一种金属环绕背接触电池及其制备方法和封装方法
【专利摘要】本发明公开了一种金属环绕背接触电池及其制备方法和封装方法，所述金属环绕背接触电池包括硅片，硅片上设有若干孔洞，孔洞内填充有银浆，所述硅片的正面设有重掺杂层，硅片的背面设有银电极和铝背场，银电极与硅片的背面之间也设有重掺杂层，所述银电极包括正面电极和背面电极，所述正面电极与孔洞内的银浆连接，正面电极和背面电极均为条形电极且相互平行。本发明能够减小电池漏电，而且在电池后期封装时，还能避免焊接时发生短路，节约工序，同时也节约封装成本，利于产业化。
【专利说明】一种金属环绕背接触电池及其制备方法和封装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能电池领域，具体涉及一种金属环绕背接触电池的结构、该电池的制备方法以及封装方法。
【背景技术】
[0002]提高晶体硅太阳电池转换效率的有效途径之一是减少光学损失。光学损失可分为太阳电池正面反射损失、太阳电池正面遮光损失和光直接穿透太阳电池的损失等。
[0003](1)针对太阳电池正面反射损失，研究人员开发了先进表面织构化和双层减反膜等新技术。八.先进表面织构化:相比常见的碱制绒金字塔结构和酸制绒蠕虫结构，采用反应离子刻蚀、激光刻蚀、金属离子催化刻蚀等技术制备的新型表面结构可以进一步降低硅片的表面反射率，在硅片内部形成光陷阱，提高太阳电池的短路电流；8.双层减反膜:在电池的正面镀折射率不同的双层减反膜，如常见的51队和310,双层膜、51队双层膜等。双层减反膜可通过折射率变化降低光的反射损失，增加表面钝化和体钝化效应，同时提高太阳电池的短路电流和开路电压；
(2)针对太阳电池正面遮光损失，研究人员开发了精细印刷、发射极环绕背接触电池(冊”、金属环绕背接触电池(丽10、全背接触电池(180等新技术。八、精细印刷:通过减小电池正面主栅和细栅的宽度、增加高宽比的方式，如细线印刷和二次印刷技术，降低太阳电池正面的遮光面积，增加进光量；8、￡11电池:用激光在硅片上打孔，并将正面发射极制作到孔洞中和电池背面，由于正面没有栅线，遮光损失可忽略不计，但￡11电池孔洞数量极多，给电池制备造成一定困难 ?、丽I太阳电池:用激光在硅片上打孔，正面电极通过孔洞中的金属浆料引导到电池背面，减少正面的遮光面积，提高太阳电池的短路电流；0、全背接触电池:电极全部制作在电池背面，正面无栅线遮光，但18(:电池对制作工艺要求极高，目前仍无量产产品；
(3)针对光直接穿透太阳电池的损失，研究人员开发了背面钝化和双面电池技术。八、背面钝化:在太阳电池背面镀钝化膜，如3102和八10,，背面钝化膜在表面钝化效应的同时可作为背反射器，使穿透太阳电池的光从背面反射回到电池内部二次吸收，提高入射光的吸收利用率；8、双面电池:电池的两面都可以接受入射光，扩展受光面积，提高短路电流。
[0004]其中，丽I太阳电池的研发和产业化工作近年来已取得巨大突破，其正面遮光比常规电池少，转换效率更高，还可以兼容选择性发射极、先进表面织构化、双层减反膜、精密印刷和背面钝化等技术，被认为是未来太阳电池的发展趋势。同时，丽I太阳电池的组件封装技术开发和产业化工作也在不断进行，目前较为成熟的方案是用导电铜箔集成背板封装，由于目前导电背板生产成本高昂，造成丽I组件成本相对传统焊条封装的组件成本偏高，一定程度上掩盖了丽I太阳电池在电池端的转换效率和成本优势。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种金属环绕背接触电池，并提供该电池的制备方法和封装方法，解决目前的金属环绕背接触电池往往只能采用导电铜箔集成背板封装，导致工艺成本较高的问题。
[0006]本发明为实现上述目的，采用以下技术方案实现:
一种金属环绕背接触电池，包括硅片，硅片上设有若干孔洞，孔洞内填充有银浆，硅片的正面设有重掺杂层，硅片的背面设有银电极和铝背场，银电极与硅片的背面之间也设有重掺杂层，银电极包括正面电极和背面电极，正面电极与孔洞内的银浆连接，正面电极和背面电极均为条形电极且相互平行。
[0007]目前的金属环绕背接触电池为了避免在焊接时发生短路，需要铺设绝缘层，而本发明则从电池结构本身出发，通过在银电极与硅片的背面之间设置重掺杂层，即银电极不与硅片背面接触，在这种结构下，无需铺设绝缘层，这样不仅可以减小电池漏电，而且在电池后期封装时，还能避免焊接时发生短路，节约工序，同时也节约封装成本，利于产业化。
[0008]进一步地，作为优选方案，所述正面电极与背面电极的距离为7.5111111。正面电极与背面电极的距离对金属环绕电池在工作当中的热效应有直接影响，若正负极相隔太近，贝0模拟出的红外图像显示热损失严重；太远则造成电池体积过大，为此，发明人经过大量实验和研究发现，当正面电极与背面电极的距离为7.5^时，以该距离为基准的正负极电极设计，在整个电池背面显示出非常均匀的热损失分布图像。
[0009]一种制备上述金属环绕背接触电池的方法，包括以下步骤:
(￡11)使用红外激光器对娃片打孔；
(^2)打孔后的硅片通过制绒制备减反射绒面；
(￡13)制绒后的娃片通过扩散炉扩散制备￠1-11结；
(^4)在扩散后的硅片背面局部印刷线型石蜡掩膜，用于制备重掺杂区域；
(￡15)硅片依次通过刻蚀、镀膜；
(%)在硅片背面丝网印刷银电极、铝背场，并烘干；
(^7)在硅片正面印刷银细栅线，最后通过烧结，电池制备完成；
(必)按照以上相同步骤制作镜像结构的电池。
[0010]所述步骤(4)的具体过程为:
(41)优化设计石蜡掩膜的图形、尺寸以及在孔洞周围的覆盖面积；
(^42)将石蜡加热到85摄氏度，采用喷墨打印机对硅片进行掩膜印刷，石蜡蜡滴沉积到硅片表面后冷却固化，形成石蜡掩膜。
[0011]一种封装上述金属环绕背接触电池的方法，包括以下步骤:
(1^1)单焊电池的重掺杂区域，两端电池的单焊采用特殊处理；
(132)电极互为镜像的两块电池进行交叉串焊，得到电池组；
(…)层压前准备:将相互连接好的太阳电池按照夹层结构布置，布置顺序为:白背板、 、电池组、―八、玻璃；
(^)将层压结构放置到层压机中进行层压，实现太阳电池的封装。
[0012]所述步骤60中，单焊电池的重掺杂区域的具体过程为:通过焊带，将位于重掺杂区域的银电极进行连接，得到多组相互平行的正、负电极。
[0013]所述步骤(化)中，两端电池的单焊采用特殊处理的具体过程为:通过互联条，将两端电池的正负极焊接到电池重掺杂区域，以便将电池列连接到两端的汇流条上。
[0014]本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果:
(1)本发明通过在银电极与硅片的背面之间设置重掺杂层，即银电极不与硅片背面接触，在这种结构下，无需铺设绝缘层，这样不仅可以减小电池漏电，而且在电池后期封装时，还能避免焊接时发生短路，节约工序，同时也节约封装成本，利于产业化。
[0015](2)本发明在制备金属环绕背接触电池时，对扩散后的硅片背面局部印刷线型石蜡掩膜，用于制备重掺杂区域，从而使银电极能够与硅片背面隔离开，以便后期在焊接电极时，能够避免焊接短路，简化操作。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为金属环绕背接触电池孔洞处的纵截面结构示意图；
图2为金属环绕背接触电池孔洞外的纵截面结构示意图；
图3为单个电池的电极焊接前的结构示意图；
图4为单个电池的电极焊接后的结构示意图；
图5为电极图样互为镜像的两块电池的焊接结构示意图。
[0017]附图中附图标记对应的名称为:1、硅片，2、重掺杂层，3、银电极，4、铝背场。
【具体实施方式】
[0018]下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0019]实施例:
如图1、图2所示，本实施例所述的一种金属环绕背接触电池，包括硅片，硅片上设有若干孔洞，孔洞内填充有银浆，硅片的正面设有重掺杂层，硅片的背面设有银电极和铝背场，银电极与硅片的背面之间也设有重掺杂层，银电极包括正面电极和背面电极，正面电极与孔洞内的银浆连接，正面电极和背面电极均为条形电极且相互平行。
[0020]本实施例从电池结构本身出发，通过在银电极与硅片的背面之间设置重掺杂层，即银电极不与硅片背面接触，在这种结构下，无需铺设绝缘层，这样不仅可以减小电池漏电，而且在电池后期封装时，还能避免焊接时发生短路，节约工序，同时也节约封装成本，利于产业化。
[0021]另外，为了获得更好的效果，本实施例将正面电极与背面电极的距离限定为
7.5^,以该距离为基准的正负极电极设计，在整个电池背面显示出非常均匀的热损失分布图像。
[0022]一种制备上述金属环绕背接触电池的方法，包括以下步骤:
(￡11)使用红外激光器对娃片打孔；
(^2)打孔后的硅片通过制绒制备减反射绒面；
(￡13)制绒后的娃片通过扩散炉扩散制备￠1-11结；
(^4)优化设计石蜡掩膜的图形、尺寸以及在孔洞周围的覆盖面积，将石蜡加热到85摄氏度，采用喷墨打印机对硅片进行掩膜印刷，石蜡蜡滴沉积到硅片表面后冷却固化，形成石蜡掩膜；
(￡15)硅片依次通过刻蚀、镀膜；
(%)在硅片背面丝网印刷银电极、铝背场，并烘干； (^7)在硅片正面印刷银细栅线，最后通过烧结，电池制备完成；
(必)按照以上相同步骤制作镜像结构的电池。
[0023]本实施例通过上面的制备方法，对扩散后的硅片背面局部印刷线型石蜡掩膜，用于制备重掺杂区域，从而使银电极能够与硅片背面隔离开，以便后期在焊接电极时，能够避免焊接短路，简化操作。
[0024]一种封装上述金属环绕背接触电池的方法，包括以下步骤:
(化)单焊电池的重掺杂区域，通过焊带，将位于重掺杂区域的银电极进行连接，得到多组相互平行的正、负电极，如图3、图4所示；
两端电池的单焊采用特殊处理，通过互联条，将两端电池的正负极焊接到电池重掺杂区域，以便将电池列连接到两端的汇流条上；
(132)电极互为镜像的两块电池进行交叉串焊，得到电池组，如图5所示；
(…)层压前准备:将相互连接好的太阳电池按照夹层结构布置，布置顺序为:白背板、 、电池组、―八、玻璃；
(^)将层压结构放置到层压机中进行层压，实现太阳电池的封装。
[0025]本实施例采用上面的封装方法，能够将电极图样互为镜像的两块电池采用直线焊条进行连接，从而可与常规组件生产线相匹配，降低了金属环绕背接触电池的生产成本。
[0026]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种金属环绕背接触电池，其特征在于:包括硅片(1)，硅片(I)上设有若干孔洞，孔洞内填充有银浆，所述硅片(I)的正面设有重掺杂层(2)，硅片(I)的背面设有银电极(3)和铝背场(4)，银电极(3)与硅片(I)的背面之间也设有重掺杂层(2)，所述银电极(3)包括正面电极和背面电极，所述正面电极与孔洞内的银浆连接，正面电极和背面电极均为条形电极且相互平行。
2.根据权利要求1所述的一种金属环绕背接触电池，其特征在于:所述正面电极与背面电极的距离为7.5mm。
3.一种制备权利要求1或2所述的金属环绕背接触电池的方法，其特征在于:包括以下步骤: (al)使用红外激光器对娃片打孔； (a2)打孔后的硅片通过制绒制备减反射绒面； (a3)制绒后的娃片通过扩散炉扩散制备p-n结； (a4)在扩散后的硅片背面局部印刷线型石蜡掩膜，用于制备重掺杂区域； (a5)硅片依次通过刻蚀、PECVD镀膜； (a6)在硅片背面丝网印刷银电极、铝背场，并烘干； (a7)在硅片正面印刷银细栅线，最后通过烧结，电池制备完成； (a8)按照以上相同步骤制作镜像结构的电池。
4.根据权利要求3所述的制备金属环绕背接触电池的方法，其特征在于:所述步骤(a4)的具体过程为: (a41)优化设计石蜡掩膜的图形、尺寸以及在孔洞周围的覆盖面积； (a42)将石蜡加热到85摄氏度，采用喷墨打印机对硅片进行掩膜印刷，石蜡蜡滴沉积到硅片表面后冷却固化，形成石蜡掩膜。
5.一种封装权利要求1或2所述的金属环绕背接触电池的方法，其特征在于:包括以下步骤: (bl)单焊电池的重掺杂区域，两端电池的单焊采用特殊处理； (b2)电极互为镜像的两块电池进行交叉串焊，得到电池组； (b3)层压前准备:将相互连接好的太阳电池按照夹层结构布置，布置顺序为:白背板、EVA、电池组、EVA、玻璃； (b4)将层压结构放置到层压机中进行层压，实现太阳电池的封装。
6.根据权利要求5所述的封装金属环绕背接触电池的方法，其特征在于:所述步骤(bl)中，单焊电池的重掺杂区域的具体过程为:通过焊带，将位于重掺杂区域的银电极进行连接，得到多组相互平行的正、负电极。
7.根据权利要求5所述的封装金属环绕背接触电池的方法，其特征在于:所述步骤(bl)中，两端电池的单焊采用特殊处理的具体过程为:通过互联条，将两端电池的正负极焊接到电池重掺杂区域，以便将电池列连接到两端的汇流条上。
【文档编号】H01L31/0224GK104362192SQ201410570220
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】龙巍, 吴婧, 蔡蔚, 林洪峰 申请人:天威新能源控股有限公司