一种单晶硅太阳电池背表面栅线电极结构及单晶硅太阳电池的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种单晶硅太阳电池背表面栅线电极结构，包括设于单晶硅片背表面的p型发射极和n型背面场，p型发射极和n型背面场相互交替分布且不相接触，还包括p型发射极主栅电极、n型背面场主栅电极、p型发射极细栅电极和n型背面场细栅电极，p型发射极细栅电极位于p型发射极上，n型背面场细栅电极位于n型背面场上，p型发射极细栅电极与p型发射极主栅电极相连接，n型背面场细栅电极与n型背面场主栅电极相连接，每个p型发射极细栅电极由多条平行均匀分布的细栅组成，多条平行均匀分布的细栅的末端通过一细栅相连，还公开了具有上述背表面栅线电极结构的背结背接触太阳电池，该电池可减少银浆使用量和背面复合，提高光电转换效率。
【专利说明】一种单晶硅太阳电池背表面栅线电极结构及单晶硅太阳电 池
【技术领域】
[0001] 本发明属于太阳电池领域，具体涉及一种单晶硅太阳电池背表面栅线电极结构及 单晶硅太阳电池。
【背景技术】
[0002] 随着能源消耗急速加剧以及环境污染日益严重，太阳能作为可再生清洁能源得到 了较快发展，太阳能利用的最主要的途径是光伏发电，而光伏发电的核心器件是太阳电池。
[0003] 目前商业化太阳电池以晶体硅太阳电池为主，包括单晶硅和多晶硅，多为p型基 体。随着技术的进步和成本的下降，用性能更好的η型单晶硅制成的高效单晶硅太阳电池， 显示了很好的应用前景，很有可能成为未来的主流电池。
[0004] 背结背接触太阳电池是一种ρ-η结和正负电极均在背面的η型高效单晶硅太阳电 池。电池的前表面没有任何栅线电极，从而避免遮光损失；前表面无需考虑电极接触，因而 可以轻掺杂，从而减小复合损失。在电池的背面，Ρ型发射极和η型背面场呈叉指状排布， 两者之间有一个隔离区。Ρ型发射极的宽度比η型背面场和隔离区都要大的多，发射极细栅 电极和主栅电极形成梳子状，背面场细栅电极和主栅电极形成类似的形状，两者交错排列。
[0005] 背结背接触太阳电池背面一般经过二氧化硅钝化处理，可采用多种方法实现电极 接触。银浆丝印烧结是一种可靠且与现有工艺结合得最好的一种方法。目前，这种方法中 发射极细栅电极是一条较粗(相对背面场细栅电极）的栅线，虽然串联电阻较小，但银浆使 用量较大，背面复合较大。
【发明内容】
[0006] 本发明的第一个目的在于提供一种单晶娃太阳电池背表面栅线电极结构，该背表 面栅线电极设计针对银浆丝印烧结法形成电极的背结背接触太阳电池，可以减少银浆使用 量，减少背面复合，提高光电转换效率。
[0007] 本发明的目的还在于提供在背表面上设置有上述单晶硅太阳电池背表面栅线电 极结构的单晶硅太阳电池，该单晶硅太阳电池银浆使用量少，背面复合低，光电转换效率 商。
[0008] 本发明的第一个目的是通过以下技术方案来实现的：一种单晶硅太阳电池背表面 栅线电极结构，包括设于单晶硅片背表面的Ρ型发射极和η型背面场，所述ρ型发射极和η 型背面场相互交替分布且不相接触，还包括Ρ型发射极主栅电极、η型背面场主栅电极、ρ型 发射极细栅电极和η型背面场细栅电极，其中所述ρ型发射极细栅电极位于所述ρ型发射 极上，所述η型背面场细栅电极位于所述η型背面场上，所述ρ型发射极细栅电极与所述ρ 型发射极主栅电极相连接，所述η型背面场细栅电极与所述η型背面场主栅电极相连接，每 个Ρ型发射极细栅电极由多条平行均匀分布的细栅组成，所述多条平行均匀分布的细栅的 末端通过一细栅相连。
[0009] 本发明中每个p型发射极细栅电极优选由：Γ5条平行均匀分布的细栅组成。细栅 具体数目可根据电池背面P型发射极宽度及细栅电极自身宽度而定。
[0010] 作为本发明的一种较佳的实施方式，本发明中每个p型发射极细栅电极由4条平 行均匀分布的细栅组成。
[0011] 本发明所述P型发射极主栅电极和η型背面场主栅电极相对称分布于所述单晶硅 片两对边的靠近边缘位置处。主栅靠近边缘可以最大限度利用硅片面积，两者对称可方便 电池片之间的互联焊接。
[0012] 本发明所述ρ型发射极主栅电极和η型背面场主栅电极的形状为条状且与所述的 Ρ型发射极细栅电极和η型背面场细栅电极相垂直分布。
[0013] 本发明在所述的Ρ型发射极主栅电极上朝向所述的Ρ型发射极细栅电极方向设有 凸出的矩形区域，在所述的η型背面场主栅电极上朝向所述的η型发射极细栅电极方向也 设有凸出的矩形区域。这些凸出的矩形区域主要是作为电池互联时的焊点使用。
[0014] 其中η型背面场主栅电极上的凸出的矩形区域的长度比ρ型发射极主栅电极上的 凸出的矩形区域的长度略微长一些，宽度相同。
[0015] 本发明所述的凸出的矩形区域至少为2个，最好为3个，以与所述ρ型发射极细栅 电极或η型背面场细栅电极相平行的单晶硅片中心线为对称轴相对称分布。
[0016] 本发明所述ρ型发射极主栅电极和所述η型背面场主栅电极两端部的形状与所述 单晶硅片两端部的形状相适配。如单晶硅片四个角位置处的圆倒角部分，Ρ型发射极或η型 背面场的主栅电极也呈相应的圆倒角弧线状，位于圆倒角部分的主栅电极宽度小于其他部 分主栅电极。
[0017] 本发明每个η型背面场细栅电极优选由1条细栅组成，且该条细栅优选位于所述 η型背面场的中间位置。
[0018] 本发明所述单晶硅片优选为η型单晶硅片。
[0019] 本发明中的单晶硅太阳电池是指背结背接触单晶硅太阳电池。
[0020] 本发明的第二个目的是通过以下技术方案来实现的：一种单晶硅太阳电池，在所 述单晶硅太阳电池的背表面上设置有上述的背表面栅线电极结构。
[0021] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明中单晶硅太阳电池背表面栅 线电极设计可以减少银浆使用量，减少背面复合，并提高太阳电池光电转换效率，发射极细 栅电极在出现部分断栅的某些情况下依然能够实现电子传导。
[0022] 以下结合附图和优选示例性实施方案进一步详细说明给出本发明的特征和优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1是本发明中的单晶硅太阳电池背表面栅线电极示意图； 图2是图1右上角局部放大图； 图3是图1下部局部放大图； 图4是图2放大图(包含发射极和背面场）； 图5是实施例2中的单晶硅太阳电池背表面栅线电极示意图，其中a图为本实施例中 的单晶硅太阳电池背表面栅线电极示意图，b图为常规背结背接触单晶硅太阳电池背表面 栅线电极示意图； 图中标记：101、P型发射极主栅电极，102、η型背面场主栅电极，201、p型发射极细栅 电极，202、η型背面场细栅电极，301、p型发射极细栅电极闭合短栅，401、p型发射极，402、 η型背面场。
【具体实施方式】
[0024] 实施例1 如图1-4中所示，本实施例提供的单晶硅太阳电池背表面栅线电极结构，采用的硅片 为156 mmX 156 mm的圆倒角η型单晶娃片，包括设于单晶娃片背表面的ρ型发射极401和 η型背面场402, ρ型发射极401和η型背面场402相互交替分布且不相接触，还包括ρ型 发射极主栅电极101、η型背面场主栅电极102、ρ型发射极细栅电极201和η型背面场细栅 电极202,其中ρ型发射极细栅电极201位于ρ型发射极401上，η型背面场细栅电极202 位于η型背面场402上，ρ型发射极细栅电极201与ρ型发射极主栅电极101相连接，η型 背面场细栅电极202与η型背面场主栅电极102相连接，每个ρ型发射极细栅电极由4条 平行均匀分布的细栅组成，该4条平行均匀分布的细栅的末端通过一细栅相连，该细栅为ρ 型发射极细栅电极闭合短栅301，其宽度为160μπι。
[0025] 每个ρ型发射极细栅电极201由4条细栅相互平行且间距相同的细栅组成，平均 分布在Ρ型发射极401上，每条细栅宽160 μ m，相邻两细栅间距为240 μ m，两边的2条细栅 边缘距P型发射极401边缘的距离为120 μ m。
[0026] 在单晶硅电池的背面，ρ型发射极401和η型背面场402呈叉指状排布，两者之间 有一个隔离区，Ρ型发射极401和η型背面场402交错排列，ρ型发射极宽度为1600 μ m，η 型背面场宽度400 μ m,两者之间隔离区宽度200 μ m。
[0027] ρ型发射极主栅电极101和η型背面场主栅电极102相对称分布于单晶硅片两对 边的靠近边缘位置处，Ρ型发射极主栅电极101和η型背面场主栅电极102的形状为条状 且与Ρ型发射极细栅电极201和η型背面场细栅电极202相垂直分布。
[0028] 在ρ型发射极主栅电极101上朝向ρ型发射极细栅电极201方向设有凸出的矩形 区域，在η型背面场主栅电极102上朝向η型发射极细栅电极202方向也设有凸出的矩形 区域，该凸出的矩形区域为3个，以与ρ型发射极细栅电极201或η型背面场细栅电极202 相平行的单晶硅片中心线为对称轴相对称分布；其中发射极主栅电极101主体宽度3 _， 三个突出矩形区域边长分别是11. 2 mm和4 mm。背面场主栅电极102主体宽度3 mm，三个 突出矩形区域边长分别是11.6 _和4 _，其中η型背面场主栅电极上的凸出的矩形区域 的长度比Ρ型发射极主栅电极上的凸出的矩形区域的长度稍微长一些，宽度相同。
[0029] 其中ρ型发射极主栅电极101和η型背面场主栅电极102两端部的形状与单晶硅 片两端部的形状相适配，硅片圆倒角部分，主栅电极呈相应的圆倒角弧线状；位于圆倒角部 分的主栅电极宽度小于其他部分。
[0030] 每个η型背面场细栅电极202由1条细栅组成，且该条细栅位于η型背面场402 的中间位置。该η型背面场细栅电极202,宽为160 μ m，边缘距离η型背面场402边缘的距 离为120 μ m。
[0031] 采用上述背表面栅线电极结构制成的背结背接触单晶硅太阳电池，可有效降低银 浆用量，同时减少复合电流，提升光电转换效率。
[0032] 实施例2 如图5a中所示，本实施例提供的单晶硅太阳电池背表面栅线电极结构，采用的硅片为 4 mmX4 mm正方形η型单晶硅片，包括设于单晶硅片背表面的p型发射极和η型背面场， Ρ型发射极和η型背面场相互交替分布且不相接触，还包括ρ型发射极主栅电极、η型背面 场主栅电极、Ρ型发射极细栅电极和η型背面场细栅电极，其中ρ型发射极细栅电极位于ρ 型发射极上，η型背面场细栅电极位于η型背面场上，ρ型发射极细栅电极与ρ型发射极 主栅电极相连接，η型背面场细栅电极与η型背面场主栅电极相连接，每个ρ型发射极细栅 电极由3条平行均匀分布的细栅组成，该3条平行均匀分布的细栅的末端通过一细栅相连， 该细栅为Ρ型发射极细栅电极闭合短栅301，其宽度为200 μ m。
[0033] 每个ρ型发射极细栅电极由3条细栅相互平行且间距相同的细栅组成，平均分布 在Ρ型发射极上，每条细栅宽200 μ m，相邻两细栅间距为300 μ m，两边的2条细栅边缘距ρ 型发射极边缘的距离为150 μ m。
[0034] 在单晶硅电池的背面，ρ型发射极和η型背面场呈叉指状排布，两者之间有一个 隔离区，Ρ型发射极和η型背面场交错排列，ρ型发射极宽度为1500 μ m，η型背面场宽度 500 μ m，两者之间隔离区宽度200 μ m。
[0035] ρ型发射极主栅电极和η型背面场主栅电极相对称分布于单晶硅片两对边的靠近 边缘位置处，Ρ型发射极主栅电极和η型背面场主栅电极的形状为条状且与ρ型发射极细 栅电极和η型背面场细栅电极相垂直分布。
[0036] 其中ρ型发射极主栅电极和η型背面场主栅电极两端部的形状与单晶硅片两端部 的形状相适配。
[0037] 每个η型背面场细栅电极由1条细栅组成，且该条细栅位于η型背面场的中间位 置，该η型背面场细栅电极，宽为200 μ m，边缘距离η型背面场边缘的距离为150 μ m。
[0038] 图5b中所示为对比实验方案，发射极细栅电极为一条较粗栅线（800 μ m)，其余参 数及制备工艺一致。
[0039] 本实施例中的单晶硅太阳电池背表面栅线电极可有效降低银浆用量，同时减少复 合电流，提升光电转换效率。
[0040] 表1本实施例中的单晶硅太阳电池与常规背结背接触单晶硅太阳电池的各项性 能指标对比实验结果
【权利要求】
1. 一种单晶硅太阳电池背表面栅线电极结构，包括设于单晶硅片背表面的P型发射极 和η型背面场，所述p型发射极和η型背面场相互交替分布且不相接触，还包括p型发射极 主栅电极、η型背面场主栅电极、ρ型发射极细栅电极和η型背面场细栅电极，其中所述ρ型 发射极细栅电极位于所述Ρ型发射极上，所述η型背面场细栅电极位于所述η型背面场上， 所述Ρ型发射极细栅电极与所述Ρ型发射极主栅电极相连接，所述η型背面场细栅电极与 所述η型背面场主栅电极相连接，其特征是：每个ρ型发射极细栅电极由多条平行均匀分布 的细栅组成，所述多条平行均匀分布的细栅的末端通过一细栅相连。
2. 根据权利要求1所述的单晶硅太阳电池背表面栅线电极结构，其特征是：每个ρ型 发射极细栅电极由:Γ5条平行均匀分布的细栅组成。
3. 根据权利要求1所述的单晶硅太阳电池背表面栅线电极结构，其特征是：所述ρ型 发射极主栅电极和η型背面场主栅电极相对称分布于所述单晶硅片两对边的靠近边缘位 置处。
4. 根据权利要求3所述的单晶硅太阳电池背表面栅线电极结构，其特征是：所述ρ型 发射极主栅电极和η型背面场主栅电极的形状为条状且与所述的ρ型发射极细栅电极和η 型背面场细栅电极相垂直分布。
5. 根据权利要求4所述的单晶硅太阳电池背表面栅线电极结构，其特征是：在所述的ρ 型发射极主栅电极上朝向所述的Ρ型发射极细栅电极方向设有凸出的矩形区域，在所述的 η型背面场主栅电极上朝向所述的η型发射极细栅电极方向也设有凸出的矩形区域。
6. 根据权利要求5所述的单晶硅太阳电池背表面栅线电极结构，其特征是：所述的凸 出的矩形区域至少为2个，以与所述ρ型发射极细栅电极或η型背面场细栅电极相平行的 单晶硅片中心线为对称轴相对称分布。
7. 根据权利要求6所述的单晶硅太阳电池背表面栅线电极结构，其特征是：所述ρ型 发射极主栅电极和所述η型背面场主栅电极两端部的形状与所述单晶硅片两端部的形状 相适配。
8. 根据权利要求1所述的单晶硅太阳电池背表面栅线电极结构，其特征是：每个η型 背面场细栅电极由1条细栅组成，且该条细栅位于所述η型背面场的中间位置。
9. 根据权利要求1所述的单晶硅太阳电池背表面栅线电极结构，其特征是：所述单晶 硅片为η型单晶硅片。
10. -种单晶硅太阳电池，其特征是，在所述单晶硅太阳电池的背表面上设置有权利要 求1-9任一项所述的背表面栅线电极结构。
【文档编号】H01L31/0224GK104124287SQ201410278075
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】沈辉, 姜辰明, 李力, 王殿磊 申请人:中山大学