一種背接觸太陽電池的金屬化方法
2023-05-29 17:40:31 2
一種背接觸太陽電池的金屬化方法
【專利摘要】本發明公開了一種背接觸太陽電池的金屬化方法，包括如下步驟：(1)製作貫穿孔電極，形成至少1列N型金屬接觸列；N型金屬接觸直徑為0.5~1毫米；(2)在半導體基板的背面的P型摻雜區或P+摻雜區設置金屬層；(3)在背面的金屬層上相對於N型金屬接觸列的位置設置條狀的絕緣介質層，(4)在各個絕緣介質層上均設置第二金屬層，第二金屬層與其下方的N型金屬接觸電連接；形成焊接電極。本發明開發了一種背接觸太陽電池金屬化的製備方法，引入了絕緣介質層和第二金屬層，實現了效率最大化，在減少金屬和半導體接觸漏電的同時降低了Ag金屬漿料的消耗，採用本發明的方法前後獲得的電池效率提升0.4%，取得了意想不到的效果。
【專利說明】一種背接觸太陽電池的金屬化方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種背接觸太陽電池的金屬化方法，屬於太陽電池領域。
【背景技術】[0002]常規的化石燃料日益消耗殆盡，在現有的可持續能源中，太陽能無疑是一種最清潔、最普遍和最有潛力的替代能源。太陽能發電裝置又稱為太陽電池或光伏電池，可將太陽能直接轉換成電能，其發電原理是基於半導體PN結的光生伏特效應。目前，太陽電池最普遍的結構是將光電池的正負極分別置於受光面和背光面，並且通過低電阻的金屬實現正負互聯，但是由於該電池受光面很多區域的面積被電極遮擋而損失了一部分電流。
[0003]隨著太陽能發電技術的發展，為改善太陽的光電轉化的效率，人們開發出了新一類「背接觸」電池，其特點是取消了太陽電池受光面為了焊接使用的主柵線，只保留少量的副柵線用來收集受光面電流，通過技術手段將原本受光面產生的電流引到背光面，並在背光面相應位置設置正負電極，從而可減少受光面的遮光，增加光電轉換效率，且利於光電池之間的相互連接。
[0004]傳統娃太陽電池光學損失一般在7%左右，MWT (Metallization WrapThrough)娃太陽電池光學損失5%左右，EffT(Emitter Wrap Through)娃太陽電池和IBC (Interdigitated Back-Contact )太陽電池則完全沒有光學損失。要實現電池到組件的互聯，電池背面需要很寬的金屬pad作為組件連接時的焊接區，這些金屬pad通常呈圓形，直徑在4飛_左右。傳統工藝中，這些pad通常採用Ag漿，其結果是一方面增加了電池的非矽加工成本，另一方面影響組件的連接，限制了背接觸電池的優勢。
[0005]因此，開發一種背接觸太陽電池的金屬化方法，便於組件連接且組件可靠穩定，具有積極的現實意義。
【發明內容】
[0006]本發明目的是提供一種背接觸太陽電池的金屬化方法。
[0007]為達到上述目的，本發明採用的技術方案是:一種背接觸太陽電池的金屬化方法，所述背接觸太陽電池為MWT太陽電池和EWT太陽電池，包括如下步驟:
(1)製作貫穿孔電極，在半導體基板的背面形成N型金屬接觸，形成至少I列N型金屬接觸列；
所述N型金屬接觸為圓形點接觸，其直徑為0.5^1毫米；
(2)在半導體基板的背面的P型摻雜區或P+摻雜區設置金屬層；
(3)在上述背面的金屬層上相對於N型金屬接觸列的位置設置條狀的絕緣介質層，使絕緣介質層覆蓋P型金屬層和P、N金屬層的間隙，絕緣介質層上相對於所述N型金屬接觸的位置設有開孔；
絕緣介質層的數量與N型金屬接觸列的列數相同；
所述絕緣介質層的厚度為5~30微米，其絕緣電阻為兆歐姆級別；(4)在步驟(3)中的各個絕緣介質層上均設置第二金屬層，第二金屬層與其下方的N型金屬接觸電連接；形成焊接電極；
所述第二金屬層的焊接拉力大於4N/mm。
[0008]上文中，所述半導體基板可以採用矽片，其可以為P型或N型。
[0009]所述絕緣介質層覆蓋P型金屬層和P、N金屬層的間隙，是指該絕緣介質層覆蓋N型金屬接觸的外圍區域，即絕緣介質層部分覆蓋N型金屬接觸。
[0010]所述絕緣介質層的厚度為5~30微米，與金屬層有很好附著力，能夠阻擋金屬粒子的穿透，絕緣電阻為兆歐姆級別；所述絕緣膠可選環氧樹脂、聚醯亞胺、丙烯酸樹脂中的一種，固化方式可選熱固化或者紫外固化的方式。熱固化工藝溫度小於等於300度。熱固化還可以和後續的燒結工藝同步進行。
[0011]所述第二金屬層可以通過絲網印刷，超聲噴塗或化學粘連的方式實現。
[0012]上述技術方案中，所述步驟(1)中的N型金屬接觸為銀接觸。
[0013]上述技術方案中，所述步驟(2)之後，在背面電極上設置焊接電極條，焊接電極條
與第二金屬層平行設置。
[0014]上述技術方案中，所述步驟(3)中的絕緣介質層選自環氧樹脂、聚醯亞胺和丙烯酸樹脂中的一種。
[0015]上述技術方案中，所述步驟(4)中的第二金屬層為銅層或錫層。還可以採用其他
金屬合金。
[0016]與之相應的另一種技術方案，一種背接觸太陽電池的金屬化方法，所述背接觸太陽電池為IBC太陽電池，包括如下步驟:
(1)在半導體基板的背面的N+型摻雜區形成N型金屬接觸；
所述N型金屬接觸為圓形點接觸，其直徑為50-100微米；
(2)在半導體基板的背面的P型摻雜區或P+摻雜區設置金屬層；
(3)在上述背面的金屬層上設置絕緣介質層，使絕緣介質層覆蓋P型金屬層；
絕緣介質層上相對於所述N型金屬接觸的位置設有開孔；
所述絕緣介質層的厚度為5~30微米，其絕緣電阻為兆歐姆級別；
(4)在步驟(3)中的絕緣介質層上設置第二金屬層，使第二金屬層與其下方的N型金屬接觸電連接；所述第二金屬層的焊接拉力大於4N/mm。
[0017]上文中，所述半導體基板採用N型矽片。
[0018]所述絕緣介質層的厚度為5~30微米，與金屬層有很好附著力，能夠阻擋金屬粒子的穿透，絕緣電阻為兆歐姆級別；所述絕緣膠可選環氧樹脂、聚醯亞胺、丙烯酸樹脂中的一種，固化方式可選熱固化或者紫外固化的方式。熱固化工藝溫度小於等於300度，時間3飛分鐘。熱固化還可以和後續的燒結工藝同步進行。若採用紫外固化的方式，光能量在200(T3000mJ/cm2，時間 I~3 分鐘。
[0019]上述技術方案中，所述步驟(1)中的N型金屬接觸為銀接觸。
[0020]上述技術方案中，所述步驟(1)中的N型金屬接觸呈陣列分布。
[0021]上述技術方案中，所述步驟(3)中的絕緣介質層選自環氧樹脂、聚醯亞胺和丙烯酸樹脂中的一種 。
[0022]上述技術方案中，所述步驟(4)中的第二金屬層為銅層或錫層。還可以採用其他金屬合金。
[0023]由於上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點:
1.本發明開發了一種背接觸太陽電池金屬化的製備方法，引入了絕緣介質層和第二金屬層，極大地降低了 N型金屬接觸的直徑，實現了效率最大化，在減少金屬和半導體接觸漏電的同時降低了 Ag金屬漿料的消耗，實際應用發現，銀漿消耗量降低了 90%左右，從而大大降低了電池的非矽加工成本；此外，試驗證明，採用本發明的方法前後獲得的電池效率提升
0.4%，取得了意想不到的效果。
[0024]2.本發明的第二金屬層形成焊接電極，最終實現電池片間的互聯，絕緣介質層和第二金屬層的配合使用在保證金屬與半導體接觸面積最小化的同時，增大了焊接面積，便於組件自動化焊接，且組件可靠穩定，具有積極的現實意義。
[0025]3.本發明的絕緣介質層不會破壞鋁背場的鈍化作用，可以避免電池片的效率降低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖f 4是本發明實施例一的製備過程示意圖；
圖5、是本發明實施例二的製備過程示意圖；
圖10是本發明對比例二的示意圖。
[0027]其中:1、N型金屬接觸；2、背電場；3、絕緣介質層；4、第二金屬層；5、N+區域；6、P+發射區；7、A1漿料；8、Ag漿；9、A1金屬層。
【具體實施方式】
[0028]下面結合實施例對本發明作進一步描述:
實施例一
參見圖f 4所示，一種MWT太陽電池金屬化製造方法，包括如下步驟:
(1)將原始矽片進行清洗，去除損傷層，進而形成絨面；
(2)將上述矽片放入擴散爐進行磷擴散，矽片正面為擴散面；
(3)在擴散後的矽片通過化學刻蝕去除背面寄生結和周邊結；
(4)將矽片的正面沉積SiNx層；
(5)將所述矽片通過雷射形成一系列對稱分布的小孔；一共形成3行3列；
(6)在矽片背面孔位置印刷Ag金屬點，實現金屬點和半導體接觸；得到N型金屬接觸
I ;
所述N型金屬接觸為圓形點接觸，其直徑為0.5毫米；
(7)在矽片背面的P型區印刷一層鋁金屬並烘乾；形成背電場2；
(8)在所述矽片的鋁金屬層上絲網印刷印刷一層絕緣介質層3，共3條；烘乾，絕緣介質層條狀分布，沒有覆蓋孔位置的金屬點；
所述絕緣介質層的主要成分為環氧樹脂，還設有無機添加劑，厚度為25微米；
(9)在矽片正面發射區印刷電極；
(10)燒結；
(11)在絕緣介質層上設置第二金屬層4(本實施例採用Sn金屬層)，實現金屬化，並讓Sn金屬層覆蓋所述N型金屬接觸，即可得到背接觸太陽電池。
[0029]對比例一
(1)將原始矽片進行清洗，去除損傷層，進而形成絨面；
(2)將上述矽片放入擴散爐進行磷擴散，矽片正面為擴散面；
(3)在擴散後的矽片通過化學刻蝕去除背面寄生結和周邊結；
(4)將矽片的正面沉積SiNx層；
(5)將所述矽片通過雷射形成一系列對稱分布的小孔；
(6)在矽片背面孔位置印刷Ag金屬pad；
(7)在矽片背面的P型區印刷一層鋁金屬並烘乾；
(8)在矽片正面發射區印刷電極；
(9)燒結；即可得到背接觸太陽電池。
[0030]測定上述實施例一和對比例一中兩批太陽電池的電性能，結果見下表所示:
【權利要求】
1.一種背接觸太陽電池的金屬化方法，所述背接觸太陽電池為MWT太陽電池和EWT太陽電池，其特徵在於，包括如下步驟: (1)製作貫穿孔電極，在半導體基板的背面形成N型金屬接觸，形成至少I列N型金屬接觸列； 所述N型金屬接觸為圓形點接觸，其直徑為0.5^1毫米； (2)在半導體基板的背面的P型摻雜區或P+摻雜區設置金屬層； (3)在上述背面的金屬層上相對於N型金屬接觸列的位置設置條狀的絕緣介質層，使絕緣介質層覆蓋P型金屬層和P、N金屬層的間隙，絕緣介質層上相對於所述N型金屬接觸的位置設有開孔； 絕緣介質層的數量與N型金屬接觸列的列數相同； 所述絕緣介質層的厚度為5~30微米，其絕緣電阻為兆歐姆級別； (4)在步驟(3)中的各個絕緣介質層上均設置第二金屬層，第二金屬層與其下方的N型金屬接觸電連接；形成焊接電極； 所述第二金屬層的焊接拉力大於4N/mm。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於:所述步驟(1)中的N型金屬接觸為銀接觸。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於:所述步驟(2)之後，在背面電極上設置焊接電極條，焊接電極條與第二金屬層平行設置。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於:所述步驟(3)中的絕緣介質層選自環氧樹脂、聚醯亞胺和丙烯酸樹脂中的一種。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於:所述步驟(4)中的第二金屬層為銅層或錫層。
6.一種背接觸太陽電池的金屬化方法，所述背接觸太陽電池為IBC太陽電池，其特徵在於，包括如下步驟: (1)在半導體基板的背面的N+型摻雜區形成N型金屬接觸； 所述N型金屬接觸為圓形點接觸，其直徑為50-100微米； (2)在半導體基板的背面的P型摻雜區或P+摻雜區設置金屬層； (3)在上述背面的金屬層上設置絕緣介質層，使絕緣介質層覆蓋P型金屬層； 絕緣介質層上相對於所述N型金屬接觸的位置設有開孔； 所述絕緣介質層的厚度為5~30微米，其絕緣電阻為兆歐姆級別； (4)在步驟(3)中的絕緣介質層上設置第二金屬層，使第二金屬層與其下方的N型金屬接觸電連接；所述第二金屬層的焊接拉力大於4N/mm。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於:所述步驟(1)中的N型金屬接觸為銀接觸。
8.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於:所述步驟(1)中的N型金屬接觸呈陣列分布。
9.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於:所述步驟(3)中的絕緣介質層選自環氧樹脂、聚醯亞胺和丙烯酸樹脂中的一種。
10.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於:所述步驟(4)中的第二金屬層為銅層或錫層。
【文檔編號】H01L31/18GK103872181SQ201410115631
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月26日 優先權日:2014年3月26日
【發明者】龍維緒, 吳堅, 王栩生, 章靈軍 申請人:蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司