[发明专利]一种局部铝背场太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种局部铝背场太阳能电池及其制备方法。

背景技术

光伏技术是一门利用大面积的p-n结二极管将太阳能转化为电能的技术。这个p-n结二极管叫做太阳能电池。制作太阳能电池的半导体材料都具有一定的禁带宽度，当太阳能电池受到太阳辐射时，能量超过禁带宽度的光子在太阳电池中产生电子空穴对，p-n结将电子空穴对分离，p-n结的非对称性决定了不同类型的光生载流子的流动方向，通过外部电路连接可以向外输出功率。这跟普通的电化学电池原理类似。

工业化生产p型晶硅太阳能电池通常采用全铝背场结构，即背面整面印刷铝浆，烧结后形成铝背场。这种结构的缺点是没有背面钝化和背面反射率低，从而影响了电池的电压和电流性能。局部铝背场电池克服了以上缺点，这种电池采用具有钝化效果的薄膜钝化电池背表面同时增加背表面反射率。钝化膜有效钝化硅材料表面存在的大量悬垂键和缺陷(如位错，晶界以及点缺陷等)，从而降低光生载流子硅表面复合速率，提高少数载流子的有效寿命，从而促进太阳能电池光电转化效率的提升。钝化膜同时具有增加背面反射的效果，从而增加硅体材料对太阳光的吸收，提高光生载流子的浓度从而增加光电流密度。

钝化膜的种类和制备方法包括：PECVD非晶硅薄膜、PECVD SiCx薄膜、热氧、湿氧或者旋涂形成的氧化硅薄膜、SiO₂/SiNx叠层薄膜、CVD、MOCVD、PECVD、APCVD或者ALD制备的Al₂O₃薄膜、Al₂O₃/SiNx叠层薄膜等等。

为了能将电流导出，通常需要在背面钝化膜上开孔或者开线，再印刷铝浆烧结后形成局部铝背场。孔或者线的总面积一般占背面的1-15％，面积过小会增加背面的接触电阻，过大则增加了背面的复合速率，两种情况都会影响电池的光电转化效率。开孔或者开线一般采用激光或者化学腐蚀的办法。印刷铝浆一般采用全背场图形，即铝浆覆盖除背电极以外的全部背面区域。

在太阳能电池烧结过程中，正反面同时形成良好的金属-半导体接触，正面 银浆用于接触发射极，背面铝浆在烧结过程中和硅形成液相铝硅合金并在降温过程中在激光开孔的位置形成掺铝的外延硅即局部铝背场以及铝硅合金。由于液相铝硅合金在降温的过程中有部分的硅扩散到印刷铝金属层中而不是回到原位，导致在激光开孔的位置有一定的几率形成空洞，这些空洞里面没有填充铝硅合金并且局部铝背场偏薄导致这些位置表面复合速率较高，从而在电致发光的图形上显现为黑点或者黑线并且对电池的电性能产生负面影响。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种局部铝背场太阳能电池，该局部铝背场太阳能电池通过优化铝浆印刷以及烧结的工艺使得局部铝背场电池的空洞率大为减小，从而解决了电致发光时出现的黑点黑线问题，提高了电池的光电转化效率。

本发明的目的还在于提供上述局部铝背场太阳能电池的制备方法，该制备方法与现有工艺兼容性高，成本低，效果佳。

本发明的上述第一个目的是通过以下技术方案来实现的：一种局部铝背场太阳能电池，包括晶体硅片，所述晶体硅片的背面设有钝化层和背电极，所述晶体硅片的前面设有发射极、减反射层和前电极，所述晶体硅片的背面的钝化层上设有激光开孔或开槽，所述激光开孔或开槽上设有覆盖所述开孔或开槽的第一层局部背面铝浆，其中所述第一层局部背面铝浆与所述前电极和背电极共同烧结形成，所述第一层局部背面铝浆上设有经高温处理的第二层背面铝浆。

本发明中的局部铝背场太阳能电池，其前端工艺与常规局部铝背场电池无异，创新点在于金属印刷烧结的改变。

其中前端工艺包含但不限于制绒、扩散、去PSG，钝化膜沉积这几个工艺步骤，背面钝化膜可以为Al₂O₃/SiNx，SiO₂/SiNx，SiO₂/Al₂O₃/SiN_x等，进一步优选Al₂O₃/SiNx作为背面钝化层，钝化层膜厚为60～200nm。

常规的局部铝背场电池是印刷完正面和反面的金属浆料后在烧结炉里共烧形成正面银硅的欧姆接触和背面局部铝背场。