P型PERC双面太阳能电池的背电极结构和电池的制作方法

本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种p型perc双面太阳能电池的背电极结构和采用上述背电极结构的电池。

背景技术：

太阳能电池发电是利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能，由于它是绿色环保产品，不会引起环境污染，而且是可再生资源，所以在当今能源短缺的情形下，太阳能电池是一种有广阔发展前途的新型能源。

p型perc双面太阳能电池的制作流程包括：制绒、扩散、刻蚀、背面钝化层沉积、pecvd背面镀膜、正面pecvd镀膜、丝网印刷、烧结、退火。太阳能电池片在将光能转换成电能的过程中，其内部产生的光生载流子需要通过外部印刷的电极收集并引出，然后与外部电路连接，从而将电流输送出来。上述的丝网印刷工序又进一步细分为太阳能电池的背电极印刷和正电极印刷。背电极印刷又分为银主栅电极印刷和铝副栅电极印刷。正电极浆料和背电极浆料印刷在晶硅太阳电池正面上，经过烧结，起到收集电流的作用。背面电极图形的设计决定了背钝化电池的电流收集效果和受光面积，从而影响电池的光电转换效率，因此需要提出一种新的背面电极，可以提高电极的导电性，减小遮光面积，提高电池的光电转换效率。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种p型perc双面太阳能电池的背电极结构，结构简单，成本较低，导电性好，电池的光电转换效率高，可以满足多种不同情形的需要。

本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种p型perc双面太阳能电池，导电性好、光电转换效率高、电池的光电转换效率高，可以满足多种不同情形的需要。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种p型perc双面太阳能电池的背电极结构，所述背电极结构包括至少一条背银主栅、多条相互平行的铝栅线和铝栅外框，所述铝栅线和背银主栅垂直连接，所述多条铝栅线的四周设有所述铝栅外框；

所述铝栅线和背银主栅之间形成重叠连接的区域，所述重叠连接的区域围绕在所述背银主栅的四周，在重叠连接的区域，所述铝栅线覆盖背银主栅；

所述背银主栅包括至少两个背银子主栅，每两个背银子主栅之间形成断开区间，所述断开区间设有至少1条连接线，所述背银子主栅通过连接线相互连接，所述背银子主栅通过连接线与铝栅外框连接；或者，所述背银主栅上设有至少一个镂空部。

作为上述方案的优选方式，所述断开区间设有1-5条连接线。

作为上述方案的优选方式，所述镂空部的形状为长方形、正方形、圆形、椭圆形、菱形、或弧形和长方形的组合图形。

作为上述方案的优选方式，所述背银主栅上设有1-15个镂空部；

或者背银子主栅之间形成1-15个断开区间。

作为上述方案的优选方式，所述背银主栅的数量为2-8根，所述背银主栅的宽度为0.5-5mm；

所述铝栅线的数量为20-300根，所述铝栅线的宽度为30-500微米；

所述背银主栅与铝栅线重叠连接区域的宽度为0.05-5mm。

相应的，本发明还提供一种p型perc双面太阳能电池，包括背银主栅、铝栅线、背面钝化层、p型硅、n型发射极、正面钝化层和正银电极，所述背面钝化层经过激光开槽后形成若干个平行设置的激光开槽区，每个激光开槽区内设置至少1组激光开槽单元；铝栅线与激光开槽区一一对应设置，所述铝栅线通过激光开槽区与p型硅相连，所述铝栅线与背银主栅垂直连接，所述多条铝栅线的四周设有所述铝栅外框；

所述铝栅线和背银主栅之间形成重叠连接的区域，所述重叠连接的区域围绕在所述背银主栅的四周，在重叠连接的区域，所述铝栅线覆盖背银主栅；

所述背银主栅包括至少两个背银子主栅，每两个背银子主栅之间形成断开区间，所述断开区间设有至少1条连接线，所述背银子主栅通过连接线相互连接，所述背银子主栅通过连接线与铝栅外框连接；或者，所述背银主栅上设有至少一个镂空部。

作为上述方案的优选方式，所述背银主栅上设有1-15个镂空部，所述镂空部的形状为长方形、正方形、圆形、椭圆形、菱形、或弧形和长方形的组合图形；

或者，背银子主栅之间形成1-15个断开区间，所述断开区间设有1-5条连接线。

作为上述方案的优选方式，所述背银主栅的数量为2-8根，所述背银主栅的宽度为0.5-5mm；

所述铝栅线的数量为20-300根，所述铝栅线的宽度为30-500微米；

所述背银主栅与铝栅线重叠连接区域的宽度为0.05-5mm。

作为上述方案的优选方式，所述铝栅线与激光开槽区平行，

每个激光开槽区内设置至少2组激光开槽单元，相邻两组平行设置的激光开槽单元之间的间距为5-300μm；

所述激光开槽区的宽度为10-500μm；位于激光开槽区下方的铝栅线的宽度大于激光开槽区的宽度，铝栅线的宽度为30-550μm。

作为上述方案的优选方式，所述铝栅线与激光开槽区垂直，

所述激光开槽单元之间的间距为0.5-50mm。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明提供一种p型perc双面太阳能电池的背电极结构，既可以替代现有单面太阳能电池结构中全铝背电场的作用，还具有载流导体的功能，适用于装设在p型perc双面太阳能电池的背面作为背面电极。具体的，背电极结构包括至少一条背银主栅和多条相互平行的铝栅线，铝栅线和背银主栅垂直连接；铝栅线和背银主栅之间形成重叠连接的区域，重叠连接的区域围绕在背银主栅的四周，可以保证铝栅线和背银主栅之间形成良好的接触，保证背电极的电流收集效果，从而保证太阳能电池的光电转换效率。在重叠连接的区域，铝栅线覆盖背银主栅，可以提高背电极结构的导电率，提高背电极的电流收集效果，从而保证太阳能电池的光电转换效率。

本发明采用分段主栅，即背银主栅包括至少两个背银子主栅，每两个背银子主栅之间形成断开区间，断开区间设有至少1条连接线，所述背银子主栅通过连接线相互连接，所述背银子主栅通过连接线与铝栅外框连接；或者，背银主栅上设有至少一个镂空部，大大节省银浆用量，降低电池制造成本。

本发明还提供一种采用上述背电极结构的p型perc双面太阳能电池，其在电池背面设有多条平行设置的铝栅线，不仅替代现有单面太阳能电池中全铝背电场，实现背面吸光的功能，还用作背银电极中的副栅结构用于传导电子。制作本发明所述p型percp型perc双面太阳能电池，可节省银浆和铝浆的用量，降低生产成本，而且实现双面吸收光能，显著扩大太阳能电池的应用范围和提高光电转换效率。

附图说明

图1是p型perc双面太阳能电池的背电极结构第一实施例的结构示意图；

图2是图1所示a-a向的剖面图；

图3是p型perc双面太阳能电池的背电极结构第二实施例的结构示意图；

图4是p型perc双面太阳能电池的背电极结构第三实施例的结构示意图；

图5是p型perc双面太阳能电池的背电极结构第四实施例的结构示意图；

图6是p型perc双面太阳能电池的剖面图；

图7是p型perc双面太阳能电池的背面结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

近年来，随着科学家和技术人员的深入研究，发现了一种背面钝化的perc太阳能电池可进一步提高电池的光电转换效率。然而背面的氧化铝膜和氮化硅膜为绝缘层，不能传导电子，因此常规的做法是在栅线下方的氮化硅上开槽，印刷栅线时，银浆可填充到开槽区内与p型硅形成欧姆接触，从而实现导电功能。

现有的perc单面太阳能电池在电池的背面设有全铝背电场覆盖在硅片的整个背面，全铝背电场的作用是提高了开路电压voc和短路电流jsc，迫使少数载流子远离表面，少数载流子复合率降低，从而整体上提高电池效率。然而，由于全铝背电场不透光，因此，具有全铝背电场的太阳能电池背面无法吸收光能，只能正面吸收光能，其光电转换效率难以大幅度的提高。

为此，本发明提出一种新的背面电极，既可以替代现有单面太阳能电池结构中全铝背电场的作用，还具有载流导体的功能，适用于装设在p型perc双面太阳能电池的背面作为背面电极。

结合图1-5，本发明提供了一种p型perc双面太阳能电池的背电极结构的多种实施例，所述背电极结构包括至少一条背银主栅1、多条相互平行的铝栅线2和铝栅外框20，所述铝栅线2和背银主栅1垂直连接，所述多条铝栅线2的四周设有铝栅外框20，所述背银主栅1包括至少两个背银子主栅11，每两个背银子主栅11之间形成断开区间110；或者，所述背银主栅1上设有至少一个镂空部112。因此，本发明采用分段主栅，大大节省银浆用量，降低电池制造成本。

当背银主栅1上设有至少一个镂空部112来实现分段时，所述镂空部112的形状为长方形、正方形、圆形、椭圆形、菱形、或弧形和长方形的组合图形，但不限于此。所述背银主栅1上优选设有1-15个镂空部112，具体可以是2个、3个、4个、5个、6个、7个等，但不限于此。

当背银主栅1通过设有断开区间110来实现分段时，所述断开区间110设有至少1条连接线111，所述背银子主栅11通过连接线111相互连接，所述背银子主栅11通过连接线111与铝栅外框20连接。

所述背银子主栅11之间优选形成1-15个断开区间110，具体可以是2个、3个、4个、5个、6个、7个等，但不限于此。

所述断开区间110优选设有1-5条连接线，具体可以是1个、2个、3个，但不限于此。

需要说明的是，本实施例中的背银主栅1的两端与主体相同，但是，背银主栅1的两端也可以是其他形状，例如三角形、双直线形、单直线形、梯形或椭圆形，但不限于此。

所述铝栅线2和背银主栅1之间形成重叠连接的区域12。重叠连接的区域12具体参见图1所示的虚线框，其围绕在背银主栅1的四周，可以保证铝栅线和背银主栅之间形成良好的接触，保证背电极的电流收集效果，从而保证太阳能电池的光电转换效率。铝栅线2和背银主栅1将硅片形成多个受光区10，从而实现太阳能电池的背面吸收太阳能。

在重叠连接的区域12，所述铝栅线2覆盖背银主栅1，可以提高背电极结构的导电率，提高背电极的电流收集效果，从而保证太阳能电池的光电转换效率。

所述背银主栅与铝栅线重叠连接区域的宽度为0.05-5mm。优选的，所述背银主栅1与铝栅线2重叠连接区域12的宽度为0.1-2mm，具体可以是0.1mm、0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm，但不限于此。重叠连接区域12的宽度为0.1-2mm，不影响封装组件时背银主栅1与焊带的焊接。

优选的，所述背电极结构包括至少两条背银主栅1，所述背银主栅1之间相互平行。所述背银主栅1的数量为2-8根，所述背银主栅1的宽度为0.5-5mm。

所述铝栅线的数量为20-300根，所述铝栅线的宽度为30-500微米。

在图1、2所示的背电极结构的第一实施例中，所述背银主栅1上设有五个镂空部112。所述镂空部112的形状为长方形。

如图3示，本发明提供了背电极结构的第二实施例，其与第一实施例不同的是，所述背银主栅1上设有四个镂空部112，所述镂空部112的形状为弧形和长方形的组合图形。

如图4示，本发明提供了背电极结构的第三实施例，其与第一实施例不同的是，所述背银主栅1包括五个背银子主栅11，每两个背银子主栅11之间形成四个断开区间110，所述断开区间110设有1条连接线111。

如图5示，本发明提供了背电极结构的第四实施例，其与第一实施例不同的是，所述背银主栅1包括五个背银子主栅11，每两个背银子主栅11之间形成四个断开区间110，所述断开区间110设有2条连接线111。

相应的，本发明还提供一种采用上述背电极结构的p型perc双面太阳能电池，具体如图6（图6是铝栅与激光开槽平行的情况）所示，包括背银主栅1、铝栅线2、背面钝化层、p型硅5、n型发射极6、正面钝化层7和正银电极8，其中，所述背面钝化层包括背面氮化硅膜3、背面氧化铝膜4，正面钝化层7可以是正面氮化硅膜，但不限于此。

所述背面氮化硅膜3和背面氧化铝膜4经过激光开槽后形成30-500组平行设置的激光开槽区9，每个激光开槽区内设置1-50组激光开槽单元；铝栅线2与激光开槽区9一一对应设置，所述铝栅线2通过激光开槽区9与p型硅5相连；所述铝栅线2与背银主栅1垂直连接。

本发明对现有的单面perc太阳能电池进行改进，不再设有全铝背电场，而是将其变成许多的铝栅线2，采用激光开槽技术在背面氮化硅膜3和背面氧化铝膜4上开设激光开槽区9，而铝栅线2印刷在这些平行设置的激光开槽区9上，从而能与p型硅5形成局部接触，密集平行排布的铝栅线2不仅能起到提高开路电压voc和短路电流jsc，降低少数载流子复合率，提高电池光电转换效率的作用，可替代现有单面电池结构的全铝背电场，而且铝栅线2并未全面遮盖硅片的背面，太阳光可从铝栅线2之间投射至硅片内，从而实现硅片背面吸收光能，大幅提高电池的光电转换效率。

优选地，所述铝栅线2的根数与激光开槽区的个数对应，皆为30-500条，更佳地，所述铝栅线2的根数为80-220条。

如图7所示为硅片背面，铝栅线2与背银主栅1呈垂直连接。铝栅线2与背银主栅1的设计要点同图1-5所示的背电极结构相同，在此不再赘述。由于背面氮化硅膜3和背面氧化铝膜4设有激光开槽区9，印刷铝浆形成铝栅线2时，铝浆填充至激光开槽区9，使得铝栅线2与p型硅5形成局部接触，可将电子传输至铝栅线2，与铝栅线2相交的背银主栅1则汇集铝栅线2上的电子，由此可知，本发明所述铝栅线2起到提高开路电压voc和短路电流jsc，降低少数载流子复合率，以及传输电子的作用，可替代现有单面太阳能电池中全铝背电场，不仅减少银浆和铝浆的用量，降低生产成本，而且实现双面吸收光能，显著扩大太阳能电池的应用范围和提高光电转换效率。

需要说明的是，图7所示的硅片背面采用的是图1、2所示的背电极结构的第一实施例，当然，其也可以采用图3所示的第二实施例、图4所示的第三实施例，图5所示的第四实施例的背电极结构，其实施方式并不局限于本发明所举实施例。

所述铝栅线与激光开槽区可以是平行，也可以是垂直的。

当铝栅线与激光开槽区平行时，激光开槽区内设置2组以上激光开槽单元，相邻两组平行设置的激光开槽单元之间的间距为5-300μm。

本发明所述激光开槽区9的宽度为10-500μm；位于激光开槽区9下方的铝栅线2的宽度大于激光开槽区9的宽度，铝栅线2的宽度为30-550μm。在上述铝栅线2宽度选择较大数值如500μm，而激光开槽区9宽度选择较小数值如40μm，可将多组激光开槽区9并排设在同一铝栅线2之上，保证铝栅线2与p型硅5有足够的接触面积。

当铝栅线与激光开槽区垂直时，所述激光开槽单元之间的间距为0.5-50mm。

进一步，每组激光开槽单元包括至少1个激光开槽单元，所述激光开槽单元的图案为线条、圆形、椭圆形、三角形、四边形、五边形、六边形、十字形或星形。优选的，所述激光开槽单元的图案为一条连续的直线或多个线段组成的虚线；当所述激光开槽单元的图案为多个线段组成的虚线时，所述线段的长度相同或不同。铝栅线2可以是直线形、曲线形、波浪形、锯齿形，但不限于此。每组激光开槽单元的排列方式也可以是直线形、曲线形、波浪形、锯齿形，但不限于此。铝栅线的形状和每组激光开槽单元的排列方式相同。

因此，本发明所述p型perc双面太阳能电池改变设有多条平行设置的铝栅线2，不仅替代现有单面太阳能电池中全铝背电场实现背面吸光，还用于背银电极中的副栅结构用作传导电子。制作本发明所述p型percp型perc双面太阳能电池，可节省银浆和铝浆的用量，降低生产成本，而且实现双面吸收光能，显著扩大太阳能电池的应用范围和提高光电转换效率。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。