CN109494264A - 一种晶硅太阳能电池及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶硅太阳能电池，包括P型基体；所述P型基体的迎光面向外依次包括N型半导体层及正面电极；所述P型基体的背光面向外依次包括介质层及背面电极；所述介质层为带高固定正电荷的介质层；所述介质层在所述P型基体与所述介质层接触的表面感应形成N型反型层；所述介质层具有与所述背面电极相配合的图案，使所述背面电极可直接与所述P型基体接触。本发明在P型基体的背光面表面附近形成浮动结，抑制了背光面的表面复合，增大了晶硅太阳能电池的光电转换效率，同时，上述介质层可由简单的沉积工艺设置，相较于现有技术中的氧化铝，成本低廉，工艺简单。本发明还同时提供了一种具有上述有益效果的晶硅太阳能电池的制作方法。

Description

一种晶硅太阳能电池及其制作方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，特别是涉及一种晶硅太阳能电池及其制作方法。
背景技术
太阳能作为一种可再生能源，从发明初期就受到全世界的重视，进入21世纪后，越来越多的太阳能电池发电技术得到发展，其中，其中，晶硅电池中的PERC电池因其转化效率高，且可投入工业化生产，因此采用介质层进行背面钝化的PERC(Passivated Emitter andRearCell)晶硅太阳电池受到光伏行业的广泛重视，产能迅速提升，从2015年底的5GW增长至2017年底的35GW，占晶硅电池总产能的比例也不断提高。
但是现有的PERC电池的背面钝化主要采用Al2O3，而Al2O3沉积设备价格昂贵，使PERC晶硅电池的成本居高不下，产线升级的成本也较为高昂，因此，找出一条行之有效的成本低廉又工艺简单的晶硅太阳能电池的背面钝化方法，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种晶硅太阳能电池及其制作方法，以解决现有技术中晶硅太阳能电池背面钝化成本高昂的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种晶硅太阳能电池，包括P型基体；
所述P型基体的迎光面向外依次包括N型半导体层及正面电极；
所述P型基体的背光面向外依次包括介质层及背面电极；
所述介质层为带高固定正电荷的介质层；
所述介质层在所述P型基体与所述介质层接触的表面感应形成N型反型层；
所述介质层具有与所述背面电极相配合的图案，使所述背面电极可直接与所述P型基体接触。
可选地，在上述晶硅太阳能电池中，所述晶硅太阳能电池还包括绝缘层；
所述绝缘层设置于所述背面电极与所述N型反型层之间，用于防止所述背面电极与所述N型反型层之间出现电导通。
可选地，在上述晶硅太阳能电池中，所述晶硅太阳能电池还包括保护层；
所述保护层设置于所述绝缘层及所述介质层表面，用于保护所述绝缘层及所述介质层免受机械划伤及物理化学腐蚀。
可选地，在上述晶硅太阳能电池中，所述硅太阳能电池还包括P+型层；
所述P+型层设置于所述背面电极与所述P型基体之间；
所述P+型层的掺杂浓度大于所述P型基体的掺杂浓度。
可选地，在上述晶硅太阳能电池中，所述背面电极为金属铝电极。
可选地，在上述晶硅太阳能电池中，所述晶硅太阳能电池还包括钝化层；
所述钝化层设置于所述N型半导体层及所述正面电极之间。
可选地，在上述晶硅太阳能电池中，所述晶硅太阳能电池还包括减反层；
所述减反层设置于所述钝化层与所述正面电极之间，用于增加进入所述钝化层中的光通量。
可选地，在上述晶硅太阳能电池中，所述减反层与所述钝化层为氮化硅。
本发明还提供了一种晶硅太阳能电池的制作方法，包括：
提供P型基体；
在所述P型基体的迎光面设置N型半导体层；
在所述P型基体的背光面设置介质层，所述介质层为带高固定正电荷的介质层；
在所述N型半导体层表面设置正面电极，并在所述介质层表面按照预设图案设置背面电极，使所述背面电极能与所述P型基体接触，得到所述晶硅太阳能电池。
可选地，在上述晶硅太阳能电池的制作方法中，所述在所述介质层表面按照预设图案设置背面电极具体包括：
在所述介质层表面按照预设图案印刷铝浆；
将印刷过铝浆的P型基体过烧结，完成金属化，得到所述背面电极。
本发明所提供的晶硅太阳能电池，包括P型基体；所述P型基体的迎光面向外依次包括N型半导体层及正面电极；所述P型基体的背光面向外依次包括介质层及背面电极；所述介质层为带高固定正电荷的介质层；所述介质层在所述P型基体与所述介质层接触的表面感应形成N型反型层；所述介质层具有与所述背面电极相配合的图案，使所述背面电极可直接与所述P型基体接触。本发明提供的晶硅太阳能电池，利用背光面的带高固定正电荷的介质层，在P型基体表面感应形成N型反型层，N型反型层与P型基体在晶硅太阳能电池的背光面表面附近形成浮动结，抑制了背光面的表面复合，增大了晶硅太阳能电池的光电转换效率，同时，上述介质层可由简单的沉积工艺设置，相较于现有技术中的氧化铝，成本低廉，工艺简单。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的晶硅太阳能电池的一种具体实施方式的结构示意图；
图2为本发明提供的晶硅太阳能电池的另一种具体实施方式的结构示意图；
图3为本发明提供的晶硅太阳能电池的又一种具体实施方式的结构示意图；
图4为本发明提供的晶硅太阳能电池的还一种具体实施方式的结构示意图；
图5为本发明提供的晶硅太阳能电池的制作方法的一种具体实施方式的流程示意图；
图6为本发明提供的晶硅太阳能电池的制作方法的另一种具体实施方式的流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种晶硅太阳能电池，其一种具体实施方式的结构示意图如图1所示，称其为具体实施方式一，包括P型基体101；
上述P型基体101的迎光面向外依次包括N型半导体层102及正面电极103；
上述P型基体101的背光面向外依次包括介质层104及背面电极105；
上述介质层104为带高固定正电荷的介质层104；
上述介质层104在上述P型基体101与上述介质层104接触的表面感应形成N型反型层106；
所述介质层104具有与上述背面电极105相配合的图案，使上述背面电极105可直接与上述P型基体101接触。
更进一步地，上述晶硅太阳能电池为迎光面经过表面制绒处理的太阳能电池，太阳能电池经过表面制绒后，对光的吸收能力大幅上升，光电转换效率也会大大提高。
更进一步地，上述P型基体101为P型硅，上述N型半导体为磷掺杂N型硅。
更进一步地，上述晶硅太阳能电池还包括钝化层111；上述钝化层111设置于上述N型半导体层102及上述正面电极103之间，在上述晶硅太阳能电池迎光面也设置钝化层111，与背光面的介质层104相配合，达到更强的钝化效果，可进一步提升上述晶硅太阳能电池的发电效率。
更进一步地，上述晶硅太阳能电池还包括减反层112；上述减反层112设置于上述钝化层111与上述正面电极103之间，用于增加进入上述钝化层111中的光通量。上述减反层112可以为增透膜，通过控制减反层112的折射率和膜厚，让减反层112上下表面的反射光线因相位相反而相互抵消，从而增加进入上述晶硅太阳能电池中的光通量。
更进一步地，上述介质层104可以为氮化硅层。
更进一步地，上述正面电极103可以为金属银电极，上述金属银电极可与上述N型半导体层102形成欧姆接触。
增设了上述减反层及上述钝化层的晶硅太阳能电池的结构示意图如图2所示。
本发明所提供的晶硅太阳能电池，包括P型基体101；上述P型基体101的迎光面向外依次包括N型半导体层102及正面电极103；上述P型基体101的背光面向外依次包括介质层104及背面电极105；上述介质层104为带高固定正电荷的介质层104；上述介质层104在上述P型基体101与上述介质层104接触的表面感应形成N型反型层106；所述介质层104具有与上述背面电极105相配合的图案，使上述背面电极105可直接与上述P型基体101接触。本发明提供的晶硅太阳能电池，利用背光面的带高固定正电荷的介质层104，在P型基体101表面感应形成N型反型层106，N型反型层106与P型基体101在晶硅太阳能电池的背光面表面附近形成浮动结，抑制了背光面的表面复合增大了晶硅太阳能电池的光电转换效率，同时，上述介质层104可由简单的沉积工艺设置，相较于现有技术中的氧化铝，成本低廉，工艺简单。
在具体实施方式一的基础上，对上述背光面的结构做进一步改进，得到具体实施方式二，其结构示意图如图3所示，包括P型基体101；
上述P型基体101的迎光面向外依次包括N型半导体层102及正面电极103；
上述P型基体101的背光面向外依次包括介质层104及背面电极105；
上述介质层104为带高固定正电荷的介质层104；
上述介质层104在上述P型基体101与上述介质层104接触的表面感应形成N型反型层106；
所述介质层104具有与上述背面电极105相配合的图案，使上述背面电极105可直接与上述P型基体101接触；
上述晶硅太阳能电池还包括绝缘层107；
上述绝缘层107设置于上述背面电极105与上述N型反型层106之间，用于防止上述背面电极105与上述N型反型层106之间出现电导通；
上述晶硅太阳能电池还包括保护层108；
上述保护层108设置于上述绝缘层107及上述介质层104表面，用于保护上述绝缘层107及上述介质层104免受机械划伤及物理化学腐蚀。
本具体实施方式与上述具体实施方式的不同之处在于，本具体实施方式进一步限定了上述晶硅太阳能电池的背光面的结构，其余结构均与上述具体实施方式相同，在此不再展开赘述。
更进一步地，上述绝缘层107可以为热氧化或湿法氧化形成的氧化硅，防止上述背面电极105与上述N型反型层106之间发生接触产生漏电，降低上述晶硅太阳能电池的光电转换效率。
更进一步地，上述保护层108可以为氮化硅、氮氧化硅或氧化硅，起到保护上述介质层104和上述绝缘层107的作用。
需要注意的是，本具体实施方式仅举一例，在实际生产中，也可以只设置上述绝缘层107，或者只设置上述保护层108。
在上述具体实施方式的基础上，进一步对上述背面电极105与上述P型基体101的连接处做限定，得到具体实施方式三，其结构示意图如图4所示，包括P型基体101；
上述P型基体101的迎光面向外依次包括N型半导体层102及正面电极103；
上述P型基体101的背光面向外依次包括介质层104及背面电极105；
上述介质层104为带高固定正电荷的介质层104；
上述介质层104在上述P型基体101与上述介质层104接触的表面感应形成N型反型层106；
所述介质层104具有与上述背面电极105相配合的图案，使上述背面电极105可直接与上述P型基体101接触；
上述晶硅太阳能电池还包括绝缘层107；
上述绝缘层107设置于上述背面电极105与上述N型反型层106之间，用于防止上述背面电极105与上述N型反型层106之间出现电导通；
上述晶硅太阳能电池还包括保护层108；
上述保护层108设置于上述绝缘层107及上述介质层104表面，用于保护上述绝缘层107及上述介质层104免受机械划伤及物理化学腐蚀；
上述硅太阳能电池还包括P+型层109；
上述P+型层109设置于上述背面电极105与上述P型基体101之间；
上述P+型层109的掺杂浓度大于上述P型基体101的掺杂浓度。
本具体实施方式与上述具体实施方式的不同之处在于，本具体实施方式在上述P型基体101与上述背面电极105之间增设了P+型层109，其余结构均与上述具体实施方式相同，在此不再展开赘述。
更进一步地，上述背面电极105为金属铝电极，可在烧结设置上述背面电极105的过程中直接得到上述P+型层109。
本具体实施方式中的P+型层109，可与上述P型基体101构成高低结，也就是局部表面场，能够抑制界面处的载流子复合，并减小接触电阻，进一步减小元件内电流消耗的同时，提升太阳能电池的光电转换效率。
本发明还提供了一种晶硅太阳能电池的制作方法，其一种具体实施方式的流程示意图如图5所示，称其为具体实施方式四，包括：
步骤S101：提供P型基体101。
更进一步地，上述P型基体101还经过清洗、去切割损伤及表面制绒等工序中的一个或多个工序处理。
步骤S102：在上述P型基体101的迎光面设置N型半导体层102。
步骤S103：在上述P型基体101的背光面设置介质层104，上述介质层104为带高固定正电荷的介质层104。
更进一步地，上述介质层104的设置为采用PECVD(PlasmaEnhanced ChemicalVapor Deposition)法在背面沉积氮化硅层；
上述氮化硅层的厚度的范围为10纳米至100纳米，包括端点值，如10.0纳米、55.6纳米或100.0纳米中任一个。
本步骤还可包括采用PECVD法在正面沉积第二氮化硅层，充当减反层112和钝化层111。
步骤S104：在上述N型半导体层102表面设置正面电极103，并在上述介质层104表面按照预设图案设置背面电极105，使上述背面电极105能与上述P型基体101接触，得到上述晶硅太阳能电池。
需要注意的是，上述步骤S102与步骤S103并无绝对的先后顺序，是可以调换的。
本步骤具体包括采用腐蚀性浆料或激光在背光面的氮化硅层上开孔，在开孔区域露出上述P型基体101表面；
采用热氧化法或湿法氧化法，在开孔区域的P型基体101表面上生长作为绝缘层107的氧化硅，上述绝缘层107的厚度的范围为2纳米至20纳米，包括端点值，如2.0纳米、12.5纳米或20.0纳米中任一个；
采用PECVD法在背光面沉积保护层108，上述保护层108可以为氮化硅、氮氧化硅或氧化硅，厚度的范围为50纳米至200纳米，如50.0纳米、156.2纳米或200.0纳米中任一个；
采用腐蚀性浆料或激光在背光面的开孔区域继续开小孔，露出上述P型基体101表面，上述绝缘层107上的孔洞与上述介质层104上的孔洞的边缘间距为10微米至100微米，包括端点值，如10.0微米、52.3微米或100.0微米；
采用丝网印刷工艺在上述晶硅太阳能电池的迎光面与背光面设置正面电极103与背面电极105。
本发明所提供的晶硅太阳能电池的制作方法，包括提供P型基体101；在上述P型基体101的迎光面设置N型半导体层102；在上述P型基体101的背光面设置介质层104，上述介质层104为带高固定正电荷的介质层104；在上述N型半导体层102表面设置正面电极103，并在上述介质层104表面按照预设图案设置背面电极105，使上述背面电极105能与上述P型基体101接触，得到上述晶硅太阳能电池。本发明提供的晶硅太阳能电池的制作方法，利用背光面的带高固定正电荷的介质层104，在P型基体101表面感应形成N型反型层106，N型反型层106与P型基体101在晶硅太阳能电池的背光面表面附近形成浮动结，抑制了背光面的表面复合，增大了晶硅太阳能电池的光电转换效率，同时，上述介质层104可由简单的沉积工艺设置，相较于现有技术中的氧化铝，成本低廉，工艺简单。
在上述具体实施方式的基础上，进一步对上述背面电极105的设置过程做限定，得到具体实施方式五，其流程示意图如图6所示，包括：
步骤S201：提供P型基体101。
步骤S202：在上述P型基体101的迎光面设置N型半导体层102。
步骤S203：在上述P型基体101的背光面设置介质层104，上述介质层104为带高固定正电荷的介质层104。
步骤S204：在上述N型半导体层102表面设置正面电极103。
步骤S205：在上述介质层104表面按照预设图案印刷铝浆。
步骤S206：将印刷过铝浆的P型基体101过烧结，完成金属化，得到上述背面电极105，并使上述背面电极105能与上述P型基体101接触，得到上述晶硅太阳能电池。
需要注意的是，上述正面电极及上述背面电极的设置的顺序是可调换的，可以先设置背面电极再设置正面电极。
本具体实施方式与上述具体实施的方式的不同之处，本具体实施方式对上述背面电极105的设置方法做了限定，其余步骤均与上述具体实施方式相同，在此不再展开赘述。
本具体实施方式中，采用金属铝作为上述背面电极105的材料，铝浆在烧结过程中，会和与之接触的P型基体101发生掺杂，最终获得高掺杂浓度的铝掺杂P型半导体，即上述P+型层109，上述P+型层109的有益效果已在上文叙述过，在此不再赘述，因此采用金属铝作为上述背面电极105的原料，可进一步简化工艺，提高生产效率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的晶硅太阳能电池及其制作方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种晶硅太阳能电池，其特征在于，包括P型基体；
所述P型基体的迎光面向外依次包括N型半导体层及正面电极；
所述P型基体的背光面向外依次包括介质层及背面电极；
所述介质层为带高固定正电荷的介质层；
所述介质层在所述P型基体与所述介质层接触的表面感应形成N型反型层；
所述介质层具有与所述背面电极相配合的图案，使所述背面电极可直接与所述P型基体接触。
2.如权利要求1所述的晶硅太阳能电池，其特征在于，所述晶硅太阳能电池还包括绝缘层；
所述绝缘层设置于所述背面电极与所述N型反型层之间，用于防止所述背面电极与所述N型反型层之间出现电导通。
3.如权利要求2所述的晶硅太阳能电池，其特征在于，所述晶硅太阳能电池还包括保护层；
所述保护层设置于所述绝缘层及所述介质层表面，用于保护所述绝缘层及所述介质层免受机械划伤及物理化学腐蚀。
4.如权利要求1至3任一项所述的晶硅太阳能电池，其特征在于，所述硅太阳能电池还包括P+型层；
所述P+型层设置于所述背面电极与所述P型基体之间；
所述P+型层的掺杂浓度大于所述P型基体的掺杂浓度。
5.如权利要求1所述的晶硅太阳能电池，其特征在于，所述背面电极为金属铝电极。
6.如权利要求1所述的晶硅太阳能电池，其特征在于，所述晶硅太阳能电池还包括钝化层；
所述钝化层设置于所述N型半导体层及所述正面电极之间。
7.如权利要求6所述的晶硅太阳能电池，其特征在于，所述晶硅太阳能电池还包括减反层；
所述减反层设置于所述钝化层与所述正面电极之间，用于增加进入所述钝化层中的光通量。
8.如权利要求7所述的晶硅太阳能电池，其特征在于，所述减反层与所述钝化层为氮化硅。
9.一种晶硅太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括：
提供P型基体；
在所述P型基体的迎光面设置N型半导体层；
在所述P型基体的背光面设置介质层，所述介质层为带高固定正电荷的介质层；
在所述N型半导体层表面设置正面电极，并在所述介质层表面按照预设图案设置背面电极，使所述背面电极能与所述P型基体接触，得到所述晶硅太阳能电池。
10.如权利要求9所述的晶硅太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述在所述介质层表面按照预设图案设置背面电极具体包括：
在所述介质层表面按照预设图案印刷铝浆；
将印刷过铝浆的P型基体过烧结，完成金属化，得到所述背面电极。
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