一种具有扩散结旁路二极管的太阳电池芯片制造技术

本发明专利技术公开一种具有扩散结旁路二极管的太阳电池芯片，自上而下包括：正面电极、包括发射区和基区的太阳电池光电转换层以及相互隔离的第一背面电极、第二背面电极，所述基区下表面具有一局部区域扩散结，所述扩散结位于电池芯片的一侧，所述第一背面电极覆盖但不超出基区未进行表面扩散的部分，所述第二背面电极覆盖但不超出所述的扩散结表面。本发明专利技术设计的旁路二极管用于保护电池串中相邻的电池片，芯片工艺简单，无需经多次扩散、蚀刻形成与电池光电转换层机械隔离的旁路二极管；旁路二极管位于电池片背面，不占用电池表面光照面积；基区同时作为光电转换层及旁路二极管的正极（或负极），减少了功率损耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有扩散结旁路二极管的太阳电池芯片，属于半导体光电子器件与

技术介绍
太阳电池是重要的清洁能源之一，由于太阳光能的分散性，形成规模的电源系统都必须采用大量太阳电池片进行串并联，由此带来的问题是，一旦串并联网络中其中一片电池片失效，将导致整个网络的发电功率大幅下降；同时，失效的电池片相当于一负载，形成所谓热斑，长时间负荷下将导致该失效电池片受到不可逆破坏，也就是整个网络受到不可逆效率衰减，甚至整个网络失效。因此，通常都会为每片电池片并联一反向二极管，称旁路二极管，正常工作状态下，旁路二极管由于反接于电池片，相当于开路；而当某一电池片失效，处于不工作状态，旁路二极管处于正向串联于相邻电池片，在较低压降下导通，保证了整个网络的正常运行。然而，加入旁路二极管，一方面，增加了成本及封装工艺的复杂程度，另一方面，对于非聚光电池系统，如空间应用电池，由于电池紧密排列，旁路二极管将占用较大一部分面积，降低了太阳光的利用，而对于聚光电池系统，在一些同样需要密排的电池系统中，如电热联产电池系统，则无法实现每片电池片配置一个旁路二极管。目前，在一些太阳电池中，将旁路二极管集成在电池片上，即在电池片中隔离出一部分面积制成二极管，简化了电池封装工艺，同时也一定程度地降低了旁路二极管占用的光照面积，然而，这种方法仍未能完全避免光照面积的浪费，而更重要的，这种方法只适用于较小光生电流的情况下，因为旁路二极管允许通过的电流与其p-n结面积成正比，光生电流越大，要求旁路二极管面积也就越大，如在聚光电池中，旁路二极管将占用30%以上光照面积，显然是不适用的。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术公开一种具有扩散结旁路二极管的太阳电池芯片，所述太阳电池芯片自上而下包括：正面电极、包括发射区和基区的太阳电池光电转换层以及相互隔离的第一背面电极、第二背面电极，所述基区下表面具有一局部区域扩散结，所述扩散结位于电池芯片的一侧，所述第一背面电极覆盖但不超出基区未进行表面扩散的部分，所述第二背面电极覆盖但不超出所述的扩散结表面。优选地，所述正面电极即受光面电极，其为栅状金属电极或透明导电层，包含至少一连接带焊盘；优选地，提供一太阳电池基片，在该太阳电池基片上表面通过扩散工艺形成发射区，所述发射区下方未被扩散的部分作为基区；优选地，所述局部区域扩散结位于基区下表面，与所述的发射区同一次扩散形成；优选地，所述太阳电池芯片为多结化合物电池，包含一外延衬底，并采用MOCVD或MBE在外延衬底上生长光电转换层；优选地，所述局部区域扩散结位于所述多结化合物太阳电池外延衬底下表面，所述外延衬底可以仅充当衬底，也可以是多结电池最底部一结子电池，并且所述外延衬底极性与基区相同；优选地，所述局部区域扩散结面积依据光生电流大小确定，优选地，通过扩散结电流密度不大于70mA/mm2；优选地，所述第一背面电极覆盖但不超出未经扩散的基区；优选地，所述第二背面电极位于所述局部区域扩散结中心区域，且不超出扩散结范围。本专利技术设计的旁路二极管用于保护电池串中相邻的电池片，其优点包括：（1）对于硅电池，旁路二极管扩散结与发射区经由一次扩散形成；对于化合物多结电池，仅需一次扩散形成旁路二极管，而上述两种太阳电池的旁路二极管制作过程中，均无需经历蚀刻工艺，因此，本专利技术提出的一种太阳电池芯片的结构及制作工艺简单，无需经多次扩散、蚀刻形成与电池光电转换层机械隔离的旁路二极管；（2）基区同时作为光电转换层及旁路二极管的正极（或负极），旁路电流直接从基区进入旁路二极管，减少了功率损耗；（3）本专利技术的旁路二极管位于电池片背面，不占用电池表面光照面积。附图说明图1示意了提供一硅太阳电池基片或一多结化合物太阳电池外延片。图2示意了通过一次扩散，在太阳电池基片上表面形成发射区，在太阳电池基片下表面局部区域形成扩散结二极管。图3为图2的背面俯视图。图4示意了沉积第一、第二背面电极。图5为图4的背面俯视图。图6示意了在发射区表面沉积正面电极。图7为图6的正面俯视图。图8示意了一种具有扩散结旁路二极管的太阳电池芯片形成电池串的连接方式，其为剖面图。图9示意了一种具有扩散结旁路二极管的太阳电池芯片形成电池串的连接方式，其为正面俯视图。图10示意了一种具有扩散结旁路二极管的太阳电池芯片形成电池串的连接方式，其为背面俯视图。图中：001：太阳电池基片；001a：发射区；001b：基区；002：扩散结旁路二极管；003：第一背面电极；004：第二背面电极；005：正面电极。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述，但不应以此限制本专利技术的保护范围。实施例1（1）如图1所示，提供一硅太阳电池基片001，其为p型；（2）如图2和3所示，在硅太阳电池基片001上表面及局部的下表面扩散磷，分别形成n型的发射区001a及背面局部区域的扩散结旁路二极管002，该扩散结旁路二极管的正极（p型层）同时作为基区001b，所述发射区001a与基区001b组成太阳电池光电转换层，扩散形成的n型层为扩散结旁路二极管002的负极，位于电池芯片的一侧，其面积依据太阳电池芯片光生电流大小而定，使得通过扩散结旁路二极管002的电流密度大小不超过70mA/mm2；（3）如图4和5所示，沉积第一背面电极003、第二背面电极004，其中第一背面电极003覆盖但不超出基区001b未进行表面扩散的部分，作为电池芯片正极，第二背面电极004覆盖但不超出所述的扩散结旁路二极管002表面，作为扩散结旁路二极管002的负极；（4）如图6和7所示，制备正面电极005，其至少包含一连接带焊盘，以及若干栅线电极，制得太阳电池芯片；（5）如图8~图9所示，将前述太阳电池芯片通过连接带串联，然后将所述扩散结旁路二极管002负极与相邻的电池芯片的正极003连接，当其中一片电池片失效，电池串上的电流将经由失效芯片的上一片芯片的扩散结旁路二极管002直接流入失效芯片正极003，从而达到保护失效芯片的目的。实施例2（1）如图1所示，提供一硅太阳电池基片001，其为n型；（2）如图2和3所示，在硅太阳电池基片上表面及局部的下表面扩散硼，分别形成p型的发射区001a及背面局部区域的扩散结旁路二极管002，该扩散结旁路二极管002的负极（n型层）同时作为基区001b，所述发射区001a与基区001b组成太阳电池光电转换层，扩散形成的p型层为扩散结旁路二极管002的正极，位于电池芯片的一侧，其面积依据太阳电池芯片光生电流大小而定，使得通过扩散结旁路二极管002的电流密度大小不超过70mA/mm2；（3）如图4和5所示，沉积相互隔离的第一背面电极003、第二背面电极004，其中第一背面电极003覆盖但不超出基区001b未进行表面扩散的部分，作为电池芯片负极，第二背面电极004覆盖但不超出所述的扩散结旁路二极管002表面，作为扩散结旁路二极管002本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术公开一种具有扩散结旁路二极管的太阳电池芯片，所述太阳电池芯片自上而下包括：正面电极、包括发射区和基区的太阳电池光电转换层以及相互隔离的第一背面电极、第二背面电极，所述基区下表面具有一局部区域扩散结，所述扩散结位于电池芯片的一侧，所述第一背面电极覆盖但不超出基区未进行表面扩散的部分，所述第二背面电极覆盖但不超出所述扩散结表面。

【技术特征摘要】
1.本发明公开一种具有扩散结旁路二极管的太阳电池芯片，所述太阳电池芯片自上而下包括：正面电极、包括发射区和基区的太阳电池光电转换层以及相互隔离的第一背面电极、第二背面电极，所述基区下表面具有一局部区域扩散结，所述扩散结位于电池芯片的一侧，所述第一背面电极覆盖但不超出基区未进行表面扩散的部分，所述第二背面电极覆盖但不超出所述扩散结表面。
2.根据权利要求1所述的一种具有扩散结旁路二极管的太阳电池芯片，其特征在于：所述正面电极即受光面电极，其为栅状金属电极或透明导电层，包含至少一连接带焊盘。
3.根据权利要求1所述的一种具有扩散结旁路二极管的太阳电池芯片，其特征在于：提供一太阳电池基片，在该太阳电池基片上表面通过扩散工艺形成发射区，所述发射区下方未被扩散的部分作为基区。
4.根据权利要求3所述的一种具有扩散结旁路二极管的太阳电池芯片，其特征在于：所述局部区域扩散结位于基区下表面，与所述发射区同一次扩散形成。
5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊伟平，毕京锋，陈文浚，刘冠洲，杨美佳，李明阳，吴超瑜，王笃祥，
申请(专利权)人：天津三安光电有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12