[发明专利]以覆铜铝线为背极的太阳能电池及其生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池相关的技术方案。更具体地说，一种在外延硅薄膜上以覆铜铝线为背极的太阳能电池及其生产工艺。

背景技术

由于使用矿物燃料导致负面的环境影响和其上升的成本已导致对洁净、廉价替代能源的急切需求。在不同形式的替代能源中，太阳能因其洁净和广泛可用性而受到欣赏。

太阳能电池利用光电效应将光转换成电能。基本的太阳能电池结构，包括单p-n结、p-i-n/n-i-p以及多结。典型的单结p-n结构包括p型掺杂层和n型掺杂层。单结p-n结太阳能电池有同质结和异质结两种结构。p型掺杂层和n型掺杂层都由相似材料（材料的能带隙相等）构成。异质结结构包括具有不同带隙的材料至少两层。p-i-n/n-i-p结构包括p型掺杂层、n型掺杂层和夹于p层和n层之间的本征半导体层（未掺杂i层）。多结结构包括具有不同带隙的多个半导体层，所述多个半导体层堆叠于彼此顶部上。

在太阳能电池中，光在p-n结附近被吸收。由此所得的载流子扩散进入所述p-n结并被内建电场分开，从而生成穿过所述器件和外部电路系统的电流。确定太阳能电池质量的一个重要标准是其能量转换效率，能量转换效率定义为当太阳能电池连接至电路时在转换的功率（从吸收的光转换成电能）和收集的功率之间的比率。

图1给出了说明晶体硅（c-Si）为基底同质结的太阳能电池（现有技术）。太阳能电池100包括一个前端电极102，防反光的氮化硅（SiN）层104，一个n型106硅发射层，p型晶体硅衬底108，和铝（Al）背面电极110。图1中的箭头表示入射的阳光。请注意，由铝形成背面电极110，标准工艺包括丝网印刷和铝烧结。在577℃烧制过程中铝与硅形成共晶合金，根据铝硅相图，铝硅会形成液体。熔化的铝硅地区充当了许多杂质吸收层。由铝形成P +背场（BSF），形成屏障减少少子流向太阳能电池的背面。需要注意的是太阳能电池的整个背部必须确保有足够的铝来当背面的保护层。

根据产业调查，结晶硅硅片太阳能电池占据了近90％的市场份额。然而，传统的太阳能级硅的成本远高于$ 100/kg，这带动了太阳能电池的成本为每瓦$ 3-$4（Wp）。除了太阳能级硅片的成本，需要大量的铝涵盖整个太阳能电池背面为背面电极使用，铝的成本也是相当显着的。

因此，需要找到一种既能确保铝层的保护功能，又能减少铝的用量的技术方案。

另外，现有技术中采用银线作为正面电极的方案，银的用量也会导致太阳能电池成本增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有太阳能电池成本高的缺陷，提供一种为减少背面电极栅铝用量以及前端电极栅银用量而覆铜，从而降低生产成本的以覆铜铝线为背极的太阳能电池及其生产工艺。为此，本发明采用如下技术方案。

以覆铜铝线为背极的太阳能电池，包括：基板，第一个重掺杂的结晶硅层位于基板之上，轻掺杂结晶硅层位于第一个重掺杂的结晶硅层上，第二个重掺杂的硅层位于轻掺杂的结晶硅层上，前端电极栅位于第二重掺杂的结晶硅层上，背面电极栅位于基板的背面，其特征在于所述的背面电极栅包括铝线，所述的铝线层外覆有铜层。

对于上述技术方案的完善和补充，可以增加如下技术特征或其组合。

所述的前端电极栅包括银线，所述的银线层外覆有铜层。

所述的铝线包括铝和一个或多个下列材料：玻璃体、银、钯、铬、锌和锡。

所述的基板是MG-Si衬底。在一种实施方式中，采用冶金级（MG-Si）硅衬底。

所述的背面电极栅图案包含一个或多个：直线，交叉线，曲折线和圆。因此电极栅可根据实际需要选择单一或组合图案。

所述的重掺杂的第一层结晶硅和轻掺杂的结晶硅层为p型掺杂，其中第二个重掺杂的结晶硅层是N型掺杂。

一种实施例中所述的第二重掺杂的结晶硅层上还沉积有绝缘层。

所述的绝缘层包括至少二氧化硅，氮化硅和SiOxNy之一。在一种实施方式中介电堆叠层至少包括二氧化硅，氮化硅和硅氧氮化物（SiOxNy）中的一种。

以覆铜铝线为背极的太阳能电池的生产工艺，包括：在第一层基板的BSF沉积重掺杂的晶体硅，在重掺杂的晶体硅上沉积一层轻掺杂的晶体硅层作为基本层，在轻掺杂的晶体硅层上沉积第二层重掺杂晶体硅层作为发射极层，在基板前端制作电极栅，在基板的背面制作铝线电极栅以及在所述的背面铝线电极栅外覆铜层的步骤。

对于上述生产工艺的完善和补充，可以增加如下技术特征或其组合。