分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池，包括硅襯底、N型摻雜區、正面減反鈍化膜、背面鈍化膜、正面電極層、背面電極層和P型硼重摻雜層，硅襯底具有一正面和一背面；N型摻雜區設在硅襯底的正面上；正面減反鈍化膜設在N型摻雜區的上表面上；背面鈍化膜設在硅襯底的背面上，并且其上開有多個去除通道，并且多個去除通道呈分布式短線陣列結構；正面電極層設在正面減反鈍化膜上；背面電極層，其設在背面鈍化膜上；P型硼重摻雜層，該P型硼重摻雜區域的上側與硅襯底接觸，下側通過去除通道與背面電極層電性接觸。本實用新型不僅降低了太陽能電池背面的少子在接觸界面的復合速率，有利于電池開路電壓和轉換效率的提升，而且降低了開膜面積，進一步降低了表面的復合速率。
【專利說明】分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池，屬于太陽能電池制備【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前，晶體硅太陽電池局域鋁背場是目前光伏行業的研究熱點，被普遍認為是提高晶體硅電池轉換效率的可大規模生產的技術。目前，常規的工藝是用A10x/SiNx:H或者Si02/SiNx:H疊層膜鈍化背表面，以平行線的圖案用激光或者化學腐蝕將背面膜打開，然后整面印刷鋁漿。在高溫過程中接觸界面的鋁與硅形成液態合金相，液態合金相在冷卻過程中凝固，一部分硅原子在重結晶過程中被鋁原子取代了在晶格中的位置，形成鋁摻雜的局域背面場。
[0003]這種局域鋁背場電池的局限在于:1、背面采用鋁摻雜形成局部背場，摻雜濃度僅在I X 118CnT3量級，且摻雜深度較淺，無法防止少數載流子穿越局部背場到達金屬接觸的復合；2、背面摻雜占總體面積較大，減少了鈍化膜的面積，導致額外的表面復合。
【發明內容】
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池，它不僅降低了太陽能電池背面的少子在接觸界面的復合速率，有利于電池開路電壓和轉換效率的提升，而且降低了開膜面積，進一步降低了表面的復合速率。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是:一種分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池，包括
[0006]一娃襯底，其具有一正面和一背面；
[0007]一 N型摻雜區，其設在硅襯底的正面上；
[0008]一正面減反鈍化膜，其設在N型摻雜區的上表面上；
[0009]一背面鈍化膜，其設在硅襯底的背面上，并且其上開有多個去除通道，并且多個去除通道呈分布式短線陣列結構；
[0010]一正面電極層，其設在正面減反鈍化膜上，并且與N型摻雜區接觸，正面減反鈍化膜上未被正面電極層覆蓋的區域形成正面感光區域；
[0011]一背面電極層，其設在背面鈍化膜上，并且背面鈍化膜上未被背面電極層覆蓋的區域形成背面感光區域；
[0012]一 P型硼重摻雜層，其具有多個和去除通道對應的P型硼重摻雜區域，P型硼重摻雜區域呈分布式地設置，并且該P型硼重摻雜區域的上側與硅襯底接觸，下側通過去除通道與背面電極層電性接觸。
[0013]進一步提供了一種短線圖形結構的具體尺寸，所述的去除通道的短線圖形結構為:線寬為I?500 μ m，線長為0.1mm?100mm，在其寬度方向上，相鄰的去除通道的線間距為 0.1mm ?10mnin
[0014]進一步為了使雙面均能接收光線，從而增加背面收集光輻照的能力，提高本電池實際發電性能，所述的正面電極層包括呈交叉狀態的正面主柵和正面細柵；所述的背面電極包括呈交叉狀態的背面主柵和背面細柵，并且背面細柵與P型硼重摻雜層電性連接。
[0015]進一步提供了一種正面和背面感光區域的具體面積比例以滿足收集光輻照的性能，所述的正面感光區域面積占正面總區域的90%?98%，所述的背面感光區域占背面總區域的30%?95%。
[0016]進一步，所述的P型硼重摻雜層的摻雜濃度為1父1017?2父102°(^3，摻雜深度為
0.1 ?15 μ m。
[0017]進一步，所述的背面電極層由銀或鋁或鎳或錫制成。
[0018]進一步，所述的正面電極層由銀或鋁或銅或鎳或錫制成。
[0019]本實用新型還提供了一種分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池的制備方法，該電池包括硅襯底，在硅襯底正面設有N型摻雜區、N型摻雜區上設有正面減反鈍化膜，硅襯底背面設有背面鈍化膜，還包括以下步驟:
[0020]I)在背面鈍化膜上以分布式短線的圖案將背面鈍化膜局部去除，露出硅襯底，形成多個去除通道；
[0021]2)然后局域印刷硼硅漿料以覆蓋去除通道；
[0022]3)隨后分別印刷背面電極層和正面電極層，并烘干；
[0023]4)然后進行高溫燒結，去除通道內的硼硅漿料與硅襯底接觸界面形成分布式的P型硼重摻雜區域，組成P型硼重摻雜層；并在高溫燒結過程中，同時形成正面電極層和背面電極層，正面減反鈍化膜上未被正面電極層覆蓋的區域形成正面感光區域，背面鈍化膜上未被背面電極層覆蓋的區域形成背面感光區域。
[0024]采用了上述技術方案后，本實用新型具有以下的有益效果:
[0025](I)采用硼摻雜代替鋁摻雜，極大地提高了摻雜濃度和摻雜深度，降低了少子在接觸界面的復合，有利于電池開路電壓和效率的提升。
[0026](2)采用分布式短線的開膜代替常規的平行線圖形，降低了開膜面積，降低了表面的復合速率。
[0027](3)硼摻雜通過印刷硼硅漿料，在一次高溫燒結中完成摻雜和電極制備，不需要長時間的硼擴散，工藝簡單，便于產業化。
[0028](4)正面和背面部采用主柵和細柵設計，雙面部能接收光線，相對于常規背鈍化電池增加了背面收集光輻照的能力，提高了電池的實際發電性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1為本實用新型的分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池的制備方法的流程圖一；
[0030]圖2為本實用新型的分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池的制備方法的流程圖二；
[0031]圖3為圖2中的A部取樣結構示意圖；
[0032]圖4為本實用新型的分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池的制備方法的流程圖四。
【具體實施方式】
[0033]為了使本實用新型的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例并結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0034]實施例一
[0035]本實施例提供的一種分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池，如圖1所示，在P型的硅襯底3上，完成包括P-N結N區，即N型摻雜區2的制備，正面減反鈍化膜I的沉積，以及背面鈍化膜4的沉積之后，采用激光對背面鈍化膜4局部去除，圖形為分布線圖案，如圖2所示。短線的長度為2cm，寬度為60 μ m，沿短線方向的線與線中心之間的間距為2.2cm，在垂直短線方向，線與線中心之間的間距為700 μ m，激光去除之后露出硅襯底3，采用絲網印刷的方法在硅襯底3上印刷一層厚度為50 μ m,寬度為400 μ m的硼硅漿料，硼硅漿料覆蓋去除通道，同時在正面和背面絲網印刷銀漿和鋁漿，經過800攝氏度高溫燒結，燒結之后形成P型硼重摻雜區域6，背面電極層8和正面電極層7，其中背面電極8與P型硼重摻雜區域6連接，如圖2所示，其背面俯視圖如圖4所示，在背面電極層8下面是P型硼重摻雜區域6，背面未被背面電極層8覆蓋的區域也能接收光線，產生光生電流，提高器件收集輻照的能力。所述的硼硅漿料的主要成分包括硼和硅。
[0036]正面電極層7包括呈交叉狀態的正面主柵和正面細柵；所述的背面電極層8包括呈交叉狀態的背面主柵和背面細柵，并且背面細柵與P型硼重摻雜層電性連接。
[0037]背面電極層8由銀、鋁、鎳、錫中的一種或幾種制成，但不限于此。描述的幾種制成指的是形成合金的方式。
[0038]正面電極層7由銀、鋁、銅、鎳、錫中的一種或幾種制成，但不限于此。描述的幾種制成指的是形成合金的方式。
[0039]實施例二
[0040]本實施例提供的一種分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池，如圖1所示，在P型的硅片襯底3上，完成包括P-N結N區，即N型摻雜區2的制備，正面減反鈍化膜I的沉積，以及背面鈍化膜4的沉積之后，采用刻蝕漿料對背面鈍化膜4局部去除，圖形為分布線圖案，如圖2所示。短線的長度為0.5cm,寬度為55 μ m,沿短線方向的線與線中心之間的間距為1.2cm，在垂直短線方向，線與線中心之間的間距為600 μ m，激光去除之后露出硅襯底3上，采用絲網印刷的方法在硅襯底3上印刷一層厚度為30 μ m,寬度為200 μ m的硼硅漿料，漿料覆蓋去除通道，同時在正面和背面絲網印刷銀漿和鋁漿，經過800攝氏度高溫燒結，燒結之后形成P型硼重摻雜區域6，背面電極層8和正面電極層7，其中背面電極層8與P型硼重摻雜區域6連接，如圖2所示。其背面俯視圖如圖4所示，在背面電極層8下面是P型硼重摻雜區域6，背面未被背面電極層8覆蓋的區域也能接收光線，產生光生電流，提高器件收集輻照的能力。所述的硼硅漿料的主要成分包括硼和硅。
[0041]正面電極層7包括呈交叉狀態的正面主柵和正面細柵；所述的背面電極層8包括呈交叉狀態的背面主柵和背面細柵，并且背面細柵與P型硼重摻雜層電性連接。
[0042]背面電極層8由銀、鋁、鎳、錫中的一種或幾種制成，但不限于此。描述的幾種制成指的是形成合金的方式。
[0043]正面電極層7由銀、鋁、銅、鎳、錫中的一種或幾種制成，但不限于此。
[0044]本實用新型的優點如下:
[0045](I)采用硼摻雜代替鋁摻雜，極大地提高了摻雜濃度和摻雜深度，降低了少子在接觸界面的復合，有利于電池開路電壓和效率的提升。
[0046](2)采用分布式的開膜代替常規的平行線圖形，降低了開膜面積，降低了表面的復合速率。
[0047](3)硼摻雜通過印刷硼硅漿料，在一次高溫燒結中完成摻雜和電極制備，不需要長時間的硼擴散，工藝簡單，便于產業化。
[0048](4)正面和背面都采用主柵和細柵設計，雙面都能接收光線，相對于常規背鈍化電池增加了背面收集光輻照的能力，提高了電池的實際發電性能。
[0049]以上所述的具體實施例，對本實用新型解決的技術問題、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體娃太陽電池,包括 一娃襯底(3),其具有一正面和一背面； 一 N型摻雜區(2)，其設在硅襯底(3)的正面上； 一正面減反鈍化膜(I)，其設在N型摻雜區(2)的上表面上； 一背面鈍化膜(4)，其設在硅襯底(3)的背面上； 其特征在于: 所述的背面鈍化膜(4)上開有多個去除通道，并且多個去除通道呈分布式短線陣列結構； 它還包括: 一正面電極層(7)，其設在正面減反鈍化膜(I)上，并且與N型摻雜區(2)接觸，正面減反鈍化膜(I)上未被正面電極層(7)覆蓋的區域形成正面感光區域； 一背面電極層(8)，其設在背面鈍化膜(4)上，并且背面鈍化膜(4)上未被背面電極層(8)覆蓋的區域形成背面感光區域； 一 P型硼重摻雜層，其具有多個和去除通道對應的P型硼重摻雜區域(6)，P型硼重摻雜區域(6)呈分布式地設置，并且該P型硼重摻雜區域￠)的上側與硅襯底(3)接觸，下側通過去除通道與背面電極層(8)電性接觸。
2.根據權利要求1所述的分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池，其特征在于:所述的去除通道的短線圖形結構為:線寬為I?500 μ m，線長為0.1mm?100mm，在其寬度方向上，相鄰的去除通道的線間距為0.1mm?10mm。
3.根據權利要求1所述的分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池，其特征在于:所述的正面電極層(7)包括呈交叉狀態的正面主柵和正面細柵；所述的背面電極(8)包括呈交叉狀態的背面主柵和背面細柵，并且背面細柵與P型硼重摻雜層電性連接。
4.根據權利要求1或2或3所述的分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池，其特征在于:所述的正面感光區域面積占正面總區域的90%?98%，所述的背面感光區域占背面總區域的30 ?95 。
5.根據權利要求1或2或3所述的分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池，其特征在于:所述的P型硼重摻雜層的摻雜濃度為IX 117?2X 102°cm_3，摻雜深度為0.1?15 μ m。
6.根據權利要求1或2或3所述的分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池，其特征在于:所述的背面電極層(8)由銀或鋁或鎳或錫制成。
7.根據權利要求1或2或3所述的分布式局域硼摻雜的雙面感光晶體硅太陽電池，其特征在于:所述的正面電極層(7)由銀或鋁或銅或鎳或錫制成。
【文檔編號】H01L31/0224GK203967096SQ201420373810
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月7日 優先權日:2014年7月7日
【發明者】陳奕峰, 劉斌輝, 董建文, 皮爾·威靈頓, 馮志強 申請人:常州天合光能有限公司