局部接触背电极和背面钝化技术是晶体硅太阳能电池高效化的主要方案之一，该电池结构既能够获得背电场，又能够提高背面载流子寿命，从而提高电池效率。目前采用的是激光刻蚀技术在钝化层上烧蚀开槽形成局部背电场，但该技术成本高，速度慢，特别是对多晶硅光伏电池来说，局部热量等对硅片产生的损伤严重限制了其工业化应用。针对这些不足，本文提出了一种全新的适用于规模化多晶硅光伏电池生产的局部接触背电场及背钝化形成技术：先印刷铝电极浆料形成局部接触电极，再在其上形成钝化层，然后在钝化层上印刷整面铝背电极，最后将钝化层和两次印刷的电极浆料高温共烧结，通过烧结过程中局部接触铝浆对钝化层的穿透作用将上下两层电极导通形成背面电流引出通道。该技术方案避免了钝化层开槽工序，既能避免对硅片的损伤，又能简化工艺、降低成本。
首先提出了形成局部背电场和背钝化结构的新工艺，设计了工艺流程和实验系统并搭建了实验平台；采用喷雾热解法制备氧化钛钝化层，通过XRD测试，接触电阻和光电压的测量，以及对界面微观结构的观察，研究了钝化层的膜质特性及厚度对电池性能的影响；其次设计了背电极结构，研究了局部电极分布及其占比对电池性能的影响；同时，通过添加有机助剂和高活性玻璃粉，改善了铝电极浆料性能，提高了局部铝电极浆料在硅片上的附着力以及对钝化层的穿透能力。最后，利用规模化电池生产线制备了156×156mm多晶硅太阳能电池，研究了不同工艺参数下电池的输出特性并同传统电池的性能进行了对比，对背钝化工艺及各项参数进行了优化。
结果表明，TiO2钝化层能够提高硅片的少数载流子寿命，具有良好的钝化作用；钝化层的厚度在30nm左右时效果最好，既能使局部电极区域的上下两层铝浆形成良好连贯的导电通道，又能保证局部电极以外区域的钝化效果；局部电极的占比在8%~12%范围时光电压有显著提高；当局部铝电极用浆料添加2%高活性玻璃粉时，接触电阻最小，光电压最大；采用本论文提出的背钝化制备技术，成功制备了平均效率为18.07%的多晶硅太阳能电池，比传统结构多晶硅太阳能电池的效率提升了约0.4%，为该技术的工业化应用提供了良好的理论和实验基础。