[發明專利]具備背電極局域隨機點接觸太陽電池及制備方法

無效

• 申請號: 201410112187.4
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103904142A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 梁鵬;韓培德;范玉潔;邢宇鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/0216;H01L31/04;H01L31/18
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本發明涉及太陽電池技術領域，特別是指一種具備背電極局域隨機點接觸太陽電池及制備方法。

背景技術

硅太陽電池是目前產量最大，使用最廣泛的半導體電池產品，商業化單晶硅電池片的轉換效率已達到18.5％左右，多晶硅也能達到17.8％左右。由于目前電池片的生產工藝和器件結構限制，電池效率提高已變得非常困難。為了進一步提高電池效率，人們開發了各種各樣的新結構電池，如金屬包繞式(MWT)，發射極包繞式(EWT)，背結背接觸式(BCBJ)，開發了新工藝，如二次印刷電極，電鍍，化學腐蝕表面織構，選擇性發射極，背表面鈍化等。雖然新結構新工藝增加了電池片的制作成本，卻使電池效率大幅提升。

在所有新技術中，背鈍化技術得到了廣泛的重視。隨著單晶和多晶硅錠的提純技術日趨成熟，電池片的襯底質量得到了大幅提升，襯底少子壽命明顯延長。電池片背光面的鈍化問題就顯得越來越重要。之前，人們采用燒結鋁背場的方法提高背表面的鈍化效果，但這種技術仍然不能使背表面的復合速度限制在很低的水平。在1989年，澳大利亞新南威爾士大學的Andrew?W.Blakers等人，首先提出了鈍化前表面與背面(PERC)太陽電池，并實現了22.8％的效率。這種技術的關鍵在于背表面金屬并不是直接跟硅襯底大面積接觸，而是通過襯底背表面介質鈍化膜上開設的規則小孔跟硅襯底相接觸。這樣的設計大大降低了背表面的復合速度，使得電池效率得到了提高。近些年，一些電池生產商逐漸采用這種背鈍化結構制備高效電池片。其中最常見的是采用激光燒蝕技術和絲網印刷腐蝕漿料實現背表面鈍化介質膜的局域開孔。但兩種工藝方法雖然能制備高效電池，但加工成本和時效性都很差，大大限制了背鈍化技術的發展。

在電池表面鈍化介質膜的選擇上，除了SiO₂/SiN_x或a-Si:H等常見鈍化膜外，Al₂O₃膜也逐漸得到了產業界的重視。它由于內含大量負電荷，能對p型硅表面的電子起到很強的場效應鈍化效果，因而成為p型襯底硅電池背鈍化介質膜的最佳選擇常見的Al₂O₃膜沉積技術也豐富起來，除了常見的原子層沉積外，還有磁控濺射，化學氣相沉積等。但沉積的Al₂O₃膜的共同點是只有經過熱退火才能顯著提高其鈍化質量，但熱退火的過程中，會產生明顯起泡現象，起泡點處Al₂O₃膜消失，故會在膜表面會出現許多漏孔，使鈍化效果大大降低，因而也限制了這種鈍化膜在產業界的大規模推廣?；诒斥g化的結構原理，就是要在鈍化膜上人工故意開設多個小孔，我們提出了利用Al₂O₃膜在退火過程中自然開設的小孔作為金屬跟硅接觸的通道，從而實現背表面隨機開孔的背鈍化結構。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種具備背電極局域隨機點接觸太陽電池及制備方法，以解決硅太陽電池表面鈍化與電極接觸的矛盾問題，提高硅太陽電池的長波響應和電池效率。

為達到上述目的，本發明提出一種具備背電極局域隨機點接觸太陽電池，包括：

一襯底；

一n型發射極，其制作在襯底上；

一前表面鈍化層，其制作在n型發射極上，該前表面鈍化層分為多段，相鄰兩段之間均有一電極窗口；

一鈍化膜，其制作在襯底的下面，該鈍化膜開有多個小孔；

多個柵線前電極，其制作在前表面鈍化層上的電極窗口內，該柵線前電極與n型發射極接觸；

一整面背電極，其制作在鈍化膜上，通過鈍化膜上的小孔與襯底接觸。

本發明還提供一種具備背電極局域隨機點接觸太陽電池的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：在襯底上制作n型發射極；

步驟2：在n型發射極上沉積前表面鈍化層；

步驟3：在前表面鈍化層上刻蝕電極窗口；

步驟4：在襯底的背面沉積鈍化膜；

步驟5：退火，使鈍化膜上開設多個小孔；

步驟6：在前表面鈍化層上印刷柵線前電極，該柵線前電極通過刻蝕電極窗口與n型發射極接觸，在鈍化膜上印刷背電極，該背電極通過多個小孔與襯底接觸；

步驟7：燒結，完成制備。

從以上技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果：

1.利用本發明，可以快速制備硅太陽電池背面局域點接觸模式的背電極結構，能顯著提高太陽電池的長波響應，增加短路電流和開路電壓。