一种topcon背面钝化接触结构的ibc太阳能电池结构
技术领域
1.本实用新型涉及太阳能电池领域，具体涉及一种topcon背面钝化接触结构的ibc太阳能电池结构。
背景技术：2.近年来，随着能源需求的不断提高，在传统化石燃料能源枯竭，以及人们环保意识的增强的背景下，发展清洁环保、可再生能源成为人类发展的当务之急，太阳能是一种清洁的可再生的能源,取之不尽，用之不竭。因此开发和利用太阳能为代表的清洁环保、可再生的新能源将成为最具发展前景的能源之一。
3.对于晶硅太阳能电池，尤其ibc电池，其特点是电池正面无电极，正负电极金属栅线指状交叉排列与电池背面，具有更高的短路电流，并可有效降低电池的温度系数，具有很大的发展潜力。但现有的ibc电池制作技术还存在成本高、金属接触区域复合大、正负电极图形设计不合理影响组件焊接时不易区分等问题。
技术实现要素：4.为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：一种topcon背面钝化接触结构的ibc太阳能电池结构，包括晶硅衬底；设置于晶硅衬底前表面的正面掺杂层；设置于正面掺杂层上的正面钝化层；设置于晶硅衬底背表面的隧穿氧化层；交替排列设置于隧穿氧化层上的n+掺杂非晶硅层、p+掺杂非晶硅层；设置于n+掺杂非晶硅层、p+掺杂非晶硅层上的负电极、正电极；以及设置于n+掺杂非晶硅层、p+掺杂非晶硅层之间的激光开槽区；所述n+掺杂非晶硅层、p+掺杂非晶硅层及激光开槽区上还设有背面钝化层。
5.优选地，所述正电极包括多条正极主栅、多条正极细栅、多个正极pad点，所述正极主栅连接于正极 pad点之间，所述正极细栅与正极主栅交叉垂直设置；
6.所述负电极包括多条负极主栅、多条负极细栅、多个负极pad点，所述负极主栅连接于负极pad点之间，所述负极细栅与负极主栅交叉垂直设置；
7.所述正极主栅、负极主栅均由若干段相等主栅线段组成，所述正极主栅与负极主栅相互平行并呈交错排列；
8.所述正极pad点与负极pad点图形结构不相同。
9.优选地，所述正极主栅、负极主栅是成对设置的，所述正极主栅和所述负极主栅的数量为最少1对；
10.所述正极pad点以相等距离设置在正极主栅线段上，数量1-5个，所述负极pad点以相等距离设置在负极主栅线段上，数量1-5个，所述正极主栅、负极主栅的宽度为0.05-1mm。
11.优选地，所述正极主栅与所述正极细栅的相交处、负极主栅与所述负极细栅的相交处均设有有防断栅，
12.所述防断栅由正极细栅/负极细栅与正极主栅/负极主栅的相交处向远端逐渐变细，向近端逐渐变粗；
13.所述正极细栅、负极细栅均由若干细栅区域线路组成，所述正极细栅、负极细栅的区域线路间设有间隙，正极细栅、负极细栅的相邻区域线路间的水平间距为0.5-2mm，垂直间距为1-3mm，正极细栅与负极细栅相互平行并呈交错排列；
14.所述正极细栅其数量设置为2-12根，所述负极细栅其数量设置为2-12根。
15.优选地，所述正极pad点、负极pad点的形状不同，其形状结构包括长方形、工字形、圆形和十字架形；所述正极pad点或负极pad点分布在边缘主栅上时，其大小是在中间主栅上时大小的一半。
16.优选地，所述晶硅衬底为n型单晶硅或p型单晶硅中的任意一种；所述晶硅前表面为制绒面，背表面为抛光面。
17.优选地，所述正面掺杂层厚度为50-120nm，方阻80-180ω。
18.优选地，所述隧穿氧化层厚度1-2nm；所述n+掺杂非晶硅层厚度为50-150nm，方阻80-180ω，所述 p+掺杂非晶硅层，厚度为50-150nm，方阻130-180ω。
19.优选地，所述正面钝化层为sio2层、alox层、sinx层、sionx层中的一种或几种叠层组合，钝化层厚度50-100nm，折射率1.7-2.4；所述背表面钝化层为sinx层和sionx层中的一种或两种叠层组合，钝化厚度50-100nm，折射率1.7-2.4。
20.采用以上方案后，本实用新型具有如下优点：本实用新型背面接触方式采用背面topcon背面接触钝化方式的电池结构，优化了掺杂非晶硅生长方式，在保留ibc高短路电流的特点下，提高太阳电池钝化能力和接触能力，同时有效地降低了制造成本。优化金属正电极、负电极，通过缩窄主栅线宽，增加pad点，可以降低浆料的耗量，正极pad与负极pad图形不同进行区分，从而便于组件焊接时进行区分，减少组件焊接出现错误的概率，设计防断栅结构，保证了细栅与主栅的良好接触。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解的是，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
22.图1为本实用新型一种topcon背面钝化接触结构的ibc太阳能电池结构的电池局部结构示意图；
23.图2为本实用新型一种topcon背面钝化接触结构的ibc太阳能电池结构的电池背面电极图形结构示意图；
24.图3为图2中a处局部放大的电极防断栅结构示意图；
25.图4为本实用新型一种topcon背面钝化接触结构的ibc太阳能电池结构的电池生产流程示意图。
26.图中数字表示：
27.10、硅衬底；11、正面n+掺杂层；12、正面钝化层；20、隧穿氧化层；30、n+掺杂非晶硅层；40、p+ 掺杂非晶硅层；50、激光开槽区；60、背面钝化层；70、正电极；71、正极主栅；72、正极细栅；73、正极pad点；80、负电极；81、负极主栅；82、负极细栅；83、负极pad点；90、防断栅。
具体实施方式
28.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
31.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
33.在本实用新型实施例的描述中，“多个”代表至少2个。
34.在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“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。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实用新型中的具体含义。
35.实施例
36.如图1-4所示：一种topcon背面钝化接触结构的ibc太阳能电池结构，主要包括晶硅衬底，晶硅衬底10的前表面从内到外包括正面掺杂层11和正面钝化层12，晶硅衬底的背表面从内到外分别包括隧穿氧化层20、交替排列的n+掺杂非晶硅层30、p+掺杂非晶硅层40、激光开槽区50、背表面钝化层60、负电极70/正电极80。
37.其中，晶硅衬底10为n型单晶硅或p型单晶硅中的任意一种，本实施例中晶硅衬底10为n型单晶硅；晶硅衬底10前表面为制绒面，背表面为抛光面。
38.正面掺杂层11厚度为50-120nm，方阻80-180ω；本实施例中正面掺杂层11厚度为100nm，方阻140 ω；
39.正面钝化层12为sio2、alox、sinx、sionx中的一种或几种叠层组合，钝化层厚度50-100nm，折射率1.7-2.4；本实施例中，正面钝化层12为sio2、sinx两种叠层组合，钝化层厚度90nm，折射率2.1。
40.隧穿氧化层20采用常压热氧氧化或lpcvd热氧氧化的任意一种方式制得，隧穿氧
化层厚度1-2nm，本实施例中隧穿氧化层厚度1.4nm。
41.交替排列的n+掺杂非晶硅层30/p+掺杂非晶硅层40，采用lpcvd掺杂技术实现，其中n+掺杂非晶硅层30利用pocl3液态掺杂源实现，p+掺杂非晶硅层40通过丝网印刷工艺把硼浆印刷在晶硅衬底背面，再利用激光掺杂工艺实现硼掺杂，n+掺杂非晶硅层厚度为50-150nm，方阻80-180ω，p+掺杂非晶硅层，厚度为50-150nm，方阻130-180ω，本实施例中n+掺杂非晶硅层30厚度为100nm，方阻130ω，p+掺杂非晶硅层40厚度为100nm，方阻130ω。
42.n+掺杂非晶硅层30和p+掺杂非晶硅层40采用了掩膜、激光开槽及激光掺杂技术来实现。
43.所述背表面钝化层为sinx和sionx中的一种或两种叠层组合，钝化厚度50-100nm，折射率1.7-2.4；
44.本实施例中背表面钝化层60为sinx减反射膜，钝化厚度100nm，折射率2.1。
45.负电极70、正电极80采用丝网印刷、喷墨打印、激光转印、化学镀、电镀、pvd法的任意一种。
46.结合附图2、附图3，正电极70包括多条正极主栅71、多条正极细栅72、多个正极pad点73，负电极80包括多条负极主栅81、多条负极细栅82、多个负极pad点83，正极pad点73与负极pad点83图结构不相同。
47.正极主栅71、负极主栅81都由若干段相等主栅线段组成，正极主栅71与负极主栅81相互平行并呈交叉排列；正极主栅71、负极主栅81的宽度为0.15mm；正极主栅71、负极主栅81是成对设置的，正极主栅71和负极主栅81的数量为最少1对。
48.在正极pad点73，以相等距离设置在正极主栅71线段上，数量5个，负极pad点83，以相等距离设置在负极主栅81线段上，数量5个。
49.在正极主栅71与正极细栅72相交位置处有防断栅90设计，在负极主栅81与负极细栅82相交位置处同样有防断栅90设计；防断栅90设计为细栅上，细栅与主栅相交处向远端逐渐变细，向近端逐渐变粗。
50.正极细栅73、负极细栅83都由若干细栅区域线路组成，正极细栅73、负极细栅83的区域线路间设有间隙，正极细栅73、负极细栅83的相邻区域线路间的水平间距为0.5mm，垂直间距为1mm，正极细栅 73与负极细栅83相互平行并呈交叉排列；正极细栅73其数量设置为5根，负极细栅其数量设置为5根。
51.正极pad点72、负极pad点82的形状不同，形状结构包括但不限于长方形、工字形、圆形和十字架形；正极pad点73或负极pad点83分布在边缘主栅上时，其大小是在中间主栅上时大小的一半。
52.本实用新型的制作方法，包括以下步骤：
53.步骤一：碱抛，使用koh或naoh碱溶液对晶硅衬底进行双面抛光；
54.步骤二：采用lpcvd制备晶硅衬底背面钝化接触结构；
55.步骤三：采用热氧化在晶硅衬底背表面沉积一层siox掩膜；
56.步骤四：制绒，对晶硅衬底正表面织构化馅光；
57.步骤五：激光开槽，对晶硅衬底背表面n+区进行激光开槽；
58.步骤六：磷扩散，使用低压扩散炉对晶硅衬底正表面、背表面进行磷掺杂；
59.步骤七：刻蚀，利用hf酸溶液去除psg及掩膜层；
60.步骤八：印刷硼浆及激光掺杂，p+区掺杂，采用lpcvd掺杂技术实现，p+掺杂非晶硅层通过丝网印刷工艺把硼浆印刷在晶硅衬底背面，再利用激光掺杂工艺直实现硼掺杂；
61.步骤九：激光开槽，对背面n+区与p+区中间区域开槽；
62.步骤十：双面镀膜，制备正反面钝化减反射膜；
63.步骤十一：丝网印刷及烧结。
64.本实用新型背面接触方式采用背面topcon背面接触钝化方式的电池结构，优化了掺杂非晶硅生长方式，在保留ibc高短路电流的特点下，提高太阳电池钝化能力和接触能力，同时有效地降低了制造成本。
65.优化金属正电极、负电极，通过缩窄主栅线宽，增加pad点，可以降低浆料的耗量，正极pad与负极 pad图形不同进行区分，从而便于组件焊接时进行区分，减少组件焊接出现错误的概率，设计防断栅结构，保证了细栅与主栅的良好接触。
66.以上对本实用新型及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。
技术特征：1.一种topcon背面钝化接触结构的ibc太阳能电池结构，其特征在于：包括晶硅衬底；设置于晶硅衬底前表面的正面掺杂层；设置于正面掺杂层上的正面钝化层；设置于晶硅衬底背表面的隧穿氧化层；交替排列设置于隧穿氧化层上的n+掺杂非晶硅层、p+掺杂非晶硅层；设置于n+掺杂非晶硅层、p+掺杂非晶硅层上的负电极、正电极；以及设置于n+掺杂非晶硅层、p+掺杂非晶硅层之间的激光开槽区；所述n+掺杂非晶硅层、p+掺杂非晶硅层及激光开槽区上还设有背面钝化层。2.根据权利要求1所述的一种topcon背面钝化接触结构的ibc太阳能电池结构，其特征在于，所述正电极包括多条正极主栅、多条正极细栅、多个正极pad点，所述正极主栅连接于正极pad点之间，所述正极细栅与正极主栅交叉垂直设置；所述负电极包括多条负极主栅、多条负极细栅、多个负极pad点，所述负极主栅连接于负极pad点之间，所述负极细栅与负极主栅交叉垂直设置；所述正极主栅、负极主栅均由若干段相等主栅线段组成，所述正极主栅与负极主栅相互平行并呈交错排列；所述正极pad点与负极pad点图形结构不相同。3.根据权利要求2所述的一种topcon背面钝化接触结构的ibc太阳能电池结构，其特征在于，所述正极主栅、负极主栅是成对设置的，所述正极主栅和所述负极主栅的数量为最少1对；所述正极pad点以相等距离设置在正极主栅线段上，数量1-5个，所述负极pad点以相等距离设置在负极主栅线段上，数量1-5个，所述正极主栅、负极主栅的宽度为0.05-1mm。4.根据权利要求2所述的一种topcon背面钝化接触结构的ibc太阳能电池结构，其特征在于，所述正极主栅与所述正极细栅的相交处、负极主栅与所述负极细栅的相交处均设有有防断栅，所述防断栅由正极细栅/负极细栅与正极主栅/负极主栅的相交处向远端逐渐变细，向近端逐渐变粗；所述正极细栅、负极细栅均由若干细栅区域线路组成，所述正极细栅、负极细栅的区域线路间设有间隙，正极细栅、负极细栅的相邻区域线路间的水平间距为0.5-2mm，垂直间距为1-3mm，正极细栅与负极细栅相互平行并呈交错排列；所述正极细栅其数量设置为2-12根，所述负极细栅其数量设置为2-12根。5.根据权利要求2所述的一种topcon背面钝化接触结构的ibc太阳能电池结构，其特征在于，所述正极pad点、负极pad点的形状不同，其形状结构包括长方形、工字形、圆形和十字架形；所述正极pad点或负极pad点分布在边缘主栅上时，其大小是在中间主栅上时大小的一半。6.根据权利要求1所述的一种topcon背面钝化接触结构的ibc太阳能电池结构，其特征在于，所述晶硅衬底为n型单晶硅或p型单晶硅中的任意一种；所述晶硅前表面为制绒面，背表面为抛光面。7.根据权利要求1所述的一种topcon背面钝化接触结构的ibc太阳能电池结构，其特征在于，所述正面掺杂层厚度为50-120nm，方阻80-180ω。8.根据权利要求1所述的一种topcon背面钝化接触结构的ibc太阳能电池结构，其特征在于，所述隧穿氧化层厚度1-2nm；所述n+掺杂非晶硅层厚度为50-150nm，方阻80-180ω，所述p+掺杂非晶硅层，厚度为50-150nm，方阻130-180ω。9.根据权利要求1所述的一种topcon背面钝化接触结构的ibc太阳能电池结构，其特征
在于，所述正面钝化层为sio2层、alox层、sinx层、sionx层中的一种或几种叠层组合，钝化层厚度50-100nm。10.根据权利要求1所述的一种topcon背面钝化接触结构的ibc太阳能电池结构，其特征在于，所述背面钝化层为sinx层和sionx层中的一种或两种叠层组合，钝化厚度50-100nm，折射率1.7-2.4。
技术总结本实用新型提供了一种TOPCon背面钝化接触结构的IBC太阳能电池结构，其结构包括晶硅衬底，晶硅衬底的前表面从内到外包括正面掺杂层和正面钝化层，晶硅衬底的背表面从内到外分别包括隧穿氧化层、交替排列的n+掺杂非晶硅层/p+掺杂非晶硅层、激光开槽区、背面钝化层、负电极/正电极；本实用新型采用TOPCon背面接触钝化方式和异质结方式结合的电池结构，优化了掺杂非晶硅生长方式，在保留IBC高短路电流的特点下，提高太阳电池钝化能力和接触能力，同时有效地降低了制造成本；其次，通过优化金属正电极、负电极，通过缩窄主栅线宽，增加pad点，可降低浆料的耗量，正极pad与负极pad图形不同进行区分，便于组件焊接时进行区分，减少组件焊接出现错误的概率。组件焊接出现错误的概率。组件焊接出现错误的概率。
技术研发人员：欧文凯 李含朋 向亮睿
受保护的技术使用者：普乐新能源科技（徐州）有限公司
技术研发日：2021.09.01
技术公布日：2022/7/5
