[发明专利]一种适合薄太阳电池的背电极及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及将太阳能直接转换成电能的太阳电池结构及相关制作技术，特别是针对单晶硅、多晶硅太阳电池的背电极结构及制作方法。这种结构和相关的制作方法，特别适用于在生产晶体硅(单晶硅、多晶硅)太阳电池中采用较薄硅片生产太阳电池。

背景技术

在目前太阳电池市场上，单晶、多晶硅太阳电池占据了90％以上的市场份额。这类太阳电池通常是用所谓丝网印刷电极技术、制作在被称为硅片的单晶或多晶硅基板上。

图1示出的是常规晶体硅太阳电池的正表面(即太阳光入射面)的结构示意图。它包括太阳电池(也即硅基板)的正表面100，正面栅线电极120，正面主电极130。其中，正面栅线电极120和正面主电极130可以用丝网印刷法，在加工好的硅基板正表面，通过印刷和烧结金属浆料(如银浆料)来形成。

图2示出的是相应的常规晶体硅太阳电池的背表面(即非太阳光入射面)的结构示意图。它包括太阳电池(也即硅基板)的背表面101，背面铝电极104，背面银主电极105。其中，背面银主电极105提供了太阳电池组成组件时必要的可焊接性。背面铝电极104和背面银主电极105可以用丝网印刷法，在加工好的硅基板背表面，通过印刷和烧结金属浆料(如银浆料、铝浆料)来形成。

图3示出的是图2的一种常见的改变形式。与图2所不同之处仅在于，背面银主电极105不是由连续的电极条组成，而是由断续的电极条组成。本说明中将以图2作为其典型背电极进行说明。

图4示出的分别是图1中A-A位置和B-B位置的剖面示意图。其中A-A位置是不经过栅线电极120的剖面图，而B-B是经过栅线电极120的剖面图。

图1、图2、图3所示的太阳电池正、背电极通常是按如下加工顺序和条件形成的。先在加工好的硅基板正面100，用丝网印刷将银浆料印刷形成正面栅电极120和正面主电极130，在100℃～200℃的条件下将其烘干；再在太阳电池的背面101，用丝网印刷将背面银主电极105印刷上，并将其在100℃～200℃的条件下烘干；其后，也用丝网印刷将背面铝电极104印刷上，其印刷厚度一般为20μm～40μm，覆盖几乎整个太阳电池背面101。将印刷好所有电极的硅基板通过一个具有特定温度分布的炉体进行烧结，其烧结温度最高可达750℃～950℃。经过这一必要的烧结，太阳电池的正、背面电极可可靠地形成。

通常用所谓P型硅基板制作太阳电池。采用上述背面铝电极104的制备方法可将铝原子在烧结温度下扩散进硅基板背面101，为P型硅基板太阳电池提供了必需的所谓“背电场”。另一方面，一定厚度的背面铝电极104也是为了满足可获得一个较低的背电极电阻，使太阳电池达到所应有的光电转换效率。

由背面铝电极104所收集到的、在硅基板中产生的电荷，通过背面铝电极104运动到背面银主电极105，由背面银主电极105输出给太阳电池的外部负载。

然而，为了不断降低晶体硅太阳电池的造价，太阳电池所用硅基板的厚度不断变薄，这使得经过上述750℃～950℃的高温烧结后，所制出的太阳电池发生弯曲，甚至出现碎裂。造成这种现象的主要原因是背面铝电极104浆料与硅基板的膨胀系数有很大差别，较厚(20μm～40μm)的铝浆料覆盖在硅基板背面101，经过高温(750℃～950℃)后，背面铝电极104与硅基板背面101间产生很大的应力，造成太阳电池片的严重弯曲和碎裂。

本发明针对这一问题，提出了一种太阳电池背电极结构和相关的制作方法，从而可克服由于背面铝电极104所造成的太阳电池严重弯曲乃至碎裂的现象，同时仍保持P型硅基板太阳电池所必需的“背电场”，和所需的背电极的电性能。

未见与本发明相关的已被披露的文献及报道。

发明内容

本发明所具有的太阳电池的正面结构与常规晶体硅太阳电池的正面结构相同，如图1所示，不同之处在于其背面电极结构及相关的制作方法。其基本构思是将常规的上述背面铝电极104的两个功能分开来，即将提供“背电场”的功能和和提供低电阻背面电极的功能分开来。

图5示出的是本发明所述的晶体硅太阳电池的背面电极结构，图6分别是图5中C-C位置和D-D位置的剖面示意图。其中C-C位置是不经过背面栅线电极108的剖面图，而D-D是经过背面栅线电极108的剖面图。