一種背面拋光晶硅太陽能電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種背面拋光晶硅太陽能電池。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池是一種有效地吸收太陽輻射能，利用光生伏打效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)換成電能的器件，當(dāng)太陽光照在半導(dǎo)體P-N結(jié)(P-N Junct1n)上，形成新的空穴-電子對(V_Epair)，在P-N結(jié)電場的作用下，空穴由N區(qū)流向P區(qū)，電子由P區(qū)流向N區(qū)，接通電路后就形成電流。由于是利用各種勢皇的光生伏特效應(yīng)將太陽光能轉(zhuǎn)換成電能的固體半導(dǎo)體器件，故又稱太陽能電池或光伏電池，是太陽能電池陣電源系統(tǒng)的重要組件。太陽能電池主要有晶硅(Si)電池，三五族半導(dǎo)體電池(GaAs，Cds/Cu2S，Cds/CdTe，Cds/InP，CdTe/Cu2Te)，無機(jī)電池，有機(jī)電池等，其中晶硅太陽能電池居市場主流主導(dǎo)地位。晶硅太陽能電池的基本材料為純度達(dá)0.999999、電阻率在10歐.厘米以上的P型單晶硅，包括正面絨面、正面p_n結(jié)、正面減反射膜、正背面電極等部分。在組件封裝為正面受光照面加透光蓋片(如高透玻璃及EVA)保護(hù)，防止電池受外層空間范愛倫帶內(nèi)高能電子和質(zhì)子的輻射損傷。
[0003]常規(guī)單/多晶硅太陽能電池由于陷光的需要，在表面采用化學(xué)方式織構(gòu)絨面，增加了表面積，通過對光的對比反射/吸收降低反射率。但絨面的存在同時(shí)也產(chǎn)生了負(fù)面影響，與金屬產(chǎn)生接觸不良的現(xiàn)象。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種背面拋光晶硅太陽能電池，可加強(qiáng)對透射光的反射，提升鈍化效果，增加電流密度以及開路電壓，進(jìn)而提高了電池轉(zhuǎn)換效率。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種背面拋光晶硅太陽能電池，包括:背面電極、背面鋁電場、背面拋光層、P型硅片、N型發(fā)射極、鈍化膜和正面電極，所述背面電極、所述背面鋁電場、所述背面拋光層、所述P型硅片、所述N型發(fā)射極、所述鈍化膜和所述正面電極從下至上依次連接；
[0006]所述背面拋光層的背面為金字塔微結(jié)構(gòu)陣列，所述金字塔微結(jié)構(gòu)陣列為等距排列的若干個(gè)金字塔，所述金字塔的縱截面為倒三角形。
[0007]作為上述方案的改進(jìn)，所述倒三角形的底邊長為0.3^0.5 μπι，高度為0.2^0.3 μ m。
[0008]作為上述方案的改進(jìn)，相鄰的兩個(gè)所述倒三角形之間的間距為0.
[0009]作為上述方案的改進(jìn)，所述背面拋光層的減薄量為3?10 μπι。
[0010]作為上述方案的改進(jìn)，所述鈍化膜為氧化硅、氮化硅或者氧化硅-氮化硅復(fù)合膜。
[0011]作為上述方案的改進(jìn)，所述鈍化膜由PECVD設(shè)備制得。
[0012]作為上述方案的改進(jìn)，所述正面電極和所述背面電極皆為Ag電極。
[0013]作為上述方案的改進(jìn)，所述背面拋光晶硅太陽能電池表面的反射率低于1%。
[0014]作為上述方案的改進(jìn)，所述鈍化膜的厚度控制在10-70nm。
[0015]實(shí)施本實(shí)用新型，具有如下有益效果:
[0016]本實(shí)用新型通過對P型硅片的背面進(jìn)行背面拋光處理生成背面拋光層，由于該背面拋光層的下表面為排列緊密、晶粒尺寸一致的金字塔微結(jié)構(gòu)，可產(chǎn)生鏡面效果，加強(qiáng)對透射光的反射，減小了光的透射損失，從而增加了電流密度Jsc以及開路電壓Voc，進(jìn)而提高了太陽能電池轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)，拋光后的硅片背面平滑，使得背場合金層有效面積增加，限制了表面復(fù)合損失，少子壽命顯著提升，提升鈍化效果。另外，由于P型硅片背面的反向p-n結(jié)，在拋光工藝過程中被去除干凈，因此增強(qiáng)了太陽電池正向電勢，從而提高了開路電壓Voc?而且本實(shí)用新型的太陽能電池制造成本低，其制備方法簡單，適用于工業(yè)化大規(guī)模的生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型一種背面拋光晶硅太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本實(shí)用新型一種背面拋光晶硅太陽能電池的背面拋光層的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0020]結(jié)合圖1，本實(shí)用新型提供了一種背面拋光晶硅太陽能電池，包括:
[0021]背面電極7、背面鋁電場4、背面拋光層3、P型硅片1、N型發(fā)射極2、鈍化膜5和正面電極6，所述背面電極7、所述背面鋁電場4、所述背面拋光層3、所述P型硅片1、所述N型發(fā)射極2、所述鈍化膜5和所述正面電極6從下至上依次連接；
[0022]所述背面拋光層3的背面為金字塔微結(jié)構(gòu)陣列，所述金字塔微結(jié)構(gòu)陣列為等距排列的若干個(gè)金字塔，所述金字塔的縱截面為倒三角形。
[0023]需要說明的是，所述P型硅片I是通過P型硅原料晶體成長的方法，形成晶棒后，切片成156mm x 156mm的尺寸，但不限于該尺寸；
[0024]所述鈍化膜5為通過PECVD設(shè)備制備的氧化硅、氮化硅或者氧化硅-氮化硅復(fù)合膜，厚度為10_70nmo
[0025]需要說明的是，PECVD設(shè)備(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposit1n )是指利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的設(shè)備。PECVD設(shè)備是借助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體電離，在局部形成等離子體，而等離子體化學(xué)活性很強(qiáng)，很容易發(fā)生反應(yīng)，在基片上沉積出所期望的薄膜。
[0026]優(yōu)選地，所述正面電極6和所述背面電極7皆為Ag電極。
[0027]本實(shí)用新型所述背面拋光晶硅太陽能電池的背面拋光層3為結(jié)構(gòu)緊密，且背面拋光層3的背面為金字塔微結(jié)構(gòu)陣列，所述金字塔微結(jié)構(gòu)陣列為等距排列的若干個(gè)金字塔，所述金字塔的縱截面為倒三角形，如圖2所示。所述倒三角形的底邊長b為0.3^0.5 μπι，高度h為0.2^0.3 μ m，相鄰的兩個(gè)所述倒三角形之間的間距s為0.8^1 μ m。
[0028]優(yōu)選地，所述倒三角形的底邊長b為0.5 μ m，高度h為0.3 μ m，相鄰的兩個(gè)所述倒三角形之間的間距s為0.9 μπι。
[0029]由于金字塔微結(jié)構(gòu)陣列具有排列緊密、硅晶尺寸一致的優(yōu)點(diǎn)，背面拋光層3的下表面達(dá)到鏡面效果，加強(qiáng)對透射光的反射，減小了光的透射損失，使得長波段透射率明顯降低，在全波段提高了電池的量子效率，從而增加了電流密度Jsc以及開路電壓Voc，進(jìn)而提高了太陽能電池轉(zhuǎn)換效率(Eff+Ο.20%)。
[0030]同時(shí)，現(xiàn)有的P型硅片I除去磷硅玻璃層(PSG)后，P型硅片I背面仍然很粗糙，而本實(shí)用新型由于緊密的金字塔微結(jié)構(gòu)陣列使背面拋光層3的背面的平滑程度遠(yuǎn)高于沒有背面拋光層3的P型硅片I，設(shè)置背面拋光層3大大減小了背表面面積，背面鋁電場4團(tuán)聚更容易直接與硅接觸，使得背場合金層有效面積增加，從而使背面拋光層3與背面鋁電場4更好地接觸，限制了表面復(fù)合損失，少子壽命顯著提升。由于背面拋光層3沒有P型硅片I的背面雜質(zhì)和損傷層，可減少復(fù)合，提升鈍化效果。
[0031]另外，由于P型硅片I背面的反向p-n結(jié)會影響太陽電池正向電勢，而設(shè)置了背面拋光層3后消除該缺陷，從而提高了開路電壓Voc。
[0032]優(yōu)選地，所述背面拋光層3的減薄量為3?10 μ mo背面拋光層3的減薄量對于電池性能有直接的影響。減薄量小于3 μπι時(shí)，削弱背面拋光層3的鏡面效果，反射透射光的能力減小，其金字塔微結(jié)構(gòu)陣列不穩(wěn)定，易被破壞；若減薄量大于10 μ m時(shí)，背面拋光層3反射透射光的能力并無增強(qiáng)，且與背面Al電場的結(jié)合效果基本相同，但背面拋光層3的形成時(shí)間大大增加，不利于保證生產(chǎn)效率。
[0033]更佳地，所述背面拋光層3的減薄量為51 μ mo
[0034]經(jīng)過本實(shí)用新型的在P型硅片I和背面鋁電場4間設(shè)有背面拋光層3后，電池背面的反射率為35?42%，相對于現(xiàn)有太陽能電池背面反射率f 30%，反射率性能有了明顯的提高，同時(shí)，可提升電池轉(zhuǎn)換效率Eff+0.2 0%。
[0035]以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種背面拋光晶硅太陽能電池，其特征在于，包括:背面電極、背面鋁電場、背面拋光層、P型硅片、N型發(fā)射極、鈍化膜和正面電極，所述背面電極、所述背面鋁電場、所述背面拋光層、所述P型硅片、所述N型發(fā)射極、所述鈍化膜和所述正面電極從下至上依次連接； 所述背面拋光層的背面為金字塔微結(jié)構(gòu)陣列，所述金字塔微結(jié)構(gòu)陣列為等距排列的若干個(gè)金字塔，所述金字塔的縱截面為倒三角形。
2.如權(quán)利要求1所述背面拋光晶硅太陽能電池，其特征在于，所述倒三角形的底邊長為0.3?0.5 μ m，高度為0.2?0.3 μ m。
3.如權(quán)利要求2所述背面拋光晶硅太陽能電池，其特征在于，相鄰的兩個(gè)所述倒三角形之間的間距為0.8?I μ m。
4.如權(quán)利要求1所述背面拋光晶硅太陽能電池，其特征在于，所述背面拋光層的減薄量為3?10 μπ?ο
5.如權(quán)利要求1所述背面拋光晶硅太陽能電池，其特征在于，所述鈍化膜為氧化硅、氮化硅或者氧化硅-氮化硅復(fù)合膜。
6.如權(quán)利要求1所述背面拋光晶硅太陽能電池，其特征在于，所述鈍化膜由PECVD設(shè)備制得。
7.如權(quán)利要求1所述背面拋光晶硅太陽能電池，其特征在于，所述正面電極和所述背面電極皆為Ag電極。
8.如權(quán)利要求1所述背面拋光晶硅太陽能電池，其特征在于，所述背面拋光晶硅太陽能電池背面的反射率為35?42%。
9.如權(quán)利要求1所述背面拋光晶硅太陽能電池，其特征在于，所述鈍化膜的厚度控制在 10_70nm。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種背面拋光晶硅太陽能電池，包括：背面電極、背面鋁電場、背面拋光層、P型硅片、N型發(fā)射極、鈍化膜和正面電極，所述背面電極、所述背面鋁電場、所述背面拋光層、所述P型硅片、所述N型發(fā)射極、所述鈍化膜和所述正面電極從下至上依次連接；所述背面拋光層的背面為金字塔微結(jié)構(gòu)陣列，所述金字塔微結(jié)構(gòu)陣列為等距排列的若干個(gè)金字塔，所述金字塔的縱截面為倒三角形。采用本實(shí)用新型，可加強(qiáng)對透射光的反射，提升鈍化效果，增加電流密度以及開路電壓，進(jìn)而提高了電池轉(zhuǎn)換效率。
【IPC分類】H01L31-056
【公開號】CN204315603
【申請?zhí)枴緾N201420637104
【發(fā)明人】秦崇德, 方結(jié)彬, 石強(qiáng), 黃玉平, 何達(dá)能
【申請人】廣東愛康太陽能科技有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年10月30日