一种具有新型栅线结构的太阳电池及其制作方法
阅读：157发布：2020-05-18
专利汇可以提供一种具有新型栅线结构的太阳电池及其制作方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种具有新型 栅线 结构的太阳 电池 及其制作方法，该太阳电池的栅线结构中，主栅线结构采用环绕在电池片边缘一周的闭环主栅线结构，且连接所有细栅线结构的两端，解决了当出现个别根数的细栅线结构和主栅线结构断开时，未跟主栅线结构连接的细栅线结构收集的光生 电流 不能被主栅线结构汇集，导致电池整体光生电流减少的问题。，下面是一种具有新型栅线结构的太阳电池及其制作方法专利的具体信息内容。
1.一种具有新型栅线结构的太阳电池，其特征在于，所述太阳电池包括：
衬底；
设置在所述衬底上的外延层；
设置在所述外延层的正面边缘区域的闭环主栅线结构；
设置在所述闭环主栅线结构区域内的多条细栅线结构，多条所述细栅线结构等间隔排列；
设置在所述外延层正面边缘一侧的多个主电极结构；
其中，所述闭环主栅线结构与所述主电极结构连接，每一所述细栅线结构的两端分别与所述主栅线结构连接。
2.根据权利要求1所述的太阳电池，其特征在于，所述细栅线结构的上表面宽度小于下表面宽度。
3.根据权利要求1所述的太阳电池，其特征在于，所述细栅线结构在垂直于其延伸方向的截面形状为正梯形。
4.根据权利要求3所述的太阳电池，其特征在于，所述正梯形的侧面斜度为60°-85°，包括端点值。
5.根据权利要求1所述的太阳电池，其特征在于，所述主电极结构的数量为2-3个，包括端点值。
6.根据权利要求1所述的太阳电池，其特征在于，所述太阳电池还包括：
覆盖所述闭环主栅结构和所述细栅线结构的减反射膜。
7.根据权利要求1所述的太阳电池，其特征在于，所述太阳电池还包括：
设置在所述衬底背离所述外延层一侧的背电极结构。
8.一种具有新型栅线结构的太阳电池的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上形成外延层；
在所述外延层的正面形成闭环主栅线结构、多条等间隔排列的细栅线结构和多个主电极结构，其中，所述闭环主栅线结构位于边缘区域，所述细栅线结构位于所述闭环主栅线结构的区域内，多个所述主电极结构均位于边缘区域的一侧；
其中，所述闭环主栅线结构与所述主电极结构连接，每一所述细栅线结构的两端分别与所述主栅线结构连接。
9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述在所述衬底上形成外延层包括：
在所述衬底上以第一方向依次形成第一子电池、第一隧穿结、DBR反射层、第二子电池、第二隧穿结、第三子电池和欧姆接触层；
其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述第一子电池。
10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述在所述外延层的正面形成闭环主栅线结构、多条等间隔排列的细栅线结构和多个主电极结构，包括：
在所述欧姆接触层背离所述第三子电池的表面涂覆负性光刻胶；
采用曝光的方式对负性光刻胶进行曝光处理，以光刻出闭环主栅线结构图形、多条等间隔排列的细栅线结构图形和多个主电极结构图形；
蒸镀金属材料，形成闭环主栅线结构、多条等间隔排列的细栅线结构和多个主电极结构，并去除剩余的负性光刻胶。
11.根据权利要求10所述的制作方法，其特征在于，所述采用曝光的方式对负性光刻胶进行曝光处理，以光刻出闭环主栅线结构图形、多条等间隔排列的细栅线结构图形和多个主电极结构图形，包括：
在所述细栅线结构区域，采用渐变递减式的曝光光强进行曝光处理；
其中，递减速率为0-10mJ/cm2/s。
12.根据权利要求10所述的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：
对所述细栅线结构的两个侧壁进行刻蚀处理，以使所述细栅线结构在垂直于其延伸方向的截面形状为正梯形。
13.根据权利要求12所述的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：
对暴露在外的欧姆接触层进行刻蚀处理，以暴露出位于所述欧姆接触层下方的外延层。
14.根据权利要求13所述的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：
在所述闭环主栅结构和所述细栅线结构上蒸镀减反射膜。
15.根据权利要求10所述的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：
在所述衬底背离所述外延层的一侧形成背电极结构。
一种具有新型栅线结构的太阳电池及其制作方法
技术领域
[0001] 本发明涉及太阳电池技术领域，更具体地说，涉及一种具有新型栅线结构的太阳电池及其制作方法。
背景技术
[0003] 但是，芯片工艺在制作栅线时，电池片表面局部会有脏污、显影不干净和显影尺寸偏小等异常，会造成细栅线断开，进而使电流不能被输运至主栅线，影响了太阳电池整体的电流收集及性能。
[0004] 并且，目前太阳电池的栅线均采用立方体结构，综合考虑电流收集和金属遮光等因素，栅线的宽窄和密集程度均进行了优化试验，但是，立方体结构的栅线上下表面宽度一致，栅线表面的入射光被反射回去，不能增加入射到太阳电池外延层的光，对电池的光生电流及电池性能没有提高。
[0005] 参考图1，图1为现有技术中的一种栅线结构，其为目前行业内电池栅线电极的主要布局，主电极2-3颗，主栅线对入射到电池有效区域光线的遮挡和反射，在细栅线没有断开的情况下，可以有效收集电池片表面的光生电流。
[0006] 但是，芯片制作过程中，因为工艺细节方面的异常，会出现个别根数的细栅线与主栅线断开，如图1中A区域所示，就会影响断栅区域光生电流的收集和电池片的性能。
[0007] 参考图2，图2为现有技术中的另一种栅线结构，其为德国的Azur Space推出的W型主栅线结构，将主栅线设置在电池有效区域，非边缘位置，对减少细栅线断开造成电流收集缺失有一定的改善，但是其也只是连接了细栅线的一端，当远离主栅线的细栅线另一端如果出现断开的情况，还是会影响电池片整片光生电流的收集。
[0008] 并且，将主栅线设置在电池有效区域，而非边缘区域，其会反射和遮挡入射至电池片表面的光线，也减少了光生电流的产生，影响太阳电池的性能。
[0009] 进一步的，上述两个现有技术中，参考图3，图3为现有技术中一种细栅线的结构示意图，其细栅线结构均采用的是立方体结构，其上下表面宽度一致，入射至细栅线表面的太阳光被全部遮挡和反射回去，细栅线区域未能贡献出光生电流。
发明内容
[0010] 有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种具有新型栅线结构的太阳电池及其制作方法，技术方案如下：
[0011] 一种具有新型栅线结构的太阳电池，所述太阳电池包括：
[0012] 衬底；
[0013] 设置在所述衬底上的外延层；
[0014] 设置在所述外延层的正面边缘区域的闭环主栅线结构；
[0015] 设置在所述闭环主栅线结构区域内的多条细栅线结构，多条所述细栅线结构等间隔排列；
[0016] 设置在所述外延层正面边缘一侧的多个主电极结构；
[0017] 其中，所述闭环主栅线结构与所述主电极结构连接，每一所述细栅线结构的两端分别与所述主栅线结构连接。
[0018] 优选的，在上述太阳电池中，所述细栅线结构的上表面宽度小于下表面宽度。
[0019] 优选的，在上述太阳电池中，所述细栅线结构在垂直于其延伸方向的截面形状为正梯形。
[0020] 优选的，在上述太阳电池中，所述正梯形的侧面斜度为60°-85°，包括端点值。
[0021] 优选的，在上述太阳电池中，所述主电极结构的数量为2-3个，包括端点值。
[0022] 优选的，在上述太阳电池中，所述太阳电池还包括：
[0023] 覆盖所述闭环主栅结构和所述细栅线结构的减反射膜。
[0024] 优选的，在上述太阳电池中，所述太阳电池还包括：
[0025] 设置在所述衬底背离所述外延层一侧的背电极结构。
[0026] 一种具有新型栅线结构的太阳电池的制作方法，所述制作方法包括：
[0027] 提供一衬底；
[0028] 在所述衬底上形成外延层；
[0029] 在所述外延层的正面形成闭环主栅线结构、多条等间隔排列的细栅线结构和多个主电极结构，其中，所述闭环主栅线结构位于边缘区域，所述细栅线结构位于所述闭环主栅线结构的区域内，多个所述主电极结构均位于边缘区域的一侧；
[0030] 其中，所述闭环主栅线结构与所述主电极结构连接，每一所述细栅线结构的两端分别与所述主栅线结构连接。
[0031] 优选的，在上述制作方法中，所述在所述衬底上形成外延层包括：
[0032] 在所述衬底上以第一方向依次形成第一子电池、第一隧穿结、DBR反射层、第二子电池、第二隧穿结、第三子电池和欧姆接触层；
[0033] 其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述第一子电池。
[0034] 优选的，在上述制作方法中，所述在所述外延层的正面形成闭环主栅线结构、多条等间隔排列的细栅线结构和多个主电极结构，包括：
[0036] 采用曝光的方式对负性光刻胶进行曝光处理，以光刻出闭环主栅线结构图形、多条等间隔排列的细栅线结构图形和多个主电极结构图形；
[0038] 优选的，在上述制作方法中，所述采用曝光的方式对负性光刻胶进行曝光处理，以光刻出闭环主栅线结构图形、多条等间隔排列的细栅线结构图形和多个主电极结构图形，包括：
[0039] 在所述细栅线结构区域，采用渐变递减式的曝光光强进行曝光处理；
[0040] 其中，递减速率为0-10mJ/cm2/s。
[0041] 优选的，在上述制作方法中，所述制作方法还包括：
[0043] 优选的，在上述制作方法中，所述制作方法还包括：
[0044] 对暴露在外的欧姆接触层进行刻蚀处理，以暴露出位于所述欧姆接触层下方的外延层。
[0045] 优选的，在上述制作方法中，所述制作方法还包括：
[0046] 在所述闭环主栅结构和所述细栅线结构上蒸镀减反射膜。
[0047] 优选的，在上述制作方法中，所述制作方法还包括：
[0048] 在所述衬底背离所述外延层的一侧形成背电极结构。
[0049] 相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：
[0050] 该太阳电池的栅线结构中，主栅线结构采用环绕在电池片边缘一周的闭环主栅线结构，且连接所有细栅线结构的两端，解决了当出现个别根数的细栅线结构和主栅线结构断开时，未跟主栅线结构连接的细栅线结构收集的光生电流不能被主栅线结构汇集，导致电池整体光生电流减少的问题。附图说明
[0051] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0052] 图1为现有技术中的一种栅线结构示意图；
[0053] 图2为现有技术中的另一种栅线结构示意图；
[0054] 图3为现有技术中一种细栅线的结构示意图；
[0055] 图4为本发明实施例提供的一种具有新型栅线结构的太阳电池的结构示意图；
[0056] 图5为本发明实施例提供的一种具有新型栅线结构的太阳电池的俯视示意图；
[0057] 图6为本发明实施例提供的一种细栅线结构的示意图；
[0058] 图7为本发明实施例提供的另一种具有新型栅线结构的太阳电池的结构示意图；
[0059] 图8为本发明实施例提供的一种具有新型栅线结构的太阳电池的制作方法的流程示意图；
[0060] 图9为本发明实施例提供的一种外延层的结构示意图；
[0061] 图10为本发明实施例提供的一种在所述外延层的正面形成闭环主栅线结构、多条等间隔排列的细栅线结构和多个主电极结构的流程示意图；
[0062] 图11为本发明实施例提供的另一种具有新型栅线结构的太阳电池的制作方法的流程示意图；
[0063] 图12为本发明实施例提供的又一种具有新型栅线结构的太阳电池的制作方法的流程示意图；
[0064] 图13为本发明实施例提供的又一种具有新型栅线结构的太阳电池的制作方法的流程示意图；
[0065] 图14为本发明实施例提供的又一种具有新型栅线结构的太阳电池的制作方法的流程示意图。
具体实施方式
[0066] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0067] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0068] 参考图4，图4为本发明实施例提供的一种具有新型栅线结构的太阳电池的结构示意图。参考图5，图5为本发明实施例提供的一种具有新型栅线结构的太阳电池的俯视示意图。
[0069] 所述太阳电池包括：
[0070] 衬底；
[0071] 设置在所述衬底上的外延层；
[0072] 设置在所述外延层的正面边缘区域的闭环主栅线结构；
[0073] 设置在所述闭环主栅线结构区域内的多条细栅线结构，多条所述细栅线结构等间隔排列；
[0074] 设置在所述外延层正面边缘一侧的多个主电极结构；
[0075] 其中，所述闭环主栅线结构与所述主电极结构连接，每一所述细栅线结构的两端分别与所述主栅线结构连接。
[0076] 在该实施例中，主栅线结构采用环绕在电池片边缘一周的闭环主栅线结构，且连接所有细栅线结构的两端，解决了当出现个别根数的细栅线结构和主栅线结构断开时，未跟主栅线结构连接的细栅线结构收集的光生电流不能被主栅线结构汇集，导致电池整体光生电流减少的问题。
[0077] 并且，通过实验验证可得，该闭环主栅线结构的电极遮光比是3.597％，常规主栅线结构的电极遮光比是3.23％，遮光比仅仅增加了0.367％。
[0078] 进一步的，基于本发明上述实施例，所述细栅线结构的上表面宽度小于下表面宽度。
[0079] 进一步的，基于本发明上述实施例，参考图6，图6为本发明实施例提供的一种细栅线结构的示意图。
[0080] 所述细栅线结构在垂直于其延伸方向的截面形状为正梯形。
[0081] 所述正梯形的侧面斜度为60°-85°，包括端点值。
[0082] 在该实施例中，当太阳光照射在细栅线结构上时，除了照射到电极表面的光被垂直反射回去外，增加了照射至细栅线结构斜面光的反射，光经过反射后入射至太阳电池正面的外延层，增加了入射光的吸收，进而提高了光生电流和电池片的性能。
[0083] 进一步的，基于本发明上述实施例，所述太阳电池还包括：
[0084] 覆盖所述闭环主栅结构和所述细栅线结构的减反射膜。
[0085] 在该实施例中，通过设置减反射膜同样可以增加入射光的吸收，进而提高了光生电流和电池片的性能。
[0086] 进一步的，基于本发明上述实施例，参考图7，图7为本发明实施例提供的另一种具有新型栅线结构的太阳电池的结构示意图。
[0087] 所述太阳电池还包括：
[0088] 设置在所述衬底背离所述外延层一侧的背电极结构。
[0089] 基于本发明上述全部实施例，在本发明另一实施例中还提供了一种具有新型栅线结构的太阳电池的制作方法，参考图8，图8为本发明实施例提供的一种具有新型栅线结构的太阳电池的制作方法的流程示意图。
[0090] 所述制作方法包括：
[0091] S101：提供一衬底。
[0092] 在该步骤中，所述衬底包括但不限定于Ge衬底。
[0093] S102：在所述衬底上形成外延层；
[0094] S103：在所述外延层的正面形成闭环主栅线结构、多条等间隔排列的细栅线结构和多个主电极结构，其中，所述闭环主栅线结构位于边缘区域，所述细栅线结构位于所述闭环主栅线结构的区域内，多个所述主电极结构均位于边缘区域的一侧；
[0095] 其中，所述闭环主栅线结构与所述主电极结构连接，每一所述细栅线结构的两端分别与所述主栅线结构连接。
[0096] 在该实施例中，主栅线结构采用环绕在电池片边缘一周的闭环主栅线结构，且连接所有细栅线结构的两端，解决了当出现个别根数的细栅线结构和主栅线结构断开时，未跟主栅线结构连接的细栅线结构收集的光生电流不能被主栅线结构汇集，导致电池整体光生电流减少的问题。
[0097] 并且，通过实验验证可得，该闭环主栅线结构的电极遮光比是3.597％，常规主栅线结构的电极遮光比是3.23％，遮光比仅仅增加了0.367％。
[0098] 进一步的，基于本发明上述实施例，步骤S102具体为：
[0099] 参考图9，图9为本发明实施例提供的一种外延层的结构示意图。
[0100] 在所述衬底上以第一方向依次形成第一子电池、第一隧穿结、DBR反射层、第二子电池、第二隧穿结、第三子电池和欧姆接触层；
[0101] 其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述第一子电池。
[0102] 在该实施例中，所述外延层结构主要包括第一子电池、第一隧穿结、DBR反射层、第二子电池、第二隧穿结、第三子电池和欧姆接触层，其还可以具备其它功能层结构，在本发明实施例中仅仅以举例的形式进行说明。
[0103] 进一步的，基于本发明上述实施例，步骤S103具体为：
[0104] 参考图10，图10为本发明实施例提供的一种在所述外延层的正面形成闭环主栅线结构、多条等间隔排列的细栅线结构和多个主电极结构的流程示意图。
[0105] S1031：在所述欧姆接触层背离所述第三子电池的表面涂覆负性光刻胶。
[0107] S1032：采用曝光的方式对负性光刻胶进行曝光处理，以光刻出闭环主栅线结构图形、多条等间隔排列的细栅线结构图形和多个主电极结构图形。
[0108] S1033：蒸镀金属材料，形成闭环主栅线结构、多条等间隔排列的细栅线结构和多个主电极结构，并去除剩余的负性光刻胶。
[0109] 在该步骤中，采用电子束蒸镀Pd、Ti、Cr、Ag、Au和Al等金属的其中一种或多种金属，剥离保留的负性光刻胶后，得到所述闭环主栅线结构位于边缘区域，所述细栅线结构位于所述闭环主栅线结构的区域内，多个所述主电极结构均位于边缘区域的一侧；
[0110] 其中，所述闭环主栅线结构与所述主电极结构连接，每一所述细栅线结构的两端分别与所述主栅线结构连接。
[0111] 进一步的，基于本发明上述实施例，在对所述细栅线结构区域的负性光刻胶进行曝光时，采用渐变递减式的曝光光强进行曝光处理；
[0112] 其中，递减速率为0-10mJ/cm2/s。
[0113] 在该实施例中，负性光刻胶采用递减式渐变的光强，紫外光在照射到负性光刻胶时，随着穿透距离的深入，光强逐渐减小，原本见光保留的负性光刻胶没有被保留，以形成上窄下宽的结构，通过优化递减速率，可以使所述细栅线结构在垂直于其延伸方向的截面形状为正梯形。所述正梯形的侧面斜度为60°-85°，包括端点值。
[0114] 进一步的，基于本发明上述实施例，参考图11，图11为本发明实施例提供的另一种具有新型栅线结构的太阳电池的制作方法的流程示意图。
[0115] 所述制作方法还包括：
[0116] S104：对所述细栅线结构的两个侧壁进行刻蚀处理，以使所述细栅线结构在垂直于其延伸方向的截面形状为正梯形。
[0117] 在该实施例中，对形成的细栅线结构进行保护刻蚀处理，在细栅线结构的中间区域进行保护，保护区域比细栅线结构的上表面区域小1/4-3/4，之后包括但不限定于采用I2或KI等化学溶剂蚀刻未被保护的区域，得到上窄下宽，横截面为正梯形，斜面角度为60°-85°的细栅线电极。
[0118] 进一步的，基于本发明上述实施例，参考图12，图12为本发明实施例提供的又一种具有新型栅线结构的太阳电池的制作方法的流程示意图。
[0119] 所述制作方法还包括：
[0120] S105：对暴露在外的欧姆接触层进行刻蚀处理，以暴露出位于所述欧姆接触层下方的外延层。
[0121] 在该实施例中，由于暴露在外的欧姆接触层会吸收入射至太阳电池的光，因此，将暴露在外的欧姆接触层去除，只保留位于闭环主栅线结构、多条等间隔排列的细栅线结构和多个主电极结构下方的欧姆接触层即可，进而可以提高太阳电池的电性能。
[0122] 进一步的，基于本发明上述实施例，参考图13，图13为本发明实施例提供的又一种具有新型栅线结构的太阳电池的制作方法的流程示意图。
[0123] S106：在所述闭环主栅结构和所述细栅线结构上蒸镀减反射膜。
[0124] 在该实施例中，通过设置减反射膜同样可以增加入射光的吸收，进而提高了光生电流和电池片的性能。
[0125] 进一步的，基于本发明上述实施例，参考图14，图14为本发明实施例提供的又一种具有新型栅线结构的太阳电池的制作方法的流程示意图。
[0126] S107：在所述衬底背离所述外延层的一侧形成背电极结构。
[0129] 通过上述描述可知，该太阳电池闭环主栅线结构除了连接主电极之外，细栅线结构的两端及边缘的两根细栅线也进行了连接，形成了围绕芯片边缘一圈的闭环主栅线结构，从物理上看形成了完整的光生电流传输和收集网络，解决了当出现个别根数的细栅线结构和主栅线结构断开时，未跟主栅线结构连接的细栅线结构收集的光生电流不能被主栅线结构汇集，导致电池整体光生电流减少的问题。
[0130] 并且，采用正梯形截面的细栅线结构，增加了入射至太阳电池的光照量，提高了入射光的吸收，进而提高了太阳电池的光生电流和电性能。
[0131] 以上对本发明所提供的一种具有新型栅线结构的太阳电池及其制作方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
[0132] 需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0133] 还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0134] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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