一種背接觸太陽電池的金屬化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種背接觸太陽電池的金屬化方法，包括如下步驟：(1)制作貫穿孔電極，形成至少1列N型金屬接觸列；N型金屬接觸直徑為0.5~1毫米；(2)在半導(dǎo)體基板的背面的P型摻雜區(qū)或P+摻雜區(qū)設(shè)置金屬層；(3)在背面的金屬層上相對于N型金屬接觸列的位置設(shè)置條狀的絕緣介質(zhì)層，(4)在各個絕緣介質(zhì)層上均設(shè)置第二金屬層，第二金屬層與其下方的N型金屬接觸電連接；形成焊接電極。本發(fā)明開發(fā)了一種背接觸太陽電池金屬化的制備方法，引入了絕緣介質(zhì)層和第二金屬層，實現(xiàn)了效率最大化，在減少金屬和半導(dǎo)體接觸漏電的同時降低了Ag金屬漿料的消耗，采用本發(fā)明的方法前后獲得的電池效率提升0.4%，取得了意想不到的效果。
【專利說明】一種背接觸太陽電池的金屬化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種背接觸太陽電池的金屬化方法，屬于太陽電池領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】[0002]常規(guī)的化石燃料日益消耗殆盡，在現(xiàn)有的可持續(xù)能源中，太陽能無疑是一種最清潔、最普遍和最有潛力的替代能源。太陽能發(fā)電裝置又稱為太陽電池或光伏電池，可將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能，其發(fā)電原理是基于半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏特效應(yīng)。目前，太陽電池最普遍的結(jié)構(gòu)是將光電池的正負(fù)極分別置于受光面和背光面，并且通過低電阻的金屬實現(xiàn)正負(fù)互聯(lián)，但是由于該電池受光面很多區(qū)域的面積被電極遮擋而損失了一部分電流。
[0003]隨著太陽能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，為改善太陽的光電轉(zhuǎn)化的效率，人們開發(fā)出了新一類“背接觸”電池，其特點是取消了太陽電池受光面為了焊接使用的主柵線，只保留少量的副柵線用來收集受光面電流，通過技術(shù)手段將原本受光面產(chǎn)生的電流引到背光面，并在背光面相應(yīng)位置設(shè)置正負(fù)電極，從而可減少受光面的遮光，增加光電轉(zhuǎn)換效率，且利于光電池之間的相互連接。
[0004]傳統(tǒng)娃太陽電池光學(xué)損失一般在7%左右，MWT (Metallization WrapThrough)娃太陽電池光學(xué)損失5%左右，EffT(Emitter Wrap Through)娃太陽電池和IBC (Interdigitated Back-Contact )太陽電池則完全沒有光學(xué)損失。要實現(xiàn)電池到組件的互聯(lián)，電池背面需要很寬的金屬pad作為組件連接時的焊接區(qū)，這些金屬pad通常呈圓形，直徑在4飛_左右。傳統(tǒng)工藝中，這些pad通常采用Ag漿，其結(jié)果是一方面增加了電池的非硅加工成本，另一方面影響組件的連接，限制了背接觸電池的優(yōu)勢。
[0005]因此，開發(fā)一種背接觸太陽電池的金屬化方法，便于組件連接且組件可靠穩(wěn)定，具有積極的現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的是提供一種背接觸太陽電池的金屬化方法。
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種背接觸太陽電池的金屬化方法，所述背接觸太陽電池為MWT太陽電池和EWT太陽電池，包括如下步驟:
(1)制作貫穿孔電極，在半導(dǎo)體基板的背面形成N型金屬接觸，形成至少I列N型金屬接觸列；
所述N型金屬接觸為圓形點接觸，其直徑為0.5^1毫米；
(2)在半導(dǎo)體基板的背面的P型摻雜區(qū)或P+摻雜區(qū)設(shè)置金屬層；
(3)在上述背面的金屬層上相對于N型金屬接觸列的位置設(shè)置條狀的絕緣介質(zhì)層，使絕緣介質(zhì)層覆蓋P型金屬層和P、N金屬層的間隙，絕緣介質(zhì)層上相對于所述N型金屬接觸的位置設(shè)有開孔；
絕緣介質(zhì)層的數(shù)量與N型金屬接觸列的列數(shù)相同；
所述絕緣介質(zhì)層的厚度為5~30微米，其絕緣電阻為兆歐姆級別；(4)在步驟(3)中的各個絕緣介質(zhì)層上均設(shè)置第二金屬層，第二金屬層與其下方的N型金屬接觸電連接；形成焊接電極；
所述第二金屬層的焊接拉力大于4N/mm。
[0008]上文中，所述半導(dǎo)體基板可以采用硅片，其可以為P型或N型。
[0009]所述絕緣介質(zhì)層覆蓋P型金屬層和P、N金屬層的間隙，是指該絕緣介質(zhì)層覆蓋N型金屬接觸的外圍區(qū)域，即絕緣介質(zhì)層部分覆蓋N型金屬接觸。
[0010]所述絕緣介質(zhì)層的厚度為5~30微米，與金屬層有很好附著力，能夠阻擋金屬粒子的穿透，絕緣電阻為兆歐姆級別；所述絕緣膠可選環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、丙烯酸樹脂中的一種，固化方式可選熱固化或者紫外固化的方式。熱固化工藝溫度小于等于300度。熱固化還可以和后續(xù)的燒結(jié)工藝同步進行。
[0011]所述第二金屬層可以通過絲網(wǎng)印刷，超聲噴涂或化學(xué)粘連的方式實現(xiàn)。
[0012]上述技術(shù)方案中，所述步驟(1)中的N型金屬接觸為銀接觸。
[0013]上述技術(shù)方案中，所述步驟(2)之后，在背面電極上設(shè)置焊接電極條，焊接電極條
與第二金屬層平行設(shè)置。
[0014]上述技術(shù)方案中，所述步驟(3)中的絕緣介質(zhì)層選自環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺和丙烯酸樹脂中的一種。
[0015]上述技術(shù)方案中，所述步驟(4)中的第二金屬層為銅層或錫層。還可以采用其他
金屬合金。
[0016]與之相應(yīng)的另一種技術(shù)方案，一種背接觸太陽電池的金屬化方法，所述背接觸太陽電池為IBC太陽電池，包括如下步驟:
(1)在半導(dǎo)體基板的背面的N+型摻雜區(qū)形成N型金屬接觸；
所述N型金屬接觸為圓形點接觸，其直徑為50-100微米；
(2)在半導(dǎo)體基板的背面的P型摻雜區(qū)或P+摻雜區(qū)設(shè)置金屬層；
(3)在上述背面的金屬層上設(shè)置絕緣介質(zhì)層，使絕緣介質(zhì)層覆蓋P型金屬層；
絕緣介質(zhì)層上相對于所述N型金屬接觸的位置設(shè)有開孔；
所述絕緣介質(zhì)層的厚度為5~30微米，其絕緣電阻為兆歐姆級別；
(4)在步驟(3)中的絕緣介質(zhì)層上設(shè)置第二金屬層，使第二金屬層與其下方的N型金屬接觸電連接；所述第二金屬層的焊接拉力大于4N/mm。
[0017]上文中，所述半導(dǎo)體基板采用N型硅片。
[0018]所述絕緣介質(zhì)層的厚度為5~30微米，與金屬層有很好附著力，能夠阻擋金屬粒子的穿透，絕緣電阻為兆歐姆級別；所述絕緣膠可選環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、丙烯酸樹脂中的一種，固化方式可選熱固化或者紫外固化的方式。熱固化工藝溫度小于等于300度，時間3飛分鐘。熱固化還可以和后續(xù)的燒結(jié)工藝同步進行。若采用紫外固化的方式，光能量在200(T3000mJ/cm2，時間 I~3 分鐘。
[0019]上述技術(shù)方案中，所述步驟(1)中的N型金屬接觸為銀接觸。
[0020]上述技術(shù)方案中，所述步驟(1)中的N型金屬接觸呈陣列分布。
[0021]上述技術(shù)方案中，所述步驟(3)中的絕緣介質(zhì)層選自環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺和丙烯酸樹脂中的一種 。
[0022]上述技術(shù)方案中，所述步驟(4)中的第二金屬層為銅層或錫層。還可以采用其他金屬合金。
[0023]由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點:
1.本發(fā)明開發(fā)了一種背接觸太陽電池金屬化的制備方法，引入了絕緣介質(zhì)層和第二金屬層，極大地降低了 N型金屬接觸的直徑，實現(xiàn)了效率最大化，在減少金屬和半導(dǎo)體接觸漏電的同時降低了 Ag金屬漿料的消耗，實際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，銀漿消耗量降低了 90%左右，從而大大降低了電池的非硅加工成本；此外，試驗證明，采用本發(fā)明的方法前后獲得的電池效率提升
0.4%，取得了意想不到的效果。
[0024]2.本發(fā)明的第二金屬層形成焊接電極，最終實現(xiàn)電池片間的互聯(lián)，絕緣介質(zhì)層和第二金屬層的配合使用在保證金屬與半導(dǎo)體接觸面積最小化的同時，增大了焊接面積，便于組件自動化焊接，且組件可靠穩(wěn)定，具有積極的現(xiàn)實意義。
[0025]3.本發(fā)明的絕緣介質(zhì)層不會破壞鋁背場的鈍化作用，可以避免電池片的效率降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖f 4是本發(fā)明實施例一的制備過程示意圖；
圖5、是本發(fā)明實施例二的制備過程示意圖；
圖10是本發(fā)明對比例二的示意圖。
[0027]其中:1、N型金屬接觸；2、背電場；3、絕緣介質(zhì)層；4、第二金屬層；5、N+區(qū)域；6、P+發(fā)射區(qū)；7、A1漿料；8、Ag漿；9、A1金屬層。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述:
實施例一
參見圖f 4所示，一種MWT太陽電池金屬化制造方法，包括如下步驟:
(1)將原始硅片進行清洗，去除損傷層，進而形成絨面；
(2)將上述硅片放入擴散爐進行磷擴散，硅片正面為擴散面；
(3)在擴散后的硅片通過化學(xué)刻蝕去除背面寄生結(jié)和周邊結(jié)；
(4)將硅片的正面沉積SiNx層；
(5)將所述硅片通過激光形成一系列對稱分布的小孔；一共形成3行3列；
(6)在硅片背面孔位置印刷Ag金屬點，實現(xiàn)金屬點和半導(dǎo)體接觸；得到N型金屬接觸
I ;
所述N型金屬接觸為圓形點接觸，其直徑為0.5毫米；
(7)在硅片背面的P型區(qū)印刷一層鋁金屬并烘干；形成背電場2；
(8)在所述硅片的鋁金屬層上絲網(wǎng)印刷印刷一層絕緣介質(zhì)層3，共3條；烘干，絕緣介質(zhì)層條狀分布，沒有覆蓋孔位置的金屬點；
所述絕緣介質(zhì)層的主要成分為環(huán)氧樹脂，還設(shè)有無機添加劑，厚度為25微米；
(9)在硅片正面發(fā)射區(qū)印刷電極；
(10)燒結(jié)；
(11)在絕緣介質(zhì)層上設(shè)置第二金屬層4(本實施例采用Sn金屬層)，實現(xiàn)金屬化，并讓Sn金屬層覆蓋所述N型金屬接觸，即可得到背接觸太陽電池。
[0029]對比例一
(1)將原始硅片進行清洗，去除損傷層，進而形成絨面；
(2)將上述硅片放入擴散爐進行磷擴散，硅片正面為擴散面；
(3)在擴散后的硅片通過化學(xué)刻蝕去除背面寄生結(jié)和周邊結(jié)；
(4)將硅片的正面沉積SiNx層；
(5)將所述硅片通過激光形成一系列對稱分布的小孔；
(6)在硅片背面孔位置印刷Ag金屬pad；
(7)在硅片背面的P型區(qū)印刷一層鋁金屬并烘干；
(8)在硅片正面發(fā)射區(qū)印刷電極；
(9)燒結(jié)；即可得到背接觸太陽電池。
[0030]測定上述實施例一和對比例一中兩批太陽電池的電性能，結(jié)果見下表所示:
【權(quán)利要求】
1.一種背接觸太陽電池的金屬化方法，所述背接觸太陽電池為MWT太陽電池和EWT太陽電池，其特征在于，包括如下步驟: (1)制作貫穿孔電極，在半導(dǎo)體基板的背面形成N型金屬接觸，形成至少I列N型金屬接觸列； 所述N型金屬接觸為圓形點接觸，其直徑為0.5^1毫米； (2)在半導(dǎo)體基板的背面的P型摻雜區(qū)或P+摻雜區(qū)設(shè)置金屬層； (3)在上述背面的金屬層上相對于N型金屬接觸列的位置設(shè)置條狀的絕緣介質(zhì)層，使絕緣介質(zhì)層覆蓋P型金屬層和P、N金屬層的間隙，絕緣介質(zhì)層上相對于所述N型金屬接觸的位置設(shè)有開孔； 絕緣介質(zhì)層的數(shù)量與N型金屬接觸列的列數(shù)相同； 所述絕緣介質(zhì)層的厚度為5~30微米，其絕緣電阻為兆歐姆級別； (4)在步驟(3)中的各個絕緣介質(zhì)層上均設(shè)置第二金屬層，第二金屬層與其下方的N型金屬接觸電連接；形成焊接電極； 所述第二金屬層的焊接拉力大于4N/mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(1)中的N型金屬接觸為銀接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(2)之后，在背面電極上設(shè)置焊接電極條，焊接電極條與第二金屬層平行設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(3)中的絕緣介質(zhì)層選自環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺和丙烯酸樹脂中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(4)中的第二金屬層為銅層或錫層。
6.一種背接觸太陽電池的金屬化方法，所述背接觸太陽電池為IBC太陽電池，其特征在于，包括如下步驟: (1)在半導(dǎo)體基板的背面的N+型摻雜區(qū)形成N型金屬接觸； 所述N型金屬接觸為圓形點接觸，其直徑為50-100微米； (2)在半導(dǎo)體基板的背面的P型摻雜區(qū)或P+摻雜區(qū)設(shè)置金屬層； (3)在上述背面的金屬層上設(shè)置絕緣介質(zhì)層，使絕緣介質(zhì)層覆蓋P型金屬層； 絕緣介質(zhì)層上相對于所述N型金屬接觸的位置設(shè)有開孔； 所述絕緣介質(zhì)層的厚度為5~30微米，其絕緣電阻為兆歐姆級別； (4)在步驟(3)中的絕緣介質(zhì)層上設(shè)置第二金屬層，使第二金屬層與其下方的N型金屬接觸電連接；所述第二金屬層的焊接拉力大于4N/mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:所述步驟(1)中的N型金屬接觸為銀接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:所述步驟(1)中的N型金屬接觸呈陣列分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:所述步驟(3)中的絕緣介質(zhì)層選自環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺和丙烯酸樹脂中的一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:所述步驟(4)中的第二金屬層為銅層或錫層。
【文檔編號】H01L31/18GK103872181SQ201410115631
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】龍維緒, 吳堅, 王栩生, 章靈軍 申請人:蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司