[发明专利]一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池结构及制作方法

权利要求书

1.一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池结构，其特征在于，P型晶体硅片从上而下依次包括：透明导电膜(1)、减反射膜(2)、正面钝化膜(3)、N型层(4)、P型基体(6)、背面钝化膜(7)、金属层(8)和背面正极(9)，其中，所述P型晶体硅片上等行距等列距阵列排布有若干通孔，每个所述通孔的大小相同，在厚度方向贯通所述P型晶体硅片，单个所述通孔的直径为100～500um，所述通孔的排布数量为4×4～10×10个，所述通孔内设置有用于连接电池正面负极和背面负极的过孔电极(10)，所述N型层(4)的表层设有按规则图形分布的局部重掺杂N+区(5)，所述局部重掺杂N+区(5)阵列排布在所述N型层(4)上，每个所述局部重掺杂N+区(5)的方阻为20～60Ω/□，所述背面钝化膜(7)包括第一背面钝化膜(7-1)和第二背面钝化膜(7-2)，所述透明导电膜(1)依次穿透所述减反射膜(2)和正面钝化膜(3)与所述局部重掺杂N+区(5)及所述过孔电极(10)顶端电接触构成电池负极，所述透明导电膜(1)用于将电池正面汇集的电子经过所述过孔电极(10)导至电池的背面，所述金属层(8)穿透所述第一背面钝化膜(7-1)和第二背面钝化膜(7-2)与所述P型基体(6)形成局部欧姆接触，并与背面正极(9)连接在一起构成电池正极。

2.根据权利要求1所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池结构，其特征在于，所述局部重掺杂N+区(5)阵列图形为类一维图形、二维图形或类一维图形与二维图形的组合，所述类一维图形为线段、弧线或栅线状；所述二维图形为：椭圆形、纺锤形、环形、多边形或扇形。

3.根据权利要求2所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池结构，其特征在于，所述类一维图形的线宽为20～200um，长度为0.05～1.5mm；同一行中相邻两个线形的间距为0.5～2mm，同一列中相邻两个线形的间距为0.5～2mm；所述二维图形的尺寸均为20～200um，相邻两个图形中心距为0.5～2mm。

4.根据权利要求1所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池结构，其特征在于，所述透明导电膜(1)为ITO薄膜、AZO薄膜、GZO薄膜、FTO薄膜、IWO薄膜和石墨烯薄膜中的一种或多种叠层构成，厚度为50～500nm。

5.根据权利要求1所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池结构，其特征在于，所述过孔电极(10)与所述金属层(8)之间设置有绝缘隔离(11)，所述绝缘隔离(11)的厚度为0.5～3mm。

6.根据权利要求1所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池结构，其特征在于，所述正面钝化膜(3)为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、非晶硅中的一种或多种叠层构成，厚度为5～50nm，所述减反射膜(2)为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化钛、碳化硅中的一种或多种叠层构成，厚度为50～100nm，所述第一背面钝化膜(7-1)为氧化铝、氧化硅、非晶硅薄膜的一种或多种薄膜叠层，厚度为5～40nm；所述第二背面钝化膜(7-2)为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅硅薄膜的一种或多种薄膜叠层，厚度为50～150nm。

7.根据权利要求1所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池结构，其特征在于，所述P型晶体硅片为单晶或多晶的掺硼、镓、铝一种多或多种元素的硅片，所述P型晶体硅片的厚度为90～190um。

8.一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在P型晶体硅片上采用激光形成若干相同大小的通孔，所述通孔在厚度方向贯通所述P型晶体硅片，等行距等列距阵列排布；

S2、采用化学药液腐蚀、等离子刻蚀、金属催化或激光刻蚀方法对所述P型晶体硅片进行表面织构化处理；

S3、采用激光掺杂、常压扩散、低压扩散、离子注入或杂质浆料涂敷法进行磷掺杂处理，掺杂剂为POCl₃或PH₃，在所述P型晶体硅片的正面及通孔壁表层上形成N型层；

S4、在所述P型晶体硅片的正面采用激光掺杂、二次热扩散、局域离子注入、掩膜反刻蚀或掺杂剂局域涂敷法形成局部重掺杂N+区，所述局部重掺杂N+区(5)阵列图形为类一维图形、二维图形或类一维图形与二维图形的组合；

S5、采用喷涂或印刷法在所述通孔及周边区域制作石蜡掩膜，保护孔壁及正面孔周边区域的掺杂层；

S6、采用湿法刻蚀或干法刻蚀刻蚀去掉所述P型晶体硅片正面的磷硅玻璃、背结及掩膜；

S7、将刻蚀后的所述P型晶体硅片在退火炉中进行退火处理，在所述P型晶体硅片的表面生长一层致密的热氧化硅，同时掺杂层的杂质原子进行再分布；

S8、在所述P型晶体硅片的正面沉积5～50nm的正面钝化膜和50～100nm的减反射膜，在所述P型晶体硅片的背面沉积5～150nm的背面钝化膜，所述背面钝化膜包括氧化铝、氧化硅、非晶硅等薄膜的一种或多种薄膜叠层，所述减反射膜包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化钛、碳化硅等薄膜的一种或多种薄膜叠层；

S9、采用激光在所述P型晶体硅片的正面按步骤S4中所述的局部重掺杂N+区(5)阵列图形进行开膜；在所述P型晶体硅片的背面钝化膜上进行开膜，所述P型晶体硅片的正面和背面开膜图形相同或不相同；

S10、制作电池电极：先采用真空协助丝网印刷或电镀方法在所述P型晶体硅片的背面制作过孔电极，过孔浆料填满整个通孔，所述过孔浆料为无烧穿性能或低烧穿性能的银浆，之后烘干；然后采用丝网印刷、喷印、电镀或溅射法在所述P型晶体硅片背面的非通孔区域制作背面正极，浆料为银浆或银/铝浆；最后采用丝网印刷、喷印、电镀或溅射法在所述P型晶体硅片背面的非通孔区域及非背面正极区域制作金属层，浆料为铝浆或银/铝浆，之后烘干；

S11、在300～900℃下进行热处理，使背面金属层与P型基体形成局部欧姆接触，同时与背面正极熔接在一起，构成电池的正极，同时过孔浆料经过热处理，形成过孔电极；

S12、在所述P型晶体硅片正面的减反射膜和正面钝化膜上采用溅射、气相沉积、3D打印、印刷或喷涂工艺制作正面透明导电膜，所述透明导电膜与局部重掺杂N+区及过孔电极顶端电接触构成电池的负极。