一种无栅线全背接触太阳能电池组件的制作方法

本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种无栅线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太阳能电池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。专利CN103762253A公开了这种电池制作方法及结构。但是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。另外由于这种绝缘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。专利US20110041908A1公开了这种电池制作方法及结构。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栅线全背接触太阳能电池组件，该电池组件既可以提升全背接触电池组件的可靠性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：一种无栅线全背接触太阳能电池组件，包括多个相串连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，所述背接触太阳能电池片包括n型硅基体，所述n型硅基体的背面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+掺杂区域上设有背面钝化层，所述背面钝化层上设有正电极接触部和负电极接触部，其中正电极接触部位于所述p+掺杂区域对应位置上且与所述p+掺杂区域相接触，所述负电极接触部位于所述n+掺杂区域对应位置上且与所述n+掺杂区域相接触，所述正电极接触部和所述负电极接触部上覆盖有焊锡或导电胶，所述背接触太阳能电池片沿垂直于所述p+掺杂区域和n+掺杂区域的长边方向切割成若干背接触太阳能小电池片，相邻两小电池片相串连时，所述正电极接触部的焊锡或导电胶上设置有铜线，所述负电极接触部的焊锡或导电胶上也设置有铜线，相邻两小电池片直接通过铜线相串连，或相邻两小电池片通过铜线和焊带相串连。

本发明中的无栅线全背接触太阳能电池组件结构彻底解决了常规全背接触太阳能电池主栅线和基体之间绝缘的问题，避免了使用绝缘浆料保证了组件的长期可靠性；电池上没有设置栅线从而省去了主栅线和细栅线的昂贵的银浆成本；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，从而减小了铜丝上电阻损耗的影响，因此可以采用较细的铜线连接电池单元上的正负极接触点，保证了组件的填充因子。

作为本发明中的一种优选实施方式，相邻两小电池片相串连时，将其中一小电池片旋转180°获得相邻的小电池片，其中一小电池片的电极接触部与相邻小电池片的极性相反的电极接触部相平齐，相邻两小电池片相串连时直接采用铜线将其中一小电池片的电极接触部上的焊锡或导电胶与相邻小电池片的极性相反的电极接触部上的焊带或导电胶相连接，形成串连电池片。

即相邻两电池片串连时，可以将背接触太阳能小电池背面朝上放置，相邻太阳能小电池旋转180°并且微调电池片在铜线左右的位置使得相邻电池片的相反电极相对齐，最好是在同一条直线上，然后将多根拉直的铜丝置于焊锡或者导电胶之上，通过加热的方式使得铜线固化在焊锡或者导电胶上从而与电池的电极相连接。

作为本发明的一种优选的实施方式，本发明中多根铜线相平行设置且可同时连接相邻两小电池片的正负极接触部将这些小电池片串联在一起，然后再将多余的铜线切除以后保证这些小电池片形成串联的电路，成为太阳能电池组件的一个组串。

作为本发明中的另一种优选实施方式，相邻两小电池片相串连时，相邻两小电池片结构相同(即无需翻转180°)，其中一小电池片的电极接触部与相邻小电池片的极性相同的电极接触部相平齐，所述正电极接触部上的铜线与所述负电极接触部上的铜线两端不对齐，分别具有突出端和缩短端，采用焊带将相邻两小电池片上的铜线的突出端相连接，形成串连电池片。

即相邻两电池片串连时，将结构相同的背接触太阳能小电池相邻设置，无需旋转，但正电极接触部上的铜线和负电极接触部上的铜线为相互平行设置且两端不对齐，分别具有突出端和缩短端，相邻两小电池片上的铜线也不相互接触，将相邻两电池片相串连时，采用焊带将相邻两小电池片上的铜线的突出端相连接，形成串连电池片。

同时，焊带不与相邻两小电池片上的铜线的缩短端相接触。

作为本发明的一种优选的实施方式，本发明中多根铜线相平行设置且同时连接两相邻的太阳能小电池片，然后将再将多余的铜线切除，使同一小电池片上的正负电极接触部上的铜线相互平行设置且两端不对齐，分别在两侧具有突出端和缩短端，将相邻两电池片相串连时，采用焊带将相邻两小电池片上的铜线的突出端相连接(如将小电池片的正电极接触部上的铜线突出端与相邻电池片的负电极接触部上的铜线突出端相连接或将小电池片的负电极接触部上的铜线突出端与相邻电池片的正电极接触部上的铜线突出端相连接)，形成串连电池片。同时，焊带不与相邻两小电池片上的铜线的缩短端相接触。

通过在正负电极接触部上设置焊锡或导电胶，并采用铜线或铜线和焊带连接焊锡或导带胶，背接触太阳能小电池片上可以不设置任何主栅线和细栅线，所有的电流都从正负电极接触部经过焊锡或导电胶汇集到铜线上。

作为本发明的一种改进：所述正电极接触部的焊锡或导电胶上的铜线与所述负电极接触部的焊锡或导电胶上的铜线相平行设置，且所述铜线沿着所述p+掺杂区域和所述n+掺杂区域的长边方向设置。

这样设计，便于使铜线与周边区域相反极性的掺杂区域以及位于这些掺杂区域上的相反极性的电极接触部保持距离，从而避免了漏电的发生。

通过铜线替代主栅线以及细栅线来收集电流，并且铜线沿着p+掺杂区域或n+掺杂区域的长边方向，避免了常规背接触电池主栅线跨越p+掺杂区域和n+掺杂区域时带来的绝缘难问题。

本发明对于铜线的形状不作特别的限定，但所述铜线的截面优选为圆形或椭圆形，其中单根铜线的截面积优选为100～9000μm²。

本发明对于正负电极接触部的形状不作特别的限定，但所述正电极接触部的形状可以优选为点状或线状，其中单个点或单段线的面积优选为100～9000μm²，相邻两点或相邻两段线之间的间距优选为30～2000μm。

本发明所述焊锡或导电胶采用丝网印刷或点胶的方式全部覆盖所述正电极接触部和所述负电极接触部，并局部或全部覆盖所述p+掺杂区域和n+掺杂区域，所述焊锡或导电胶的形状为长条状，所述焊锡或导电胶在p+掺杂区域和n+掺杂区域短边方向的尺寸为30～1500μm，且小于所述p+掺杂区域和n+掺杂区域短边的尺寸。

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任何栅线，只有正负极接触部。因为正负电极接触部上的焊锡或者导电胶尺寸大于正负电极接触部的尺寸，这样可以方便的实现焊锡或者导电胶与铜线的对位并且不影响电池效率，也不增加银浆成本。

本发明所述焊锡的材质优选为锡、锡铅合金、锡铋合金或锡铅银合金，所述导电胶优选为粘结剂包括的导电颗粒，所述导电颗粒优选为银、金、铜或合金金属颗粒，所述粘结剂优选为环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯、热塑性树脂或聚酰亚胺。

本发明所述背接触太阳能电池片优选沿垂直于所述p+掺杂区域和n+掺杂区域的长边方向切割成2～20个背接触太阳能小电池片。

这样设计使得电池组串的电流大大减少，从而可以降低了在铜丝上的损耗。

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。

本发明所述n型硅基体的前表面上还设有前表面场和减反射钝化层。减反射钝化层的材质可以是Al₂O₃/SiNx，SiO₂/SiNx，SiO₂/Al₂O₃/SiN_x等，进一步优选SiO₂/SiNx作为前表面减反射钝化层，其厚度优选为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、SiO_2/SiON等，进一步优选SiO₂/Al₂O₃/SiNx作为背面钝化膜，膜厚优选为45～600nm。

在每一串电池组串制备完成后，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。

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长条状掺杂区域的长边方向，不同于常规的设置一个平行掺杂区域短边方向的主栅线的构造，从而避免了全背接触电池设置主栅线带来的效率损失或者工艺复杂性并且省去了主栅线的昂贵的银浆成本，无栅线全背接触太阳能电池组件结构彻底解决了常规全背接触太阳能电池主栅线和基体之间绝缘的问题，避免了使用绝缘浆料保证了组件的长期可靠性；

(2)电池上没有设置细栅线连接点状电极而是采用铜线直接连接点状电极从而又省去了细栅线的银浆成本；

(3)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，从而减小了铜丝上电阻损耗的影响，因此可以采用较细的铜丝连接电池单元上的正负极接触点，保证了组件的填充因子；

基于以上三点，本发明电池组件既可以提升全背接触电池组件的效率又大大降低其工艺难度和制造成本。

附图说明

图1是实施例1-2中无栅线全背接触太阳能电池未印刷导电胶时或者焊锡时的半成品结构示意图；

图2是实施例1-2中无栅线全背接触太阳能电池的成品结构示意图

图3是实施例1-2中无栅线全背接触太阳能电池激光切割后的结构示意图；

图4是实施例1-2中无栅线全背接触太阳能电池切割的小电池片旋转后的示意图；

图5是实施例1-2中无栅线全背接触太阳能小电池用铜线连接后的示意图；

图6是实施例1中切割铜线后的无栅线全背接触太阳能小电池的电池组串示意图；

图7为实施例2中切割铜线后并将铜丝与焊带连接后的无栅线全背接触太阳能小电池的电池组串示意图；

1为n型硅基体，2为前表面场n+FSF，3为p+掺杂区域，4为n+掺杂区域，5为正面钝化层，6为背面钝化层，7为正电极接触部，8为负电极接触部，9为正电极接触部的导电胶或焊锡，10为负电极接触部的导电胶或焊锡，11为铜线，12为焊带。

具体实施方式

实施例1

如图1-6所示，本实施例提供的无主栅全背接触太阳能电池组件，包括多个相串连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，背接触太阳能电池片包括n型硅基体1，n型硅基体的背面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上设有背面钝化层6，背面钝化层6上设有正电极接触部7和负电极接触部8，其中正电极接触部7位于p+掺杂区域3对应位置上且与p+掺杂区域3相接触，负电极接触部8位于n+掺杂区域4对应位置上且与n+掺杂区域4相接触，正电极接触部7和负电极接触部8上覆盖有导电胶，背接触太阳能电池片沿垂直于p+掺杂区域3和n+掺杂区域4的方向切割成若干背接触太阳能小电池片，相邻两小电池片相串连时，正电极接触部7的导电胶9上设置有铜线11，负电极接触部8的导电胶10上也设置有铜线11，相邻两小电池片直接通过铜线11相串连，或相邻两小电池片通过铜线11和焊带12相串连。

如图5-6所示，相邻两小电池片相串连时，将其中一小电池片旋转180°获得相邻的小电池片，其中一小电池片的电极接触部与相邻小电池片的极性相反的电极接触部相平齐，相邻两小电池片相串连时直接采用铜线将其中一小电池片的电极接触部上的导电胶与相邻小电池片的极性相反的电极接触部上的导电胶相连接，形成串连电池片。

并且正电极接触部7的导电胶9上的铜线11与负电极接触部8的导电胶10上的铜线11相平行设置，且铜线11沿着p+掺杂区域3和n+掺杂区域4的长边方向设置。

铜线的截面为圆形，其截面积为100～9000μm²。

正电极接触部的形状为点状，其中单个点的面积为100～9000μm²，相邻两点之间的间距为30～2000μm。

导电胶采用丝网印刷的方式全部覆盖正电极接触部和负电极接触部，并局部覆盖p+掺杂区域和n+掺杂区域，导电胶的形状为长条状，导电胶在p+掺杂区域和n+掺杂区域短边方向的尺寸为30～1500μm，且小于p+掺杂区域和n+掺杂区域短边的尺寸。

导电胶为粘结剂包括的导电颗粒，导电颗粒为银，粘结剂为环氧树脂导电胶。

背接触太阳能电池片沿垂直于p+掺杂区域和n+掺杂区域的长边方向切割成2个背接触太阳能小电池片。这2个背接触太阳能小电池的结构和大小相同。如图3所示。

相邻两小电池片相串连时，将其中一小电池片旋转180°获得相邻的小电池片，如图4所示，其中一小电池片的电极接触部与相邻小电池片的极性相反的电极接触部相平齐，相邻两小电池片相串连时直接采用铜线将其中一小电池片的电极接触部上的导电胶与相邻小电池片的极性相反的电极接触部上的导电胶相连接，形成串连电池片。如图5所示。

在本实施例中铜线先排布好，将第一片小电池片与其对准，第二片小电池片旋转180°后与铜线对准，保证和第一片小电池片形成串联，后面的小电池片依次按这种规律排列，形成一个电池组串。再将多余的铜丝切除以后保证这些小电池片形成串联的电路，成为太阳能电池组件的一个组串，电池片上的电流沿着长条状n+或者p+掺杂区域的长边方向导出。

本实施例中通过铜线替代主栅线以及细栅线来收集电流，并且铜线沿着掺杂区域长边方向，避免了常规背接触电池主栅线跨越n+和p+掺杂区域时带来的绝缘难问题。并且由于电池切割成小块，降低了电流，导电胶尺寸较大使得可以采用较细的铜丝连接电池单元上的导电胶，保证了组件的填充因子。

如图1-2所示，背接触太阳能电池片的n型硅基体1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，并在硅基体前表面制作低表面掺杂浓度的前表面场n+FSF 2。

本发明前表面上还沉积有减反射叠层钝化膜钝化n+FSF5，例如Al₂O₃/SiNx，SiO₂/SiNx，SiO₂/Al₂O₃/SiN_x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钝化层6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、SiO_2/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类似。

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7，在n+掺杂区域4上制作负电极接触点8，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100μm²～90000μm²。

(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，在n+掺杂区域和p+掺杂区域表面印刷导电胶连接电极接触点用于将电流导出，导电胶在掺杂区域短边方向的长度为20～1500μm并且小于掺杂区域短边的长度以保证导电胶与相邻掺杂区域基体之间的绝缘性能。

(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。

(6)相邻两背接触太阳能小电池片相串联时，采用多根相互平行的铜丝连接到一背接触太阳能小电池片的电极上的导电胶同时这些铜丝连接到相邻太阳能小电池片的极性相反的电极上的导电胶，电池片上的电流沿着长条状n+或者p+掺杂区域的长边方向导出。在铜丝布线时保证小电池片上的每一个长条状n+和p+掺杂区域上的电极都通过导电胶和一根铜丝相连。在串焊时可以将背接触太阳能小电池背面朝上放置，相邻太阳能小电池旋转180°并且微调电池片在铜线左右的位置使得相邻电池片的相反电极在一条直线上，然后将多根拉直的铜丝置于焊锡或者导电胶之上，通过加热的方式使得铜线固化在焊锡或者导电胶上从而与电池的电极相连接。再将多余的铜丝线段切除以后保证这些小电池片形成串联的电路，成为太阳能电池模组的一个组串，每一个组串包含6～200个太阳能小电池。

(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

如图7所示，与实施例1不同的是：相邻两小电池片相串连时，相邻两小电池片结构相同(即无需翻转180°)，其中一小电池片的电极接触部与相邻小电池片的极性相同的电极接触部相平齐，正电极接触部上的铜线与负电极接触部上的铜线两端不对齐，分别具有突出端和缩短端，采用焊带将相邻两小电池片上的铜线的突出端相连接，形成串连电池片。且该焊带不与相邻两小电池片上的铜线的缩短端相接触。

即采用焊带与连接到其中一背接触太阳能小电池片的负电极的铜丝的突出端相焊接，同时此焊带与连接到相邻背接触太阳能小电池片的正电极的铜丝的突出端相焊接。焊带的宽度为0.2～2mm，长度与小电池片长度相近。

这样相比实施例1更容易测试电池效率，将探针接触正负极所连接的焊带即可。

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，例如导电胶带或焊锡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，点接触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接触部和负电极接触部的位置，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，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。