[发明专利]一种利用局部铝背场结构制备晶体硅太阳能电池背电极的方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏技术领域，具体涉及一种利用局部铝背场结构制备晶体硅太阳能电池背电极的方法。

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。采用激光需要增加新的设备，化学腐蚀则制程复杂，化学品成本高昂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用局部铝背场结构制备晶体硅太阳能电池背电极的方法。

本发明提供的利用局部铝背场结构制备晶体硅太阳能电池背电极的一种方法是在沉积背面钝化层之前先印刷第一层铝浆，印刷图形可以是点状或者线状。印刷后烧结，清洗铝浆，保留铝背场。然后沉积背面钝化膜。再印刷银浆套印铝浆区域以便打开钝化膜，将电流导出。最后背面第二层印刷铝浆将所有区域产生的电流收集。具体步骤包括：

a)在晶体硅基体材料背面印刷第一层铝浆，第一层铝浆覆盖部分晶体硅基体材料背面，覆盖图形为点状阵列或者线状阵列；

b)印刷后采用高温快速烧结，在晶体硅基体材料内形成局部铝背场；

c)利用化学溶液去除晶体硅基体材料背面上烧结后残余铝浆并将表面清洗干净；

d)在晶体硅基体材料背面上沉积背面钝化膜；

e)在背面钝化膜上套印银浆并烘干，其银浆套印的图形与第一层铝浆的图形完全吻合；

f)在背面钝化膜上印刷第二层铝浆并覆盖整个晶体硅基体材料背面；

g)将第二层铝浆烘干并利用高温快速烧结，使套印银浆穿过背面钝化膜与晶体硅基体材料内形成局部铝背场形成欧姆接触，同时高温烘干的第二层铝浆将所有银浆点或者线连接以便导出电流。

本发明提供的利用局部铝背场结构制备晶体硅太阳能电池背电极的另一种方法是在沉积第一层背面钝化层之后印刷第一层铝浆，印刷图形可以是点状或者线状。印刷后烧结。然后沉积第二层背面钝化膜。再印刷银浆套印铝浆区域以便打开钝化膜，将电流导出。最后背面第二层印刷铝浆将所有区域产生的电流收集。具体步骤包括：

a)在晶体硅基体材料背面上沉积第一层背面钝化膜；

b)在第一层背面钝化膜上印刷第一层铝浆，第一层铝浆覆盖部分晶体硅基体材料背面，覆盖图形为点状阵列或者线状阵列；

c)印刷后采用高温快速烧结，在晶体硅基体材料内形成局部铝背场；

d)在晶体硅基体材料背面上沉积第二层背面钝化膜；

e)在第二层背面钝化膜上套印银浆并烘干，其银浆套印的图形与第一层铝浆的图形完全吻合；

f)在第二层背面钝化膜上印刷第二层铝浆并覆盖整个晶体硅基体材料背面；

g)将第二层铝浆烘干并利用高温快速烧结，使套印银浆穿过背面钝化膜与晶体硅基体材料内形成局部铝背场形成欧姆接触，同时高温烘干的第二层铝浆将所有银浆点或者线连接以便导出电流。

上述两种制备方法中：