一種n型硅襯底背面接觸式太陽電池結構和制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于N型硅襯底背面接觸式太陽電池結構和制備方法。N型硅襯底受光面設置有一層以上減反射層的疊層結構；N型硅襯底背光面為相互交替的N型層部分與P型層部分，N型層部分依次為N型硅襯底、減反射層，以及穿透減反射層與N型硅襯底接觸的電極；P型層部分依次為N型硅襯底、P型晶硅層、減反射層，以及穿透減反射層與P型晶硅層連接的電極。本發(fā)明可以兼容傳統(tǒng)晶硅生產線，可以經過升級改造實現(xiàn)背接觸太陽電池的生產，相對于傳統(tǒng)晶硅太陽電池，避免常規(guī)太陽電池正面電極遮光的問題，降低金屬電極的使用量，提高了太陽電池的效率；并且相對于傳統(tǒng)HIT電池、IBC太陽電池，不但制備工藝簡單，設備成本也很低。
【專利說明】一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池結構和制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池【技術領域】，具體涉及一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池結構和制備方法。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)太陽能電池采用P型晶體硅片進行同質結摻雜的方法制備，電極分別處于太陽電池的兩側，這樣太陽電池受光面因為受到電極的遮擋損失一部分太陽光。一些研究機構就采用全部或部分地把太陽電池正面電極轉移到背面來提高效率，例如MWT，IBC太陽電池等。
[0003]MWT太陽電池是通過激光打洞的方法把太陽電池正面細柵收集的電流導通到電池的背面，這樣減少了正面主柵的遮擋，可以顯著降低太陽電池電極的遮擋，這種太陽電池的效率相對于傳統(tǒng)太陽電池可以提高效率0.3-0.5%。但是該技術被國外一些研究機構壟斷，技術轉移和設備投入都很高，所以該技術只有少數(shù)一些公司使用，但是產量有限。
[0004]IBC太陽電池是sunpower研發(fā)并生產的太陽電池技術，效率可以達到22%以上。電池選用η型襯底材料，前后表面均覆蓋一層熱氧化膜，以降低表面復合。利用光刻技術，在電池背面分別進行磷、硼局部擴散，形成有指狀交叉排列的P區(qū)、N區(qū)，以及位于其上方的P+區(qū)、N+區(qū)。該結構太陽電池的工藝復雜，多次用了研磨腐蝕技術，工藝步驟在30步以上，比較繁瑣。
[0005]為了擺脫繁瑣的工藝步驟和高額的設備投入，我們研究了各種類型的背接觸式太陽電池，包括基于N型硅片的背接觸式HIT太陽能電池制備方法(申請?zhí)?01110092422.2 )，基于N型硅襯底背接觸式HIT太陽電池結構和制備方法(申請?zhí)?201210497911.0)等，但是仍然達不到最簡單有效的工藝步驟。
【發(fā)明內容】
[0006]本發(fā)明的目的就是針對上述存在的缺陷而提供的一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池結構和制備方法，本發(fā)明可以兼容傳統(tǒng)晶硅生產線，可以經過升級改造實現(xiàn)背接觸太陽電池的生產，相對于傳統(tǒng)晶硅太陽電池，避免常規(guī)太陽電池正面電極遮光的問題，降低金屬電極的使用量，提高了太陽電池的效率；并且相對于傳統(tǒng)HIT電池、IBC太陽電池，不但制備工藝簡單，設備成本也很低。
[0007]本發(fā)明的一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池結構和制備方法，技術方案為，一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池結構，N型硅襯底受光面設置有一層以上減反射層的疊層結構；N型硅襯底背光面為相互交替的N型層部分與P型層部分，N型層部分依次為N型硅襯底、減反射層，以及穿透減反射層與N型硅襯底接觸的電極；P型層部分依次為N型硅襯底、P型晶硅層、減反射層，以及穿透減反射層與P型晶硅層連接的電極。
[0008]P型晶硅層、受光面或背光面的減反射層的厚度為l_5000nm。
[0009]優(yōu)選的，P型晶硅層厚度為0.2um，受光面的減反射層厚度為80nm，背光面的減反射層厚度為120nm。
[0010]受光面或背光面的減反射層為SiOx，Al2O3, SiNx中的一種或幾種的疊層結構；
所述一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池結構的制備方法，包括以下三種方法: 方法一，依次包括以下步驟:
(1)在制絨后的N型硅襯底受光面沉積減反射層；
(2)背光面進行P型摻雜形成P型晶硅層；
(3)用掩膜版遮擋進行部分背面擴散層的蝕刻去除，使得P型晶硅層與N型硅襯底相互交替分布；
(4)在背光面進行減反射膜沉積；
(5)電極制備及燒結。
[0011]方法二，依次包括以下步驟:
(1)在制絨后的硅襯底背光面進行P型摻雜形成P型晶硅層；
(2)用掩膜版遮擋進行部分背面擴散層的蝕刻去除，使得P型晶硅層與N型硅襯底相互交替分布；
(3)在受光面和背光面分別進行減反射膜沉積；
(4)電極制備及燒結。
[0012]方法一和方法二中，掩膜版遮擋部分背光擴散層的蝕刻去除方法為:I'在需要蝕刻去除的P型晶硅層部分之外絲網印刷一層保護層，f化學腐蝕去除未受保
護部分，I去除保護層，④去除受保護層保護部分的氧化硅層；p型摻雜的方法為高溫擴散摻雜或離子注入。
[0013]方法三，依次包括以下步驟:
(1)在制絨后的硅襯底背光面進行局部P型摻雜形成P型晶硅層，使得P型晶硅層與N型硅襯底相互交替分布；
(2)在受光面和背光面分別進行減反射膜沉積；
(3)電極制備及燒結。
[0014]P型摻雜的方法為高溫擴散摻雜或離子注入。
[0015]P型摻雜采用掩膜遮擋離子注入的方法。
[0016]本發(fā)明的一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池結構和制備方法有益效果為，該發(fā)明制備方法制備過程簡單，整體結構降低了金屬電極的使用量，而且避免了常規(guī)太陽電池正面電極遮光的問題，提高了太陽電池的效率。
[0017]采用發(fā)明工藝三的方法，已經做出效率為23.6%的太陽電池，該太陽電池制備方法相對于傳統(tǒng)太陽電池，效率得到大幅度提高，經過產線的升級，生產成本也得到大幅降低，其主要參數(shù)如表1所示，
【權利要求】
1.一種N型娃襯底背面接觸式太陽電池結構，其特征在于，N型娃襯底受光面設置有一層以上減反射層的疊層結構#型硅襯底背光面為相互交替的N型層部分與P型層部分，N型層部分依次為N型硅襯底、減反射層，以及穿透減反射層與N型硅襯底接觸的電極；P型層部分依次為N型硅襯底、P型晶硅層、減反射層，以及穿透減反射層與P型晶硅層連接的電極。
2.根據權利要求1所述一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池結構，其特征在于，P型晶娃層、受光面或背光面的減反射層的厚度為l_5000nm。
3.根據權利要求1所述一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池結構，其特征在于，P型晶硅層厚度為0.2um，受光面的減反射層厚度為80nm，背光面的減反射層厚度為120nm。
4.根據權利要求1所述一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池結構，其特征在于，受光面或背光面的減反射層為SiOx，Al2O3, SiNx中的一種或幾種的疊層結構。
5.如權利要求1所述一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池結構的制備方法，其特征在于，依次包括以下步驟: (1)在制絨后的N型硅襯底受光面沉積減反射層； (2)背光面進行P型摻雜形成P型晶硅層； (3)用掩膜版遮擋進行部分背面擴散層的蝕刻去除，使得P型晶硅層與N型硅襯底相互交替分布； (4)在背光面進行減反射膜沉積； (5)電極制備及燒結。
6.如權利要求1所述一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池結構的制備方法，其特征在于，依次包括以下步驟: (1)在制絨后的硅襯底背光面進行P型摻雜形成P型晶硅層； (2)用掩膜版遮擋進行部分背面擴散層的蝕刻去除，使得P型晶硅層與N型硅襯底相互交替分布； (3)在受光面和背光面分別進行減反射膜沉積； (4)電極制備及燒結。
7.根據權利要求5或6所述一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池結構的制備方法，其特征在于，掩膜版遮擋部分背光擴散層的蝕刻去除方法為:X在需要蝕刻去除的P型晶硅層部分之外絲網印刷一層保護層，S化學腐蝕去除未受保護部分，S去除保護層，④去除受保護層保護部分的氧化硅層；p型摻雜的方法為高溫擴散摻雜或離子注入。
8.如權利要求1所述一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池結構的制備方法，其特征在于，依次包括以下步驟: (1)在制絨后的硅襯底背光面進行局部P型摻雜形成P型晶硅層，使得P型晶硅層與N型硅襯底相互交替分布； (2)在受光面和背光面分別進行減反射膜沉積； (3)電極制備及燒結。
9.根據權利要求8所述一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池結構的制備方法，其特征在于，P型摻雜的方法為高溫擴散摻雜或離子注入。
10.根據權利要求8所述一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池結構的制備方法，其特征在于，P型摻雜采用 掩膜遮擋離子注入的方法。
【文檔編號】H01L31/18GK103943711SQ201410179240
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權日:2014年4月30日
【發(fā)明者】賈河順, 姜言森, 方亮, 劉興村, 任現(xiàn)坤, 張春艷, 馬繼磊 申請人:山東力諾太陽能電力股份有限公司