一种背结背接触太阳能电池制造技术

本发明专利技术提供了一种背结背接触太阳能电池，包括，基片；复合在所述基片前表面的受光复合层；复合在所述基片背表面的第二钝化层和第一电极复合层；所述第二钝化层和所述第一电极复合层交替设置；复合在所述第二钝化层表面的第二型掺杂半导体层；设置在所述第二型掺杂半导体层上的第二电极。本发明专利技术提出的载流子选择的背结背接触太阳能电池，利用第二型掺杂半导体层载流子选择性的特性，将第二型掺杂半导体层设置于钝化层上作为电池背光面的发射极，而金属直接与发射极电接触。由于发射极具有优异表面钝化、只允许多数载流子纵向输运的载流子选择特性，且具有电池制备工艺简单、成本低的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能电池
，涉及一种背结背接触太阳能电池，尤其涉及一种载流子选择的背结背接触太阳能电池。
技术介绍
太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。太阳能电池只要被满足一定照度条件的光照到，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。在物理学上称为太阳能光伏(Photovoltaic，缩写为PV)，简称光伏。太阳能电池的工作原理就是，太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结内建电场的作用下，光生空穴流向p区，光生电子流向n区，接通电路后就产生电流。随着全社会对环境问题的日益关注，太阳能电池作为一种可以直接将太阳能转化为电能的装备，越来越得到人们的关注，同样的太阳能电池的种类的也越来越多。太阳能电池就是利用PN结的光伏效应将光能直接转换为电能的，传统的太阳能电池发射极作在电池的前表面，在电池的前面和背面都有电极，入射的光子激发出电子空穴对，电子空穴对被位于电池前表面的PN结分离开来，通过电极引出到外电路。提升电池光电转换效率和降低材料成本，从而降低太阳电池的发电成本，促进太阳能光伏推广应用，一直是太阳能电池发展的方向。然而，常规的太阳能电池结构中，位于电池受光面的栅线电极约占电池总面积的8％，导致严重的遮光损失。此外，在组件封装时，电池片之间的互联条上出现严重的串联电阻损失，导致较大的组件阻抗损失。由此背接触式太阳能电池应运而生，背结背接触电池，又名背接触指交叉(interdigitatedbackcontact，IBC)太阳能电池(简称IBC电池)，这种电池将发射极和背场全部作在了电池的背面，减小了遮光损失，而且由于电极作在了电池的背表面，不用再考虑遮光，从而完全移除前表面栅线遮光损失，而且全部位于电池背面的金属电极结构，允许采用宽栅线和多层金属化等方式，大幅降低电池串联电阻，并使得组件封装时电池之间易于互联，减少铝条焊接工艺，可降低电池片间组装成本，这些特性都可以提高电池的转换效率，其具有取得更高转换效率的潜能，逐渐成为产业化高效电池的主要研发方向。在现有技术中，背接触太阳能电池通常采用硼扩散技术形成电池背光面的发射区。然而，在硼扩散工艺中，由于硼在硅中的扩散性较低，需要较高的温度和较长的扩散时间以保证硼从表面扩散入晶硅衬底，无疑增加了电池制造成本。此外，由于硼扩散发射结表面含有大量的复合缺陷，需要适当的钝化层以减少载流子表面复合。然而，为实现发射区少数载流子的有效收集，金属电极通过钝化层的开口与发射区电接触。由于金属电极接触区域会引起大量的表面复合，较大的金属接触面积可以降低金属接触电阻，却会增加电池背表面的复合损失，这一提高金属电接触特性与降低表面复合的矛盾，限制了背接触太阳能电池转换效率的进一步提升。因此，如何找到一种更高转换效率的背结背接触电池，同时技术方案简单易于实现，已成为领域内诸多一线研发人员亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种背结背接触太阳能电池，特别是一种采用隧穿氧化层钝化接触结构的背结背接触太阳能电池，本专利技术提供的背面采用隧穿氧化层钝化接触结构的背结背接触太阳能电池具有较高的电池性能，而且技术方案简单易于实现。本专利技术提供了一种背结背接触太阳能电池，包括：基片；复合在所述基片前表面的受光复合层；复合在所述基片背表面的第二钝化层和第一电极复合层；所述第二钝化层和所述第一电极复合层交替设置；复合在所述第二钝化层表面的第二型掺杂半导体层；设置在所述第二型掺杂半导体层上的第二电极。优选的，所述第一电极复合层包括：复合在所述基片背表面的第一型掺杂半导体层；所述第一型掺杂半导体层表面的一部分接触有第一电极，所述第一型掺杂半导体层表面的其余部分复合有第一钝化层；当所述第一型为N型时，所述第二型为P型；当所述第一型为P型时，所述第二型为N型。优选的，所述第二钝化层为隧穿钝化层；所述第二钝化层为单个或多个；所述第一电极复合层为单个或多个；所述受光复合层包括：复合在所述基片前表面的前表面场层；复合在所述前表面场层表面的第三钝化层；复合在所述第三钝化层表面的减反射层。优选的，所述基片背表面具有凸起和凹槽交替分布的结构；所述第二钝化层复合在所述凹槽底部的基片背表面上，所述第一电极复合层复合在所述凸起顶部的基片背表面上；所述凸起的宽度与所述凹槽的宽度的比值为(0.0005～2.3)：1。优选的，所述凸起为矩形凸起，所述凹槽为矩形凹槽；所述凹槽的底面距离所述凸起的顶面的距离小于等于100μm。优选的，所述第一电极的接触部分形状为圆形、线形和纺锤形中的一种或多种；所述第一电极的接触部分的接触面面积占所述第一型掺杂半导体层表面面积的1％～100％；所述第二电极的接触部分的接触面面积占所述第二型掺杂半导体层表面面积的1％～100％。优选的，所述基片包括硅材料或掺杂的硅材料；所述掺杂类型为N型或P型；所述基片的厚度为100～300μm；所述第一型掺杂半导体层和所述第二型掺杂半导体层的材质各自选自硼、磷、镓和砷中的一种或多种掺杂的半导体材料；所述第一型掺杂半导体层的厚度为0.1～3μm；所述第二型掺杂半导体层的厚度为10～300nm；所述第一钝化层、第二钝化层和第三钝化层的材质为绝缘材质；所述第一钝化层的厚度为50～200nm；所述第二钝化层的厚度为10～50nm；所述第三钝化层的厚度为10～100nm。优选的，所述硅材料包括单晶硅、多晶硅、微晶硅、非晶硅和硅薄膜中的一种或多种；所述掺杂的硅材料为硼、磷、镓和砷中的一种或多种掺杂的硅材料；所述半导体材料包括单晶硅、多晶硅、微晶硅、非晶硅和硅薄膜中的一种或多种；所述第一钝化层、第二钝化层和第三钝化层的材质各自包括氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、二氧化铪和氮化硅中的一种或多种。优选的，所述基片前表面和受光复合层具有陷光结构；所述前表面场为掺杂的硅材料；所述掺杂类型为N型或P型；所述多个第一型掺杂半导体层的具有相同或不同的掺杂浓度；所述多个第二型掺杂半导体层的具有相同或不同的掺杂浓度。优选的，所述前表面场的掺杂浓度大于所述基片的掺杂浓度；所述第一型掺杂半导体层掺杂浓度大于所述基片的掺杂浓度；所述第二型掺杂半导体层掺杂浓度大于所述基片的掺杂浓度。本专利技术提供了一种背结背接触太阳能电池，包括，基片；复合在所述基片前表面的受光复合层；复合在所述基片背表面的第二钝化层和第一电极复合层；所述第二钝化层和所述第一电极复合层交替设置；复合在所述第二钝化层表面的第二型掺杂半导体层；设置在所述第二型掺杂半导体层上的第二电极。与现有技术相比，本专利技术针对传统的背结背接触太阳能电池采用硼扩散技术形成电池背光面的发射极，需要良好的钝化以实现具有高开路电压、高转换效率的太阳能电池，然而，降低金属接触电阻与减少载流子表面复合的矛盾，限制了太阳能电池性能的提升的问题。本专利技术提出了一种载流子选择的背结背接触太阳能电池，利用第二型掺杂半导体层载流子选择性的特性，将第二型掺杂半导体层设置于薄钝化层上作为电池背光面的发射极，而金属直接与发射极电接触。由于发射极具有优异表面钝化、只允许多数载流子纵向输运的载流子选择特性。因此，可将表面钝化与金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种背结背接触太阳能电池，其特征在于，包括：基片；复合在所述基片前表面的受光复合层；复合在所述基片背表面的第二钝化层和第一电极复合层；所述第二钝化层和所述第一电极复合层交替设置；复合在所述第二钝化层表面的第二型掺杂半导体层；设置在所述第二型掺杂半导体层上的第二电极。

【技术特征摘要】
1.一种背结背接触太阳能电池，其特征在于，包括：基片；复合在所述基片前表面的受光复合层；复合在所述基片背表面的第二钝化层和第一电极复合层；所述第二钝化层和所述第一电极复合层交替设置；复合在所述第二钝化层表面的第二型掺杂半导体层；设置在所述第二型掺杂半导体层上的第二电极。2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一电极复合层包括：复合在所述基片背表面的第一型掺杂半导体层；所述第一型掺杂半导体层表面的一部分接触有第一电极，所述第一型掺杂半导体层表面的其余部分复合有第一钝化层；当所述第一型为N型时，所述第二型为P型；当所述第一型为P型时，所述第二型为N型。3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二钝化层为隧穿钝化层；所述第二钝化层为单个或多个；所述第一电极复合层为单个或多个；所述受光复合层包括：复合在所述基片前表面的前表面场层；复合在所述前表面场层表面的第三钝化层；复合在所述第三钝化层表面的减反射层。4.根据权利要求1～3任意一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述基片背表面具有凸起和凹槽交替分布的结构；所述第二钝化层复合在所述凹槽底部的基片背表面上，所述第一电极复合层复合在所述凸起顶部的基片背表面上；所述凸起的宽度与所述凹槽的宽度的比值为(0.0005～2.3)：1。5.根据权利要求4述的太阳能电池，其特征在于，所述凸起为矩形凸起，所述凹槽为矩形凹槽；所述凹槽的底面距离所述凸起的顶面的距离小于等于100μm。6.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一电极的接触部分形状为圆形、线形和纺锤形中的一种或多种；所述第一电极的接触部分的接触面面积占所述第一型掺杂半导体层表面面积的1...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙昀，贾锐，姜帅，陶科，孙恒超，戴小宛，金智，刘新宇，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11