[实用新型]一种背面钝化矩阵点式激光开槽导电结构

说明书

本实用新型公开了一种背面钝化矩阵点式激光开槽导电结构，包括硅片衬底，所述硅片衬底背面设置有叠层背面钝化膜，所述叠层背面钝化膜上间隔设置有背面电极主栅区；在所述叠层背面钝化膜上非背面电极主栅区激光开槽形成重复点群组结构单元，所述重复点群组结构单元由2‑18个圆孔状激光光斑重叠3％‑17％圆面积区域构成，所述重复点群组结构单元的中心点间隔0.2‑1.0mm。本实用新型的激光开槽导电结构，可以将背部传导平面分割为更小导电结构单元的方式，缩短了光生电流传导路径，提升了载流子的传输收集能力，同时可以降低激光开槽对电池硅片衬底造成的晶格破坏和复合损伤，提升单多晶硅背面钝化局域背接触太阳电池的光电转换效率和组件可靠性。

技术领域

本实用新型涉及硅片背面钝化技术领域，具体为一种背面钝化矩阵点式激光开槽导电结构。

背景技术

常规单多晶硅太阳电池的主要效率区间为18.6-20.3％，为了进一步提升晶体硅电池光电转换效率，在电池背面增加了钝化层，通过背面钝化层的作用，电池的表面复合速率显著降低，电池的效率提升到19.3-21.7％，对应的组件发电输出功率也大幅提高。

和常规单多晶电池工艺相比，背面钝化局域背接触单多晶电池主要增加了背面钝化、背面SiNx膜沉积和激光打孔开槽三道工艺。其中激光打孔开槽工艺是利用一定脉冲宽度的激光作用于背面钝化和背面SiNx膜层，高能量的单色激光束与膜层发生力与热相互作用后形成圆孔状光斑，去除掉圆孔区域覆盖在电池背面的钝化层和SiNx覆盖层，以使丝网印刷的铝浆可以与电池背面的硅片衬底形成有效接触，从而使光生载流子可以通过Al层导出，并形成局域铝背场结构，因Al浆无法穿透SiNx层，其余未被激光去除的钝化层被覆盖在其上方的SiNx覆盖层保护，发挥降低表面复合速率，提升效率的作用。

通常背面的激光打孔开槽结构面积约占电池片表面积的3-8％，常见的有贯通线型和虚线型以线段为基本单元的开槽结构：如说明书附图1和如说明书附图2所示，贯通线型由多个圆孔状光斑重叠连接成一整条直线段，直线段再相距等长间距排列整面而成，根据与背面电极线段的相交情况分为垂直或平行贯通线型；如说明书附图3和如说明书附图4所示，虚线型由固定数量的圆孔状光斑重叠连接成实线，与空线间隔排列形成一整条虚线段，虚线段再相距等长间距排列整面而成，同样分为垂直或平行贯通线型，且根据实虚线的中心交错情况分为错位型和非错位型。

不同光斑的尺度、排列方式、重叠和线间距设定会将背面钝化层分割为大小和载流子传导路径不同的局域背接触区，并形成不同面积的局域铝背场结构，背面钝化局域背接触单多晶电池如激光打孔开槽面积过低，则光生电流在传输过程中电阻较大，从而产生较大的热损失，导致电流和转换效率降低，如激光打孔开槽面积过高，则钝化层无法有效发挥降低表面复合速率的作用，导致电池的效率无法有效提升，激光打孔开槽面积同时在电池片表面产生了5-10％的损伤，作为整片单一晶体面，单多晶由于背面的完整晶体结构被激光能量破坏，会造成较大的Si衬底晶格破坏和复合损伤，影响电池的转换效率提升和组件可靠性。

现有的背面钝化沉积工艺，和激光束成形硬件共同决定了单个激光圆孔光斑的直径大小，约20-65um，贯通线型和虚线型开槽结构的表面激光打孔开槽面积占电池背表面积的可调范围也已固定，如需进一步降低激光打孔开槽工艺在电池片表面产生的损伤，同时保证光生电流在传输过程中的热损失不大，只有引入点阵型激光打孔开槽结构，这种点阵激光打孔开槽方式由单个圆孔状光斑分散均匀，相距设定的等长距离呈矩阵式排布于电池整个背表面。

通过将背部传导平面分割为更小导电结构单元的方式，缩短了光生电流在体内和表面的传导路径，提升了光生载流子的传输收集能力，能在减少背面激光开槽区域面积即钝化损失的基础上，更有效收集三维尺度光生载流子，这在实验室研究开发金属背电极蒸镀技术的高效背面钝化太阳电池方面应用广泛，但是目前产业化的激光开槽缺陷是：