[發明專利]一種背面鈍化矩陣點式激光開槽導電結構

有效

• 申請號: 201810477570.8
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108666374B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 王嵐;楊蕾;張元秋;常青;吳俊旻;張冠倫
• 申請（專利權）人: 通威太陽能（安徽）有限公司
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/0224
• 代理公司: 昆明合眾智信知識產權事務所 53113
• 代理人: 楊俊達

本發明公開了一種背面鈍化矩陣點式激光開槽導電結構，包括硅片襯底，所述硅片襯底背面設置有疊層背面鈍化膜，所述疊層背面鈍化膜上間隔設置有背面電極主柵區；在所述疊層背面鈍化膜上非背面電極主柵區通過500?1200nm波段的激光束進行激光開槽形成重復點群組結構單元，所述重復點群組結構單元由2?18個圓孔狀激光光斑重疊3％?17％圓面積區域構成，所述重復點群組結構單元的中心點間隔0.2?1.0mm。本發明的激光開槽導電結構，可以將背部傳導平面分割為更小導電結構單元的方式，縮短了光生電流傳導路徑，提升了載流子的傳輸收集能力，同時可以降低激光開槽對電池硅片襯底造成的晶格破壞和復合損傷，提升單多晶硅背面鈍化局域背接觸太陽電池的光電轉換效率和組件可靠性。

技術領域

本發明涉及硅片背面鈍化技術領域，具體為一種背面鈍化矩陣點式激光開槽導電結構。

背景技術

常規單多晶硅太陽電池的主要效率區間為18.6-20.3％，為了進一步提升晶體硅電池光電轉換效率，在電池背面增加了鈍化層，通過背面鈍化層的作用，電池的表面復合速率顯著降低，電池的效率提升到19.3-21.7％，對應的組件發電輸出功率也大幅提高。

和常規單多晶電池工藝相比，背面鈍化局域背接觸單多晶電池主要增加了背面鈍化、背面SiNx膜沉積和激光打孔開槽三道工藝。其中激光打孔開槽工藝是利用一定脈沖寬度的激光作用于背面鈍化和背面SiNx膜層，高能量的單色激光束與膜層發生力與熱相互作用后形成圓孔狀光斑，去除掉圓孔區域覆蓋在電池背面的鈍化層和SiNx覆蓋層，以使絲網印刷的鋁漿可以與電池背面的硅片襯底形成有效接觸，從而使光生載流子可以通過Al層導出，并形成局域鋁背場結構，因Al漿無法穿透SiNx層，其余未被激光去除的鈍化層被覆蓋在其上方的SiNx覆蓋層保護，發揮降低表面復合速率，提升效率的作用。

通常背面的激光打孔開槽結構面積約占電池片表面積的3-8％，常見的有貫通線型和虛線型以線段為基本單元的開槽結構：如說明書附圖1和如說明書附圖2所示，貫通線型由多個圓孔狀光斑重疊連接成一整條直線段，直線段再相距等長間距排列整面而成，根據與背面電極線段的相交情況分為垂直或平行貫通線型；如說明書附圖3和如說明書附圖4所示，虛線型由固定數量的圓孔狀光斑重疊連接成實線，與空線間隔排列形成一整條虛線段，虛線段再相距等長間距排列整面而成，同樣分為垂直或平行貫通線型，且根據實虛線的中心交錯情況分為錯位型和非錯位型。

不同光斑的尺度、排列方式、重疊和線間距設定會將背面鈍化層分割為大小和載流子傳導路徑不同的局域背接觸區，并形成不同面積的局域鋁背場結構，背面鈍化局域背接觸單多晶電池如激光打孔開槽面積過低，則光生電流在傳輸過程中電阻較大，從而產生較大的熱損失，導致電流和轉換效率降低，如激光打孔開槽面積過高，則鈍化層無法有效發揮降低表面復合速率的作用，導致電池的效率無法有效提升，激光打孔開槽面積同時在電池片表面產生了5-10％的損傷，作為整片單一晶體面，單多晶由于背面的完整晶體結構被激光能量破壞，會造成較大的Si襯底晶格破壞和復合損傷，影響電池的轉換效率提升和組件可靠性。

現有的背面鈍化沉積工藝，和激光束成形硬件共同決定了單個激光圓孔光斑的直徑大小，約20-65um，貫通線型和虛線型開槽結構的表面激光打孔開槽面積占電池背表面積的可調范圍也已固定，如需進一步降低激光打孔開槽工藝在電池片表面產生的損傷，同時保證光生電流在傳輸過程中的熱損失不大，只有引入點陣型激光打孔開槽結構，這種點陣激光打孔開槽方式由單個圓孔狀光斑分散均勻，相距設定的等長距離呈矩陣式排布于電池整個背表面。

通過將背部傳導平面分割為更小導電結構單元的方式，縮短了光生電流在體內和表面的傳導路徑，提升了光生載流子的傳輸收集能力，能在減少背面激光開槽區域面積即鈍化損失的基礎上，更有效收集三維尺度光生載流子，這在實驗室研究開發金屬背電極蒸鍍技術的高效背面鈍化太陽電池方面應用廣泛，但是目前產業化的激光開槽缺陷是：