[发明专利]一种全背面接触晶硅电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏技术领域的新型晶硅电池，具体地讲是涉及一种结合离子注入技术的全背面接触晶硅电池；本发明还涉及该电池的制备方法。

背景技术

光伏技术是利用pn结二极管将太阳能转化为电能的技术，这个pn结二极管就是通常我们所说的太阳能电池。当太阳能电池受到太阳辐射时，光子在太阳能电池中产生电子空穴对，pn结将电子空穴对分离，通过外部电路连接可以形成电流，从而向外输出功率。

太阳能电池可以分为晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池，传统的晶硅电池发射极接触电极和基极接触电极分别制作在电池片的正面和背面，其中接触发射极的金属栅线电极是制作在接受阳光照射的正面，因此电池的部分表面被金属覆盖，这部分遮光面积不能参与吸收入射的太阳光，造成一部分光学损失。

影响太阳能电池效率的主要因素除了光学损失还有电学损失。电学损失主要包括太阳能电池表面及体内的光生载流子复合，太阳能电池表面和金属栅线的接触电阻损失。所以在背面接触晶硅电池的表面需要有钝化层，以及金属栅线之间接触面积需要尽量减少以降低硅片表面的光生载流子复合。而减少体内光生载流子复合通过提高硅片的体少数载流子（bulk minority carrier）寿命，以及减少发射极之间的节距(pitch)等方式实现。

现有的背接触技术主要有金属穿孔背绕技术（MWT），发射极穿孔背绕技术（EWT），发射极钝化背接触技术（PERC、PERL），交错背接触技术(IBC)。其中交错背接触电池由于发射极和金属栅线全部在背面，也称为全背面接触电池。这种电池兼顾了效率提高的两个要素，受光面无金属栅线减少光学损失和正面背面均有钝化，以及背面金属点接触减少电学损失，所以全背面接触电池能达到很高的转换效率，它是目前量产效率最高的光伏电池。Sunpower公司的在中国的专利申请CN200780027187.2中详细说明了一种IBC电池的制造工艺。

现有的全背面接触电池制作方法往往是在有机掩膜保护的条件下使用热扩散掺杂的方法先形成图案化的发射极和基极。由于引入掩膜的涂覆，光刻，掩膜的去除，热扩散掺杂需要去除硅酸盐，制作工艺步骤繁琐、复杂，从而成本很高。另外，由于热扩散掺杂方法的扩散位置无法精确控制，往往需要在发射极与基极之间形成绝缘隔离或者凹槽隔离，从而也增加了工艺复杂性。离子注入技术能很好地避免这些缺点，不需要掩膜的保护就能实现图案化的发射极和基极的制作，掺杂的位置也可以更加精确，从而能省去很多工艺步骤。而且掺杂浓度和深度范围更大，能提高电池效率。中国专利申请201110122708.0中提出了一种离子注入制造交错背接触IBC晶硅太阳能电池的工艺。

但是现有的全背面接触电池中使用离子注入技术制作的背面的发射极和基极在同一平面内，不能兼顾电子和空穴以很短的路径移动到发射极和基极。并且发射极和基极之间还需要通过激光刻蚀的方法进行绝缘隔离，增加了工艺复杂性。

发明内容

本发明提供一种全背面接触晶硅电池及其制备方法，该全背面接触晶硅电池的发射极和基极不在一个平面内，能兼顾电子和空穴以很短的路径移动到发射极和基极，减少载流子电池内体复合；由于正面即受光面没有发射极和金属栅线，减少了光学损失；发射极通过离子注入的方法获得，较热扩散掺杂的方法工艺步骤少；正面和背面均有钝化层，正面还有浅掺杂的正表面电场FSF，能减少载流子表面的复合。最终提供一种量产效率高、工艺简单的太阳能电池。

一种全背面接触晶硅电池，包括硅片基底、减反层、基极、发射极和金属栅线等，所述全背面接触晶硅电池的发射极和基极不在同一个平面上。

所述全背面接触晶硅电池的正面和背面均有钝化层。

所述全背面接触晶硅电池的正面和/或背面的钝化层为氧化层。

所述全背面接触晶硅电池的正面还包括正表面电场FSF，正表面电场FSF为浅掺杂型。

所述全背面接触晶硅电池的发射极和金属栅线位于全背面接触晶硅电池的背面。

本发明电池使用n型或者p型硅片基底，正面受光面为金字塔绒面结构，正面受光面从上到下覆盖有减反层、正面钝化层、正表面浅掺杂区形成的正表面电场、硅片基底、背面有无图形化的重掺区（P+或N+）形成的发射极和图形化的凹槽、以及位于凹槽底部的图形化重掺区形成的基极。背面有钝化层，在发射极和基极区域的钝化层有开口，分别在发射极和基极区域的开口内部形成金属连接。