[发明专利]一种铝硼共掺的硅太阳电池背场及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能应用领域，尤其涉及一种铝硼共掺的硅太阳电池背场及其制作方法。

背景技术

太阳能是一种分布广泛、用之不竭的清洁能源。太阳电池是一种将太阳能转化为电能的器件，但目前作为光伏市场主体的晶硅电池转换效率依然不高，这严重影响了太阳能的推广和使用。

在硅太阳电池的常规制备工艺中，背面的电极接触除了两条平行的银电极外，其余部分(除边缘1-3mm处裸露外)均用丝网印刷方法印刷铝浆后烧结形成铝背层。这种铝背层结构的一个明显的优势就是：在烧结过程中，铝和硅反应并在背面由硅片基体向外依次形成重掺铝的硅层(以下称为重掺层)、铝硅合金层和铝层，重掺层和铝硅合金层使原本成为肖特基接触的Al-pSi成为了欧姆接触，大大减小了串联电阻，从而提升了电学性能。另外，对于基体为p型硅的太阳电池，重掺层还能与基体形成pp⁺高低结结构，对光生载流子具有排斥作用，从而减小了电池的表面复合，增大并联电阻，提高了电池效率。因为铝背层的微小的电场作用，所以又被称为铝背场。

铝背场的性能除了与其形成的均匀性有关外，还与重掺层的替位态电活性杂质的浓度有关，该浓度由杂质在烧结温度下在硅中的最大固溶度的所决定。一般来说，其浓度越高，电池的电极接触越好，也就是铝背场的性能越好。对于基体为p型硅的电池而言，电池的表面复合也越小。然而，电池的烧结温度一般为650-950℃，在这个温度范围内，铝在硅中的最大固溶度为5×10¹⁸个原子/cm^-3。如果要提高重掺层的掺杂浓度，一般需要提高烧结温度，但这可能带来表面氮化硅层裂开，电池翘曲加剧，过渡金属杂质污染加剧等不利影响。

发明内容

本发明提供了一种铝硼共掺的硅太阳电池背场的制作方法，在不改变原有烧结温度的前提下提高重掺层的掺杂浓度，从而改进了硅太阳电池铝背场的电学性能，该方法成本低廉、易于操作。

一种铝硼共掺的硅太阳电池背场的制作方法，包括如下步骤：

(1)在铝浆中加入硼源，搅拌均匀，得到混合浆料；其中，硼元素在所述的混合浆料中的质量分数为0.01％-3％；

(2)在硅太阳能电池背面丝网印刷上所述的混合浆料，烘干，在650-950℃烧结，时间不超过5min。

步骤(1)中，所述的硼源可以为固态硼源或者液态硼源。其中，固态硼源可以为单质硼，三氧化二硼，硼酸或硼酸盐，液态硼源可以为三氧化二硼有机溶液(有机溶剂可以为醇类或有机酸，但不仅限于此)或有机硼化合物(如硼酸酯，但不仅限于硼酸酯)。固态硼源的颗粒大小为0.5～10μm，优选为1-5μm，使得固态硼源的颗粒大小与铝浆中的固体颗粒大小相接近，不会对丝网印刷工艺产生不良影响。

步骤(1)中，所述的铝浆为现有技术中通用的太阳能电池用铝浆，包含平均颗粒大小不超过10μm的铝粉、粘结相玻璃粉、有机载体和添加剂组成，可以从市场上购得，常见的生产厂家有福禄(Ferro)新型材料公司、广州市儒兴科技股份有限公司等，常见的型号有福禄(Ferro)新型材料公司的AL53-110系列和广州市儒兴科技股份有限公司的RX8。

步骤(1)中，所述的硼元素在所述的混合浆料中的质量分数优选为0.05％-1％，加入大于1％质量分数的硼可能会造成电池效率下降，加入少于质量分数0.05％的硼则对电池效率的提高没有明显效果。

步骤(2)中，丝网印刷采取现有技术中所公开的常规工艺；

步骤(2)中，所述的烧结温度优选为700-875℃。该温度为太阳能工业当前采用的温度区间。

步骤(2)中，所述的烧结时间优选为不超过2min。

本发明还提供了由上述的制作方法得到的铝硼共掺的硅太阳电池背场。

本发明在铝浆中加入硼，利用硼相对铝在硅中有较大固溶度的特点，在热处理实现铝和硅的合金化的同时将硼掺入到重掺层中，得到硼和铝掺杂浓度很高的重掺层并形成硅太阳能电池背场。基于上述背场制备技术，可以得到具有硼铝共掺杂背场的硅太阳能电池。

相对于现有技术，本发明具有以下有益的技术效果：

(1)采用本发明方法得到的铝硼共掺的太阳能电池背场中，重掺层的掺杂浓度比相同烧结温度下铝在重掺层的掺杂浓度高一个数量级以上，从而降低了串联电阻，减小了表面复合，增大了并联电阻，增加了电池效率。