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CN116404051A - 一种背接触太阳能电池及其制造方法、光伏组件 - Google Patents

一种背接触太阳能电池及其制造方法、光伏组件 Download PDF

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CN116404051A
CN116404051A CN202310453244.4A CN202310453244A CN116404051A CN 116404051 A CN116404051 A CN 116404051A CN 202310453244 A CN202310453244 A CN 202310453244A CN 116404051 A CN116404051 A CN 116404051A
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CN
China
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semiconductor
insulating light
semiconductor substrate
isolation
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CN202310453244.4A
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周生厚
唐喜颜
杨建超
邓小玉
孙召清
唐清
王永磊
叶枫
方亮
徐希翔
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Longi Green Energy Technology Co Ltd
Original Assignee
Longi Green Energy Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开一种背接触太阳能电池及其制造方法、光伏组件,涉及光伏技术领域,以在采用激光刻蚀工艺将背接触太阳能电池包括的N区和P区隔离开时,降低或消除激光能量对背接触太阳能电池造成损伤。该背接触太阳能电池包括:半导体基底、透明导电层和绝缘吸光层。半导体基底具有相对的第一面和第二面。第二面具有交替间隔分布的N型区域和P型区域、以及位于每个N型区域与相应P型区域之间的隔离区域。透明导电层覆盖在第二面上。每个隔离区域上开设有贯穿透明导电层的隔离槽,隔离槽用于将透明导电层位于N型区域上的部分与透明导电层位于P型区域上的部分隔离开。绝缘吸光层至少位于隔离槽的底部,并且绝缘吸光层的宽度大于等于隔离槽的宽度。

Description

一种背接触太阳能电池及其制造方法、光伏组件
技术领域
本发明涉及光伏技术领域,尤其涉及一种背接触太阳能电池及其制造方法、光伏组件。
背景技术
背接触太阳能电池指发射极和金属接触都处于电池的背面,正面没有金属电极遮挡的太阳能电池。与正面有遮挡的太阳能电池相比,背接触太阳能电池具有更高的短路电流和光电转换效率,是目前实现高效晶体硅电池的技术方向之一。
但是,现有的制造方法中,用于将背接触太阳能电池包括的N区和P区隔离开的工艺容易对背接触太阳能电池造成损伤,导致背接触太阳能电池的良率降低,不利于提升背接触太阳能电池的电学性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种背接触太阳能电池及其制造方法、光伏组件,以在采用激光刻蚀工艺实现背接触太阳能电池包括的N区和P区隔离开的情况下,降低或消除激光能量对背接触太阳能电池造成损伤,提高背接触太阳能电池的良率,进而利于提升背接触太阳能电池的电学性能。
第一方面,本发明提供了一种背接触太阳能电池,该背接触太阳能电池包括:半导体基底、透明导电层和绝缘吸光层。
上述半导体基底具有相对的第一面和第二面。第二面具有交替间隔分布的N型区域和P型区域、以及位于每个N型区域与相应P型区域之间的隔离区域。透明导电层覆盖在第二面上。每个隔离区域上开设有贯穿透明导电层的隔离槽,隔离槽用于将透明导电层位于N型区域上的部分与透明导电层位于P型区域上的部分隔离开。绝缘吸光层至少位于隔离槽的底部,并且绝缘吸光层的宽度大于等于隔离槽的宽度。
采用上述技术方案的情况下,本发明提供的背接触太阳能电池中,半导体基底具有的第二面具有交替分布的N型区域和P型区域、以及位于每个N型区域和相应P型区域之间的隔离区域。该隔离区域可以将导电类型相反的N型区域和P型区域隔离开,抑制载流子在二者的横向交界处发生复合,提高背接触太阳能电池的光电转换效率。另外,背接触太阳能电池包括的透明导电层覆盖在上述第二面上。其中,透明导电层位于N型区域上的部分可以降低N型区域和第一电极之间接触势垒,利于电子的导出。透明导电层位于P型区域上的部分可以降低P型区域和第二电极之间的接触势垒,利于空穴的导出。基于此,在每个隔离区域上形成有贯穿透明导电层的隔离槽,该隔离槽用于将透明导电层位于N型区域上的部分与透明导电层位于P型区域上的部分隔离开,防止背接触太阳能电池短路,提高背接触太阳能电池的电学稳定性。
其次,背接触太阳能电池还包括至少位于隔离槽底部的绝缘吸光层。基于此,因绝缘吸光层为非导电膜层,故透明导电层位于N型区域上的部分与透明导电层位于P型区域上的部分无法通过该绝缘吸光层导通,可以防止背接触太阳能电池短路。同时,绝缘吸光层还具有吸光特性。在此情况下,在形成整层覆盖在第二面上的透明导电层后,即使采用激光刻蚀工艺在每个隔离区域上形成贯穿透明导电层的隔离槽,绝缘吸光层的存在也可以在确保将透明导电层完全刻穿的同时,降低甚至消除激光对位于其下方膜层造成的损伤,提高背接触太阳能电池的良率。同时,还可以解决现有技术中采用光刻结合湿法刻蚀方式或油墨印刷结合湿法刻蚀方式形成上述隔离槽而导致制造成本较高、以及不适合大规模量产的问题,降低背接触太阳能电池的制造成本、以及提升背接触太阳能电池的可大规模量产性。
作为一种可能的实现方式,上述绝缘吸光层的宽度大于隔离槽的宽度。绝缘吸光层还位于部分透明导电层和半导体基底对应隔离区域的部分之间。
采用上述技术方案的情况下,在实际的制造过程中,隔离槽的宽度为激光刻蚀工艺对透明导电层的刻蚀宽度。基于此,当绝缘吸光层的宽度大于隔离槽的宽度时,绝缘吸光层的宽度也大于激光刻蚀工艺对透明导电层的刻蚀宽度。并且,绝缘吸光层还位于部分透明导电层和半导体基底对应隔离区域的部分上。此时,绝缘吸光层的存在可以确保能够降低或消除半导体基底对应隔离槽底部、以及对应隔离槽附近的部分因激光刻蚀而造成的损伤,进一步提高背接触太阳能电池的良率。
作为一种可能的实现方式,沿隔离槽的宽度方向,绝缘吸光层的两侧边缘区域的厚度逐渐减小。
采用上述技术方案的情况下,在实际的制造过程中,采用激光刻蚀工艺形成贯穿整层覆盖在第二面上的透明导电层的隔离槽时,激光对透明导电层对应隔离槽中部的部分的刻蚀强度较大。基于此,在沿隔离槽的宽度方向,绝缘吸光层的两侧边缘区域的厚度逐渐减小的情况下,说明制造绝缘吸光层的绝缘吸光材料沿宽度方向的中心区域的厚度较大。相应的,绝缘吸光材料沿宽度方向的中心区域的吸光特性较强,从而能够进一步降低甚至消除激光对半导体基底位于隔离槽底部的膜层造成的损伤。另外,沿隔离槽的宽度方向,绝缘吸光层的两侧边缘区域的厚度逐渐减小,还可以降低绝缘吸光层的两侧边缘区域的耗材使用量,降低绝缘吸光层的制造成本。同时,还可以使得绝缘吸光材料背离透明导电层的一侧表面为凸面,从而可以增大绝缘吸光材料背离透明导电层一侧的吸光面积,进而可以降低绝缘吸光材料背离透明导电层一侧的单位吸光量,降低激光刻蚀工艺对制造绝缘吸光层的绝缘吸光材料的损伤程度,最终可以降低绝缘吸光材料的制造厚度,进一步降低绝缘吸光材料的耗材用量。
作为一种可能的实现方式,上述绝缘吸光层与透明导电层接触的一侧具有至少一个陷光结构。
采用上述技术方案的情况下,上述陷光结构可以在采用激光刻蚀工艺形成贯穿透明导电层的隔离槽的过程中,使得更多的激光可以投射至制造绝缘吸光层的绝缘吸光材料内,防止激光散射而导致对透明导电层对应隔离槽侧壁部分的形貌造成影响,确保透明导电层沿隔离槽宽度方向的两个侧壁的形貌满足工作要求,进而确保透明导电层沿隔离槽宽度方向的各部分区域均具有良好的导电特性,利于提升背接触太阳能电池的光电转换效率。
作为一种可能的实现方式,上述陷光结构为向绝缘吸光层内凹入的凹陷结构。在此情况下,在实际的制造过程中,可以仅采用印网印刷或喷墨等方式,就可以在隔离区域上形成形貌满足工作要求的具有陷光结构的绝缘吸光材料,无须为了形成上述陷光结构而增加额外的处理工序,简化制造绝缘吸光层的绝缘吸光材料的制造过程,降低绝缘吸光材料的制造难度。
作为一种可能的实现方式,上述凹陷结构为半球状凹陷结构。
采用上述技术方案的情况下,半球状凹陷结构的形状较为规则,无须为了形成形状复杂的陷光结构而严格要求制造工艺精度,进一步降低绝缘吸光材料的制造难度。另外,半球状凹陷结构为具有高度对称性的凹陷结构,其向内凹陷的表面的各部分区域的表面形貌相同,从而使得绝缘吸光材料各部分区域均具有优异的陷光效果,进一步确保透明导电层沿宽度方向的侧壁形貌满足工作要求。
作为一种可能的实现方式,上述绝缘吸光层的宽度大于等于5μm、且小于等于5mm。
采用上述技术方案的情况下,如前文所述,绝缘吸光层的宽度大于等于隔离槽的宽度。基于此,绝缘吸光层的宽度在上述范围内的情况下,可以防止因绝缘吸光层的宽度较小使得隔离槽的宽度也较小而导致透明导电层位于N型区域上的部分难以与透明导电层位于P型区域上的部分分隔开,抑制漏电。同时,还可以防止因绝缘吸光层的宽度较大而导致绝缘吸光层的耗材使用量较大,降低制造绝缘吸光层的绝缘吸光材料的制造成本。并且,还可以防止因绝缘吸光层的宽度较大使得隔离槽的宽度也较大而导致透明导电层覆盖在N型区域和P型区域的面积减小,进而导致半导体基底在工作状态下产生的载流子无法及时被透明导电层导出,因此绝缘吸光层的宽度在上述范围内还可以提升背接触太阳能电池的光电转换效率。
作为一种可能的实现方式,上述绝缘吸光层的材料为油墨、光刻胶或UV固化胶。
采用上述技术方案的情况下,油墨、光刻胶和UV固化胶均具有良好的吸光特性,因此上述绝缘吸光层的材料为上述材料中的一种的情况下,可以在采用激光刻蚀工艺形成隔离槽的过程中,确保能够通过制造绝缘吸光层的绝缘吸光材料降低甚至消除激光对半导体基底对应隔离区域的部分造成损伤。
作为一种可能的实现方式,上述导体基底包括:半导体衬底、第一半导体叠层和第二半导体叠层。上述第一半导体叠层至少形成在所半导体衬底对应N型区域的部分上。沿背离半导体衬底的方向,第一半导体叠层包括第一钝化层、以及位于第一钝化层上的N型掺杂半导体层。上述第二半导体叠层至少形成在半导体衬底对应P型区域的部分上。沿背离半导体衬底的方向,第二半导体叠层包括第二钝化层、以及位于第二钝化层上的P型掺杂半导体层。
采用上述技术方案的情况下,第一半导体叠层和第二半导体叠层均为选择性接触结构。基于此,因选择性接触结构具有优异的界面钝化效果和载流子的选择性收集,故均为选择性接触结构的第一半导体叠层和第二半导体叠层可以进一步提高背接触太阳能电池的光电转换效率。另外,在高温场景下,上述第一钝化层和第二钝化层的化学性质容易发生变化。例如:在第一钝化层和第二钝化层中的至少一者为本征非晶硅层时,在采用激光刻蚀工艺形成隔离槽的情况下,高温激光会使得本征非晶硅层位于隔离区域上、或位于隔离区域附近的部分容易形成多晶硅或单晶硅,而影响该部分的界面钝化效果和载流子的选择性收集。基于此,绝缘吸光层的存在可以降低甚至消除激光对第一钝化层和/或第二钝化层造成损伤,确保背接触太阳能电池具有优异的工作性能。
作为一种可能的实现方式,上述第一半导体叠层还形成在半导体衬底对应隔离区域的部分上,第二半导体叠层还形成在第一半导体叠层对应隔离区域的部分的上方;或,第二半导体叠层还形成在半导体衬底对应隔离区域的部分上,第一半导体叠层还形成在第二半导体叠层对应隔离区域的部分的上方。在此情况下,上述半导体基底还包括绝缘层,该绝缘层位于第一半导体叠层对应隔离区域的部分与第二半导体叠层对应隔离区域的部分之间。
采用上述技术方案的情况下,相应导电类型的载流子可以分别通过隧穿效应穿过第一钝化层和第二钝化层,并被N型掺杂半导体层或P型掺杂半导体层所收集。基于此,当第一半导体叠层和第二半导体叠层中的一者对应隔离区域的部分位于另一者对应隔离区域的部分上时,绝缘层可以将第一半导体叠层对应隔离区域的部分与第二半导体叠层对应隔离区域的部分隔离开,防止载流子在第一半导体叠层和第二半导体叠层的纵向交界处发生复合,进一步提高背接触太阳能电池的光电转换效率。
第二方面,本发明还提供了一种光伏组件,该光伏组件包括上述第一方面及其各种实现方式提供的背接触太阳能电池。
本发明中第二方面的有益效果,可以参考第一方面及其各种实现方式中的有益效果分析,此处不赘述。
第三方面,本发明还提供了一种背接触太阳能电池的制造方法,该背接触太阳能电池的制造方法包括:首先,形成一半导体基底。半导体基底具有相对的第一面和第二面。第二面具有交替间隔分布的N型区域和P型区域、以及位于每个N型区域与相应P型区域之间的隔离区域。接下来,在至少部分隔离区域上形成绝缘吸光材料。接着,形成整层覆盖在N型区域、P型区域和绝缘吸光材料上的透明导电层。然后,采用激光刻蚀工艺,在每个隔离区域上形成贯穿透明导电层的隔离槽,并使得剩余的绝缘吸光材料形成绝缘吸光层。隔离槽用于将透明导电层位于N型区域上的部分与透明导电层位于P型区域上的部分隔离开。绝缘吸光层至少位于隔离槽的底部,绝缘吸光层的宽度大于等于隔离槽的宽度。
作为一种可能的实现方式,上述绝缘吸光材料对应隔离槽的部分的顶表面积大于绝缘吸光材料对应隔离槽的部分的底表面积。
作为一种可能的实现方式,沿隔离槽的宽度方向,绝缘吸光材料的中间区域的平均厚度大于绝缘吸光材料的两侧边缘区域的平均厚度。
作为一种可能的实现方式,上述绝缘吸光材料背离半导体基底的一侧设置有多个陷光结构。
作为一种可能的实现方式,多个陷光结构均匀分布在绝缘吸光材料背离半导体基底的一侧。在此情况下,绝缘吸光材料各部分的陷光效果大致相同,进而确保半导体基底被绝缘吸光材料各部分覆盖的区域均能够得到有效保护,进一步提高背接触太阳能电池的良率。
作为一种可能的实现方式,采用丝网印刷工艺或喷墨打印工艺,形成绝缘吸光材料。
采用上述技术方案的情况下,丝网印刷工艺和喷墨打印工艺为制造背接触太阳能电池的常规工艺。基于此,可以采用丝网印刷工艺或喷墨打印工艺形成绝缘吸光材料,无须为了形成绝缘吸光材料而采用单独制造的设备。换句话说,本发明提供的背接触太阳能电池的制造方法可以与常规背接触太阳能电池的常规制造工艺和设备所兼容,降低背接触太阳能电池的制造难度,提高制造效率。
作为一种可能的实现方式,上述绝缘吸光材料对应隔离槽的部分的最小厚度大于等于0.05μm、且小于等于100μm。
采用上述技术方案的情况下,上述绝缘吸光材料对应隔离槽的部分的最小厚度在上述范围内,可以防止因上述最小厚度较小而导致绝缘吸光材料对应隔离槽的部分在未完全刻穿透明导电层前就全部被激光刻蚀掉,确保绝缘吸光材料可以在整个刻蚀过程中保护半导体基底对应隔离区域的部分,进一步确保背接触太阳能电池具有较高的良率。同时,还可以防止因上述最小厚度较大而导致绝缘吸光材料的耗材使用量较大,利于降低绝缘吸光材料的制造成本。
作为一种可能的实现方式,上述形成一半导体基底包括:提供一半导体衬底。接下来,至少在所半导体衬底对应N型区域的部分上形成第一半导体叠层。沿背离半导体衬底的方向,第一半导体叠层包括第一钝化层、以及位于第一钝化层上的N型掺杂半导体层。接下来,至少在半导体衬底对应P型区域的部分上形成第二半导体叠层。沿背离半导体衬底的方向,第二半导体叠层包括第二钝化层、以及位于第二钝化层上的P型掺杂半导体层。半导体基底包括半导体衬底、第一半导体叠层和第二半导体叠层。
作为一种可能的实现方式,上述第一半导体叠层还形成在半导体衬底对应隔离区域的部分上,第二半导体叠层还形成在第一半导体叠层对应隔离区域的部分的上方;或,第二半导体叠层还形成在半导体衬底对应隔离区域的部分上,第一半导体叠层还形成在第二半导体叠层对应隔离区域的部分的上方。在上述情况下,在上述至少在所半导体衬底对应N型区域的部分上形成第一半导体叠层于上述至少在半导体衬底对应P型区域的部分上形成第二半导体叠层之间,背接触太阳能电池的制造方法还包括:在第一半导体叠层对应隔离区域的部分与第二半导体叠层对应隔离区域的部分之间形成绝缘层。
本发明中第三方面及其各种实现方式的有益效果,可以参考第一方面及其各种实现方式中的有益效果分析,此处不赘述。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本发明的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例提供的背接触太阳能电池的结构纵向断面示意图;
图2为本发明实施例中隔离槽处的一种结构放大示意图;
图3为本发明实施例中隔离槽处的另一种结构放大示意图;
图4为本发明实施例中隔离槽处的又一种种结构放大示意图;
图5为本发明实施例提供的背接触太阳能电池在制造过程中的结构纵向断面示意图一;
图6为本发明实施例提供的背接触太阳能电池在制造过程中的结构纵向断面示意图二;
图7为本发明实施例提供的背接触太阳能电池在制造过程中的结构纵向断面示意图三;
图8为本发明实施例提供的背接触太阳能电池在制造过程中的结构纵向断面示意图四;
图9为本发明实施例提供的背接触太阳能电池在制造过程中的结构纵向断面示意图五;
图10为本发明实施例提供的背接触太阳能电池在制造过程中的结构纵向断面示意图六;
图11为本发明实施例提供的背接触太阳能电池在制造过程中的结构纵向断面示意图七;
图12为本发明实施例中形成绝缘吸光材料后的一种结构纵向断面示意图;
图13为本发明实施例中形成绝缘吸光材料后的另一种结构纵向断面示意图;
图14为本发明实施例中形成绝缘吸光材料后的又一种结构纵向断面示意图;
图15为本发明实施例提供的背接触太阳能电池在制造过程中的结构纵向断面示意图八;
图16为本发明实施例中形成透明导电材料后的一种结构纵向断面示意图;
图17为本发明实施例中形成透明导电材料后的另一种结构纵向断面示意图;
图18为本发明实施例中形成透明导电材料后的又一种结构纵向断面示意图;
图19为本发明实施例提供的背接触太阳能电池在制造过程中的结构纵向断面示意图九;
图20为本发明实施例提供的背接触太阳能电池在制造过程中的结构纵向断面示意图十。
附图标记:1为半导体衬底,2为第一钝化材料层,3为N型掺杂半导体材料层,4为绝缘材料层,5为掩膜层,6为第一钝化层,7为N型掺杂半导体层,8为第二钝化材料层,9为P型掺杂半导体材料层,10为钝化减反射层,11为第二钝化层,12为P型掺杂半导体层,13为绝缘层,14为绝缘吸光材料,15为透明导电层,16为隔离槽,17为绝缘吸光层,18第一电极,19为第二电极。
具体实施方式
以下,将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本公开的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本公开的概念。
在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的,其中为了清楚表达的目的,放大了某些细节,并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的,实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差,并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
在本公开的上下文中,当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时,该层/元件可以直接位于该另一层/元件上,或者它们之间可以存在居中层/元件。另外,如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”,那么当调转朝向时,该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
目前太阳电池作为新的能源替代方案,使用越来越广泛。其中,光伏太阳电池是将太阳的光能转换为电能的装置。具体的,太阳电池利用光生伏特原理产生载流子,然后使用电极将载流子引出,从而利于将电能有效利用。
在太阳能电池包括的正、负电极均位于太阳能电池的背面时,该太阳能电池为背接触太阳能电池。现有的背接触太阳能电池包括金属电极绕通(metal wrap through,可缩写为MWT)电池和指状交叉背接触(Interdigitated back contact,可缩写为IBC)电池等。其中,IBC电池最大的特点是发射极和金属接触都处于电池的背面,正面没有金属电极遮挡的影响,因此具有更高的短路电流Isc。同时,IBC电池的背面可以容许较宽的金属栅线来降低串联电阻Rs,从而可以提高填充因子FF。并且,这种正面无遮挡的电池不仅转换效率高,而且看上去更美观。同时,全背电极的组件更易于装配,因此IBC电池是目前实现高效晶体硅电池的技术方向之一。
在实际的应用过程中,背接触太阳能电池通常包括半导体基底和透明导电层。其中,半导体基底具有相对的第一面和第二面。沿平行于第二面的方向,第二面具有交替间隔分布的N型区域和P型区域、以及位于每个N型区域和P型区域之间的隔离区域。上述透明导电层覆盖在第二面上。并且,每个隔离区域上形成有至少贯穿透明导电层的隔离槽,该隔离槽用于将透明导电层位于N型区域上的部分与透明导电层位于P型区域上的部分隔离开。基于此,在实际的制造过程中,在形成半导体基底后,通常会采用物理气相沉积等工艺形成覆盖在第二面上的透明导电材料。然后对透明导电材料位于隔离区域上的部分进行图案化处理,以至少完全去除透明导电材料对应上述隔离槽所在空间内的部分,实现N型区域和P型区域隔离开。其中,实现上述图案化处理的方式通常具有以下三种方式:光刻结合湿法刻蚀方式、油墨印刷结合湿法刻蚀方式、以及激光刻蚀方式。
但是,上述光刻结合湿法刻蚀方式、以及油墨印刷结合湿法刻蚀方式的工艺成本较高,不适合大规模量产。另外,采用激光刻蚀方式实现上述图案化处理的过程中,为了抑制漏电,需要至少将透明导电材料对应隔离槽所在空间内的部分完全被去掉。而激光刻蚀方式的处理激光的温度较高,为了实现上述目的,则会导致位于隔离槽槽底的膜层受到激光能量的影响,造成上述膜层损伤,最终导致背接触太阳能电池的良率降低,不利于提升背接触太阳能电池的电学性能。
为了解决上述技术问题,第一方面,本发明实施例提供了一种背接触太阳能电池。如图1所示,该背接触太阳能电池包括:半导体基底、透明导电层15和绝缘吸光层17。上述半导体基底具有相对的第一面和第二面。第二面具有交替间隔分布的N型区域和P型区域、以及位于每个N型区域与相应P型区域之间的隔离区域。透明导电层15覆盖在第二面上。每个隔离区域上开设有贯穿透明导电层15的隔离槽16,隔离槽16用于将透明导电层15位于N型区域上的部分与透明导电层15位于P型区域上的部分隔离开。如图1至图4所示,绝缘吸光层17至少位于隔离槽16的底部,并且绝缘吸光层17的宽度大于等于隔离槽16的宽度。
具体来说,上述半导体基底的具体结构可以根据实际应用场景设置,此处不做具体限定。
其中,在本发明实施例提供的背接触太阳能电池为背光面未形成有钝化接触结构的背接触电池的情况下,上述半导体基底可以仅包括半导体衬底、N型掺杂半导体层和P型掺杂半导体层。该N型掺杂半导体层形成在半导体衬底对应N型区域的部分上,或着,N型掺杂半导体层也可以形成在半导体衬底对应N型区域的部分内。上述P型掺杂半导体层形成在半导体衬底对应P型区域的部分上,或着,P型掺杂半导体层也可以形成在半导体衬底对应P型区域的部分内。在此情况下,半导体基底的N型区域为N型掺杂半导体层所在的区域,半导体基底具有的P型区域为P型半导体层所在的区域。
具体的,上述半导体衬底可以为硅衬底、锗硅衬底或锗衬底等半导体材质的衬底。从导电类型方面来讲,半导体衬底可以为本征导电衬底、N型导电衬底或P型导电衬底。优选的,半导体衬底为N型导电衬底或P型导电衬底。与本征导电衬底相比,N型导电衬底或P型导电衬底具有更高的导电率,利于降低背接触太阳能电池的串联电阻,提高背接触太阳能电池的光电转换效率。其次,当上述N型掺杂半导体层和P型掺杂半导体层分别形成在半导体衬底对应N型区域和P型区域的部分上时,N型掺杂半导体层和P型掺杂半导体层的材料可以为硅、锗硅、锗或碳化硅等,从物质的内部排列形式方面来讲,N型掺杂半导体层和P型掺杂半导体层可以为非晶、微晶、单晶、纳米晶或多晶等。
另外,本发明实施例提供的背接触太阳能电池也可以为背光面形成有钝化接触结构的背接触太阳能电池。在此情况下,可以仅是半导体基底的N型区域形成有相应的钝化接触结构,或者也可以仅是半导体基底的P型区域形成有相应的钝化接触结构,又或者还可以是半导体基底的N型区域和P型区域均形成有相应的钝化接触结构。
下面以半导体基底的N型区域和P型区域均形成有相应的钝化接触结构为例进行说明:如图1所示,半导体基底包括半导体衬底1、第一半导体叠层和第二半导体叠层。上述第一半导体叠层至少形成在所半导体衬底1对应N型区域的部分上。沿背离半导体衬底1的方向,第一半导体叠层包括第一钝化层6、以及位于第一钝化层6上的N型掺杂半导体层7。上述第二半导体叠层至少形成在半导体衬底1对应P型区域的部分上。沿背离半导体衬底1的方向,第二半导体叠层包括第二钝化层11、以及位于第二钝化层11上的P型掺杂半导体层12。在此情况下,第一半导体叠层和第二半导体叠层均为选择性接触结构。基于此,因选择性接触结构具有优异的界面钝化效果和载流子的选择性收集,故均为选择性接触结构的第一半导体叠层和第二半导体叠层可以进一步提高背接触太阳能电池的光电转换效率。
其中,上述半导体基底具有的N型区域为上述N型掺杂半导体层与透明导电层相接触的区域,半导体基底具有的P型区域为P型半导体层与透明导电层相接触的区域。隔离区域为位于每个N型区域与相邻P型区域之间的区域。
具体的,从材料方面来讲,上述第一钝化层、N型掺杂半导体层、第二钝化层和P型掺杂半导体层的材料可以分别根据N型区域和P型区域形成的钝化接触结构的类型进行确定。例如:当半导体基底的N型区域形成的钝化接触结构为隧穿钝化接触结构时,该第一钝化层为隧穿钝化层,该隧穿钝化层的材料可以包括氧化硅、氧化铝、氧化钛、二氧化铪、氧化镓、五氧化二钽、五氧化铌、氮化硅、碳氮化硅、氮化铝、氮化钛、氮碳化钛中的一种或多种。此时,N型掺杂半导体层为N型掺杂多晶硅层。又例如:当半导体基底的N型区域形成的钝化接触结构为异质接触结构时,该第一钝化层为本征非晶硅层、本征微晶硅层、或者本征微晶硅与非晶硅的混合层。此时,N型掺杂硅层为N型非晶硅层、N型微晶硅层、或者N型非晶硅与微晶硅的混合层。
上述第二钝化层和P型掺杂半导体层的材料可以参考第一钝化层和N型掺杂半导体层的材料分析,此处不再赘述。
其次,从钝化种类方面来讲,当半导体基底的N型区域和P型区域均形成有相应的钝化接触结构时,N型区域和P型区域形成的钝化接触结构的类型可以相同。示例性的,半导体基底的N型区域和P型区域可以均形成有隧穿钝化接触结构。或者,半导体基底的N型区域和P型区域可以均形成有异质接触结构。
当然,当半导体基底的N型区域和P型区域均形成有相应的钝化接触结构时,N型区域和P型区域形成的钝化接触结构的类型也可以不同。示例性的,半导体基底的N型区域和P型区域中的一者形成有隧穿钝化接触结构,另一者形成有异质接触结构。
从尺寸方面来讲,上述第一钝化层、N型掺杂半导体层、第二钝化层和P型掺杂半导体层的厚度,可以根据上述每个层的材料、以及实际应用场景进行确定,此处不做具体限定。
例如:在第一钝化层和第二钝化层为本征非晶硅层的情况下,第一钝化层和第二钝化层的厚度可以为3nm至15nm。
例如:在N型掺杂半导体层为N型掺杂非晶硅层的情况下,N型掺杂半导体层的厚度为3nm至20nm。
例如:在P型掺杂半导体层为P型掺杂非晶硅层的情况下,P型掺杂半导体层的厚度为3nm至20nm。
另外,在半导体基底包括上述半导体衬底、第一半导体叠层和第二半导体叠层的情况下,第一半导体叠层可以仅形成在半导体衬底对应N型区域的部分上。或者,如图1所示,第一半导体叠层还可以形成在半导体衬底1对应隔离区域的部分上。另外,第二导体叠层也可以仅形成在半导体衬底对应P型区域的部分上。或者,如图1所示,第二半导体叠层还可以形成在半导体衬底1对应隔离区域的部分上。
具体的,当第一半导体叠层和第二半导体叠层还均形成在半导体衬底对应隔离区域的部分上时,如图1所示,可以是第一半导体叠层还直接形成在半导体衬底1对应隔离区域的部分上,第二半导体叠层还形成在第一半导体叠层对应隔离区域的部分的上方。此时,半导体基底的N型区域为N型掺杂半导体层7暴露在P型掺杂半导体层12之外的区域,半导体基底具有的P型区域为P型掺杂半导体层12所在的区域。或着,也可以是第二半导体叠层还直接形成在半导体衬底对应隔离区域的部分上,第一半导体叠层还形成在第二半导体叠层对应隔离区域的部分的上方。此时,半导体基底的N型区域为N型掺杂半导体层所在的区域,半导体基底具有的P型区域为P型掺杂半导体层暴露在N型掺杂半导体层之外的区域。
并且,当第一半导体叠层和第二半导体叠层还均形成在半导体衬底对应隔离区域的部分上时,如图1所示,上述半导体基底还可以包括绝缘层13,该绝缘层13位于第一半导体叠层对应隔离区域的部分与第二半导体叠层对应隔离区域的部分之间。其中,该绝缘层13的材料和厚度可以根据实际应用场景设置。例如:绝缘层13的材料可以为氧化硅或氮化硅等绝缘材料。该绝缘层13的厚度可以为50nm至500nm。
采用上述技术方案的情况下,如图1所示,相应导电类型的载流子可以分别通过隧穿效应穿过第一钝化层6和第二钝化层11,并被N型掺杂半导体层7或P型掺杂半导体层12所收集。基于此,当第一半导体叠层和第二半导体叠层中的一者对应隔离区域的部分位于另一者对应隔离区域的部分上时,绝缘层13可以将第一半导体叠层对应隔离区域的部分与第二半导体叠层对应隔离区域的部分隔离开,防止载流子在第一半导体叠层和第二半导体叠层的纵向交界处发生复合,进一步提高背接触太阳能电池的光电转换效率。
对于上述透明导电层来说,该透明导电层的材料和厚度可以根据实际应用场景设置,此处不做具体限定。例如:该透明导电层的材料可以为掺氟氧化锡、掺铝氧化锌、掺锡氧化铟、掺钨氧化铟、掺钼氧化铟、掺铈氧化铟或氢氧化铟。例如:该透明导电层的厚度可以为10nm至1000nm。
对于上述隔离槽来说,该隔离槽可以仅贯穿透明导电层位于隔离区域上的部分。或者,如图1至图4所示,该隔离槽16还可以贯穿透明导电层15、以及贯穿部分绝缘吸光层17。至于隔离槽16的宽度可以根据实际应用场景设置,只要能够通过该隔离槽16将透明导电层15位于N型区域上部分与透明导电层15位于P型区域上的部分隔离开均可。
对于上述绝缘吸光层来说,如图1至图4所示,因绝缘吸光层17至少位于隔离槽16的底部,并且绝缘吸光层17为非导电膜层,故透明导电层15位于N型区域上的部分与透明导电层15位于P型区域上的部分无法通过该绝缘吸光层17导通,可以防止背接触太阳能电池短路。同时,绝缘吸光层17还具有吸光特性。在此情况下,如图15至图19所示,在形成整层覆盖在第二面上的透明导电层15后,即使采用激光刻蚀工艺在每个隔离区域上形成贯穿透明导电层15的隔离槽16,绝缘吸光层17的存在也可以在确保将透明导电层15完全刻穿的同时,降低甚至消除激光能量对位于绝缘吸光层17下方膜层造成的损伤,提高背接触太阳能电池的良率。同时,还可以解决现有技术中采用光刻结合湿法刻蚀方式或油墨印刷结合湿法刻蚀方式形成上述隔离槽而导致制造成本较高、以及不适合大规模量产的问题,降低背接触太阳能电池的制造成本、以及提升背接触太阳能电池的可大规模量产性。
例如:如图1所示,在半导体基底包括上述半导体衬底1、第一半导体叠层和第二半导体叠层的情况下,因在高温场景下,上述第一钝化层6和第二钝化层11的化学性质容易发生变化(如在第一钝化层6和第二钝化层11中的至少一者为本征非晶硅层时,在采用激光刻蚀工艺形成隔离槽16的情况下,激光能量会使得本征非晶硅层位于隔离区域上、或位于隔离区域附近的部分容易形成多晶硅或单晶硅,而影响该部分的界面钝化效果和载流子的选择性收集)。基于此,绝缘吸光层17的存在可以降低甚至消除激光对第一钝化层6和/或第二钝化层11造成损伤,确保背接触太阳能电池具有优异的工作性能。
在上述内容的情况下,从材料方面来讲,该绝缘吸光层的材料可以为任一种具有吸光特性的绝缘材料。例如:绝缘吸光层的材料可以为油墨、光刻胶或UV固化胶等。在此情况下,油墨、光刻胶和UV固化胶均具有良好的吸光特性,因此上述绝缘吸光层的材料为上述材料中的一种的情况下,可以在采用激光刻蚀工艺形成隔离槽的过程中,确保能够通过制造绝缘吸光层的绝缘吸光材料降低甚至消除激光对半导体基底对应隔离区域的部分造成损伤。
从形貌方面来讲,上述绝缘吸光层的宽度、厚度和形状等形貌特征可以根据实际应用场景设置,只要能够应用至本发明实施例提供的背接触太阳能电池中均可。
示例性的,绝缘吸光层的宽度可以等于隔离槽的宽度。此时,绝缘吸光层仅位于隔离槽的槽底。在此情况下,可以在确保用于制造绝缘吸光层的吸光材料能够在采用激光刻蚀工艺形成隔离槽的过程中保护半导体基底对应隔离区域的部分的同时,还可以降低绝缘吸光材料的耗材使用量,降低绝缘吸光层的制造成本。
或者,如图1至图4所示,上述绝缘吸光层17的宽度还可以大于隔离槽16的宽度。此时,绝缘吸光层17还位于部分透明导电层15和半导体基底对应隔离区域的部分之间。在此情况下,在实际的制造过程中,隔离槽16的宽度为激光刻蚀工艺对透明导电层15的刻蚀宽度。基于此,当绝缘吸光层17的宽度大于隔离槽16的宽度时,绝缘吸光层17的宽度也大于激光刻蚀工艺对透明导电层15的刻蚀宽度。并且,绝缘吸光层17还位于部分透明导电层15和半导体基底对应隔离区域的部分上。此时,绝缘吸光层17的存在可以确保能够降低或消除半导体基底对应隔离槽16底部、以及对应隔离槽16附近的部分因激光刻蚀而造成的损伤,进一步提高背接触太阳能电池的良率。
其中,本发明实施例提供的背接触太阳能电池中,对绝缘吸光层的宽度不做具体限定。示例性的,上述绝缘吸光层的宽度可以大于等于5μm、且小于等于5mm。例如:绝缘吸光层的宽度可以大于等于5μm、100μm、300μm、600μm、900μm、2mm、4mm或5mm等。在此情况下,如1至图4所示,绝缘吸光层17的宽度大于等于隔离槽25的宽度。基于此,绝缘吸光层17的宽度在上述范围内的情况下,可以防止因绝缘吸光层17的宽度较小使得隔离槽16的宽度也较小而导致透明导电层15位于N型区域上的部分难以与透明导电层15位于P型区域上的部分分隔开,抑制漏电。同时,还可以防止因绝缘吸光层17的宽度较大而导致绝缘吸光层17的耗材使用量较大,降低制造绝缘吸光层17的绝缘吸光材料的制造成本。并且,还可以防止因绝缘吸光层17的宽度较大使得隔离槽16的宽度也较大而导致透明导电层15覆盖在N型区域和P型区域的面积减小,进而导致半导体基底在工作状态下产生的载流子无法及时被透明导电层15导出,因此绝缘吸光层17的宽度在上述范围内还可以提升背接触太阳能电池的光电转换效率。
另外,在实际的应用过程中,沿隔离区域的宽度方向,绝缘吸光层各部分的厚度可以相同,也可以不同。绝缘吸光层各部分的实际厚度可以根据实际应用场景确定。
示例性的,如图2至图4所示,沿隔离槽16的宽度方向,绝缘吸光层17的两侧边缘区域的厚度可以逐渐减小。此时,绝缘吸光层17的两侧边缘区域的厚度可以呈线性趋势逐渐减小,也可以呈指数或抛物线等趋势逐渐减小。另外,绝缘吸光层17的两侧边缘区域厚度的逐渐减小程度可以根据实际需求进行设置,此处不做具体限定。
采用上述技术方案的情况下,在实际的制造过程中,采用激光刻蚀工艺形成贯穿整层覆盖在第二面上的透明导电层的隔离槽时,激光对透明导电层对应隔离槽中部的部分的刻蚀强度较大。基于此,如图2至图4、以及图12至图14所示,在沿隔离槽16的宽度方向,绝缘吸光层17的两侧边缘区域的厚度逐渐减小的情况下,说明制造绝缘吸光层17的绝缘吸光材料14沿宽度方向的中心区域的厚度较大。相应的,绝缘吸光材料14沿宽度方向的中心区域的吸光特性较强,从而能够进一步降低甚至消除激光对半导体基底位于隔离槽16底部的膜层造成的损伤。另外,沿隔离槽16的宽度方向,绝缘吸光层17的两侧边缘区域的厚度逐渐减小,还可以降低绝缘吸光层17的两侧边缘区域的耗材使用量,降低绝缘吸光层17的制造成本。同时,还可以使得绝缘吸光层17背离透明导电层15的一侧表面为凸面,从而可以增大绝缘吸光层17背离透明导电层15一侧的吸光面积,进而可以降低绝缘吸光层17背离透明导电层15一侧的单位吸光量,降低激光刻蚀工艺对制造绝缘吸光层17的绝缘吸光材料14的损伤程度,最终可以降低绝缘吸光材料14的制造厚度,进一步降低绝缘吸光材料14的耗材用量。
当然,当绝缘吸光层沿隔离区域宽度方向的各部分的厚度不同时,绝缘吸光层还可以呈边缘厚、且中间薄的形貌。或者,绝缘吸光层的厚度还可以呈波浪线等形式变化。在上述情况下,也可以具有前文所述的绝缘吸光层背离透明导电层的一侧表面为凸面时的有益效果。
作为一种可能的实现方式,如图4所示,上述绝缘吸光层17与透明导电层15接触的一侧可以具有至少一个陷光结构。在此情况下,上述陷光结构可以在采用激光刻蚀工艺形成贯穿透明导电层15的隔离槽16的过程中,使得更多的激光可以投射至制造绝缘吸光层17的绝缘吸光材料内,防止激光散射而导致对透明导电层15对应隔离槽16侧壁部分的形貌造成影响,确保透明导电层15沿隔离槽16宽度方向的两个侧壁的形貌满足工作要求,进而确保透明导电层15沿隔离槽16宽度方向的各部分区域均具有良好的导电特性,利于提升背接触太阳能电池的光电转换效率。
具体来说,上述陷光结构可以为任一种具有陷光作用的结构,本发明实施例对陷光结构的形貌不做具体限定。示例性的,如图4所示,上述陷光结构可以为向绝缘吸光层17内凹入的凹陷结构。在此情况下,在实际的制造过程中,可以仅采用印网印刷或喷墨等方式,就可以在隔离区域上形成形貌满足工作要求的具有陷光结构的绝缘吸光材料,无须为了形成上述陷光结构而增加额外的处理工序,简化制造绝缘吸光层17的绝缘吸光材料的制造过程,降低绝缘吸光材料的制造难度。
其中,上述凹陷结构可以为倒锥状凹陷结构、倒梯形凹陷结构或半球状凹陷结构等,只要具有陷光作用即可。其中,如图4所示,因半球状凹陷结构的形状较为规则,无须为了形成形状复杂的陷光结构而严格要求制造工艺精度,故当陷光结构为半球状凹陷结构时可以进一步降低绝缘吸光材料的制造难度。另外,半球状凹陷结构为具有高度对称性的凹陷结构,其向内凹陷的表面的各部分区域的表面形貌相同,从而使得绝缘吸光材料各部分区域均具有优异的陷光效果,进一步确保透明导电层沿宽度方向的侧壁形貌满足工作要求。
另外,在实际的应用过程中,如图1所示,本发明实施例提供的背接触太阳能电池还可以包括第一电极18和第二电极19。其中,第一电极18形成在透明导电层15对应N型区域的部分上。第二电极19形成在透明导电层15对应P型区域的部分上。具体的,第一电极18和第二电极19的材料可以为铜、银、铝等导电材料。
其次,如图1所示,上述半导体基底的第一面上形成有钝化减反射层10。具体的,该钝化减反射层10的材料可以为氮化硅、氮氧化硅或氧化硅等。该减反射层的厚度可以为50nm至200nm。当然,也可以根据不同的应用场景,将钝化减反射层10的厚度设置为其它合适数值。
第二方面,本发明实施例还提供了一种光伏组件,该光伏组件包括上述第一方面及其各种实现方式提供的背接触太阳能电池。
本发明实施例中第二方面的有益效果,可以参考第一方面及其各种实现方式中的有益效果分析,此处不赘述。
第三方面,本发明实施例还提供了一种背接触太阳能电池的制造方法。下文将根据图2至图20示出的操作的断面图,对制造过程进行描述。具体的,该背接触太阳能电池的制造方法包括以下步骤:
首先,如图10所示,形成一半导体基底。该半导体基底具有相对的第一面和第二面。第二面具有交替间隔分布的N型区域和P型区域、以及位于每个N型区域与相应P型区域之间的隔离区域。
具体来说,上述半导体基底的具体结构和材料等信息可以参考前文,此处不再赘述。另外,可以理解的是,当半导体基底的结构不同时,半导体基底对应的制造过程也不相同。
示例性的,如图1所示,当半导体基底包括上述半导体衬底1、第一半导体叠层和第二半导体叠层时,半导体基底的制造过程可以包括步骤:首先,提供一半导体衬底。该半导体衬底的材料可以参考前文。接下来,可以采用沉积和刻蚀等工艺,至少在所半导体衬底对应N型区域的部分上形成第一半导体叠层。其中,沿背离半导体衬底的方向,该第一半导体叠层包括第一钝化层、以及位于第一钝化层上的N型掺杂半导体层。接下来,可以采用沉积和刻蚀等工艺,至少在半导体衬底对应P型区域的部分上形成第二半导体叠层。其中,沿背离半导体衬底的方向,该第二半导体叠层包括第二钝化层、以及位于第二钝化层上的P型掺杂半导体层。
需要说明的是,本发明实施例提供的背接触太阳能电池对第一半导体叠层和第二半导体叠层的制造顺序不做具体限定。二者的具体形成顺序,可以根据背接触太阳能电池的结构、以及实际应用场景确定。
另外,在第一半导体叠层还形成在半导体衬底对应隔离区域的部分上,第二半导体叠层还形成在第一半导体叠层对应隔离区域的部分的上方;或,第二半导体叠层还形成在半导体衬底对应隔离区域的部分上,第一半导体叠层还形成在第二半导体叠层对应隔离区域的部分的上方的情况下,在上述至少在所半导体衬底对应N型区域的部分上形成第一半导体叠层于上述至少在半导体衬底对应P型区域的部分上形成第二半导体叠层之间,背接触太阳能电池的制造方法还包括:在第一半导体叠层对应隔离区域的部分与第二半导体叠层对应隔离区域的部分之间形成绝缘层。
下面以第二半导体叠层还形成在第一半导体叠层对应隔离区域的部分上、以及背接触太阳能电池还包括绝缘层为例对制造背接触太阳能电池的过程进行详细说明:
如图5所示,可以采用等离子体增强化学气相沉积等工艺,沿半导体基底的厚度方向,在半导体衬底1的背光面上依次形成层叠设置的第一钝化材料层2、N型掺杂半导体材料层3、绝缘材料层4和掩膜材料层。接着,如图6所示,可以采用激光刻蚀等工艺对掩膜材料层进行图案化处理,仅保留掩膜材料层覆盖在半导体衬底1对应N型区域上方的部分,使得掩膜材料层的剩余部分形成掩膜层5;并在掩膜层的掩膜作用下,采用湿法刻蚀等工艺对绝缘材料层、N型掺杂半导体材料层和第一钝化材料层进行图案化处理,至少去除上述三个膜层位于半导体衬底对应P型区域上的部分,使得N型掺杂半导体材料层的剩余部分形成N型掺杂半导体层、以及使得第一钝化材料层的剩余部分形成第一钝化层。然后如图7所示,去除掩膜层。接下来,如图8所示,可以采用等离子体增强化学气相沉积等工艺,沿背离半导体衬底1的方向,依次形成覆盖在背光面上的第二钝化材料层8和P型掺杂半导体材料层9;并在半导体衬底1的向光面上形成钝化减反射层10。其中,上述第二钝化材料层8和P型掺杂半导体材料层9、以及钝化减反射层10的形成顺序可以根据实际应用场景确定,此处不做具体限定。然后,如图10所示,可以采用光刻结合湿法刻蚀等方式,选择性去除第二钝化材料层和P型掺杂半导体材料层位于N型区域上的部分,以使得第二钝化材料层的剩余部分形成第二钝化层11、以及使得P型掺杂半导体材料层的剩余部分形成P型掺杂半导体层12。如图10所示,再在P型掺杂半导体层12和第二钝化层11的掩膜作用下,采用湿法刻蚀等工艺,去除绝缘材料层暴露在外的部分,使得绝缘材料层的剩余部分形成绝缘层13,获得半导体基底。
还需要说明的是,可以通过多种方式来形成上述半导体基底。如何形成上述半导体基底并非本发明的主要特征所在,因此在本说明书中,只对其进行简要地介绍,以便本领域普通技术人员能够容易地实施本发明。本领域普通技术人员完全可以设想别的方式来制作上述半导体基底。
接下来,如图11至图14所示,在至少部分隔离区域上形成绝缘吸光材料14。
在实际的制造过程中,可以采用光刻工艺、丝网印刷工艺或喷墨打印工艺等,形成绝缘吸光材料。其中,因丝网印刷工艺和喷墨打印工艺为制造背接触太阳能电池的常规工艺,故当采用丝网印刷工艺或喷墨打印工艺形成绝缘吸光材料时,无须为了形成绝缘吸光材料而采用单独制造的设备。换句话说,本发明实施例提供的背接触太阳能电池的制造方法可以与常规背接触太阳能电池的常规制造工艺和设备所兼容,降低背接触太阳能电池的制造难度,提高制造效率。
另外,上述绝缘吸光材料经后续激光刻蚀工艺处理后,会形成前文所述的绝缘吸光层。基于此,可以参考前文所述的绝缘吸光层的材料和宽度等形貌特征,确定绝缘吸光材料的相应特征,此处不再赘述。
具体的,如图11所示,绝缘吸光材料14对应隔离槽的部分的顶表面积可以等于绝缘吸光材料14对应隔离槽的部分的底表面积。此时,绝缘吸光材料14的顶表面和底表面均为平行于半导体衬底1背光面的平面。或者,如图12至图14所示,上述绝缘吸光材料14对应隔离槽的部分的顶表面积可以大于绝缘吸光材料14对应隔离槽的部分的底表面积。在此情况下,绝缘吸光材料14的顶表面的比表面积较大,可以降低绝缘吸光材料14背离透明导电层一侧的单位吸光量,降低后续激光刻蚀工艺对制造绝缘吸光层的绝缘吸光材料14的损伤程度,最终可以降低绝缘吸光材料14的制造厚度,进一步降低绝缘吸光材料14的耗材用量。
另外,沿隔离区域的宽度方向,绝缘吸光材料可以呈两侧厚、且中间薄的形貌。此时,沿隔离区域的宽度方向,绝缘吸光材料的两侧边缘区域的平均厚度大于自身的中间区域的平均厚度。或者,如图12至图14所示,绝缘吸光材料14也可以呈中间厚、且两侧薄的形貌。此时,沿隔离槽的宽度方向,绝缘吸光材料14的中间区域的平均厚度大于绝缘吸光材料14的两侧边缘区域的平均厚度。
其中,绝缘吸光材料的具体厚度可以根据实际应用场景确定,此处不做具体限定。示例性的,示例性的,上述绝缘吸光材料对应隔离槽的部分的最小厚度大于等于0.05μm、且小于等于100μm。例如:绝缘吸光材料对应隔离槽的部分的最小厚度为0.05μm、10μm、30μm、60μm、90μm或100μm等。在此情况下,上述绝缘吸光材料对应隔离槽的部分的最小厚度在上述范围内,可以防止因上述最小厚度较小而导致绝缘吸光材料对应隔离槽的部分在未完全刻穿透明导电层前就全部被激光刻蚀掉,确保绝缘吸光材料可以在整个刻蚀过程中保护半导体基底对应隔离区域的部分,进一步确保背接触太阳能电池具有较高的良率。同时,还可以防止因上述最小厚度较大而导致绝缘吸光材料的耗材使用量较大,利于降低绝缘吸光材料的制造成本。
其次,在实际的应用过程中,如图14所示,上述绝缘吸光材料14背离半导体基底的一侧可以设置有多个陷光结构。该陷光结构的具体形貌可以参考前文所述的绝缘吸光层上设置的陷光结构的形貌,此处不再赘述。
其中,上述多个陷光结构可以随机设置在绝缘材料背离半导体基底的一侧。优选的,如图14所示,多个陷光结构均匀分布在绝缘吸光材料14背离半导体基底的一侧。在此情况下,绝缘吸光材料14各部分的陷光效果大致相同,进而确保半导体基底被绝缘吸光材料14各部分覆盖的区域均能够得到有效保护,进一步提高背接触太阳能电池的良率。
接着,在形成上述绝缘吸光材料后,如图15至图18所示,可以采用物理气相沉积等工艺,形成整层覆盖在N型区域、P型区域和绝缘吸光材料14上的透明导电层15。具体的,该透明导电层15的材料和厚度等信息可以参考前文。
然后,如图19所示,采用激光刻蚀工艺,在每个隔离区域上形成贯穿透明导电层15的隔离槽16,并使得剩余的绝缘吸光材料形成绝缘吸光层17。隔离槽16用于将透明导电层15位于N型区域上的部分与透明导电层15位于P型区域上的部分隔离开。绝缘吸光层17至少位于隔离槽16的底部,绝缘吸光层17的宽度大于等于隔离槽16的宽度。
具体的,激光刻蚀工艺的工作参数可以根据实际应用场景确定,此处不做具体限定。
如图20所示,可以采用丝网印刷或电镀等方式在透明导电层15对应N型区域上的部分形成第一电极18、以及在透明导电层15对应P型区域的部分上形成第二电极19。其中,第一电极18和第二电极19的材料可以参考前文,此处不再赘述。
本发明实施例中第三方面及其各种实现方式的有益效果,可以参考第一方面及其各种实现方式中的有益效果分析,此处不赘述。
在以上的描述中,对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解,可以通过各种技术手段,来形成所需形状的层、区域等。另外,为了形成同一结构,本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外,尽管在以上分别描述了各实施例,但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
以上对本公开的实施例进行了描述。但是,这些实施例仅仅是为了说明的目的,而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围,本领域技术人员可以做出多种替代和修改,这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。

Claims (18)

1.一种背接触太阳能电池,其特征在于,包括:
半导体基底,所述半导体基底具有相对的第一面和第二面;所述第二面具有交替间隔分布的N型区域和P型区域、以及位于每个所述N型区域与相应所述P型区域之间的隔离区域;
透明导电层,覆盖在所述第二面上;每个所述隔离区域上开设有贯穿所述透明导电层的隔离槽,所述隔离槽用于将所述透明导电层位于所述N型区域上的部分与所述透明导电层位于所述P型区域上的部分隔离开;
绝缘吸光层,至少位于所述隔离槽的底部,所述绝缘吸光层的宽度大于等于所述隔离槽的宽度。
2.根据权利要求1所述的背接触太阳能电池,其特征在于,所述绝缘吸光层的宽度大于所述隔离槽的宽度;
所述绝缘吸光层还位于部分所述透明导电层和所述半导体基底对应隔离区域的部分之间。
3.根据权利要求2所述的背接触太阳能电池,其特征在于,沿所述隔离槽的宽度方向,所述绝缘吸光层的两侧边缘区域的厚度逐渐减小。
4.根据权利要求2所述的背接触太阳能电池,其特征在于,所述绝缘吸光层与所述透明导电层接触的一侧具有至少一个陷光结构。
5.根据权利要求4所述的背接触太阳能电池,其特征在于,所述陷光结构为向所述绝缘吸光层内凹入的凹陷结构。
6.根据权利要求5所述的背接触太阳能电池,其特征在于,所述凹陷结构为半球状凹陷结构。
7.根据权利要求1所述的背接触太阳能电池,其特征在于,所述绝缘吸光层的宽度大于等于5μm、且小于等于5mm;和/或,
所述绝缘吸光层的材料为油墨、光刻胶或UV固化胶。
8.根据权利要求1~6任一项所述的背接触太阳能电池,其特征在于,所述半导体基底包括:半导体衬底,
第一半导体叠层,至少形成在所半导体衬底对应所述N型区域的部分上;沿背离所述半导体衬底的方向,所述第一半导体叠层包括第一钝化层、以及位于所述第一钝化层上的N型掺杂半导体层;
第二半导体叠层,至少形成在所述半导体衬底对应所述P型区域的部分上;沿背离所述半导体衬底的方向,所述第二半导体叠层包括第二钝化层、以及位于所述第二钝化层上的P型掺杂半导体层。
9.根据权利要求8所述的背接触太阳能电池,其特征在于,所述第一半导体叠层还形成在所述半导体衬底对应所述隔离区域的部分上,所述第二半导体叠层还形成在所述第一半导体叠层对应所述隔离区域的部分的上方;或,所述第二半导体叠层还形成在所述半导体衬底对应所述隔离区域的部分上,所述第一半导体叠层还形成在所述第二半导体叠层对应所述隔离区域的部分的上方;
所述半导体基底还包括绝缘层,所述绝缘层位于所述第一半导体叠层对应所述隔离区域的部分与所述第二半导体叠层对应所述隔离区域的部分之间。
10.一种光伏组件,其特征在于,包括如权利要求1~9任一项所述的背接触太阳能电池。
11.一种背接触太阳能电池的制造方法,其特征在于,包括:
形成一半导体基底;所述半导体基底具有相对的第一面和第二面;所述第二面具有交替间隔分布的N型区域和P型区域、以及位于每个所述N型区域与相应所述P型区域之间的隔离区域;
在至少部分所述隔离区域上形成绝缘吸光材料;
形成整层覆盖在所述N型区域、所述P型区域和所述绝缘吸光材料上的透明导电层;
采用激光刻蚀工艺,在每个隔离区域上形成贯穿所述透明导电层的隔离槽,并使得剩余的所述绝缘吸光材料形成绝缘吸光层;所述隔离槽用于将所述透明导电层位于所述N型区域上的部分与所述透明导电层位于所述P型区域上的部分隔离开;所述绝缘吸光层至少位于所述隔离槽的底部,所述绝缘吸光层的宽度大于等于所述隔离槽的宽度。
12.根据权利要求11所述的背接触太阳能电池的制造方法,其特征在于,所述绝缘吸光材料对应所述隔离槽的部分的顶表面积大于所述绝缘吸光材料对应所述隔离槽的部分的底表面积。
13.根据权利要求11或12所述的背接触太阳能电池的制造方法,其特征在于,沿所述隔离槽的宽度方向,所述绝缘吸光材料的中间区域的平均厚度大于所述绝缘吸光材料的两侧边缘区域的平均厚度。
14.根据权利要求11所述的背接触太阳能电池的制造方法,其特征在于,所述绝缘吸光材料背离所述半导体基底的一侧设置有多个陷光结构。
15.根据权利要求14所述的背接触太阳能电池的制造方法,其特征在于,多个所述陷光结构均匀分布在所述绝缘吸光材料背离所述半导体基底的一侧。
16.根据权利要求11所述的背接触太阳能电池的制造方法,其特征在于,采用丝网印刷工艺或喷墨打印工艺,形成所述绝缘吸光材料;和/或,
所述绝缘吸光材料对应所述隔离槽的部分的最小厚度大于等于0.05μm、且小于等于100μm。
17.根据权利要求11所述的背接触太阳能电池的制造方法,其特征在于,所述形成一半导体基底包括:
提供一半导体衬底;
至少在所半导体衬底对应所述N型区域的部分上形成第一半导体叠层;沿背离所述半导体衬底的方向,所述第一半导体叠层包括第一钝化层、以及位于所述第一钝化层上的N型掺杂半导体层;
至少在所述半导体衬底对应所述P型区域的部分上形成第二半导体叠层;沿背离所述半导体衬底的方向,所述第二半导体叠层包括第二钝化层、以及位于所述第二钝化层上的P型掺杂半导体层;所述半导体基底包括所述半导体衬底、所述第一半导体叠层和所述第二半导体叠层。
18.根据权利要求17所述的背接触太阳能电池的制造方法,其特征在于,所述第一半导体叠层还形成在所述半导体衬底对应所述隔离区域的部分上,所述第二半导体叠层还形成在所述第一半导体叠层对应所述隔离区域的部分的上方;或,所述第二半导体叠层还形成在所述半导体衬底对应所述隔离区域的部分上,所述第一半导体叠层还形成在所述第二半导体叠层对应所述隔离区域的部分的上方;
所述至少在所半导体衬底对应所述N型区域的部分上形成第一半导体叠层与所述至少在所述半导体衬底对应所述P型区域的部分上形成第二半导体叠层之间,所述背接触太阳能电池的制造方法还包括:
在所述第一半导体叠层对应所述隔离区域的部分与所述第二半导体叠层对应所述隔离区域的部分之间形成绝缘层。
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CN117790600A (zh) * 2023-12-28 2024-03-29 天合光能股份有限公司 背接触太阳能电池的制备方法
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