[发明专利]局部掺杂前表面场背接触电池及其制备方法和组件、系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种局部掺杂前表面场背接触电池及其制备方法和组件、系统。

背景技术

太阳能电池是一种将光能转化为电能的半导体器件，较低的生产成本和较高的能量转化效率一直是太阳能电池工业追求的目标。对于目前常规太阳能电池，其p+掺杂区域接触电极和n+掺杂区域接触电极分别位于电池片的正反两面。电池的正面为受光面，正面金属接触电极的覆盖必将导致一部分入射的太阳光被金属电极所遮挡反射，造成一部分光学损失。普通晶硅太阳能电池的正面金属电极的覆盖面积在7％左右，减少金属电极的正面覆盖可以直接提高电池的能量转化效率。

背接触电池，是一种将p+掺杂区域和n+掺杂区域均放置在电池背面(非受光面)的电池，该电池的受光面无任何金属电极遮挡，从而有效增加了电池片的短路电流，使电池片的能量转化效率得到提高。由于PN结位于电池的背面，光生载流子的产生主要在前表面附近，载流子需要穿过整个硅片厚度到达背面的地方才能被收集。如果前表面钝化不好，光生载流子会很容易在到达背面之前就被复合而降低效率。因此，良好的前表面钝化显得尤为重要。

常见的背接触电池前表面钝化的手段是在前表面引入一个n+/n的高低结，称之为前表面场。前表面场可以给N型硅基体提供良好的场钝化效果，降低光生载流子在前表面的复合速率。前表面场一般是通过磷扩散或者离子注入的方法形成的。磷的掺杂浓度越高，前表面场自身的复合越大，钝化后的暗饱和电流密度J₀也越高；但如果磷的掺杂浓度过低，其对N型硅基体的场钝化效果又会变弱。因此，寻找一种既能提供优异的场钝化效果同时自身复合又低的前表面场，是进一步提高背接触电池转换效率的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种局部掺杂前表面场背接触电池及其制备方法和组件、系统。本发明的局部掺杂前表面场背接触电池采用局部掺杂的前表面场，既减少了前表面场自身的复合又能给N型晶体硅基体提供优异的场钝化效果，所制电池具有较高的开路电压、短路电流和转换效率。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：

一种局部掺杂前表面场背接触电池，包括N型晶体硅基体，N型晶体硅基体的前表面包括局部掺杂n+前表面场和非掺杂区域，在局部掺杂n+前表面场和非掺杂区域的表面设置有前表面钝化减反膜；N型晶体硅基体的背表面从内到外依次为掺杂区域、背表面钝化膜和与掺杂区域欧姆接触的金属电极，掺杂区域包括相互交替排列的背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域，背表面n+掺杂区域设置有n+金属电极，背表面p+掺杂区域设置有p+金属电极。

其中，局部掺杂n+前表面场的面积小于或者等于N型晶体硅基体前表面面积的20％。

其中，局部掺杂n+前表面场为线条状图案，线条状图案宽100～200μm，线条状图案之间的非掺杂区域宽500～1000μm；或者局部掺杂n+前表面场为点状图案，点状图案的点直径为200～400μm。

其中，局部掺杂n+前表面场的方阻为50～150Ω/sqr，结深为0.2～2.0μm；背表面n+掺杂区域的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm；背表面p+掺杂区域的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm。

本发明的一种局部掺杂前表面场背接触电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)、分别对N型晶体硅基体的前表面和背表面进行掺杂处理，在N型晶体硅基体的背表面形成相互交替排列的背表面硼离子注入区域和背表面磷离子注入区域，在N型晶体硅基体的前表面形成局部磷离子注入区域和无离子注入的非掺杂区域；

(2)、将N型晶体硅基体进行高温退火处理；退火完成后形成局部掺杂n+前表面场、背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域；

(3)、然后在N型晶体硅基体的前表面形成钝化减反膜，在N型晶体硅基体的背表面形成钝化膜；

(4)、在N型晶体硅基体的背表面制备分别与背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域欧姆接触的金属电极。

其中，步骤(1)中，局部磷离子注入区域的面积小于或者等于N型晶体硅基体前表面面积的20％；