一種n型矽襯底背面接觸式太陽電池的製作方法
2023-11-11 03:59:32 5
一種n型矽襯底背面接觸式太陽電池的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種N型矽襯底背面接觸式太陽電池。N型矽襯底受光面設置有一層以上減反射層的疊層結構；N型矽襯底背光面為相互交替的N型層部分與P型層部分，N型層部分依次為N型矽襯底、減反射層，以及穿透減反射層與N型矽襯底接觸的電極；P型層部分依次為N型矽襯底、P型晶矽層、減反射層，以及穿透減反射層與P型晶矽層連接的電極。本實用新型可以兼容傳統晶矽生產線，可以經過升級改造實現背接觸太陽電池的生產，相對於傳統晶矽太陽電池，避免常規太陽電池正面電極遮光的問題，降低金屬電極的使用量，提高了太陽電池的效率；並且相對於傳統HIT電池、IBC太陽電池，不但製備工藝簡單，設備成本也很低。
【專利說明】一種N型矽襯底背面接觸式太陽電池
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及太陽能電池【技術領域】，具體涉及一種N型矽襯底背面接觸式太陽 電池結構。
【背景技術】
[0002] 傳統太陽能電池採用P型晶體矽片進行同質結摻雜的方法製備，電極分別處於太 陽電池的兩側，這樣太陽電池受光面因為受到電極的遮擋損失一部分太陽光。一些研究機 構就採用全部或部分地把太陽電池正面電極轉移到背面來提高效率，例如MWT，IBC太陽電 池等。
[0003] MWT太陽電池是通過雷射打洞的方法把太陽電池正面細柵收集的電流導通到電池 的背面，這樣減少了正面主柵的遮擋，可以顯著降低太陽電池電極的遮擋，這種太陽電池的 效率相對於傳統太陽電池可以提高效率0. 3-0. 5%。但是該技術被國外一些研究機構壟斷， 技術轉移和設備投入都很高，所以該技術只有少數一些公司使用，但是產量有限。
[0004] IBC太陽電池是sunpower研發並生產的太陽電池技術，效率可以達到22%以上。 電池選用η型襯底材料，前後表面均覆蓋一層熱氧化膜，以降低表面複合。利用光刻技術， 在電池背面分別進行磷、硼局部擴散，形成有指狀交叉排列的Ρ區、Ν區，以及位於其上方的 Ρ+區、Ν+區。該結構太陽電池的工藝複雜，多次用了研磨腐蝕技術，工藝步驟在30步以上， 比較繁瑣。
[0005] 為了擺脫繁瑣的工藝步驟和高額的設備投入，我們研究了各種類型的背接觸式太 陽電池，包括基於Ν型矽片的背接觸式HIT太陽能電池製備方法（申請號201110092422. 2)， 基於N型矽襯底背接觸式HIT太陽電池結構和製備方法（申請號：201210497911. 0)等，但 是仍然達不到最簡單有效的工藝步驟。
【發明內容】
[0006] 本實用新型的目的就是針對上述存在的缺陷而提供的一種N型矽襯底背面接觸 式太陽電池結構，本實用新型可以兼容傳統晶矽生產線，可以經過升級改造實現背接觸太 陽電池的生產，相對於傳統晶矽太陽電池，避免常規太陽電池正面電極遮光的問題，降低金 屬電極的使用量，提高了太陽電池的效率；並且相對於傳統HIT電池、IBC太陽電池，不但制 備工藝簡單，設備成本也很低。
[0007] 本實用新型的一種N型娃襯底背面接觸式太陽電池結構，技術方案為，一種N型娃 襯底背面接觸式太陽電池結構，N型矽襯底受光面設置有一層以上減反射層的疊層結構；N 型矽襯底背光面為相互交替的N型層部分與P型層部分，N型層部分依次為N型矽襯底、減 反射層，以及穿透減反射層與N型矽襯底接觸的電極；P型層部分依次為N型矽襯底、P型晶 矽層、減反射層，以及穿透減反射層與P型晶矽層連接的電極。
[0008] P型晶矽層、受光面或背光面的減反射層的厚度為l_5000nm。
[0009] 優選的，P型晶矽層厚度為0. 2um，受光面的減反射層厚度為80nm，背光面的減反 射層厚度為120nm。
[0010] 受光面或背光面的減反射層為SiOx，A1203, SiNx中的一種或幾種的疊層結構；
[0011] 優選的，受光面的減反射層為SiOx/ SiNx的疊層結構，背光面的減反射層為A1203/ SiNx的疊層結構。
[0012] 所述一種N型矽襯底背面接觸式太陽電池結構的製備，包括以下三種方法：
[0013] 方法一，依次包括以下步驟：
[0014] ( 1)在制絨後的N型矽襯底受光面沉積減反射層；
[0015] (2)背光面進行P型摻雜形成P型晶矽層；
[0016] (3)用掩膜版遮擋進行部分背面擴散層的蝕刻去除，使得P型晶矽層與N型矽襯底 相互交替分布；
[0017] (4)在背光面進行減反射膜沉積；
[0018] (5)電極製備及燒結。
[0019] 方法二，依次包括以下步驟：
[0020] ( 1)在制絨後的矽襯底背光面進行P型摻雜形成P型晶矽層；
[0021] (2)用掩膜版遮擋進行部分背面擴散層的蝕刻去除，使得P型晶矽層與N型矽襯底 相互交替分布；
[0022] (3)在受光面和背光面分別進行減反射膜沉積；
[0023] (4)電極製備及燒結。
[0024] 方法一和方法二中，掩膜版遮擋部分背光擴散層的蝕刻去除方法為： ?.在需要蝕刻去除的P型晶矽層部分之外絲網印刷一層保護層，f化學腐蝕去除未受保 護部分，f去除保護層，④去除受保護層保護部分的氧化矽層；P型摻雜的方法為高溫擴散 摻雜或離子注入。
[0025] 方法三，依次包括以下步驟：
[0026] ( 1)在制絨後的矽襯底背光面進行局部P型摻雜形成P型晶矽層，使得P型晶矽層 與N型矽襯底相互交替分布；
[0027] (2)在受光面和背光面分別進行減反射膜沉積；
[0028] (3)電極製備及燒結。
[0029] P型摻雜的方法為高溫擴散摻雜或離子注入。
[0030] P型摻雜採用掩膜遮擋離子注入的方法。
[0031] 本實用新型的一種N型矽襯底背面接觸式太陽電池結構有益效果為，該實用新型 結構簡單，製備過程簡單，整體結構降低了金屬電極的使用量，而且避免了常規太陽電池正 面電極遮光的問題，提高了太陽電池的效率。
[0032] 採用實用新型工藝三的方法，已經做出效率為23. 6%的太陽電池，該太陽電池制 備方法相對於傳統太陽電池，效率得到大幅度提高，經過產線的升級，生產成本也得到大幅 降低，其主要參數如表1所示，
[0033] 表 1
[0034] 電池！積敦孟 開S#電g 苞§各電濟串荖電I F荖電1 渴電濟 4cn;2 23. 6? 10. 649V 143. 2mA en|2· 8QkQ |245Q |〇. 007A |°
【專利附圖】
【附圖說明】 [0035] ：
[0036] 圖1所示為本實用新型的N型矽襯底背面接觸式太陽電池結構示意圖；
[0037] 圖2所示為本實用新型實施例1的製備方法流程圖。
[0038] 圖3所示為本實用新型實施例2的製備方法流程圖。
[0039] 圖4所示為本實用新型實施例3的製備方法流程圖。
[0040] 圖中，1. N型矽襯底；2.正面減反射層；3. P型晶矽層；4.背面減反射層；5.電極。
【具體實施方式】 [0041] ：
[0042] 為了更好地理解本實用新型，下面結合附圖來詳細說明本實用新型的技術方案， 但是本實用新型並不局限於此。
[0043] 實施例1
[0044] -種N型娃襯底背面接觸式太陽電池結構，N型娃襯底1受光面設置有正面減反 射層2的疊層結構；N型矽襯底1背光面為相互交替的N型層部分與P型層部分，N型層部 分依次為N型矽襯底1、背面減反射層4,以及穿透背面減反射層4與N型矽襯底1接觸的 電極5 ;P型層部分依次為N型矽襯底1、P型晶矽層3、背面減反射層4,以及穿透背面減反 射層4與P型晶矽層3連接的電極5。
[0045] P型晶矽層3厚度為0· 2um，正面減反射層2厚度為80nm，背面減反射層4厚度為 120nm〇
[0046] 正面減反射層2為SiOx/ SiNx的疊層結構，背面減反射層4為Al203/SiNx的疊層結 構；
[0047] 其製備方法為：
[0048] ( 1)在制絨後的N型矽襯底1受光面沉積正面減反射層2 ;
[0049] (2)背光面進行P型摻雜形成P型晶矽層3 ;
[0050] (3)用掩膜版遮擋進行部分背面擴散層的蝕刻去除，使得P型晶矽層2與N型矽襯 底1相互交替分布；
[0051] (4)在背光面進行減反射膜沉積；
[0052] ( 5 )電極5製備及燒結。
[0053] 掩膜版遮擋部分背光擴散層3的蝕刻去除方法為：①在需要清除的P型晶矽層 3之外絲網印刷一層保護層，f化學腐蝕去除未受保護部分3, f去除保護層，④去除受保 護層保護部分的氧化矽層。
[0054] 採用本實例做出效率為21. 5%的太陽電池，如表2所示：
[0055] 表 2
[0056] 11(-- 1111-- 1^1 = ? 4ce"__21. 50·;； Q. 642Γ 40, 3mA- er 3. Ιε? 304 Q 0, 006A
[0057] 由此可以看出該結構具有很強的應用前景。
[0058] 實施例2
[0059] -種N型娃襯底背面接觸式太陽電池結構，N型娃襯底1受光面設置有正面減反 射層2的疊層結構；N型矽襯底1背光面為相互交替的N型層部分與P型層部分，N型層部 分依次為N型矽襯底1、背面減反射層4,以及穿透背面減反射層4與N型矽襯底1接觸的 電極5 ;P型層部分依次為N型矽襯底1、P型晶矽層3、背面減反射層4,以及穿透背面減反 射層4與P型晶矽層3連接的電極5。
[0060] P型晶矽層3厚度為0· 2um，正面減反射層2厚度為80nm，背面減反射層4厚度為 120nm〇
[0061] 正面減反射層2為SiOx/ SiNx的疊層結構，背面減反射層4為Al203/SiNx的疊層結 構；
[0062] 其製備方法為：
[0063] (1)在制絨後的矽襯底1背光面進行P型摻雜形成P型晶矽層3 ;
[0064] (2)用掩膜版遮擋進行部分背面擴散層的蝕刻去除，使得P型晶矽層3與N型矽襯 底1相互交替分布；
[0065] (3)在受光面和背光面分別進行減反射膜沉積；
[0066] (4)電極5製備及燒結。
[0067] 掩膜版遮擋部分背光擴散層3的蝕刻去除方法為： :1.在需要清除的P型晶矽層 3之外絲網印刷一層保護層，f化學腐蝕去除未受保護部分3, g去除保護層，④去除受保 護層保護部分的氧化矽層。
[0068] 採用本實用新型的結構，已經做出效率為22. 35%的太陽電池，該太陽電池製備方 法相對於傳統太陽電池，效率得到大幅度提高，經過產線的升級，生產成本也得到大幅降 低，其主要參數如表3所示：
[0069] 表 3
[0070] 4cc2 1 22. 35-10. 645V 14：. 5eA cj；. 93πΩ |205 〇 10. 007.^ 1°
[0071] 實施例3
[0072] -種N型矽襯底背面接觸式太陽電池結構，N型矽襯底1受光面設置有正面減反 射層2的疊層結構；N型矽襯底1背光面為相互交替的N型層部分與P型層部分，N型層部 分依次為N型矽襯底1、背面減反射層4,以及穿透背面減反射層4與N型矽襯底1接觸的 電極5 ;P型層部分依次為N型矽襯底1、P型晶矽層3、背面減反射層4,以及穿透背面減反 射層4與P型晶矽層3連接的電極5。
[0073] P型晶矽層3厚度為0. 2um，正面減反射層2厚度為80mn，背面減反射層4厚度為 120nm〇
[0074] 正面減反射層2為SiOx/ SiNx的疊層結構，背面減反射層4為Al203/SiNx的疊層結 構；
[0075] 其製備方法為：
[0076] (1)在制絨後的矽襯底1背光面進行局部P型摻雜形成P型晶矽層3,使得P型晶 矽層3與N型矽襯底1相互交替分布；
[0077] (2)在受光面和背光面分別進行減反射膜沉積；
[0078] (3 )電極5製備及燒結。
[0079] P型摻雜採用掩膜遮擋離子注入的方法。
[0080] 採用本實用新型的結構，已經做出效率為23. 6%的太陽電池，該太陽電池製備方 法相對於傳統太陽電池，效率得到大幅度提高，經過產線的升級，生產成本也得到大幅降 低，其主要參數如表4所示：
[0081] 表 4
[0082] sjfegfn lasn- 4cc: 23. 6? 10. 649V 143. 2π:Λ cjr. SOe〇 |γ45〇 |〇. 007A |°
【權利要求】
1. 一種N型娃襯底背面接觸式太陽電池，其特徵在於，N型娃襯底受光面設置有一層以 上減反射層的疊層結構；N型矽襯底背光面為相互交替的N型層部分與P型層部分，N型層 部分依次為N型矽襯底、減反射層，以及穿透減反射層與N型矽襯底接觸的電極；P型層部 分依次為N型矽襯底、P型晶矽層、減反射層，以及穿透減反射層與P型晶矽層連接的電極。
2. 根據權利要求1所述一種N型矽襯底背面接觸式太陽電池，其特徵在於，P型晶矽 層、受光面或背光面的減反射層的厚度為l-5000nm。
3. 根據權利要求1所述一種N型矽襯底背面接觸式太陽電池，其特徵在於，P型晶矽層 厚度為〇· 2um。
4. 根據權利要求1所述一種N型矽襯底背面接觸式太陽電池，其特徵在於，受光面的減 反射層厚度為80nm。
5. 根據權利要求1所述一種N型矽襯底背面接觸式太陽電池，其特徵在於，背光面的減 反射層厚度為120nm。
6. 根據權利要求1所述一種N型矽襯底背面接觸式太陽電池，其特徵在於，受光面或背 光面的減反射層為SiOx，A1 203, SiNx中的一種或幾種的疊層結構。
7. 根據權利要求1所述一種N型矽襯底背面接觸式太陽電池，其特徵在於，受光面的減 反射層為SiOx/ SiNx的一層以上疊層結構。
8. 根據權利要求1所述一種N型矽襯底背面接觸式太陽電池，其特徵在於，背光面的減 反射層為Al203/SiN x的一層以上疊層結構。
【文檔編號】H01L31/0216GK203910814SQ201420217622
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年4月30日 優先權日:2014年4月30日
【發明者】賈河順, 姜言森, 方亮, 劉興村, 任現坤, 張春豔, 馬繼磊 申請人:山東力諾太陽能電力股份有限公司