局部背表面场N型太阳能电池及制备方法和组件、系统技术方案

本发明专利技术涉及一种局部背表面场N型太阳能电池及制备方法和组件、系统。本发明专利技术的局部背表面场N型太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：对N型晶体硅基体的前后表面分别进行掺杂，再在硅基体前后表面生长阻挡层，然后在其背表面印刷耐酸浆料形成副栅状图案的掩膜；然后浸入酸性溶液中去除未被掩膜覆盖区域的阻挡层；浸入碱性溶液中去除掩膜，并刻蚀其他区域而保留掩膜下方n+重掺杂区域；再次浸入酸性溶液中去除硅基体前后表面残余的阻挡层。其有益效果是：由于背面副栅仅和局部n+重掺杂区域接触，所以接触电阻低；其他区域为非掺杂区域，所以俄歇复合低；通过设置金属丝来形成正面副栅，极大的减少电池的银浆消耗，从而降低电池片的制作成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能电池
，特别涉及一种局部背表面场N型太阳能电池及制备方法和组件、系统。
技术介绍
太阳能电池是一种能将太阳能转化为电能的半导体器件。目前，业界的主流产品为P型晶硅太阳能电池。该电池工艺简单，但是具有光致衰减效应，即电池的效率会随着时间的增加而逐渐衰减，这主要是由于掺入P型硅衬底中的硼原子与衬底中的氧原子相结合产生硼氧对的结果。研究表明，硼氧对起着载流子陷阱作用，使少数载流子寿命降低，从而导致了电池光电转换效率的衰减。相对于P型晶硅电池，N型晶硅电池具有光致衰减小、耐金属杂质污染性能好、少数载流子扩散长度长等优点，并且由于N型晶体硅太阳能电池的正负电极都可以制作成常规的H型栅线电极结构，因此该电池不仅正面可以吸收光，其背表面也能吸收反射和散射光从而产生额外的电力。常见的N型晶体硅太阳能电池为p+/n/n+结构，其中电池正表面为p+型掺杂，背表面为n+型掺杂。为了降低背面电极和n+掺杂区域之间的接触电阻，所以希望n+层为重掺杂。为了提高电池的开路电压和短路电流，我们需要减少重掺杂带来高俄歇复合，这时又希望n+层为轻掺杂。现有技术无法很好地解决由背表面n+型掺杂层带来的填充因子与开路电压短路电流之间的矛盾。另外，正表面的p+掺杂区域一般采用掺铝银浆制作电极，掺铝银浆的价格一般较为昂贵，这导致含银浆料在电池制造成本中的占比居高不下。
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，提供一种局部背表面场N型太阳能电池及制备方法和组件、系统。本专利技术提供的局部背表面场N型太阳能电池及其制备方法得到的局部背表面场N型太阳能电池可以较好地解决由背表面n+型掺杂层带来的填充因子与开路电压短路电流之间的矛盾。通过设置金属丝来形成正面副栅，在保证金属丝副栅线电阻不增加的情况下，极大的减少电池的银浆消耗，从而降低电池片的制作成本。本专利技术提供的一种局部背表面场N型太阳能电池的制备方法，其技术方案是：一种局部背表面场N型太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：(1)、对N型晶体硅基体进行掺杂处理，然后在N型晶体硅基体的正表面和背表面制备阻挡层，背面阻挡层的厚度小于正面阻挡层的厚度；(2)、在步骤(1)处理后的N型晶体硅基体的背表面印刷耐酸浆料并烘干形成副栅状图案的掩膜；(3)、将步骤(2)处理后的N型晶体硅基体浸入酸性溶液中去除未被掩膜覆盖区域的背面阻挡层，但正面的阻挡层要求不被酸性溶液去除，但厚度会相应减薄；(4)、将步骤(3)处理后的N型晶体硅基体浸入碱性溶液中去除掩膜，碱性溶液同时去除未被掩膜覆盖的n+重掺杂区域，保留被掩膜覆盖的n+重掺杂区域，从而形成局部n+重掺杂的背表面；(5)、再次将N型晶体硅基体浸入酸性溶液中去除正表面和背表面残余的阻挡层；(6)、在步骤(5)处理后的N型晶体硅基体的正表面制备钝化减反膜并在背表面制备钝化膜，然后在N型晶体硅基体的背表面使用金属浆料印刷背面电极，背面电极的背面副栅与局部n+重掺杂区域连接；在N型晶体硅基体的正表面使用金属丝制备与所述p+掺杂区域欧姆接触的正面电极，烧结后完成局部背面场N型太阳能电池的制备。其中，步骤(6)中，制备正面电极的方法是：将沾附有掺铝银浆的金属丝贴附在N型晶体硅基体的正表面，经烘干、烧结后，金属丝与p+掺杂区域形成欧姆接触。其中，步骤(6)中，制备正面电极的方法是：在N型晶体硅基体的正表面使用掺铝银浆印刷分段副栅；然后在分段副栅上铺设金属丝，烧结后的分段副栅、金属丝和p+掺杂区域三者之间形成欧姆接触。其中，步骤(6)中，制备正面电极的方法是：在N型晶体硅基体的正表面使用掺铝银浆印刷分段副栅，然后进行烧结处理；在烧结后的N型晶体硅基体的分段副栅上印刷热敏导电层；然后在热敏导电层上铺设镀有热敏导电材料的金属丝，将铺设好镀有热敏导电材料的金属丝的N型晶体硅基体进行加热，使得镀有热敏导电材料的金属丝、热敏导电层、p+掺杂区域和分段副栅四者之间形成欧姆接触。其中，所述热敏导电层是锡膏导电层，所述镀有热敏导电材料的金属丝为锡包铜丝、银包铜丝、锡包铝丝或锡包钢丝中的任一种；所述锡膏含有锡、锡铅合金、锡铋合金或锡铅银合金中的任一种。其中，对N型晶体硅基体进行加热的方式是采用红外加热的方式，加热的回流峰值温度为183-250摄氏度。其中，步骤(1)中对N型晶体硅基体进行掺杂处理的方法包括以下步骤：S1、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；N型晶体硅基体的电阻率为0.5～15Ω·cm；S2、将步骤S1处理后的N型晶体硅基体放入工业用扩散炉中对制绒面进行硼扩散形成正表面的p+掺杂区域，硼源采用三溴化硼，扩散温度为900-1000℃，时间为60-180分钟；硼扩散后的方阻值为40-100Ω/sqr；S3、将硼扩散后的N型晶体硅基体放入刻蚀清洗机中，去除背表面的硼扩散层和正表面的硼硅玻璃层；S4、使用离子注入机在步骤S3处理后的N型晶体硅基体背表面注入磷并进行退火处理形成背表面的n+重掺杂区域，n+重掺杂区域的方阻值为10-40Ω/sqr；退火的峰值温度为700～950℃，退火时间为30～200min，环境气源为N2和O2。其中，所述阻挡层是SiO2层或SiNx层，正面阻挡层的厚度为200-300nm，背面阻挡层厚度为50-100nm。其中，步骤(2)中副栅状图案的掩膜的宽为20-100um，互相平行，间距为1-2mm。其中，步骤(3)中的酸性溶液为5-20％的HF溶液中，N型晶体硅基体浸入5-20％HF溶液中的时间为0.5-5分钟，取出N型晶体硅基体后用去离子水清洗。其中，步骤(4)中的所述碱性溶液是10～30％的KOH溶液、10～30％的NaOH溶液、10～30％的四甲基氢氧化铵溶液或者10～30％的乙二胺溶液；碱性溶液的温度为50-90℃，N型晶体硅基体浸入碱性溶液中的反应时间为0.5-5分钟，取出N型晶体硅基体后用去离子水清洗。其中，步骤(5)中的酸性溶液是5-20％的HF溶液中，N型晶体硅基体浸入5-20％HF溶液中的时间为2-5分钟，取出N型晶体硅基体后用去离子水清洗。其中，步骤(6)中，在N型晶体硅基体的背表面制备背面电极的方法是：在N型晶体硅基体的背表面使用银浆印刷H型栅线的背面电极并进行烘干，其中背面主栅宽0.5-3mm，等间距设置3-6根，背面副栅宽20-100um。本专利技术还本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种局部背表面场N型太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)、对N型晶体硅基体进行掺杂处理，然后在N型晶体硅基体的正表面和背表面制备阻挡层，背面阻挡层的厚度小于正面阻挡层的厚度；(2)、在步骤(1)处理后的N型晶体硅基体的背表面印刷耐酸浆料并烘干形成副栅状图案的掩膜；(3)、将步骤(2)处理后的N型晶体硅基体浸入酸性溶液中去除未被掩膜覆盖区域的背面阻挡层，但正面的阻挡层要求不被酸性溶液去除，但厚度会相应减薄；(4)、将步骤(3)处理后的N型晶体硅基体浸入碱性溶液中去除掩膜，碱性溶液同时去除未被掩膜覆盖的n+重掺杂区域，保留被掩膜覆盖的n+重掺杂区域，从而形成局部n+重掺杂的背表面；(5)、再次将N型晶体硅基体浸入酸性溶液中去除正表面和背表面残余的阻挡层；(6)、在步骤(5)处理后的N型晶体硅基体的正表面制备钝化减反膜并在背表面制备钝化膜，然后在N型晶体硅基体的背表面使用金属浆料印刷背面电极，背面电极的背面副栅与局部n+重掺杂区域连接；在N型晶体硅基体的正表面使用金属丝制备与所述p+掺杂区域欧姆接触的正面电极，烧结后完成局部背面场N型太阳能电池的制备。

【技术特征摘要】
1.一种局部背表面场N型太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括以
下步骤：
(1)、对N型晶体硅基体进行掺杂处理，然后在N型晶体硅基体的正表面
和背表面制备阻挡层，背面阻挡层的厚度小于正面阻挡层的厚度；
(2)、在步骤(1)处理后的N型晶体硅基体的背表面印刷耐酸浆料并烘
干形成副栅状图案的掩膜；
(3)、将步骤(2)处理后的N型晶体硅基体浸入酸性溶液中去除未被掩
膜覆盖区域的背面阻挡层，但正面的阻挡层要求不被酸性溶液去除，但厚度会
相应减薄；
(4)、将步骤(3)处理后的N型晶体硅基体浸入碱性溶液中去除掩膜，
碱性溶液同时去除未被掩膜覆盖的n+重掺杂区域，保留被掩膜覆盖的n+重掺
杂区域，从而形成局部n+重掺杂的背表面；
(5)、再次将N型晶体硅基体浸入酸性溶液中去除正表面和背表面残余的
阻挡层；
(6)、在步骤(5)处理后的N型晶体硅基体的正表面制备钝化减反膜并
在背表面制备钝化膜，然后在N型晶体硅基体的背表面使用金属浆料印刷背面
电极，背面电极的背面副栅与局部n+重掺杂区域连接；在N型晶体硅基体的正
表面使用金属丝制备与所述p+掺杂区域欧姆接触的正面电极，烧结后完成局部
背面场N型太阳能电池的制备。
2.根据权利要求1所述的一种局部背表面场N型太阳能电池的制备方法，
其特征在于：步骤(6)中，制备正面电极的方法是：将沾附有掺铝银浆的金属
丝贴附在N型晶体硅基体的正表面，经烘干、烧结后，金属丝与p+掺杂区域形
成欧姆接触。
3.根据权利要求1所述的一种局部背表面场N型太阳能电池的制备方法，
其特征在于：步骤(6)中，制备正面电极的方法是：在N型晶体硅基体的正

\t表面使用掺铝银浆印刷分段副栅；然后在分段副栅上铺设金属丝，烧结后的分
段副栅、金属丝和p+掺杂区域三者之间形成欧姆接触。
4.根据权利要求1所述的一种局部背表面场N型太阳能电池的制备方法，
其特征在于：步骤(6)中，制备正面电极的方法是：在N型晶体硅基体的正
表面使用掺铝银浆印刷分段副栅，然后进行烧结处理；在烧结后的N型晶体硅
基体的分段副栅上印刷热敏导电层；然后在热敏导电层上铺设镀有热敏导电材
料的金属丝，将铺设好镀有热敏导电材料的金属丝的N型晶体硅基体进行加热，
使得镀有热敏导电材料的金属丝、热敏导电层、p+掺杂区域和分段副栅四者之
间形成欧姆接触。
5.根据权利要求4所述的一种局部背表面场N型太阳能电池的制备方法，
其特征在于：所述热敏导电层是锡膏导电层，所述镀有热敏导电材料的金属丝
为锡包铜丝、银包铜丝、锡包铝丝或锡包钢丝中的任一种；锡膏含有锡、锡铅
合金、锡铋合金或锡铅银合金中的任一种。
6.根据权利要求4所述的一种局部背表面场N型太阳能电池的制备方法，
其特征在于：对N型晶体硅基体进行加热的方式是采用红外加热的方式，加热
的回流峰值温度为183-250摄氏度。
7.根据权利要求1所述的一种局部背表面场N型太阳能电池的制备方法，
其特征在于：步骤(1)中对N型晶体硅基体进行掺杂处理的方法包括以下步
骤：
S1、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；N
型晶体硅基体的电阻率为0.5～15Ω·cm；
S2、将步骤S1处理后的N型晶体硅基体放入工业用扩散炉中对制绒面进
行硼扩散形成正表面的p+掺杂区域，硼源采用三溴化硼，扩散温度为
900-1000℃，时间为60-180分钟；硼扩散后的方阻值为40-100Ω/sqr；
S3、将硼扩散后的N型晶体硅基体放入刻蚀清洗机中，去除背表面的硼扩
散层和正表面的硼硅玻璃层；
S4、使用离子注入机在步骤S3处理后的N型晶体硅基体背表面注入磷并
进行退火处理形成背表面的n+重掺杂区域，n+重掺杂区域的方阻值为
...

【专利技术属性】
技术研发人员：林建伟，刘志锋，孙玉海，季根华，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