一種n型晶體硅太陽能電池結構及其制備方法
【專利摘要】本發明公開一種N型晶體硅太陽能電池結構及其制備方法，電池結構從上而下依次包括：正面電極、正面減反射膜、正面鈍化膜、P型發射極、N型晶硅基體、均勻或局部摻雜N+層、背面鈍化膜和背面電極；正面電極包括局部懸空細柵線，局部懸空細柵線由細金屬導線通過導電結合材料與局部金屬電極連接構成，局部金屬電極以規則圖案排布在N型電池的正面減反射膜表面，局部金屬電極穿透正面的減反射膜及鈍化膜與P型發射極形成良好的歐姆接觸。電池正面匯集的電流通過正面主柵或電極引線導出。背面電極為全背面金屬電極或透明電極。電池的結構使金屬與硅基體的接觸面積減小，復合損耗降低，顯著降低了柵線的光遮擋面積，進而提高了電池的轉換效率。
【專利說明】
一種N型晶體硅太陽能電池結構及其制備方法
技術領域
[0001]本發明屬于太陽能電池技術領域，特別涉及一種N型晶體硅太陽能電池結構及其制備方法。
【背景技術】
[0002]自1954年第一塊太陽能電池在貝爾實驗室誕生以來，晶體硅太陽能電池得到了廣泛的應用，轉換效率不斷提升，生產成本持續下降。目前，晶體硅太陽能電池占太陽能電池全球市場總額的80%以上，晶體硅電池片的產線轉換效率目前已突破20%，全球年新增裝機容量約50GW且增速明顯，與火力發電的度電成本不斷縮小，在未來幾年有望與之持平。晶體硅太陽能電池作為一種清潔能源在改變能源結構、緩解環境壓力等方面的重要作用日益凸顯。
[0003]按基材的摻雜類型，晶體硅太陽能電池分為P型晶體硅太陽能電池和N型晶體硅太陽能電池。與P型晶體硅太陽能電池相比，N型晶體硅太陽能電池具有更高的轉換效率和雜質容忍度，且基本上無光致衰減。
[0004]N型晶體硅太陽能電池要想提升競爭力、獲得更大的發展與應用，必須進一步提高轉換效率，同時降低生產成本，尤其是要降低占電池生產成本約15%的銀電極的成本。目前N型晶體硅太陽能電池的正面電極多采用銀漿絲網印刷的方式形成近百條細柵和若干條主柵，此工序使用的物料成本昂貴，且銀電極會造成電池片表面5%?7%的面積形成對光的遮擋，同時導致電阻損耗與復合損耗，使N型電池在效率優勢上未能充分體現。
[0005]如何在減少遮光面積與保持良好的導電性之間進行平衡，是目前N型晶硅電池電極研究的一個熱點。得益于漿料技術與印刷技術的進步，電極細柵的寬度不斷減小，根據SEMI預測，到2020年細柵的寬度將進一步減小至35微米以下，同時主柵將采用多主柵及無主柵。近年來有人采用二次疊印的方式提高了細柵線的高寬比，電極的導電性能也有所改善，但該方法會增加銀漿的使用量。也有人采用光刻電鍍、LIP、噴墨等電極制作方法，雖然能夠制作出相對較細的細柵線，但同時也大幅增加了工藝的復雜度，所以并不適于N型晶硅電池的工業化生產。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供了一種N型晶體硅太陽能電池結構及其制備方法，采用細金屬導線將正面的局部金屬電極連接起來形成電池的正電極。電池的結構使金屬與硅基體的接觸面積減小，復合損耗降低，顯著降低了柵線的光遮擋面積，進而提高了電池的轉換效率。
[0007]為實現上述目的，本發明采用以下技術手段:
[0008]—種N型晶體硅太陽能電池結構，從上而下依次包括:正面金屬導線、正面局部接觸金屬電極、正面減反射膜、正面鈍化膜、P型發射極、N型晶硅基體、摻雜N+區、背面鈍化膜和背面電極;其中，正面局部接觸金屬電極以規則圖案排布在N型電池的正面減反射膜表面，正面局部接觸金屬電極穿透正面減反射膜及正面鈍化膜與P型發射極形成歐姆接觸;正面金屬導線通過導電結合材料與正面局部接觸金屬電極連接成為電池正面電極的局部懸空細柵線導電整體，并通過設置與正面金屬導線連接的正面主柵線或電極導線將電池正面匯集的電流導出；所述的背面電極與摻雜N+區形成接觸，背面電極為全背面金屬電極或透明導電膜與金屬形成的復合電極。
[0009]作為本發明的進一步改進，所述的正面金屬導線為銅線、銀線、鍍銀銅線、鍍鎳銅線、鍍錫銅線或合金線，直徑為20?10um0
[0010]作為本發明的進一步改進，所述的導電結合材料為錫膏、含錫合金、導電膠或導電薄膜。
[0011]作為本發明的進一步改進，所述正面的局部接觸金屬電極為銀電極、鋁電極、鎳電極、銅電極、合金電極或金屬復合電極。
[0012]作為本發明的進一步改進，所述的規則圖案為一維、二維幾何圖形或一維與二維幾何圖形的組合;一維幾何圖形選自:線段、虛線段、弧線或柵線狀;二維幾何圖形選自:圓形、橢圓形、紡錘形、環形、多邊形、多角形或扇形。
[0013]作為本發明的進一步改進，所述一維幾何圖形的線寬為30?200um，長度為0.05?160mm；同一行中相鄰兩個線形的間距為0.25?2.5mm，同一列中相鄰兩個線形的間距為0.5?3mm;所述二維幾何圖形的尺寸為30?200um，同一行中相鄰兩個圖形的間距為0.5?2mm，同一列中相鄰兩個圖形的間距為0.5?3mm。
[0014]作為本發明的進一步改進，正面鈍化膜為氧化鋁薄膜、氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、氮氧化硅薄膜、氧化鈦薄膜、碳化硅薄膜、非晶硅薄膜中的一種或多種疊層構成，正面鈍化膜整體厚度為I?50nm;正面減反射膜為氮化硅薄膜、氧化硅薄膜、氮氧化硅薄膜、氧化鈦薄膜、碳化硅薄膜中的一種或多種疊層構成，正面減反射膜整體厚度為50?10nm;背面的鈍化膜為氮化硅薄膜、氧化硅薄膜、非晶硅薄膜、氮氧化硅薄膜、氧化鈦薄膜、碳化硅薄膜中的一種或多種疊層構成，鈍化膜整體厚度為20?150nm。
[0015]作為本發明的進一步改進，與正面局部金屬電極接觸的P型發射極為均勻摻雜發射極或選擇性發射極，均勻摻雜發射極的方阻為50?100 Ω/口；選擇性發射極的淺摻區域方阻為50-150 Ω /□，重摻區方阻為10?50 Ω /□，正面局部接觸金屬電極分布在重摻區域分布的圖形之內；與背面電極接觸的摻雜N+區為均勻摻雜，方阻為20?ΙΟΟΩ/口；或為選擇性局部摻雜，方阻為10?50 Ω /□。
[0016]作為本發明的進一步改進，N型電池的表面采用陷光織構，陷光織構為金字塔、倒金字塔、納米/微米多孔結構;N型晶硅基體為N型單晶硅片或N型多晶硅片，其厚度為100?200umo
[0017]作為本發明的進一步改進，當設置正面主柵線時，正面主柵線與正面金屬導線交錯設置，所有的正面金屬導線均通過正面導電結合材料與正面主柵線連接形成局部懸空結構；
[0018]當設置正電極引線時，正電極引線連接所有正面金屬導線。
[0019]一種N型晶體硅太陽能電池結構的制備方法，包括如下步驟:
[0020](I)將N型晶體硅片進行表面織構化處理；
[0021](2)在N型晶體硅片的正面進行摻雜處理，在N型晶體硅片正面表層形成P型發射極；
[0022](3)在N型晶體硅片的背面進行摻雜處理，形成摻雜N+區；
[0023 ] (4)對摻雜處理后的硅片進行化學清洗；
[0024](5)在N型晶體硅片的正面依次沉積正面鈍化膜和正面減反射膜;在背面沉積背面鈍化膜；
[0025](6)按特定的圖形在正面減反射膜上制作陣列分布的局部接觸金屬電極；同時制作背面電極；
[0026](7)進行烘干處理；
[0027](8)進行熱處理，使N型晶體硅片陣列分布的正面局部接觸金屬電極穿透正面減反射膜及正面鈍化膜與硅片正面基體形成良好的歐姆接觸，此過程同時使背面電極與硅片背面基體形成良好的歐姆接觸；
[0028](9)在正面局部接觸金屬電極上制作導電結合材料；
[0029](10)將正面金屬導線沿正面局部接觸金屬電極的行方向拉拔并緊貼在導電結合材料之上；
[0030](11)進行熱處理，使正面金屬導線通過導電結合材料與正面局部接觸金屬電極結合在一起，形成可作為電池正面電極的導電組合體。
[0031]本發明N型晶體硅太陽能電池結構的有益效果有以下幾個方面:第一、采用細金屬導線，尤其是細銅線，替代了正面電極上的部分銀，降低了 N型晶硅電池正面電極的銀電極使用量，從而降低了N型晶硅電池的制造成本;第二、細金屬導線具有更高的柵線高寬比，且為局部懸空結構，這可以使金屬與硅基體的接觸面積減小，復合損耗降低，由于光線的多次反射，懸空區域的硅表面也可以作為受光面，顯著降低了柵線的光遮擋面積，進而提高了電池的轉換效率;第三、本專利所述的電池制作方法簡單、可靠，適于工業化生產。
[0032]本發明的制備方法，按照電池的結構進行由內向外的方式進行，本部分可以采用多種方式制作，工藝簡單，可操作性強。本發明所述的N型晶體硅太陽能電池結構制作方法簡單、可靠，適于工業化生產。
【附圖說明】
[0033]圖1是正面、背面為局部摻雜的N型電池沿正面細柵線方向的局部剖面示意圖。
[0034]圖2是正面均勻摻雜、背面局部摻雜的N型電池沿正面主柵線方向的局部剖面示意圖。
[0035]圖3是正面、背面為均勻摻雜的N型電池沿正面細柵線方向的局部剖面示意圖。
[0036]圖4是正面局部摻雜、背面均勻摻雜的N型電池沿正面主柵線方向的局部剖面示意圖。
[0037]圖5是有主柵正面電極的局部平面示意圖。
[0038]圖6是無主柵正面電極的局部平面示意圖。
[0039]圖中，I為正面減反射膜，2為正面鈍化膜，3為P型發射極，4為N型硅基體，5為均勻或局部摻雜N+區，6為背面鈍化膜，7為背面電極，8為電極引線，9為正面金屬導線，10為正面主柵線，11導電結合材料，12為正面局部接觸金屬電極。
【具體實施方式】
[0040]以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
[0041 ]如圖1至圖4所示，本發明一種N型晶體硅太陽能電池結構，電池結構從上而下包括:正面電極、正面減反射膜1、正面鈍化膜2、P型發射極3、N型晶硅基體4、均勻或局部摻雜N+區5、背面鈍化膜6、背面電極7。其中，正面電極由主柵線10和局部懸空細柵線構成。局部懸空細柵線由局部金屬電極12和細金屬導線9構成，局部金屬電極12以一維圖形、二維圖形或一維和二維組合圖形陣列分布在N型電池的正面，并與P型發射極3形成良好的歐姆接觸。正面金屬導線9(如銅線、銀線、鍍銀銅線、鍍鎳銅線、鍍錫銅線或合金線)通過導電結合材料11與局部金屬電極12結合在一起，形成一個局部懸空細柵線導電組合體。主柵線10與局部懸空細柵線垂直相交，將匯集的電流導出。
[0042]所述的導電結合材料11為錫膏、含錫合金、導電膠或導電薄膜，導電結合材料11與正面局部接觸金屬電極12連接的方法有絲網印刷協同熱處理、噴墨協同熱處理、熱壓焊、超聲焊、點焊及粘貼。
[0043]如圖5和6所示，本發明所述的N型晶硅電池正面電極也可以不需要主柵線10，完全由局部懸空細柵線構成，電池的一端設有電極引線8，用于將電池正面匯集的電流導出。
[0044]本發明提供了一種N型晶體硅太陽能電池結構，其制備方法可按如下步驟進行:
[0045](I)將N型晶體硅片進行表面織構化處理，N型晶體硅片可以是N型單晶硅片、N型多晶硅片，織構處理可以采用化學藥液腐蝕、等離子刻蝕、金屬催化、激光刻蝕等方法。
[0046](2)在N型晶體硅片的正面進行摻雜處理，雜質源可以是BBr3、BF3、BCl3、B203、B2H6、含硼摻雜劑等，摻雜的方法可以采用低壓擴散、常壓擴散、離子注入、激光摻雜、雜質漿料涂敷協同熱處理、摻雜介質膜協同熱處理等方式。通過摻雜處理，最終在N型晶體硅片的正面形成P型發射極3 W型發射極3可以是均勻摻雜發射極，方阻為50?100 Ω/口；也可以是選擇性發射極，淺摻區域方阻為50-150 Ω /□，重摻區方阻為10?50 Ω/□。
[0047](3)在N型晶體硅片的背面進行均勻或局部重摻雜，雜質源可以是P0C13、PH3、磷酸、P2O5或其他含磷漿料等，制作的方法可以采用常壓擴散、低壓擴散、激光摻雜、雜質漿料涂敷協同熱處理、摻雜介質膜協同熱處理、離子注入等。摻雜N+區5為均勻摻雜，方阻為20?100Ω /□;或為選擇性局部慘雜，方阻為10?50 Ω /□。當為局部慘雜時，局部重慘雜圖案為一維、二維幾何圖形或一維與二維幾何圖形的組合;一維幾何圖形選自:線段、虛線段或弧線；二維幾何圖形選自:圓形、橢圓形、紡錘形、環形、多邊形、多角形或扇形。所述一維幾何圖形的線寬為30?200um，長度為0.05?160mm;同一行中相鄰兩個線形的間距為0.25?2.5mm，同一列中相鄰兩個線形的間距為0.5?3mm。所述二維幾何圖形的尺寸為20?200um，同一行中相鄰兩個圖形的間距為0.5?2mm，同一列中相鄰兩個圖形的間距為0.5?3mm。此工序根據采用的摻雜方法，既可以在背面鈍化膜沉積之前或之后進行。
[0048](4)對摻雜處理后的硅片進行化學清洗。
[0049](5)在N型晶體娃片的正面沉積I?50nm的正面鈍化膜2和50?10nm的正面減反射膜I;在背面沉積20?150nm的鈍化膜6(或摻雜鈍化膜)。正面鈍化膜2為氧化鋁薄膜、氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、氮氧化硅薄膜、氧化鈦薄膜、碳化硅薄膜、非晶硅薄膜中的一種或多種疊層構成;正面減反射膜I為氮化硅薄膜、氧化硅薄膜、氮氧化硅薄膜、氧化鈦薄膜、碳化硅薄膜中的一種或多種疊層構成;背面鈍化膜6為氮化硅薄膜、氧化硅薄膜、非晶硅薄膜、氮氧化硅薄膜、氧化鈦薄膜、碳化硅薄膜中的一種或多種疊層構成。
[0050](6)按特定的圖形在N型晶體娃片的正面上制作與娃基體直接接觸的陣列分布局部金屬電極12，正面局部接觸金屬電極12可以是銀電極、鋁電極、鎳電極、銅電極、合金電極或金屬復合電極，制作方法可以采用絲網印刷、鋼板印刷、噴墨、3D打印、激光轉印等，或可以采用激光或化學腐蝕協同氣相沉積、光誘導鍍、電鍍等方法。正面局部接觸金屬電極12的分布圖案為一維、二維幾何圖形或一維與二維幾何圖形的組合;一維幾何圖形選自:線段、虛線段或弧線；二維幾何圖形選自:圓形、橢圓形、紡錘形、環形、多邊形、多角形或扇形。所述一維幾何圖形的線寬為30?200um，長度為0.05?160mm;同一行中相鄰兩個線形的間距為0.25?2.5mm，同一列中相鄰兩個線形的間距為0.5?3mm。所述二維幾何圖形的尺寸為30?200um，同一行中相鄰兩個圖形的間距為0.5?2mm，同一列中相鄰兩個圖形的間距為0.5?3_。正面局部接觸金屬電極12之下的硅基體可以是一般摻雜也可以是重摻雜。
[0051 ] (7)在200?30(TC下進行烘干。
[0052](8)在300?900°C下進行熱處理，使正面局部接觸金屬電極12與硅基體形成良好的歐姆接觸。
[0053](9)制作N型晶硅電池的背面電極7。背面電極7可以采用和正面電極一樣的結構；也可以采用蒸鍍、印刷、噴墨、化學鍍等方法制作全背面金屬電極(如鋁、銀、鎳、銅等)；還可以采用濺射、氣相沉積、噴墨等方法制作透明導電膜(如1!'0^20、？1'0、620、頂0、石墨烯等)金屬復合電極。此工序根據采用的電極形式，可以穿插在電池金屬化工藝過程的任何一步進行。
[0054](10)在局部金屬電極12上制作導電結合材料11，制作的方法可以采用印刷、噴墨、熱壓焊、超聲焊、點焊或粘貼等。
[0055](11)將正面金屬導線9沿正面局部接觸金屬電極12的行方向拉拔并緊貼在導電結合材料11之上，正面金屬導線9為線、銀線、鍍銀銅線、鍍鎳銅線、鍍錫銅線或合金線，直徑為20?10um0
[0056](12)在100?400°C下使正面金屬導線9通過導電結合材料11與正面局部接觸金屬電極12結合在一起，形成一個可作為電池正面電極的導電組合體。
[0057]下面結合具體實施例，對本發明做進一步說明:
[0058]實施例1:
[0059](I)將N型單晶硅片于80 °C左右的KOH溶液中異向腐蝕，獲得表面金字塔結構。
[0060](2)在N型晶體硅片的正面，以BBr3作為雜質，在950°C左右低壓擴散形成60 Ω/口的均勻擴散層。
[0061](3)按特定圖形在N型晶體硅片正面上噴掩膜，掩膜的圖形為四個等距分布的主柵與陣列狀線段的組合，陣列線段中單個線段的寬度為40um，長度為0.5mm，同一行中相鄰兩個線段的間距為1mm，同一列中相鄰兩個線段的間距為1.5mm。主柵的寬度為1.5mm，長度為I56mmο
[0062](4)采用濕法刻蝕去掉硼硅玻璃及背結。在N型晶體硅片的正面，有掩膜的區域形成50 Ω/□的低方阻，在沒有掩膜的區域形成90 Ω/□的高方阻。
[0063](5)在N型晶體硅片的背面按陣列圖形印刷磷漿，印刷圖形為陣列線段，單個線段的寬度為40um，長度為1.5mm，同一行中相鄰兩個線段之間的間距為1mm，同一列中相鄰兩個線段之間的間距為1.5mm。
[0064](6)在850°C左右進行熱處理，使背面局部分布磷漿中的磷原子向硅片的基體內擴散，形成方阻為20 Ω/□背面局部N+摻雜區。
[0065](7)在正面先沉積5nm左右的氧化鋁，之后沉積70nm左右的氧化硅；在背面沉積50nm左右的氧化硅。
[0066](8)在背面采用激光按N+摻雜圖形對背面氧化硅進行局部開孔。
[0067](9)在正面采用絲網印刷的方法按重摻雜圖形制作陣列分布的局部金屬電極，此過程同時形成4條等距分布的主柵電極。
[0068](10)在200?300Γ下進行烘干。
[0069](11)在300?900°C下進行熱處理，使電池正面分布的金屬漿料穿透減反射膜與鈍化膜，與硅基體的重摻雜區域形成良好的歐姆接觸。
[0070 ] (12)采用蒸鍍法在背面蒸鍍全鋁電極。
[0071](13)在正面局部金屬電極上采用絲網印刷的方法制作錫膏。
[0072](14)將細鍍銀銅線沿局部銀電極的行方向拉拔并緊貼在錫膏之上，細鍍銀銅線的直徑為30umo
[0073](15)在300°C下使正面的細鍍銀銅線通過錫膏與局部金屬電極結合在一起，形成一個可替代電池正面細柵的導電組合體。
[0074]實施例2:
[0075](I)將N型單晶硅片于80 °C左右的KOH溶液中異向腐蝕，獲得表面金字塔結構；
[0076](2)在N型晶體硅片的正面采用離子注入的方法摻入硼原子，硼源采用BF3,形成80Ω/□的均勻擴散層。
[0077](3)在N型晶體硅片的背面采用離子注入的方法摻入磷原子，磷源采用PH3,形成50Ω/□的均勻擴散層。
[0078](4)對離子注入后的硅片進行退火處理。
[0079](5)化學清洗硅片的正面與背面。
[0080](6)在正面先沉積5nm左右的氧化鋁，之后沉積SOnm左右的氮化硅；在背面沉積50nm左右的氮化硅。
[0081](7)在正面采用絲印的方法按特定圖形制作陣列分布的金屬電極，印刷圖形采用線段狀陣列，寬度為40um，長度為2mm，同一行中相鄰兩個線段的間距為1.5mm，同一列中相鄰兩個線段的間距為2mm。此過程同時形成4條等距分布的主柵電極。
[0082](8)在200?30(TC下進行烘干。
[0083](9)在背面印刷金屬漿料，制作背面電極。
[0084](10)在200?300Γ下進行烘干。
[0085](11)在300?900°C下進行熱處理，使電池正面陣列分布的金屬漿料穿透減反射膜與鈍化膜，與硅基體形成良好的歐姆接觸。同時，背面的金屬漿料穿透背面鈍化膜與硅基體形成良好的歐姆接觸。
[0086](12)在正面的局部金屬電極上采用絲印的方法制作錫膏。
[0087](13)將細銀線沿局部銀電極的行方向拉拔并緊貼在錫膏之上，細銀線的直徑為30umo
[0088](14)在400°C下使正面的細銀線通過錫膏與局部金屬電極結合在一起，形成一個可替代電池細柵的導電組合體。
[0089]實施例3:
[0090](I)將N型單晶硅片于80 °C左右的KOH溶液中異向腐蝕，獲得表面金字塔結構。
[0091](2)在N型晶體硅片的正面，以BBr3作為雜質，在950°C左右低壓擴散形成40 Ω/口的均勻擴散層。
[0092](3)按特定圖形在N型晶體硅片正面上噴掩膜，掩膜的圖形為三個等距分布的主柵與陣列狀線段的組合，陣列線段中單個線段的寬度為40um，長度為0.5mm，同一行中相鄰兩個線段的間距為1mm，同一列中相鄰兩個線段的間距為1.5mm。主柵的寬度為1.5mm，長度為I56mmο
[0093](4)采用濕法刻蝕去掉硼硅玻璃及背結。在N型晶體硅片的正面，有掩膜的區域形成50 Ω/□的低方阻，在沒有掩膜的區域形成90 Ω/□的高方阻。
[0094](5)在正面先沉積5nm左右的氧化鋁，之后沉積SOnm左右的氧化硅；在背面沉積30nm左右的摻磷氧化硅。
[0095](6)在正面采用絲網印刷的方法按重摻雜圖形制作陣列分布的局部金屬電極，此過程同時形成3條等距分布的主柵電極。
[0096](7)在200?300°C下進行烘干。
[0097](8)在300?900°C下進行熱處理，使電池正面分布的金屬漿料穿透減反射膜與鈍化膜，與硅基體的重摻雜區域形成良好的歐姆接觸。
[0098](9)在背面采用激光按特定圖形對摻磷氧化硅進行激光摻雜，此過程同時在開孔的區域形成局部重摻雜。開孔圖形為陣列分布的圓形，單個圓的直徑為lOOum，相鄰兩個圓的圓心距為500um。之后采用蒸鍍的方法在背面沉積鋁。
[0099](10)在局部金屬電極上采用絲網印刷的方法制作錫膏。
[0100](11)將細鍍銀銅線沿局部銀電極的行方向拉拔并緊貼在錫膏之上，細鍍銀銅線的直徑為30umo
[0101](12)在100?200°C溫度下使正面的細鍍銀銅線通過錫膏與局部金屬電極結合在一起，形成一個可替代電池正面細柵的導電組合體。
[0102]以上所述僅為本發明的一種實施方式，不是全部或唯一的實施方式，本領域普通技術人員通過閱讀本發明說明書而對本發明技術方案采取的任何等效的變換，均為本發明的權利要求所涵蓋。
【主權項】
1.一種N型晶體硅太陽能電池結構，其特征在于，從上而下依次包括:正面金屬導線(9)、正面局部接觸金屬電極(12)、正面減反射膜(1)、正面鈍化膜(2)、P型發射極(3)、N型晶硅基體(4)、摻雜N+區(5)、背面鈍化膜(6)和背面電極(7);其中，正面局部接觸金屬電極(12)以規則圖案排布在N型電池的正面減反射膜(I)表面，正面局部接觸金屬電極(12)穿透正面減反射膜(I)及正面鈍化膜(2)與P型發射極(3)形成歐姆接觸;正面金屬導線(9)通過導電結合材料(11)與正面局部接觸金屬電極(12)連接成為電池正面電極的局部懸空細柵線導電整體，并通過設置與正面金屬導線(9)連接的正面主柵線(10)或電極導線(8)將電池正面匯集的電流導出；所述的背面電極(7)與摻雜N+區(5)形成接觸，背面電極(7)為全背面金屬電極或透明導電膜與金屬形成的復合電極。2.根據權利要求1所述的一種N型晶體硅太陽能電池結構，其特征在于，所述的正面金屬導線(9)為銅線、銀線、鍍銀銅線、鍍鎳銅線、鍍錫銅線或合金線，直徑為20?lOOum。3.根據權利要求1所述的一種N型晶體硅太陽能電池結構，其特征在于，所述的導電結合材料(11)為錫膏、含錫合金、導電膠或導電薄膜。4.根據權利要求1所述的一種N型晶體硅太陽能電池結構，其特征在于，所述正面的局部接觸金屬電極(12)為銀電極、鋁電極、鎳電極、銅電極、合金電極或金屬復合電極。5.根據權利要求1所述的一種N型晶體硅太陽能電池結構，其特征在于，所述的規則圖案為一維、二維幾何圖形或一維與二維幾何圖形的組合;一維幾何圖形選自:線段、虛線段、弧線或柵線狀;二維幾何圖形選自:圓形、橢圓形、紡錘形、環形、多邊形、多角形或扇形； 所述一維幾何圖形的線寬為30?200um，長度為0.05?160mm;同一行中相鄰兩個線形的間距為0.25?2.5mm，同一列中相鄰兩個線形的間距為0.5?3mm;所述二維幾何圖形的尺寸為30?200um，同一行中相鄰兩個圖形的間距為0.5?2mm，同一列中相鄰兩個圖形的間距為0.5?3mm。6.根據權利要求1所述的一種N型晶體硅太陽能電池結構，其特征在于，正面鈍化膜(2)為氧化鋁薄膜、氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、氮氧化硅薄膜、氧化鈦薄膜、碳化硅薄膜、非晶硅薄膜中的一種或多種疊層構成，正面鈍化膜(2)整體厚度為I?50nm;正面減反射膜(I)為氮化硅薄膜、氧化硅薄膜、氮氧化硅薄膜、氧化鈦薄膜、碳化硅薄膜中的一種或多種疊層構成，正面減反射膜(I)整體厚度為50?10nm;背面的鈍化膜(6)為氮化硅薄膜、氧化硅薄膜、非晶硅薄膜、氮氧化硅薄膜、氧化鈦薄膜、碳化硅薄膜中的一種或多種疊層構成，鈍化膜整體厚度為20?150nmo7.根據權利要求1所述的一種N型晶體硅太陽能電池結構，其特征在于，與正面局部金屬電極(12)接觸的P型發射極(3)為均勻摻雜發射極或選擇性發射極，均勻摻雜發射極的方阻為50?100 Ω /□;選擇性發射極的淺摻區域方阻為50-150 Ω /□，重摻區方阻為10?50Ω/□，正面局部接觸金屬電極(12)分布在重摻區域分布的圖形之內；與背面電極(7)接觸的摻雜N+區(5)為均勻摻雜，方阻為20?100 Ω/口；或為選擇性局部摻雜，方阻為10?50 Ω/□。8.根據權利要求1所述的一種N型晶體硅太陽能電池結構，其特征在于，N型電池的表面采用陷光織構，陷光織構為金字塔、倒金字塔、納米/微米多孔結構;N型晶硅基體(4)為N型單晶硅片或N型多晶硅片，其厚度為100?200um。9.根據權利要求1所述的一種N型晶體硅太陽能電池結構，其特征在于，當設置正面主柵線(10)時，正面主柵線(10)與正面金屬導線(9)交錯設置，所有的正面金屬導線(9)均通過正面導電結合材料(11)與正面主柵線(10)連接形成局部懸空結構； 當設置正電極引線(8)時，正電極引線(8)連接所有正面金屬導線(9)。10.—種N型晶體硅太陽能電池結構的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將N型晶體硅片進行表面織構化處理； (2)在N型晶體硅片的正面進行摻雜處理，在N型晶體硅片正面表層形成P型發射極(3); (3)在N型晶體硅片的背面進行摻雜處理，形成摻雜N+區(5); (4)對摻雜處理后的硅片進行化學清洗； (5)在N型晶體硅片的正面依次沉積正面鈍化膜(2)和正面減反射膜(I);在背面沉積背面鈍化膜(6); (6)按特定的圖形在正面減反射膜(I)上制作陣列分布的局部接觸金屬電極(12);同時制作背面電極(7); (7)進行烘干處理； (8)進行熱處理，使N型晶體硅片陣列分布的正面局部接觸金屬電極(12)穿透正面減反射膜(I)及正面鈍化膜(2)與硅片正面基體形成良好的歐姆接觸，此過程同時使背面電極(7)與硅片背面基體形成良好的歐姆接觸； (9)在正面局部接觸金屬電極(12)上制作導電結合材料(11); (10)將正面金屬導線(9)沿正面局部接觸金屬電極(12)的行方向拉拔并緊貼在導電結合材料(I I)之上； (11)進行熱處理，使正面金屬導線(9)通過導電結合材料(11)與正面局部接觸金屬電極(12)結合在一起，形成可作為電池正面電極的導電組合體。
【文檔編號】H01L31/0224GK106098807SQ201610485880
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月27日
【發明人】李華, 鐘寶申, 趙科雄
【申請人】泰州樂葉光伏科技有限公司