一種n型晶體硅太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種N型晶體硅太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)及其制備方法，電池結(jié)構(gòu)從上而下依次包括：正面電極、正面減反射膜、正面鈍化膜、P型發(fā)射極、N型晶硅基體、均勻或局部摻雜N+層、背面鈍化膜和背面電極；正面電極包括局部懸空細(xì)柵線，局部懸空細(xì)柵線由細(xì)金屬導(dǎo)線通過(guò)導(dǎo)電結(jié)合材料與局部金屬電極連接構(gòu)成，局部金屬電極以規(guī)則圖案排布在N型電池的正面減反射膜表面，局部金屬電極穿透正面的減反射膜及鈍化膜與P型發(fā)射極形成良好的歐姆接觸。電池正面匯集的電流通過(guò)正面主柵或電極引線導(dǎo)出。背面電極為全背面金屬電極或透明電極。電池的結(jié)構(gòu)使金屬與硅基體的接觸面積減小，復(fù)合損耗降低，顯著降低了柵線的光遮擋面積，進(jìn)而提高了電池的轉(zhuǎn)換效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種N型晶體硅太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種N型晶體硅太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自1954年第一塊太陽(yáng)能電池在貝爾實(shí)驗(yàn)室誕生以來(lái)，晶體硅太陽(yáng)能電池得到了廣泛的應(yīng)用，轉(zhuǎn)換效率不斷提升，生產(chǎn)成本持續(xù)下降。目前，晶體硅太陽(yáng)能電池占太陽(yáng)能電池全球市場(chǎng)總額的80%以上，晶體硅電池片的產(chǎn)線轉(zhuǎn)換效率目前已突破20%，全球年新增裝機(jī)容量約50GW且增速明顯，與火力發(fā)電的度電成本不斷縮小，在未來(lái)幾年有望與之持平。晶體硅太陽(yáng)能電池作為一種清潔能源在改變能源結(jié)構(gòu)、緩解環(huán)境壓力等方面的重要作用日益凸顯。
[0003]按基材的摻雜類(lèi)型，晶體硅太陽(yáng)能電池分為P型晶體硅太陽(yáng)能電池和N型晶體硅太陽(yáng)能電池。與P型晶體硅太陽(yáng)能電池相比，N型晶體硅太陽(yáng)能電池具有更高的轉(zhuǎn)換效率和雜質(zhì)容忍度，且基本上無(wú)光致衰減。
[0004]N型晶體硅太陽(yáng)能電池要想提升競(jìng)爭(zhēng)力、獲得更大的發(fā)展與應(yīng)用，必須進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)降低生產(chǎn)成本，尤其是要降低占電池生產(chǎn)成本約15%的銀電極的成本。目前N型晶體硅太陽(yáng)能電池的正面電極多采用銀漿絲網(wǎng)印刷的方式形成近百條細(xì)柵和若干條主柵，此工序使用的物料成本昂貴，且銀電極會(huì)造成電池片表面5%?7%的面積形成對(duì)光的遮擋，同時(shí)導(dǎo)致電阻損耗與復(fù)合損耗，使N型電池在效率優(yōu)勢(shì)上未能充分體現(xiàn)。
[0005]如何在減少遮光面積與保持良好的導(dǎo)電性之間進(jìn)行平衡，是目前N型晶硅電池電極研究的一個(gè)熱點(diǎn)。得益于漿料技術(shù)與印刷技術(shù)的進(jìn)步，電極細(xì)柵的寬度不斷減小，根據(jù)SEMI預(yù)測(cè)，到2020年細(xì)柵的寬度將進(jìn)一步減小至35微米以下，同時(shí)主柵將采用多主柵及無(wú)主柵。近年來(lái)有人采用二次疊印的方式提高了細(xì)柵線的高寬比，電極的導(dǎo)電性能也有所改善，但該方法會(huì)增加銀漿的使用量。也有人采用光刻電鍍、LIP、噴墨等電極制作方法，雖然能夠制作出相對(duì)較細(xì)的細(xì)柵線，但同時(shí)也大幅增加了工藝的復(fù)雜度，所以并不適于N型晶硅電池的工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供了一種N型晶體硅太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)及其制備方法，采用細(xì)金屬導(dǎo)線將正面的局部金屬電極連接起來(lái)形成電池的正電極。電池的結(jié)構(gòu)使金屬與硅基體的接觸面積減小，復(fù)合損耗降低，顯著降低了柵線的光遮擋面積，進(jìn)而提高了電池的轉(zhuǎn)換效率。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)手段:
[0008]—種N型晶體硅太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，從上而下依次包括:正面金屬導(dǎo)線、正面局部接觸金屬電極、正面減反射膜、正面鈍化膜、P型發(fā)射極、N型晶硅基體、摻雜N+區(qū)、背面鈍化膜和背面電極;其中，正面局部接觸金屬電極以規(guī)則圖案排布在N型電池的正面減反射膜表面，正面局部接觸金屬電極穿透正面減反射膜及正面鈍化膜與P型發(fā)射極形成歐姆接觸;正面金屬導(dǎo)線通過(guò)導(dǎo)電結(jié)合材料與正面局部接觸金屬電極連接成為電池正面電極的局部懸空細(xì)柵線導(dǎo)電整體，并通過(guò)設(shè)置與正面金屬導(dǎo)線連接的正面主柵線或電極導(dǎo)線將電池正面匯集的電流導(dǎo)出；所述的背面電極與摻雜N+區(qū)形成接觸，背面電極為全背面金屬電極或透明導(dǎo)電膜與金屬形成的復(fù)合電極。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的正面金屬導(dǎo)線為銅線、銀線、鍍銀銅線、鍍鎳銅線、鍍錫銅線或合金線，直徑為20?10um0
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的導(dǎo)電結(jié)合材料為錫膏、含錫合金、導(dǎo)電膠或?qū)щ姳∧ぁ?br>[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述正面的局部接觸金屬電極為銀電極、鋁電極、鎳電極、銅電極、合金電極或金屬?gòu)?fù)合電極。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的規(guī)則圖案為一維、二維幾何圖形或一維與二維幾何圖形的組合;一維幾何圖形選自:線段、虛線段、弧線或柵線狀;二維幾何圖形選自:圓形、橢圓形、紡錘形、環(huán)形、多邊形、多角形或扇形。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述一維幾何圖形的線寬為30?200um，長(zhǎng)度為0.05?160mm；同一行中相鄰兩個(gè)線形的間距為0.25?2.5mm，同一列中相鄰兩個(gè)線形的間距為0.5?3mm;所述二維幾何圖形的尺寸為30?200um，同一行中相鄰兩個(gè)圖形的間距為0.5?2mm，同一列中相鄰兩個(gè)圖形的間距為0.5?3mm。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，正面鈍化膜為氧化鋁薄膜、氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、氮氧化硅薄膜、氧化鈦薄膜、碳化硅薄膜、非晶硅薄膜中的一種或多種疊層構(gòu)成，正面鈍化膜整體厚度為I?50nm;正面減反射膜為氮化硅薄膜、氧化硅薄膜、氮氧化硅薄膜、氧化鈦薄膜、碳化硅薄膜中的一種或多種疊層構(gòu)成，正面減反射膜整體厚度為50?10nm;背面的鈍化膜為氮化硅薄膜、氧化硅薄膜、非晶硅薄膜、氮氧化硅薄膜、氧化鈦薄膜、碳化硅薄膜中的一種或多種疊層構(gòu)成，鈍化膜整體厚度為20?150nm。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，與正面局部金屬電極接觸的P型發(fā)射極為均勻摻雜發(fā)射極或選擇性發(fā)射極，均勻摻雜發(fā)射極的方阻為50?100 Ω/口；選擇性發(fā)射極的淺摻區(qū)域方阻為50-150 Ω /□，重?fù)絽^(qū)方阻為10?50 Ω /□，正面局部接觸金屬電極分布在重?fù)絽^(qū)域分布的圖形之內(nèi)；與背面電極接觸的摻雜N+區(qū)為均勻摻雜，方阻為20?ΙΟΟΩ/口；或?yàn)檫x擇性局部摻雜，方阻為10?50 Ω /□。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，N型電池的表面采用陷光織構(gòu)，陷光織構(gòu)為金字塔、倒金字塔、納米/微米多孔結(jié)構(gòu);N型晶硅基體為N型單晶硅片或N型多晶硅片，其厚度為100?200umo
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，當(dāng)設(shè)置正面主柵線時(shí)，正面主柵線與正面金屬導(dǎo)線交錯(cuò)設(shè)置，所有的正面金屬導(dǎo)線均通過(guò)正面導(dǎo)電結(jié)合材料與正面主柵線連接形成局部懸空結(jié)構(gòu)；
[0018]當(dāng)設(shè)置正電極引線時(shí)，正電極引線連接所有正面金屬導(dǎo)線。
[0019]一種N型晶體硅太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟:
[0020](I)將N型晶體硅片進(jìn)行表面織構(gòu)化處理；
[0021](2)在N型晶體硅片的正面進(jìn)行摻雜處理，在N型晶體硅片正面表層形成P型發(fā)射極；
[0022](3)在N型晶體硅片的背面進(jìn)行摻雜處理，形成摻雜N+區(qū)；
[0023 ] (4)對(duì)摻雜處理后的硅片進(jìn)行化學(xué)清洗；
[0024](5)在N型晶體硅片的正面依次沉積正面鈍化膜和正面減反射膜;在背面沉積背面鈍化膜；
[0025](6)按特定的圖形在正面減反射膜上制作陣列分布的局部接觸金屬電極；同時(shí)制作背面電極；
[0026](7)進(jìn)行烘干處理；
[0027](8)進(jìn)行熱處理，使N型晶體硅片陣列分布的正面局部接觸金屬電極穿透正面減反射膜及正面鈍化膜與硅片正面基體形成良好的歐姆接觸，此過(guò)程同時(shí)使背面電極與硅片背面基體形成良好的歐姆接觸；
[0028](9)在正面局部接觸金屬電極上制作導(dǎo)電結(jié)合材料；
[0029](10)將正面金屬導(dǎo)線沿正面局部接觸金屬電極的行方向拉拔并緊貼在導(dǎo)電結(jié)合材料之上；
[0030](11)進(jìn)行熱處理，使正面金屬導(dǎo)線通過(guò)導(dǎo)電結(jié)合材料與正面局部接觸金屬電極結(jié)合在一起，形成可作為電池正面電極的導(dǎo)電組合體。
[0031]本發(fā)明N型晶體硅太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)的有益效果有以下幾個(gè)方面:第一、采用細(xì)金屬導(dǎo)線，尤其是細(xì)銅線，替代了正面電極上的部分銀，降低了 N型晶硅電池正面電極的銀電極使用量，從而降低了N型晶硅電池的制造成本;第二、細(xì)金屬導(dǎo)線具有更高的柵線高寬比，且為局部懸空結(jié)構(gòu)，這可以使金屬與硅基體的接觸面積減小，復(fù)合損耗降低，由于光線的多次反射，懸空區(qū)域的硅表面也可以作為受光面，顯著降低了柵線的光遮擋面積，進(jìn)而提高了電池的轉(zhuǎn)換效率;第三、本專(zhuān)利所述的電池制作方法簡(jiǎn)單、可靠，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0032]本發(fā)明的制備方法，按照電池的結(jié)構(gòu)進(jìn)行由內(nèi)向外的方式進(jìn)行，本部分可以采用多種方式制作，工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)。本發(fā)明所述的N型晶體硅太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)制作方法簡(jiǎn)單、可靠，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1是正面、背面為局部摻雜的N型電池沿正面細(xì)柵線方向的局部剖面示意圖。
[0034]圖2是正面均勻摻雜、背面局部摻雜的N型電池沿正面主柵線方向的局部剖面示意圖。
[0035]圖3是正面、背面為均勻摻雜的N型電池沿正面細(xì)柵線方向的局部剖面示意圖。
[0036]圖4是正面局部摻雜、背面均勻摻雜的N型電池沿正面主柵線方向的局部剖面示意圖。
[0037]圖5是有主柵正面電極的局部平面示意圖。
[0038]圖6是無(wú)主柵正面電極的局部平面示意圖。
[0039]圖中，I為正面減反射膜，2為正面鈍化膜，3為P型發(fā)射極，4為N型硅基體，5為均勻或局部摻雜N+區(qū)，6為背面鈍化膜，7為背面電極，8為電極引線，9為正面金屬導(dǎo)線，10為正面主柵線，11導(dǎo)電結(jié)合材料，12為正面局部接觸金屬電極。
【具體實(shí)施方式】
[0040]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0041 ]如圖1至圖4所示，本發(fā)明一種N型晶體硅太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，電池結(jié)構(gòu)從上而下包括:正面電極、正面減反射膜1、正面鈍化膜2、P型發(fā)射極3、N型晶硅基體4、均勻或局部摻雜N+區(qū)5、背面鈍化膜6、背面電極7。其中，正面電極由主柵線10和局部懸空細(xì)柵線構(gòu)成。局部懸空細(xì)柵線由局部金屬電極12和細(xì)金屬導(dǎo)線9構(gòu)成，局部金屬電極12以一維圖形、二維圖形或一維和二維組合圖形陣列分布在N型電池的正面，并與P型發(fā)射極3形成良好的歐姆接觸。正面金屬導(dǎo)線9(如銅線、銀線、鍍銀銅線、鍍鎳銅線、鍍錫銅線或合金線)通過(guò)導(dǎo)電結(jié)合材料11與局部金屬電極12結(jié)合在一起，形成一個(gè)局部懸空細(xì)柵線導(dǎo)電組合體。主柵線10與局部懸空細(xì)柵線垂直相交，將匯集的電流導(dǎo)出。
[0042]所述的導(dǎo)電結(jié)合材料11為錫膏、含錫合金、導(dǎo)電膠或?qū)щ姳∧?，?dǎo)電結(jié)合材料11與正面局部接觸金屬電極12連接的方法有絲網(wǎng)印刷協(xié)同熱處理、噴墨協(xié)同熱處理、熱壓焊、超聲焊、點(diǎn)焊及粘貼。
[0043]如圖5和6所示，本發(fā)明所述的N型晶硅電池正面電極也可以不需要主柵線10，完全由局部懸空細(xì)柵線構(gòu)成，電池的一端設(shè)有電極引線8，用于將電池正面匯集的電流導(dǎo)出。
[0044]本發(fā)明提供了一種N型晶體硅太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其制備方法可按如下步驟進(jìn)行:
[0045](I)將N型晶體硅片進(jìn)行表面織構(gòu)化處理，N型晶體硅片可以是N型單晶硅片、N型多晶硅片，織構(gòu)處理可以采用化學(xué)藥液腐蝕、等離子刻蝕、金屬催化、激光刻蝕等方法。
[0046](2)在N型晶體硅片的正面進(jìn)行摻雜處理，雜質(zhì)源可以是BBr3、BF3、BCl3、B203、B2H6、含硼摻雜劑等，摻雜的方法可以采用低壓擴(kuò)散、常壓擴(kuò)散、離子注入、激光摻雜、雜質(zhì)漿料涂敷協(xié)同熱處理、摻雜介質(zhì)膜協(xié)同熱處理等方式。通過(guò)摻雜處理，最終在N型晶體硅片的正面形成P型發(fā)射極3 W型發(fā)射極3可以是均勻摻雜發(fā)射極，方阻為50?100 Ω/口；也可以是選擇性發(fā)射極，淺摻區(qū)域方阻為50-150 Ω /□，重?fù)絽^(qū)方阻為10?50 Ω/□。
[0047](3)在N型晶體硅片的背面進(jìn)行均勻或局部重?fù)诫s，雜質(zhì)源可以是P0C13、PH3、磷酸、P2O5或其他含磷漿料等，制作的方法可以采用常壓擴(kuò)散、低壓擴(kuò)散、激光摻雜、雜質(zhì)漿料涂敷協(xié)同熱處理、摻雜介質(zhì)膜協(xié)同熱處理、離子注入等。摻雜N+區(qū)5為均勻摻雜，方阻為20?100Ω /□;或?yàn)檫x擇性局部慘雜，方阻為10?50 Ω /□。當(dāng)為局部慘雜時(shí)，局部重慘雜圖案為一維、二維幾何圖形或一維與二維幾何圖形的組合;一維幾何圖形選自:線段、虛線段或弧線；二維幾何圖形選自:圓形、橢圓形、紡錘形、環(huán)形、多邊形、多角形或扇形。所述一維幾何圖形的線寬為30?200um，長(zhǎng)度為0.05?160mm;同一行中相鄰兩個(gè)線形的間距為0.25?2.5mm，同一列中相鄰兩個(gè)線形的間距為0.5?3mm。所述二維幾何圖形的尺寸為20?200um，同一行中相鄰兩個(gè)圖形的間距為0.5?2mm，同一列中相鄰兩個(gè)圖形的間距為0.5?3mm。此工序根據(jù)采用的摻雜方法，既可以在背面鈍化膜沉積之前或之后進(jìn)行。
[0048](4)對(duì)摻雜處理后的硅片進(jìn)行化學(xué)清洗。
[0049](5)在N型晶體娃片的正面沉積I?50nm的正面鈍化膜2和50?10nm的正面減反射膜I;在背面沉積20?150nm的鈍化膜6(或摻雜鈍化膜)。正面鈍化膜2為氧化鋁薄膜、氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、氮氧化硅薄膜、氧化鈦薄膜、碳化硅薄膜、非晶硅薄膜中的一種或多種疊層構(gòu)成;正面減反射膜I為氮化硅薄膜、氧化硅薄膜、氮氧化硅薄膜、氧化鈦薄膜、碳化硅薄膜中的一種或多種疊層構(gòu)成;背面鈍化膜6為氮化硅薄膜、氧化硅薄膜、非晶硅薄膜、氮氧化硅薄膜、氧化鈦薄膜、碳化硅薄膜中的一種或多種疊層構(gòu)成。
[0050](6)按特定的圖形在N型晶體娃片的正面上制作與娃基體直接接觸的陣列分布局部金屬電極12，正面局部接觸金屬電極12可以是銀電極、鋁電極、鎳電極、銅電極、合金電極或金屬?gòu)?fù)合電極，制作方法可以采用絲網(wǎng)印刷、鋼板印刷、噴墨、3D打印、激光轉(zhuǎn)印等，或可以采用激光或化學(xué)腐蝕協(xié)同氣相沉積、光誘導(dǎo)鍍、電鍍等方法。正面局部接觸金屬電極12的分布圖案為一維、二維幾何圖形或一維與二維幾何圖形的組合;一維幾何圖形選自:線段、虛線段或弧線；二維幾何圖形選自:圓形、橢圓形、紡錘形、環(huán)形、多邊形、多角形或扇形。所述一維幾何圖形的線寬為30?200um，長(zhǎng)度為0.05?160mm;同一行中相鄰兩個(gè)線形的間距為0.25?2.5mm，同一列中相鄰兩個(gè)線形的間距為0.5?3mm。所述二維幾何圖形的尺寸為30?200um，同一行中相鄰兩個(gè)圖形的間距為0.5?2mm，同一列中相鄰兩個(gè)圖形的間距為0.5?3_。正面局部接觸金屬電極12之下的硅基體可以是一般摻雜也可以是重?fù)诫s。
[0051 ] (7)在200?30(TC下進(jìn)行烘干。
[0052](8)在300?900°C下進(jìn)行熱處理，使正面局部接觸金屬電極12與硅基體形成良好的歐姆接觸。
[0053](9)制作N型晶硅電池的背面電極7。背面電極7可以采用和正面電極一樣的結(jié)構(gòu)；也可以采用蒸鍍、印刷、噴墨、化學(xué)鍍等方法制作全背面金屬電極(如鋁、銀、鎳、銅等)；還可以采用濺射、氣相沉積、噴墨等方法制作透明導(dǎo)電膜(如1!'0^20、？1'0、620、頂0、石墨烯等)金屬?gòu)?fù)合電極。此工序根據(jù)采用的電極形式，可以穿插在電池金屬化工藝過(guò)程的任何一步進(jìn)行。
[0054](10)在局部金屬電極12上制作導(dǎo)電結(jié)合材料11，制作的方法可以采用印刷、噴墨、熱壓焊、超聲焊、點(diǎn)焊或粘貼等。
[0055](11)將正面金屬導(dǎo)線9沿正面局部接觸金屬電極12的行方向拉拔并緊貼在導(dǎo)電結(jié)合材料11之上，正面金屬導(dǎo)線9為線、銀線、鍍銀銅線、鍍鎳銅線、鍍錫銅線或合金線，直徑為20?10um0
[0056](12)在100?400°C下使正面金屬導(dǎo)線9通過(guò)導(dǎo)電結(jié)合材料11與正面局部接觸金屬電極12結(jié)合在一起，形成一個(gè)可作為電池正面電極的導(dǎo)電組合體。
[0057]下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0058]實(shí)施例1:
[0059](I)將N型單晶硅片于80 °C左右的KOH溶液中異向腐蝕，獲得表面金字塔結(jié)構(gòu)。
[0060](2)在N型晶體硅片的正面，以BBr3作為雜質(zhì)，在950°C左右低壓擴(kuò)散形成60 Ω/口的均勻擴(kuò)散層。
[0061](3)按特定圖形在N型晶體硅片正面上噴掩膜，掩膜的圖形為四個(gè)等距分布的主柵與陣列狀線段的組合，陣列線段中單個(gè)線段的寬度為40um，長(zhǎng)度為0.5mm，同一行中相鄰兩個(gè)線段的間距為1mm，同一列中相鄰兩個(gè)線段的間距為1.5mm。主柵的寬度為1.5mm，長(zhǎng)度為I56mmο
[0062](4)采用濕法刻蝕去掉硼硅玻璃及背結(jié)。在N型晶體硅片的正面，有掩膜的區(qū)域形成50 Ω/□的低方阻，在沒(méi)有掩膜的區(qū)域形成90 Ω/□的高方阻。
[0063](5)在N型晶體硅片的背面按陣列圖形印刷磷漿，印刷圖形為陣列線段，單個(gè)線段的寬度為40um，長(zhǎng)度為1.5mm，同一行中相鄰兩個(gè)線段之間的間距為1mm，同一列中相鄰兩個(gè)線段之間的間距為1.5mm。
[0064](6)在850°C左右進(jìn)行熱處理，使背面局部分布磷漿中的磷原子向硅片的基體內(nèi)擴(kuò)散，形成方阻為20 Ω/□背面局部N+摻雜區(qū)。
[0065](7)在正面先沉積5nm左右的氧化鋁，之后沉積70nm左右的氧化硅；在背面沉積50nm左右的氧化硅。
[0066](8)在背面采用激光按N+摻雜圖形對(duì)背面氧化硅進(jìn)行局部開(kāi)孔。
[0067](9)在正面采用絲網(wǎng)印刷的方法按重?fù)诫s圖形制作陣列分布的局部金屬電極，此過(guò)程同時(shí)形成4條等距分布的主柵電極。
[0068](10)在200?300Γ下進(jìn)行烘干。
[0069](11)在300?900°C下進(jìn)行熱處理，使電池正面分布的金屬漿料穿透減反射膜與鈍化膜，與硅基體的重?fù)诫s區(qū)域形成良好的歐姆接觸。
[0070 ] (12)采用蒸鍍法在背面蒸鍍?nèi)X電極。
[0071](13)在正面局部金屬電極上采用絲網(wǎng)印刷的方法制作錫膏。
[0072](14)將細(xì)鍍銀銅線沿局部銀電極的行方向拉拔并緊貼在錫膏之上，細(xì)鍍銀銅線的直徑為30umo
[0073](15)在300°C下使正面的細(xì)鍍銀銅線通過(guò)錫膏與局部金屬電極結(jié)合在一起，形成一個(gè)可替代電池正面細(xì)柵的導(dǎo)電組合體。
[0074]實(shí)施例2:
[0075](I)將N型單晶硅片于80 °C左右的KOH溶液中異向腐蝕，獲得表面金字塔結(jié)構(gòu)；
[0076](2)在N型晶體硅片的正面采用離子注入的方法摻入硼原子，硼源采用BF3,形成80Ω/□的均勻擴(kuò)散層。
[0077](3)在N型晶體硅片的背面采用離子注入的方法摻入磷原子，磷源采用PH3,形成50Ω/□的均勻擴(kuò)散層。
[0078](4)對(duì)離子注入后的硅片進(jìn)行退火處理。
[0079](5)化學(xué)清洗硅片的正面與背面。
[0080](6)在正面先沉積5nm左右的氧化鋁，之后沉積SOnm左右的氮化硅；在背面沉積50nm左右的氮化硅。
[0081](7)在正面采用絲印的方法按特定圖形制作陣列分布的金屬電極，印刷圖形采用線段狀陣列，寬度為40um，長(zhǎng)度為2mm，同一行中相鄰兩個(gè)線段的間距為1.5mm，同一列中相鄰兩個(gè)線段的間距為2mm。此過(guò)程同時(shí)形成4條等距分布的主柵電極。
[0082](8)在200?30(TC下進(jìn)行烘干。
[0083](9)在背面印刷金屬漿料，制作背面電極。
[0084](10)在200?300Γ下進(jìn)行烘干。
[0085](11)在300?900°C下進(jìn)行熱處理，使電池正面陣列分布的金屬漿料穿透減反射膜與鈍化膜，與硅基體形成良好的歐姆接觸。同時(shí)，背面的金屬漿料穿透背面鈍化膜與硅基體形成良好的歐姆接觸。
[0086](12)在正面的局部金屬電極上采用絲印的方法制作錫膏。
[0087](13)將細(xì)銀線沿局部銀電極的行方向拉拔并緊貼在錫膏之上，細(xì)銀線的直徑為30umo
[0088](14)在400°C下使正面的細(xì)銀線通過(guò)錫膏與局部金屬電極結(jié)合在一起，形成一個(gè)可替代電池細(xì)柵的導(dǎo)電組合體。
[0089]實(shí)施例3:
[0090](I)將N型單晶硅片于80 °C左右的KOH溶液中異向腐蝕，獲得表面金字塔結(jié)構(gòu)。
[0091](2)在N型晶體硅片的正面，以BBr3作為雜質(zhì)，在950°C左右低壓擴(kuò)散形成40 Ω/口的均勻擴(kuò)散層。
[0092](3)按特定圖形在N型晶體硅片正面上噴掩膜，掩膜的圖形為三個(gè)等距分布的主柵與陣列狀線段的組合，陣列線段中單個(gè)線段的寬度為40um，長(zhǎng)度為0.5mm，同一行中相鄰兩個(gè)線段的間距為1mm，同一列中相鄰兩個(gè)線段的間距為1.5mm。主柵的寬度為1.5mm，長(zhǎng)度為I56mmο
[0093](4)采用濕法刻蝕去掉硼硅玻璃及背結(jié)。在N型晶體硅片的正面，有掩膜的區(qū)域形成50 Ω/□的低方阻，在沒(méi)有掩膜的區(qū)域形成90 Ω/□的高方阻。
[0094](5)在正面先沉積5nm左右的氧化鋁，之后沉積SOnm左右的氧化硅；在背面沉積30nm左右的摻磷氧化硅。
[0095](6)在正面采用絲網(wǎng)印刷的方法按重?fù)诫s圖形制作陣列分布的局部金屬電極，此過(guò)程同時(shí)形成3條等距分布的主柵電極。
[0096](7)在200?300°C下進(jìn)行烘干。
[0097](8)在300?900°C下進(jìn)行熱處理，使電池正面分布的金屬漿料穿透減反射膜與鈍化膜，與硅基體的重?fù)诫s區(qū)域形成良好的歐姆接觸。
[0098](9)在背面采用激光按特定圖形對(duì)摻磷氧化硅進(jìn)行激光摻雜，此過(guò)程同時(shí)在開(kāi)孔的區(qū)域形成局部重?fù)诫s。開(kāi)孔圖形為陣列分布的圓形，單個(gè)圓的直徑為lOOum，相鄰兩個(gè)圓的圓心距為500um。之后采用蒸鍍的方法在背面沉積鋁。
[0099](10)在局部金屬電極上采用絲網(wǎng)印刷的方法制作錫膏。
[0100](11)將細(xì)鍍銀銅線沿局部銀電極的行方向拉拔并緊貼在錫膏之上，細(xì)鍍銀銅線的直徑為30umo
[0101](12)在100?200°C溫度下使正面的細(xì)鍍銀銅線通過(guò)錫膏與局部金屬電極結(jié)合在一起，形成一個(gè)可替代電池正面細(xì)柵的導(dǎo)電組合體。
[0102]以上所述僅為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，不是全部或唯一的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過(guò)閱讀本發(fā)明說(shuō)明書(shū)而對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種N型晶體硅太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，從上而下依次包括:正面金屬導(dǎo)線(9)、正面局部接觸金屬電極(12)、正面減反射膜(1)、正面鈍化膜(2)、P型發(fā)射極(3)、N型晶硅基體(4)、摻雜N+區(qū)(5)、背面鈍化膜(6)和背面電極(7);其中，正面局部接觸金屬電極(12)以規(guī)則圖案排布在N型電池的正面減反射膜(I)表面，正面局部接觸金屬電極(12)穿透正面減反射膜(I)及正面鈍化膜(2)與P型發(fā)射極(3)形成歐姆接觸;正面金屬導(dǎo)線(9)通過(guò)導(dǎo)電結(jié)合材料(11)與正面局部接觸金屬電極(12)連接成為電池正面電極的局部懸空細(xì)柵線導(dǎo)電整體，并通過(guò)設(shè)置與正面金屬導(dǎo)線(9)連接的正面主柵線(10)或電極導(dǎo)線(8)將電池正面匯集的電流導(dǎo)出；所述的背面電極(7)與摻雜N+區(qū)(5)形成接觸，背面電極(7)為全背面金屬電極或透明導(dǎo)電膜與金屬形成的復(fù)合電極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種N型晶體硅太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的正面金屬導(dǎo)線(9)為銅線、銀線、鍍銀銅線、鍍鎳銅線、鍍錫銅線或合金線，直徑為20?lOOum。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種N型晶體硅太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的導(dǎo)電結(jié)合材料(11)為錫膏、含錫合金、導(dǎo)電膠或?qū)щ姳∧ぁ?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種N型晶體硅太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述正面的局部接觸金屬電極(12)為銀電極、鋁電極、鎳電極、銅電極、合金電極或金屬?gòu)?fù)合電極。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種N型晶體硅太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的規(guī)則圖案為一維、二維幾何圖形或一維與二維幾何圖形的組合;一維幾何圖形選自:線段、虛線段、弧線或柵線狀;二維幾何圖形選自:圓形、橢圓形、紡錘形、環(huán)形、多邊形、多角形或扇形； 所述一維幾何圖形的線寬為30?200um，長(zhǎng)度為0.05?160mm;同一行中相鄰兩個(gè)線形的間距為0.25?2.5mm，同一列中相鄰兩個(gè)線形的間距為0.5?3mm;所述二維幾何圖形的尺寸為30?200um，同一行中相鄰兩個(gè)圖形的間距為0.5?2mm，同一列中相鄰兩個(gè)圖形的間距為0.5?3mm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種N型晶體硅太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，正面鈍化膜(2)為氧化鋁薄膜、氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、氮氧化硅薄膜、氧化鈦薄膜、碳化硅薄膜、非晶硅薄膜中的一種或多種疊層構(gòu)成，正面鈍化膜(2)整體厚度為I?50nm;正面減反射膜(I)為氮化硅薄膜、氧化硅薄膜、氮氧化硅薄膜、氧化鈦薄膜、碳化硅薄膜中的一種或多種疊層構(gòu)成，正面減反射膜(I)整體厚度為50?10nm;背面的鈍化膜(6)為氮化硅薄膜、氧化硅薄膜、非晶硅薄膜、氮氧化硅薄膜、氧化鈦薄膜、碳化硅薄膜中的一種或多種疊層構(gòu)成，鈍化膜整體厚度為20?150nmo7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種N型晶體硅太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，與正面局部金屬電極(12)接觸的P型發(fā)射極(3)為均勻摻雜發(fā)射極或選擇性發(fā)射極，均勻摻雜發(fā)射極的方阻為50?100 Ω /□;選擇性發(fā)射極的淺摻區(qū)域方阻為50-150 Ω /□，重?fù)絽^(qū)方阻為10?50Ω/□，正面局部接觸金屬電極(12)分布在重?fù)絽^(qū)域分布的圖形之內(nèi)；與背面電極(7)接觸的摻雜N+區(qū)(5)為均勻摻雜，方阻為20?100 Ω/口；或?yàn)檫x擇性局部摻雜，方阻為10?50 Ω/□。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種N型晶體硅太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，N型電池的表面采用陷光織構(gòu)，陷光織構(gòu)為金字塔、倒金字塔、納米/微米多孔結(jié)構(gòu);N型晶硅基體(4)為N型單晶硅片或N型多晶硅片，其厚度為100?200um。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種N型晶體硅太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，當(dāng)設(shè)置正面主柵線(10)時(shí)，正面主柵線(10)與正面金屬導(dǎo)線(9)交錯(cuò)設(shè)置，所有的正面金屬導(dǎo)線(9)均通過(guò)正面導(dǎo)電結(jié)合材料(11)與正面主柵線(10)連接形成局部懸空結(jié)構(gòu)； 當(dāng)設(shè)置正電極引線(8)時(shí)，正電極引線(8)連接所有正面金屬導(dǎo)線(9)。10.—種N型晶體硅太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將N型晶體硅片進(jìn)行表面織構(gòu)化處理； (2)在N型晶體硅片的正面進(jìn)行摻雜處理，在N型晶體硅片正面表層形成P型發(fā)射極(3); (3)在N型晶體硅片的背面進(jìn)行摻雜處理，形成摻雜N+區(qū)(5); (4)對(duì)摻雜處理后的硅片進(jìn)行化學(xué)清洗； (5)在N型晶體硅片的正面依次沉積正面鈍化膜(2)和正面減反射膜(I);在背面沉積背面鈍化膜(6); (6)按特定的圖形在正面減反射膜(I)上制作陣列分布的局部接觸金屬電極(12);同時(shí)制作背面電極(7); (7)進(jìn)行烘干處理； (8)進(jìn)行熱處理，使N型晶體硅片陣列分布的正面局部接觸金屬電極(12)穿透正面減反射膜(I)及正面鈍化膜(2)與硅片正面基體形成良好的歐姆接觸，此過(guò)程同時(shí)使背面電極(7)與硅片背面基體形成良好的歐姆接觸； (9)在正面局部接觸金屬電極(12)上制作導(dǎo)電結(jié)合材料(11); (10)將正面金屬導(dǎo)線(9)沿正面局部接觸金屬電極(12)的行方向拉拔并緊貼在導(dǎo)電結(jié)合材料(I I)之上； (11)進(jìn)行熱處理，使正面金屬導(dǎo)線(9)通過(guò)導(dǎo)電結(jié)合材料(11)與正面局部接觸金屬電極(12)結(jié)合在一起，形成可作為電池正面電極的導(dǎo)電組合體。
【文檔編號(hào)】H01L31/0224GK106098807SQ201610485880
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月27日
【發(fā)明人】李華, 鐘寶申, 趙科雄
【申請(qǐng)人】泰州樂(lè)葉光伏科技有限公司