本發(fā)明涉及太陽能電池領(lǐng)域，尤其涉及一種四端式全硅基多結(jié)太陽能電池及制備方法。

背景技術(shù)：

1、疊層電池是近年來新開發(fā)出來的一類多結(jié)太陽能電池。目前，該類電池通過由鈣鈦礦電池和晶硅電池疊層構(gòu)成。例如，專利cn118414005a公開了一種鈣鈦礦-晶硅疊層電池。其頂部鈣鈦礦電池，底部為晶硅電池。與其他太陽能電池相比，疊層電池通過具有更高轉(zhuǎn)換效率，因此近年來較為熱門。但是鈣鈦礦電池和晶硅電池構(gòu)成的疊層電池也存在一些缺點。

2、首先，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計的局限性，目前的疊層電池通常在電池正背面均設(shè)有電極。一方面，正面設(shè)有負極不僅會減少遮光損傷，限制了電池性能進一步的提升；另一方面，當將單個電池串聯(lián)組裝為電池組件時，必須以上下交互的z字形串聯(lián)連接，該連接方式下連接導線會穿插于相鄰硅片之間，連接導線與硅片邊緣上下交互會導致硅片應(yīng)力較大，從而容易出現(xiàn)損壞，良品率較低。

3、其次，鈣鈦礦電池與晶硅電池相比，存在穩(wěn)定較差的問題，從而使得電池整體的可靠性面臨巨大挑戰(zhàn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種四端式全硅基多結(jié)太陽能電池及制備方法。首先，本發(fā)明四端式全硅基多結(jié)太陽能電池中電極全部位于背面，不僅可有效減少遮光損傷，有利于提升電池性能，并且在單個電池串聯(lián)為電池組件后可避免因連接導線穿過相鄰電池之間縫隙而造成的損傷，提高良品率。其次，本發(fā)明多結(jié)太陽能電池為全硅基電池，不含有鈣鈦礦電池，因此電池整體穩(wěn)定性更好。

2、本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種四端式全硅基多結(jié)太陽能電池，其包括：

4、n型硅基底，依次設(shè)于n型硅基底正面的金字塔絨面、鈍化膜，設(shè)于n型硅基底背面且交錯排布的正極區(qū)a、負極區(qū)a、正極區(qū)b和負極區(qū)b；

5、正極區(qū)a包括依次設(shè)于n型硅基底背面的內(nèi)硼擴散層、磷擴散層、外硼擴散層和鈍化膜，以及設(shè)于外硼擴散層表面且貫穿鈍化膜的正極；

6、負極區(qū)a與正極區(qū)a相鄰，包括依次設(shè)于n型硅基底背面的內(nèi)硼擴散層、磷擴散層和鈍化膜，以及設(shè)于磷擴散層表面且貫穿鈍化膜的負極；

7、正極區(qū)b與負極區(qū)a相鄰，包括依次設(shè)于n型硅基底背面的內(nèi)硼擴散層和鈍化膜，以及設(shè)于內(nèi)硼擴散層表面且貫穿鈍化膜的正極；

8、負極區(qū)b與正極區(qū)b相鄰，包括設(shè)于n型硅基底背面的鈍化膜，以及設(shè)于n型硅基底背面且貫穿鈍化膜的負極。

9、本發(fā)明上述四端式全硅基多結(jié)太陽能電池的特點在于：

10、（1）通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化實現(xiàn)了全部電極均設(shè)于電池背面。如此設(shè)計一方面可有效減少電池正面遮光損傷，有利于提升電池性能；另一方面在將單個電池串聯(lián)為電池組件時，可避免因連接導線穿過相鄰電池之間縫隙而造成的損傷，提高良品率。

11、（2）本發(fā)明多結(jié)太陽能電池為全硅基電池，不含有鈣鈦礦電池，因此可避免鈣鈦礦電池所帶來的電池整體穩(wěn)定性欠佳的問題。

12、（3）四端式疊層電池由于存在兩個正極和負極，電池內(nèi)部載流子傳輸及引出相較于兩端式更加有效，并且可消除各部分的電流匹配性問題，相應(yīng)電池工藝窗口較寬。

13、作為優(yōu)選，在厚度上，正極區(qū)b＞負極區(qū)a＞正極區(qū)a。

14、本發(fā)明將上述各區(qū)域的厚度關(guān)系限制在上述排序有利于進一步提升電池性能：由于硼擴散層導電類型為空穴（正電荷），相較于磷擴散層導電類型為電子（負電荷）而言，空穴導電性不如電子，并且在后續(xù)漿料燒結(jié)過程中，磷擴散層更易與漿料發(fā)生反應(yīng)（更容易得失電子），形成ag-si合金歐姆接觸。此外，內(nèi)硼擴散層（正極區(qū)b）摻雜濃度＜磷擴散層（負極區(qū)a）摻雜濃度＜外硼擴散層（正極區(qū)a）摻雜濃度，更高摻雜濃度的擴散層其內(nèi)部自由移動載流子數(shù)目越多，使得導電性越強。為了平衡不同擴散層之間載流子傳輸及引出性能，內(nèi)硼擴散層（正極區(qū)b）厚度需較大，而磷擴散層（負極區(qū)a）厚度需較小。此外，由于外硼擴散層處于電池的最外表面，其載流子傳輸距離相較于內(nèi)硼擴散層和磷擴散層中載流子傳輸?shù)诫姌O距離都較短，因而外硼擴散層（正極區(qū)a）厚度可最薄，使得各層在厚度上正極區(qū)b＞負極區(qū)a＞正極區(qū)a。

15、作為優(yōu)選，在寬度上，負極區(qū)b＞正極區(qū)b＞負極區(qū)a＞正極區(qū)a。

16、針對各層寬度方面，由于n型硅基底（負極區(qū)b）摻雜濃度＜內(nèi)硼擴散層（正極區(qū)b）摻雜濃度＜磷擴散層（負極區(qū)a）摻雜濃度＜外硼擴散層（正極區(qū)a）摻雜濃度，導致實際上各層自由移動載流子數(shù)目也呈現(xiàn)上述差異，為了匹配各摻雜層電流收集性能（在后續(xù)絲網(wǎng)印刷過程中），初始的寬度上負極區(qū)b＞正極區(qū)b＞負極區(qū)a＞正極區(qū)a。

17、作為優(yōu)選，內(nèi)硼擴散層中硼濃度低于磷擴散層中磷濃度，磷擴散層中磷濃度低于外硼擴散層中硼濃度。

18、第二方面，本發(fā)明提供了一種上述四端式全硅基多結(jié)太陽能電池的制備方法，其包括以下步驟：

19、s1、n型硅基底雙面拋光。

20、s2、背面一次硼擴散，于n型硅基底背面依次形成內(nèi)硼擴散層、bsg層。

21、經(jīng)過一次硼擴散后，使硅基底背表面從n型轉(zhuǎn)變?yōu)閜型的內(nèi)硼擴散層。由于本發(fā)明需在后續(xù)步驟中進一步對內(nèi)硼擴散層進行磷摻雜（s5磷擴散）和二次硼摻雜（s8二次硼擴散），使內(nèi)硼擴散層的一部分表層轉(zhuǎn)變?yōu)榱讛U散層和更高濃度的外硼擴散層；因此s2一次硼擴散時表面硼原子摻雜濃度需較低（但高于n型硅基底內(nèi)部本身磷原子摻雜量1e15~1e16cm-3），且摻雜深度需較深。

22、s3、去除背面負極區(qū)a和正極區(qū)a的bsg層。

23、經(jīng)過s3處理后，n型硅基底背面負極區(qū)b和正極區(qū)b表面存在bsg層，可阻擋后續(xù)擴散時擴散原子向內(nèi)硼擴散層的滲透。而正極區(qū)a、負極區(qū)a表面的bsg層去除后，可有利于后續(xù)擴散過程擴散原子向內(nèi)硼擴散層的滲透。

24、s4、堿清洗。堿清洗可進一步去除s3中正極區(qū)a、負極區(qū)a表面未徹底去除的bsg層。

25、s5、背面磷擴散，使暴露的內(nèi)硼擴散層的表層轉(zhuǎn)為磷擴散層、psg層。

26、在此次的磷擴散過程中，控制磷原子摻雜濃度高于一次硼擴散的硼原子濃度，且摻雜深度淺于一次硼擴散，可使內(nèi)硼擴散層的表層被轉(zhuǎn)型為磷擴散層。此外，在s2一次硼擴散后會在n型硅基底正面形成繞鍍層（硼擴散層和bsg層），該繞鍍層可阻擋此次磷擴散時擴散原子滲透進入n型硅基底正面。

27、s6、去除正極區(qū)a的psg層。

28、經(jīng)過s6處理后，n型硅基底背面負極區(qū)a表面存在psg層，可阻擋后續(xù)二次硼擴散時硼原子向磷擴散層滲透。而正極區(qū)a表面的psg層去除后，可有利于后續(xù)二次硼擴散過程硼原子向內(nèi)磷擴散層的滲透。

29、s7、堿清洗。堿清洗可進一步去除s6中正極區(qū)a表面未徹底去除的psg層。

30、s8、二次硼擴散，使暴露的磷擴散層的表層轉(zhuǎn)為外硼擴散層、bsg層。

31、在此次的二次硼擴散過程中，控制硼原子摻雜濃度高于磷擴散的磷原子濃度，且摻雜深度淺于一次硼擴散，可使暴露的磷擴散層的表層被轉(zhuǎn)型為外硼擴散層，從而在整個硅片的背面形成層狀交替的n-p-n-p（雙結(jié)）結(jié)構(gòu)（n型硅基底-p型的內(nèi)硼擴散層-n型的磷擴散層-p型的外硼擴散層）。

32、s9、去除背面負極區(qū)b的bsg層，使其底部的內(nèi)硼擴散層暴露。

33、s10、鏈式去除正面繞鍍的bsg層。

34、s11、清洗制絨，以去除n型硅基底負極區(qū)b表面的內(nèi)硼擴散層使其底部n型硅基背面暴露，并同時在n型硅基底正面形成金字塔絨面。而在n型硅基底背面的正極區(qū)b、負極區(qū)a和正極區(qū)a表面，由于表面仍存在psg層或bsg層，可在濕法制絨過程中保護該區(qū)域底部各沉積層不被破壞。隨后槽體后續(xù)自帶的酸清洗槽可去除背面殘留的psg層和bsg層。

35、s12、雙面鍍膜，在正、背面形成鈍化膜。

36、s13、絲網(wǎng)印刷，燒結(jié)，光注入，在各正極區(qū)、負極區(qū)分別形成正極、負極。

37、作為優(yōu)選，n型硅基底磷原子濃度＜一次硼擴散硼原子濃度＜磷擴散磷原子濃度＜二次硼擴散硼原子濃度；且一次硼擴散深度＞磷擴散深度＞二次硼擴散深度。作為優(yōu)選，s2中，所述一次硼擴散的條件為：擴散溫度900～930℃，時間10～60?min，bcl3流量20~80sccm，o2流量300~900?sccm；氧化推進溫度1000～1050℃，o2流量為1000~8000?sccm，時間50～100?min；表面硼摻雜濃度1e17~3e18?cm-3，摻雜深度為2~4?μm；所得bsg層厚20～60?nm。

38、為了使內(nèi)硼擴散層的一部分表層在后續(xù)磷擴散時轉(zhuǎn)變?yōu)榱讛U散層；需要控制一次硼擴散中表面硼原子摻雜濃度偏低（但高于n型硅基底內(nèi)部本身磷原子摻雜量1e15~1e16cm-3），且摻雜深度需較深。因此需對一次硼擴散條件進行精確控制。最終，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)在上述條件下可實現(xiàn)上述目的（該一次硼擴散工藝與常規(guī)硼擴散工藝相比特點主要在于：通源量相對較少；氧化推進時間較長）。

39、作為優(yōu)選，s5中，所述磷擴散的條件為：擴散溫度750～850℃，時間10～50?min，pocl3流量100~300?sccm，o2流量200~1000?sccm；氧化推進溫度850~950℃，o2流量500~2000sccm，時間50～100?min；表面磷摻雜濃度5e18~9e18?cm-3，摻雜深度1.2~2?μm；所得psg層厚20～60?nm。

40、為了使內(nèi)硼擴散層表層轉(zhuǎn)為n型的磷擴散層，磷擴散的磷原子摻雜濃度需高于一次硼擴散的硼原子濃度，且摻雜深度淺于一次硼擴散。同樣地，需要對磷擴散條件進行精確控制。最終，在上述磷擴散條件下可實現(xiàn)上述目的（該磷擴散工藝與常規(guī)磷擴散工藝相比特點主要在于氧化推進時間較長）。

41、作為優(yōu)選，s8中，所述二次硼擴散的條件為：擴散溫度900～950℃，時間10～80min，bcl3流量200~1000?sccm，o2流量2000~10000?sccm；氧化推進溫度1000～1050℃，o2流量為5000~80000?sccm，時間10～30?min；表面硼摻雜濃度1e19~3e19?cm-3，摻雜深度為0.3~0.8?μm；所得bsg層厚10～50?nm。

42、為了使磷擴散層表面轉(zhuǎn)變?yōu)楦邼舛鹊耐馀饠U散層，二次硼擴散的表面硼原子摻雜濃度需高于磷擴散層的磷原子摻雜濃度；且摻雜深度需小于磷摻雜深度。在該二次硼擴散中，通硼源流量相對較大，使得表面硼原子摻雜濃度較高；同時氧化推進時間相對較短，從而可精確調(diào)控摻雜深度。

43、作為優(yōu)選，s3、s6和s9中，通過激光圖形化開槽去除bsg層或psg層。

44、采用激光圖形化開槽去除bsg層或psg層，由于激光圖形化處理區(qū)域差異，通過多道激光處理+堿清洗+擴散的方式，n型硅基底背面最終可精確地形成較為明顯的高度差，即在厚度上，正極區(qū)b＞負極區(qū)a＞正極區(qū)a。

45、作為優(yōu)選，所述激光圖形化開槽的條件為：激光波長400~600?nm，頻率為500~700khz，打標速度為40000~50000?mm/s，功率10~50?w，處理時間1~5?s。

46、與現(xiàn)有技術(shù)對比，本發(fā)明的有益效果是：

47、（1）本發(fā)明通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化實現(xiàn)了全部電極均設(shè)于電池背面。如此設(shè)計一方面可以可有效減少電池正面遮光損傷，有利于提升電池性能；另一方面在將單個電池串聯(lián)為電池組件時，可避免因連接導線穿過相鄰電池之間縫隙而造成的損傷，提高良品率。

48、（2）本發(fā)明多結(jié)太陽能電池為全硅基電池，不含有鈣鈦礦電池，因此可避免鈣鈦礦電池所帶來的電池整體穩(wěn)定性欠佳的問題。

49、（3）本發(fā)明通過巧妙的步驟設(shè)計，開發(fā)出了一種可實現(xiàn)上述四端式全硅基多結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)的制備方法。

50、（4）本發(fā)明還提供了針對四端式多結(jié)電池組件端連接方法。