一种低成本高效晶硅太阳能电池组件的制作方法

本发明属于太阳能电池技术领域，涉及晶硅太阳能电池组件。

背景技术：

在现有的晶硅太阳能电池及组件技术中，通常采用绒面和钝化减反射薄膜来减小太阳能电池片的光学损耗和电学损耗，以优化电池片的各项性能指标，然后经乙烯-醋酸乙烯共聚物（eva）和光伏玻璃封装形成太阳能电池组件，eva和光伏玻璃对太阳光的吸收和反射，会减少太阳光到达电池片的光通量，降低组件的电流密度和输出功率，通常对eva和光伏玻璃的透光率进行独立优化，以减少组件的封装功率损耗。然而这个技术过程存在以下不足：

（1）对电池片而言，绒面+钝化减反射薄膜结构存在如下缺点：（a）绒面结构使得电池片的比表面积非常大，使得载流子在被收集之前的输运距离和复合几率大大增加，导致电流损耗增加，开路电压和填充因子减小；（b）在硅片表面制备钝化减反射薄膜时，综合考虑了表面的钝化效果和减反射两个方面，而表面钝化效果与减反射分别达到最佳时，钝化减反射薄膜的厚度和折射率并不一致，这使得钝化效果和减反射并没有都达到最佳，从而限制了开路电压、短路电流和填充因子的提升；(c)现有生产技术中，通常采用化学试剂刻蚀硅片进行表面织构化处理，所制备的绒面受化学试剂的成分和工艺条件影响很大，使得绒面的均匀性和稳定性不易控制，导致在绒面上制结和镀制减反膜时，其厚度也难以精确控制，且均匀性不稳定，从而造成电池的微观漏电损耗及电池性能的不稳定；（d）在对晶硅表面进行织构化过程中，会在硅片中引入应力，易造成微观裂纹，导致硅片破损率以及后期组件中的隐裂增加；同时，采用湿化学法刻蚀时，要耗费大量的化学试剂，采用物理法刻蚀时，则需要昂贵的物理刻蚀设备，这都会导致生产成本增加；（e）织构化的硅片表面会吸收所有波长的光，包括不足以产生电子空穴对的红外辐射，这样往往会使电池温度升高，导致输出电压降低，实际效率降低，发电量减少；（f）在此凹凸不平的表面制备金属电极时，为了维持与在平坦表面上相同的电阻损耗，必须使用更多的金属，使得金属的消耗量增加。

（2）对组件而言，电池片表面减反膜的设计是基于电池片暴露在空气中的性能测试进行优化的，而当电池片经eva和光伏玻璃封装成组件后，其接收到的光谱和光强都发生了变化，使得该层减反膜对组件并未达到最佳减反射效果，这导致减反膜最终对组件发电量的贡献不明显。

技术实现要素：

本发明提出一种低成本高效晶硅光伏组件，采用抛光硅片代替原有的织构化硅片，采用钝化层+减反层代替原有的复合钝化减反射层，其中钝化层只考虑电池片的钝化效果，以提高电池片的开路电压和填充因子，其中减反层则考虑组件的整体减反射效果，与钝化层和eva及光伏玻璃进行光学匹配。采用所述结构可以使组件整体达到良好的折射率匹配，提高组件整体的减反效果，减少电池组件的功率损耗，提高组件的短路电流密度、开路电压和填充因子，同时降低组件的生产成本和工艺控制难度。

本发明通过以下技术方案实现。

本发明所述的一种低成本高效晶硅太阳能电池组件，在未进行表面织构化处理的抛光多晶硅或单晶硅片表面制结，然后依次沉积钝化膜层和减反射膜层，再制备电极，形成电池片，最后与eva和光伏玻璃封装成组件。

所述的钝化膜层可以是单层sio2、sinx、al2o3或a-siox:h等，也可以是上述材料的复合膜层，总厚度为20~50nm，使电池片钝化效果最佳，开路电压和填充因子最大。

所述的减反膜层的厚度、等效折射率与钝化膜层和eva、光伏玻璃的折射率相匹配，使组件表面光反射尽量少。所述减反膜层的结构为两层结构，紧邻钝化膜层为第一层，其折射率为1.9~2.3，厚度为30~70nm，第一层之上为第二层，其折射率为1.3~2.1，厚度为45~100nm。

所述的eva的折射率为1.48~1.55，厚度为0.2~0.6mm。

所述的光伏玻璃朝向电池片一面为倒金字塔结构，底面为正四边形，锥顶角为54^o，高度为0.1~0.3µm，其折射率为1.5~1.55，厚度为2~3mm，金字塔表面镀制减反射薄膜。

本发明适用于单晶和多晶硅太阳电池组件，包括p型的铝背场、perc电池组件，n型的pert、topcon电池组件，甚至a-si:h/c-si异质结结构的太阳电池组件。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）本发明采用未织构化的抛光硅片，大大缩短了载流子输运距离，同时将钝化膜层和减反射膜层分开优化，使电池片的钝化效果达到最佳，减少了复合损耗，提高了电池片的开路电压和填充因子；在组件应用时相比于制绒技术的太阳电池可减少组件中焊带等所导致的系统串联电阻的影响以及系统连接用导线中的传输损耗。

（2）本发明中减反射层的优化是基于组件整体性能，即减反射膜层的厚度和折射率同时与钝化层和上层eva和超白玻璃的折射率相匹配，其在300~1100nm波长范围内的平均反射率不高于5%，在700~800nm波长范围的反射率不高于2%。

（3）不同于目前晶硅电池制作过程中硅片需化学腐蚀制绒，工艺复杂，且易碎片。本发明使用未织构化的抛光硅片，大大减少化学试剂的用量，同时降低生产中的碎片率和组件生产中的隐裂，工艺简单，成本低，效率高。

（4）本发明采用未织构化的抛光硅片，减少了其表面对红外辐射的吸收，降低了电池片的温度，提高组件的效率。

附图说明

图1为本发明晶硅太阳能电池组件的结构示意图。

图2为光伏玻璃的表面金字塔结构。

图3为本发明晶硅太阳能电池组件实施例1的反射率曲线。

具体实施方式

本发明将通过以下实施例作进一步说明。

实施例1。

在抛光的硅片表面依次制备发射极、钝化膜、减反射薄膜、电极，形成电池片，然后将电池片与eva和光伏玻璃封装形成组件，其中钝化膜为sinx，厚度为48nm；减反射薄膜为两层结构，紧邻钝化膜表面为第一层，其折射率为1.92，厚度为47nm，第一层之上是第二层薄膜，其折射率为1.62，厚度为59nm；eva的折射率为1.48；光伏玻璃朝向电池片一面为倒金字塔结构，底面为正四边形，锥顶角为54^o，高度为0.2µm，其折射率为1.5，厚度为2mm。所制组件在300~1100nm波长范围内的平均反射率为3%。

实施例2。

在抛光硅片表面依次制备发射极、钝化膜、减反射薄膜、电极，形成电池片，然后将电池片与eva和光伏玻璃组合形成组件，其中钝化层为sio2，厚度为30nm；减反射薄膜为两层结构，紧邻钝化层为第一层，其折射率为2.3，厚度为20纳米，第一层之上为第二层，其折射率为2.0，厚度为74nm；eva的折射率为1.5；光伏玻璃朝向电池片一面为倒金字塔结构，底面为正四边形，锥顶角为54^o，高度为0.2µm，其玻璃的折射率为1.51，所制组件在300~1100nm波长范围内的平均反射率为4.8%。

实施例3。

在抛光硅片表面依次制备发射极、钝化膜、减反射薄膜、电极，形成电池片，然后将电池片与eva和光伏玻璃组合形成组件，其中钝化膜为al2o3，厚度为50nm；减反射薄膜为两层结构，紧邻钝化层为第一层，其折射率为2.37，厚度为28nm，第一层之上为第二层，其折射率为2.1，厚度为54nm；eva的折射率为1.51；光伏玻璃朝向电池片一面为倒金字塔结构，底面为正四边形，锥顶角为54^o，高度为0.2µm，其折射率为1.52，所制组件在300~1100nm波长范围内的平均反射率为4%。