晶硅太阳能电池的电极结构制造技术

本发明专利技术公开了一种晶硅太阳能电池的电极结构，其适用于TOPCon电池，在多晶硅层、金属浆料之间设置由N型浆料制得的过渡层，使由金属浆料烧结制得的金属电极可通过过渡层与多晶硅层形成欧姆接触；可避免金属浆料烧结过程中，金属浆料与多晶硅层反应形成肖特基结；还可避免金属浆料烧结过程中，多晶硅层和隧穿氧化层被金属浆料穿刺破坏；进而使与多晶硅层配合的金属电极可采用铝浆，且铝浆的烧结温度可高于铝

【技术实现步骤摘要】
晶硅太阳能电池的电极结构


[0001]本专利技术涉及晶硅太阳能电池的电极结构。

技术介绍

[0002]N型TOPCon电池是一种由N型硅片制备的高效晶硅太阳能电池，该电池的背面设有隧穿氧化层和重掺磷的多晶硅层，且该多晶硅层表面设有由金属浆料制备的背面电极。目前，该背面电极采用的金属浆料为银浆，但选择银浆会提高TOPCon电池的成本。若能用铝浆替代银浆来制备TOPCon电池的背面电极，则可以降低TOPCon电池的成本。
[0003]但使用铝浆来制备与多晶硅层直接接触的背面电极，会有如下问题：1）由于铝浆与多晶硅层直接接触，在铝浆烧结过程中，无论低于还是高于铝
‑
硅共晶点，铝与硅都会有不同程度的反应，进而会在金属铝（TOPCon电池的背面电极）和晶硅（TOPCon电池背面的多晶硅层）之间形成一层P型掺杂层（晶硅太阳能电池的铝背场即是基于烧结型铝浆与晶硅的反应制备的），最终形成了“金属/P型掺杂层/N型硅”这样的肖特基结，这会破坏金属铝与晶硅之间的欧姆接触，使背面电极的接触电阻升高；2）由于铝浆与多晶硅层直接接触，若铝浆的烧结温度超过铝
‑
硅共晶点（577℃），在铝浆烧结过程中，晶硅熔融后会迅速在铝中扩散，导致冷却后的铝硅合金层深度达到数微米甚至十几微米，即形成“穿刺”微结构，这对于一百纳米厚度以内的多晶硅层是致命的，而且由于多晶硅晶界的存在，这个过程会非常快，以致于瞬间把一百纳米的多晶层以及之下的隧穿氧化层都破坏了。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术的缺陷，本专利技术提供一种晶硅太阳能电池的电极结构，包括设在多晶硅层表面的第一金属电极，多晶硅层设在硅片一侧表面，第一金属电极由第一金属浆料烧结制得；第一金属电极、多晶硅层之间还设有过渡层，过渡层由N型浆料制得，第一金属电极通过过渡层与多晶硅层形成欧姆接触。
[0005]优选的，所述N型浆料为采用含X粉体制得的可印刷浆料；X为五价元素。
[0006]优选的，所述含X粉体选自掺杂X的纳米硅粉体、掺杂X的微米硅粉体、X的硅化物粉体、硅与X合金化合物粉体中的一种或几种。
[0007]优选的，所述含X粉体的粒径为5～5000nm。
[0008]优选的，所述过渡层的厚度（即N型浆料的印刷厚度）为0.2～40μm。
[0009]优选的，所述硅片为N型硅片，多晶硅层为掺杂X的N+多晶硅层。
[0010]优选的，所述N+多晶硅层、N型浆料中的X独立选自磷、砷、锑中的一种或几种。
[0011]优选的，所述N型浆料为掺杂浓度（即X的浓度）大于N+多晶硅层的N++浆料或硅与X的合金浆料，即N型浆料中X（磷、砷、锑中的一种或几种）的浓度大于N+多晶硅层中X（如磷）的浓度。
[0012]优选的，所述第一金属浆料为铝浆、银铝浆或银浆。
[0013]优选的，所述多晶硅层表面还覆有钝化层，钝化层还设有用于印刷N型浆料的镂空区域。
[0014]优选的，所述钝化层包括SiNx层、SiOx层、SiONx层中一层或几层。
[0015]优选的，采用激光刻蚀或化学腐蚀方式在钝化层制备镂空区域。
[0016]优选的，先在镂空区域印刷N型浆料，再在N型浆料上印刷第一金属浆料。
[0017]优选的，所述N型浆料覆盖镂空区域，第一金属浆料覆盖N型浆料。
[0018]优选的，在印刷第一金属浆料之前，先通过热处理使在镂空区域印刷的N型浆料固化。
[0019]优选的，所述热处理的温度为200～1000℃，时间为10纳秒～120秒。
[0020]优选的，所述热处理采用辐射加热的方式。
[0021]优选的，所述辐射加热的辐射源采用激光光源或非激光光源。
[0022]优选的，还包括设在硅片另一侧表面的第二金属电极，第二金属电极由第二金属浆料烧结制得；第一金属浆料与第二金属浆料共烧结或分步烧结。
[0023]优选的，所述第二金属浆料为铝浆、银铝浆或银浆。
[0024]优选的，所述多晶硅层与所述硅片一侧表面之间还设有隧穿氧化层。
[0025]优选的，所述晶硅太阳能电池为TOPCon电池；所述硅片一侧表面为硅片的背面，所述硅片另一侧表面为硅片的正面。
[0026]本专利技术的优点和有益效果在于：提供一种晶硅太阳能电池的电极结构，其适用于TOPCon电池，在多晶硅层、金属浆料之间设置由N型浆料制得的过渡层，使由金属浆料烧结制得的金属电极可通过过渡层与多晶硅层形成欧姆接触；可避免金属浆料烧结过程中，金属浆料与多晶硅层反应形成肖特基结；还可避免金属浆料烧结过程中，多晶硅层和隧穿氧化层被金属浆料穿刺破坏；进而使与多晶硅层配合的金属电极（如TOPCon电池的背电极）可采用铝浆，且铝浆的烧结温度可高于铝
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硅共晶点（577℃）。
[0027]本专利技术具有如下特点：1、本专利技术采用N型浆料作为金属浆料（如铝浆）和多晶硅层之间的过渡层，过渡层的厚度可调，可控制金属浆料（如铝浆）与硅合金反应的程度，不仅可以大大减缓并控制铝
‑
硅合金化过程，而且也不会在合金区域之下形成P型掺杂层。
[0028]2、本专利技术过渡层的N型浆料，可以采用重掺磷、砷、锑的纳米硅体系，掺杂浓度在10
20
cm
‑3以上；也可以是磷、砷、锑这些五价元素与硅形成的硅化物粉体、合金粉体所配制的浆料。具体的，N型浆料可选择采用纳米硅颗粒制备的磷浆。
[0029]3、本专利技术在过渡层（N型浆料）上印刷金属浆料（如铝浆）前，对N型浆料进行热处理，可控制过渡层（N型浆料）与多晶硅层的熔接深度，进而保持多晶硅层的钝化作用。
[0030]4、本专利技术的电极结构适用于TOPCon电池，在现有丝印工艺的基础上，使TOPCon电池的背电极可用铝浆代替银浆，且铝电极（背电极）依然能形成良好的欧姆接触。
[0031]5、本专利技术用成本低廉的铝浆替代昂贵的银浆来制备电极，可降低TOPCon电池的成本。
[0032]N+多晶硅层是由CVD生长而来，其生长工艺就决定了其polycrystalline的结构特性。尽管利用原位掺杂或对多晶硅层的扩散掺杂的方法可以获得N型掺杂，但其polycrystalline的晶体结构不会变。因此，铝浆在烧结过程中，依然遵循先和
polycrystalline silicon之间的合金反应，降温后必然会在合金层与poly层之间形成铝掺杂层，及p+层。这就形成了肖特基结，甚至是由于铝与硅的合金反应速度快、深度深，导致poly层全部被反应掉。
[0033]本专利技术在poly层上加了N型浆料，有三重效果：第一，由于N型浆料的存在，导致中铝
‑
硅合金区的急剧变薄；第二，N型浆料中的五价元素在硅中的固溶度要远高于铝在硅中的固溶度，因此在合金降温冷却时由于硅在铝中的固溶度下降从而在合金区以及poly硅之间形成的一层很薄的掺杂层，该掺杂层中的五价元素掺杂浓度要远高于铝的浓度；第三，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.晶硅太阳能电池的电极结构，包括设在多晶硅层表面的第一金属电极，多晶硅层设在硅片一侧表面，第一金属电极由第一金属浆料烧结制得；其特征在于，第一金属电极、多晶硅层之间还设有过渡层，过渡层由N型浆料制得，第一金属电极通过过渡层与多晶硅层形成欧姆接触。2.根据权利要求1所述的晶硅太阳能电池的电极结构，其特征在于，所述N型浆料为采用含X粉体制得的可印刷浆料；X为五价元素。3.根据权利要求2所述的晶硅太阳能电池的电极结构，其特征在于，所述含X粉体选自掺杂X的纳米硅粉体、掺杂X的微米硅粉体、X的硅化物粉体、硅与X合金化合物粉体中的一种或几种。4.根据权利要求2所述的晶硅太阳能电池的电极结构，其特征在于，所述含X粉体的粒径为5～5000nm。5.根据权利要求1所述的晶硅太阳能电池的电极结构，其特征在于，所述过渡层的厚度（即N型浆料的印刷厚度）为0.2～40μm。6.根据权利要求3所述的晶硅太阳能电池的电极结构，其特征在于，所述多晶硅层为掺杂X的N+多晶硅层。7.根据权利要求6所述的晶硅太阳能电池的电极结构，其特征在于，所述N+多晶硅层、N型浆料中的X独立选自磷、砷、锑中的一种或几种。8.根据权利要求7所述的晶硅太阳能电池的电极结构，其特征在于，所述N型浆料为掺杂浓度大于N+多晶硅层的N++浆料或硅与X的合金浆料。9.根据权利要求1所述的晶硅太阳能电池的电极结构，其特征在于，所述第一金属浆料为铝浆、银铝浆或银浆。10.根据权利要求1所述的晶硅太阳能电池的电极结构，其特征在于，所述多晶硅层表面还覆有钝化层，钝化层还设有用于印刷N型浆料的镂空区域。11.根据权利要求10所述的晶硅太阳能电池的电极结构，其特征在于，所述钝化层包括SiNx层、SiOx层...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立功，汤佳丽，
申请(专利权)人：常州时创能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：