其他不同于下面公布的實施例的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本實用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實用新型不受下面公開的具體實施例的限制。
[0026]另外，本實用新型結合示意圖進行描述，為了便于說明，本實用新型所使用之附圖如涉及太陽電池結構的，只作為示意圖使用，其尺寸并非按照實際器件尺寸進行等比例縮放所得，因此該附圖不應限制本實用新型保護的范圍。
[0027]實施例:本實用新型實施例公開一種全背接觸太陽電池電極，其電極結構如圖3-5所示:
[0028]在電阻率為0.5^20.0歐姆.厘米，例如1.0歐姆.厘米的η型單晶硅襯底背面制備出叉指狀交替排列的P型摻雜區(qū)域37和η型摻雜區(qū)域38 ；
[0029]P型摻雜區(qū)域37和η型摻雜區(qū)域38上沉積有介電層二 36，介電層二 36的成分可以是氮化硅、氧化硅、氮氧化硅，如氮化硅，其厚度在30-300納米之間，例如80納米；
[0030]細柵金屬電極一 31、細柵金屬電極二 32、主柵電極一 33、主柵電極二 34沉積在介電層二 36之上；細柵金屬電極一 31和細柵金屬電極二 32呈叉指狀交替排布，它們之間的間距在500~5000微米之間，例如500微米，1000微米，2000微米或5000微米，細柵金屬電極一 31的成分為鋁，其寬度在100-1000微米之間，例如100微米，500微米或1000微米；細柵金屬電極二 32的成分為銀，其寬度在40-200微米之間，例如40微米，100微米或200微米;
[0031]細柵金屬電極一 31通過介電層二 36上的開孔一 39直接與半導體襯底P型摻雜區(qū)域37接觸，細柵金屬電極二 32通過介電層二 36上的開孔一 39與半導體襯底η型摻雜區(qū)域38接觸；開孔一 39的直徑不超過與其接觸的細柵金屬電極一 31或細柵金屬電極二 32的寬度；主柵電極一 33、主柵電極二 34沉積在細柵金屬電極一 31和細柵金屬電極二 32之上，其寬度在0.5^5.0毫米之間，例如0.5毫米，2.0毫米或5.0毫米；主柵電極一 33、主柵電極二 34之間的間距在10-60毫米之間，例如10毫米，30毫米或60毫米，其成分為銀漿料；主柵電極一 33、主柵電極二 34不穿透介電層二 36，不與半導體襯底直接接觸；
[0032]細柵金屬電極一 31同主柵電極二 34、細柵金屬電極二 32同主柵電極一 33交叉重疊處沉積有介電層一 35，介電層一 35的寬度比其直接接觸的細柵金屬電極一 31和細柵金屬電極二 32的寬度寬50~2000毫米，例如50微米，1000微米或2000微米，其長度比與其解除的主柵電極一 33、主柵電極二 34的寬度寬5(T10000毫米，如50毫米，2000毫米或10000毫米。介電層一 35的成分為聚酰胺或聚酰胺-酰亞胺樹脂，擊穿電壓大于I伏特/微米；主柵電極一 33和細柵金屬電極一 31以及主柵電極二 34和細柵金屬電極二 35在交叉處直接接觸。
[0033]上述電極的制作方法具體包括如下步驟:
[0034]首先利用絲網(wǎng)印刷技術在η型單晶硅襯底背面P型摻雜區(qū)域37和η型摻雜區(qū)域38上分別印刷鋁漿料和銀漿料，分別制成細柵金屬電極一 31和細柵金屬電極二 32，并在800~1000攝氏度條件下，例如800攝氏度、900攝氏度或1000攝氏度條件下進行燒結；
[0035]同樣利用絲網(wǎng)印刷技術在上述烘干好的細柵金屬電極一 31和細柵金屬電極二 32的局部區(qū)域印刷以聚酰胺為主要成分的介電漿料，制成介電層一 35，并進行烘干；
[0036]利用絲網(wǎng)印刷沉積銀漿料，制成主柵電極一 33和主柵電極二 34，并在200-500攝氏度，例如200攝氏度，350攝氏度或500攝氏度條件下進行燒結。
【權利要求】
1.一種全背接觸太陽電池電極，該電極由細柵金屬電極一(31)、細柵金屬電極二(32)、主柵電極一(33)、主柵電極二(34)和介電層一(35)組成；所述細柵金屬電極一(31)、細柵金屬電極二(32)和主柵電極一(33)、主柵電極二(34)全部位于半導體襯底的表面一(30);所述細柵金屬電極一(31)和細柵金屬電極二( 32)呈叉指狀交替排布；所述主柵電極一(33)分別與細柵金屬電極一(31)、細柵金屬電極二(32)呈交叉排布；所述主柵電極二(34)分別與細柵金屬電極一(31)、細柵金屬電極二(32)呈交叉排布；其特征在于:所述表面一(30)上設有一介電層一(35),所述介電層一(35)位于主柵電極一(33)和細柵金屬電極二(32)之間以及位于主柵電極二(34)和細柵金屬電極一(31)之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種全背接觸太陽電池電極，其特征在于:所述的細柵金屬電極一(31)和細柵金屬電極二(32)局部或全部穿透介電層二(36)，直接與半導體襯底表面一(30)接觸；其所述的主柵電極一(33)和主柵電極二(34)不穿透介電層二(36)，不與半導體襯底表面一(30)直接接觸。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種全背接觸太陽電池電極，其特征在于:所述的介電層一(35)位于主柵電極一(33)和細柵金屬電極二(32)之間、兩者交叉重疊的位置，以及位于主柵電極二(34)和細柵金屬電極一(31)之間、兩者交叉重疊的位置；其所述的介電層一(35)的寬度大于與其接觸的細柵金屬電極一(31)或細柵金屬電極二(32)的寬度,介電層一(35)長度大于與其接觸的主柵電極一(33)或主柵電極二(34)的寬度；所述的主柵電極一(33)和細柵金屬電極一(31)在兩者交叉重疊的位置直接接觸，主柵電極二(34)和細柵金屬電極二( 32 )在兩者交叉重疊的位置直接接觸。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種全背接觸太陽電池電極，其特征在于:所述的介電層一(35)由聚酰胺或聚酰胺-酰亞胺樹脂制成，其擊穿電壓大于I伏特/微米的絕緣膜層。
【文檔編號】H01L31/18GK203859122SQ201420127411
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年3月20日 優(yōu)先權日:2013年7月12日
【發(fā)明者】陶龍忠, 楊灼堅, 其他發(fā)明人請求不公開姓名 申請人:蘇州潤陽光伏科技有限公司