一种无主栅全背接触太阳能电池组件的制作方法

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一种无主栅全背接触太阳能电池组件的制造方法与工艺

本发明属于太阳能电池领域,具体涉及一种无主栅全背接触太阳能电池组件。



背景技术:

太阳能电池是一种将光能转化为电能的半导体器件,较低的生产成本和较高的能量转化效率一直是太阳能电池工业追求的目标。对于目前常规太阳能电池,其正电极接触电极和负电极接触电极分别位于电池片的正反两面。电池的正面为受光面,正面金属正电极接触电极的覆盖必将导致一部分入射的太阳光被金属电极所反射,造成一部分光学损失。普通晶硅太阳能电池的正面金属电极的覆盖面积在7%左右,减少金属电极的正面覆盖可以直接提高的电池的能量转化效率。

全背接触太阳能电池是一种将正电极和负电极接触电极均放置在电池背面(非受光面)的电池,该电池的受光面无任何金属电极遮挡,从而有效增加了电池片的短路电流,使电池片的能量转化效率得到提高。

全背接触结构的太阳能电池是目前能工业化批量生产的晶硅太阳能电池中能量转化效率最高的一种电池,它的高转化效率,低的组件封装成本,一直深受人们所青睐。在以往的全背接触太阳能电池制作工艺中,其金属化工艺大都采用流程较为复杂电镀来实现,该方法在降低背接触电池的串联电阻,提高电池的开路电压确实有出色的表现,但是该方法工艺复杂,排放的废弃物严重污染环境,且与目前工业化生产的主流金属化方法不相兼容,因此对于低成本的产业化推广难度较大。

使用目前主流的丝网印刷技术进行背接触电池的金属化如果采用常规的主栅线设计时面临的两个主要问题是(1):主栅线和相反电极细栅线之间以及主栅线和相反电极对应的掺杂区域之间的绝缘。(2)因为全背接触电池电流显著高于常规电池,为了减少主栅线和细栅线上的线电阻造成的功率损耗需要采用较宽的栅线,更多的浆料耗量带来成本的急剧上升。

一种解决解决主栅线和相反电极细栅线之间以及主栅线和相反电极对应的掺杂区域之间的绝缘的办法是在硅片上正电极主栅对应的区域印刷绝缘层浆料,只有正电极细栅线及周围部分p+区域不被遮挡。同样的,在负电极主栅对应的区域印刷绝缘层浆料,只有负电极细栅线及周围部分n+区域不被遮挡。这种印刷绝缘浆料的方法必须有足够的厚度,否则很容易发生尖端击穿。另外由于这种浆料印刷后不能经过高温处理,现有的烧结工艺和其不兼容。以上的缺点以及绝缘浆料昂贵的价格导致印刷绝缘层浆料的方法没有被大规模的采用。

另一种办法解决主栅线和相反电极细栅线之间以及主栅线和相反电极对应的掺杂区域之间的绝缘是正负电极采用丰字型设计,负电极细栅线避开正电极主栅线,正电极细栅线避开负电极主栅线。这样正负电极的二维图形没有交错的地方,可以解决反向漏电问题。但是这种方法的弊端在于由于横向传输距离的关系正电极主栅位置对应的电子难以被负电极收集,负电极主栅位置对应的空穴难以被正电极收集。如此,导致电池的填充因子以及光电转化效率受到较大影响。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种无主栅全背接触太阳能电池组件,该无主栅全背接触太阳能电池组件避免了全背接触电池设置主栅线带来的效率损失和工艺复杂性并且节约了主栅线成本;同时由于切割了多个电池单元,降低了每一串电池片组串的电流,从而减小了细栅线线电阻损耗的影响,因此可以降低银浆的耗量,同时提高了电池和组件的填充因子;基于以上两点,该电池组件既可以提升全背接触电池组件的效率又可以降低其工艺难度和制造成本。

本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的:一种无主栅全背接触太阳能电池组件,包括多个相串联的背接触太阳能小电池片,所述背接触太阳能小电池片由背接触太阳能电池片切割而成,所述背接触太阳能小电池片包括n型硅基体,所述n型硅基体的背面上设有相互平行且交替排列的p+掺杂区域和n+掺杂区域,所述p+掺杂区域和n+掺杂区域上设有钝化层,所述钝化层上设有正电极细栅,所述正电极细栅位于所述p+掺杂区域对应位置上且与所述p+掺杂区域相接触,所述钝化层上还设有负电极细栅,所述负电极细栅位于所述n+掺杂区域对应位置上且与所述n+掺杂区域相接触,所述正电极细栅和所述负电极细栅相互平行且交替设置,所述正电极细栅的两端与所述负电极细栅的两端不对齐,其中所述正电极细栅的一端相对于负电极细栅的一端具有突出端,所述正电极细栅的另一端相对于负电极细栅的另一端具有缩短端,所述负电极细栅的一端相对于所述正电极细栅的一端具有缩短端,所述负电极细栅的另一端相对于所述正电极细栅的另一端具有突出端,相邻两背接触太阳能小电池片相串联时,采用导电胶带或焊带将其中一背接触太阳能小电池片的细栅的突出端与相邻一背接触天阳能小电池片的极性相反的细栅的突出端串联,所述正电极细栅和所述负电极细栅的电流沿着所述正电极细栅和所述负电极细栅的方向导出。

进一步的,本发明所述导电胶带或焊带的一侧与其中一背接触太阳能小电池片的细栅的突出端相接触,所述导电胶带或焊带的另一侧与相邻背接触太阳能小电池片的极性相反的细栅的突出端相接触。

本发明所述背接触太阳能小电池片由背接触太阳能电池片切割而成,切割后的背接触太阳能小电池片的结构类似于全背接触电池(IBC),不同点在于这种背接触太阳能小电池片没有主栅线,只有细栅线。因为背接触太阳能小电池片正负极细栅线在沿细栅线的方向有一个相对错位,这样在沿着细栅线方向,一端是正电极细栅线突出,另一端是负电极细栅线突出。在电池制作完成后,把导电胶带或者焊带连接到电池片的细栅线的突出端即可实现电池片小单元之间的串联。具体的方式是导电胶带或者焊带的一侧连接到某片电池片的正电极细栅线,另一侧连接到相邻一片电池片的负电极细栅线。

进一步优选的,本发明所述导电胶带和焊带的形状为长条状,其宽度为0.2~6mm。

相邻两背接触太阳能小电池片相串联时,其中一背接触太阳能小电池片的细栅的缩短端与相邻背接触太阳能小电池片的极性相反的细栅的缩短端之间的间距为0.4~6mm。

也即是说,每一个背接触太阳能小电池片正负极细栅线在沿细栅线方向有一个相对错位方便后续电池片小单元的串联,背接触太阳能小电池片的正面和背面均没有主栅线。

本发明所述导电胶带或焊带与其中一背接触太阳能小电池片的正电极细栅的缩短端及所述p+掺杂区域绝缘,所述导电胶带或焊带与相邻背接触太阳能小电池片的负电极细栅的缩短端及所述n+掺杂区域也绝缘。

作为本发明的一种优选的实施方式,所述导电胶带或焊带与其中一背接触太阳能小电池片的正电极细栅的缩短端一侧的硅基体相接触的对应位置处设有p+掺杂区域,所述p+掺杂区域上与所述导电胶带或焊带相对应位置处设有钝化绝缘层,所述导电胶带或焊带与相邻背接触太阳能小电池片的负电极细栅的缩短端一侧的硅基体相接触的对应位置处设有n+掺杂区域,所述n+掺杂区域上与所述导电胶或焊带相对应位置处也设有钝化绝缘层。

这样设计,便于使本发明所述导电胶带或焊带与其中一背接触太阳能小电池片的正电极细栅的缩短端及所述p+掺杂区域不相接触,所述导电胶带或焊带与相邻背接触太阳能小电池片的负电极细栅的缩短端及所述n+掺杂区域也不相接触。防止漏电的发生。

作为本发明的另一种优选的实施方式,本发明所述导电胶带或焊带与其中一背接触太阳能小电池片的正电极细栅的缩短端一侧的硅基体相接触的对应位置处设有n+掺杂区域,所述导电胶带或焊带与相邻背接触太阳能小电池片的负电极细栅的缩短端一侧的硅基体相接触的对应位置处设有p+掺杂区域。

本发明所述导电胶带优选为粘结剂包裹的导电颗粒,所述粘结剂优选为环氧树脂导电胶、酚醛树脂导电胶、聚氨酯导电胶、热塑性树脂导电胶或聚酰亚胺导电胶等,所述导电颗粒优选为银、金、铜或合金金属等颗粒;所述焊带优选为焊接镀层包裹的铜条,所述焊接镀层的材质优选为锡、锡铅合金、锡铋合金或锡铅银合金。

所述正电极细栅和所述负电极细栅的宽度均为20~300μm。

所述背接触太阳能电池片切割为2~20片背接触太阳能小电池片。

本发明背接触太阳能电池片上可设置多个背接触太阳能小电池片背面的细栅结构,切割后形成上述结构的背接触太阳能小电池片,可将其中一背接触太阳能小电池片按照原来结构排列,相邻背接触太阳能小电池片旋转180°,其中一背接触太阳能小电池片的细栅的突出端与相邻背接触太阳能小电池片的极性相反的细栅的突出端采用导电胶带或焊带连接,即可形成串连电池片。

本发明所述n型硅基体使用前优选先经表面制绒处理,然后利用扩散、激光打孔、离子注入&退火、掩膜、刻蚀等技术组合在硅基体背表面制作相互交替排列的p+掺杂区域和n+掺杂区域,并在硅基体前表面制作低表面掺杂浓度的n+FSF。

本发明前表面上还沉积有减反射叠层钝化膜钝化n+FSF,例如Al2O3/SiNx,SiO2/SiNx,SiO2/Al2O3/SiNx等,进一步优选SiO2/SiNx作为正面钝化膜,膜厚为60-200nm。

背面沉积增反射叠层钝化膜即钝化层对n+、P+掺杂区域实行分区钝化或者同时钝化,叠层钝化膜可以选择Al2O3/SiNx、SiO2/SiNx、SiO2/SiCN、SiO2/SiON等,进一步优选SiO2/Al2O3/SiNx作为背面钝化膜,膜厚优选为45-600nm。

在每一串电池制备完成后,后续的汇流、叠层、层压等组件封装工艺和常规组件制作方式无异。

与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

(1)本发明中每一个电池组串上电流方向都是沿着细栅方向,不同于常规的设置一个垂直于细栅线的主栅线的构造,从而避免了全背接触电池设置主栅线带来的效率损失和工艺复杂性并且节约了主栅线成本;

(2)由于背接触太阳能电池片切割形成了多个背接触太阳能小电池片,降低了每一串电池片组串的电流,从而减小了细栅线线电阻损耗的影响,因此可以大大降低银浆的耗量,同时提高了电池和组件的填充因子;

(3)基于以上两点,本发明电池组件既可以提升全背接触电池组件的效率又可以降低其工艺难度和制造成本。

附图说明

图1是实施例1中无主栅全背接触太阳能电池的结构示意图;

图2是实施例1中无主栅全背接触太阳能电池激光切割后的结构示意图;

图3是实施例1中无主栅全背接触太阳能电池切割单元旋转后的示意图;

图4是实施例1中无主栅全背接触太阳能电池的互联示意图;

图5是实施例1中无主栅全背接触太阳能电池的组串示意图;

图6是实施例2中无主栅全背接触太阳能电池的结构示意图;

图7是实施例2中无主栅全背接触太阳能电池激光切割后的结构示意图;

1为n型硅基体,2为n+FSF,3为p+掺杂区域,4为n+掺杂区域,5为电池正面钝化膜,6为电池背面钝化膜,81为正电极细栅线,811为正电极细栅的突出端,812为正电极细栅的缩短端,82为负电极细栅线,821为负电极细栅的突出端,822为负电极细栅的缩短端,9为导电胶带或者焊带。

具体实施方式

实施例1

如图1-5所示,本实施例提供的无主栅全背接触太阳能电池组件,包括多个相串联的背接触太阳能小电池片,背接触太阳能小电池片由背接触太阳能电池片切割而成,背接触太阳能小电池片包括n型硅基体1,n型硅基体1的背面上设有相互平行且交替排列的p+掺杂区域3和n+掺杂区域4,p+掺杂区域3和n+掺杂区域4上设有钝化层6,钝化层6上设有正电极细栅81,正电极细栅81位于p+掺杂区域3对应位置上且与p+掺杂区域3相接触,钝化层6上还设有负电极细栅82,负电极细栅82位于n+掺杂区域4对应位置上且与n+掺杂区域4相接触,正电极细栅81和负电极细栅82相互平行且交替设置,正电极细栅81的两端与负电极细栅82的两端不对齐,其中正电极细栅81的一端相对于负电极细栅82的一端具有突出端811,正电极细栅81的另一端相对于负电极细栅82的另一端具有缩短端812,负电极细栅82的一端相对于正电极细栅81的一端具有缩短端822,负电极细栅82的另一端相对于正电极细栅81的另一端具有突出端821,相邻两背接触太阳能小电池片相串联时,采用导电胶带9将其中一背接触太阳能小电池片的负电极细栅82的突出端821与相邻一背接触天阳能小电池片的正电极细栅81的突出端811串联,正电极细栅81和负电极细栅82的电流沿着正电极细栅81和负电极细栅82的方向导出。

其中导电胶带9的一侧与其中一背接触太阳能小电池片的负电极细栅82的突出端821相接触(即连接),导电胶带9的另一侧与相邻背接触太阳能小电池片的正电极细栅81的突出端811相接触(即连接)。

导电胶带9的形状为长条状,其宽度为0.2~6mm。

导电胶带为粘结剂包裹的导电颗粒,粘结剂为环氧树脂导电胶,导电颗粒为银。

相邻两背接触太阳能小电池片相串联时,其中一背接触太阳能小电池片的正电极细栅81的缩短端812与相邻背接触太阳能小电池片的负电极细栅82的缩短端822之间的间距为0.4~6mm。

本实施例中导电胶带9与其中一背接触太阳能小电池片的正电极细栅81的缩短端812及p+掺杂区域3绝缘即不相接触,导电胶带9与相邻背接触太阳能小电池片的负电极细栅82的缩短端822及n+掺杂区域4也绝缘即不相接触。

本实施例中通过以下方式实现上述不接触:导电胶带9与其中一背接触太阳能小电池片的正电极细栅81的缩短端812一侧的硅基体相接触的对应位置处设有p+掺杂区域,p+掺杂区域上与导电胶带或焊带9相对应位置处设有钝化层,采用较厚的(200~2000nm)的钝化膜6来实现导电胶带与p+或者n+区域的绝缘,导电胶带9与相邻背接触太阳能小电池片的负电极细栅82的缩短端822一侧的硅基体相接触的对应位置处设有n+掺杂区域,n+掺杂区域上与导电胶9相对应位置处也设有钝化绝缘层,钝化绝缘层即背面钝化膜6来实现p+掺杂区域和n+掺杂区域的绝缘。

正电极细栅81和负电极细栅82的宽度为20~300μm。

背接触太阳能小电池片的数量为2片,如图1-3所示。

本实施例背接触太阳能电池片上可设置多个背接触太阳能小电池片背面的细栅结构,切割后形成上述结构的背接触太阳能小电池片,将其中一背接触太阳能小电池片按照原来结构排列,相邻背接触太阳能小电池片旋转180°,如图2所示,其中一背接触太阳能小电池片的负电极细栅的突出端与相邻背接触太阳能小电池片的正电极细栅81的突出端采用导电胶带连接,形成串连电池片,如图4-5所示。

背接触太阳能电池片的n型硅基体使用前先经表面制绒处理,然后利用扩散、激光打孔、离子注入&退火、掩膜、刻蚀等技术组合在硅基体背表面制作相互交替排列的p+掺杂区域和n+掺杂区域,并在硅基体前表面制作低表面掺杂浓度的n+FSF。

本发明前表面上还沉积有减反射叠层钝化膜钝化n+FSF,例如Al2O3/SiNx,SiO2/SiNx,SiO2/Al2O3/SiNx等,进一步优选SiO2/SiNx作为正面钝化膜,膜厚为60-200nm。

背面沉积增反射叠层钝化膜你钝化层对n+、P+掺杂区域实行分区钝化或者同时钝化,叠层钝化膜可以选择Al2O3/SiNx、SiO2/SiNx、SiO2/SiCN、SiO2/SiON等,进一步优选SiO2/Al2O3/SiNx作为背面钝化膜,膜厚优选为45-600nm。

在每一串电池制备完成后,后续的汇流、叠层、层压等组件封装工艺和常规组件制作方式无异。

上述无主栅全背接触太阳能电池组件的制备方法如下:

(1)选用n型单晶硅基体1,其电阻率为1~30Ω·cm,厚度为50~300μm,该硅基体使用前先经表面制绒处理,然后利用扩散、激光打孔、离子注入&退火、掩膜、刻蚀等技术组合在硅基体背表面制作相互交替排列的p+掺杂区域3和n+掺杂区域4,在硅基体前表面制作低表面掺杂浓度的n+FSF 2。

(2)前表面沉积减反射叠层钝化膜5钝化n+FSF,例如Al2O3/SiNx,SiO2/SiNx,SiO2/Al2O3/SiNx等,这里选SiO2/SiNx作为正面钝化膜,膜厚为60~200nm,后表面沉积增反射叠层钝化膜6对n+掺杂区域、P+掺杂区域实行分区钝化或者同时钝化,叠层钝化膜可以选择Al2O3/SiNx、SiO2/SiNx、SiO2/SiCN、SiO2/SiON等,这里选SiO2/Al2O3/SiNx作为背面钝化膜,膜厚为45~600nm。

(3)在p+掺杂区域3上制作正电极接触点,在n+掺杂区域4上制作负电极接触点,接触点可以采用印刷银浆直接烧穿背面钝化膜的方式也可以采用先激光开口再印刷或者电镀金属的方式,从而形成接触点和硅基体的欧姆接触,接触点形状不做限定,单个接触点面积为100μm2~30000μm2

(4)退火或者烧结使得接触点和硅基体形成良好的欧姆接触并使得细栅线固化,在n+掺杂区域和p+掺杂区域表面印刷细栅线连接电极接触点将电流导出,细栅线的宽度为20~300μm,电池正负极细栅为交指型排列。

(5)将上述背接触太阳能电池片进行切割,切割后形成上述结构的背接触太阳能小电池片,背接触太阳能小电池片的正电极细栅的一端相对于负电极细栅的一端具有突出端,突出端的长度为0.2~3mm,背接触太阳能小电池片的正电极细栅的另一端相对于负电极细栅的另一端具有缩短端。

(6)在电池制作完成后,把导电胶带连接到电池片的细栅线的突出端即可实现电池片小单元之间的串联,具体的方式是导电胶带或者焊带的一侧连接到某片电池片的正电极细栅线,另一侧连接到相邻一片电池片的负电极细栅线。

(7)每一串电池制备完成后,后续的汇流、叠层、层压等组件封装工艺和常规组件制作方式类似。

实施例2

与实施例1不同的是:

如图6-7所示,采用焊带将其中一背接触太阳能小电池片的负电极细栅的突出端与相邻一背接触天阳能小电池片的正电极细栅的突出端串联,正电极细栅和负电极细栅的电流沿着正电极细栅和负电极细栅的方向导出。

焊带与其中一背接触太阳能小电池片的正电极细栅的缩短端一侧的硅基体相接触的对应位置处设有n+掺杂区域,焊带与相邻背接触太阳能小电池片的负电极细栅的缩短端一侧的硅基体相接触的对应位置处设有p+掺杂区域。

这样即使采用绝缘性能一般的背面钝化膜也不用担心焊带和下面的掺杂区域发生漏电的问题,背面钝化膜的厚度可以大大减低,不用制作特别的具有优异绝缘效果的背面钝化膜。

虽然本发明已以实施例公开如上,但其并非用以限定本发明的保护范围,例如导电胶带或焊带的材料还可以是发明内容部分列举的其它材料,此处仅为列举,并不作限定,细栅的图形结构也可以进行调换调整,例如可以将p+掺杂区域和n+掺杂区域的位置调换,同时适应性的调整正电极细栅和负电极细栅的位置,还可以将背接触太阳能电池片切割为2片以上,优选为2~20片,背接触太阳能电池片上p+掺杂区域、p+掺杂区域、正电极细栅和负电极细栅的结构可以将切割后的小电池片进行组合即可,任何熟悉该技术的技术人员,在不脱离本发明的构思和范围内所作的更改与润饰,均应属于本发明的保护范围。

再多了解一些
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