專利名稱：金屬繞穿型背接觸太陽(yáng)電池、制備方法及其組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光伏技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及金屬繞穿型(Metal Wrap Through，MWT)背接觸太陽(yáng)電池、制備方法及其組件。
背景技術(shù)：
由于常規(guī)能源供給的有限性和環(huán)保壓力的增加，目前世界上許多國(guó)家掀起了開發(fā)利用太陽(yáng)能和可再生能源的熱潮，太陽(yáng)能利用技術(shù)得到了快速的發(fā)展，其中利用半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿睦迷絹?lái)越廣泛。而太陽(yáng)電池就是其中最為普遍的被用來(lái)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的器件。在實(shí)際應(yīng)用中，一般是以由多個(gè)太陽(yáng)電池串聯(lián)(以互連條焊接串聯(lián)連接)而成的電池組件作為基本的應(yīng)用單元。通常地，太陽(yáng)電池包括pn結(jié)，在其電池襯底(如晶體硅)因太陽(yáng)照射所產(chǎn)生的內(nèi)部光生電流需要通過(guò)電池的電極進(jìn)行收集并將其匯集引出。太陽(yáng)電池包括正面以及背面， 其中電池工作時(shí)被太陽(yáng)光所照射的一面定義為太陽(yáng)電池的正面，與該正面相反的一面定義為背面。常規(guī)地，在其正面形成用于收集電流的副柵線(或次柵線)以及用于匯集副柵線上電流的主柵電極；在其背面上形成背面電極以引出電流。隨著太陽(yáng)電池發(fā)展，近年來(lái)提出了將電池正面的主柵電極置于電池襯底背面的背接觸型太陽(yáng)電池。相比于常規(guī)太陽(yáng)電池，背接觸型的太陽(yáng)電池至少具有以下優(yōu)點(diǎn)第一是， 背接觸型的太陽(yáng)電池因消除了正面主柵電極對(duì)太陽(yáng)光的照射遮蔽損耗(遮光面積減小)而具有更高的轉(zhuǎn)換效率；第二是，將主柵電極和背面電極都形成于同一表面上(背面上)，因此多個(gè)電池之間更容易裝備成電池組件，制作成本更低；第三是，主柵電極置于背面使電池具有更均勻的外觀，所制備形成的電池組件相對(duì)更美觀(美觀對(duì)于一些應(yīng)用是重要的，例如光伏建筑一體化應(yīng)用)。其中，金屬繞穿型是背接觸太陽(yáng)電池中的一種，這種電池中，電池襯底中形成多個(gè)通孔，通過(guò)通孔將正面的副柵線與設(shè)置在電池背面的主柵電極電連接。美國(guó)專利號(hào)為US6，384，317B1的、題為“太陽(yáng)電池及其制備方法(Solar Cell and Process of Manufacturing the Same)，，的專利中具體公開了一種金屬繞穿型的背接觸太陽(yáng)電池。圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)的金屬繞穿型背接觸太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)示意圖。該電池被以上所提及的專利公開。如圖1所示，10為形成于電池襯底正面的副柵線，主柵電極9形成于電池襯底背面，副柵線和主柵電極通過(guò)通孔電連接，背面電極6也形成于電池襯底背面。背面電極6用于引出電池襯底的第一半導(dǎo)體類型區(qū)域7所產(chǎn)生的電流，副柵線和主柵電極9用于引出電池襯底的第二半導(dǎo)體類型區(qū)域8所產(chǎn)生的電流。為避免背面電極6與第一半導(dǎo)體類型區(qū)域7形成歐姆接觸后造成電池正負(fù)極短路，通常在形成第二半導(dǎo)體類型區(qū)域8時(shí)在背面預(yù)留第一半導(dǎo)體類型區(qū)域7的外露區(qū)域，以在其中構(gòu)圖形成背面電極。這樣在擴(kuò)散摻雜形成第二半導(dǎo)體類型區(qū)域8時(shí)，需要額外的掩膜版光刻構(gòu)圖，并在擴(kuò)散后再將掩膜去除， 工藝過(guò)程復(fù)雜。從而不利于減少太陽(yáng)電池的成本。另外，在專利US6，384，317B1公開的實(shí)施例中，如圖2和圖3所示，在副柵線與主柵電極相電連接處，均通過(guò)單個(gè)通孔3進(jìn)行連接，如此在使用絲網(wǎng)印刷工藝在通孔中印刷導(dǎo)電漿料時(shí)，比較容易出現(xiàn)漿料不能完全填滿通孔導(dǎo)致位于背面的主柵電極和設(shè)置于電池正面的副柵線不能形成有效電連接且使串聯(lián)電阻變大。故針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，需要研發(fā)一種制作成本低、工藝簡(jiǎn)單、接觸良好的金屬繞穿型背接觸太陽(yáng)電池。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，降低背接觸太陽(yáng)電池的制備成本，簡(jiǎn)化背接觸太陽(yáng)電池的工藝流程以及提高副柵線和設(shè)置于電池背面的主柵電極之間的連接可靠性。為解決以上技術(shù)問(wèn)題，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種金屬繞穿型背接觸太陽(yáng)電池，其包括電池襯底之中的第一導(dǎo)電類型區(qū)域和設(shè)置在所述第一導(dǎo)電類型區(qū)域之上的第二導(dǎo)電類型區(qū)域；形成于所述電池襯底的正面的、與所述第二導(dǎo)電類型區(qū)域電性連接的副柵線；穿過(guò)所述電池襯底的通孔；基于所述通孔與所述副柵線連接的、構(gòu)圖形成于所述電池襯底的背面的主柵電極；構(gòu)圖形成于所述電池襯底的背面的、與所述第一導(dǎo)電類型區(qū)域電性連接的第二電極；以及用于隔離所述主柵電極和所述第二電極的第一隔離槽；其中，所述第二電極還用于對(duì)其所接觸的所述第二導(dǎo)電類型區(qū)域自對(duì)準(zhǔn)補(bǔ)償摻雜，所述第一導(dǎo)電類型區(qū)域所產(chǎn)生的電流通過(guò)被自對(duì)準(zhǔn)補(bǔ)償摻雜的第二導(dǎo)電類型區(qū)域輸出至所述第二電極。在本發(fā)明的太陽(yáng)電池的一個(gè)實(shí)施方案中，所述第一隔離槽通過(guò)準(zhǔn)濕法刻蝕構(gòu)圖形成、或者通過(guò)激光構(gòu)圖形成。在本發(fā)明的太陽(yáng)電池的又一個(gè)實(shí)施方案中，所述主柵電極中設(shè)置鏤空區(qū)域。優(yōu)選地，所述鏤空區(qū)域設(shè)置為方塊形狀、圓孔狀或其他不規(guī)則形狀，其并設(shè)置在所述通孔之間。在本發(fā)明的太陽(yáng)電池的再一個(gè)實(shí)施方案中，所述第二電極為鋁或者鋁合金材料。在本發(fā)明的太陽(yáng)電池的還一個(gè)實(shí)施方案中，每條所述副柵線與對(duì)應(yīng)所述主柵電極的連接處設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上所述通孔。優(yōu)選地，所述主柵電極為銀或者銀合金材料。優(yōu)選地，所述太陽(yáng)電池還包括形成于所述第二導(dǎo)電類型區(qū)域之上的正面的減反射層。所述減反射層可以為氮化硅。其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一導(dǎo)電類型區(qū)域?yàn)棣研桶雽?dǎo)體區(qū)域，所述第二導(dǎo)電類型區(qū)域?yàn)棣切桶雽?dǎo)體區(qū)域。優(yōu)選地，所述太陽(yáng)電池還包括設(shè)置于所述太陽(yáng)電池背面的連接點(diǎn)。優(yōu)選地，所述連接點(diǎn)與所述主柵電極同為銀或者同為銀合金材料，所述連接點(diǎn)與所述主柵電極同步絲網(wǎng)印刷或鋼網(wǎng)印刷形成。
其中一個(gè)實(shí)施例中，所述太陽(yáng)電池還包括在所述電池襯底正面和/或背面形成的、位于所述太陽(yáng)電池的四周邊沿區(qū)域的邊沿隔離區(qū)。所述邊沿隔離區(qū)上設(shè)置有第二隔離槽。按照本發(fā)明的又一方面，提供一種金屬繞穿型背接觸太陽(yáng)電池的制備方法，其包括步驟(1)提供用于制備太陽(yáng)電池的第一導(dǎo)電類型的電池襯底；(2)在所述電池襯底中定位形成通孔；(3)對(duì)所述電池襯底表面進(jìn)行第二導(dǎo)電類型的摻雜以形成第二導(dǎo)電類型區(qū)域；以及(4)在所述電池襯底背面上構(gòu)圖形成主柵電極以及第二電極以及在所述電池襯底正面構(gòu)圖形成副柵線，所述第二電極對(duì)其所接觸的所述第二導(dǎo)電類型區(qū)域自對(duì)準(zhǔn)補(bǔ)償摻
ο在本發(fā)明的太陽(yáng)電池制備方法的一個(gè)實(shí)施方案中，在步驟(4)之后，還包括步驟 激光刻槽形成隔離槽。具體地，所述隔離槽可以包括用于隔離所述主柵電極和所述第二電極的第一隔離槽；以及設(shè)置在所述太陽(yáng)電池的四周邊沿區(qū)域的邊沿隔離區(qū)的第二隔離槽。在本發(fā)明的太陽(yáng)電池制備方法的另一個(gè)實(shí)施方案中，在步驟C3)之后、步驟(4)之前，還包括步驟準(zhǔn)濕法刻蝕形成用于隔離所述主柵電極和所述第二電極的第一隔離槽。優(yōu)選地，在準(zhǔn)濕法刻蝕所述第一隔離槽時(shí)，同時(shí)準(zhǔn)濕法刻蝕所述太陽(yáng)電池的四周邊沿區(qū)域的邊沿隔離區(qū)的PN結(jié)。其中，所述通孔可以通過(guò)光刻刻蝕、機(jī)械打孔、激光打孔或電子束打孔形成。優(yōu)選地，所述步驟⑵和步驟(3)之間還包括清洗步驟和制絨步驟。優(yōu)選地，所述步驟C3)之后、步驟(4)之前還包括去磷硅玻璃的步驟。優(yōu)選地，在步驟C3)之后、步驟(4)之前，還包括步驟在所述電池襯底的正面沉積減反射層。優(yōu)選地，所述步驟中，先以第一種銀漿印刷形成主柵電極，然后以第二種銀漿印刷形成副柵線。優(yōu)選地，在所述步驟中，還包括在所述電池襯底背面上形成若干連接點(diǎn)。其中，所述連接點(diǎn)與所述主柵電極同為銀或者同為銀合金材料，所述連接點(diǎn)與所述主柵電極同步絲網(wǎng)印刷或鋼網(wǎng)印刷形成；所述第二電極在所述主柵電極和連接點(diǎn)印刷之后以絲網(wǎng)印刷或鋼網(wǎng)印刷形成。按照本發(fā)明的再一方面，提供一種太陽(yáng)電池組件，所述太陽(yáng)電池組件包括多個(gè)以上所述及的任一種太陽(yáng)電池，所述太陽(yáng)電池之間通過(guò)互連條連接，并與前基板、背板以及密封粘結(jié)層進(jìn)行層壓及裝框后形成。本發(fā)明的技術(shù)效果是，該發(fā)明中可以以第二電極作為擴(kuò)散源對(duì)第二導(dǎo)電類型區(qū)域自對(duì)準(zhǔn)補(bǔ)充摻雜，從而在形成第二導(dǎo)電類型區(qū)域時(shí)不需要另外的構(gòu)圖步驟，第二電極自對(duì)準(zhǔn)地與第一導(dǎo)電類型區(qū)域形成歐姆接觸。因此，該MWT背接觸太陽(yáng)電池工藝簡(jiǎn)單、成本低。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的金屬繞穿型背接觸太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)示意圖2是現(xiàn)有技術(shù)的金屬繞穿型背接觸太陽(yáng)電池的一個(gè)實(shí)施例的正面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)的金屬繞穿型背接觸太陽(yáng)電池的另一個(gè)實(shí)施例的正面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是按照本發(fā)明實(shí)施例的MWT背接觸太陽(yáng)電池的正面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是按照本發(fā)明實(shí)施例的MWT背接觸太陽(yáng)電池的背面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖4和圖5所示實(shí)施例的MWT背接觸太陽(yáng)電池的局部截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是按照本發(fā)明提供的第一實(shí)施例的MWT背接觸太陽(yáng)電池的制備方法過(guò)程示意圖；圖8至圖13是按照?qǐng)D7所示制備方法過(guò)程的結(jié)構(gòu)變化示意圖；圖14是按照本發(fā)明提供的第二實(shí)施例的MWT背接觸太陽(yáng)電池的制備方法過(guò)程示意圖；圖15至圖17是按照?qǐng)D14所示制備方法過(guò)程的結(jié)構(gòu)變化示意圖。
具體實(shí)施例方式下面介紹的是本發(fā)明多個(gè)可能實(shí)施例中的一些，旨在提供對(duì)本發(fā)明的基本了解， 并不旨在確認(rèn)本發(fā)明的關(guān)鍵或決定性的要素或限定所要保護(hù)的范圍。在附圖中，為了清楚起見(jiàn)，有可能放大了層的厚度或者區(qū)域的面積，但作為示意圖不應(yīng)該被認(rèn)為嚴(yán)格反映了幾何尺寸的比例關(guān)系。附圖中，相同的標(biāo)號(hào)指代相同的結(jié)構(gòu)部分，因此將省略對(duì)它們的描述。本發(fā)明中的“太陽(yáng)電池的正面”是指電池工作時(shí)接收太陽(yáng)光照射的一面，即光接收面，而本發(fā)明中的“太陽(yáng)電池的背面”是指與“太陽(yáng)電池的正面”相反的一面。圖4所示為按照本發(fā)明實(shí)施例的MWT背接觸太陽(yáng)電池的正面結(jié)構(gòu)示意圖。圖5所示為按照本發(fā)明實(shí)施例的MWT背接觸太陽(yáng)電池的背面結(jié)構(gòu)示意圖。圖6所示為圖4和圖5 所示實(shí)施例的MWT背接觸太陽(yáng)電池的局部截面結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)合圖4、圖5和圖6所示對(duì)本發(fā)明的太陽(yáng)電池作詳細(xì)說(shuō)明如下。該實(shí)施例的MWT背接觸太陽(yáng)電池100基于電池襯底110形成。在該實(shí)施例中，選擇 ρ型單晶硅片作為電池襯底，但是這并不是限制性的，例如電池襯底110還可以為多晶硅材料或其他類型的太陽(yáng)電池基體材料。太陽(yáng)電池的電池襯底110的具體形狀也不受圖示實(shí)施例限制。如圖6所示，在該實(shí)施例中，電池襯底110中包括襯底本身的P型半導(dǎo)體區(qū)域112 以及對(duì)襯底摻雜形成的η型半導(dǎo)體區(qū)域111。ρ型半導(dǎo)體區(qū)域112和η型半導(dǎo)體區(qū)域111形成太陽(yáng)電池的ρη結(jié)，η型半導(dǎo)體區(qū)域的電流通過(guò)太陽(yáng)電池的正面副柵線和主柵電極引出，ρ 型半導(dǎo)體區(qū)域的電流通過(guò)太陽(yáng)電池的背面電極引出。參閱圖4，太陽(yáng)電池的正面120上，形成若干條副柵線130，副柵線130用于收集太陽(yáng)電池的正面120所產(chǎn)生的電流。常規(guī)地，副柵線130之間平行設(shè)置，副柵線130之間的間距和副柵線130本身的寬度不受本發(fā)明限制。通常地，副柵線130可以是以銀漿通過(guò)絲網(wǎng)印刷而成，在該實(shí)施例中，副柵線130是形成在正面的η型半導(dǎo)體區(qū)域111表面上。為形成MWT背接觸太陽(yáng)電池，在副柵線130上形成若干個(gè)穿透電池襯底110的通孔140。每條副柵線130上，相隔一定距離后會(huì)與主柵電極150(圖4、圖6中所示)交叉連接，從而主柵電極150可以有效地匯集并引出副柵線130收集的電池正面的電流。在該發(fā)明中，在其每條副柵線130與對(duì)應(yīng)主柵電極150的連接處，設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的通孔140 (例如優(yōu)選地設(shè)置兩個(gè)通孔)，從而在連接處至少可以通過(guò)兩個(gè)通孔140連接主柵電極 150。通孔140可以通過(guò)光刻刻蝕、機(jī)械打孔、激光打孔、電子束打孔等方法形成。為降低成本和提高工藝速度，現(xiàn)有技術(shù)中，在每條副柵線130與對(duì)應(yīng)主柵電極150的連接處通常僅設(shè)置一個(gè)通孔(如圖2所示)，或者多條副柵線共用一個(gè)通孔(如圖3所示)。但是隨著太陽(yáng)電池的厚度越來(lái)越薄、制孔工藝的不斷提高，例如采用激光制孔，通孔140的制造成本越來(lái)越低，加工速度也越來(lái)越快；同時(shí)，由于在絲網(wǎng)印刷形成主柵電極150時(shí)，漿料相對(duì)不易填充通孔140，因此，當(dāng)通孔數(shù)量較少時(shí)，有可能導(dǎo)致少數(shù)通孔并沒(méi)有被有效填充，從而影響副柵線130和主柵電極150之間的連接可靠性。通過(guò)在連接處設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的通孔時(shí)， 可以大大降低或避免由于通孔填充連接所造成的可靠性問(wèn)題，大大提高副柵線與主柵電極的連接可靠性。優(yōu)選地，如圖4所示實(shí)施例，在副柵線130與對(duì)應(yīng)主柵電極150的連接處設(shè)置兩個(gè)通孔140，兩個(gè)通孔140之間的距離取決于主柵電極150的寬度，兩個(gè)相鄰?fù)?40 基本同時(shí)落在主柵電極150的寬度范圍內(nèi)。參閱圖5，主柵電極150通過(guò)銀漿絲網(wǎng)印刷或鋼網(wǎng)印刷而成，多條主柵電極150并行排列地形成于太陽(yáng)電池的背面。太陽(yáng)電池的背面上還形成第二電極即背面電極160。如圖5和圖6所示，主柵電極150和背面電極160之間設(shè)置正負(fù)極隔離區(qū)170，在該實(shí)施例中， 正負(fù)極隔離區(qū)170環(huán)繞主柵電極150。在每個(gè)正負(fù)極隔離區(qū)170上設(shè)置有隔離槽171 (或 172)(以下將具體描述)。在太陽(yáng)電池的邊沿處，還在電池襯底正面或背面設(shè)置有正負(fù)極隔離槽或隔離區(qū)。比如在電池背面形成環(huán)繞所有主柵電極150和所有背面電極160的邊沿隔離區(qū)175。正負(fù)極隔離區(qū)170上的隔離槽171 (或172)及邊沿隔離區(qū)175上的隔離槽176 有兩種實(shí)現(xiàn)方法，一種是采用準(zhǔn)濕法隔離方法，即采用點(diǎn)膠或絲網(wǎng)印刷的方法、將與半導(dǎo)體襯底110反應(yīng)的化學(xué)漿料涂覆在欲形成隔離槽的邊沿隔離區(qū)175和正負(fù)極隔離區(qū)170的電池襯底110上，通過(guò)化學(xué)漿料與半導(dǎo)體襯底110蝕刻反應(yīng)有效地去除所涂覆區(qū)域的pn結(jié)， 從而形成邊沿隔離區(qū)域175和正負(fù)極隔離區(qū)170對(duì)應(yīng)的隔離槽；另一種是直接采用激光刻槽法，在正負(fù)極隔離區(qū)170及邊沿隔離區(qū)175上形成隔離槽。繼續(xù)如圖5和圖6所示，在通孔140中，主柵電極150可以與η型半導(dǎo)體區(qū)域111 形成歐姆接觸，當(dāng)然主柵電極150還可以與背面的η型半導(dǎo)體區(qū)域111形成歐姆接觸。優(yōu)選地，在主柵電極150上設(shè)置若干鏤空區(qū)域151，從而可以大大減小主柵電極金屬與硅(也即η型半導(dǎo)體區(qū)域111)的接觸面積，有效地降低金屬與硅的復(fù)合率，進(jìn)而提高太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)，設(shè)置鏤空區(qū)也能大大減少主柵電極金屬用量(例如銀漿料)，從而降低太陽(yáng)電池的成本。鏤空區(qū)域151在該實(shí)施例中設(shè)置為方塊形結(jié)構(gòu)，但是其具體形狀是不受本發(fā)明實(shí)施例限制的，例如還可以為圓孔狀或其他不規(guī)則形狀等。鏤空區(qū)域151在主柵電極上的位置以及形狀大小以不影響主柵電極與通孔中金屬的電性連接為原則。繼續(xù)如圖6所示，背面電極160本身是直接形成在η型半導(dǎo)體區(qū)域之上，從而與局部η型半導(dǎo)體區(qū)域111相接觸。通過(guò)選擇電極的類型，使其能夠?qū)ζ渌佑|的η型半導(dǎo)體區(qū)域111補(bǔ)償摻雜，例如選擇III A簇的金屬元素作為背面電極材料，優(yōu)選地，背面電極160 為鋁或者鋁合金。因此，鋁可以對(duì)其所接觸的η型半導(dǎo)體區(qū)域111進(jìn)行P型摻雜(特別是在形成鋁電極的金屬化過(guò)程中)。從而會(huì)在每個(gè)背面電極160所鄰接的電池襯底上形成補(bǔ)償摻雜區(qū)180。在該實(shí)施例中，補(bǔ)償摻雜區(qū)180為ρ型半導(dǎo)體區(qū)域，其ρ型摻雜濃度可以選擇大于P型半導(dǎo)體區(qū)域112的摻雜濃度，從而易于與背面電極160形成歐姆接觸，減少電極I60與電池襯底之間的接觸電阻。需要說(shuō)明的是，補(bǔ)償摻雜區(qū)180與ρ型半導(dǎo)體區(qū)域112通常是沒(méi)有如圖6所示的明顯界限的，這是由于以背面電極作為摻雜的源往電池襯底里摻雜時(shí)，根據(jù)擴(kuò)散摻雜的特點(diǎn)，摻雜元素鋁會(huì)一直擴(kuò)散至P型半導(dǎo)體區(qū)域112中。因此，ρ型半導(dǎo)體區(qū)域111所產(chǎn)生的電流通過(guò)補(bǔ)償摻雜區(qū)180可以輸出至背面電極160，背面電極160與ρ型半導(dǎo)體區(qū)域112之間可以自對(duì)準(zhǔn)地形成歐姆接觸，在制備形成 η型半導(dǎo)體區(qū)域時(shí)不需要另外的光刻構(gòu)圖工藝，制備成本得以降低。繼續(xù)如圖6所示，為在背面實(shí)現(xiàn)主柵電極150與背面電極160的隔離，在正負(fù)極隔離區(qū)170上設(shè)置隔離槽171，隔離槽171環(huán)繞主柵電極150的四周，從而物理上實(shí)現(xiàn)了良好地隔離。在該實(shí)施例中，隔離槽171通過(guò)高速激光刻槽工藝形成，隔離槽的深度大于η型半導(dǎo)體區(qū)域111的厚度且小于半導(dǎo)體襯底110的厚度，例如，當(dāng)η型半導(dǎo)體區(qū)域111的厚度范圍為0. 2微米時(shí)，隔離槽的深度至少大于0. 2微米。隔離槽171的具體寬度不是限制性的。 同時(shí)，在圖6所示實(shí)施例中，在電池襯底正面設(shè)置環(huán)繞所有副柵線130的隔離槽176，較佳地，還可以在電池襯底背面設(shè)置環(huán)繞所有主柵電極和150和背面電極160的隔離槽176。正面和/或背面的隔離槽176均是設(shè)置在太陽(yáng)電池的四周邊沿區(qū)域的邊沿隔離區(qū)175中。邊沿隔離槽176也是通過(guò)高速激光刻槽工藝形成，隔離槽176穿過(guò)減反射層113、η型半導(dǎo)體區(qū)域111至P型半導(dǎo)體區(qū)域112。繼續(xù)如圖6所示，在又一具體實(shí)施例中，太陽(yáng)電池100還包括沉積在電池襯底正面的、η型半導(dǎo)體區(qū)域之上的減反射層113。減反射層113可以為氮化硅等材料，其具體厚度范圍可以為70-90納米。通過(guò)設(shè)置減反射層113，可以有效提高太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率。參閱圖5所示，在該實(shí)施例中，太陽(yáng)電池100還包括設(shè)置于電池背面上的連接點(diǎn) 161，其主要用來(lái)在制備組件時(shí)提供電池與電池之間的連接介質(zhì)，用來(lái)提高電池與互連條的連接特性，有利于提高太陽(yáng)電池相互連接形成太陽(yáng)電池組件的連接可靠性。連接點(diǎn)161的數(shù)量可以根據(jù)要求的連接強(qiáng)度及使用的互連條的特性決定，其并不是限制性的。較佳地，連接點(diǎn)161選擇與主柵電極150相同的材料，例如銀，從而在絲網(wǎng)印刷或鋼網(wǎng)印刷過(guò)程形成主柵電極150的同時(shí)，可以同步構(gòu)圖形成，有利于進(jìn)一步簡(jiǎn)化電池的制備工藝步驟，從而降低太陽(yáng)電池的制作成本。以下將具體說(shuō)明圖4至圖5所示實(shí)施例的MWT背接觸太陽(yáng)電池的制備方法過(guò)程。圖7所示為按照本發(fā)明提供的第一實(shí)施例的MWT背接觸太陽(yáng)電池的制備方法過(guò)程示意圖。圖8至圖13所示為按照?qǐng)D7所示制備方法過(guò)程的結(jié)構(gòu)變化示意圖。以下結(jié)合圖 7、圖8至圖13說(shuō)明該實(shí)施例的制備方法過(guò)程，同時(shí)也對(duì)該MWT背接觸太陽(yáng)電池的具體結(jié)構(gòu)作示意性地說(shuō)明。首先，步驟S10，提供用于制備太陽(yáng)電池的第一導(dǎo)電類型的電池襯底。如圖 8所示，在該實(shí)施例中，太陽(yáng)電池是基于電池襯底110制備形成，選擇ρ型單晶硅作為電池襯底110(也即第一導(dǎo)電類型為ρ型)。具體地，ρ型單晶硅的電阻率范圍可以為 0. Iohm · cm-IOohm · cm，但不限于此范圍。電池襯底110的正面120被太陽(yáng)光照射，電池襯底110的背面190在電池工作時(shí)并不被太陽(yáng)光照射。進(jìn)一步，步驟S30，在電池襯底中定位形成通孔。如圖9所示，在電池襯底110上形成若干個(gè)通孔140，通孔140從電池襯底的正面穿透至電池襯底的背面。通孔140可以光刻刻蝕、機(jī)械打孔、激光打孔、電子束打孔等方法形成，通常地，選擇激光打孔形成。通孔140的具體形狀與所選擇的制造工藝有關(guān)，例如，選擇激光打孔時(shí)，形成如圖9中所示的圓柱形的通孔。通孔140主要用于從背面引出主柵電極，其具體形狀和大小不是限制性的。例如， 通孔可以選擇大致為圓柱形孔，其直徑范圍約為10微米至1000微米。通孔140是形成于欲構(gòu)圖形成副柵線的位置上，通過(guò)定位通孔140的位置，可以定位副柵線130與對(duì)應(yīng)主柵電極150的連接處的位置。進(jìn)一步，步驟S50，對(duì)電池襯底表面進(jìn)行第二導(dǎo)電類型的摻雜。如圖10所示，在該實(shí)施例中，對(duì)電池襯底Iio的表面進(jìn)行η型摻雜，從而在電池襯底110表面形成η型半導(dǎo)體區(qū)域111。具體地，可以選擇擴(kuò)散摻雜、離子注入摻雜等方法。在該發(fā)明中，不需要對(duì)該摻雜步驟另外進(jìn)行光刻等構(gòu)圖步驟，因此，在該實(shí)施例的該步驟中，η型半導(dǎo)體區(qū)域111是包圍原來(lái)的P型半導(dǎo)體區(qū)域112的。需要說(shuō)明的是，為去除摻雜過(guò)程中在電池襯底表面形成的磷硅玻璃層，通常在第二導(dǎo)電類型的摻雜以后執(zhí)行去磷硅玻璃的步驟，其中，去磷硅玻璃可以化學(xué)清洗的方法去除。進(jìn)一步需要說(shuō)明的是，在又一具體實(shí)施例中，通常地，在步驟S30之后、步驟S50之前還包括清洗步驟以及制絨步驟，通過(guò)清洗步驟和制絨可以去除由于制造通孔而對(duì)電池襯底表面的損傷，特別是激光打孔時(shí)對(duì)電池襯底表面的熱損傷；也可以去除硅片切割造成的切割損傷；并且在電池襯底表面形成絨面(圖中未示出)，有利于提高電池的轉(zhuǎn)換效率；同時(shí)通孔也被所形成的絨面粗糙化，這有利于改善漿料填充的可靠性。進(jìn)一步，步驟S70，在電池襯底的正面沉積減反射層。如圖11所示，η型半導(dǎo)體區(qū)域之上正面沉積的減反射層113，其可以通過(guò)PECVD、PVD等方法形成，減反射層113可以選擇為氮化硅等材料，其具體厚度范圍可以為70-90納米。通過(guò)設(shè)置減反射層113，可以有效提高太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率。進(jìn)一步，步驟S90，在電池襯底的背面構(gòu)圖形成主柵電極150和連接點(diǎn)161，再構(gòu)圖形成背面電極160 ；并在電池襯底的正面構(gòu)圖形成副柵線。如圖12所示，可以選擇用常規(guī)的絲網(wǎng)印刷或鋼網(wǎng)印刷等工藝構(gòu)圖形成包括副柵線130和主柵電極150以及背面電極160。 其中，由于副柵線130、主柵電極150和背面電極160的材料不同，其通常也是通過(guò)不同的絲網(wǎng)印刷或鋼網(wǎng)印刷的構(gòu)圖步驟形成。優(yōu)選地，可以首先以第一種銀漿同時(shí)印刷形成主柵電極150和連接點(diǎn)161，此時(shí)第一種銀漿會(huì)對(duì)通孔140進(jìn)行填充；然后可以以第二種銀漿印刷形成副柵線130，副柵線130與通孔140中的導(dǎo)電漿料形成電連接，從而使主柵電極150可以與副柵線形成良好的電學(xué)接觸。背面電極160可以通過(guò)鋁漿絲網(wǎng)印刷于電池襯底110背面，工藝順序可以介于形成主柵電極150與副柵線130 二者之間。優(yōu)選地，可以選擇先絲網(wǎng)印刷形成主柵電極150和連接點(diǎn)161，因?yàn)檫x用同樣的漿料，主柵電極150和連接點(diǎn)160可以同時(shí)形成，這樣有利于簡(jiǎn)化工藝，從而降低制造成本。另外，優(yōu)選地，在絲網(wǎng)印刷形成主柵電極時(shí)，還可以通過(guò)設(shè)置網(wǎng)版構(gòu)圖在印刷形成主柵電極150時(shí)形成若干鏤空區(qū)域151 (如圖5中所示)，從而可以大大減小主柵電極金屬與硅(也即η型半導(dǎo)體區(qū)域111)的接觸面積，有效地降低金屬與硅的復(fù)合，進(jìn)而提高太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)，設(shè)置鏤空區(qū)也能大大減少主柵電極金屬用量(例如銀漿料)，從而降低太陽(yáng)電池的成本。鏤空區(qū)域151在該實(shí)施例中設(shè)置為方塊形結(jié)構(gòu)，但是其具體形狀是不受本發(fā)明實(shí)施例限制的，例如還可以為圓孔狀或其他形狀等。鏤空區(qū)域151在主柵電極上的位置以及形狀大小以不影響主柵電極與通孔中金屬的連接為原則。需要說(shuō)明的是，在印刷形成副柵線130、主柵電極150、背面電極160所使用的漿料中，還可以包括所摻雜的合金元素。例如，銀漿中摻雜其它金屬元素形成銀合金電極，鋁漿中摻雜其它金屬元素形成鋁合金電極。進(jìn)一步，步驟S95，激光刻槽形成隔離槽。如圖13所示，在背面電極和主柵電極之間的隔離區(qū)170構(gòu)圖形成隔離槽171，并在電池的正面和/或者背面(在該實(shí)施例中為正面和背面)的四周邊沿區(qū)域的邊沿隔離區(qū)域175中構(gòu)圖形成隔離槽176。采用高速的激光刻槽工藝形成隔離槽171，隔離槽171環(huán)繞主柵電極150的四周，隔離槽171的深度大于η型半導(dǎo)體區(qū)域111的厚度且小于半導(dǎo)體襯底110的厚度，從而物理上實(shí)現(xiàn)了良好地隔離。在該實(shí)施例中，邊沿隔離區(qū)175的隔離槽176也是通過(guò)高速激光刻槽工藝實(shí)現(xiàn)。至此，圖6所示實(shí)施例的MWT背接觸太陽(yáng)電池基本形成。圖14所示為按照本發(fā)明提供的第二實(shí)施例的MWT背接觸太陽(yáng)電池的制備方法過(guò)程示意圖。相比于圖7所示實(shí)施例的制備方法過(guò)程，其主要差異在于形成用于正負(fù)極隔離的隔離槽以及邊沿隔離區(qū)域的隔離槽的方法差異，因此，步驟SlO至S50相同，在此不再贅述。圖15至圖17所示為按照?qǐng)D14所示制備方法過(guò)程的結(jié)構(gòu)變化示意圖。以下結(jié)合圖14、 圖15至圖17進(jìn)一步說(shuō)明該實(shí)施例的制備方法過(guò)程。步驟S60，準(zhǔn)濕法刻蝕形成用于隔離主柵電極和背面電極的隔離槽、以及用于邊沿隔離的隔離槽。如圖15所示，通過(guò)準(zhǔn)濕法刻蝕工藝定位形成隔離槽172，即采用點(diǎn)膠或絲網(wǎng)印刷的方法、將與半導(dǎo)體襯底110反應(yīng)的化學(xué)漿料涂覆在欲形成隔離槽的邊沿隔離區(qū)175 和正負(fù)極隔離區(qū)170的電池襯底110上，通過(guò)化學(xué)漿料與半導(dǎo)體襯底110蝕刻反應(yīng)有效地去除所涂覆區(qū)域的Pn結(jié)。在該實(shí)施例中，化學(xué)漿料涂敷于電池襯底110的四周，從而同時(shí)也可以刻蝕反應(yīng)去除四周表面的部分η型半導(dǎo)體區(qū)域111，這樣ρη結(jié)被腐蝕掉，可以有效地實(shí)現(xiàn)P型半導(dǎo)體區(qū)域和η型半導(dǎo)體區(qū)域之間的邊沿隔離。在該實(shí)施例中，隔離槽172所環(huán)繞的區(qū)域?qū)?gòu)圖形成主柵電極150，隔離槽的深度大于η型半導(dǎo)體區(qū)域111的厚度，從而物理上實(shí)現(xiàn)了良好地隔離。進(jìn)一步，步驟S70，在電池襯底的正面沉積減反射層。如圖16所示，η型半導(dǎo)體區(qū)域之上正面沉積的減反射層113，其可以通過(guò)PECVD、PVD等方法形成，減反射層113可以選擇為氮化硅等材料，其具體厚度范圍可以為70-90納米。通過(guò)設(shè)置減反射層113，可以有效提高太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率。進(jìn)一步，步驟S90，在電池襯底背面構(gòu)圖形成主柵電極150、連接點(diǎn)161和背面電極 160 ；在電池襯底正面構(gòu)圖形成副柵線。該步驟與圖7所示實(shí)施例制備方法的步驟S90基本相同，在此不再一一贅述。通過(guò)該步驟形成如圖17所示的太陽(yáng)電池。相比于圖13所示太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)，其主要區(qū)別在于，隔離槽172是通過(guò)準(zhǔn)濕法刻蝕形成。至此，基本形成了圖17所示實(shí)施例的太陽(yáng)電池。以多個(gè)圖4和圖5所示的MWT背接觸太陽(yáng)電池，可以組裝形成太陽(yáng)電池組件，結(jié)合圖5所示，將多個(gè)MWT背接觸太陽(yáng)電池通過(guò)互連條連接形成電池組串，然后加上前基板(通常為玻璃)、背板以及密封粘結(jié)層經(jīng)過(guò)層壓及裝框步驟即可形成具有一定功率輸出的太陽(yáng)電池組件。需要說(shuō)明的是，以上所有實(shí)施例中，均是基于電池襯底為ρ型導(dǎo)電類型進(jìn)行說(shuō)明的。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員悉知，電池襯底也可以選擇為η型導(dǎo)電類型，同樣相似的太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)也可以制備形成。當(dāng)電池襯底為η型導(dǎo)電類型時(shí)，電池襯底包括η型半導(dǎo)體區(qū)域和包圍該η型半導(dǎo)體區(qū)域的ρ型半導(dǎo)體區(qū)域，其中副柵線與ρ型半導(dǎo)體區(qū)域直接連接，主柵電極設(shè)置于電池背面，背面的另一電極相應(yīng)地為與η型半導(dǎo)體區(qū)域電性連接的背面電極。
以上例子主要說(shuō)明了本發(fā)明的MWT背接觸太陽(yáng)電池、各種制備方法及其太陽(yáng)電池組件。盡管只對(duì)其中一些本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，本發(fā)明可以在不偏離其主旨與范圍內(nèi)以許多其他的形式實(shí)施。因此，所展示的例子與實(shí)施方式被視為示意性的而非限制性的，在不脫離如所附各權(quán)利要求所定義的本發(fā)明精神及范圍的情況下，本發(fā)明可能涵蓋各種的修改與替換。
權(quán)利要求
1.一種金屬繞穿型背接觸太陽(yáng)電池，其包括電池襯底之中的第一導(dǎo)電類型區(qū)域和設(shè)置在所述第一導(dǎo)電類型區(qū)域之上的第二導(dǎo)電類型區(qū)域；形成于所述電池襯底的正面的、與所述第二導(dǎo)電類型區(qū)域電性連接的副柵線； 穿過(guò)所述電池襯底的通孔；基于所述通孔與所述副柵線連接的、構(gòu)圖形成于所述電池襯底的背面的主柵電極； 構(gòu)圖形成于所述電池襯底的背面的、與所述第一導(dǎo)電類型區(qū)域電性連接的第二電極；以及用于隔離所述主柵電極和所述第二電極的第一隔離槽；其中，所述第二電極還用于對(duì)其所接觸的所述第二導(dǎo)電類型區(qū)域自對(duì)準(zhǔn)補(bǔ)償摻雜，所述第一導(dǎo)電類型區(qū)域所產(chǎn)生的電流通過(guò)被自對(duì)準(zhǔn)補(bǔ)償摻雜的第二導(dǎo)電類型區(qū)域輸出至所述第二電極。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)電池，其特征在于，所述第一隔離槽通過(guò)準(zhǔn)濕法刻蝕構(gòu)圖形成、或者通過(guò)激光構(gòu)圖形成。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)電池，其特征在于，所述主柵電極中設(shè)置鏤空區(qū)域。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)電池，其特征在于，所述鏤空區(qū)域設(shè)置為方塊形狀、圓孔狀或其他不規(guī)則形狀，其并設(shè)置在所述通孔之間。
5.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)電池，其特征在于，所述第二電極為鋁或者鋁合金材料。
6.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)電池，其特征在于，每條所述副柵線與對(duì)應(yīng)所述主柵電極的連接處設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上所述通孔。
7.如權(quán)利要求1或2或3或5所述的太陽(yáng)電池，其特征在于，所述主柵電極為銀或者銀合金材料。
8.如權(quán)利要求1或2或3或5任一所述的太陽(yáng)電池，其特征在于，還包括形成于所述第二導(dǎo)電類型區(qū)域之上的正面的減反射層。
9.如權(quán)利要求8所述的太陽(yáng)電池，其特征在于，所述減反射層為氮化硅。
10.如權(quán)利要求1或2或3或5任一所述的太陽(yáng)電池，其特征在于，所述第一導(dǎo)電類型區(qū)域?yàn)镻型半導(dǎo)體區(qū)域，所述第二導(dǎo)電類型區(qū)域?yàn)棣切桶雽?dǎo)體區(qū)域。
11.如權(quán)利要求5所述的太陽(yáng)電池，其特征在于，所述太陽(yáng)電池還包括設(shè)置于所述電池背面的連接點(diǎn)。
12.如權(quán)利要求11所述的太陽(yáng)電池，其特征在于，所述連接點(diǎn)與所述主柵電極同為銀或者同為銀合金材料，所述連接點(diǎn)與所述主柵電極同步絲網(wǎng)印刷或鋼網(wǎng)印刷形成。
13.如權(quán)利要求1或2或3或5任一所述的太陽(yáng)電池，其特征在于，所述太陽(yáng)電池還包括在所述電池襯底正面和/或背面形成的、位于所述太陽(yáng)電池的四周邊沿區(qū)域的邊沿隔離區(qū)。
14.如權(quán)利要求13任一所述的太陽(yáng)電池，其特征在于，所述邊沿隔離區(qū)上設(shè)置有第二隔離槽。
15.一種金屬繞穿型背接觸太陽(yáng)電池的制備方法，其特征在于，其包括步驟(1)提供用于制備太陽(yáng)電池的第一導(dǎo)電類型的電池襯底；(2)在所述電池襯底中形成定位形成通孔；(3)對(duì)所述電池襯底表面進(jìn)行第二導(dǎo)電類型的摻雜以形成第二導(dǎo)電類型區(qū)域；以及(4)在所述電池襯底背面上構(gòu)圖形成主柵電極以及第二電極以及在所述電池襯底正面構(gòu)圖形成副柵線，所述第二電極對(duì)其所接觸的所述第二導(dǎo)電類型區(qū)域自對(duì)準(zhǔn)補(bǔ)償摻雜。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，在步驟(4)之后，還包括步驟激光刻槽形成隔離槽。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述隔離槽包括用于隔離所述主柵電極和所述第二電極的第一隔離槽；以及設(shè)置在所述太陽(yáng)電池的四周邊沿區(qū)域的邊沿隔離區(qū)的第二隔離槽。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，在步驟C3)之后、步驟(4)之前，還包括步驟準(zhǔn)濕法刻蝕形成用于隔離所述主柵電極和所述第二電極的第一隔離槽。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，在準(zhǔn)濕法刻蝕所述第一隔離槽時(shí)，同時(shí)準(zhǔn)濕法刻蝕所述太陽(yáng)電池的四周邊沿區(qū)域的邊沿隔離區(qū)的PN結(jié)。
20.如權(quán)利要求15或16或18所述的方法，其特征在于，所述通孔通過(guò)光刻刻蝕、機(jī)械打孔、激光打孔或電子束打孔形成。
21.如權(quán)利要求15或16或18所述的方法，其特征在于，所述步驟⑵和步驟(3)之間還包括清洗步驟和制絨步驟。
22.如權(quán)利要求15或16或18所述的方法，其特征在于，在步驟(3)之后、步驟⑷之前，還包括步驟在所述電池襯底的正面沉積減反射層。
23.如權(quán)利要求15或16或18所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)之后、步驟⑷ 之前還包括去磷硅玻璃的步驟。
24.如權(quán)利要求15或16或18所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中，先以第一種銀漿印刷形成所述主柵電極，然后以第二種銀漿印刷形成所述副柵線。
25.如權(quán)利要求15或16或18所述的方法，其特征在于，在所述步驟中，還包括在所述電池襯底背面上形成若干連接點(diǎn)。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述連接點(diǎn)與所述主柵電極同為銀或者同為銀合金材料，所述連接點(diǎn)與所述主柵電極同步絲網(wǎng)印刷或鋼網(wǎng)印刷形成；所述第二電極在所述主柵電極和連接點(diǎn)印刷之后以絲網(wǎng)印刷或鋼網(wǎng)印刷形成。
27.一種太陽(yáng)電池組件，其特征在于，所述太陽(yáng)電池組件包括多個(gè)如權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)電池，所述太陽(yáng)電池之間通過(guò)互連條連接，并與前基板、背板以及密封粘結(jié)層進(jìn)行層壓及裝框后形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種金屬繞穿型背接觸太陽(yáng)電池、制備方法及其組件，屬于光伏技術(shù)領(lǐng)域。該太陽(yáng)電池包括電池襯底之中的第一導(dǎo)電類型區(qū)域和第二導(dǎo)電類型區(qū)域，形成于電池襯底的正面的副柵線，穿過(guò)電池襯底的通孔，電池襯底的背面的主柵電極，電池襯底的背面的第二電極，以及隔離槽；其中，第二電極還用于對(duì)其所接觸的第二導(dǎo)電類型區(qū)域自對(duì)準(zhǔn)補(bǔ)償摻雜，第一導(dǎo)電類型區(qū)域經(jīng)過(guò)所產(chǎn)生的電流通過(guò)被自對(duì)準(zhǔn)補(bǔ)償摻雜的第二導(dǎo)電類型區(qū)域輸出至第二電極。該制備方法中，在電池襯底正面構(gòu)圖形成副柵線、并在電池襯底背面上構(gòu)圖形成主柵電極以及第二電極，第二電極對(duì)其所接觸的第二導(dǎo)電類型區(qū)域自對(duì)準(zhǔn)補(bǔ)償摻雜。因此，該背接觸太陽(yáng)電池工藝簡(jiǎn)單、成本低。
文檔編號(hào)H01L31/18GK102386254SQ20101028628
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2010年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月6日
發(fā)明者張光春, 楊健, 王玉林, 艾凡凡, 蔡昭, 薛小興, 陳如龍 申請(qǐng)人:無(wú)錫尚德太陽(yáng)能電力有限公司