利于吸收太阳光的P型PERC双面太阳能电池的制作方法

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，具体是指一种利于吸收太阳光的P型PERC双面太阳能电池。

背景技术：

晶硅太阳能电池是一种有效吸收太阳辐射能，利用光生伏打效应把光能转换成电能的器件，当太阳光照在半导体P-N结上，形成新的空穴-电子对，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。

传统晶硅太阳能电池基本上只采用正面钝化技术，在硅片正面用PECVD的方式沉积一层氮化硅，降低少子在前表面的复合速率，可以大幅度提升晶硅电池的开路电压和短路电流，从而提升晶硅太阳电池的光电转换效率。

随着对晶硅电池的光电转换效率的要求越来越高，人们开始研究PERC背钝化太阳电池技术。目前业界主流厂家的焦点集中在单面PERC太阳能电池的量产，而对于双面PERC太阳能电池也仅仅是一些研究机构在实验室做的研究。双面PERC太阳能电池，由于光电转换效率高，同时双面吸收太阳光，发电量更高，在实际应用中具有更大的使用价值。

在太阳光直射太阳能电池的情况下，太阳能电池吸收的能量是最大的。在固定支架光伏系统中，由于太阳能电池的朝向固定，随着一天当中太阳的移动，太阳能电池接受到的太阳光的角度是不同的，吸收到的太阳光能量也很不稳定。对于单轴跟踪光伏系统，也不能很好地跟踪太阳光的角度，仍然没有最大程度地吸收太阳光能量。

为了克服这个问题，就需要对双面PERC太阳能电池做相应的优化，要求能够提高固定支架光伏系统和单轴跟踪光伏系统中双面PERC太阳能电池对太阳光的吸收率，从而增加双面PERC太阳能电池固定支架光伏系统和单轴跟踪光伏系统的发电量。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种利于吸收太阳光的P型PERC双面太阳能电池，该太阳能电池通过在电池硅片正面刻蚀若干凹槽，捕获更多的太阳光，提高对太阳光的吸收率，从而能够提高双面电池固定支架光伏系统和双面电池单轴跟踪光伏系统的发电量。

本实用新型的这一目的通过如下的技术方案来实现的：一种利于吸收太阳光的P型PERC双面太阳能电池，包括自下而上依次设置的背电极、背面氮化硅膜、背面氧化铝膜、P型硅、N型硅、正面氮化硅膜和正银电极，所述P型硅为电池的硅片，N型硅为在硅片正面扩散形成的N型发射极，所述的正银电极由材料为银的正银主栅电极和材料为银的正银副栅电极组成，正银副栅电极与正银主栅电极相垂直，所述的背电极由材料为银的背银主栅电极和材料为铝的背铝副栅电极组成，背铝副栅电极和背银主栅电极相垂直，所述太阳能电池在背面还开设有开通所述背面氮化硅膜、背面氧化铝膜后直至P型硅的激光开槽区，激光开槽区内印刷灌注铝浆料，形成背铝条，背铝副栅电极与激光开槽区内的背铝条一体印刷成型，背铝副栅电极通过背铝条与P型硅相连，其特征在于：所述P型硅的正面开设有相互平行的若干凹槽，凹槽外露于正面氮化硅膜，所述凹槽的长度方向与正银主栅电极相平行，凹槽的内槽面为绒面，所述绒面能够接受不同方向入射的太阳光，并通过凹槽内部的多次反射和入射，将太阳光捕获。

本实用新型的太阳能电池在电池正面刻蚀互相平行的若干凹槽。在双面电池固定支架光伏系统中，尽管电池的正面朝向固定，但由于正面刻有凹槽，凹槽内的绒面结构可以接受不同方向入射的太阳光，并通过凹槽内部的多次反射和入射，将太阳光捕获，从而能够增加固定支架光伏系统和单轴跟踪光伏系统对太阳光的吸收，提高双面电池固定支架光伏系统和单轴跟踪光伏系统的发电量。

本实用新型中，凹槽可以采用如下结构：

所述凹槽为连续的直线槽或断开的线段槽，每一段线段槽的长度为10～60微米。

所述凹槽的截面为长方形或正方形或V形或五边形或六边形，凹槽的槽深为5～20微米。相互平行的若干凹槽中，相邻的凹槽之间的间距为1～20毫米

所述背面氮化硅膜的厚度为20～500nm。

所述背面氧化铝膜的厚度为2～50nm。

所述背铝副栅电极的根数为30～500条，最优的根数为80～220条。

所述背银主栅电极为连续直栅线或分段栅线。

本实用新型中，所述激光开槽区为多个，激光开槽区的图案为线段式或直线式或点线式或圆点式，激光开槽区的宽度为10～500微米，相邻激光开槽区之间的间距为0.5～10mm。

本实用新型可以做如下改进：所述背电极的外围还印刷一圈材质为铝的铝栅外框，所述铝栅外框分别与对应的背银主栅电极和背铝副栅电极相连接，所述的铝栅外框用于给电子多提供一条传输路径。

在太阳能电池印刷过程中，由于铝浆的粘度较大，网版的线宽又比较窄，会偶尔出现铝栅断栅的情况。铝栅断栅会导致EL测试的图像出现黑色断栅，又会影响电池的光电转换效率。本实用新型在背电极的外围增设一圈铝栅外框，给电子多提供了一条传输路径，防止铝栅断栅造成的EL测试断栅和光电转换效率低的问题。铝栅外框分别与对应的背银主栅电极和背铝副栅电极相连接，铝栅外框下可以有激光开槽区，通过激光开槽区与P型硅相连，铝栅外框也可以没有激光开槽区。

与现有技术相比，试验证明，本实用新型太阳能电池通过在硅片正面刻蚀互相平行的若干凹槽，能够增加固定支架光伏系统和单轴跟踪光伏系统对太阳光的吸收，对太阳光的吸收率能够增加3％～8％，提高双面电池固定支架光伏系统和单轴跟踪光伏系统的发电量能够提升2％～6％。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型利于吸收太阳光的P型PERC双面太阳能电池的整体结构截面图；

图2是本实用新型利于吸收太阳光的P型PERC双面太阳能电池的正面平面图；

图3是本实用新型利于吸收太阳光的P型PERC双面太阳能电池的背面平面图；

图4是本实用新型利于吸收太阳光的P型PERC双面太阳能电池中另一结构的背面平面图；

图5是本实用新型利于吸收太阳光的P型PERC双面太阳能电池中另一结构的背面平面图；

图6是本实用新型利于吸收太阳光的P型PERC双面太阳能电池中另一结构的背面平面图。

附图标记说明

1、背电极，11、背银主栅电极；12、背铝副栅电极；2、激光开槽区，

3、背面氮化硅膜，4、背面氧化铝膜，5、P型硅，6、N型硅，

7、正面氮化硅膜，8、正银电极，81、正银主栅电极；

82、正银副栅电极；9、背铝条；10、凹槽；20、铝栅外框。

具体实施方式

实施例一

如图1至图3所示的一种利于吸收太阳光的P型PERC双面太阳能电池，包括自下而上依次设置的背电极1、背面氮化硅膜3、背面氧化铝膜4、P型硅5、N型硅6、正面氮化硅膜7和正银电极8，P型硅5为电池的硅片，N型硅6为在硅片正面扩散形成的N型发射极，正银电极8由材料为银的正银主栅电极81和材料为银的正银副栅电极82组成，正银副栅电极82与正银主栅电极81相垂直，背电极1由材料为银的背银主栅电极11和材料为铝的背铝副栅电极12组成，背铝副栅电极12和背银主栅电极11相垂直。

太阳能电池在背面还开设有开通背面氮化硅膜3、背面氧化铝膜4后直至P型硅5的激光开槽区2，激光开槽区2与背铝副栅电极12平行设置，激光开槽区2内印刷灌注铝浆料，形成背铝条9，背电极1由材料为银的背银主栅电极11和材料为铝的背铝副栅电极12组成，背铝副栅电极12与激光开槽区2内的背铝条9一体印刷成型，背铝副栅电极12通过背铝条9与P型硅5相连。

P型硅5的正面开设有相互平行的若干凹槽10，凹槽10外露于正面氮化硅膜7，凹槽10的长度方向与正银主栅电极81相平行，凹槽10的内槽面为绒面，绒面能够接受不同方向入射的太阳光，并通过凹槽内部的多次反射和入射，将太阳光捕获。

该太阳能电池在电池正面刻蚀互相平行的若干凹槽10。在双面电池固定支架光伏系统和单轴跟踪光伏系统中，尽管电池的正面朝向固定，但由于正面刻有凹槽10，凹槽10内的绒面结构可以接受不同方向入射的太阳光，并通过凹槽10内部的多次反射和入射，将太阳光捕获，提高对太阳光的吸收率，从而能够增加固定支架光伏系统和单轴跟踪光伏系统对太阳光的吸收，提高双面电池固定支架光伏系统和单轴跟踪光伏系统的发电量。

本实施例中的凹槽10为断开的线段槽，每一段线段槽的长度为50微米，凹槽10的截面为V形，凹槽10的槽深为15微米，相互平行的若干凹槽10中，相邻的凹槽10之间的间距为10毫米。

作为本实施例的变换，凹槽可以为连续的直线槽或断开的线段槽，当其为断开的线段槽时，每一段线段槽的长度为10～60微米。凹槽的截面也可以为长方形或正方形或五边形或六边形，凹槽的槽深为5～20微米。相互平行的若干凹槽中，相邻的凹槽之间的间距为1～20毫米。

本实施例中的背铝条9与背铝副栅电极12一体印刷成型，其实为背铝副栅电极12的一部分，印刷背铝副栅电极12时，铝浆会流入到激光开槽区2内形成背铝条9。

本实施例的背面氧化铝膜4的材质为三氧化二铝(Al2O3)，背面氮化硅膜3和正面氮化硅膜7的材质相同，均为氮化硅(Si3N4)。激光开槽区2的图案为直线型，也可以选用线段式或点线式或圆点式。激光开槽区2的宽度为30微米，宽度也可以在10～500微米之间取值，优选为30～60微米。

本实施例中，背银主栅电极11为连续直栅线，背铝副栅电极12的根数为150条，背面氮化硅膜3的厚度为20nm，背面氧化铝膜4的厚度为2nm。背面氮化硅膜3的厚度为也可以在20～500nm内取值，比如200nm、300nm、400nm等，背面氧化铝膜4的厚度也可以在2～50nm内取值、比如20nm、30nm、40nm等。

作为图3所示背电极的改进，背电极也可以采用图4的结构，此时，背电极的外围还印刷一圈材质为铝的铝栅外框20，铝栅外框20分别与对应的背银主栅电极11和背铝副栅电极12相连接，铝栅外框20用于给电子多提供一条传输路径，防止铝栅断栅造成的EL测试断栅和光电转换效率低的问题。图4中铝栅外框20下还平行开设有激光开槽区2，通过激光开槽区2与P型硅相连。铝栅外框20也可以没有激光开槽区2。图4所示的铝栅外框20为矩形框，分别与对应的多根背银主栅电极11和背铝副栅电极12相连接，铝栅外框20也可以根据背电极形状选择与之适配的结构，如长方形框或正方形框或圆形框或椭圆形框等。

作为本实施例的变换，背电极也可以采用图5的结构，此时激光开槽区2与背铝副栅电极12垂直设置，激光开槽区2为多个，激光开槽区的图案为直线型，相邻的激光开槽区之间的间距为0.9mm，该间距也可以在0.5～10mm内取值，优选为0.8～1mm。

作为图5所示背电极的改进，背电极也可以采用图6的结构，此时，背电极的外围还印刷一圈材质为铝的铝栅外框20，铝栅外框20分别与对应的背银主栅电极11和背铝副栅电极12相连接。图6中铝栅外框20下还开设有与铝栅外框20相垂直的激光开槽区2，通过激光开槽区2与P型硅相连。铝栅外框20也可以没有激光开槽区2。

上述利于吸收太阳光的P型PERC双面太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

(1)在硅片正面进行激光开槽，开设相互平行的若干凹槽10，硅片为P型硅5；

(2)在硅片正面和背面湿法制绒，形成绒面，凹槽10的内槽面也为绒面；

(3)在硅片正面进行扩散，形成N型硅6，即N型发射极；

(4)去除扩散过程形成的磷硅玻璃和周边PN结；

(5)对硅片背面进行抛光；

(6)在硅片背面沉积背面氧化铝膜4；

(7)在氧化铝膜的背面沉积背面氮化硅膜3；

(8)在N型硅6的正面沉积正面氮化硅膜7，凹槽10外露于正面氮化硅膜7；

(9)对硅片背面进行激光开槽，开通背面氮化硅膜3、背面氧化铝膜4后直至硅片，形成激光开槽区2；

(10)在硅片背面采用丝网印刷来印刷背电极1的背银主栅电极11；

(11)在硅片背面采用丝网印刷来印刷背铝副栅电极12，在印刷背铝副栅电极12的同时在激光开槽区2内印刷铝浆料，形成背铝条9，背铝条9与背铝副栅电极12一体印刷成型，背铝条9其实为背铝副栅电极12的一部分，印刷背铝副栅电极12时，铝浆会流入到激光开槽区2内形成背铝条9；

(12)在正面氮化硅膜7的正面采用丝网印刷来印刷正电极浆料，也可以采用喷墨方式印刷，形成正银主栅电极81和正银副栅电极82，凹槽10的长度方向与正银主栅电极81相平行；

(13)对硅片进行高温烧结，形成背电极1和正银电极8；

(14)对硅片进行抗LID退火处理，形成太阳能电池。

其中，步骤(8)在N型硅6的正面沉积正面氮化硅膜7也可以发生在步骤(6)在硅片背面沉积背面氧化铝膜4之前，步骤(5)也可以省去。

实施例二

本实用新型利于吸收太阳光的P型PERC双面太阳能电池的实施例二和实施例一不同之处在于，实施例二中，背银主栅电极11为分段栅线，背铝副栅电极12的根数为100条，背面氮化硅膜3的厚度为150nm，背面氧化铝膜4的厚度为6nm。

实施例三

本实用新型利于吸收太阳光的P型PERC双面太阳能电池的实施例三和实施例一不同之处在于，实施例三中，背银主栅电极11为连续直栅线，背铝副栅电极12的根数为180条，背面氮化硅膜3的厚度为140nm，背面氧化铝膜4的厚度为15nm。

实施例四

本实用新型利于吸收太阳光的P型PERC双面太阳能电池的实施例四和实施例一不同之处在于，实施例四中，背银主栅电极11为分段栅线，背铝副栅电极12的根数为250条，背面氮化硅膜3的厚度为180nm，背面氧化铝膜4的厚度为25nm。

实施例五

本实用新型利于吸收太阳光的P型PERC双面太阳能电池的实施例五和实施例一不同之处在于，实施例五中，背银主栅电极11为连续直栅线，背铝副栅电极12的根数为500条，背面氮化硅膜3的厚度为500nm，背面氧化铝膜4的厚度为50nm。

本实用新型的上述实施例并不是对本实用新型保护范围的限定，本实用新型的实施方式不限于此，凡此种种根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，对本实用新型上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本实用新型的保护范围之内。