一种MWT太阳能电池片及利用其制成的MWT太阳能电池组件的制作方法

本实用新型属于太阳电池技术领域，具体涉及一种MWT太阳能电池片及利用其制成的MWT太阳能电池组件。

背景技术：

太阳能电池是一种将光能转化为电能的半导体器件。尽量低的生产成本和尽量高的能量转化效率一直是太阳能电池工业追求的目标。常规太阳能电池的负电极接触电极和正电极接触电极分别位于电池片的正反两面，其中位于电池正面的金属电极的覆盖率一般在7％左右。由于电池的正面为受光面，金属电极的覆盖必将导致一部分入射的太阳光被金属电极所反射，造成一部分光学损失。减少金属电极的正面覆盖率可以直接提高的电池的能量转化效率。

“金属穿导(Metal Wrap Through)电池”，简称MWT电池，是一种负电极接触电极和正电极接触电极都位于电池背面的电池。在MWT电池结构中，位于电池受光面的接触电极通过硅基体体内被引导到电池背面，使表面发射极所收集的电流由电池的背面流出。与传统太阳能电池相比，电池正面的金属电极被位于背面的正面电极接触点所取代，电池正面覆盖率减小，接受光照的面积增加，从而有效增加了电池片的短路电流，使电池能量转化效率得到提高。

在常规MWT太阳能电池组件的封装中，相邻MWT电池片之间采用串联方式进行互联，具体包括以下两种方式：

(1)使用焊带进行互联：即使用焊带将一个MWT电池片的正极接触点与另一个MWT电池片的负极接触点直接相连。图1示出了现有的一种常见的焊带互联方式。这种方法的缺点主要在于：需要的焊带长度较长，电阻较大，导致组件功率在焊带上的传输损失大；在使用电压高、短路电流高的高效MWT电池片时，大部分能量将以热量的形式损耗掉而非转化为电能，电池端得到的高转换效率在组件端并不能得到完全体现。

(2)使用金属导电基板进行互联：即使用导电胶将电池背面的正负电极接触点与金属导电基板上预先制作好的接触点直接相连，从而自动形成完整的回路；然而，金属导电基板不仅价格昂贵，在长期使用情况下还有可能存在弯曲、绝缘等问题，导致组件失效或功率衰减过大等问题。

技术实现要素：

本实用新型的第一个目的在于提供一种MWT太阳能电池片，利用其制成的太阳能电池组件在焊带上的传输损失小，组件效率高。

本实用新型的第二个目的在于提供一种利用上述MWT太阳能电池片制成的MWT太阳能电池组件。

为达到上述的第一个目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种MWT太阳能电池片，其受光面上设有正面电极，背光面上设有作为负极的正面电极接触点和作为正极的背面电极接触点，所述的正面电极接触点通过贯穿所述MWT太阳能电池片的通孔与所述的正面电极相连；其特征在于：所述的正面电极接触点呈N×N阵列排布，背面电极接触点也呈N×N阵列排布，且各列的正面电极接触点和背面电极接触点相间分布，使所述正面电极接触点和背面电极接触点整体呈N行×2N列阵列排布。

在本文中，“阵列排布”指的是电极接触点排布为多个行和多个列，行与行之间相互平行，列与列之间互相平行，行与列之间相互垂直。

本MWT太阳能电池片与现有的MWT太阳能电池片之间的主要差别在于背光面上的正面电池接触点和背面电极接触点之间的排列方式：在本实用新型的MWT太阳能电池片中，正面电极接触点和背面电极接触点整体呈N行×2N列的阵列分布，且每列的正面电极接触点列和背面电极接触点列相间分布，即在该N行×2N列的阵列中，每列的电池接触点均为正面电极接触点或均为背面电极接触点，而每行的电池接触点则为相间分布的正面电极接触点和背面电极接触点。这种排列可以使本MWT太阳电池片被容易地分割为几个多个大小相等的电池单元，且每个电池单元具有分别分布于所述电池单元背光面的对边边缘的一列正面电极接触点和一列背面电极接触点。在将这些电池单元进行组串时，将相邻电池单元的正面电极接触点和背面电极接触点通过焊带进行互联。由于正面电极接触点和背面电极接触点均位于电池单元的边缘附近，故使用较短的焊带就可以达成电池单元之间的互联，在焊带上的损耗较小，组件效率高。

所述的电极接触点可以为直径为0.2～10mm的圆形或边长0.2～10mm的方形，也可为其它合适的形状。

优选地，在所述正面电极接触点和背面电极接触点整体的N行×2N列的阵列排布中，各行电极接触点的行间距相等，各列电极接触点的列间距不等，分为宽间距和窄间距两种列间距，且列与列之间以“宽间距-窄间距-宽间距-窄间距”形式排布，所述的宽间距为10～80mm，窄间距为1～20mm，所述的窄间距小于所述的宽间距。

上述的是本实用新型推荐的一种MWT太阳电池片的电极接触点的排布方式。在进行上述MWT太阳电池片的切割时，可以沿窄间距的中心线对电池片进行纵向切割，从而能够容易地获得正面电极接触点和背面电极接触点位于电池单元的两边缘附近的电池单元。

具体而言，所述的MWT太阳能电池片为层压结构，其由受光面向背光面方向依次包括钝化减反膜层、正表面发射极层、电池片基体、组合保护膜层和背面铝层；所述的受光面为钝化减反膜层，所述的背光面为背面铝层，所述背面铝层表面局部开槽形成背面局部背场。

优选地，所述的钝化减反膜层为SiO_x钝化膜和SiN_x减反膜，其总厚度为65～100nm，折射率为1.9～2.3；所述的正表面发射极层为一定掺杂浓度的n⁺发射结，其方块电阻为40～300ohm/sq；所述的电池片基体为P型单晶硅衬底，其电阻率为1～30Ω·cm，厚度为50～300μm，背面为抛光面或湿刻面，所述的组合保护膜为氧化硅(SiO_x)、氧化铝(AlO_x)以及氮化硅(SiN_x)等膜组合成的两层膜或三层膜系，所述的组合保护膜层的总厚度为60～500μm。

在本实用新型的一个推荐的实施例中，所述的背光面上的正面接触电极和背面接触电极均呈4×4阵列排布，使所述正面电极接触点和背面电极接触点整体呈4行×8列阵列排布。这种电池片可被切割为4个电池单元。

在本实用新型的另一个推荐的实施例中，所述的背光面上的正面接触电极和背面接触电极均呈8×8阵列排布，使所述正面电极接触点和背面电极接触点整体呈8行×16列阵列排布。这种电池片可被切割为8个电池单元。

上述的MWT太阳能电池片可通过以下步骤制备：

步骤1：对电池片基体表面进行制绒，制绒后进行电池片基体表面的清洗；

步骤2：通过扩散或离子注入，在经清洗的电池片基体的正表面形成正表面发射极层；

步骤3：随后，将所述经扩散或离子注入的电池片结构进行湿刻或抛光处理，并对经湿刻或抛光处理后的电池片结构进行激光或化学腐蚀开孔，以形成通孔；

步骤4：对经步骤3处理后的电池片进行表面清洗，再通过氧化工艺在表面形成复合组合膜中的一层膜；

步骤5：在经步骤4处理后的电池片结构的背表面沉积氧化铝(AlO_x)层和/或氧化硅(SiO_x)层和/或氮化硅(SiN_x)层，以形成组合保护膜层；

步骤6：在经步骤5处理后的电池片结构的正表面发射极层上形成钝化减反膜层；

步骤7：在所述的正表面发射极层上印刷正面电极，在所述的组合保护膜层的表面上开孔或开槽；

步骤8：使用灌孔浆料，对所述的通孔进行填充，同时在背面印刷形成正面电极接触点和背面电极接触点；

步骤9：在电池片背表面再印刷背面铝线；

步骤10：再在电池片正表面发射极层上印刷正面电极；

步骤11：对电池片进行烧结，以形成背面局部背场和背面铝层，并使得所述的正面电极接触点和背面电极接触点形成接触特性，进而得到上述的MWT太阳电池片。

为达到上述的第二个实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种利用上述MWT太阳能电池片制成的MWT太阳能电池片组件，其特征在于：包括至少两块由上述MWT太阳能电池片分割而成的电池单元，每块所述的电池单元具有分别分布于所述电池单元背光面的对边边缘旁的一列正面电极接触点和一列背面电极接触点；所述的电池单元相邻排布形成组串，相邻的电池单元的每一正面电极接触点和每一背面电极接触点之间均通过焊带相连；位于所述组串一端的电池单元的正面电极接触点与汇流条之间通过焊带相连，位于所述组串另一端的电池单元的背面电极接触点与另一汇流条之间通过焊带相连。

与现有的MWT太阳能电池组件不同，本太阳能电池片组件并非直接进行电池片的串联，而是先将电池片分割为面积更小的电池单元，再对电池单元进行焊带串联并在两端设置汇流条，以实现电池单元的组串。这种做法有以下优点：

(1)每个电池单元的面积相对于电池片而言大大减小，故其电流和电阻也相对较小。每一串电池片组串的电流和串联电阻也得到降低，从而减小了细栅线线电阻损耗的影响，因此可以降低银浆的耗量，同时提高了电池和组件的填充因子，改善组件效率；

(2)电池单元之间的间隙相对较小，从而充分利用有效空间，提升了组件受光面积；焊带的距离小，从而降低了功率损失，极大地提升了组件功率，降低了生产成本及度电成本；

(3)无需昂贵的金属背板，直接通过焊带在同一面焊接互联，避免了因为金属背板带来的弯曲及绝缘等问题，提升了太阳能组件的可靠性，同时也极大地降低了成本。

在形成组串后，后续的汇流、叠层、层压等组件封装工艺和常规组件制作方式无异。

在本实用新型的一种推荐的实施方式中，所有所述电池单元上的正面电极接触点和背面电极接触点的数量均相等。

一种制备上述MWT太阳电池组件的方法，包括以下步骤：

步骤1：将所述的MWT太阳电池片切割为若干个相同大小的电池单元，使每块所述的电池单元具有分别分布于所述电池单元背光面的对边边缘旁的一列正面电极接触点和一列背面电极接触点；

步骤2：将所述的电池单元平铺在平面上，使相邻电池单元的正面电极接触点和背面电极接触点位于紧邻位置，并通过焊带将紧邻的两个电池单元的正面电极接触点和背面电极接触点连接在一起，形成组串；

步骤3：在所述的组串两端设汇流条，一条汇流条与位于所述组串一端的电池单元的正面电极接触点之间通过焊带相连，另一条汇流条与位于所述组串另一端的电池单元的背面电池接触点之间通过焊带相连。

步骤4：进行汇流、叠层、层压等组件封装工艺，得到电池组件。

上述的汇流、叠层、层压等组件封装工艺均为本领域的常规工艺。

本实用新型的有益效果如下：

(1)本MWT太阳能电池组件在焊带上的传输损失小，组件输出功率高；

(2)本MWT太阳能电池组件无需使用金属导电基板进行互联，从而避免了金属导电基板在长期使用下的弯曲、绝缘等问题，延长电池组件的使用寿命；

(3)本MWT太阳能电池的设计可以很容易地在MWT电池制作过程中实现，对MWT电池的性能不会有任何负面影响；

(4)本MWT太阳能电池组件的制备方法简单，优质可靠，无需对现有组件生产线进行太多改进，成本低廉，流程简单易操作，可直接应用到大规模生产中。

附图说明

下文将结合说明书附图和具体实施例，对本实用新型进行进一步说明。

图1为常规MWT电池组件中MWT电池片的一种串联互联方式；

图2为本实用新型的MWT太阳能电池片的结构示意图；

图3为实施例1的MWT太阳能电池片的背面电极版型示意图；

图4为实施例1的MWT太阳能电池片的切割示意图；

图5为实施例1的MWT太阳能电池单元的互联示意图；

图6为实施例1的MWT太阳能电池组件的电池单元组串示意图；

图7为实施例2的MWT太阳能电池片的背面电极版型示意图。

附图标记：1-正面电极；2-钝化减反射膜层；3-正表面发射极层；4-电池片基体；5-背面局部背场；6-背面铝层；7-正面电极接触点；8-背面电极接触点；9-通孔；10-组合保护膜层；11-MWT太阳能电池单元；12-焊带；13-汇流条；14-MWT太阳能电池片。

具体实施方式

以下列举具体实施例对本实用新型进行说明。需要指出的是，以下实施例只用于对本实用新型作进一步说明，不代表本实用新型的保护范围，其他人根据本实用新型的提示做出的非本质的修改和调整，仍属于本实用新型的保护范围。

在下文的实施例中，所使用的电池片基体为电阻率在0.1～10Ω·cm的轻掺杂的p型单晶硅片；所使用的化学清洗溶液为江阴江化微电子材料股份有限公司提供的HCl和H₂O₂配成的SC2溶液。所使用的灌孔浆料为杜邦^TM公司的PV701。

实施例1

如图2～6所示，本实施例中的MWT太阳能电池片为层压结构，其由受光面向背光面方向依次包括钝化减反膜层2、正表面发射极层3、电池片基体4、组合保护膜层10和背面铝层6；所述的受光面为钝化减反膜层2，所述的背光面为背面铝层6，所述背面铝层6表面局部开槽形成背面局部背场5。其中，钝化减反膜层2为SiO_x钝化膜和SiN_x减反膜的复合膜，厚度为80nm；正表面发射极层3为一定掺杂浓度的n⁺发射结，其方块电阻为100ohm/sq；电池片基体4为为P型单晶硅衬底，其电阻率为2Ω·cm，厚度为180μm，且其背面为抛光面；组合保护膜层10共两层，分别由受光面向背光面方向包括氧化铝(AlO_x)层以及氮化硅(SiN_x)层；组合保护膜层10的总厚度为100μm。

太阳能电池片的受光面即钝化减反膜层2上设有正面电极1，背光面即背面铝层6上分布有作为正极接触点的正面电极接触点7和作为负极接触点的背面电极接触点8，正面电极接触点7通过贯穿本MWT太阳能电池片的通孔9与正面电极1相连。背光面上的正面电极接触点7呈4×4阵列分布，背面电极接触点8也呈4×4阵列分布，且各列的正面电极接触点7和背面电极接触点8相间分布，使背光面上的正面电极接触点7和背面电极接触点8整体呈4行×8列的阵列分布。各行电极接触点的行间距相等，各列电极接触点的列间距不等，分为宽间距和窄间距两种列间距，且列与列之间以“宽间距-窄间距-宽间距-窄间距”形式排布，所述的宽间距为39mm，窄间距为2mm，所述的窄间距小于所述的宽间距。如图3所示，本MWT太阳能电池片可被切割为4个MWT太阳能电池单元11，其中每个电池单元11的背光面具有一列正面电极接触点7和一列背面电极接触点8，其分别位于MWT太阳能电池单元11背光面的对边边缘。

本实施例的MWT太阳电池片的制作方法如下：

步骤1：将电池片基体4置于制绒槽中，在0.5wt％的氢氧化钠去离子水溶液中以及75℃的条件下进行制绒，以形成绒面结构；

步骤2：然后进行电池片基体4表面的清洗：使用化学清洗溶液在5～90℃下清洗0.5～60分钟。

步骤3：将步骤2所得的电池片基体4在810℃的炉管中进行磷(P)扩散70min，制备正表面发射极层3；

步骤4：随后，将所述经扩散或离子注入的电池片结构在碱抛光机中进行抛光处理，以去除背结和磷硅玻璃；

步骤5：对经抛光处理后的电池片结构进行激光开孔，以形成通孔9；

步骤6：对电池片进行表面清洗，再通过氧化工艺在表面形成复合组合膜中氮化硅(SiO_x)层；

步骤7：再在电池片结构的背光面沉积氧化铝(AlO_x)层和氮化硅(SiN_x)层，以共同形成组合保护膜层10；

步骤8：在经上步骤处理后的电池片结构的正表面发射极层3上PECVD生长SiN_x，形成钝化减反射膜层2；

步骤9：利用激光或者化学腐蚀的方法在背面钝化膜上开孔或者开槽。开孔直径为10um,孔间距为100um。开槽宽度为20um,线间距P1为500um。开槽时也可采用虚线方式；

步骤10：使用灌孔浆料，对步骤3中所开的孔进行填充,并同时在电池片背表面印刷形成正面电极接触点7和背面电极接触点8；

步骤11：背面铝线印刷：印刷铝线覆盖开孔或者开槽区域，铝线须要与背电极直接或者节间连接将电流全部收集。铝线宽度为20um,线间距P2为500um；

步骤12：在所述的正表面发射极层3面上采用丝网印刷方法印刷正面电极1，印刷所采用的金属为银；

步骤13：高温快速烧结：将上步骤中印刷完的硅片置于烧结炉中烧结，烧结温度为400-900℃。经烧结后正面电极1穿过钝化减反膜层2，与正表面发射极层3形成欧姆接触；背面铝线和开孔或者开槽区域的硅基体反应形成铝硅合金和背部局部背场5；

使用本MWT太阳电池片制作MWT太阳能电池组件的步骤如下：

步骤1：如图3所示，使用激光切割将一个本实施例的MWT太阳电池片分隔为4个相同大小的MWT太阳能电池单元11，使每个所述MWT太阳能电池单元11具有分别分布于其背光面的对边边缘的一列正面电极接触点7和一列背面电极接触点8；

步骤2：如图4～5所示，将7个通过上述方法得到的电池单元平铺在平面上，使相邻电池单元的正面电极接触点和背面电极接触点位于相邻位置，并通过焊带12将相邻的两个电池单元的正负电极的连接在一起，并在两端设置汇流条13，实现电池单元的组串；

步骤3：对步骤2所得的组串进行常规的汇流、叠层、层压等组件封装工艺，得到太阳能电池组件。

实施例2

本实施例的MWT太阳能电池片结构与实施例1基本相同，其不同之处在于以下几点：

(1)钝化减反膜层2的厚度为100nm，折射率为1.9；

(2)正表面发射极层3的方块电阻为300ohm/sq；

(3)电池片基体4为为P型单晶硅衬底，其电阻率为1Ω·cm，厚度为300μm，且其背面为湿刻面；

(4)组合保护膜层10的总厚度为500μm。

(5)如图7所示，背光面上的正面电极接触点7呈8×8阵列分布，背面电极接触点8也呈8×8阵列分布，且各列的正面电极接触点7和背面电极接触点8相间分布，使背光面上的正面电极接触点7和背面电极接触点8整体呈8行×16列的阵列分布；电极接触点之间的列间距的宽间距为19.4mm，窄间距为1.5mm。

本实施例的MWT太阳电池片的制作方法如下：

步骤1：将电池片基体4置于制绒槽中，在5wt％的氢氧化钠去离子水溶液中以及90℃的条件下进行制绒，以形成绒面结构；

步骤2：然后进行电池片基体4表面的清洗：使用化学清洗溶液在5～90℃下清洗0.5～60分钟。

步骤3：将步骤2所得的电池片基体4在1000℃的炉管中进行磷(P)扩散150min，制备正表面发射极层3；

步骤4：随后，将所述经扩散或离子注入的电池片结构在碱抛光机中进行抛光处理，以去除背结和磷硅玻璃；

步骤5：对经抛光处理后的电池片结构进行激光开孔，以形成通孔9；

步骤6：对电池片进行表面清洗，再通过氧化工艺在表面形成复合组合膜中氮化硅(SiO_x)层；

步骤7：再在电池片结构的背光面沉积氧化铝(AlO_x)层和氧化硅(SiO_x)层，以共同形成组合保护膜层10；

步骤8：在经上步骤处理后的电池片结构的正表面发射极层3上PECVD生长SiN_x，形成钝化减反射膜层2；

步骤9：利用激光或者化学腐蚀的方法在背面钝化膜上开孔或者开槽。开孔直径为200um,孔间距为11000um。开槽宽度为100um,线间距为2000um。开槽时也可采用虚线方式；

步骤10：使用灌孔浆料，对步骤3中所开的孔进行填充,并同时在电池片背表面印刷形成正面电极接触点7和背面电极接触点8；

步骤11：背面铝线印刷：印刷铝线覆盖开孔或者开槽区域，铝线须要与背电极直接或者节间连接将电流全部收集。铝线宽度为2000um,线间距P2为2000um；

步骤12：在所述的正表面发射极层3面上采用丝网印刷方法印刷正面电极1，印刷所采用的金属为银；

步骤13：高温快速烧结：将上步骤中印刷完的硅片置于烧结炉中烧结，烧结温度为400-900℃。经烧结后正面电极1穿过钝化减反膜层2，与正表面发射极层3形成欧姆接触；背面铝线和开孔或者开槽区域的硅基体反应形成铝硅合金和背部局部背场5；

使用本MWT太阳电池片制作MWT太阳能电池组件的步骤如下：

步骤1：使用激光切割将一个本实施例的MWT太阳电池片分隔为4个相同大小的MWT太阳能电池单元11，使每个所述MWT太阳能电池单元11具有分别分布于其背光面的对边边缘的一列正面电极接触点7和一列背面电极接触点8；

步骤2：将14个通过上述方法得到的电池单元平铺在平面上，使相邻电池单元的正面电极接触点和背面电极接触点位于相邻位置，并通过焊带12将相邻的两个电池单元的正负电极的连接在一起，并在两端设置汇流条13，实现电池单元的组串；

步骤3：对步骤2所得的组串进行常规的汇流、叠层、层压等组件封装工艺，得到太阳能电池组件。

实施例3

本实施例的MWT太阳能电池片结构与实施例1基本相同，其不同之处在于以下几点：

(1)钝化减反膜层2的厚度为65nm，折射率为2.3；

(2)正表面发射极层3的方块电阻为40ohm/sq；

(3)电池片基体4为为P型单晶硅衬底，其电阻率为30Ω·cm，厚度为50μm，且其背面为湿刻面；

(4)组合保护膜层的总厚度为60μm；

(5)电极接触点之间的列间距的宽间距为80mm，窄间距为20mm。

本实施例的MWT太阳电池片的制作方法同实施例1。