[发明专利]一种晶体硅太阳电池局域背表面场的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳电池技术领域，具体涉及一种晶体硅太阳电池局域背表面场的制备方法。

背景技术

目前，晶体硅太阳电池局域背表面场被普遍认为是提高太阳电池转换效率的非常具有潜力和产业化前景的结构。区别于常规电池背面印刷铝浆，经过高温烧结后形成的全铝背场，制备晶体硅太阳电池局域背表面场一般先在电池背面沉积一层背面钝化薄膜，然后采用激光或者化学腐蚀的办法把背面钝化膜局部去除，露出线状或者点状的硅衬底。然后通过丝网印刷铝浆或者物理气相沉积的方法在背面沉积一层铝层。在去除背面钝化膜的区域，硅与铝直接接触，在未去除的区域，钝化膜将硅与铝隔离开来。经过高温烧结，硅与铝接触的部分发生共溶，在重结晶的时候微量的铝原子取代了硅原子的位置，形成p型掺杂。而存在钝化膜的区域，钝化膜将硅与铝完全隔离。钝化膜不仅降低了载流子在表面的复合，而且增强了背面的反射。钝化膜和局部的p型层交替出现，形成了太阳电池的局域背表面场。其中，局部的p型层能够提高背面的少子寿命，同时降低硅与铝之间的接触电阻，提高太阳电池的开路电压和填充因子，更重要的是，这层p型层将硅衬底与背面电极连接起来。

然而，在实验中经常发现本应该形成局域背表面场的区域出现了空洞，这不仅意味着背面没有形成p型层，更严重的是，空洞使得硅与背面电极完全隔离。这严重影响了电池的转换效率，空洞率高的局域背表面场电池效率比常规电池还要差。为了降低或者消除局域背表面场电池中的空洞，本发明提出了一个二次沉积的方法，有效的消除了局域背表面场的空洞。

发明内容

本发明的目的是提供一种晶体硅太阳电池局域背表面场的制备方法，本发明通过二次沉积的方法，先在晶体硅太阳电池的去除背面钝化薄膜的区域局部沉积铝层，然后进行高温烧结形成局域背表面场；之后背面完全沉积或者局部沉积铝层并低温形成背面金属电极。由于第一次仅在去除背面钝化薄膜区域沉积相当宽的铝层而非将铝层完全覆盖在背面，在高温过程中能够在铝原子和硅原子之间的相互扩散现象进行控制，在重结晶的时候硅的扩散距离受到约束，能够在降温时返回铝硅界面，进行填充。从而消除铝硅之间的空洞。然后通过全面覆盖或局部覆盖的方法把第一次沉积时孤立的铝层连接起来，形成背面电极。本发明方法能够有效消除晶体硅太阳电池局域背表面场中的空洞，提高电池的光电转换效率。

本发明采用先在特定区域局部沉积铝层，对比常规的背面完全沉积铝层，具有能够控制铝硅共溶距离的优势。

一种晶体硅太阳电池局域背表面场的制备方法，包括硅片衬底，在硅片背面设有背面钝化薄膜层，所述的背面钝化薄膜层已经被局部去除，露出硅片衬底，本发明的具体步骤是：

(1)在晶体硅太阳电池的去除背面钝化薄膜的区域局部沉积铝层；

(2)高温烧结形成局域背表面场；

(3)在背面完全沉积或者局部沉积铝层；

(4)低温形成背面金属电极。

在上述制备方法中：

本发明所述的在晶体硅太阳电池的去除背面钝化薄膜的区域局部沉积铝层，其沉积方法包括丝网印刷含铝浆料、热蒸发、电子束蒸发、磁控溅射中的一种或几种。

本发明所述的在晶体硅太阳电池的去除背面钝化薄膜的区域局部沉积铝层，其沉积的铝层宽度为1-1000μm，厚度为0.01-1000μm。

本发明所述的高温烧结，其高温过程的温度为500–1200摄氏度，高温过程的时间为0.1-1000秒。

本发明所述的在背面完全沉积或者局部沉积铝层，其沉积方法包括丝网印刷含铝浆料、热蒸发、电子束蒸发、磁控溅射中的一种或几种。

本发明所述的在背面完全沉积或者局部沉积铝层，其完全沉积或者局部沉积的铝层厚度为0.01-1000μm，局部沉积铝层的间距为1-10000μm。

本发明所述的低温形成背面金属电极，其温度为20–600摄氏度，时间为0.1-1000秒。

本发明所述的硅片衬底为n型或者p型，电阻率在0.1-100Ωcm。

本发明所述的背面钝化薄膜层成分包括非晶硅、三氧化二铝、氮化硅、氧化硅中的一种或几种，背面钝化薄膜层的厚度为0.1-1000nm。

本发明所述的背面钝化薄膜层被局部去除，其局部去除背面钝化薄膜层的方法为激光刻蚀、等离子刻蚀、化学溶液腐蚀中的一种或几种。

本发明的有益效果是：

(1)在电池背面已经去除背面钝化膜的区域覆盖相当宽度的铝层，在高温烧结过程中能够有效的控制硅往铝扩散的距离和速率；