一种背接触电池的制作方法

    技术2025-07-27  11


    本发明涉及光伏,尤其涉及一种背接触电池。


    背景技术:

    1、背接触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电池。与正面有遮挡的电池相比,背接触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。

    2、针对现有的背接触电池,如图1所示,n区1’采用掺杂了磷原子的poly硅,p区2’采用掺杂了硼原子的poly硅,既能形成较好的欧姆接触,又能具有场钝化的作用,p区2’和n区1’之间通过隔离区3’隔开,p区和n区的布置图形直接影响电池效率,如何进一步提升背接触电池的电池效率,成为了本领域技术人员亟待解决的问题。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种背接触电池,以优化背接触电池的p区和n区的布置,提高电池转化效率。

    2、第一方面,本发明提供一种背接触电池,包括:

    3、基底,具有相对的第一面和第二面;

    4、多个掺杂指状部,其中一部分掺杂指状部与另一部分掺杂指状部的导电类型相反,导电类型相反的掺杂指状部沿第一方向交替排布且间隔设置于第一面,掺杂指状部沿第二方向延伸,第一方向和第二方向相交;

    5、贯通部,至少一种导电类型的部分相邻的掺杂指状部通过与之导电类型相同的贯通部导电连通,与贯通部临近的另一导电类型的掺杂指状部具有用于贯通部穿过的断开区域;

    6、电极,沿第二方向延伸且导电设置于掺杂指状部上,电极的横跨断开区域并与贯通部重叠的部位不与贯通部导电连接。

    7、采用上述技术方案的情况下,导电类型相反的掺杂指状部分别作为背接触电池的p区和n区,导电类型相反的掺杂指状部沿第一方向交替排布且间隔设置于第一面,掺杂指状部沿第二方向延伸,形成呈条状且交替间隔排布的p区和n区,相邻的两个条状的p区通过贯通部导电连通和/或相邻的两个条状的n区通过贯通部导电连通,与贯通部临近的且与该贯通部导电类型相反的掺杂指状部具有用于穿过该贯通部的断开区域,即条状的p区和/或n区断开,以穿过贯通部,形成了类似网状结构的p区和/或n区,电极导电设置在掺杂指状部上,电极的延伸方向与条形的掺杂指状部的延伸方向相同,电极的横跨断开区域并与贯通部重叠的部位不与该贯通部导电连接,从而避免连通一种导电类型的掺杂指状部的贯通部与另一导电类型的掺杂指状部通过电极短路连接,即避免了两种导电类型的掺杂指状部通过电极短路连接。与此同时,通过在相邻的导电类型相同的掺杂指状部之间设置贯通部进行连通,可以缩短同一导电类型的相邻掺杂指状部之间的载流子传输距离,提高传输效率,且可以根据对不同导电类型的掺杂指状部的功能要求的不同,合理布置贯通部,以优化p区和/或n区的面积,提高电池效率。

    8、在一些可能的实现方式中,其中一种导电类型的掺杂指状部在基底上的投影面积大于另一种导电类型的掺杂指状部在基底上的投影面积,且投影面积较大的一种导电类型的掺杂指状部中,至少部分相邻的掺杂指状部通过贯通部导电连接。如此设置,对于投影面积较大的一种导电类型的掺杂指状部,其通常作为发射极区,通过贯通部将发射极区的相邻的掺杂指状部导电连接,以进一步增大了发射极区的面积,通过增加发射极区的面积,增大发射极区对载流子的收集能力,提高电池效率。在某些场景下也可以根据导电类型来安排掺杂指状部的面积分布,如对于n区来说,通过贯通部增大n区面积,可以提高背接触电池的钝化效果,进而提高了电池效率。

    9、在一些可能的实现方式中,至少部分贯通部与导电类型相反的掺杂指状部在贯通部对应穿过的断开区域处存在局部搭接区域。即其中一种导电类型的掺杂指状部通过与其连通的贯通部与另一导电类型的掺杂指状部在断开区域处存在局部搭接区域,形成局部的pn搭接区域,该pn搭接区域形成漏电通道,通过在背接触电池中合适的位置人为设置漏电通道,在背接触电池被遮挡时,该背接触电池无法进行发电,成为负载,其它电池向该背接触电池反向供电,反向偏压产生的电流经漏电通道导出,降低了热斑风险,避免原本电池中因为随机存在局部漏电点导致的局部热量聚集所产生的可靠性风险。与此同时,电池自身设置的漏电通道具有自旁路的特点,因此,不需要在光伏组件中应用二极管,降低了成本,在被遮挡时不需要整串电池损失,提高发电能力。

    10、在一些可能的实现方式中,局部搭接区域沿第二方向的宽度大于或等于10μm,且小于贯通部沿第二方向的宽度。即贯通部的整个宽度方向上并没有全部与另一导电类型的掺杂指状部形成搭接,局部搭接区域的宽度太小,则形成的漏电通道的电流传输能力较弱,所需反向击穿电压较大,不利于漏电通道的导通,不利于减小热斑风险,局部搭接区域的宽度太宽,则可能导致反向击穿电压较小,导致背接触电池正常发电时出现漏电,影响发电效率。

    11、在一些可能的实现方式中,在同一第一方向上,同一导电类型的掺杂指状部中,形成局部搭接区域与未形成局部搭接区域的断开区域交替布置。如此设置,能够避免所有相邻的不同导电类型的掺杂指状部均在断开区域处存在局部搭接区域,通过间隔设置局部搭接区域能够确保背接触电池的正常发电效率,且能够有效热斑风险。

    12、在一些可能的实现方式中,在同一第一方向上,同一导电类型的掺杂指状部中,每隔至少一个未形成局部搭接区域的断开区域交替设置一个形成局部搭接区域的断开区域。

    13、在一些可能的实现方式中,局部搭接区域的数量为20~600个。如果局部搭接区域的数量较少,则所需反向击穿电压较大,不利于漏电通道导通,热斑风险消除不明显,局部搭接区域的数量较大,则可能导致反向击穿电压较小,导致背接触电池正常发电时出现漏电,影响发电效率,因此,选择20~600个,能够平衡热斑风险和发电效率。

    14、在一些可能的实现方式中,贯通部的沿第二方向的宽度为20μm~150μm;和/或,贯通部的宽度小于或等于与具有与之相同导电类型的掺杂指状部的垂直于第二方向的宽度;和/或,贯通部的厚度小于或等于与该贯通部导电类型相同的所述掺杂指状部的厚度。

    15、采用上述技术方案的情况下,贯通部的宽度较小,则相邻掺杂指状部之间的载流子的传输能力较弱,贯通部的宽度较大,另一导电类型的掺杂指状部断开的区域较大,不能实现p区和n区的合理布置,无法有效提高电池效率,因此,贯通部的宽度选择为20μm~150μm。贯通部的宽度小于或等于连通该贯通部的掺杂指状部的宽度,当宽度相同时,可以简化图案设计,既能保证有贯通部的掺杂指状部之间的载流子传输,又能避免另一导电类型的掺杂指状部断开距离过长,兼顾另一导电类型的掺杂指状部载流子收集。贯通部的厚度小于或等于与该贯通部连通的掺杂指状部的厚度,避免贯通部将其上的电极顶起,影响横跨贯通部的电极和邻接的掺杂指状部上的电极接触不良,影响另一导电类型的掺杂指状部载流子收集;更能够使得贯通部在与另一导电类型的掺杂指状部形成局部搭接区域时,局部搭接区域的垂直于基底的侧面高度较小,可以控制形成的单个pn搭接区域的漏电面积较小,在形成漏电通道的同时不影响电池正常的发电效率。

    16、在一些可能的实现方式中,掺杂指状部的垂直于其延伸方向的宽度为150μm~500μm,在基底上的投影面积较大的一种导电类型的掺杂指状部的宽度大于另一种导电类型的掺杂指状部的宽度。如此设置,掺杂指状部的宽度在此范围内能够实现在背接触电池上的合理布局,提高p区和n区的面积在背面的总的占比,提高载流子收集能力。作为发射极区的掺杂指状部的宽度大于另一导电类型的掺杂指状部的宽度,更有利于载流子的收集,提高电池效率。

    17、在一些可能的实现方式中,多个掺杂指状部包括多个第一掺杂指状部和多个第二掺杂指状部,第一掺杂指状部和第二掺杂指状部的掺杂类型相反;

    18、电极包括第一集电极和第二集电极,第一集电极沿第二方向延伸并导电设置于第一掺杂指状部,第二集电极沿第二方向延伸并导电设置于第二掺杂指状部,

    19、其中,至少部分相邻的第一掺杂指状部通过贯通部导电连通,第二掺杂指状部具有用于穿过贯通部的断开区域,第二集电极包括相连的第二横跨电极段和第二烧穿电极段,第二烧穿电极段导电设置于第二掺杂指状部,第二横跨电极段横跨断开区域,第二横跨电极段与贯通部重叠的部位不与贯通部导电连接;和/或,至少部分相邻的第二掺杂指状部通过贯通部导电连通,第一掺杂指状部具有用于穿过贯通部的断开区域,第一集电极包括第一横跨电极段和第一烧穿电极段,第一烧穿电极段导电设置于第一掺杂指状部,第一横跨电极横跨断开区域,第一横跨电极与贯通部重叠的部位不与贯通部导电连接。

    20、采用上述技术方案的情况下,第一掺杂指状部和第二掺杂指状部的导电类型相反,至少一种导电类型的至少部分相邻的掺杂指状部之间通过贯通部导电连通,形成了类似网状结构的p区和/或n区,对于第一掺杂指状部具有断开区域的情况,则第一集电极具有第一横跨电极段和第一烧穿电极段,第一烧穿电极段导电设置在第一掺杂指状部上,第一横跨电极段横跨断开区域,并与贯通部重叠的部位不与该贯通部导电连接;对于第二掺杂指状部具有断开区域的情况,则第二集电极具有第二横跨电极段和第二烧穿电极段,第二烧穿电极段导电设置在第二掺杂指状部上,第二横跨电极段横跨断开区域,并与贯通部重叠的部位不与该贯通部导电连接。从而避免连通第一掺杂指状部的贯通部与第二掺杂指状部通过电极短路连接,即避免了第一掺杂指状部和第二掺杂指状部通过电极短路连接。与此同时,通过在相邻的导电类型相同的掺杂指状部之间设置贯通部进行连通,可以缩短同一导电类型的相邻掺杂指状部之间的载流子传输距离,提高传输效率,且可以根据对不同导电类型的掺杂指状部的功能要求的不同,合理布置贯通部,以优化p区和/或n区的面积,提高电池效率。

    21、在一些可能的实现方式中,背接触电池还包括第一主掺杂部和第二主掺杂部,第一主掺杂部和第二主掺杂部均沿第一方向延伸,第一掺杂指状部与第一主掺杂部连通,第二掺杂指状部与第二主掺杂部连通;

    22、电极还包括第一汇流电极和第二汇流电极,第一汇流电极沿第一方向延伸并导电设置于第一主掺杂部,第一汇流电极与第一集电极导电连接;第二汇流电极沿第一方向延伸并导电设置于第二主掺杂部,第二汇流电极与第二集电极导电连接。

    23、采用上述技术方案的情况下,通过第一主掺杂部将多个第一掺杂指状部连通,其上设置第一汇流电极,通过第二主掺杂部将多个第二掺杂指状部连通,其上设置第二汇流电极,形成交叉指状的p区和n区,第一主掺杂部和第一汇流电极用于将第一集电极收集的载流子汇集后导出,第二主掺杂部和第二汇流电极用于将第二集电极收集的载流子汇集后导出,减少外部导线的设置,方便多个背接触电池的串并联接,简化电路设置结构。

    24、在一些可能的实现方式中,第一主掺杂部的垂直于其延伸方向的宽度以及第二主掺杂部的垂直于其延伸方向的宽度均大于贯通部的宽度。由于第一主掺杂部和第二主掺杂部的作用是为了在增加掺杂区面积的同时,方便汇流电极的设置,以汇集集电极收集的载流子,为了提高汇流载流子的传输能力,因此,汇流电极的宽度设置的相对较宽,对应的,第一主掺杂部和第二主掺杂部的宽度设置的相对较宽,而贯通部主要是为了缩短相邻掺杂指状部的载流子的传输距离,因此,宽度设置可以相对第一主掺杂部和第二主掺杂部的宽度较小。

    25、在一些可能的实现方式中,至少部分相邻的第一掺杂指状部通过贯通部导电连通,第二掺杂指状部具有用于穿过贯通部的断开区域,第二集电极包括相连的第二横跨电极段和第二烧穿电极段,第二烧穿电极段导电设置于第二掺杂指状部,第二横跨电极段横跨断开区域,第二横跨电极段与贯通部重叠的部位不与贯通部导电连接;第一集电极的垂直于其延伸方向的宽度为20μm~100μm,第二集电极的垂直于其延伸方向的宽度为20μm~100μm;第一集电极的宽度小于第二集电极的宽度。

    26、采用上述技术方案的情况下,在仅有第一掺杂指状部通过贯通部导电连通的情况下,第二掺杂指状部具有断开区域,第二集电极具有横跨断开区域的第二横跨电极段,而第一掺杂指状部不具有断开区域,第一集电极不具有横跨断开区域的第一横跨电极段,因此,为了实现具有断开区域的第二掺杂指状部的载流子更快的收集和传输,将第二集电极的宽度设置为大于第一集电极的宽度。

    27、在一些可能的实现方式中,第一集电极在基底上的投影的宽度占第一掺杂指状部在基底上的投影的宽度的第一比例为4%~66.6%,第二集电极在基底上的投影的宽度占第二掺杂指状部在基底上的投影的宽度的第二比例为4%~66.6%,第一比例小于第二比例。

    28、采用上述技术方案的情况下,根据第一掺杂指状部和第二掺杂指状部的材料选择合适的第一集电极和第二集电极的宽度占比,如果材料的载流子传输能力较强,则可以选择较小的宽度占比,降低电极成本,如果材料的载流子传输能力较弱,为了减小电极与掺杂指状部之间的接触电阻,可以选择较大的宽度占比。该范围的宽度占比既能够满足较好的导电性能,也能够减小电极的材料。且对于具有断开区域的第二掺杂指状部,为了提高其载流子收集能力,第二掺杂指状部上的第二集电极的宽度占比要大于第一掺杂指状部上的第一集电极的宽度占比。

    29、在一些可能的实现方式中,在第二方向上,排布设置有至少一列贯通部,每列贯通部包括多个沿同一第一方向延伸的多个贯通部。为了简化贯通部的布局结构,方便制备,将贯通部沿同一第一方向排布多个,使得多个贯通部为同一条直线上。

    30、在一些可能的实现方式中,电极的横跨断开区域的部位的材质为非烧穿型材质,其余部位的材质为烧穿型材质。


    技术特征:

    1.一种背接触电池,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的背接触电池,其特征在于,其中一种导电类型的所述掺杂指状部在所述基底上的投影面积大于另一种导电类型的所述掺杂指状部在所述基底上的投影面积,且所述投影面积较大的一种导电类型的掺杂指状部中,至少部分相邻的所述掺杂指状部通过所述贯通部导电连接。

    3.根据权利要求1所述的背接触电池,其特征在于,至少部分所述贯通部与导电类型相反的所述掺杂指状部在所述贯通部对应穿过的所述断开区域处存在局部搭接区域。

    4.根据权利要求3所述的背接触电池,其特征在于,所述局部搭接区域沿所述第二方向的宽度大于或等于10μm,且小于所述贯通部沿所述第二方向的宽度。

    5.根据权利要求3所述的背接触电池,其特征在于,在同一所述第一方向上,同一导电类型的所述掺杂指状部中,形成所述局部搭接区域与未形成所述局部搭接区域的所述断开区域交替布置。

    6.根据权利要求5所述的背接触电池,其特征在于,在同一所述第一方向上,同一导电类型的所述掺杂指状部中,每隔至少一个未形成所述局部搭接区域的所述断开区域交替设置一个形成所述局部搭接区域的所述断开区域。

    7.根据权利要求1所述的背接触电池,其特征在于,所述贯通部的宽度小于或等于具有与之相同导电类型的所述掺杂指状部的垂直于所述第二方向的宽度;

    8.根据权利要求1-7任一项所述的背接触电池,其特征在于,所述掺杂指状部的垂直于其延伸方向的宽度为150μm~500μm,在所述基底上的投影面积较大的一种导电类型的所述掺杂指状部的宽度大于另一种导电类型的所述掺杂指状部的宽度。

    9.根据权利要求1-7任一项所述的背接触电池,其特征在于,所述多个掺杂指状部包括多个第一掺杂指状部和多个第二掺杂指状部,所述第一掺杂指状部和所述第二掺杂指状部的掺杂类型相反;

    10.根据权利要求9所述的背接触电池,其特征在于,所述背接触电池还包括第一主掺杂部和第二主掺杂部,所述第一主掺杂部和所述第二主掺杂部均沿所述第一方向延伸,所述第一掺杂指状部与所述第一主掺杂部连通,所述第二掺杂指状部与所述第二主掺杂部连通;

    11.根据权利要求10所述的背接触电池,其特征在于,所述第一主掺杂部的垂直于其延伸方向的宽度以及所述第二主掺杂部的垂直于其延伸方向的宽度均大于所述贯通部的宽度。

    12.根据权利要求9所述的背接触电池,其特征在于,至少部分相邻的所述第一掺杂指状部通过所述贯通部导电连通,所述第二掺杂指状部具有用于穿过所述贯通部的断开区域,所述第二集电极包括相连的第二横跨电极段和第二烧穿电极段,所述第二烧穿电极段导电设置于所述第二掺杂指状部,所述第二横跨电极段横跨所述断开区域,所述第二横跨电极段与所述贯通部重叠的部位不与所述贯通部导电连接;

    13.根据权利要求12所述的背接触电池,其特征在于,所述第一集电极在所述基底上的投影的宽度占所述第一掺杂指状部在所述基底上的投影的宽度的第一比例为4%~66.6%,所述第二集电极在所述基底上的投影的宽度占所述第二掺杂指状部在所述基底上的投影的宽度的第二比例为4%~66.6%,所述第一比例小于所述第二比例。

    14.根据权利要求1-7任一项所述的背接触电池,其特征在于,在所述第二方向上,排布设置有至少一列所述贯通部,每列所述贯通部包括多个沿同一所述第一方向延伸的多个所述贯通部。

    15.根据权利要求1-7任一项所述的背接触电池,其特征在于,所述电极的横跨所述断开区域的部位的材质为非烧穿型材质,其余部位的材质为烧穿型材质。


    技术总结
    本发明公开一种背接触电池,涉及光伏电池技术领域,用于解决电池效率不佳的问题,背接触电池包括:基底,具有相对的第一面和第二面;多个掺杂指状部,其中一部分掺杂指状部与另一部分掺杂指状部的导电类型相反,导电类型相反的掺杂指状部沿第一方向交替排布且间隔设置于第一面,掺杂指状部沿第二方向延伸,第一方向和第二方向相交;贯通部,至少一种导电类型的部分相邻的掺杂指状部通过与之导电类型相同的贯通部导电连通,与贯通部临近的另一导电类型的掺杂指状部具有用于贯通部穿过的断开区域;电极,沿第二方向延伸且导电设置于掺杂指状部上,电极的横跨断开区域并与贯通部重叠的部位不与所述贯通部导电连接。

    技术研发人员:李振国,童洪波,代囟,陈石,颜翼飞,徐新星
    受保护的技术使用者:隆基绿能科技股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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