一种全背接触光伏电池的金属化方法及电池、组件和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种全背接触光伏电池的金属化方法及电池、组件和系统。本发明专利技术的全背接触光伏电池的金属化方法，包括在N型晶体硅基体上制作全背接触结构、在背表面钝化膜上选择性开孔、背表面沉积铝、背表面印刷选择性掩膜、刻蚀未被掩膜覆盖处的铝、去除掩膜形成互相绝缘的p+铝电极和n+铝电极。其有益效果是：在金属化过程中，用点状接触取代线条状接触，减少了金属电极与掺杂硅界面处的高复合；使用低温工艺形成铝电极，不会给掺杂硅表面带来破坏；铝与掺杂硅之间有优异的金属半导体接触；由此所制电池具有更高的开路电压、填充因子和转换效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能电池
，具体涉及一种全背接触光伏电池的金属化方法及电池、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。其背表面的金属化一般采用丝网印刷法印刷线条状的掺铝银浆和银浆，这些浆料经高温烧结后烧穿背表面钝化膜与p+和n+掺杂区域形成欧姆接触。这种金属化方法存在如下不足：金属浆料和硅表面接触区域为线条状，在接触区域有严重的复合，接触面积越大，复合越大；在高温烧结过程中金属浆料会对硅表面形成一定程度的破坏。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种全背接触光伏电池的金属化方法及电池、组件和系统。本专利技术采用低温工艺形成点状接触的铝电极，克服了现有全背接触光伏电池的金属化方法的不足。本专利技术提供的一种全背接触光伏电池的金属化方法，其技术方案是：一种全背接触光伏电池的金属化方法，包括以下步骤：(1)分别对N型晶体硅基体的前表面和背表面进行掺杂处理，在N型晶体硅基体的前表面形成n+掺杂前表面场，在N型晶体硅基体的背表面形成相互交替排列的背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域；并在N型晶体硅基体的前表面形成前表面钝化减反膜，在N型晶体硅基体的背表面形成背表面钝化膜；(2)、在背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域上方开设贯穿背表面钝化膜的n+孔状阵列和p+孔状阵列；(3)、在步骤(2)处理后的N型晶体硅基体的背表面沉积铝层；(4)、在孔状阵列上印刷耐酸掩膜，将N型晶体硅基体放入酸性刻蚀液中，去除未被耐酸掩膜覆盖区域的铝层，形成相互电绝缘的p+铝电极和n+铝电极；(5)、将步骤(4)处理后的N型晶体硅基体放入碱性溶液中，去除耐酸掩膜，得到全背接触光伏电池。其中，步骤(1)中，对N型晶体硅基体的背表面进行掺杂处理的方法是：首先在N型晶体硅基体的背表面注入剂量为0.5×1015cm-2～3×1015cm-2的硼离子，然后在N型晶体硅基体的背表面选择性的注入磷离子，磷离子的注入剂量为3×1015cm-2～8×1015cm-2。其中，注入磷离子时，在N型晶体硅基体的背表面和离子束之间设置掩膜，掩膜上设置线条状开口，线条状开口宽50～400μm。其中，步骤(1)中，对N型晶体硅基体的前表面进行掺杂处理的方法是：在N型晶体硅基体的前表面注入剂量为1×1015cm-2～4×1015cm-2的磷离子。其中，步骤(1)中，将掺杂完成后的N型晶体硅基体进行退火处理，退火的峰值温度为800～1100℃，退火时间为30～200min，环境气源为N2和O2。其中，在制备前表面钝化减反膜和背表面钝化膜之前将N型晶体硅基体放入清洗机中进行清洗、烘干处理；前表面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设备先沉积一层厚度为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；背表面钝化膜的制备方法是：在N型晶体硅基体的背表面用PECVD设备或ALD设备沉积一层厚度为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介质膜。其中，步骤(2)为使用激光器在N型晶体硅基体的背表面开设贯穿钝化膜的p+孔状阵列和n+孔状阵列。其中，步骤(3)中，沉积铝层的方法为物理气相沉积法，铝层的厚度为2～5μm。其中，步骤(4)中，耐酸掩膜是石蜡或者耐酸树脂，耐酸掩膜的宽度大于或者等于p+孔状阵列中的孔直径和n+孔状阵列中的孔直径；酸性刻蚀液为盐酸溶液；步骤(5)中，碱性溶液为氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、四甲基氢氧化铵溶液或乙二胺溶液。其中，开始步骤(1)之前，对N型晶体硅基体的前表面作制绒处理；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。本专利技术化提供了一种全背接触光伏电池，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n+掺杂前表面场和前表面钝化减反膜，N型晶体硅基体的背表面从内到外依次为交替排列的背表面p+掺杂区域和背表面n+掺杂区域、背表面钝化膜和背表面电极，背表面电极包括p+电极和n+电极；所述背表面钝化膜上设置有p+孔状阵列和n+孔状阵列，所述p+电极穿过p+孔状阵列与背表面p+掺杂区域欧姆接触，所述n+电极穿过n+孔状阵列与背表面n+掺杂区域欧姆接触。其中，p+电极是p+铝电极，n+电极是n+铝电极；p+孔状阵列的孔直径为140～300μm，n+孔状阵列的孔直径为60～100μm；背表面n+掺杂区域的宽度为50～400μm。其中，覆盖在背表面钝化膜上的p+电极的厚度为2～5μm；覆盖在背表面钝化膜上的p+电极的宽度大于或者等于p+孔状阵列中的孔直径；覆盖在背表面钝化膜上的n+电极的厚度为2～5μm；覆盖在背表面钝化膜上的n+电极的宽度大于或者等于n+孔状阵列中的孔直径。其中，n+掺杂前表面场为轻掺杂，方阻为50～200Ω/sqr，结深为0.2～2.0μm；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。本专利技术化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，所述太阳能电池是上述的一种全背接触光伏电池。本专利技术化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，其特征在于：所述太阳能电池组件是上述的太阳能电池组件。本专利技术的技术优点主要体现在：在金属化过程中，用点状接触取代线条状接触，减少了金属电极与掺杂硅界面处的高复合；使用低温工艺形成铝电极，不会给掺杂硅表面带来破坏；铝与掺杂硅之间有优异的金属半导体接触；由此所制电池具有更高的开路电压、填充因子和转换效率。附图说明图1为本专利技术实施例的全背接触光伏电池的制备方法步骤一后的电池结构截面示意图。图2为本专利技术实施例的全背接触光伏电池的制备方法步骤二后的电池结构截面示意图。图3为本专利技术实施例的全背接触光伏电池的制备方法步骤三后的电池结构截面示意图。图4为本专利技术实施例的全背接触光伏电池的制备方法步骤四后的电池结构截面示意图。图5为本专利技术实施例的全背接触光伏电池的制备方法步骤五后的电池结构截面示意图。图6为本专利技术实施例的全背接触光伏电池的制备方法步骤六后的电池结构截面示意图。图7为本专利技术实施例的全背接触光伏电池的制备方法步骤七后的电池结构截面示意图。图8为本专利技术实施例的全背接触光伏电池的制备方法步骤八后的电池结构截面示意图。图9为本专利技术实施例的全背接触光伏电池的制备方法步骤九后的电池结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全背接触光伏电池的金属化方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)分别对N型晶体硅基体的前表面和背表面进行掺杂处理，在N型晶体硅基体的前表面形成n+掺杂前表面场，在N型晶体硅基体的背表面形成相互交替排列的背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域；并在N型晶体硅基体的前表面形成前表面钝化减反膜，在N型晶体硅基体的背表面形成背表面钝化膜；(2)、在背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域上方开设贯穿背表面钝化膜的n+孔状阵列和p+孔状阵列；(3)、在步骤(2)处理后的N型晶体硅基体的背表面沉积铝层；(4)、在n+孔状阵列区域和p+孔状阵列区域印刷耐酸掩膜，将N型晶体硅基体放入酸性刻蚀液中，去除未被耐酸掩膜覆盖区域的铝层，形成相互电绝缘的p+铝电极和n+铝电极；(5)、将步骤(4)处理后的N型晶体硅基体放入碱性溶液中，去除耐酸掩膜，得到全背接触光伏电池。

【技术特征摘要】
1.一种全背接触光伏电池的金属化方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)分别对N型晶体硅基体的前表面和背表面进行掺杂处理，在N型晶体硅基体的前表面形成n+掺杂前表面场，在N型晶体硅基体的背表面形成相互交替排列的背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域；并在N型晶体硅基体的前表面形成前表面钝化减反膜，在N型晶体硅基体的背表面形成背表面钝化膜；(2)、在背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域上方开设贯穿背表面钝化膜的n+孔状阵列和p+孔状阵列；(3)、在步骤(2)处理后的N型晶体硅基体的背表面沉积铝层；(4)、在n+孔状阵列区域和p+孔状阵列区域印刷耐酸掩膜，将N型晶体硅基体放入酸性刻蚀液中，去除未被耐酸掩膜覆盖区域的铝层，形成相互电绝缘的p+铝电极和n+铝电极；(5)、将步骤(4)处理后的N型晶体硅基体放入碱性溶液中，去除耐酸掩膜，得到全背接触光伏电池。2.根据权利要求1所述的一种全背接触光伏电池的金属化方法，其特征在于：步骤(1)中，对N型晶体硅基体的背表面进行掺杂处理的方法是：首先在N型晶体硅基体的背表面注入剂量为0.5×1015cm-2～3×1015cm-2的硼离子，然后在N型晶体硅基体的背表面选择性的注入磷离子，磷离子的注入剂量为3×1015cm-2～8×1015cm-2。3.根据权利要求2所述的一种全背接触光伏电池的金属化方法，其特征在于：注入磷离子时，在N型晶体硅基体的背表面和离子束之间设置掩膜，掩膜上设置线条状开口，线条状开口宽50～400μm。4.根据权利要求1所述的一种全背接触光伏电池的金属化方法，其特征在于：步骤(1)中，对N型晶体硅基体的前表面进行掺杂处理的方法是：在N型晶体硅基体的前表面注入剂量为1×1015cm-2～4×1015cm-2的磷离子。5.根据权利要求1所述的一种全背接触光伏电池的金属化方法，其特征在于：步骤(1)中，将掺杂完成后的N型晶体硅基体进行退火处理，退火的峰值温度为800～1100℃，退火时间为30～200min，环境气源为N2和O2。6.根据权利要求1所述的一种全背接触光伏电池的金属化方法，其特征在于：在制备前表面钝化减反膜和背表面钝化膜之前将N型晶体硅基体放入清洗机中进行清洗、烘干处理；前表面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设备先沉积一层厚度为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；背表面钝化膜的制备方法是：在N型晶体硅基体的背表面用PECVD设备或ALD设备沉积一层厚度为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介质膜。7.根据权利要求1所述的一种全背接触光伏电池的金属化方法，其特征在于：步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：林建伟，季根华，刘志锋，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：发明
国别省市：江苏;32