一種晶體硅太陽能電池及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光伏太陽能電池領(lǐng)域，具體涉及一種晶體硅太陽能電池及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]晶體硅太陽能電池是一種光電轉(zhuǎn)化器件:在硅半導(dǎo)體基材之上制作反型的摻雜層，形成PN結(jié)，其上有表面鈍化層和減反射薄膜，最頂層是金屬銀(銀鋁)柵線引出電流，經(jīng)過光照，產(chǎn)生持續(xù)的光生電流。柵線的制作方法有絲網(wǎng)印刷、電鍍等。這種利用金屬柵線作為晶體硅電池集電極的方法稱作金屬化。
[0003]金屬柵線下方與之接觸的硅要求摻雜濃度盡量高，重?fù)诫s(Ie19-1e21)的硅能和金屬形成歐姆接觸，降低金半接觸電阻；摻雜濃度低的硅和金屬之間接觸電阻高。太陽電池要做到輸出功率最大化，需要盡可能減少柵線和硅的接觸電阻。然而，硅基體摻雜濃度過高會(huì)產(chǎn)生很多的缺陷，光生載流子在高摻雜區(qū)復(fù)合幾率增加，電性能降低，類似重?fù)诫s層被稱作“死層”。除此之外，重?fù)诫s的表面缺陷多，表面復(fù)合嚴(yán)重，降低電性能。也就是說，重?fù)诫s有利于金半接觸，但對(duì)電池性能有所降低。金屬化的技術(shù)發(fā)展方向是盡可能將柵線做得更高更窄，減少金半接觸面積，并保障合理的柵線橫截面積，不額外增加?xùn)啪€的電阻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種晶體硅太陽能電池。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種晶體硅太陽能電池，它包括N型硅片襯底、形成于所述N型硅片襯底任一表面上的減反射膜、一端嵌設(shè)于所述N型硅片襯底內(nèi)另一端延伸至超出所述減反射膜的多根第一柵線、對(duì)應(yīng)形成于所述第一柵線底部且與所述N型硅片襯底一體的摻雜層以及覆蓋于所述第一柵線上用于連接相鄰所述第一柵線并匯集電流的第二柵線。
[0006]優(yōu)化地，所述摻雜層為P重?fù)诫s層。
[0007]優(yōu)化地，所述第二柵線包括用于連接相鄰兩根所述第一柵線的連接?xùn)啪€以及同時(shí)覆蓋于多根所述第一柵線上的至少一根主柵線。
[0008]進(jìn)一步地，所述第一柵線的寬度為20~80微米，所述連接?xùn)啪€的寬度為15~90微米，所述主柵線的寬度為0.5-1.5毫米。
[0009]本發(fā)明的又一目的在于提供一種上述晶體硅太陽能電池的制作方法，它包括以下步驟:
(a)在所述N型硅片襯底任一表面上形成所述減反射膜；
(b)在所述減反射膜上印制與所述第一柵線相對(duì)應(yīng)的第一漿料，烘干；
(c)在所述減反射膜上印制與所述第二柵線相對(duì)應(yīng)的第二漿料，烘干，隨后進(jìn)行燒結(jié)使第一漿料燒穿所述減反射膜和部分所述N型硅片襯底、并形成所述第一柵線、所述第二柵線和所述摻雜層。
[0010]優(yōu)化地，步驟(b)和步驟(c)中，所述印制技術(shù)包括絲網(wǎng)印刷、電鍍和3D打印。
[0011]優(yōu)化地，步驟(b)中，所述第一漿料為銀鋁漿料，其烘干溫度為200~300°C。
[0012]進(jìn)一步地，步驟(c)中，所述第二漿料為銀漿料。
[0013]進(jìn)一步地，步驟(C)中，所述燒結(jié)溫度為800~1000°C，時(shí)間為1~60秒。
[0014]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明晶體硅太陽能電池，通過N型硅片襯底上嵌入第一柵線，將摻雜層設(shè)置在第一柵線底部且與N型硅片襯底一體并且在第一柵線上覆蓋第二柵線，這樣可以減少柵線-硅接觸面積，減少由接觸帶來的缺陷復(fù)合，結(jié)合了硅材料局域摻雜，進(jìn)一步減少重?fù)诫s的復(fù)合損失，提升太陽電池的性能。
【附圖說明】
[0015]附圖1為實(shí)施例1中晶體硅太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2為實(shí)施例1中晶體硅太陽能電池的制作示意圖；
附圖3為附圖1的俯視圖；
附圖4為實(shí)施例2中晶體硅太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖5為實(shí)施例2中晶體硅太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
其中，1、N型硅片襯底；2、減反射膜；3、第一柵線；4、摻雜層；5、第二柵線；51、連接?xùn)啪€；52、主柵線。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說明:
實(shí)施例1
如圖1所示的晶體硅太陽能電池，主要包括N型硅片襯底1、減反射膜2、第一柵線3、摻雜層4和第二柵線5。
[0017]其中，減反射膜2形成于N型硅片襯底I的任一表面上。第一柵線3有多根，如圖2所示，它們排布成相互平行且間隔設(shè)置的多列，每列中對(duì)應(yīng)的第一柵線3處于同一直線上；第一柵線3的一端(底部)嵌設(shè)于N型硅片襯底I內(nèi)，另一端(上部)延伸至超出(或者高于)減反射膜2。摻雜層4對(duì)應(yīng)形成于第一柵線3底部且一體形成在N型硅片襯底I的表面，摻雜層4優(yōu)選為P重?fù)诫s層，這樣N型硅片襯底I和第一柵線3能夠形成金屬-硅歐姆接觸，可以減少柵線-娃接觸面積，減少由接觸帶來的缺陷復(fù)合，結(jié)合了娃材料局域摻雜，進(jìn)一步減少重?fù)诫s的復(fù)合損失，提升太陽電池的性能。第二柵線5也有多根，它們覆蓋于第一柵線3上，起到連接相鄰兩個(gè)第一柵線3和匯集電流的雙重作用。
[0018]在本實(shí)施例中，第二柵線5包括多根連接?xùn)啪€51和至少一根主柵線52，連接?xùn)啪€51用于連接相鄰兩根第一柵線3相向的兩端，它的寬度可以比第一柵線3略窄或略寬，也可與第一柵線3等寬。主柵線52同時(shí)覆蓋于多根第一柵線3上，它的延伸方向與各列中對(duì)應(yīng)的第一柵線3的延伸方向相垂直，用于匯集電流，即匯集第一柵線3收集到的載流子；考慮到主柵線對(duì)入射光遮擋嚴(yán)重，并且對(duì)金半接觸復(fù)合影響較大，金屬柵線圖形設(shè)計(jì)需盡量降低主柵線52的寬度，優(yōu)選為0.5-1.5毫米，而連接?xùn)啪€51的寬度優(yōu)選為15~90微米。同樣，在保證載流子收集的情況下，第一柵線3金半接觸面積越低越好，優(yōu)選為20~80微米，以盡量減少晶體硅電池金屬化的接觸面積，從而減少因?yàn)榻饘?硅接觸而至的復(fù)合缺陷。
[0019]實(shí)施例2
如圖4所示的晶體硅太陽能電池，其整體結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1中的晶體硅太陽能電池結(jié)構(gòu)基本相同，不同的是:連接?xùn)啪€51覆蓋處于同一直線上的多根第一柵線3，而不僅僅是連接相鄰兩根第一柵線3相向的兩端。主柵線52覆蓋在多根第一柵線3上或者多根連接?xùn)啪€51上，它的延伸方向與各列中對(duì)應(yīng)的第一柵線3的延伸方向相垂直。
[0020]實(shí)施例3
本實(shí)施例提供一種實(shí)施例1中晶體硅太陽能電池的制作方法，它包括以下步驟:
(a)在N型硅片襯底I任一表面上形成減反射膜2，其形成方法可參考CN201510020649.4，具體為:采用氧化鋁與氮化硅的疊層鈍化的方式，氧化鋁起到鈍化作用，氮化硅起到保護(hù)及調(diào)整光學(xué)參數(shù)，降低反射率的作用；可采用PECVD或ALD法制作氧化鋁和氮化硅形成的鈍化減反膜，采用PECVD法制作氮化硅鈍化減反膜；
(b)在減反射膜2上印制與第一柵線3相對(duì)應(yīng)的第一漿料，烘干；該印制技術(shù)包括但不限于絲網(wǎng)印刷、電鍍和3D打印等；第一漿料為銀鋁漿料(銀鋁漿料的成分主要是銀粉、鋁粉和有機(jī)體系，即含有可以燒穿鈍化層的成分，用于燒穿太陽能電池的減反射膜2并蝕刻部分N型硅片襯底1，實(shí)現(xiàn)金-硅歐姆接觸)；其烘干溫度為200~300°C，確保第一漿料中有機(jī)體系的揮發(fā)；
(c)在減反射膜2上印制與第二柵線5相對(duì)應(yīng)的第二漿料，在印制第二漿料時(shí)需要借助設(shè)備的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)確保圖案按圖3所示精準(zhǔn)重合；烘干，隨后在800~1000°C進(jìn)行燒結(jié)1~60秒使第一漿料燒穿所述減反射膜2和部分所述N型硅片襯底1、并形成第一柵線3、第二柵線5和摻雜層4 ;第二漿料為銀漿料(該銀漿料的成分不含有以燒穿鈍化層的成分，燒結(jié)后不會(huì)穿蝕N型硅片襯底I ;而且其導(dǎo)電性良好，可以降低金屬電阻)。
[0021]該制作方法分兩次印刷(電鍍等)，可以提升柵線(第一柵線3和第二柵線5)的高寬比，減少遮擋面積，從而提升電池的光電轉(zhuǎn)化效率；還可以實(shí)現(xiàn)硅材料局域摻雜，進(jìn)一步減少重?fù)诫s的復(fù)合損失，提升太陽電池的性能，其硅的表面摻雜方式更自由。
[0022]上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種晶體硅太陽能電池，其特征在于:它包括N型硅片襯底(I)、形成于所述N型硅片襯底(I)任一表面上的減反射膜(2 )、一端嵌設(shè)于所述N型硅片襯底(I)內(nèi)另一端延伸至超出所述減反射膜(2)的多根第一柵線(3)、對(duì)應(yīng)形成于所述第一柵線(3)底部且與所述N型硅片襯底(I)一體的摻雜層(4 )以及覆蓋于所述第一柵線(3 )上用于連接相鄰所述第一柵線(3 )并匯集電流的第二柵線(5 )。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體硅太陽能電池，其特征在于:所述摻雜層(4)為P重?fù)诫s層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體硅太陽能電池，其特征在于:所述第二柵線(5)包括用于連接相鄰兩根所述第一柵線(3)的連接?xùn)啪€(51)以及同時(shí)覆蓋于多根所述第一柵線(3)上的至少一根主柵線(52)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶體硅太陽能電池，其特征在于:所述第一柵線(3)的寬度為20~80微米，所述連接?xùn)啪€(51)的寬度為15~90微米，所述主柵線(52)的寬度為0.5-1.5毫米。5.權(quán)利要求1至4中任一所述晶體硅太陽能電池的制作方法，其特征在于，它包括以下步驟: (a)在所述N型硅片襯底(I)任一表面上形成所述減反射膜(2); (b)在所述減反射膜(2)上印制與所述第一柵線(3)相對(duì)應(yīng)的第一漿料，烘干； (c)在所述減反射膜(2)上印制與所述第二柵線(5)相對(duì)應(yīng)的第二漿料，烘干，隨后進(jìn)行燒結(jié)使第一漿料燒穿所述減反射膜(2 )和部分所述N型硅片襯底(I)、并形成所述第一柵線(3 )、所述第二柵線(5 )和所述摻雜層(4 )。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述晶體硅太陽能電池的制作方法，其特征在于:步驟(b)和步驟(c)中，所述印制技術(shù)包括絲網(wǎng)印刷、電鍍和3D打印。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述晶體硅太陽能電池的制作方法，其特征在于:步驟(b)中，所述第一漿料為銀鋁漿料，其烘干溫度為200~300°C。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述晶體硅太陽能電池的制作方法，其特征在于:步驟(c)中，所述第二漿料為銀漿料。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述晶體硅太陽能電池的制作方法，其特征在于:步驟(c)中，所述燒結(jié)溫度為800~1000°C，時(shí)間為1~60秒。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種晶體硅太陽能電池及其制作方法，它包括N型硅片襯底、形成于所述N型硅片襯底任一表面上的減反射膜、一端嵌設(shè)于所述N型硅片襯底內(nèi)另一端延伸至超出所述減反射膜的多根第一柵線、對(duì)應(yīng)形成于所述第一柵線底部且與所述N型硅片襯底一體的摻雜層以及覆蓋于所述第一柵線上用于連接相鄰所述第一柵線并匯集電流的第二柵線。通過N型硅片襯底上嵌入第一柵線，將摻雜層設(shè)置在第一柵線底部且與N型硅片襯底一體并且在第一柵線上覆蓋第二柵線，這樣可以減少柵線-硅接觸面積，減少由接觸帶來的缺陷復(fù)合，結(jié)合了硅材料局域摻雜，進(jìn)一步減少重?fù)诫s的復(fù)合損失，提升太陽電池的性能。
【IPC分類】H01L31/0224
【公開號(hào)】CN105118874
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510611627
【發(fā)明人】倪志春, 魏青竹, 吳晨陽, 陸俊宇, 連維飛
【申請(qǐng)人】中利騰暉光伏科技有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年9月23日