一种背接触太阳能电池背电场结构及背电极制造方法与流程

专利检索2025-05-05  13


本发明属于太阳能电池,更具体地说,特别涉及一种背接触太阳能电池背电场结构及背电极制造方法。


背景技术:

1、随着社会的发展,对清洁可再生能源的需求日益增长。太阳能作为清洁的可再生能源之一,其发电转换效率的提高一直是研究的重点和难点。太阳能电池中的背面电极结构设计对提高转换效率起着重要作用。

2、如专利号为201210288023.8的中国发明专利,提供了一种背接触太阳能电池的制备方法,该太阳能电池通过开孔、制绒、双面扩散与去杂的设置,通过先开孔后扩散的方法,提高了对孔金属极浆料的选择范围;再通过在孔周围的区域保留扩散层不被去杂,提高了效率。但是,经过分析上述专利并结合现有技术发现,传统的太阳能电池的背电场结构具有较宽的n/n+型或p/p+型背电场和gap区域,会增大载流子到发射区的横向平均距离,进而提高了扩散过程中的复合损失,从而导致转换效率降低。


技术实现思路

1、为了解决上述技术问题,本发明提供了一种背接触太阳能电池背电场结构及背电极制造方法,以解决现有技术中,传统的太阳能电池的背电场结构具有较宽的n/n+型或p/p+型背电场和gap区域,会增大载流子到发射区的横向平均距离,增加了损失,从而导致转换效率降低的技术问题。

2、本发明的一种背接触太阳能电池背电场结构及背电极制造方法的目的与功效,由以下具体技术手段所达成:

3、一种背接触太阳能电池背电场及背电极结构,包括有硅基材,所述硅基材顶部为受光面,底部为背光面;所述硅基材底部设置有背电场组件,所述背电场组件包括有多组n型或n+型背电场与多组p型或p+型背电场,所述硅基材底部设置有多组所述n型或n+型背电场,多组所述n型或n+型背电场在所述硅基材底部均匀排列,多组所述n型或n+型背电场之间均设置有所述p型或p+型背电场,多组所述n型或n+型背电场与多组p型或p+型背电场朝所述硅基材扩散形成第一扩散区域与第二扩散区域,所述硅基材下方还设置有背电极组件。

4、在一个优选地实施方式中,所述背电场组件还包括有钝化层,所述n型或n+型及所述p型或p+型背电场底部设置有所述钝化层。

5、在一个优选地实施方式中,所述背电极组件包括有多组成形孔,多组所述n型或n+型背电场与多组所述p型或p+型背电场底部均开设有所述成形孔。

6、在一个优选地实施方式中,所述钝化层对应多组所述成形孔开设有多组接触孔,所述背电极组件还包括有多组金属电极,多组所述金属电极分别穿过多组所述接触孔和多组所述成形孔与第一扩散区域及第二扩散区域相接触。

7、多组所述金属电极分别穿过多组所述接触孔穿设在多组所述成形孔内。

8、在一个优选地实施方式中,所述一种背接触太阳能电池背电场及背电极的制造方法,包括以下步骤:

9、步骤一:采用厚膜涂布法,使用含有指定掺杂源的厚膜光刻型掺杂源浆料涂布在硅片的背面;

10、步骤二:对涂布的掺杂源浆料层进行足够的表干,在100~150℃下烘干5~10分钟,去除溶剂和挥发性助剂,调整浆料层的粘结力;

11、步骤三:使用激光直写或掩膜曝光的方式,对表干后的掺杂源浆料层进行曝光,形成图案化的掺杂区域;

12、步骤四:经过显影处理,对于负相厚膜光刻型掺杂源浆料,移除未曝光的区域浆料,保留曝光图案处的掺杂源;对于正相厚膜光刻型掺杂源浆料,移除已曝光的区域浆料,保留未曝光图案处的掺杂源。

13、步骤五:进行高温退火,使掺杂源中的杂质扩散进入硅基体,形成所述n型或n+型背电场与所述p型或p+型背电场,实现背面电场的定义,退火温度为800~1000℃,退火时间为10~30分钟,可以获得掺杂区;

14、步骤六:通过气相沉积法在掺杂电场之上沉积所述钝化层;

15、步骤七:采用特定的开孔方法,在所述n型或n+型背电场与所述p型或p+型背电场和所述钝化层上对应所述金属电极的位置,刻蚀出所述接触孔;

16、步骤八:定位开口,印刷或者厚膜光刻工艺将导电浆料制作在开口处,呈叉指状分布,形成所述金属电极;

17、步骤九:通过烧结来固化导电银浆料,完成所述金属电极的制作。

18、在一个优选地实施方式中,所述在步骤一中,所述指定掺杂源为n型或n+型掺杂剂,所述n型或n+型掺杂剂由含磷硅粉作为固体填充物,磷含量为2wt%~3wt%,含磷硅粉粒径尺寸为0.1~50um。

19、在一个优选地实施方式中,所述在步骤一中,所述指定掺杂源为p型或p+型掺杂剂,所述p型或p+型掺杂剂由含硼硅粉作为固体填充物,硼含量为6wt%~7wt%,含硼硅粉粒径尺寸为0.1~50um。

20、在一个优选地实施方式中,所述在步骤七中,所述开孔方法为激光开孔,通过激光束直接照射所述钝化层表面,利用激光的热效应汽化材料,形成所述成形孔和接触孔。

21、在一个优选地实施方式中,所述在步骤七中,所述开孔方法为丝网印刷腐蚀浆料,在所述钝化层上印刷含有钝化层腐蚀剂的浆料,印刷后进行腐蚀,形成所述成形孔和接触孔。

22、在一个优选地实施方式中,所述在步骤七中,所述开孔方法为湿法刻蚀,使用保护层及腐蚀液进行化学腐蚀反应,形成所述成形孔和接触孔。

23、与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:

24、1.与现有技术相比,通过厚膜光刻型掺杂源浆料的设置,采用了厚膜光刻的加工方式,在硅基材的背光面上,通过涂布掺杂源浆料,然后经过曝光显影等光刻工艺,产生微米/亚微米级别精细尺寸的掺杂源涂层,结合控制掺杂源的扩散,可准确形成预定的掺杂型态;实现了窄间距的叉指状背电场,解决了传统的太阳能电池的背电场结构间距较宽的问题,可以提高太阳能电池的电荷收集效率,降低复合损耗,从而提高其转换效率。

25、2.通过气相沉积法的设置,气相沉积法可以通过精确控制反应参数,沉积出结构完整、覆盖统一的钝化层,该钝化层可以有效抑制掺杂区域中的表面复合,也可以起到表面下的电场衰减层的作用,维持背电场结构的电势梯度分布,避免电场屏蔽效应。此外,钝化层将n型或n+型背电场与p型或p+型背电场上形成隔离,将其与金属电极隔离开,防止金属电极与硅的直接接触引起电能级不匹配,同时也避免了金属电极相互污染短路,降低了漏电流,增强了太阳能电池的整体转换效率和使用寿命。



技术特征:

1.一种背接触太阳能电池背电场及背电极结构,其特征在于:包括有硅基材(11),所述硅基材(11)顶部为受光面,底部为背光面;所述硅基材(11)底部设置有背电场组件,所述背电场组件包括有多组n型或n+型背电场(21)与多组p型或p+型背电场(22),所述硅基材(11)底部设置有多组所述n型或n+型背电场(21),多组所述n型或n+型背电场(21)在所述硅基材(11)底部均匀排列,多组所述n型或n+型背电场(21)之间均设置有所述p型或p+型背电场(22),多组所述n型或n+型背电场(21)与多组p型或p+型背电场(22)朝所述硅基材(11)扩散形成第一扩散区域(12)与第二扩散区域(13),所述硅基材(11)下方还设置有背电极组件。

2.根据权利要求1所述的一种背接触太阳能电池背电场及背电极结构,其特征在于:所述背电场组件还包括有钝化层(23),所述n型或n+型背电场(21)及所述p型或p+型背电场(22)的底部设置有所述钝化层(23)。

3.根据权利要求2所述的一种背接触太阳能电池背电场及背电极结构,其特征在于:所述背电极组件包括有多组成形孔(31),多组所述n型或n+型背电场(21)与多组所述p型或p+型背电场(22)底部均开设有所述成形孔(31)。

4.根据权利要求3所述的一种背接触太阳能电池背电场及背电极结构,其特征在于:所述钝化层(23)对应多组所述成形孔(31)开设有多组接触孔(33),所述背电极组件还包括有多组金属电极(32),多组所述金属电极(32)分别穿过多组所述接触孔(33)和多组所述成形孔(31)与第一扩散区域(12)与第二扩散区域(13)相接触。

5.根据权利要求4所述的一种背接触太阳能电池背电场及背电极的制造方法,其特征在于:包括以下步骤:

6.根据权利要求5所述的一种背接触太阳能电池背电场及背电极的制造方法,其特征在于:在步骤一中,所述指定掺杂源为n型或n+型掺杂剂,所述n型或n+型掺杂剂由含磷硅粉作为固体填充物,磷含量为2wt%~3wt%,含磷硅粉粒径尺寸为0.1~50um。

7.根据权利要求5所述的一种背接触太阳能电池背电场及背电极的制造方法,其特征在于:在步骤一中,所述指定掺杂源为p型或p+型掺杂剂,所述p型或p+型掺杂剂由含硼硅粉作为固体填充物,硼含量为6wt%~7wt%,含硼硅粉粒径尺寸为0.1~50um。

8.根据权利要求5所述的一种背接触太阳能电池背电场及背电极的制造方法,其特征在于:在步骤七中,所述开孔方法为激光开孔,通过激光束直接照射所述钝化层(23)表面,利用激光的热效应汽化材料,形成所述成形孔(31)和接触孔(33)。

9.根据权利要求5所述的一种背接触太阳能电池背电场及背电极的制造方法,其特征在于:在步骤七中,所述开孔方法为丝网印刷腐蚀浆料,在所述钝化层(23)上印刷含有钝化层腐蚀剂的浆料,印刷后进行腐蚀,形成所述成形孔(31)和接触孔(33)。

10.根据权利要求5所述的一种背接触太阳能电池背电场及背电极的制造方法,其特征在于:在步骤七中,所述开孔方法为湿法刻蚀,使用保护层及腐蚀液进行化学腐蚀反应,形成所述成形孔(31)和接触孔(33)。


技术总结
本发明提供了一种背接触太阳能电池背电场结构及背电极制造方法,属于太阳能电池技术领域;提出如下技术方案,包括有硅基材,硅基材顶部为受光面,底部为背光面;硅基材底部开设有多组第一附着槽,多组第一附着槽在硅基材底部均匀排列,多组第一附着槽之间均开设有第二附着槽,硅基材底部设置有背电场组件,背电场组件包括有多组n型或n+型背电场与多组p型或p+型背电场,多组第一附着槽内均设置有n型或n+型背电场,多组第二附着槽内均设置有p型或p+型背电场,硅基材下方还设置有背电极组件,通过背电场组件与背电极组件的设置,实现了窄间距的叉指状背电场,解决了传统的太阳能电池的背电场结构间距较宽的问题,并且提高了转换效率。

技术研发人员:许迪,杨艳,伍佩铭
受保护的技术使用者:乾宇微纳技术(深圳)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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