背接触太阳电池的制作方法及背接触太阳电池与流程

本发明一般涉及太阳能光伏发电技术领域，具体涉及一种背接触太阳电池的制作方法及背接触太阳电池。

背景技术：

目前，背接触太阳能电池得到了广泛关注，由于其正面没有主栅线，甚至没有任何电极图形，正极和负极都设在电池片的背面，减少了电池片的遮光，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。

目前大规模的硅太阳电池制造中，通常采用丝网印刷方式来实现太阳电池的金属化制程，但丝网印刷的精度有限，印刷的电极形貌高低起伏，另外丝网印刷制成的电极与硅基底的接触电阻较大。背接触电池由于正极和负极都在电池片的背面，正极和负极之间需要印刷绝缘胶实现电隔离，正极和负极由于使用不同的浆料需要分别印刷，制程复杂，丝网印刷的金属化制程严重限制了背接触电池加工效率的进一步提升。

通过电镀可选择性地形成硅太阳电池的栅线和电极，有效降低栅极的电阻以及栅极与硅的接触电阻。但是现有的电镀技术通常需要先印刷或化学镀上一层种子层，然后再通过在种子层上电镀形成电极，操作复杂，生产效率低。

技术实现要素：

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种无需形成种子层即可电镀形成金属电极层的背接触太阳电池的制作方法及背接触太阳电池。

第一方面，本发明提供一种背接触太阳电池的制作方法，包括以下步骤：

提供电池前驱体；所述电池前驱体包括基底、形成于所述基底背面的背面掺杂层以及形成于所述背面掺杂层的介电层，所述背面掺杂层包括p型掺杂层区域和n型掺杂层区域，所述p型掺杂层区域与所述n型掺杂层区域呈叉指状间隔排列或间隔排列，所述介电层上开设有暴露出所述p型掺杂层区域的正电极电镀区，以及暴露出所述n型掺杂层区域的负电极电镀区；

至少在所述正电极电镀区和所述负电极电镀区二者之一的至少部分烧结形成电镀触点，在烧结的同时所述电镀触点与所述背面掺杂层形成欧姆接触；

对形成有所述电镀触点的电池前驱体进行电镀，以在所述正电极电镀区和所述负电极电镀区形成金属电极层，电镀时所述电镀触点与电镀设备的负极电连接。

进一步地，所述负电极电镀区位于所述n型掺杂层区域内，所述正电极电镀区位于所述p型掺杂层区域内，且所述负电极电镀区与所述正电极电镀区呈叉指状间隔排列。

进一步地，所述至少在所述正电极电镀区和所述负电极电镀区二者之一的至少部分烧结形成电镀触点，包括：

至少在所述正电极电镀区和所述负电极电镀区二者之一的至少部分印刷电极浆料，烧结所述电极浆料形成所述电镀触点；

或，

至少在所述正电极电镀区和所述负电极电镀区二者之一的至少部分铺设金属粉末或合金粉末，并通过激光烧结形成所述电镀触点。

进一步地，所述电镀触点的形状为条状、圆形、方形、多边形或字符形。

进一步地，电镀时电镀液的温度为20～100℃。

进一步地，所述金属电极层包括ni层/ag层、co层/ag层、ni层/cu层、co层/cu层、ni层/cu层/sn层、co层/cu层/sn层、ni层/cu层/ag层和co层/cu层/ag层电极中的任意一种。

进一步地，还包括在电镀之后，

对形成所述金属电极层的所述基底进行退火处理，使所述金属电极层与所述背面掺杂层形成欧姆接触。

进一步地，所述退火处理的温度为200℃～900℃。

进一步地，所述退火处理包括前后两次退火，后一次退火的退火温度高于前一次退火的退火温度退火温度。

进一步地，通过激光刻蚀形成所述负电极电镀区及所述正电极电镀区。

第二方面，本发明提供一种采用上述方法制备的背接触太阳电池，包括基底、形成于所述基底背面的背面掺杂层以及形成于所述背面掺杂层的介电层，所述背面掺杂层包括p型掺杂层区域和n型掺杂层区域，所述p型掺杂层区域与所述n型掺杂层区域呈叉指状间隔排列或间隔排列，所述介电层上开设有暴露出所述p型掺杂层区域的正电极电镀区，以及暴露出所述n型掺杂层区域的负电极电镀区；至少在所述正电极电镀区和所述负电极电镀区二者之一的至少部分烧结形成有电镀触点，所述电镀触点与所述背面掺杂层欧姆接触；所述正电极电镀区和所述负电极电镀区沉积有金属电极层，所述金属电极层与所述背面掺杂层欧姆接触。

上述方案，背接触太阳电池的制作方法通过形成电镀触点，使得电镀时不需要制备电镀种子层，简化了工艺流程，解决了由于电池片无种子层不能电镀的问题。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例提供的背接触太阳电池的制作方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的电池前驱体的主视图；

图3为图2的a-a剖面图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1-3所示，本发明提供的背接触太阳电池的制作方法，包括以下步骤：

s1：提供电池前驱体；电池前驱体包括基底7、形成于基底7背面的背面掺杂层以及形成于背面掺杂层的介电层，背面掺杂层包括p型掺杂层区域8和n型掺杂层区域9，p型掺杂层区域8与n型掺杂层区域9呈叉指状间隔排列或间隔排列，介电层上开设有暴露出p型掺杂层区域8的正电极电镀区，以及暴露出n型掺杂层区域9的负电极电镀区。

本文所指的正面是该背接触太阳电池使用时迎向太阳的一面，背面是背对太阳的一面。

例如，p型掺杂层区域8与n型掺杂层区域9呈叉指状间隔排列，当然还可以采用非叉指状的结构，如间隔设置的条状结构等。本文以叉指状结构为例进行说明。背面掺杂层可以通过以下方式形成，使用低压化学气相沉积方法在基底7的背面沉积本征多晶硅层。此本征多晶硅层的厚度例如可为100nm、150nm等。然后使用丝网印刷含硼掺杂浆料进行涂布，并使含硼掺杂浆料的料涂布区域间隔出现，以为后续形成叉指状结构做准备。在涂布过含硼掺杂浆料后，通过900℃热扩散完成背面p型掺杂层区域8的制备。此外，在p型掺杂层区域8的制备过程中，向炉内通入足量的氧气，至少使未涂布含硼掺杂浆料的本征多晶硅，在900℃条件下氧化，形成较厚的氧化硅氧化层。然后，使用氧化硅刻蚀掩膜在氧化层上进行局部开膜，局域化预留出待进行n型掺杂层区域9制备的区域。随后，对开膜区域进行腐蚀并清洗后进行pocl3热扩散形成背面n型掺杂层区域9。至此，形成了呈叉指状结构的p型掺杂层区域8和n型掺杂层区域9。其中，在形成p型掺杂层区域8的过程中，不需要对p型掺杂层区域8进行高浓度的硼掺杂，即可和后续的含铝电极形成较好的接触，也不需要高温推进。从而可以降低工艺的温度，从而避免了较高温度的热过程带来的负面效果。

在制备完成背面掺杂层后，在背面掺杂层上形成介电层。当然，还可以在基底的正面也形成介电层。

介电层10的材料可以为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮氧化铝、碳化硅、非晶硅和多晶硅中的任意一种或任意组合。

介电层10可以是单层结构，也可以是多层结构，例如为两层结构，可以在背面掺杂层上通过ald(atomiclayerdeposition；原子层沉积)沉积5-15nm氧化铝作为背面钝化层，例如为5nm、10nm或15nm等，然后在背面钝化层上通过pecvd(plasmaenhancedchemicalvapordeposition；增强型等离子化学气相沉积)沉积60-90nm厚的氮化硅，例如为70nm、85nm等。

作为可实现的方式，多层结构的介电层10可以但不限于为氧化硅层/氮氧化硅层/氮化硅层、氧化硅层/氧化铝层/氮化硅层、氧化铝层/氮氧化铝层/氮化硅层、氧化硅层/碳化硅层/氮化硅层的叠层结构。

在介电层制备完成后，对背面掺杂层背面的介电层10进行图案化处理，形成暴露出p型掺杂层区域8的正电极电镀区1，以及暴露出n型掺杂层区域9的负电极电镀区2；

例如通过激光刻蚀的方式，按照预定的图案对背面掺杂层背面的介电层10进行刻蚀，以形成暴露p型掺杂层区域8的正电极电镀区1，以及暴露n型掺杂层区域9的负电极电镀区2。

作为一种可实现方式，负电极电镀区2位于n型掺杂层区域9内，正电极电镀区1位于p型掺杂层区域8内，且负电极电镀区2与正电极电镀区1呈叉指状间隔排列。也即，负电极电镀区2包括多条并排设置的负极细栅线开膜区6及连接负极细栅线开膜区6的负极连接线开膜区5，正电极电镀区1包括多条并排设置的正极细栅线开膜区3及连接正极细栅线开膜区3的正极连接线开膜区4。

负电极电镀区2与正电极电镀区1的宽度通过改变激光光斑的大小、激光功率、激光烧蚀次数或激光脉冲的间隔进行调节。

s2：至少在正电极电镀区1和负电极电镀区2二者之一的至少部分烧结形成电镀触点，在烧结的同时电镀触点与背面掺杂层形成欧姆接触。

例如，可以在负电极电镀区2的其中一部分区域内烧结形成电镀触点；还可以在正电极电镀区1的其中一部分区域内烧结形成电镀触点；也可以即在负电极电镀区2的其中一部分区域内烧结形成电镀触点，又在正电极电镀区1的其中一部分区域内烧结形成电镀触点。

可以采用以下方式形成电镀触点：

在正电极电镀区1和/或负电极电镀区2的至少部分印刷电极浆料，作为其中一种可实现方式，电极浆料可以采用银浆，并烧结电极浆料形成电镀触点，当然还可以通过激光烧结电极浆料来形成电镀触点；或，

在正电极电镀区1和/负电极电镀区2的至少部分铺设金属粉末或合金粉末，并通过激光烧结形成电镀触点。

电镀触点的形状为条状、圆形、方形、多边形或字符形或任意不规则图形。电镀触点的大小不需要大，以方便与电源负极连接为宜。

s3：对形成有电镀触点的电池前驱体进行电镀，以在正电极电镀区1和负电极电镀区2形成金属电极层11，电镀时电镀触点与电镀设备的负极电连接。

一般地，在电镀形成金属电极层11前，需要对图案化处理过的基底7的表面进行清洗。通常可采用一定质量浓度的含氟溶液对基底7的表面进行清洗，清洗时间从几秒到几分钟不等，清洗时间的长短取决于清洗溶液的浓度大小。在一个实施例中，使用氢氟酸溶液清洗基底7，采用的氢氟酸溶液的质量浓度可以为0.5％～10％，清洗时间可以为5～300秒。

将清洗后的基底7放入作为电镀设备的电镀槽内，电镀触点与电镀槽的负极连接，通电后开始在基底7的各负电极电镀区2内及各正电极电镀区1内形成金属电极层11。

电镀时电镀液的温度为20～100℃。对于不同的电镀金属，电镀液的温度可以是不同的。配合其他适当的工艺，如电流密度，升高电镀液温度可以提高阴极电流密度的上限，阴极电流密度的增加会增大阴极极化作用，使镀层结晶变小，加快沉积速度和反应速度。但是溶液温度并非越高越好，过高的电镀液温度会导致降低阴极极化作用，使镀层结晶变粗。作为一种优选的方案，电镀液的温度为25～80℃。采用此范围的温度可以保证电镀液具有较好的电导率，提高电镀液的分散能力和沉积反应速度，减少针孔，降低镀层内应力，提高镀层均一性。

金属电极层11一般包括两层、三层或多层金属的堆栈，底层金属层的厚度一般小于3微米。可以在每个电镀槽中沉积一种金属，每沉积完一种金属需要对基底7进行清洗，然后再进入下一个电镀槽中沉积另一种金属层。此处的清洗一般是通过去离子水进行清洗。在某些情况下，金属电极层11也可以是单层结构。

其中，金属电极层11可以包括ni层/ag层、co层/ag层、ni层/cu层、co层/cu层、ni层/cu层/sn层、co层/cu层/sn层、ni层/cu层/ag层和co层/cu层/ag层电极中的任意一种。

在电镀之后，对形成金属电极层11的基底7进行退火处理，使金属电极层11与背面掺杂层形成欧姆接触。具体地，是在金属电极层11与对应的p型掺杂层区域8和n型掺杂层区域9之间形成欧姆接触层，以增强金属电极层11与背面掺杂层的硅的结合力。

对于底层电镀金属是镍的情形，经过退火处理后形成低阻的硅化镍(nisi)；对于底层电镀金属是钴的情形，经过退火处理后形成低阻的硅化钴(cosi2)。

其中，退火处理的温度可以为200℃～900℃，退火处理时间可以从几秒到几分钟不等，这取决于退火处理的温度和工艺制程的要求。在一个实施例中，底层电镀金属是镍，退火处理温度为370℃，退火处理时间为3min。在另一个底层电镀金属是镍的实施例中，退火处理温度为500℃，退火处理时间为30s。不同的退火处理温度和退火时间下都可以形成欧姆接触层，以达到形成良好的欧姆接触。

上述退火处理可分为一次退火处理和两次退火处理，并且两次退火处理过程中，后一次的退火温度高于前一次的退火温度。在一个实施例中，采用两步退火处理形成低阻的镍硅化物，第一步退火温度为260℃～310℃，时间30秒，第二步退火温度为400℃～500℃，时间30秒。采用两步退火处理形成钴硅化物，第一步退火处理温度为400℃～550℃，第二步退火处理温度为700℃～850℃。两步退火处理可有效抑制离子扩散，减少对基底7的损伤，硅化物薄膜电阻率小且性质均匀，可形成光滑的金属硅化物与基底7间的形貌。

综上，背接触太阳电池的制作方法通过形成电镀触点，使得电镀时不需要制备电镀种子层，简化了工艺流程，解决了由于电池片无种子层不能电镀的问题。

第二方面，至少参见图3所示，本实施例提供的背接触太阳电池，包括基底7、形成于基底7背面的背面掺杂层以及形成于7背面掺杂层的介电层10，背面掺杂层包括p型掺杂层区域8和n型掺杂层区域9，p型掺杂层区域8与n型掺杂层区域9呈叉指状间隔排列或间隔排列，介电层10上开设有暴露出p型掺杂层区域8的正电极电镀区，以及暴露出n型掺杂层区域9的负电极电镀区；至少在正电极电镀区和负电极电镀区二者之一的至少部分烧结形成有电镀触点，电镀触点与背面掺杂层欧姆接触；正电极电镀区和负电极电镀区沉积有金属电极层11，金属电极层11与背面掺杂层欧姆接触。

该背接触太阳电池的制备方法及效果参见上述方法实施例，这里不再赘述。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。