[發明專利]無正面柵線的P型晶體硅背接觸雙面電池結構及制作方法

有效

• 申請號: 201710184594.X
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN106997910B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 趙科雄
• 申請（專利權）人: 隆基樂葉光伏科技有限公司
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/0216;H01L31/042;H01L31/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種無正面柵線的P型晶體硅背接觸雙面電池結構，其特征在于，P型晶體硅片從上而下依次包括：透明導電膜(1)、減反射膜(2)、正面鈍化膜(3)、N型層(5)、P型基體(6)、背面鈍化膜(7)、背面正極細柵線(8)和背面正極主柵線(9)，所述P型晶體硅片上設有通孔，所述通孔內設置有用于連接電池正面負極和背面負極的過孔電極(10)，所述N型層(5)的表層設有按規則圖形分布的局部重摻雜N+區(4)，所述局部重摻雜N+區(4)陣列排布在所述N型層(5)上，所述局部重摻雜N+區(4)的方阻為20～60Ω/□，所述局部重摻雜N+區(4)的陣列圖形為類一維圖形、二維圖形或類一維圖形與二維圖形的組合，所述類一維圖形為線段、弧線或柵線狀；所述類一維圖形的線寬為20～200um，長度為0.05～1.5mm；同一行中相鄰兩個線形的間距為0.5～2mm，同一列中相鄰兩個線形的間距為0.5～2mm；

所述二維圖形為橢圓形、紡錘形、環形、多邊形或扇形，所述二維圖形的尺寸均為20～200um，相鄰兩個圖形中心距為0.5～2mm；

所述透明導電膜(1)穿透所述減反射膜(2)和正面鈍化膜(3)與所述局部重摻雜N+區(4)及過孔電極(10)的頂端電接觸構成電池負極，所述透明導電膜(1)用于將電池正面匯集的電子經過所述過孔電極(10)導至電池的背面，所述背面鈍化膜(7)包括第一背面鈍化膜(7-1)和第二背面鈍化膜(7-2)，所述背面正極細柵線(8)穿透所述第一背面鈍化膜(7-1)和第二背面鈍化膜(7-2)與所述P型基體(6)形成局部歐姆接觸，并與背面正極主柵線(9)連接在一起構成電池正極。

2.根據權利要求1所述的一種無正面柵線的P型晶體硅背接觸雙面電池結構，其特征在于：所述通孔大小相同，在厚度方向貫通所述P型晶體硅片，等行距等列距陣列排布，單個所述通孔的直徑為100～500um，數量為4×4～10×10個。

3.根據權利要求1所述的一種無正面柵線的P型晶體硅背接觸雙面電池結構，其特征在于，所述背面正極細柵線(8)為一組或多組相互平行的線段，所述線段的長度為10～80mm，寬度為30～300um，相鄰兩個線段之間的間距為1～4mm。

4.根據權利要求3所述的一種無正面柵線的P型晶體硅背接觸雙面電池結構，其特征在于：所述背面正極細柵線(8)為鋁、銀、銅、鎳、導電劑或金屬合金。

5.根據權利要求1所述的一種無正面柵線的P型晶體硅背接觸雙面電池結構，其特征在于：所述透明導電膜(1)的厚度為50～500nm；所述減反射膜(2)的厚度為50～100nm；所述正面鈍化膜(3)的厚度為5～50nm，所述第一背面鈍化膜(7-1)的厚度為5～40nm；所述第二背面鈍化膜(7-2)的厚度為50～150nm。

6.根據權利要求1所述的一種無正面柵線的P型晶體硅背接觸雙面電池結構，其特征在于：所述背面正極主柵線(9)相互平行且等間距排布，且與所述背面正極細柵線(8)垂直相交，所述背面正極主柵線(9)的個數為3～15根，單個所述背面正極主柵線(9)的寬度為0.5～5mm。

7.根據權利要求6所述的一種無正面柵線的P型晶體硅背接觸雙面電池結構，其特征在于：所述P型晶體硅片為單晶或多晶的摻硼、鎵、鋁一種多或多種元素的硅片，所述P型晶體硅片的厚度為90～190um。

8.一種制備權利要求1所述無正面柵線的P型晶體硅背接觸雙面電池結構的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、在P型晶體硅片上采用激光形成若干相同大小的通孔，所述通孔在厚度方向貫通所述P型晶體硅片，等行距等列距陣列排布；

S2、采用化學藥液腐蝕、等離子刻蝕、金屬催化或激光刻蝕方法對所述P型晶體硅片進行表面織構化處理；

S3、采用低壓擴散、常壓擴散、離子注入、激光摻雜或雜質漿料涂敷法進行磷摻雜處理，在所述P型晶體硅片的正面及通孔壁表層上形成N型層，摻雜劑為POCl₃、PH₃或磷漿；

S4、采用激光摻雜、二次熱擴散、局域離子注入、掩膜反刻蝕或摻雜劑局域涂敷法在所述P型晶體硅片的正面形成局部重摻雜N+區，所述重摻雜N+區的圖形為類一維圖形、二維圖形或類一維圖形與二維圖形的組合；

S5、采用噴涂或印刷法在所述通孔及周邊區域制作石蠟掩膜，保護孔壁及正面孔周邊區域的摻雜層；

S6、采用濕法刻蝕或干法刻蝕刻蝕去掉所述P型晶體硅片正面的磷硅玻璃、背結及掩膜；

S7、將刻蝕后的所述P型晶體硅片在退火爐中進行退火處理，在所述P型晶體硅片的表面生長一層致密的熱氧化硅，同時摻雜層的雜質原子進行再分布；

S8、在所述P型晶體硅片的正面先后沉積5～50nm的正面鈍化膜和50～100nm的減反射膜，在所述P型晶體硅片的背面沉積5～150nm的背面鈍化膜，所述正面鈍化膜為氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、非晶硅中的一種或多種疊層構成，所述減反射膜為氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化鈦、碳化硅中的一種或多種疊層構成，所述背面鈍化膜包括第一背面鈍化膜和第二背面鈍化膜，所述第一背面鈍化膜為氧化鋁、氧化硅、非晶硅薄膜的一種或多種薄膜疊層，所述第二背面鈍化膜為氮化硅、氧化硅、氮氧化硅硅薄膜的一種或多種薄膜疊層；

S9、采用激光在所述P型晶體硅片的正面按步驟S4中所述的重摻雜N+區的圖形進行開膜；在所述P型晶體硅片的背面鈍化膜上進行開膜，開膜圖形為一組或多組相互平行的線段，長度為10～80mm，寬度為30～300um，相鄰兩個線段之間的間距為1～4mm；

S10、先采用真空協助絲網印刷或電鍍方法在背面制作過孔電極，過孔漿料填滿整個通孔，過孔漿料為無燒穿性能或低燒穿性能的銀漿，之后烘干；然后采用絲網印刷、噴印、電鍍或濺射法在所述P型晶體硅片的背面制作若干相互平行且等間距排布的背面正極主柵線電極，漿料為銀漿或銀/鋁漿，之后烘干；最后采用絲網印刷、噴印、電鍍或濺射法在所述P型晶體硅片的背面按激光開膜圖案制作背面正極細柵線，漿料為鋁漿或銀/鋁漿，之后烘干，制作電池電極；

S11、在300～900℃下進行熱處理，使所述背面正極細柵線與P型基體形成歐姆接觸，同時與所述背面正極主柵線熔接在一起，構成電池的正極，同時過孔漿料經過熱處理，形成過孔電極；

S12、在所述P型晶體硅片正面的減反射膜、正面鈍化膜上采用濺射、氣相沉積、3D打印、印刷或噴涂工藝制作正面透明導電膜，所述透明導電膜為ITO薄膜、AZO薄膜、GZO薄膜、FTO薄膜、IWO薄膜和石墨烯薄膜中的一種或多種疊層構成，所述透明導電膜與局部重摻雜N+區及過孔電極頂端電接觸構成電池的負極。