[发明专利]背接触硅太阳能电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种背接触硅太阳能电池的制备方法，属于晶体硅太阳电池制造领域。

背景技术

常规的化石燃料日益消耗殆尽，在现有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源。目前，在所有的太阳能电池中，硅太阳能电池是得到大范围商业推广的太阳能电池之一，这是由于硅材料在地壳中有着极为丰富的储量，同时硅太阳能电池相比其他类型的太阳能电池，有着优异的电学性能和机械性能，硅太阳能电池在光伏领域占据着重要的地位。因此，研发高性价比的硅太阳能电池已经成为各国光伏企业的主要研究方向之一。

硅太阳能电池的发电原理是基于半导体PN结的光伏效应。目前太阳能电池有很多种类和结构，比较普遍的做法是将太阳能电池的正负极分别置于其受光面和背光面，同类太阳能电池可通过低电阻的金属实现正负互联。然而，这类太阳能电池因其受光面上很多区面积被电极遮挡而存在较大的遮光损失，从而损失了一部分电流。

为改善上述结构带来的光电转化的损失，现有多种结构的太阳能电池被开发，其中有一类称为“背接触”电池，其特点是电池的正负极均设于背光面，该结构可减少受光面的遮光损失，增加光电转换效率，而且有利于太阳能电池之间的相互连接。

现有技术中，实现“背接触”太阳能电池器件有以下几种方案：

一种是PN结设置在器件的背光面，而受光面没有PN结，可参考文献(R.A. Sinton, Y. Kwark, J.Y. Gan, R.M. Swanson, IEEE Electron Device Letters, Vol. ED- 7. No. 10, October 1986)；该结构的电池需要质量极佳的硅片(主要是少数载流子寿命足够大)，以保证受光面产生的电流能穿越整个基区达到背光面的电极；所以，该类太阳太阳能电池对原材料十分挑剔，在目前的制造水平下很难有大规模推广，而且制造成本很高。

第二种方案是MWT电池（Metal wrap through），其PN结仍然做在器件的受光面，同时制作十几至几十个贯穿整个器件的孔洞，孔洞内壁设有低电阻的电极与受光面电极相连接；于是受光面产生的光电流可由孔洞内电极传导至器件的背光面相应电极处。该方案很好地解决了前述背接触太阳能电池的弱点，可以利用现有水平的硅片生产制造更高光电转化效率的太阳能电池，同时几乎不增加成本。目前已有多个专利公开了其相应技术，如WO2010126346、JP2010080576、JP2010080578、US20100276772、 US20090188550、US20090178707和KR1020100098993等，这些结构的共同特征是受光面还保留少部分的电极，因而还会存在一定的遮光损失，影响了光电转化效率的进一步提高。

为了解决上述问题，又有研究者提出了受光面无电极的新结构电池器件(Emitter wrap through，简称EWT)；其特点是PN结仍然做在器件的受光面，同时制作数万个贯穿整个器件的孔洞，孔内壁高浓度掺杂有PN结，且通过低电阻的电极与背光面的相应电极连接，于是受光面产生的光电流可由孔洞内电极传导至器件的背光面处。多个专利涉及了相应技术，如US7851696、CA2596827、US7144751、CA2530743、US20090320922、US20110086466、WO2005006402、CA2530684、US7649141、WO2005018007、WO2005076959、WO2005076960、WO2006029250、US7863084以及KR1020110011053。尽管该技术避免了正面电极带来的遮光损失，但是为了保证受光面电流无损失地传输至背面，需要设置上万个孔洞，且孔洞内需要形成高浓度掺杂，这些条件既导致了其制备工艺十分复杂，成本高；同时，过多的孔洞也影响了器件的机械强度，生产时会出现大量硅片破碎的情况。

发明内容

本发明目的是提供一种背接触硅太阳能电池的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种背接触硅太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

(1) 在硅片的受光面进行制绒，然后开设孔洞；

(2) 在上述硅片的受光面扩散制结，在硅片受光面、周边及孔洞内形成PN结；

(3) 去除磷硅或硼硅玻璃后，在上述硅片受光面、周边和孔洞内的PN结上设置透明导电膜；

(4) 对硅片周边进行刻蚀，去除硅片周边的透明导电膜和PN结；然后在硅片受光面的透明导电膜上镀设减反射膜；