一种背结背接触太阳能电池的制作方法

本发明属于太阳能电池技术领域，涉及一种背结背接触太阳能电池，尤其涉及一种载流子选择的背结背接触太阳能电池。

背景技术：

太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。太阳能电池只要被满足一定照度条件的光照到，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。在物理学上称为太阳能光伏(Photovoltaic，缩写为PV)，简称光伏。太阳能电池的工作原理就是，太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结内建电场的作用下，光生空穴流向p区，光生电子流向n区，接通电路后就产生电流。

随着全社会对环境问题的日益关注，太阳能电池作为一种可以直接将太阳能转化为电能的装备，越来越得到人们的关注，同样的太阳能电池的种类的也越来越多。太阳能电池就是利用PN结的光伏效应将光能直接转换为电能的，传统的太阳能电池发射极作在电池的前表面，在电池的前面和背面都有电极，入射的光子激发出电子空穴对，电子空穴对被位于电池前表面的PN结分离开来，通过电极引出到外电路。

提升电池光电转换效率和降低材料成本，从而降低太阳电池的发电成本，促进太阳能光伏推广应用，一直是太阳能电池发展的方向。然而，常规的太阳能电池结构中，位于电池受光面的栅线电极约占电池总面积的8％，导致严重的遮光损失。此外，在组件封装时，电池片之间的互联条上出现严重的串联电阻损失，导致较大的组件阻抗损失。由此背接触式太阳能电池应运而生，背结背接触电池，又名背接触指交叉(interdigitated back contact，IBC)太阳能电池(简称IBC电池)，这种电池将发射极和背场全部作在了电池的背面，减小了遮光损失，而且由于电极作在了电池的背表面，不用再考虑遮光，从而完全移除前表面栅线遮光损失，而且全部位于电池背面的金属电极结构，允许采用宽栅线和多层金属化等方式，大幅降低电池串联电阻，并使得组件封装时电池之间易于互联，减少铝条焊接工艺，可降低电池片间组装成本，这些特性都可以提高电池的转换效率，其具有取得更高转换效率的潜能，逐渐成为产业化高效电池的主要研发方向。

在现有技术中，背接触太阳能电池通常采用硼扩散技术形成电池背光面的发射区。然而，在硼扩散工艺中，由于硼在硅中的扩散性较低，需要较高的温度和较长的扩散时间以保证硼从表面扩散入晶硅衬底，无疑增加了电池制造成本。此外，由于硼扩散发射结表面含有大量的复合缺陷，需要适当的钝化层以减少载流子表面复合。然而，为实现发射区少数载流子的有效收集，金属电极通过钝化层的开口与发射区电接触。由于金属电极接触区域会引起大量的表面复合，较大的金属接触面积可以降低金属接触电阻，却会增加电池背表面的复合损失，这一提高金属电接触特性与降低表面复合的矛盾，限制了背接触太阳能电池转换效率的进一步提升。

因此，如何找到一种更高转换效率的背结背接触电池，同时技术方案简单易于实现，已成为领域内诸多一线研发人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种背结背接触太阳能电池，特别是一种采用隧穿氧化层钝化接触结构的背结背接触太阳能电池，本发明提供的背面采用隧穿氧化层钝化接触结构的背结背接触太阳能电池具有较高的电池性能，而且技术方案简单易于实现。

本发明提供了一种背结背接触太阳能电池，包括：

基片；

复合在所述基片前表面的受光复合层；

复合在所述基片背表面的第二钝化层和第一电极复合层；所述第二钝化层和所述第一电极复合层交替设置；

复合在所述第二钝化层表面的第二型掺杂半导体层；

设置在所述第二型掺杂半导体层上的第二电极。

优选的，所述第一电极复合层包括：

复合在所述基片背表面的第一型掺杂半导体层；

所述第一型掺杂半导体层表面的一部分接触有第一电极，所述第一型掺杂半导体层表面的其余部分复合有第一钝化层；

当所述第一型为N型时，所述第二型为P型；当所述第一型为P型时，所述第二型为N型。

优选的，所述第二钝化层为隧穿钝化层；所述第二钝化层为单个或多个；所述第一电极复合层为单个或多个；

所述受光复合层包括：

复合在所述基片前表面的前表面场层；

复合在所述前表面场层表面的第三钝化层；

复合在所述第三钝化层表面的减反射层。

优选的，所述基片背表面具有凸起和凹槽交替分布的结构；

所述第二钝化层复合在所述凹槽底部的基片背表面上，所述第一电极复合层复合在所述凸起顶部的基片背表面上；

所述凸起的宽度与所述凹槽的宽度的比值为(0.0005～2.3)：1。

优选的，所述凸起为矩形凸起，所述凹槽为矩形凹槽；

所述凹槽的底面距离所述凸起的顶面的距离小于等于100μm。

优选的，所述第一电极的接触部分形状为圆形、线形和纺锤形中的一种或多种；

所述第一电极的接触部分的接触面面积占所述第一型掺杂半导体层表面面积的1％～100％；

所述第二电极的接触部分的接触面面积占所述第二型掺杂半导体层表面面积的1％～100％。

优选的，所述基片包括硅材料或掺杂的硅材料；所述掺杂类型为N型或P型；

所述基片的厚度为100～300μm；

所述第一型掺杂半导体层和所述第二型掺杂半导体层的材质各自选自硼、磷、镓和砷中的一种或多种掺杂的半导体材料；

所述第一型掺杂半导体层的厚度为0.1～3μm；所述第二型掺杂半导体层的厚度为10～300nm；

所述第一钝化层、第二钝化层和第三钝化层的材质为绝缘材质；

所述第一钝化层的厚度为50～200nm；所述第二钝化层的厚度为10～50nm；所述第三钝化层的厚度为10～100nm。

优选的，所述硅材料包括单晶硅、多晶硅、微晶硅、非晶硅和硅薄膜中的一种或多种；

所述掺杂的硅材料为硼、磷、镓和砷中的一种或多种掺杂的硅材料；

所述半导体材料包括单晶硅、多晶硅、微晶硅、非晶硅和硅薄膜中的一种或多种；

所述第一钝化层、第二钝化层和第三钝化层的材质各自包括氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、二氧化铪和氮化硅中的一种或多种。

优选的，所述基片前表面和受光复合层具有陷光结构；

所述前表面场为掺杂的硅材料；所述掺杂类型为N型或P型；

所述多个第一型掺杂半导体层的具有相同或不同的掺杂浓度；

所述多个第二型掺杂半导体层的具有相同或不同的掺杂浓度。

优选的，所述前表面场的掺杂浓度大于所述基片的掺杂浓度；

所述第一型掺杂半导体层掺杂浓度大于所述基片的掺杂浓度；

所述第二型掺杂半导体层掺杂浓度大于所述基片的掺杂浓度。

本发明提供了一种背结背接触太阳能电池，包括，基片；复合在所述基片前表面的受光复合层；复合在所述基片背表面的第二钝化层和第一电极复合层；所述第二钝化层和所述第一电极复合层交替设置；复合在所述第二钝化层表面的第二型掺杂半导体层；设置在所述第二型掺杂半导体层上的第二电极。与现有技术相比，本发明针对传统的背结背接触太阳能电池采用硼扩散技术形成电池背光面的发射极，需要良好的钝化以实现具有高开路电压、高转换效率的太阳能电池，然而，降低金属接触电阻与减少载流子表面复合的矛盾，限制了太阳能电池性能的提升的问题。本发明提出了一种载流子选择的背结背接触太阳能电池，利用第二型掺杂半导体层载流子选择性的特性，将第二型掺杂半导体层设置于薄钝化层上作为电池背光面的发射极，而金属直接与发射极电接触。由于发射极具有优异表面钝化、只允许多数载流子纵向输运的载流子选择特性。因此，可将表面钝化与金属电极接触问题分离开来，可同时实现低表面复合和低电池串联电阻，提高电池转换效率，避免了减少金属接触电极复合损失以及降低接触电阻相互制约的难题，故可以有效地提升背接触太阳能电池的光电转换效率，且具有电池制备工艺简单、成本低的特点。

实验结果表明，本发明提供的载流子选择的背结背接触太阳能电池，电池的短路电流可达到40.2mA/cm²，开压可达到683mV，填充因子为79.8％电池效率可达到21.83％。

附图说明

图1为实施例1所制备的载流子选择背结背接触太阳能电池的剖面结构示意简图；

图2为本发明实施例2提供的载流子选择背结背接触太阳能电池的俯视结构示意简图；

图3为本发明实施例3提供的载流子选择背结背接触太阳能电池的俯视结构示意简图；

图4为本发明实施例3制备的载流子选择的背结背接触太阳能电池的I-V特性曲线。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。

本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。

本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用分析纯或太阳能电池制备领域常规的纯度要求。

本发明所有原料，其牌号和简称均属于本领域常规牌号和简称，每个牌号和简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据牌号、简称以及相应的用途，能够从市售中购买得到或常规方法制备得到。

本发明提供了一种背结背接触太阳能电池，包括：

基片；

复合在所述基片前表面的受光复合层；

复合在所述基片背表面的第二钝化层和第一电极复合层；所述第二钝化层和所述第一电极复合层交替设置；

复合在所述第二钝化层表面的第二型掺杂半导体层；

设置在所述第二型掺杂半导体层上的第二电极。

本发明对所述背结背接触太阳能电池的定义和概念没有特别限制，以本领域技术人员熟知的背结背接触太阳能电池(IBC电池)的定义和概念即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整。

本发明对所述第一型和第二型没有特别限制，以本领域技术人员熟知的熟知太阳能电池的两种掺杂类型即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，在本发明中，当所述第一型为N型时，所述第二型为P型；当所述第一型为P型时，所述第二型为N型。

本发明对所述复合的方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的太阳能电池的常规复合方式即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述复合优选为掺杂、沉积、蒸镀、氧化、涂覆、溶胶凝胶和刻蚀中的一种或多种，更优选为生长、掺杂、沉积、蒸镀、氧化、涂覆、溶胶凝胶或刻蚀。

本发明对所述基片没有特别限制，以本领域技术人员熟知的背结背接触太阳能电池的基片或衬底即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述基片优选包括硅材料或掺杂的硅材料，更优选为掺杂的硅材料。

本发明对所述硅材料没有特别限制，以本领域技术人员熟知的基片用硅材料即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述硅材料优选包括单晶硅、多晶硅、微晶硅、非晶硅和硅薄膜中的一种或多种，更优选为单晶硅、多晶硅、微晶硅、非晶硅或硅薄膜，更优选为单晶硅、多晶硅或硅薄膜。

本发明对所述掺杂的硅材料的掺杂材料没有特别限制，以本领域技术人员熟知的基片用掺杂材料即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述掺杂的材质优选包括硼、磷、镓和砷中的一种或多种，更优选为硼、磷、镓或砷。

本发明对所述基片的掺杂类型没有特别限制，以本领域技术人员熟知的背结背接触太阳能电池的基片的掺杂类型即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述基片的掺杂类型优选为N型或P型，在本发明中优选为第一型。

本发明对所述基片的掺杂浓度没有特别限制，以本领域技术人员熟知的基片的掺杂浓度即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述基片的掺杂浓度优选具有第一掺杂浓度，所述掺杂浓度具体优选为10¹⁰～10¹³cm^-3，更优选为10¹¹～10¹³cm^-3，最优选为10¹¹～10¹²cm^-3。

本发明对所述基片的性能参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的背结背接触太阳能电池的基片常规性能参数即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述基片的电阻率优选为1～10Ω·cm，更优选为3～8Ω·cm，最优选为4～7Ω·cm。

本发明对所述基片的厚度没有特别限制，以本领域技术人员熟知的背结背接触太阳能电池的基片常规厚度即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述基片的厚度优选为50～300μm，更优选为100～250μm，最优选为150～200μm。

本发明对所述基片前表面的定义没有特别限制，以本领域技术人员熟知的基片前表面的定义即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述基片的前表面，又为基片的受光面，即是指基片的受光面方向或是太阳电池的受光面的方向的表面；所述基片的背表面，又为基片的背光面，即是指基片的背光面方向或是太阳电池的背光面的方向的表面。

本发明对所述基片前表面的结构没有特别限制，以本领域技术人员熟知的基片前表面的结构即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述基片的前表面具有陷光结构，更优选为具有绒面陷光结构。

本发明对所述基片前表面的受光复合层的整体结构没有特别限制，以本领域技术人员熟知的基片受光面的复合层的整体结构即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述基片的前表面的复合层具有陷光结构，更优选为具有绒面陷光结构。本发明所述基片前表面与所述基片前表面的受光复合层具有相同的陷光结构。

本发明中，前表面的陷光结构是通过各向异性腐蚀硅表面的方法制备的，其结构为许多正立的或者是倒立的金字塔结构，前表面场层(前表面场区)、前表面钝化层和减反射层都是在这种绒面陷光结构上形成的。本发明对所述陷光结构的形成方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的陷光结构的形成方式即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述陷光结构可以通过化学腐蚀或干法刻蚀的方法形成。

本发明所述背结背接触太阳能电池包括复合在所述基片前表面的受光复合层。本发明对所述基片前表面的受光复合层的组成没有特别限制，以本领域技术人员熟知的基片前表面的常规复合层组成即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述基片前表面的受光复合层优选包括：

复合在所述基片前表面的前表面场层；

复合在所述前表面场层表面的第三钝化层；

复合在所述第三钝化层表面的减反射层。

本发明对所述前表面场层没有特别限制，以本领域技术人员熟知的太阳能电池的前场区或前表面扩散区即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述前表面场层优选为掺杂的硅材料，所述掺杂的类型优选为N型或P型。

本发明对所述前表面场层的掺杂浓度没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规掺杂浓度即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述前表面场层的掺杂浓度优选具有第三掺杂浓度，所述第三掺杂浓度大于第一掺杂浓度，即大于基片的掺杂浓度。

本发明对所述前表面场层，即掺杂的硅材料的掺杂材料没有特别限制，以本领域技术人员熟知的掺杂材料即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述前表面场层的掺杂材质优选包括硼、磷、镓和砷中的一种或多种，更优选为硼、磷、镓或砷。

本发明对所述前表面场层的厚度没有特别限制，以本领域技术人员熟知的背结背接触太阳能电池的前表面场常规厚度即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述前表面场层的厚度优选为0.1～2μm，更优选为0.3～1.7μm，最优选为0.5～1.5μm。

本发明对所述复合在所述前表面场层表面的第三钝化层没有特别限制，以本领域技术人员熟知的太阳能电池的前表面钝化层即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第三钝化层优选包括氧化硅层、氮化硅层、二氧化钛层和二氧化硅层中的一种或多种，更优选为氧化硅层、氮化硅层、二氧化钛层、热氧二氧化硅层或化学氧化二氧化硅层。

本发明对所述第三钝化层的性能参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规性能参数即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整。

本发明对所述第三钝化层的厚度没有特别限制，以本领域技术人员熟知的背结背接触太阳能电池的前表面钝化层的常规厚度即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第三钝化层的厚度优选为10～100nm，更优选为30～80nm，最优选为50～60nm。

本发明对所述复合在所述第三钝化层表面的减反射层没有特别限制，以本领域技术人员熟知的太阳能电池的减反射层即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述复合在所述第三钝化层表面的减反射层优选为具有减反射作用膜层，其材质具体更优选包括氮化硅、ITO、氧化硅和氧化钛中的一种或多种，更优选为氮化硅、ITO、氧化硅或氧化钛，最优选为氮化硅或ITO。

本发明对所述减反射层的厚度没有特别限制，以本领域技术人员熟知的背结背接触太阳能电池的减反射层常规厚度即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述减反射层的厚度优选为50～100nm，更优选为60～90nm，最优选为70～80nm。

本发明所述背结背接触太阳能电池包括复合在所述基片背表面的第二钝化层和第一电极复合层；所述第二钝化层和所述第一电极复合层交替设置。

本发明对所述复合在所述基片背表面的第二钝化层没有特别限制，以本领域技术人员熟知的太阳能电池钝化层即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第二钝化层优选为隧穿钝化层。

本发明对所述第二钝化层的个数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的太阳能电池钝化层个数即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第二钝化层的个数可以为一个，也可以为多个。

本发明对所述第二钝化层的材质没有特别限制，以本领域技术人员熟知的太阳能电池钝化层材质即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第二钝化层的材质优选为绝缘材质，更优选为介电材质，更具体包括三氧化二铝、氧化硅、二氧化钛和二氧化铪中的一种或多种，更优选为三氧化二铝、氧化硅、二氧化钛或二氧化铪。

本发明对所述第二钝化层的性能参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规性能参数即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整。

本发明对所述第二钝化层的厚度没有特别限制，以本领域技术人员熟知的背结背接触太阳能电池的前表面钝化层的常规厚度即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第二钝化层的厚度优选为10～50nm，更优选为20～40nm，最优选为25～35nm。

本发明还包括复合在所述第二钝化层表面的第二型掺杂半导体层。

本发明对所述第二型掺杂半导体层没有特别限制，以本领域技术人员熟知的太阳能电池的掺杂半导体层即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第二型掺杂半导体层优选为掺杂的半导体材料，所述掺杂的类型优选为N型或P型。

本发明对所述第二型掺杂半导体层的掺杂浓度没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规掺杂半导体层的掺杂浓度即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整。

本发明对所述第二型掺杂半导体层的个数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的太阳能电池的掺杂半导体层的个数即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第二型掺杂半导体层的个数可以为单个，也可以为多个，与所述第二钝化层的个数对应即可。在本发明中，当所述第二型掺杂半导体层的个数为多个时，所述多个第二型掺杂半导体层的可以具有相同的掺杂浓度，也可以具有不同的掺杂浓度。

本发明对所述第二型掺杂半导体层的掺杂材料没有特别限制，以本领域技术人员熟知的掺杂半导体层的掺杂材料即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第二型掺杂半导体层的掺杂材质优选包括硼、磷、镓和砷中的一种或多种，更优选为硼、磷、镓或砷。

本发明对所述第二型掺杂半导体层的半导体材料没有特别限制，以本领域技术人员熟知的掺杂半导体层的半导体材料即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第二型掺杂半导体层的半导体材料优选包括单晶硅、多晶硅、微晶硅、非晶硅和硅薄膜中的一种或多种，更优选为单晶硅、多晶硅、微晶硅、非晶硅或硅薄膜，最优选为多晶硅、微晶硅或非晶硅。

本发明对所述第二型掺杂半导体层的厚度没有特别限制，以本领域技术人员熟知的背结背接触太阳能电池的掺杂半导体层的常规厚度即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第二型掺杂半导体层的厚度优选为10～300nm，更优选为50～250nm，最优选为100～200nm。

本发明还包括设置在所述第二型掺杂半导体层上的第二电极。

在本发明中，所述第二电极的类型与所述第二型的类型相同，所述第一电极的类型与所述第一型的类型相同。当第二型为N型时，所述第二电极为N型，所述第一电极为P型；当第二型为P型时，所述第二电极为P型时，所述第一电极为N型。

本发明对所述第二电极没有特别限制，以本领域技术人员熟知的太阳能电池的电极即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第二电极优选为金属电极，其材质更具体优选为Ag、Al、Cu和Ni中的一种或多种，更优选为Ag、Al、Cu或Ni。

本发明对所述第二电极的个数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的太阳能电池的电极个数即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第二电极的个数可以为单个，也可以为多个，与所述第二型掺杂半导体层对应即可。

本发明对所述设置在所述第二型掺杂半导体层上的第二电极与第二型掺杂半导体层的接触部分的接触面面积没有特别限制，以本领域技术人员熟知的太阳能电池的电极接触面面积即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第二电极的接触部分的接触面面积优选占所述第二型掺杂半导体层表面面积的1％～100％，更优选为10％～90％，更优选为30％～70％，最优选为40％～60％。

本发明对所述第二电极与第二型掺杂半导体层的接触部分的接触形状和接触方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的太阳能电池的电极接触形状和接触方式即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整。

本发明对所述第二电极的形成方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的电极形成方式即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第二电极的形成方式优选采用丝印、烧结、电子束蒸发或磁控溅射形成。

本发明对所述复合在所述基片背表面的第一电极复合层的组成没有特别限制，以本领域技术人员熟知的基片背表面的电极复合层组成即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第一电极复合层优选包括：

复合在所述基片背表面的第一型掺杂半导体层；

所述第一型掺杂半导体层表面的一部分接触有第一电极，所述第一型掺杂半导体层表面的其余部分复合有第一钝化层。

在本发明中，当所述第一型为N型时，所述第二型为P型；当所述第一型为P型时，所述第二型为N型。

本发明对所述第一型掺杂半导体层没有特别限制，以本领域技术人员熟知的太阳能电池的掺杂半导体层即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第一型掺杂半导体层优选为掺杂的半导体材料，所述掺杂的类型优选为N型或P型。

本发明对所述第一型掺杂半导体层的掺杂浓度没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规掺杂半导体层的掺杂浓度即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第一型掺杂半导体层的掺杂浓度优选具有第二掺杂浓度，所述第二掺杂浓度大于第一掺杂浓度，即大于基片的掺杂浓度。

本发明对所述第一型掺杂半导体层的个数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的太阳能电池的掺杂半导体层的个数即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第一型掺杂半导体层的个数可以为单个，也可以为多个。在本发明中，当所述第一型掺杂半导体层的个数为多个时，所述多个第一型掺杂半导体层的可以具有相同的掺杂浓度，也可以具有不同的掺杂浓度。

本发明对所述第一型掺杂半导体层的掺杂材料没有特别限制，以本领域技术人员熟知的掺杂半导体层的掺杂材料即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第一型掺杂半导体层的掺杂材质优选包括硼、磷、镓和砷中的一种或多种，更优选为硼、磷、镓或砷。

本发明对所述第一型掺杂半导体层的半导体材料没有特别限制，以本领域技术人员熟知的掺杂半导体层的半导体材料即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第一型掺杂半导体层的半导体材料优选包括单晶硅、多晶硅、微晶硅、非晶硅和硅薄膜中的一种或多种，更优选为单晶硅、多晶硅、微晶硅、非晶硅或硅薄膜，最优选为多晶硅、微晶硅或非晶硅。

本发明对所述第一型掺杂半导体层的厚度没有特别限制，以本领域技术人员熟知的背结背接触太阳能电池的掺杂半导体层的常规厚度即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第一型掺杂半导体层的厚度优选为0.1～3μm，更优选为0.5～2.5μm，最优选为1～2μm。

在本发明中，所述第一型掺杂半导体层表面的一部分接触有第一电极，所述第一型掺杂半导体层表面的其余部分复合有第一钝化层；

本发明对所述第一电极没有特别限制，以本领域技术人员熟知的太阳能电池的电极即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第一电极优选为金属电极，其材质更具体优选为Ag、Al、Cu和Ni中的一种或多种，更优选为Ag、Al、Cu或Ni。

本发明对所述第一电极的个数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的太阳能电池的电极个数即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第一电极的个数可以为单个，也可以为多个，与所述第一型掺杂半导体层对应即可。

本发明对所述设置在所述第一型掺杂半导体层上的第一电极与第一型掺杂半导体层的接触部分的接触面面积没有特别限制，以本领域技术人员熟知的太阳能电池的电极接触面面积即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第一电极的接触部分的接触面面积优选占所述第一型掺杂半导体层表面面积的1％～100％，更优选为10％～90％，更优选为30％～70％，最优选为40％～60％。

本发明对所述第一电极与第一型掺杂半导体层的接触部分的接触形状和接触方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的太阳能电池的电极接触形状和接触方式即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第一电极的接触部分形状优选为圆形、线形和纺锤形中的一种或多种，更优选为圆形、线形或纺锤形。

在本发明中，所述第一型掺杂半导体层表面上，一部分接触有第一电极，另一部分复合有第一钝化层，可以理解为第一钝化层具有一个开口，开口的位置为第一电极与第一型掺杂半导体层的接触部分。所述第一电极的接触部分形状，即为第一钝化层的开口形状。第一电极经由所述第一型掺杂半导体层上的第一钝化层的开口与第一型半导体掺杂区形成电接触。

本发明对所述第一电极的形成方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的电极形成方式即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第一电极的形成方式优选采用丝印、烧结、电子束蒸发或磁控溅射形成。

本发明对所述复合在所述第一型掺杂半导体层表面的第一钝化层没有特别限制，以本领域技术人员熟知的太阳能电池的前表面钝化层即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第一钝化层优选包括氧化硅层、氮化硅层、二氧化钛层和二氧化硅层中的一种或多种，更优选为氧化硅层、氮化硅层、二氧化钛层、热氧二氧化硅层或化学氧化二氧化硅层。

本发明对所述第一钝化层的性能参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规性能参数即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整。

本发明对所述第一钝化层的厚度没有特别限制，以本领域技术人员熟知的背结背接触太阳能电池的前表面钝化层的常规厚度即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第一钝化层的厚度优选为50～200nm，更优选为80～180nm，最优选为100～150nm。

本发明对所述复合在所述基片背表面的第二钝化层和第一电极复合层之间的关系没有特别限制，以本领域技术人员熟知的背结背接触太阳能电池的背表面的N型区和P型区的分布关系即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述第二钝化层和所述第一电极复合层交替设置，即交错分布。

本发明对所述基片背表面的整体形状没有特别限制，以本领域技术人员熟知的背结背接触太阳能电池的背表面的常规形状即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述基片背表面可以为平面结构，也可以具有凸起和凹槽交替分布的结构，本发明更优选为具有凸起和凹槽交替分布的结构。

本发明对所述第二钝化层和所述第一电极复合层的在所述基片背表面的具体分布方式没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述基片背表面具有凸起和凹槽交替分布的结构时，所述第二钝化层可以复合在凸起的顶面，第一电极复合层可以复合在凹槽的底面，所述第二钝化层也可以复合在凹槽的底面，第一电极复合层可以复合在凸起的顶面，本发明更优选第二钝化层复合在凹槽的底面，即所述第二钝化层复合在所述凹槽底部的基片背表面上，第一电极复合层复合在凸起的顶面，即所述第一电极复合层复合在所述凸起顶部的基片背表面上。

本发明对所述凸起和凹槽的宽度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述凸起的宽度与所述凹槽的宽度的比值优选为(0.0005～2.3)：1，更优选为(0.005～2.0):1，更优选为(0.05～1.5):1，最优选为(0.5～1.0)：1。

本发明对所述凸起和凹槽的高度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述凹槽的底面距离所述凸起的顶面的距离优选小于等于100μm，更优选为10～90μm，更优选为30～70μm，最优选为40～60μm。

本发明对所述凸起和凹槽的具体形状没有特别限制，以本领域技术人员熟知的凸起和凹槽的常规形状即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述所述凸起优选为矩形凸起，即凸起的顶面为矩形；所述凹槽优选为矩形凹槽，即凹槽的底面为矩形。

特别的，当所述第二钝化层和所述第一电极复合层相邻交替设置时，所述第一型掺杂半导体层和第二型掺杂半导体层不能相接触，第一电极不能和第二型掺杂半导体相接触，第二电极不能和第一型掺杂半导体层相接触，所述第二型掺杂半导体层的宽度小于所述第二钝化层的宽度。

在本发明中，具体的优选方案，基片也可以认为包括基片本体、多个第一型半导体掺杂区以及前表面场。其中，半导体基片本体可为具有第一掺杂浓度的N型或P型掺杂硅片，更优选的，基片本体为电阻率1～10Ω.cm，厚度50～300μm的N型硅片。基片的受光面和背光面，受光面和背光面相对地设置。较佳者，基片的受光面设有陷光结构(例如金字塔绒面结构以及纳米线阵列等)，以增强入射光的吸收。该陷光结构可采用湿法化学腐蚀、干法刻蚀等方法对基片受光面工艺处理形成。

第一型半导体掺杂区间隔的分布在电池(基片)背光面上，具有第二掺杂浓度。优选的，第一型半导体掺杂区为N型掺杂，可采用高温磷扩散、离子注入或激光掺杂等技术在基片背光面形成。优选的，第二掺杂浓度大于第一掺杂浓度。

基片受光1上设有一具有第三掺杂浓度的前表面场。前表面场可为N型掺杂或P型半导体掺杂，均匀的分布在基片受光面。优选的，前表面场为N型掺杂，以简化电池制备工艺，降低工艺难度和成本。前表面场可采用磷扩散、磷离子注入以及激光掺杂等技术在基片受光面上形成。更优选的，第三掺杂浓度大于第一掺杂浓度。

基片前表面场上设有第三钝化层，以进一步降低光生载流子在电池受光面的表面复合，第三钝化层的材料可为Al₂O₃、TiO₂、热氧SiO₂、化学氧化SiO₂、SiN或其它合适的材料。钝化层可采用原子层沉积(ALD)、磁控溅射、热氧氧化、硝酸氧化、PECVD或其它合适的技术形成。此外，电池受光面还有减反射层设置于第三钝化层上，以减少电池受光面的反射。减反射膜层可以是SiN_x、TiO₂或其它介电材料，该介质层可采用PECVD、磁控溅射等技术形成。

第一型半导体掺杂区上设置有第一钝化层，以减少表面复合，该钝化层可以是Al₂O₃、SiO₂、SiN或其它合适的材料。钝化层可采用原子层沉积(ALD)、热氧氧化、PECVD或其它合适的技术形成。

第二型掺杂半导体层设置于电池背光面的凹槽内，且第二型掺杂半导体层与第一型半导体掺杂区在电池背光面上平行交错分布(交替设置)，其中，所述第一半导体掺杂区的纵截面为矩形。优选的，第一型半导体掺杂区的横截面宽度对第二型掺杂半导体层横截面宽度的比值范围为0.05％～230％。此外，电池背光面的凹槽距背光面的深度范围为0～100μm，凹槽可由化学刻蚀或激光刻蚀等工艺形成。

在凹槽表面与第二型掺杂半导体层之间设有第二钝化层(隧穿钝化层)，用以减少电池背光面发射极表面复合的同时，不影响多数载流子的纵向输运。该钝化层可以是Al₂O₃、SiO₂、HfO₂、TiO₂或其它合适的介电材料，可采用原子层沉积ALD、化学氧化、热氧氧化、PECVD等技术生长。优选的，第二钝化层与第三钝化层可同时形成，以简化电池制备工艺，降低生产成本。

第二型掺杂半导体层材料可为掺杂多晶硅、微晶硅以及非晶硅或其它合适的材料。因此，第二型掺杂半导体层可采用低温PECVD等技术沉积在电池背光面的凹槽内，而不需要采用传统工艺的高温硼扩散形成发射极，从而避免了因高温硼扩散引起的扩散不均匀、表面不易钝化的难题，并降低电池生产成本。此外，由于第二型掺杂多晶硅、微晶硅以及非晶硅等材料与硅基片之间可形成较大的内建电场，且只允许多数载流子输运，这一特性与第二钝化层结合，可将载流子输运与表面钝化有效分离开，从而获得具有高开路电压，低串联电阻的高效率背结背接触电池。

本发明所提供的载流子选择背结背接触太阳能电池还包括电极层。电极层包括多个第一电极区与多个第二电极区。其中，多个第一电极区，分别经由第一钝化层的开口与第一型半导体掺杂区形成电接触。优选的，第一钝化层的开口面积占所述第一型掺杂半导体区面积的范围为1％～100％。

第一钝化层170开口形状可为圆形开口、线形开口或组合；优选的，为减少作为背场的第一型半导体掺杂区与金属接触区域的表面复合，开口形状也可为纺锤形，在减少表面复合的同时，减少串联电阻损失。

多个第二电极区直接设置于第二型掺杂半导体层上实现电接触，第二电极面积占所述第二型半导体层面积的范围为1％～100％。较佳的，由于背光面发射极可分别实现表面钝化与低电极接触电阻，第二电极区面积占比可较大，以降低电池串联电阻损失。

多个第一电极区与第二电极区相互间隔，交错分布。电极区的材料可为Ag、Al、Cu、Ni或其它合适的金属材料，可通过丝印、烧结、电子束蒸发、磁控溅射等技术形成。

本发明上述步骤提供了一种载流子选择的背结背接触太阳能电池，本发明利用第二型掺杂半导体层载流子选择性的特性，将第二型掺杂半导体层设置于薄钝化层上作为电池背光面的发射极，而金属直接与发射极电接触。由于发射极具有优异表面钝化、只允许多数载流子纵向输运的载流子选择特性。因此，可将表面钝化与金属电极接触问题分离开来，可同时实现低表面复合和低电池串联电阻，提高电池转换效率，避免了减少金属接触电极复合损失以及降低接触电阻相互制约的难题，故可以有效地提升背接触太阳能电池的光电转换效率。此外，本发明所提供的载流子选择背结背接触太阳能电池，载流子选择背发射极可通过低温工艺，例如等离子体增强化学气相沉积工艺(PECVD)等技术形成，不需要高温硼扩散工艺；且发射极具有温度稳定性，能与随后的高温工艺如烧结等相兼容，因此，本发明所提供的电池具有制备工艺简单、较低生产成本的优势。

实验结果表明，本发明提供的载流子选择的背结背接触太阳能电池，电池的短路电流可达到40.2mA/cm²，开压可达到683mV，填充因子为79.8％电池效率可达到21.83％。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种背结背接触太阳能电池进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。

实施例1

参见图1，图1为实施例1所制备的载流子选择背结背接触太阳能电池的剖面结构示意简图。其中，100为衬底(基片)，101为受光面，102为背光面，110为前表面场层，120为第三钝化层，130为减反射层，140为第二型掺杂半导体层，150为第一型掺杂半导体层，160为隧穿钝化层，170为第一钝化层，180为第二电极，190为第一电极，基片的受光面具有绒面陷光结构。

其制备流程包括：

1)采用180μm厚、电阻率为1～10Ω.cm的N-型晶硅片，碱腐蚀方法在基片受光面制备金字塔状绒面陷光结构。

2)在基片受光面沉积一层薄的扩散过滤层，采用热扩散双面磷扩散技术，在基片背表面整面磷扩散形成背表面场，背表面掺杂浓度为5*10¹⁹cm^-3，深度为3μm，受光面磷掺杂浓度为1*10¹⁹cm^-3，深度为500nm，并采用PECVD技术在基片受光面和背表面沉积SiN钝化层。

3)利用光刻或丝印图形化技术，形成发射区窗口，并利用化学腐蚀法腐蚀基片，腐蚀深度为3～5μm。

4)利用ALD技术在基片背表面凹陷处沉积10nm厚SiO₂隧穿钝化层，并在其上利用CVD技术沉积硼掺杂多晶硅层，形成发射区，该发射区厚度为100nm，并与背表面场交替分布。

5)采用PECVD技术在基片受光面沉积80nm厚SiN作为减反射层，以减少前表面入射光的反射。

6)采用光刻或丝印图形化技术，通过化学腐蚀在背表面场钝化层上形成电极接触开口、该接触开口可为圆形，线形或纺锤形。开口面积占所述背表面场面积的80％。

7)采用丝印和烧结技术，在背表面形成正、负电极层分别与背发射极和背表面场电接触，电极层的材料为铝，正、负电极平行交错分布，其中正电极层面积占发射区的面积比为60％。最终，制备得到了载流子选择的背结背接触太阳能电池。

对本发明实施例1制备的背结背接触太阳能电池的性能进行检测。测试采用标准测试条件(SRC)，测试电池的I-V特性曲线。

测试结果表明，本发明实施例1制备的载流子选择的背结背接触太阳能电池，电池的短路电流为35mA/cm²，开压为640mV，填充因子为79.4％，电池效率达到18％。

实施例2

参见图2，图2为本发明实施例2提供的载流子选择背结背接触太阳能电池的俯视结构示意简图。其中，140a为第二型掺杂半导体层，170a为第一钝化层，180a为第二电极，190a为第一电极。

由图2可知，第一钝化层170的开口形状为圆形开口、线形开口或组合。

其制备流程包括：

1)采用180μm厚、电阻率为1～10Ω.cm的N-型晶硅片，碱腐蚀方法在基片受光面制备金字塔状绒面陷光结构。

2)在基片受光面沉积一层薄的扩散过滤层，采用热扩散双面磷扩散技术，在基片背表面整面磷扩散形成背表面场，背表面掺杂浓度为5*10¹⁹cm^-3，深度为3μm，受光面磷掺杂浓度为1*10¹⁹cm^-3，深度为500nm，并采用PECVD技术在基片受光面和背表面沉积SiN钝化层。

3)利用光刻或丝印图形化技术，形成发射区窗口，并利用化学腐蚀法腐蚀基片，腐蚀深度为3～5μm。

4)利用ALD技术在基片背表面凹陷处沉积5nm厚SiO₂隧穿钝化层，并在其上利用CVD技术沉积硼掺杂多晶硅层，形成发射区，该发射区厚度为100nm，并与背表面场交替分布。

5)采用PECVD技术在基片受光面沉积80nm厚SiN作为减反射层，以减少前表面入射光的反射。

6)采用光刻或丝印图形化技术，通过化学腐蚀在背表面场钝化层上形成电极接触开口、该接触开口可为圆形。开口面积占所述背表面场面积的60％。

7)采用丝印和烧结技术，在背表面形成正、负电极层分别与背发射极和背表面场电接触，电极层的材料为铝，正、负电极平行交错分布，其中正电极层面积占发射区的面积比为70％。最终，制备得到了载流子选择的背结背接触太阳能电池。

对本发明实施例2制备的背结背接触太阳能电池的性能进行检测。测试采用标准测试条件(SRC)，测试电池的I-V特性曲线。

测试结果表明，本发明实施例2制备的载流子选择的背结背接触太阳能电池，电池的短路电流为38.4mA/cm²，开压为680mV，填充因子为79.6％，电池效率达到21.1％。

实施例3

参见图3，图3为本发明实施例3提供的载流子选择背结背接触太阳能电池的俯视结构示意简图。其中，140b为第二型掺杂半导体层，170b为第一钝化层，180b为第二电极，190b为第一电极。

由图3可知，为减少作为背场的第一型半导体掺杂区与金属接触区域的表面复合，开口形状为纺锤形，在减少表面复合的同时，也能够减少串联电阻损失。

其制备流程包括：

1)采用180μm厚、电阻率为1～10Ω.cm的N-型晶硅片，碱腐蚀方法在基片受光面制备金字塔状绒面陷光结构。

2)在基片受光面沉积一层薄的扩散过滤层，采用热扩散双面磷扩散技术，在基片背表面整面磷扩散形成背表面场，背表面掺杂浓度为5*10¹⁹cm^-3，深度为3μm，受光面磷掺杂浓度为6*10¹⁸cm^-3，深度为300nm，并采用PECVD技术在基片受光面和背表面沉积SiN钝化层。

3)利用光刻或丝印图形化技术，形成发射区窗口，并利用化学腐蚀法腐蚀基片，腐蚀深度为3～5μm。

4)利用ALD技术在基片背表面凹陷处沉积5nm厚SiO₂隧穿钝化层，并在其上利用CVD技术沉积硼掺杂多晶硅层，形成发射区，该发射区厚度为100nm，并与背表面场交替分布。

5)采用PECVD技术在基片受光面沉积80nm厚SiN作为减反射层，以减少前表面入射光的反射。

6)采用光刻或丝印图形化技术，通过化学腐蚀在背表面场钝化层上形成电极接触开口、该接触开口可为圆形。开口面积占所述背表面场面积的40％。

7)采用丝印和烧结技术，在背表面形成正、负电极层分别与背发射极和背表面场电接触，电极层的材料为铝，正、负电极交错分布，其中正电极层面积占发射区的面积比为90％。

对本发明实施例3制备的背结背接触太阳能电池的性能进行检测。测试采用标准测试条件(SRC)，测试电池的I-V特性曲线。

参见图4，图4为本发明实施例3制备的载流子选择的背结背接触太阳能电池的I-V特性曲线。

由图4可知，本发明实施例3制备的载流子选择的背结背接触太阳能电池，电池的短路电流为40.2mA/cm²，开压为683mV，填充因子为79.8％，电池效率达到21.83％。

以上对本发明提供的一种载流子选择的背结背接触太阳能电池进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。