一种MWT异质结太阳能电池及其制备方法与流程

一种mwt异质结太阳能电池及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及太阳能电池领域，特别涉及一种mwt异质结太阳能电池及其制备方法。


背景技术：

2.常规的化石燃料日益消耗殆尽，在所有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源。目前，在所有的太阳能电池中，硅太阳能电池相比其他类型的太阳能电池，有着优异的电学性能和机械性能，在光伏领域占据着重要的地位。因此，研发高性能的硅太阳能电池已经成为各国光伏企业的主要研究方向。
3.现有的异质结(hjt)电池，其天然具有双面性，即正、背面图形基本一致。hjt电池中单面银浆耗量约在100mg以上，两面就是200mg。hjt专用的低温银浆单价较高，相比perc电池的80mg的单片耗量高出很多。省银是hjt电池的关键，这种高效电池技术降本最有效的方式就是降低单片银耗量。
4.mwt电池是金属穿孔卷绕(metallizationwrap-through,mwt)硅太阳能电池的简称。其因为将正面电极引出到背面，消除了部分的主栅和焊接pad点的银耗量。而其后续封装使用模块化设计，所以对于电极的宽度要求较低，背面主栅线宽和pad点的银耗量都可以降低。而且mwt电池，将正电极汇流导通引至背面，是一种提高正面受光面积，提高正面效率的方式。
5.因此，亟待通过金属穿孔卷绕即mwt电池的构造方式产生一种提升电池正面效率且降低成本的异质结太阳能电池。


技术实现要素：

6.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种mwt异质结太阳能电池的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
7.s1、使用激光器在n型晶硅硅片的正电极处开设与正面金属电极数量和位置一一对应的孔洞；
8.s2、对n型晶硅硅片的正面进行清洗和制绒，在所述正面形成陷光绒面；
9.s3、在清洗与制绒后的所述n型晶硅硅片的正面和反面分别沉积第一本征非晶硅钝化膜层和第二本征非晶硅钝化膜层；
10.s4、在所述第一本征非晶硅钝化层上沉积n型非晶硅层，在所述第二本征非晶硅钝化层上沉积p型非晶硅层；
11.s5、在所述n型非晶硅层上沉积第一tco透明导电膜层，在所述p型非晶硅层上沉积第二tco透明导电膜层，形成mwt异质结太阳能电池片；
12.s6、在所述mwt异质结电池片背面制备孔洞和背面金属电极；
13.s7、在所述背面电极烘干后，采用丝网印刷或者电镀的方法在电池片正面制备正面金属电极；
14.s8、对所述mwt异质结电池片进行烘干或者退火；
15.s9、在所述mwt异质结太阳能电池片的背面使用激光将正电极区域与负电极区域分离；
16.s10、在所述mwt异质结电池片背面的每个孔洞对应的金属电极点附近通过掩膜形成连续闭合且贯穿于所述第二tco透明导电膜层和p型非晶硅层的隔离沟道，用于所述mwt异质结电池片背面的电学隔离。
17.作为本发明实施方式的进一步改进，在所述mwt异质结太阳能电池片的背面进行6*2道的激光制程，使用激光将正电极区域与负电极区域分离。
18.作为本发明实施方式的进一步改进，步骤s9具体包括在电池片背面的每个孔洞金属电极点附近进行连续闭合的激光绝缘划线刻蚀，所述绝缘划线穿透电池片背面的tco透明导电膜和p型非晶硅膜层；所述绝缘划线刻蚀深度为0.1um～10um。
19.作为本发明实施方式的进一步改进，所述步骤s10中通过掩膜形成连续闭合的所述第二tco透明导电膜层和p型非晶硅层的隔离沟道的具体操作为：将掩膜夹具放置在非晶硅沉积和tco沉积的载板上，掩膜宽度在1-5mm，在所述mwt异质结电池片的背面增加0.4mm为掩膜宽度。
20.作为本发明实施方式的进一步改进，所述mwt异质结电池片的正面为细栅连接，所述细栅包括多个横向栅线和多个纵向栅线，所述多个横向栅线与多个纵向栅线呈十字交叉式排布形成多个十字交叉点，所述十字交叉点为打孔处且在所述十字交叉点将正电极引出到背面。
21.作为本发明实施方式的进一步改进，所述mwt异质结电池片的背面设有6条为正电极引出用的隔离区域，所述背面设有7条金属电极。
22.作为本发明实施方式的进一步改进，所述步骤s10后还包括电性测试和分选包装的工艺步骤。
23.作为本发明实施方式的进一步改进，将所述正电极引出到所述mwt异质结电池片的背面具体通过在孔洞中印刷正电极灌孔浆料的方式。
24.作为本发明实施方式的进一步改进，所述步骤s9中在所述mwt异质结电池片背面的每个孔洞对应的金属电极点附近定义为所述绝缘划线距离孔洞金属电极点外周0.1～1mm。
25.作为本发明实施方式的进一步改进，所述n型非晶硅薄膜和p型非晶硅薄膜厚度均为10～50nm。
26.另一方面，本发明还提供了上述制备方法得到的一种mwt异质结太阳能电池，包括n型晶硅硅片，所述n型晶硅硅片的正面和反面分别设有第一本征非晶硅钝化层和第二本征非晶硅钝化层；在所述第一本征非晶硅钝化层远离所述n型晶硅硅片的表面设有在n型非晶硅层，在所述第二本征非晶硅钝化层在远离所述n型晶硅硅片的表面设有沉积p型非晶硅层；在所述n型非晶硅层上沉积形成第一tco透明导电膜层，在所述p型非晶硅层上沉积有第二tco透明导电膜层，形成mwt异质结电池片；
27.在所述mwt异质结电池片背面有孔洞和背面金属电极；在所述mwt异质结太阳能电池片的背面设有激光形成的将正电极区域与负电极区域分离的激光隔离带；
28.在所述mwt异质结电池片背面的每个孔洞对应的金属电极点附近通过掩膜形成有连续闭合的隔离沟道，所述隔离沟道贯穿于第二tco透明导电膜层和p型非晶硅层。
29.作为本发明实施方式的进一步改进，所述孔洞的横截面为圆形或者椭圆形，直径尺寸为0.05～1mm。
30.作为本发明实施方式的进一步改进，所述第一本征非晶硅钝化层和第二本征非晶硅钝化层的厚度为5～50nm。
31.作为本发明实施方式的进一步改进，清洗所述晶体硅片的背面的氧化层，并利用强酸或强碱溶液抛光所述背面；
32.作为本发明实施方式的进一步改进，在所述正面和背面形成金属电极的具体方式采用丝网印刷方法，印刷ag或ag/al浆料，制作电极并进行烧结。
33.本发明具有以下有益效果：
34.1、本发明通过采用mwt电池，将正面电极引出到背面，消除了部分的主栅和焊接pad点的银耗量，极大地降低了制造成本；
35.2、mwt电池的后续封装使用模块化设计，所以对于电极的宽度要求较低，背面主栅线宽和pad点的银耗量都可以进一步降低；
36.3、mwt电池将正电极汇流导通引至背面，是一种提高正面受光面积，提高正面效率的方式；
37.4、本发明通过在异质结电池的制程中使用激光刻蚀隔离带的方法进行背面电学隔离；且同时使用掩膜方法也进行背面电学隔离，低成本的实现mwt和异质结的结合。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1是本发明实施例提供的一种mwt异质结太阳能电池的结构示意图；
40.图2是本发明实施例提供的一种mwt异质结太阳能电池的正面结构示意图；
41.图3是本发明实施例提供的一种mwt异质结太阳能电池的背面结构示意图；
42.图4是本发明实施例涉及的掩膜夹具的结构示意图；
43.图中示例表示为：1-n型晶硅硅片；2-第一本征非晶硅钝化层；3-第二本征非晶硅钝化层；4-n型非晶硅层；5-p型非晶硅层；6-第一tco透明导电膜层；7-第二tco透明导电膜层；8-孔洞；9-背面金属电极；10-激光隔离带；11-隔离沟道。
具体实施方式
44.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
45.实施例1
46.本发明实施例公开了一种mwt异质结太阳能电池的制备方法，具体包括以下步骤：
47.s1、使用激光器在n型晶硅硅片的正电极处开设与正面金属电极数量和位置一一
对应的孔洞；
48.s2、对n型晶硅硅片的正面进行清洗和制绒，在正面形成陷光绒面；
49.s3、在清洗与制绒后的n型晶硅硅片的正面和反面分别沉积第一本征非晶硅钝化膜层和第二本征非晶硅钝化膜层；
50.s4、在第一本征非晶硅钝化层上沉积n型非晶硅层，在第二本征非晶硅钝化层上沉积p型非晶硅层；
51.s5、在n型非晶硅层上沉积第一tco透明导电膜层，在p型非晶硅层上沉积第二tco透明导电膜层，形成mwt异质结太阳能电池片；
52.s6、在mwt异质结电池片背面制备孔洞和背面金属电极；
53.s7、在背面电极烘干后，采用丝网印刷或者电镀的方法在电池片正面制备正面金属电极；
54.s8、对mwt异质结电池片进行烘干或者退火；
55.s9、在mwt异质结太阳能电池片的背面使用激光将正电极区域与负电极区域分离；具体地，mwt异质结太阳能电池片的背面进行6*2道的激光制程，使用激光将正电极区域与负电极区域分离；步骤s9还具体包括在电池片背面的每个孔洞金属电极点附近进行连续闭合的激光绝缘划线刻蚀，所述绝缘划线穿透电池片背面的tco透明导电膜和p型非晶硅膜层；所述绝缘划线刻蚀深度为0.1um～10um；
56.s10、在mwt异质结电池片背面的每个孔洞对应的金属电极点附近通过掩膜形成连续闭合且贯穿于第二tco透明导电膜层和p型非晶硅层的隔离沟道，用于mwt异质结电池片背面的电学隔离；具体操作为：将掩膜夹具放置在非晶硅沉积和tco沉积的载板上，掩膜宽度在1-5mm，在所述mwt异质结电池片的背面增加0.4mm为掩膜宽度；所用掩膜夹具的结构如图4所示。
57.在本发明实施例中，如图2所示，mwt异质结电池片的正面为细栅连接，细栅包括多个横向栅线和多个纵向栅线，多个横向栅线与多个纵向栅线呈十字交叉式排布形成多个十字交叉点，十字交叉点为打孔处(即形成孔洞)且在所述十字交叉点将正电极引出到背面。特别地，将正电极引出到所述mwt异质结电池片的背面具体通过在孔洞中印刷正电极灌孔浆料的方式。
58.在本发明实施例中，如图3所示，mwt异质结电池片的背面设有6条为正电极引出用的隔离区域，背面设有7条金属电极。
59.进一步地，步骤s9后还包括电性测试和分选包装的工艺步骤。具体的电性测试和分选包装的工艺步骤参见行业标准，在此不再赘述。
60.具体地，步骤s9中在所述mwt异质结电池片背面的每个孔洞对应的金属电极点附近定义为所述绝缘划线距离孔洞金属电极点外周0.1～1mm。
61.优选地，n型非晶硅薄膜和p型非晶硅薄膜厚度均为10～50nm。
62.实施例2
63.本发明实施例还提供了上述制备方法得到的一种mwt异质结太阳能电池，如图1所示，包括n型晶硅硅片1，n型晶硅硅片1的正面和反面分别设有第一本征非晶硅钝化层2和第二本征非晶硅钝化层3；在第一本征非晶硅钝化层2远离n型晶硅硅片1的表面设有在n型非晶硅层4，在第二本征非晶硅钝化层3在远离n型晶硅硅片1的表面设有沉积p型非晶硅层5；
在n型非晶硅层4上沉积形成第一tco透明导电膜层6，在p型非晶硅层5上沉积有第二tco透明导电膜层7，形成mwt异质结电池片；
64.特别地，mwt异质结电池片背面有孔洞8和背面金属电极9；在mwt异质结太阳能电池片的背面设有激光形成的将正电极区域与负电极区域分离的激光隔离带10；
65.在mwt异质结电池片背面的每个孔洞8对应的金属电极点附近通过掩膜形成有连续闭合的隔离沟道11，隔离沟道11贯穿于第二tco透明导电膜层7和p型非晶硅层5。
66.在本发明实施例中，孔洞8的横截面为圆形或者椭圆形，直径尺寸为0.05～1mm。
67.其中，第一本征非晶硅钝化层2和第二本征非晶硅钝化层3的厚度为5～50nm。
68.具体地，清洗所述晶体硅片的背面的氧化层，一般利用强酸或强碱溶液抛光背面。
69.在本发明实施例中，在正面和背面形成金属电极的具体方式采用丝网印刷方法，印刷ag或ag/al浆料，制作电极并进行烧结。
70.本发明具有以下有益效果：
71.1、本发明通过采用mwt电池，将正面电极引出到背面，消除了部分的主栅和焊接pad点的银耗量，极大地降低了制造成本；
72.2、mwt电池的后续封装使用模块化设计，所以对于电极的宽度要求较低，背面主栅线宽和pad点的银耗量都可以进一步降低；
73.3、mwt电池将正电极汇流导通引至背面，是一种提高正面受光面积，提高正面效率的方式；
74.4、本发明通过在异质结电池的制程中使用激光刻蚀隔离带的方法进行背面电学隔离；且同时使用掩膜方法也进行背面电学隔离，低成本的实现mwt和异质结的结合。
75.上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。
76.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。