太阳能电池、太阳能电池组件与太阳能电池制造方法

技术领域

本申请涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及太阳能电池、太阳能电池组件以及太阳能电池制造方法。

背景技术

当煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题逐渐成为制约社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。在这种大环境下，太阳能电池具有更加广阔的发展前景。

太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的电池，目前的太阳能电池中，晶硅电池发展相对成熟，应用也更广泛。相关技术中，晶硅电池的正面电极通常为银电极，通过银浆烧结制成。但银浆成本较高，因此一些厂家开始使用银浆与铝浆复合的方式来烧结出正面电极。然而，这种方式虽然能降低成本，但铝浆在高温烧结过程中会朝硅基底穿透，造成严重的金属复合，影响电池效率。

发明内容

基于此，有必要提供一种太阳能电池，能够降低生产成本，同时阻挡铝朝硅基底穿透，减少金属复合，提高电池效率。

一种太阳能电池，包括：

硅基底层；

发射极层，位于所述硅基底层沿第一方向一侧，其中，所述第一方向为所述太阳能电池的厚度方向；

钝化层，位于所述发射极层沿所述第一方向背离所述硅基底层的一侧；

正面电极，包括阻挡部与外金属部，所述阻挡部沿所述第一方向靠近所述硅基底层的一端穿过所述钝化层且与所述发射极层接触，所述外金属部位于所述阻挡部沿所述第一方向背离所述硅基底层的一端，所述阻挡部的成分包括镍与硅，所述外金属部的成分包括铝和银。

在其中一个实施例中，所述外金属部包括铝层与银层，所述铝层位于所述阻挡部沿所述第一方向背离所述硅基底层的一端，所述银层位于所述铝层沿所述第一方向背离所述阻挡部的一端。

在其中一个实施例中，所述阻挡部与所述铝层的厚度比范围为0.3-1.2，所述铝层与所述银层的厚度比范围为0.5-1.3。

在其中一个实施例中，所述阻挡部的成分为镍硅合金，且镍与硅的成分比范围为0.5-1.2。

在其中一个实施例中，所述阻挡部的成分为镍铁硅合金，且镍与铁的成分比范围为1.3-2.2，铁与硅的成分比范围为0.3-0.9。

在其中一个实施例中，所述外金属部的成分为铝银合金，且铝与银的成分比范围为0.5-1.3。

在其中一个实施例中，所述阻挡部与所述外金属部的厚度比范围为0.5-0.9。

在其中一个实施例中，所述硅基底层为N型基底，所述发射极层为硼发射极层，所述太阳能电池还包括隧穿氧化层与掺杂多晶硅层，所述隧穿氧化层位于所述硅基底层沿所述第一方向背离所述发射极层的一侧，所述掺杂多晶硅层位于所述隧穿氧化层沿所述第一方向背离所述硅基底层的一侧。

上述太阳能电池，正面电极包括阻挡部与外金属部，外金属部的成分包括铝和银，阻挡部的成分包括镍和硅。可见，正面电极的成分除了银，还包括镍、硅、铝。与正面电极的成分仅包括银相比，由于银的比例降低，因此可以降低生产成本。此外，由于外金属部与发射极层之间被阻挡部阻隔，因此可以抑制外金属部中的铝在高温烧结过程中朝硅基底层穿透，从而减少因此导致的金属复合，提高电池效率。因此，本申请提供的太阳能电池能够在降低生产成本的同时阻挡铝朝硅基底层穿透，减少金属复合，提高电池效率。

本申请还提出一种太阳能电池组件，包括上述的太阳能电池，还包括透明盖板、上封装层、下封装层与背板，多个所述太阳能电池封装于所述上封装层与所述下封装层之间，所述背板位于所述下封装层背离所述太阳能电池的一侧，所述透明盖板位于所述上封装层背离所述太阳能电池的一侧。

上述太阳能电池组件，通过应用上述的太阳能电池，能够在降低生产成本的同时提高电池效率。

本申请还提出一种太阳能电池制造方法，包括：

在硅基底层表面扩散形成发射极层；

在所述发射极层背离所述硅基底层的表面形成钝化层；

在所述钝化层上开孔；

在开孔区域形成与所述发射极层接触的阻挡部，所述阻挡部的成分包括镍与硅；

在所述阻挡部上背离所述发射极层的表面形成外金属部，所述外金属部的成分包括铝与银。

上述太阳能电池制造方法，在钝化层的开孔区域形成与发射极层接触的阻挡部，在阻挡部背离发射极层的表面形成外金属部，外金属部的成分包括铝和银，阻挡部的成分包括镍和硅。可见，正面电极的成分除了银，还包括镍、硅、铝。与正面电极的成分仅包括银相比，由于银的比例降低，因此可以降低生产成本。此外，由于外金属部与发射极层之间被阻挡部阻隔，因此可以抑制外金属部中的铝在高温烧结过程中朝硅基底层穿透，从而减少因此导致的金属复合，提高电池效率。因此，本申请提供的太阳能电池能够在降低生产成本的同时阻挡铝朝硅基底层穿透，减少金属复合，提高电池效率。

附图说明

图1为本申请一实施例中的太阳能电池的结构示意图。

图2为本申请一实施例中的太阳能电池组件的结构示意图。

附图标记：

硅基底层100；发射极层200；钝化层300；正面电极400、阻挡部410、外金属部420、铝层421、银层422；隧穿氧化层500；掺杂多晶硅层600；背面钝化层700；背电极800；透明盖板910、上封装层920、太阳能电池930、下封装层940、背板950。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1，图1为本申请一实施例中的太阳能电池的结构示意图。本申请一实施例提供的太阳能电池包括硅基底层100、发射极层200、钝化层300与正面电极400。发射极层200位于硅基底层100沿第一方向一侧，其中，第一方向为太阳能电池的厚度方向。钝化层300位于发射极层200沿第一方向背离硅基底层100的一侧。正面电极400包括阻挡部410与外金属部420。阻挡部410沿第一方向靠近硅基底层100的一端穿过钝化层300且与发射极层200接触，外金属部420位于阻挡部410沿第一方向背离硅基底层100的一端。阻挡部410的成分包括镍与硅，外金属部420的成分包括铝和银。

上述太阳能电池，正面电极400包括阻挡部410与外金属部420，外金属部420的成分包括铝和银，阻挡部410的成分包括镍和硅。可见，正面电极400的成分除了银，还包括镍、硅、铝。与正面电极400的成分仅包括银相比，本申请实施例中，由于正面电极400中加入了镍、硅、铝，银的比例降低，因此可以降低生产成本。此外，由于外金属部420与发射极层200之间被阻挡部410阻隔，因此可以抑制外金属部420中的铝在高温烧结过程中朝硅基底层100穿透，从而减少因此导致的金属复合，提高电池效率。因此，本申请提供的太阳能电池能够在降低生产成本的同时阻挡铝朝硅基底层100穿透，减少金属复合，提高电池效率。

参阅图1，在一些实施例中，外金属部420包括铝层421与银层422，铝层421位于阻挡部410沿第一方向背离硅基底层100的一端，银层422位于铝层421沿第一方向背离阻挡部410的一端。

具体地，铝层421的成分为铝，银层422的成分为银。铝层421中的铝与阻挡部410中的镍和硅的成本均低于银。与纯银电极相比，本申请实施例中通过在银层422的靠近发射极层200的内侧增设铝层421与阻挡部410，使银的比例被稀释降低，从而降低生产成本。而位于外侧的银层422可以对铝层421进行保护，抑制其发生氧化。同时，阻挡部410可以对铝层421中的铝进行阻隔，抑制其在高温烧结过程中朝硅基底层100穿透，从而减少因此导致的金属复合，提高电池效率。

参阅图1，在一些实施例中，阻挡部410的成分为镍硅合金，且镍与硅的成分比范围为0.5-1.2。

参阅图1，进一步地，在一些实施例中，阻挡部410的成分为镍硅合金，且镍与硅的成分比为1∶1。或者，在一些实施例中，阻挡部410的成分为镍硅合金，且镍与硅的成分比为2∶3。

在上述实施例中，阻挡部410的成分为镍硅合金。镍硅合金的抗氧化性能较好，且热稳定性较好，能够较好地满足高温烧结的要求；并且镍硅合金与发射极层200具有较好的电接触能力，能够降低接触电阻率；镍硅合金致密性也较好，对铝的阻挡效果较佳。

或者，在其他实施例中，阻挡部410的成分也可以为镍铁硅合金，且镍与铁的成分比范围为1.3-2.2，铁与硅的成分比范围为0.3-0.9。

进一步地，在一些实施例中，镍、铁与硅的成分比为2∶1∶2。或者，在其他实施例中，阻挡部410的成分为镍铁硅合金，且镍、铁与硅的成分比为3∶2∶3。

在上述实施例中，阻挡部410的成分为镍铁硅合金，镍铁硅合金具有与镍硅合金类似的性质，因而也具有与前述实施例类似的优势。

在下述各实施例中，将以阻挡部410的成分为镍硅合金为例展开介绍。

参阅图1，在一些实施例中，阻挡部410与铝层421的厚度比范围为0.3-1.2，铝层421与银层422的厚度比范围为0.5-1.3。

参阅图1，进一步地，在一些实施例中，阻挡部410、铝层421与银层422的厚度比为1∶2∶2。或者，在一些实施例中，阻挡部410、铝层421与银层422的厚度比为3∶3∶4。

当阻挡部410、铝层421与银层422的厚度比满足上述条件时，不仅能较大程度上降低成本，且阻挡部410对铝层421中的铝的阻挡效果更好，与发射极层200也会具有更好的电接触能力。

参阅图1，在一些实施例中，外金属部420的成分为铝银合金。也即外金属部420直接通过铝浆与银浆混合而成的铝银浆烧结而成，此时亦能降低生产成本，同时能通过阻挡部410对铝银合金中的铝进行阻挡。

参阅图1，在一些实施例中，外金属部420的成分为铝银合金，且铝与银的成分比范围为0.5-1.3。

进一步地，在一些实施例中，外金属部420的成分为铝银合金，且铝与银的成分比为1∶1。或者，在一些实施例中，外金属部420的成分为铝银合金，且铝与银的成分比为3∶4。

当外金属部420(铝银合金)中的铝与银的成分比满足上述条件时，能较大程度上降低成本，且阻挡部410对外金属部420中的铝的阻挡效果更好。

参阅图1，在一些实施例中，阻挡部410与外金属部420(铝银合金)的厚度比范围为0.5-0.9。

进一步地，在一些实施例中，阻挡部410与外金属部420(铝银合金)的厚度比为2∶3或3:4。

当阻挡部410与外金属部420(铝银合金)的厚度比满足上述条件时，阻挡部410对铝银合金中的铝的阻挡效果较好，且与发射极层200也会具有更好的电接触能力。

需要说明的是，上述的所有比值范围均包括左右端点值。例如，厚度比范围为0.5-0.9，则可以取到厚度比为0.5与0.9。

参阅图1，在一些实施例中，正面电极400沿第一方向的总尺寸为7μm至9μm。优选地，正面电极400沿第一方向的总尺寸为8μm。

参阅图1，在一些实施例中，钝化层300可以是氮化硅与氧化铝的叠层结构，也可以仅为氮化硅层。

参阅图1，在一些实施例中，硅基底层100为N型基底，发射极层200为硼发射极层，太阳能电池还包括隧穿氧化层500与掺杂多晶硅层600，隧穿氧化层500位于硅基底层100沿第一方向背离发射极层200的一侧，掺杂多晶硅层600位于隧穿氧化层500沿第一方向背离硅基底层100的一侧。

具体地，太阳能电池为TOPCON电池，制作过程中，在N型的硅基底层100表面通过硼扩散的方式形成硼发射极层，从而在硼发射极层与N型的硅基底层100之间形成PN结。对应地，掺杂多晶硅层600为N型。在掺杂多晶硅层600沿第一方向背离隧穿氧化层500的一侧还设有背面钝化层700。背电极800穿过背面钝化层700并与掺杂多晶硅层600接触。背电极800可以选用常规的银电极，当然，在一些实施例中，背电极800也可以选用与本申请实施例中正面电极400类似的结构。

在其他实施例中，太阳能电池为PERC电池，制作过程中，在P型的硅基底层100表面通过磷扩散的方式形成磷发射极层，从而在磷发射极层与P型的硅基底层100之间形成PN结。P型的硅基底层100沿第一方向背离磷发射极层一侧的结构与常规的PERC电池类似，此处不再赘述。

参阅图1与图2，图2为本申请一实施例中的太阳能电池组件的结构示意图。在一些实施例中，一种太阳能电池组件包括前述任意一个实施例中的太阳能电池930，还包括透明盖板910、上封装层920、下封装层940与背板950，多个太阳能电池930封装于上封装层920与下封装层940之间，背板950位于下封装层940背离太阳能电池930的一侧，透明盖板910位于上封装层920背离太阳能电池930的一侧。

上述太阳能电池组件，通过应用上述的太阳能电池930，能够在降低生产成本的同时提高电池效率。

参阅图1，在一些实施例中，一种太阳能电池制造方法包括如下步骤：

S100、在硅基底层100表面扩散形成发射极层200；

S200、在发射极层200背离硅基底层100的表面形成钝化层300；

S300、在钝化层300上开孔；

S400、在开孔区域形成与发射极层200接触的阻挡部410，阻挡部410的成分包括镍与硅；

S500、在阻挡部410上背离发射极层200的表面形成外金属部420，外金属部420的成分包括铝与银。

上述太阳能电池制造方法中，在钝化层300的开孔区域形成与发射极层200接触的阻挡部410，在阻挡部410上背离发射极层200的表面形成外金属部420，外金属部420的成分包括铝和银，阻挡部410的成分包括镍和硅。可见，正面电极400的成分除了银，还包括镍、硅、铝。与正面电极400的成分仅包括银相比，本申请实施例中，由于正面电极400中加入了镍、硅、铝，银的比例降低，因此可以降低生产成本。此外，由于外金属部420与发射极层200之间被阻挡部410阻隔，因此可以抑制外金属部420中的铝在高温烧结过程中朝硅基底层100穿透，从而减少因此导致的金属复合，提高电池效率。因此，本申请提供的太阳能电池能够在降低生产成本的同时阻挡铝朝硅基底层100穿透，减少金属复合，提高电池效率。

在一些实施例中，在步骤S100之前还包括制绒。具体地，将浓度为4％的氢氧化钾溶液加热至80℃，并将切割完成的c-Si晶圆浸入其中，腐蚀反应15min，去除c-Si晶圆切割过程中的锯损伤，纹理化晶圆表面。

步骤S100具体包括：使用扩散法在硅基底层100的正面施加三氯化硼，从而扩散形成发射极层200。随后，使用浓度为4.3％的氢氟酸或浓度为4.5％的盐酸处理硅基底层100的背面和侧面，去除背面和侧面形成的多余的PN结。之后，通过湿化学浸渍法产生超薄氧化层。通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺生长磷掺杂的非晶硅层，然后在900℃退火后将其转化为nPoly-Si层。

在一些实施例中，步骤S200中，通过气相沉积的方式形成钝化层300。

具体地，在形成nPoly-Si层后，清洁电池表面，通过ALD沉积氧化铝，并通过PECVD沉积正面和背面的氮化硅和氮氧化硅膜层。其中，背面的背面钝化层700包括5层折射率不同的氮化硅层。正面的钝化层300包括最外侧和最内侧的氮氧化硅层，以及位于二者之间的三层氮化硅层。

步骤S300中，通过激光开孔的方式在钝化层300上开孔，使发射极层200的局部区域露出。

在一些实施例中，步骤S400中，通过丝网印刷与烧结的方式形成阻挡部410。

具体地，步骤S400中，在钝化层300上的开孔区域先通过丝网印刷的方式印刷液态的镍硅合金，然后在760℃进行快速烧结固化，形成阻挡部410。

在一些实施例中，步骤S500中，通过丝网印刷与烧结的方式形成外金属部420。

具体地，当外金属部420包括前述的铝层421与银层422时，步骤S500中，在阻挡部410外侧通过丝网印刷的方式印刷铝浆，然后进行高温烧结固化，形成铝层421。待铝层421固化完成后，在铝层421外侧通过丝网印刷的方式印刷银浆，然后进行高温烧结固化，形成银层422。

当外金属部420的成分为铝银合金时，通过丝网印刷的方式印刷通过铝浆与银浆混合而成的铝银浆，然后进行高温烧结固化，形成外金属部420。

与正面电极400形成方式类似，形成背电极800时，也需要先在背面钝化层700上开孔，然后通过丝网印刷的方式印刷银浆，然后进行高温烧结固化，形成背电极800。

在上述制造方法中，制绒、扩散、沉积形成正面和背面的钝化层、在正面和背面的钝化层上开孔，以及印刷和烧结形成电极等工艺均可采用现有技术中的具体工艺流程和参数，此处不再赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。