[發明專利]一種局部背接觸太陽能電池的背面開口結構

有效

• 申請號: 201510271741.8
• 申請日: 2015-05-25
• 公開（公告）號: CN104851925B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 吳堅;王栩生;邢國強
• 申請（專利權）人: 蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司;鹽城阿特斯協鑫陽光電力科技有限公司
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/049
• 代理公司: 蘇州翔遠專利代理事務所(普通合伙)32251
• 代理人: 陸金星

技術領域

本發明涉及一種局部背接觸太陽能電池的背面開口結構，屬于太陽能電池技術領域。

背景技術

常規的化石燃料日益消耗殆盡，在現有的可持續能源中，太陽能無疑是一種最清潔、最普遍和最有潛力的替代能源。太陽能發電裝置又稱為太陽能電池或光伏電池，可以將太陽能直接轉換成電能，其發電原理是基于半導體PN結的光生伏特效應。

隨著科技的發展，出現了局部接觸背鈍化（PERC）太陽能電池，這是新開發出來的一種高效太陽能電池，得到了業界的廣泛關注。其核心是在硅片的背光面用氧化鋁或者氧化硅薄膜(5~100納米)覆蓋，以起到鈍化表面，提高長波響應的作用，從而提升電池的轉換效率。現有的PERC太陽能電池結構主要包括具有PN結的硅片層，以及依次設于硅片層背面的鈍化層、氮化硅薄膜層和鋁金屬層。其制備方法主要包括如下步驟：制絨、擴散、背拋光、刻蝕和去雜質玻璃、背面沉積鈍化層（如氧化鋁、氧化硅薄膜或氮化硅）、正面沉積氮化硅減反射層、背面局部開口、絲網印刷正背面金屬漿料、燒結，即可得到太陽能電池。其中，背面局部開口是在鈍化層上形成多個開口(或稱局部接觸區)；現有技術中一般是采用激光進行開口。

因此，現有的PERC太陽能電池的結構為：包括具有PN結的硅片層，以及依次設于硅片層背面的鈍化層、氮化硅薄膜層和鋁金屬層；所述鈍化層上設有多個開口；而在太陽能電池的正面設有多個正面電極。現有技術中，上述開口一般呈線條或者點狀。其中，線條由多個圓形開口并列組成，相鄰圓形開口有重疊區域；點狀由單個圓形開口組成，相鄰圓形開口之間的間距一般都比較大（間距一般大于圓形開口的直徑），現有技術中的激光光斑的直徑一般為20~40微米，相鄰圓形開口之間的間距一般在200微米左右。

另一方面，在PERC太陽能電池的制備工藝中，燒結步驟是一個重要的工藝環節，其主要目的是在正面和背面形成良好的金屬與硅的歐姆接觸，另外還要形成鋁背場(BSF)以提升太陽電池的開路電壓。現有的燒結工藝通常包括升溫和降溫2個步驟，其中，升溫步驟一般分成三階段：第一階段，從室溫升至300℃左右，其主要功能是烘干驅趕漿料中的揮發性有機物；第二階段，從300℃左右升至670℃左右，其主要功能是形成鋁背場和硅鋁合金接觸；第三階段，從670℃左右升至最高溫(800℃左右)，其主要功能是正面銀漿燒穿正面氮化硅膜，并與硅片的發射區(pn結區)形成銀硅歐姆接觸。這種常規的燒結工藝對于全鋁背場結構的太陽能電池是完全適用的，因此目前也被應用于PERC太陽能電池。

然而，發明人研究發現：鋁漿在燒結過程中，硅和鋁的化學反應過程大致分成以下五步：

第一步，初步升溫超過300度時，固態硅開始小量向鋁中擴散；

第二步，繼續升溫至660度時，固態鋁開始溶解為液態，此時硅仍然為固態，固態的硅開始溶解在液態鋁中；在硅鋁交界面上，硅鋁互相擴散開始加劇，鋁逐漸滲入硅片體內；

第三步，升溫至燒結最高溫時，硅鋁擴散到達最大程度；在液態鋁中硅的濃度達到飽和，約30%左右；

第四步，從最高溫開始降溫過程中，由于硅在液態鋁中的溶解度開始下降，不斷有硅在硅鋁交界面上以外延生長方式凝結固化；由于濃度梯度的驅動力，已經互相擴散進入彼此的鋁和硅開始開始反方向向回擴散；在硅凝固過程中，鋁在硅中被以摻雜的方式保留下來，形成高濃度摻雜的背場(BSF)；

第五步，當溫度進一步降低至577度附近時，液態鋁和溶解在其中的硅一起凝固，形成鋁硅二元相(又稱為鋁硅合金)，二元相中的硅含量在12.6%左右；硅鋁合金有很好的導電性，可以將擴散至背場的載流子收集并傳輸到金屬鋁層中。

發明人發現，與常規的全鋁背場相比，局部背鈍化太陽能電池（PERC太陽能電池）最大的不同就是，受局部開口尺寸與形狀的限制，硅鋁反應界面是局限的且遠遠小于常規全鋁背場。當PERC太陽能電池采用上述常規的適合全鋁背場太陽電池的燒結工藝時，出現了在應是硅鋁合金的區域形成空洞的現象。

因此，開發高效率的PERC太陽能電池，以避免在應是硅鋁合金的區域形成空洞的現象，顯然具有積極的現實意義。

發明內容

本發明的發明目的是提供一種局部背接觸太陽能電池的背面開口結構。

為達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是：一種局部背接觸太陽能電池的背面開口結構，包括復數個形成于鈍化層上的開口，且各個開口的大小相同；

相鄰開口之間的間距小于等于開口的尺寸。

優選的，相鄰開口之間的間距小于開口的尺寸。

上述技術方案中，所述開口的尺寸為20~40微米。