无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构及制作方法技术

本发明专利技术公开了一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构及制作方法，透明导电膜位于正面钝化膜和减反射膜之上，P型晶体硅片上的通孔内设置有用于连接电池正面和背面负极的过孔电极，N型层的表层设有按规则图形分布的局部重掺杂N+区，透明导电膜穿透减反射膜和正面钝化膜与局部重掺杂N+区及过孔电极的顶端电接触构成电池负极，透明导电膜用于将电池正面汇集的电子经过过孔电极导至电池的背面，背面正极细栅线穿透第一背面钝化膜和第二背面钝化膜与P型基体形成局部欧姆接触，并与背面正极主栅线连接在一起构成电池正极。本方法避免了电池正极的光遮挡，增加了功率输出，减少了电池制作过程中银浆的耗量，降低了生产成本。

P type crystal silicon back contact double faced battery structure without positive grid line and manufacturing method thereof

The invention discloses a P type crystal silicon front gate line back contact double cell structure and manufacturing method, transparent conductive film on positive passivation film and antireflection film on P crystal silicon through hole is arranged in the through hole for connecting the battery positive and negative electrode on the back of the N layer according to the local N+ is arranged on the surface of the heavily doped region distribution regular pattern, the transparent conductive film through antireflection film and positive passivation film and local heavy doping zone N+ and the top electrode contact hole electric battery cathode, transparent conductive film for electronic battery positive pooled back via the electrode guide to the battery, the back positive electrode thin grid line penetrates the first rear surface passivation film and the second back passivation film and P type substrate forming local ohmic contact, and on the back of the main gate cathode line connected battery cathode. The method avoids the light shielding of the positive electrode of the battery, increases the power output, reduces the consumption of the silver paste in the process of making the battery, and reduces the production cost.

【技术实现步骤摘要】
无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构及制作方法
本专利技术属于太阳能电池
，特别涉及一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构及制作方法。
技术介绍
自1954年第一块太阳能电池在贝尔实验室诞生以来，晶体硅太阳能电池得到了广泛的应用，转换效率不断提升，生产成本持续下降。目前，晶体硅太阳能电池占太阳能电池全球市场总额的90％以上，晶体硅电池片的产线转换效率目前已突破21％，全球年新增装机容量约70GW且增速明显，与火力发电的度电成本不断缩小，在未来几年有望与之持平。晶体硅太阳能电池作为一种清洁能源在改变能源结构、缓解环境压力等方面的重要作用日益凸显。P型晶体硅电池由于生产工艺成熟、制造成本低，在目前及今后相当长的一段时间内仍占据绝大部分市场份额。P型晶体硅太阳能电池要想继续保持竞争力、获得更大的发展与应用，必须进一步提高转换效率，同时降低生产成本。PERC技术着眼于电池的背面，利用钝化大大降低了背面的复合速度，该技术近年来在P型晶体硅电池中逐步得到大规模应用，使多晶和单晶电池的效率分别提升0.5％和1％以上。作为对P型晶体硅PERC电池的改进，目前有将背面的全铝层用细铝栅线代替，使电池具有双面发电的功能。虽然PERC技术极大的提高了电池的背面性能，但是对电池的正面无显著改善，尤其是电池的正面电极，目前主要采用丝网印刷的方式形成近百条细栅和若干条主栅，此工序造成电池片表面5％～7％的面积形成对光的遮挡，使P型PERC双面电池的效率优势未能充分发挥。MWT电池技术主要解决的是电池正面的光遮挡问题，在硅片上打孔，利用过孔电极将正面细栅线收集的电流导至电池的背面。MWT电池技术虽然减少了电池正面主栅电极的光遮挡面积，但电池正面的细栅线仍有约3％的光遮挡面积，细栅线通常为价格昂贵的银，对于降低电池片的制作成本不利。此外MWT电池的漏电问题未能很好解决。以上问题使得MWT作为改善电池正面的核心技术一直未得到大规模应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供了一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构及制作方法，该电池结合了P型晶体硅背钝化双面和金属电极卷绕技术，并在电池正面设计了一种新的电极结构，很好的解决了正面栅线遮挡、背面漏电等问题。本专利技术采用以下技术方案：一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构，P型晶体硅片从上而下依次包括：透明导电膜、减反射膜、正面钝化膜、N型层、P型基体、背面钝化膜、背面正极细栅线和背面正极主栅线，所述P型晶体硅片上设有通孔，所述通孔内设置有用于连接电池正面负极和背面负极的过孔电极，所述N型层的表层设有按规则图形分布的局部重掺杂N+区，所述透明导电膜穿透所述减反射膜和正面钝化膜与所述局部重掺杂N+区及过孔电极的顶端电接触构成电池负极，所述透明导电膜用于将电池正面汇集的电子经过所述过孔电极导至电池的背面，所述背面钝化膜包括第一背面钝化膜和第二背面钝化膜，所述背面正极细栅线穿透所述第一背面钝化膜和第二背面钝化膜与所述P型基体形成局部欧姆接触，并与背面正极主栅线连接在一起构成电池正极。进一步的，所述通孔大小相同，在厚度方向贯通所述P型晶体硅片，等行距等列距阵列排布，单个所述通孔的直径为100～500um，数量为4×4～10×10个。进一步的，所述背面正极细栅线为一组或多组相互平行的线段，所述线段的长度为10～80mm，宽度为30～300um，相邻两个线段之间的间距为1～4mm。进一步的，所述背面正极细栅线为铝、银、铜、镍、导电剂或金属合金。进一步的，所述局部重掺杂N+区阵列排布在所述N型层上，所述局部重掺杂N+区的方阻为20～60Ω/□，所述局部重掺杂N+区的阵列图形为类一维图形、二维图形或类一维图形与二维图形的组合。进一步的，所述类一维图形为线段、虚线段、弧线或栅线状；所述类一维图形的线宽为20～200um，长度为0.05～1.5mm；同一行中相邻两个线形的间距为0.5～2mm，同一列中相邻两个线形的间距为0.5～2mm；所述二维图形为圆形、椭圆形、纺锤形、环形、多边形、多角形或扇形，所述二维几何图形的尺寸均为20～200um，相邻两个图形中心距为0.5～2mm。进一步的，所述透明导电膜的厚度为50～500nm；所述减反射膜的厚度为50～100nm；所述正面钝化膜的厚度为5～50nm，所述第一背面钝化膜的厚度为5～40nm；所述第二背面钝化膜的厚度为50～150nm。进一步的，所述背面正极主栅线相互平行且等间距排布，且与所述背面正极细栅线垂直相交，所述背面正极主栅线的个数为3～15根，单个所述背面正极主栅线的宽度为0.5～5mm。进一步的，所述P型晶体硅片为单晶或多晶的掺硼、镓、铝一种多或多种元素的硅片，所述P型晶体硅片的厚度为90～190um。一种制备无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构的方法，包括以下步骤：S1、在P型晶体硅片上采用激光形成若干相同大小的通孔，所述通孔在厚度方向贯通所述P型晶体硅片，等行距等列距阵列排布；S2、采用化学药液腐蚀、等离子刻蚀、金属催化或激光刻蚀方法对所述P型晶体硅片进行表面织构化处理；S3、采用低压扩散、常压扩散、离子注入、激光掺杂或杂质浆料涂敷法进行磷掺杂处理，在所述P型晶体硅片的正面及通孔壁表层上形成N型层，掺杂剂为POCl3、PH3或磷浆；S4、采用激光掺杂、二次热扩散、局域离子注入、掩膜反刻蚀或掺杂剂局域涂敷法在所述P型硅片的正面形成局部重掺杂，所述重掺杂的图形为类一维图形、二维图形或类一维图形与二维图形的组合；S5、采用喷涂或印刷法在所述通孔及周边区域制作石蜡掩膜，保护孔壁及正面孔周边区域的掺杂层；S6、采用湿法刻蚀或干法刻蚀刻蚀去掉所述P型晶体硅片正面的磷硅玻璃、背结及掩膜；S7、将刻蚀后的所述P型晶体硅片在退火炉中进行退火处理，在所述P型晶体硅片的表面生长一层致密的热氧化硅，同时掺杂层的杂质原子进行再分布；S8、在所述P型晶体硅片的正面先后沉积5～50nm的正面钝化膜和50～100nm的减反射膜，在所述P型硅片的背面沉积5～150nm的背面钝化膜，所述正面钝化膜为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、非晶硅中的一种或多种叠层构成，所述减反射膜为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化钛、碳化硅中的一种或多种叠层构成，所述背面钝化膜包括第一背面钝化膜和第二背面钝化膜，所述第一背面钝化膜为氧化铝、氧化硅、非晶硅薄膜的一种或多种薄膜叠层，所述第二背面钝化膜为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅硅薄膜的一种或多种薄膜叠层；S9、采用激光在所述P型晶体硅片的正面按步骤S4中所述的重掺杂图形进行开膜；在所述P型晶体硅片的背面钝化膜上进行开膜，开膜图形为一组或多组相互平行的线段，长度为10～80mm，宽度为30～300um，相邻两个线段之间的间距为1～4mm；S10、先采用真空协助丝网印刷或电镀方法在背面制作过孔电极，过孔浆料填满整个通孔，过孔浆料为无烧穿性能或低烧穿性能的银浆，之后烘干；然后采用丝网印刷、喷印、电镀或溅射法在所述P型硅片的背面制作若干相互平行且等间距排布的背面正极主栅线电极，浆料为银浆或银/铝浆，之后烘干；最后采用丝网印刷、喷印、电镀或溅射法在所述P型晶体硅片的背面按激光开膜图案制作背面正极细栅线，浆料为铝浆或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构，其特征在于，P型晶体硅片从上而下依次包括：透明导电膜(1)、减反射膜(2)、正面钝化膜(3)、N型层(5)、P型基体(6)、背面钝化膜(7)、背面正极细栅线(8)和背面正极主栅线(9)，所述P型晶体硅片上设有通孔，所述通孔内设置有用于连接电池正面负极和背面负极的过孔电极(10)，所述N型层(5)的表层设有按规则图形分布的局部重掺杂N+区(4)，所述透明导电膜(1)穿透所述减反射膜(2)和正面钝化膜(3)与所述局部重掺杂N+区(4)及过孔电极(10)的顶端电接触构成电池负极，所述透明导电膜(1)用于将电池正面汇集的电子经过所述过孔电极(10)导至电池的背面，所述背面钝化膜(7)包括第一背面钝化膜(7‑1)和第二背面钝化膜(7‑2)，所述背面正极细栅线(8)穿透所述第一背面钝化膜(7‑1)和第二背面钝化膜(7‑2)与所述P型基体(6)形成局部欧姆接触，并与背面正极主栅线(9)连接在一起构成电池正极。

【技术特征摘要】
1.一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构，其特征在于，P型晶体硅片从上而下依次包括：透明导电膜(1)、减反射膜(2)、正面钝化膜(3)、N型层(5)、P型基体(6)、背面钝化膜(7)、背面正极细栅线(8)和背面正极主栅线(9)，所述P型晶体硅片上设有通孔，所述通孔内设置有用于连接电池正面负极和背面负极的过孔电极(10)，所述N型层(5)的表层设有按规则图形分布的局部重掺杂N+区(4)，所述透明导电膜(1)穿透所述减反射膜(2)和正面钝化膜(3)与所述局部重掺杂N+区(4)及过孔电极(10)的顶端电接触构成电池负极，所述透明导电膜(1)用于将电池正面汇集的电子经过所述过孔电极(10)导至电池的背面，所述背面钝化膜(7)包括第一背面钝化膜(7-1)和第二背面钝化膜(7-2)，所述背面正极细栅线(8)穿透所述第一背面钝化膜(7-1)和第二背面钝化膜(7-2)与所述P型基体(6)形成局部欧姆接触，并与背面正极主栅线(9)连接在一起构成电池正极。2.根据权利要求1所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构，其特征在于：所述通孔大小相同，在厚度方向贯通所述P型晶体硅片，等行距等列距阵列排布，单个所述通孔的直径为100～500um，数量为4×4～10×10个。3.根据权利要求1所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构，其特征在于，所述背面正极细栅线(8)为一组或多组相互平行的线段，所述线段的长度为10～80mm，宽度为30～300um，相邻两个线段之间的间距为1～4mm。4.根据权利要求3所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构，其特征在于：所述背面正极细栅线(8)为铝、银、铜、镍、导电剂或金属合金。5.根据权利要求1所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构，其特征在于：所述局部重掺杂N+区(4)阵列排布在所述N型层(5)上，所述局部重掺杂N+区(4)的方阻为20～60Ω/□，所述局部重掺杂N+区(4)的阵列图形为类一维图形、二维图形或类一维图形与二维图形的组合。6.根据权利要求5所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构，其特征在于，所述类一维图形为线段、虚线段、弧线或栅线状；所述类一维图形的线宽为20～200um，长度为0.05～1.5mm；同一行中相邻两个线形的间距为0.5～2mm，同一列中相邻两个线形的间距为0.5～2mm；所述二维图形为圆形、椭圆形、纺锤形、环形、多边形、多角形或扇形，所述二维几何图形的尺寸均为20～200um，相邻两个图形中心距为0.5～2mm。7.根据权利要求1所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构，其特征在于：所述透明导电膜(1)的厚度为50～500nm；所述减反射膜(2)的厚度为50～100nm；所述正面钝化膜(3)的厚度为5～50nm，所述第一背面钝化膜(7-1)的厚度为5～40nm；所述第二背面钝化膜(7-2)的厚度为50～150nm。8.根据权利要求1所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构，其特征在于：所述背面正极主栅线(9)相互平行且等间距排布，且与所述背面正极细栅线(8)垂直相交，所述背面正极主栅线(9)的个数为3～15根，单个所述背面正极主栅线(9)的宽度为0.5～5mm。9.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵科雄，
申请(专利权)人：乐叶光伏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61