一種perc太陽能電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種PERC太陽能電池，包括具有PN結(jié)的硅片層，以及依次設(shè)于硅片層背面的鈍化層和金屬層；所述鈍化層上設(shè)有開口區(qū)；太陽能電池的表面設(shè)有背電極；以硅片所在的平面計，所述背電極所在的位置與所述開口區(qū)所在的位置不重合。本發(fā)明將背電極所在的位置與所述開口區(qū)所在的位置設(shè)計成不重合，減小了金屬與開口處裸硅之間的復(fù)合，提高電池開壓，實驗證明：相比現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)可以使得電池轉(zhuǎn)換效率有0.1%的提升，取得了意想不到的效果。
【專利說明】
一種PERC太陽能電池
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種PERC太陽能電池，屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 常規(guī)的化石燃料日益消耗殆盡，在現(xiàn)有的可持續(xù)能源中，太陽能無疑是一種最清 潔、最普遍和最有潛力的替代能源。太陽能發(fā)電裝置又稱為太陽能電池或光伏電池，可以將 太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能，其發(fā)電原理是基于半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏特效應(yīng)。
[0003] 隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了局部接觸背鈍化(PERC)太陽能電池，這是新開發(fā)出來的 一種高效太陽能電池，得到了業(yè)界的廣泛關(guān)注。其核心是在硅片的背光面用氧化鋁或者氧 化硅薄膜(5~100納米)覆蓋，以起到鈍化表面，提高長波響應(yīng)的作用，從而提升電池的轉(zhuǎn)換 效率。但是，氧化鋁或者氧化硅不導(dǎo)電，因此需要對該薄膜局部開口，以便于鋁金屬與硅片 背表面接觸，收集電流。另外，由于鋁金屬(通常是鋁漿)在高溫燒結(jié)過程中，會破壞氧化鋁 或者氧化硅的鈍化作用，因此通常要在氧化鋁或者氧化硅薄膜上再覆蓋氮化硅薄膜，起到 保護作用。因此，現(xiàn)有的PERC太陽能電池的制備方法主要包括如下步驟：制絨、擴散、背拋 光、刻蝕和去雜質(zhì)玻璃、背面沉積氧化鋁或氧化硅薄膜、沉積氮化硅保護膜、正面沉積氮化 硅減反射層、背面局部開口、絲網(wǎng)印刷正背面金屬漿料、燒結(jié)，即可得到太陽能電池。因此， 現(xiàn)有的PERC太陽能電池的結(jié)構(gòu)參見附圖卜2所示，包括具有PN結(jié)的硅片層1，以及依次設(shè)于 硅片層背面的鈍化層2、氮化硅薄膜層3和鋁金屬層4;所述鈍化層和氮化硅薄膜層上設(shè)有多 個開口區(qū)5(或稱局部接觸區(qū)），而在太陽能電池的正面設(shè)有多個正面電極，其背面設(shè)有多個 背電極6;且背電極不限定覆蓋區(qū)域，可能同時覆蓋開口區(qū)區(qū)域和非開口區(qū)區(qū)域。
[0004] 另一方面，現(xiàn)有PERC太陽能電池的背面場一般為鋁漿整面印刷。這種結(jié)構(gòu)存在如 下問題：（1)整面印刷鋁漿耗量較大，電池成本高，同時導(dǎo)致電池片容易彎曲；（2)燒結(jié)形 成的BSF深度較淺，接觸復(fù)合大，開路電壓低；（3)組件端只有正面功率增益，無法實現(xiàn)功率 增益最大化。
[0005] 因此，開發(fā)高效率的PERC太陽能電池始終是本領(lǐng)域技術(shù)人員的研發(fā)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種PERC太陽能電池。
[0007]為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種PERC太陽能電池，包括具有 PN結(jié)的硅片層，以及依次設(shè)于硅片層表面的鈍化層和金屬層;所述鈍化層上設(shè)有開口區(qū)；太 陽能電池的背面設(shè)有背電極，所述背電極和金屬層電連接； 所述金屬層局部覆蓋硅片背面，且所述金屬層至少覆蓋所有的所述鈍化層上的開口 區(qū)； 以硅片所在的平面計，所述背電極所在的位置與所述開口區(qū)所在的位置不重合。
[0008]上文中，所述金屬層局部覆蓋硅片背面，即金屬漿不是整面印刷，而是留有間隙 的。所述金屬層至少覆蓋所有的所述鈍化層上的開口區(qū)，即開口區(qū)是肯定有金屬層覆蓋的， 但對于金屬層而言，還可以覆蓋其他地方。所述金屬層可以是鋁金屬層。
[0009] 以硅片所在的平面計，所述背電極所在的位置與所述開口區(qū)所在的位置不重合， 即兩者是分開的，這樣可以減小背電極與開口處裸硅之間的復(fù)合，提高電池開壓，提升電池 轉(zhuǎn)換效率。
[0010] 上文中，所述背電極是現(xiàn)有技術(shù)，其可以采用呈矩陣分布的背電極塊，例如3X3分 布等。
[0011]上述技術(shù)方案中，所述金屬層覆蓋的面積占硅片背面面積的40~80%。優(yōu)選的，所述 金屬層覆蓋的面積占硅片背面面積的76~80%。
[0012] 上述技術(shù)方案中，所述金屬層呈條形分布。
[0013] 上述技術(shù)方案中，所述金屬層呈塊狀矩陣分布。即金屬層是分塊分布的。
[0014]無論是條形分布還是塊狀矩陣分布，相鄰金屬層均可以通過鋁金屬線和/或背電 極實現(xiàn)電連接。其最終目的是所有的金屬層均可以通過背電極導(dǎo)出電流。
[0015] 上述技術(shù)方案中，所述金屬層各區(qū)域相互之間電連通或不連通。即金屬層各區(qū)域 可完全不連通或部分連通，通過連通的背電極實現(xiàn)電連接;金屬層各區(qū)域也可以相互連通， 此時背電極可以是連通的，也可以是不連通的。
[0016] 上述技術(shù)方案中，所述開口區(qū)占硅片背面面積的2~10%。優(yōu)選的，所述開口區(qū)占硅 片背面面積的5~10%。
[0017] 上述技術(shù)方案中，所述鈍化層的厚度為5~100納米。
[0018] 上述技術(shù)方案中，所述鈍化層為氧化鋁和氮化硅的疊層膜，或者為氧化硅和氮化 娃的疊層膜。
[0019] 上述技術(shù)方案中，所述背電極與所述鈍化層直接接觸，且所述背電極不與所述開 口區(qū)有接觸。即背電極與所述鈍化層的非開口區(qū)直接接觸，所述非開口區(qū)是指鈍化層上沒 有開口的區(qū)域。
[0020] 與之相應(yīng)的另一種技術(shù)方案，所述背電極覆蓋于背電場上，且與背電場直接接觸。
[0021] 上述2種并列技術(shù)方案中，對于后者，背電極的焊接拉力會受影響，組件可靠性方 面前者優(yōu)于后者。
[0022]本發(fā)明的機理如下:PERC電池背面電極不覆蓋開窗區(qū)域，即背面電極印刷在鈍化 膜上，通過高溫燒結(jié)后，背面電極和氮化硅形成連接匯流電流，電極和其下方硅基沒有直接 接觸，這樣消除了背電極和開口處的接觸復(fù)合，提高了電池開壓，同時不會影響電池的良好 接觸，最終使得電池轉(zhuǎn)換效率有〇. 1%的提升；同樣的，對于背電極覆蓋并直接接觸鋁背場的 情況，高溫燒結(jié)后，背面電極和氮化硅形成連接匯流電流，鋁背場和其下方硅基沒有直接接 觸，這樣同樣可以消除金屬和開口處的接觸復(fù)合，提高了電池開壓。
[0023]由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點： 1、 本發(fā)明將背電極所在的位置與所述開口區(qū)所在的位置設(shè)計成不重合，即兩者是分開 的，減小了金屬與開口處裸硅之間的復(fù)合，提高電池開壓，實驗證明：相比現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，本發(fā)明 的結(jié)構(gòu)可以使得電池轉(zhuǎn)換效率有0.1%的提升，取得了意想不到的效果； 2、 本發(fā)明將鋁金屬層設(shè)計成局部覆蓋硅片背面，這些局部覆蓋的鋁金屬層在印刷燒結(jié) 后可以達到更深的BSF，使得背面接觸復(fù)合減小，電池開壓增加，提升電池轉(zhuǎn)化效率;此外， 還可以在組件背面有功率增益，使得功率CTM增加；同時背面鋁漿耗量減小，可以降低電池 成本，同時電池不容易彎曲； 3、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)易于實現(xiàn)，與現(xiàn)有工業(yè)化生產(chǎn)工藝兼容性較好，可以快速移植到工業(yè) 化生產(chǎn)中，適于推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0024]圖1是【背景技術(shù)】中現(xiàn)有PERC太陽能電池的剖視圖。
[0025]圖2是【背景技術(shù)】中現(xiàn)有PERC太陽能電池的背面視圖。
[0026]圖3是本發(fā)明實施例一的剖視圖。
[0027]圖4是本發(fā)明實施例一的背面視圖。
[0028]圖5是本發(fā)明實施例二的背面視圖。
[0029]圖6是本發(fā)明實施例二的剖視圖。
[0030] 其中：1、硅片層;2、氧化鋁層;3、氮化硅薄膜層;4、鋁金屬層;5、開口區(qū)；6、背電極。
【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步描述。
[0032] 實施例一： 參見圖3~4所示，一種PERC太陽能電池，包括具有PN結(jié)的硅片層1，以及依次設(shè)于硅片層 背面的鈍化層（由氧化鋁層2和氮化硅薄膜層3構(gòu)成）和鋁金屬層4;所述鈍化層和氮化硅薄 膜層上設(shè)有開口區(qū)5;太陽能電池的背面設(shè)有背電極6; 所述鋁金屬層局部覆蓋硅片背面，且所述鋁金屬層覆蓋所有的所述鈍化層和氮化硅薄 膜層上的開口區(qū)； 以硅片所在的平面計，所述背電極所在的位置與所述開口區(qū)所在的位置不重合。
[0033]所述鋁金屬層覆蓋的面積占硅片背面面積的80%。所述鋁金屬層呈條形分布。
[0034]所述開口區(qū)占硅片背面面積的8%。
[0035] 所述鈍化層的厚度為50納米。所述鈍化層為氧化鋁或者氧化硅薄膜層。
[0036] 實施例二： 參見圖5~6所示，一種PERC太陽能電池，包括具有PN結(jié)的硅片層，以及依次設(shè)于硅片層 背面的鈍化層、氮化硅薄膜層和鋁金屬層4;所述鈍化層和氮化硅薄膜層上設(shè)有開口區(qū)；太 陽能電池的背面設(shè)有背電極6; 所述鋁金屬層局部覆蓋硅片背面，且所述鋁金屬層覆蓋所有的所述鈍化層和氮化硅薄 膜層上的開口區(qū)； 所述背電極6與所述鈍化層的非開口區(qū)直接接觸，參見圖6所示。
[0037] 以硅片所在的平面計，所述背電極所在的位置與所述開口區(qū)所在的位置不重合。
[0038] 所述鋁金屬層覆蓋的面積占硅片背面面積的60%。所述鋁金屬層呈塊狀矩陣分布。 [0039]所述開口區(qū)占硅片背面面積的8%。
[0040] 所述鈍化層的厚度為50納米。所述鈍化層為氧化鋁或者氧化硅薄膜層。
[0041] 對比例一 一種PERC太陽能電池，其結(jié)構(gòu)與實施例一相同，唯一不同之處是太陽能電池的背面的 背電極的位置不同，本對比例中，背電極的位置與開口區(qū)所在的位置有部分重合，可參見圖 1所示。
[0042] 對比實施例一和對比例一中電池片的電性能參數(shù)，對比結(jié)果如下：
由上可見，相對于對比例，本申請的開路電壓和短路電流也有明顯的提升，光電轉(zhuǎn)換效 率提高了 〇. 1%，取得了意想不到的效果。
[0043] 接著，測試了局部覆蓋的鋁金屬層的不同覆蓋率對電性能和組件功率的影響，結(jié)
由上η」見，本友明將鋁金屬層設(shè)計成局部覆蓋硅片苜0，這些局部覆蓋的鋁金屬層小 同的覆蓋率，對于電性能和組件功率的影響是非常大的，首先，在覆蓋率（即鋁金屬層覆蓋 的面積占硅片背面面積的比例）為40~80%時，電池開壓增加，電池轉(zhuǎn)化效率提升，功率增加； 尤其是，當覆蓋率為76~80%時，這些數(shù)據(jù)的提升尤為明顯。
【主權(quán)項】
1. 一種PERC太陽能電池，包括具有PN結(jié)的硅片層（1)，以及依次設(shè)于硅片層表面的鈍化 層和金屬層(4);所述鈍化層上設(shè)有開口區(qū)（5);太陽能電池的背面設(shè)有背電極(7)，所述背 電極和金屬層電連接;其特征在于： 所述金屬層局部覆蓋硅片背面，且所述金屬層至少覆蓋所有的所述鈍化層上的開口 區(qū)； 以硅片所在的平面計，所述背電極所在的位置與所述開口區(qū)所在的位置不重合。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PERC太陽能電池，其特征在于:所述金屬層覆蓋的面積占硅片 背面面積的40~80%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PERC太陽能電池，其特征在于:所述金屬層呈條形分布。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PERC太陽能電池，其特征在于:所述金屬層呈塊狀矩陣分布。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述的PERC太陽能電池，其特征在于:所述金屬層各區(qū)域相互 之間電連通或不連通。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PERC太陽能電池，其特征在于:所述開口區(qū)占硅片背面面積的 2~10%〇7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PERC太陽能電池，其特征在于:所述鈍化層的厚度為5~100納 米。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PERC太陽能電池，其特征在于:所述鈍化層為氧化鋁和氮化硅 的疊層膜，或者為氧化硅和氮化硅的疊層膜。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PERC太陽能電池，其特征在于:所述背電極與所述鈍化層直接 接觸，且所述背電極不與所述開口區(qū)有接觸。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PERC太陽能電池，其特征在于:所述背電極覆蓋于背電場上， 且與背電場直接接觸。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PERC太陽能電池，其特征在于:所述金屬層為鋁金屬層。
【文檔編號】H01L31/068GK106057920SQ201610436607
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月17日
【發(fā)明人】侯利平, 王栩生, 邢國強
【申請人】蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司