[发明专利]一种硅太阳能电池背场电极结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池背场电极结构及其制备方法。

背景技术

我随着太阳能技术的飞速发展，提高太阳能电池的光电转换效率、降低生产成本已经成为目前太阳能电池行业研发的主要目标。硅基片材料的薄型化是节约材料、降低成本的重要手段之一。但是，在薄型基片中产生的光生少数载流子的扩散距离会更加接近硅片厚度，使其同金属背电极以及铝硅合金高掺杂区等高复合区域接触的可能性增大，导致短路电流降低，影响光电转换效率。同时，薄硅片抗弯曲应力性能差，在背电极烧结后易弯曲，导致在组件生产过程中的破碎率增大。为此，未来的高效率的太阳能电池希望既能形成稳定的背电场，又要尽可能的减少铝电极和硅片的直接接触面积。

为了到达上述目的，目前流行的高效太阳能电池多采用定域扩散制备背电场及背电极。这是背电极不是同全部硅背面接触的整面电极，而大多是呈点状分布。其通常的制作方法是先在电池背面制备钝化层，然后在钝化层上开孔进行定域点状高掺杂，然后在掺杂点上形成铝电极，实际铝电极只占全背电极的1-2%。但缺点是必须采用掩膜来形成定域图案，进行定域掺杂和铝电极镀膜，例如常用的SiO2钝化层掩膜，必须采用光刻的方法形成，在工艺和成本上都不适合工业化生产，尤其是定域掺杂，是一个长时间和高成本流程。

也有人提出不采用定域掺杂，而直接在硅片背面采用丝网印刷技术来印制点状电极图案的方式来形成定域的铝背电场，但实际上丝网印刷的图案的精度太低，不能形成数十微米大小及间隔分布的点电极，而且对铝浆的印刷特性的要求会非常严格，增加制备的成本。如果点状的铝背电极面积过大，例如大于少数载流子的扩散距离，则同整体铝电极的效果没有区别，起不到抑制载流子复合的作用。如果点状电极间间隔过大，则载流子的收集会受到影响。

为了解决上述问题，我们借助了太阳能电池正面银电极通过钝化层形成同硅片形成欧姆接触的烧结机理。银浆料在烧结过程中必须要烧透钝化层，才能同硅基片接触，研究表明，浆料在烧透钝化层时并非整体将钝化层破坏掉，而是在钝化层中形成非常多的微米级的通道同硅基片接触，据此，我们设计了新的背电极结构及形成方法。

发明内容

本发明目的是：提供一种有效抑制光生载流子复合，具有较高的光电转换效率的硅太阳能电池背电极结构以及有效减少硅片弯曲的适合工业化生产所述背电极的制备方法。

本发明的技术方案是：

一种硅太阳能电池背电极，包括硅片和铝电极，硅片和铝电极之间有一层非完全覆盖的钝化层，所述钝化层为密集的网络状的微观通道，所述铝电极通过所述的微观通道与所述硅片接触，形成网络状分布的定域背电场。

一种硅太阳能电池背电极的制备方法，首先在硅片背面形成一层很薄的完全覆盖硅片的钝化层，然后采用丝网印刷技术印刷专用铝电极浆料，在隧道炉内烘干后，然后进入烧结炉进行高温烧结，烧结过程中，钝化层将同铝浆料中的玻璃粉等成分发生反应，部分钝化层融解，铝层直接同硅片接触并形成铝硅合金。由于钝化层的融解和铝层的穿透并不是完全的，而是形成了非常密集的呈网络状分布的微观通道，每一个微观通道都是一个定域掺杂的背电场。我们可以通过控制钝化层厚度以及铝浆中玻璃粉含量以及铝粉粒径分布等方式，控制上述微观通道的密度和大小，形成近似均匀分布的局域背电场。同时，由于背电极表面还是整体的铝膜，可以保证电极的导电性。

本发明的进一步技术方案是：

一种硅太阳能电池背电极，所述的钝化层由氧化硅或氮化硅或多晶硅构成，厚度为a，0nm＜a＜50nm。

一种上述的硅太阳能电池背电极的制备方法，所述的钝化层可采用喷涂或热氧化或各类CVD方式形成，根据形成时间可以调节所述钝化层的厚度。

一种上述的硅太阳能电池背电极的制备方法，所述的铝电极浆料烘干温度为160-240℃，烧结温度为650-900℃。

上述专用的铝电极浆料的包括质量百分比70-80%的铝粉、15-25%的有机载体、2-8%的无机玻璃粉、以及0.5-1%的功能添加剂。