專利名稱：一種全鋁背場晶體硅電池及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及晶體硅電池的背場制備領域，具體說來是一種晶體硅電池及其制備方法。
背景技術：
太陽能電池是一種能將太陽能轉換成電能的半導體器件，在光照條件下太陽能電池內部會產生光生電流，通過電極可將電能輸出。具有P型硅的太陽能電池結構，其負電極通常在電池的正面，而其正電極在背面。當光照射時，合適波長的輻射導致了半導體中產生空穴一電子對。在P-N結上存在的電勢差使空穴和電子以相反的方向遷移穿過該結，從而產生了電流的流動，這種流動可將電能傳遞給外電路。
目前商業(yè)化的晶體硅電池仍然以常規(guī)電池為主，工藝流程較為簡單，制造成本較為低廉，性價比較高。常規(guī)晶體硅電池的一般制備流程為去除損傷層與制備絨面一擴散制備PN結一采用等離子體或濕法刻蝕的方法去除邊緣PN結一去除磷硅玻璃一采用PECVD方法在前表面沉積SiNx減反射膜一印刷背電極并烘干一印刷鋁背場并烘干和印刷正電極一燒結使電極和背鋁與硅形成歐姆接觸一測試分選。方法簡單可行，適用于產業(yè)化生產，成本低廉，有著較強的市場競爭力。該種電池如圖I所示，有以下缺陷，主要是背電極直接印刷硅片上形成歐姆接觸，銀電極易在硅片內形成金屬缺陷，使電極成為嚴重的漏電區(qū)域，降低了太陽能電池的光電轉換效率；背電極邊緣需要被鋁背場覆蓋，增加了背電極寬度，增加了背電極漿料成本。實驗室開發(fā)的高效電池，無非是增加了制備工藝從而減小限制效率提高的因素，或采用昂貴設備提高工藝的精度以便提高效率。無論是增加制備工藝，還是采用高端設備，都會提高生產成本，不利于提高產品的市場競爭力。在不改變常規(guī)電池生產線的前提下提高效率是業(yè)內人士的普遍追求。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的是提供一種可以顯著提高電池效率的全鋁背場晶體硅電池及其制備方法，該電池可以提高電池轉換效率，降低電池成本；該制備方法可以在不改變常規(guī)生產線的前提下可以實現(xiàn)大規(guī)模生產，且不會提高生產成本。為達到以上目的，本發(fā)明的技術方案是
一種全鋁背場晶體硅電池，包括硅片層，在硅片層背面依次貼合有P+鈍化層和鋁背導電層，該鋁背導電層上設有背電極。所述背電極優(yōu)選為錫電極。所述鋁背導電層的厚度優(yōu)選為10微米-30微米。全鋁背場晶體硅電池的制備方法，選自以下兩種方法之一
方法I的步驟是
a)在鍍完氮化硅減反射膜的硅片層背面印刷鋁漿并烘干，烘干溫度為180 °C -400 °C ；
b)在硅片層表面印制銀柵線作為正電極并在150°C-300°C下烘干；
c)高溫燒結，燒結溫度為750°C-930°C，形成P+鈍化層；
d)在鋁背導電層上印刷背電極漿料并在150°C-300°C下烘干；
e)低溫燒結，燒結溫度為250°C -600°C，使得背電極和鋁背導電層之間的附著力達3N以上，完成全鋁背場晶體硅電池的制備；
方法2的步驟是
a)在鍍完氮化硅減反射膜的硅片層背面附著鋁漿并烘干，形成鋁背導電層，烘干溫度% 180 0C -400 0C ；
b)在硅片層表面印制銀柵線作為正電極并在150°C-300°C下烘干；
c)高溫燒結，燒結溫度為750°C-930°C，形成P+鈍化層；
d)使用激光燒蝕、機械方法或腐蝕的方法在附著背電極的位置將鋁背導電層上的表層去掉，形成去表層的窗口，所述被去除的表層厚度為O. I μ m -3 μ m ；
e)在鋁背導電層上印制背電極并在150°C-300°C下烘干；
f)低溫燒結，燒結溫度為250°C-600°C，使得背電極和鋁背導電層之間的附著力達3N以上，完成全鋁背場晶體硅電池的制備。鋁漿分兩次或多次絲網印刷在電池的背面。制備背電極的漿料優(yōu)選為燒結溫度在250°C _600°C范圍內的漿料。制備背電極的漿料優(yōu)選為錫漿。制備背電極的漿料更優(yōu)選由以下重量份的成分混合得到的粘度為45Pa. s_55Pa. s的漿料錫合金粉65份-80份，鉛系玻璃粉I份_5份，有機載體15份-35份，表面活性劑I份_3份。所述有機載體優(yōu)選選自基纖維素、松油醇、檸檬酸三丁酯、氫化蓖麻油中的一種或幾種；所述表面活性劑優(yōu)選為表面活化劑司班85。下面對本發(fā)明做進一步的解釋和說明
本方案所采用的鋁漿可以是常規(guī)鋁漿，背電極漿料需要熔點較低的金屬制成的漿料例如錫漿。以保證在燒結時能夠和鋁漿混合形成較大的粘附力。本發(fā)明按照背電極的實際寬度設計背電極網版寬度，不用考慮電極覆蓋問題。本發(fā)明需要鋁漿的厚度優(yōu)選為10微米-30微米為宜，要確保在燒結過程中背電極漿料不會透過鋁漿和硅形成歐姆接觸。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)勢在于
I、本發(fā)明通過絲網印刷方式制備全鋁背場，沒有增加任何設備與復雜工藝，唯一改變的是絲網印刷漿料與印刷、燒結工藝條件。2、通過制備全鋁背場提高了電極區(qū)域的場鈍化特性，減小載流子的復合；沒有銀擴散進硅基體，所以沒有造成金屬缺陷，即電極區(qū)不會產生漏電流，有利于提高電池的長波的光譜響應，降低電池漏電流，提高電池轉換效率。3、與常規(guī)電池的制備方式相比，該種背電極不用考慮和背場的重疊面積，可以降低電極寬度，從而降低生產成本。


圖I是背景技術中電池的結構示意 圖2是本發(fā)明的全鋁背場晶體硅電池結構示意 圖3是實施例2的制備過程示意 圖4是實施例3的制備過程示意 在圖中
I一絨面，2 — N+層(富電子層)，3—氮化硅減反射膜，
4一招背導電層，5 — P+鈍化層(多空穴層)， 6—背電極，
7 一娃片層，8—去表層的窗口。
具體實施例方式下面結合說明書和附圖對本發(fā)明做進一步的解釋和說明
實施例I
一種全鋁背場晶體硅電池，如圖2所示，包括硅片層7，在硅片層7背面依次貼合有P+鈍化層5和鋁背導電層4，該鋁背導電層4上設有背電極6。所述背電極6為錫電極。所述鋁背導電層的厚度為10微米-30微米。實施例2
一種全鋁背場晶體硅電池的制備方法，制備過程如圖3所示，步驟是
a)在鍍完氮化硅減反射膜的硅片層背面附著鋁漿并烘干，形成厚度為25微米的鋁背導電層，烘干溫度為240°C ；
b)在硅片層表面印制銀柵線形成正電極并在200°C下烘干；
c)高溫燒結，燒結溫度為850°C，形成P+鈍化層；
d)在鋁背導電層上附著錫漿做背電極并烘干，所述烘干溫度為170°C；
e)低溫燒結，燒結溫度為300°C，使得背電極和鋁背導電層之間的附著力為3N，完成全鋁背場晶體硅電池的制備。所述錫漿由以下重量份的成分混合得到的粘度為45Pa. s_55Pa. s的漿料按重量份，錫合金粉65份-80份，鉛系玻璃粉I份_5份，有機載體15份-35份，表面活化劑司班85I份_3份；所述有機載體為基纖維素、松油醇、檸檬酸三丁酯、氫化蓖麻油按質量比I: I: I: I組成。實施例3
一種全鋁背場晶體硅電池的制備方法，制備過程如圖4所示，步驟是
a)在鍍完氮化硅減反射膜的硅片層背面附著鋁漿并烘干，形成鋁背導電層，烘干溫度為 250 0C ；
b)在硅片層表面印制銀柵線作為正電極并在200°C下烘干；
c)高溫燒結，燒結溫度為900°C，形成P+鈍化層；
d)使用激光燒蝕、機械方法或腐蝕的方法在附著背電極的位置將鋁背導電層上的表層去掉，形成去表層的窗口，所述去表層的厚度為O. I μ m -3 μ m ；
e)在鋁背導電層上絲網印刷上銀漿做背電極并烘干，訴述的烘干溫度為180°C；
f)低溫燒結，燒結溫度為580°C，使得背電極和鋁背導電層之間的附著力達3N以上，完成全鋁背場晶體硅電池的制備。
所述銀漿由以下重量份的成分混合得到的粘度為55Pa. s_60Pa. s的漿料按重量份，銀合金粉70份-75份，鉛系玻璃粉2份-4份，有機載體15份-20份；表面活化劑司班85 I份-2份；所述有機載體為乙基纖維素、松油醇、檸檬酸三丁酯、氫化蓖麻油按質量比2:14. 5 : 7. 5 : I 組成?！?br> 權利要求
1.一種全鋁背場晶體硅電池，包括硅片層(7)，其特征是，在硅片層(7)背面依次貼合有P+鈍化層(5)和鋁背導電層(4)，該鋁背導電層(4)上設有背電極(6)。
2.根據(jù)權利要求I所述全鋁背場晶體硅電池，其特征是，所述背電極(6)為錫電極。
3.根據(jù)權利要求I或2所述全鋁背場晶體硅電池，其特征是，所述鋁背導電層的厚度為10微米-30微米。
4.權利要求1-3之一所述全鋁背場晶體硅電池的制備方法，其特征是，選自以下兩種方法之一 方法I的步驟是 a)在鍍完氮化硅減反射膜的硅片層背面印刷鋁漿并烘干，烘干溫度為180°C-400°C ； b)在硅片層表面印制銀柵線作為正電極并在150°C-300°C下烘干； c)高溫燒結，燒結溫度為750°C_930°C，形成P+鈍化層； d)在鋁背導電層上印刷背電極漿料并在150°C-300°C下烘干； e)低溫燒結，燒結溫度為250°C-600°C，使得背電極和鋁背導電層之間的附著力達3N以上，完成全鋁背場晶體硅電池的制備； 方法2的步驟是 a)在鍍完氮化硅減反射膜的硅片層背面附著鋁漿并烘干，形成鋁背導電層，烘干溫度% 180 0C -400 0C ； b)在硅片層表面印制銀柵線作為正電極并在150°C-300°C下烘干； c)高溫燒結，燒結溫度為750°C_930°C，形成P+鈍化層； d)使用激光燒蝕、機械方法或腐蝕的方法在附著背電極的位置將鋁背導電層上的表層去掉，形成去表層的窗口，所述被去除的表層厚度為O. I μ m -3 μ m ； e)在鋁背導電層上印制背電極并在150°C-300°C下烘干； f)低溫燒結，燒結溫度為250°C-600°C，使得背電極和鋁背導電層之間的附著力達3N以上，完成全鋁背場晶體硅電池的制備。
5.根據(jù)權利要求4所述一種全鋁背場晶體硅電池的制備方法，其特征是，鋁漿分兩次或多次絲網印刷在電池的背面。
6.根據(jù)權利要求4所述一種全鋁背場晶體硅電池的制備方法，其特征是，制備背電極的漿料為燒結溫度在200°C _600°C范圍內的漿料。
7.根據(jù)權利要求6所述一種全鋁背場晶體硅電池的制備方法，其特征是，制備背電極的漿料為錫漿。
8.根據(jù)權利要求7所述一種全鋁背場晶體硅電池的制備方法，其特征是，制備背電極的漿料由以下重量份的成分混合得到的粘度為45Pa. s-55Pa. s的漿料錫合金粉65份-80份，鉛系玻璃粉I份-5份，有機載體15份-35份，表面活性劑I份-3份。
9.根據(jù)權利要求8所述一種全鋁背場晶體硅電池的制備方法，其特征是，制備背電極的漿料中所述有機載體選自基纖維素、松油醇、檸檬酸三丁酯、氫化蓖麻油中的一種或幾種；所述表面活性劑為表面活化劑司班85。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全鋁背場晶體硅電池及其制備方法。該全鋁背場晶體硅電池，包括硅片層(7)，在硅片層(7)背面依次貼合有P+鈍化層(5)和鋁背導電層(4)，該鋁背導電層(4)上設有背電極(6)。該方法是首先在太陽電池背面的除邊緣外所有位置印刷一層鋁漿，然后印刷背電極，通過燒結使電極區(qū)形成P+鈍化層；這種電池結構避免了銀和硅片的直接接觸，從而極大的降低了背電極區(qū)域的復合缺陷；可以大幅提高晶體硅電池的光電轉換效率；與常規(guī)電池的制備方式相比，該種背電極不用考慮和背場的重疊面積，可以降低電極寬度，從而降低生產成本。
文檔編號H01L31/0224GK102903765SQ20121039946
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月19日 優(yōu)先權日2012年10月19日
發(fā)明者郭進, 姬常曉, 劉文峰, 任哲 申請人:湖南紅太陽光電科技有限公司