一种背接触太阳能电池及其组件和系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种背接触太阳能电池及其组件和系统。本实用新型专利技术的一种背接触太阳能电池，包括N型晶体硅基体，N型晶体硅基体的前表面从内到外依次为轻掺杂的n+前表面场和钝化减反膜；N型晶体硅基体的背表面从内到外依次为掺杂区域、钝化膜和金属电极，掺杂区域包括背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域，背表面n+掺杂区域设置有n+金属电极，背表面p+掺杂区域设置有p+金属电极。其有益效果是：本实用新型专利技术的背接触太阳能电池在完成前后表面的钝化膜覆盖后，经测试，其隐开路电压可达690mV以上，暗饱和电流密度J

Back contact solar cell, component and system thereof

The utility model relates to a back contact solar cell, a component and a system thereof. The utility model relates to a back contact solar cell, including N type crystal silicon substrate, the front surface of the N type crystalline silicon substrate from the inside to the outside are light doped n+ front surface field and back surface passivation and anti reflection film; N type crystal silicon substrate from the inside to the outside are doped region, passivation film and the metal electrode doped area includes the back surface and the back surface area of n+ doped p+ doped region, the back surface of n+ doped region is provided with n+ metal electrode, the back surface of p+ doped region is provided with p+ metal electrode. The utility model has the advantages that the back contact solar cell of the utility model is covered by the passive film on the front and back surface of the solar cell after being tested, and the implicit open circuit voltage of the utility model can reach more than 690mV, and the dark saturated current density is J

【技术实现步骤摘要】
一种背接触太阳能电池及其组件和系统
本技术涉及太阳能电池
，具体涉及一种背接触太阳能电池及其组件和系统。
技术介绍
太阳能电池是一种将光能转化为电能的半导体器件，较低的生产成本和较高的能量转化效率一直是太阳能电池工业追求的目标。对于目前常规太阳能电池，其p+掺杂区域接触电极和n+掺杂区域接触电极分别位于电池片的正反两面。电池的正面为受光面，正面金属接触电极的覆盖必将导致一部分入射的太阳光被金属电极所遮挡反射，造成一部分光学损失。普通晶硅太阳能电池的正面金属电极的覆盖面积在7％左右，减少金属电极的正面覆盖可以直接提高电池的能量转化效率。背接触电池，是一种将p+掺杂区域和n+掺杂区域均放置在电池背面(非受光面)的电池，该电池的受光面无任何金属电极遮挡，从而有效增加了电池片的短路电流，使电池片的能量转化效率得到提高。背接触结构的太阳能电池是目前太阳能工业化批量生产的晶硅太阳能电池中能量转化效率最高的一种电池，它的高转化效率、低组件封装成本，一直深受人们青睐。但是，背接触电池制作工艺比较复杂，其中包含多道制作掩膜的工艺，该工艺要求很高的对准精度，在以往的制作方法中，大都采用半导体集成电路中所使用的光刻技术来制作背接触电池的掩膜，然而光刻技术的成本非常昂贵，就目前而言很难应用于大规模的背接触电池生产。同时还会有多步的高温过程，不仅增加了工艺的复杂性，还会提高硅片的生产成本。因此，采用低成本、工艺简单的方法制作高效的背接触电池，一直以来都是一个巨大的挑战。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种高性能、生产成本低的背接触太阳能电池及其组件和系统。为实现上述技术目的，本技术采取的技术方案为：一种背接触太阳能电池，包括N型晶体硅基体，N型晶体硅基体的前表面从内到外依次为轻掺杂的n+前表面场和钝化减反膜；N型晶体硅基体的背表面从内到外依次为掺杂区域、钝化膜和金属电极，掺杂区域包括背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域，背表面n+掺杂区域设置有n+金属电极，背表面p+掺杂区域设置有p+金属电极；N型晶体硅基体的长度与厚度的比值为300～10000。其中，n+前表面场的方阻为50～200Ω/sqr，结深为0.2～2.0μm。其中，背表面n+掺杂区域的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm；背表面p+掺杂区域的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm。其中，N型晶体硅基体的电阻率为0.5～15Ω·cm，N型晶体硅基体的厚度为50～300μm；其中，p+金属电极为银铝合金电极，n+金属电极为银电极。其中，背表面n+掺杂区域的图案为线条状图案或者点状图案。其中，线条状图案宽50～400μm，点状图案的直径为500～1500μm。其中，钝化减反膜是SiOx介质膜和SiNx介质膜，钝化膜是AlOx介质膜和SiNx介质膜，钝化减反膜的厚度为45～110nm，钝化膜的厚度为24～70nm。本技术还提供了一种太阳能电池组件，包括由上至下依次设置的前层材料、封装材料、太阳能电池、封装材料、背层材料，太阳能电池是上述的一种背接触太阳能电池。本技术还提供了一种太阳能电池系统，包括一个以上的太阳能电池组件，太阳能电池组件是上述的太阳能电池组件。上述背接触太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：(1)、选择N型晶体硅基体，并对N型晶体硅基体的前表面作制绒处理；(2)、在处理后的N型晶体硅基体的背表面进行离子注入，注入元素包括硼；(3)、在处理后的N型晶体硅基体的背表面进行选择性地离子注入，注入元素包括磷，磷的注入剂量大于硼的注入剂量；(4)、在N型晶体硅基体的前表面进行离子注入，注入元素包括磷；(5)、将处理后的N型晶体硅基体进行高温退火处理，退火的峰值温度为800～1100℃，退火时间为30～200min；退火完成后在N型晶体硅基体的前表面形成轻掺杂的n+前表面场，在N型晶体硅基体的背表面形成背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域；(6)、将步骤(5)处理后的N型晶体硅基体进行清洗处理，去除前表面和背表面的氧化层，然后在N型晶体硅基体的前表面形成钝化减反膜，在N型晶体硅基体的背表面形成钝化膜；(7)、通过丝网印刷技术在N型晶体硅基体的背表面p+掺杂区域上印刷p+金属电极浆料，在背表面n+掺杂区域上印刷n+金属电极浆料，并进行烧结处理。其中，步骤(2)中，硼的注入剂量为0.5×1015cm-2～3×1015cm-2。其中，步骤(3)中，磷的注入剂量为3×1015cm-2～8×1015cm-2；离子注入磷时，在N型晶体硅基体的背表面和离子束之间设置掩膜，掩膜上设置有开孔图案，掩膜的材质为石墨，掩膜上的开孔图案为线条状开口图案或者点状开口图案，线条状开口图案宽50～400μm，点状开口图案的直径为500～1500μm。其中，步骤(4)中，磷的离子注入剂量为1×1015cm-2～4×1015cm-2。其中，步骤(5)中，钝化减反膜的制备方法是在N型晶体硅基体的前表面利用PECVD技术先沉积一层厚度为5～30nm的SiOx介质膜，然后在SiOx介质膜上再沉积一层厚度为40～80nm的SiNx介质膜；钝化膜的制备方法是在N型晶体硅基体的背表面利用PECVD技术或ALD技术先沉积一层厚度为4～20nm的AlOx介质膜，然后在AlOx介质膜的表面再沉积一层厚度为20～50nm的SiNx膜。本技术的技术优点主要体现在：本技术的背接触太阳能电池在完成前后表面的钝化膜覆盖后，经测试，其隐开路电压(ImpliedVoc)可达690mV以上，暗饱和电流密度J0＜30fA/cm2，印刷电极制成的背接触电池后，其短波段的内量子效率达95％以上。性能优良。本技术的背接触太阳能电池的制备方法还具有以下优点：1、无需使用复杂的介质膜掩膜生长及开孔工艺就可形成交替排列的p+和n+掺杂区域，极大地简化了工艺流程；2、n+前表面场、背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域在一次高温工序中共同形成，极大减少了高温工序数目，节约了生产成本；3、使用离子注入和退火的方法完成掺杂，相对扩散来说其方阻均匀性更好，过程更容易控制。由此可见，本技术的制备工艺流程较为简单，且成本较低、安全可控，便于进行产业化推广。附图说明图1为本技术实施例的背接触太阳能电池的制备方法步骤一后的电池结构截面示意图。图2为本技术实施例的背接触太阳能电池的制备方法步骤二后的电池结构截面示意图。图3为本技术实施例的背接触太阳能电池的制备方法步骤三后的电池结构截面示意图。图4为本技术实施例的背接触太阳能电池的制备方法步骤四后的电池结构截面示意图。图5为本技术实施例的背接触太阳能电池的制备方法步骤五后的电池结构截面示意图。图6为本技术实施例的背接触太阳能电池的制备方法步骤六后的电池结构截面示意图。图7为本技术实施例的背接触太阳能电池的制备方法步骤七后的电池结构截面示意图。图8为本技术实施例的背接触太阳能电池的制备方法步骤三中使用的条状开孔掩膜结构示意图。图9为本技术实施例的背接触太阳能电池的制备方法步骤三中使用的点状开孔掩膜结构示意图。具体实施方式下面将结合实施例以及附图对本技术加以详细说明，需要指出的是，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种背接触太阳能电池，包括N型晶体硅基体，其特征在于：所述N型晶体硅基体的前表面从内到外依次为轻掺杂的n+前表面场和钝化减反膜，所述n+前表面场的结深为0.2～2.0μm；所述N型晶体硅基体的背表面从内到外依次为掺杂区域、钝化膜和金属电极，所述掺杂区域包括背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域，所述背表面n+掺杂区域设置有n+金属电极，所述背表面p+掺杂区域设置有p+金属电极；所述N型晶体硅基体的长度与厚度的比值为300～10000。

【技术特征摘要】
1.一种背接触太阳能电池，包括N型晶体硅基体，其特征在于：所述N型晶体硅基体的前表面从内到外依次为轻掺杂的n+前表面场和钝化减反膜，所述n+前表面场的结深为0.2～2.0μm；所述N型晶体硅基体的背表面从内到外依次为掺杂区域、钝化膜和金属电极，所述掺杂区域包括背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域，所述背表面n+掺杂区域设置有n+金属电极，所述背表面p+掺杂区域设置有p+金属电极；所述N型晶体硅基体的长度与厚度的比值为300～10000。2.根据权利要求1所述的一种背接触太阳能电池，其特征在于：所述n+前表面场的方阻为50～200Ω/sqr。3.根据权利要求1所述的一种背接触太阳能电池，其特征在于：所述背表面n+掺杂区域的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm；所述背表面p+掺杂区域的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm。4.根据权利要求1所述的一种背接触太阳能电池，其特征在于：所述N型晶体硅基体的电阻率为0.5～15Ω·cm，所述N型晶体硅基体的厚度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：林建伟，刘志锋，季根华，孙玉海，刘勇，张育政，
申请(专利权)人：泰州中来光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32