一种n型太阳能电池和组件及其系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种N型太阳能电池和组件及其系统。本实用新型的一种N型太阳能电池，包括N型晶体硅基体，N型晶体硅基体的正表面包括依次从内到外的p+掺杂区域和正表面钝化减反膜；N型晶体硅基体的背表面包括背面电极，N型晶体硅基体的正表面包括穿透钝化减反膜的槽状结构、正面副栅和正面主栅，正面副栅填充在槽状结构内并与所述p+掺杂区域形成欧姆接触。其有益效果是：在N型太阳能电池正表面的正面电极结构中，主栅线使用银浆，这样可以很好地满足焊接要求；通过槽状结构的设置，正面副栅可以使用铝浆，这样既能和p+掺杂表面形成优异的欧姆接触，又能极大地降低浆料带来的生产成本。
【专利说明】
一种N型太阳能电池和组件及其系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及太阳能电池领域，特别涉及一种N型太阳能电池和组件及其系统。
【背景技术】
[0002]随着光伏技术的不断发展，高效、高稳定性、低成本的光伏电池将会成为光伏市场追求的主流产品。而N型太阳能太阳电池具有转换效率高、光致衰减低、稳定性好、性价比高，同时还具有双面发电、适合建筑一体化以及垂直安装等优点，在光伏市场上受到越来越多重视。
[0003]最常见的N型太阳能电池结构是正面为p+掺杂层，基体为N型硅，而背面为η+掺杂层。其金属化一般采用双面H型金属栅线结构，ρ+面印刷掺铝银浆，η+面印刷银浆。之所以在P+面使用掺铝银浆，是因为如下两个原因:I)是为了形成良好的欧姆接触。对P+型掺杂表面而言，三价铝和P+掺杂的硅有更小的接触电阻，如果使用纯银浆的话接触电阻会较高。2)为了满足焊接要求。电池片在封装成组件的过程中必须进行焊接，所以金属电极必须要满足可焊性这个要求，含锡焊带可以和银牢固焊接，在铝表面却无法进行良好的焊接。因此，为了同时满足欧姆接触和焊接性能这两个要求，一般在P+面使用掺铝银浆。然而掺铝银浆中的银含量较高，其成本其实和纯银浆不相上下。目前还没有一种有效的P+型掺杂表面的金属化方法，在满足低欧姆接触电阻和优异可焊性的同时又能大幅度减少含银浆料的使用。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种N型太阳能电池和组件及其系统。本实用新型的一种N型太阳能电池，既能满足与ρ+掺杂区域的低欧姆接触电阻，又有优异的可焊接性能，同时又能大幅度减少含银浆料的使用从而降低电池片的生产成本。
[0005]本实用新型的一种N型太阳能电池，其技术方案是:
[0006]—种N型太阳能电池，包括N型晶体硅基体，N型晶体硅基体的正表面包括依次从内到外的P+掺杂区域和正表面钝化减反膜;N型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的η+掺杂区域和背表面钝化膜;N型晶体硅基体的背表面包括背面电极，N型晶体硅基体的正表面包括穿透钝化减反膜的槽状结构、正面副栅和正面主栅，正面副栅填充在槽状结构内并与所述P+掺杂区域形成欧姆接触;正面主栅的长与宽的比值小于或者等于600:1。
[0007]其中，正面副栅是铝正面副栅，正面主栅是银正面主栅或者银铝合金正面主栅。
[0008]其中，背面电极是由背面主栅和背面副栅构成的H型栅线。
[0009]其中，正面主栅的线宽为0.5-3mm，正面副栅的线宽为20-60μπι，背面主栅的线宽为0.5-3_，背面副栅的线宽为20-60μπι。
[0010]其中，槽状结构的宽度为20_60μπι。
[0011]其中，钝化减反膜是S1hSiNxSAl2O3介质膜中的一种或多种，钝化膜是S12和SiNx介质膜组成的复合介质膜。
[0012]其中，N型晶体硅基体的厚度为50-300μπι;ρ+掺杂区域的掺杂深度为0.5-2.ΟμπιΑ?化减反膜的厚度为70-1 1nm;钝化膜的厚度为不低于20nm; η+掺杂区域的掺杂深度为0.5-2.0um0
[0013]其中，槽状结构的形状为连续的线条状结构、非连续的线条状结构或者非连续的圆点状结构。
[0014]本实用新型还提供了一种N型太阳能电池组件，包括由上至下依次设置的前层材料、封装材料、N型太阳能电池、封装材料、背层材料，N型太阳能电池是上述的一种N型太阳能电池。
[0015]本实用新型还提供了一种N型太阳能电池系统，包括一个或多于一个串联的N型太阳能电池组件，N型太阳能电池组件是上述的一种N型太阳能电池组件。
[0016]本实用新型的实施包括以下技术效果:
[0017]本实用新型的技术优点主要体现在:在N型太阳能电池正表面的正面电极结构中，主栅线使用银浆，这样可以很好地满足焊接要求;通过槽状结构的设置，正面副栅可以使用铝浆，这样既能和P+掺杂表面形成优异的欧姆接触，又能极大地降低浆料带来的生产成本。一般而言，副栅线的银耗量大概占总耗量的60-80%左右，所以本实用新型相比现有技术，可以减少大约60-80%的正面银耗量。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型实施例的一种N型太阳能电池的金属化方法步骤(I)后的电池结构截面示意图。
[0019]图2为本实用新型实施例2的一种N型太阳能电池的金属化方法步骤(2-1)后的电池结构截面示意图。
[0020]图3为本实用新型实施例的一种N型太阳能电池的金属化方法实施例1步骤(2)之后以及实施例2步骤(2-2)后的电池结构截面示意图。
[0021]图4为本实用新型实施例的一种N型太阳能电池的金属化方法步骤(3)后的电池结构截面示意图。
[0022]图5为本实用新型实施例的一种N型太阳能电池的金属化方法步骤(4)后的电池结构截面示意图。
[0023]图6为本实用新型实施例的一种N型太阳能电池的金属化方法步骤(5)后的电池结构截面示意图。
[0024]图7为本实用新型实施例的一种N型太阳能电池的金属化方法中经过开槽后的连续线条状结构示意图。
[0025]图8为本实用新型实施例的一种N型太阳能电池的金属化方法中经过开槽后的非连续线条状结构示意图。
[0026]图9为本实用新型实施例的一种N型太阳能电池的金属化方法中经过开槽后的非连续圆点状结构示意图。
[0027]图10为本实用新型实施例的一种N型太阳能电池的金属化方法中经过开槽后的错位排列的非连续圆点状结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面将结合实施例以及附图对本实用新型加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。
[0029]参见图6至图10所示，本实施例提供了一种N型太阳能电池，包括N型晶体娃基体10，N型晶体硅基体10的正表面包括依次从内到外的ρ+掺杂区域12和正表面钝化减反膜14;N型晶体硅基体10的背表面包括依次从内到外的η+掺杂区域16和背表面钝化膜18;N型晶体硅基体10的背表面包括背面电极，N型晶体硅基体10的正表面包括穿透钝化减反膜14的槽状结构、正面副栅24和正面主栅20，正面副栅24填充在槽状结构内并与所述ρ+掺杂区域形成欧姆接触;正面主栅的长与宽的比值小于或者等于600:1，优选154:1，还可以选择100:1、200: K300:1、400:1和600: I。正面副栅24是铝正面副栅，正面主栅20垂直于正面副栅24，正面主栅20是银正面主栅或者银铝合金正面主栅。背面电极是由背面主栅22和背面副栅26构成的H型栅线，背面主栅22的线宽为0.5-3mm，背面副栅26的线宽为20-60μπι。槽状结构的宽度为 20-60μηι。
[0030]槽状结构的形状为连续的线条状结构(如图7所示)、非连续的线条状结构(如图8所示)、非连续的圆点状结构(如图9所示)。非连续的线条状结构和非连续的圆点状结构可以是有规则的阵列或者无规则的阵列(如图10所示)；圆点的直径为30-300微米。非连续的线条状结构中的非连续的线条可以是横向有规则的阵列，也可以是纵向有规则的阵列。优选地，钝化减反膜14是Si02、SiNx或Al2O3介质膜中的一种或多种，钝化膜18是S12和SiNx介质膜组成的复合介质膜。N型晶体硅基体的厚度为50-300μπι;ρ+掺杂区域12的掺杂深度为
0.5-2.(^111;钝化减反膜14的厚度为70-11011111;钝化膜18的厚度为不低于2011111;11+掺杂区域16的掺杂深度为0.5-2.Ομπι。
[0031]为了更清楚的显示本实施例中N型太阳能电池的结构，下述以两个实施例对N型太阳能电池的制备方法也作了详细描述。
[0032]实施例1
[0033]参见图1、图3至图6所示，本实施例中的一种N型太阳能电池的金属化方法包括如下步骤:
[0034](I)、如图1所示，制备金属化前的N型双面电池，包括N型晶体硅基体10，Ν型晶体硅基体10的正表面包括依次从内到外的ρ+掺杂区域12和正表面钝化减反膜14;Ν型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的η+掺杂区域16和背表面钝化膜18。其中正表面的钝化减反膜14是Si02、SiNx或Al2O3介质膜中一种或多种，背表面的钝化膜18是S12和SiNx介质膜组成的复合介质膜。N型晶体硅基体10的厚度为50-300μπι;ρ+掺杂区域12的掺杂深度为0.5-2.0μm;正表面钝化减反膜14的厚度为70-110nm;背表面钝化膜18的厚度为不低于20nm;n+掺杂区域16的掺杂深度为0.5-2.Ομπι。
[0035](2)、如图3所示，使用激光器在正表面的钝化减反膜14上开槽形成槽状结构，确保其完全穿透钝化减反膜14。槽状结构的形状为连续的线条状结构(如图7所示)，其宽度为20-60um，长度为154mm。这些连续线条互相平行，间距1.95mm，共设置80根。优选地，槽状结构的形状可以为非连续的线条状结构(如图8所示)、非连续的圆点状结构(如图9所示)。非连续的线条状结构和非连续的圆点状结构可以是有规则的阵列或者无规则的阵列(如图10所示)。非连续的线条状结构中的非连续的线条可以是横向有规则的阵列，也可以是纵向有规则的阵列。
[0036](3)、如图4所示，在N型晶体硅基体10的背表面使用银浆印刷电极并进行烘干，其电极图案的形状为H型栅线，其中背面主栅22线宽为0.5-3mm，长154mm，等间距设置4根，背面副栅26线宽为20-60um，长154mm，互相平行，间距为1.55mm，共设置100根。
[0037](4)、如图5所示，在N型晶体硅基体10的正表面使用铝浆印刷正面副栅24并进行烘干，正面副栅24宽度为20_60um，长度为154mm，互相平行，间距1.95mm，共设置80根。在印刷时，务必使印刷后的正面副栅24和步骤(2)中的开槽图案完全重合。
[0038](5)、如图6所示，在N型晶体硅基体10的正表面使用银浆印刷正面主栅20并进行烘干，正面主栅20线宽0.5-3mm，本实施例采用1mm，长154mm，等间距设置4根。测得银浆的印刷湿重为20-50毫克。
[0039](6)、将步骤(5)处理后的N型单晶硅基体10传送入带式烧结炉进行烧结，烧结峰值温度为900°C。烧结后即完成N型太阳能电池的制作。
[0040]实施例2
[0041]参见图1至图6所示，本实施例中的一种N型太阳能电池的金属化方法包括如下步骤:
[0042](I)、如图1所示，制备金属化前的N型双面电池，包括N型晶体硅基体10，N型晶体硅基体10的正表面包括依次从内到外的ρ+掺杂区域12和正表面钝化减反膜14;N型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的η+掺杂区域16和背表面钝化膜18。其中正表面的钝化减反膜14是Si02、SiNx或Al2O3介质膜中一种或多种，背表面的钝化膜18是S12和SiNx介质膜组成的复合介质膜。N型晶体硅基体10的厚度为50-300μπι;ρ+掺杂区域12的掺杂深度为0.5-2.0μm;正表面钝化减反膜的厚度为70-110nm;背表面钝化膜18的厚度为不低于20nm;n+掺杂区域16的掺杂深度为0.5-2.Ομπι。
[0043](2-1)、如图2所示，在N型晶体硅基体10的正表面印刷刻蚀浆料40并进行烘干。刻蚀浆料40的作用是刻蚀正表面钝化减反膜14。印刷图案的形状为互相平行的线条，其宽度为20-60um，长度为154mm，间距1.95mm，共设置80根。烘干时间为1-10分钟，确保完全刻蚀掉正表面钝化减反膜14。
[0044](2-2)、如图3所示，将步骤(2-1)处理后的N型单晶硅基体10放入清洗设备中去除残余的刻蚀浆料40并进行清洗烘干。可根据情况辅以超声提高清洗效果。
[0045](3)、如图4所示，在N型晶体硅基体10的背表面使用银浆印刷电极并进行烘干，其电极图案的形状为H型栅线，其中背面主栅22线宽为0.5-3mm，长154mm，等间距设置4根，背面副栅26线宽为20-60um，长154mm，互相平行，间距为1.55mm，共设置100根。
[0046](4)、如图5所示，在N型晶体硅基体10的正表面使用铝浆印刷正面副栅24并进行烘干，正面副栅24宽度为20_60um，长度为154mm，互相平行，间距1.95mm，共设置80根。在印刷时，务必使印刷后的正面副栅24和步骤(2)中的刻蚀后的图案完全重合。
[0047](5)、如图6所示，在N型晶体硅基体10的正表面使用银浆印刷正面主栅20并进行烘干，正面主栅20线宽0.5-3mm，本实施例采用1mm，长154mm，等间距设置4根。测得银浆的印刷湿重为20-50毫克。
[0048](6)、将步骤(5)处理后的N型单晶硅基体10传送入带式烧结炉进行烧结，烧结峰值温度为900°C。烧结后即完成N型太阳能电池的制作。
[0049]采用现有的N型太阳能电池正表面的金属化方法，其正面金属化的银浆耗量约为100-150毫克，而采用实施例1和实施例2的正面金属化方法，其正面金属化的银浆耗量为20-50毫克。按照目前金属浆料的市场价格来计算的话，实施例1和实施例2中每一片电池片的正面金属化成本相比现有技术要低大概0.3-0.5元，以年产50MW的生产线为例，每年本实用新型可减少N型太阳能电池正表面的金属化成本300-500万元。
[0050]本实施例还提供了一种N型太阳能电池组件，包括由上至下连接的前层材料、封装材料、N型太阳能电池、封装材料、背层材料，N型太阳能电池是上述的一种N型太阳能电池。本实施例的N型太阳能电池组件的结构及工作原理使用本领域公知的技术，且本实用新型提供的N型太阳能电池组件的改进仅涉及上述的N型太阳能电池，不对其他部分进行改动。故本说明书仅对N型太阳能电池及其制备方法进行详述，对N型太阳能电池组件的其他部件及工作原理这里不再赘述。本领域技术人员在本说明书描述的内容基础上，即可实现本实用新型的N型太阳能电池组件。
[0051]本实施例还提供了一种N型太阳能电池系统，包括一个或多于一个串联的N型太阳能电池组件，N型太阳能电池组件是上述的一种N型太阳能电池组件。本实施例的N型太阳能电池系统的结构及工作原理使用本领域公知的技术，且本实用新型提供的N型太阳能电池系统的改进仅涉及上述的N型太阳能电池，不对其他部分进行改动。故本说明书仅对N型太阳能电池及其制备方法进行详述，对N型太阳能电池系统的其他部件及工作原理这里不再赘述。本领域技术人员在本说明书描述的内容基础上，即可实现本实用新型的N型太阳能电池系统。
[0052]最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
【主权项】
1.一种N型太阳能电池，包括N型晶体硅基体，所述N型晶体硅基体的正表面包括依次从内到外的P+掺杂区域和正表面钝化减反膜;所述N型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的η+掺杂区域和背表面钝化膜;其特征在于:所述N型晶体硅基体的背表面包括背面电极，所述N型晶体硅基体的正表面包括穿透所述钝化减反膜的槽状结构、正面副栅和正面主栅，所述正面副栅填充在所述槽状结构内并与所述P+掺杂区域形成欧姆接触;所述正面主栅的长与宽的比值小于或者等于600:1。2.根据权利要求1所述的一种N型太阳能电池，其特征在于:所述正面副栅是铝正面副栅，所述正面主栅是银正面主栅或者银铝合金正面主栅。3.根据权利要求1所述的一种N型太阳能电池，其特征在于:所述背面电极是由背面主栅和背面副栅构成的H型栅线。4.根据权利要求3所述的一种N型太阳能电池，其特征在于:所述背面主栅的线宽为0.5-3mm，所述背面副栅的线宽为20-60μπι，所述正面主栅的线宽为0.5-3mm，所述正面副栅的线宽为20-60μπι。5.根据权利要求1所述的一种N型太阳能电池，其特征在于:所述槽状结构的宽度为20-6 Oum ο6.根据权利要求1所述的一种N型太阳能电池，其特征在于:所述钝化减反膜是Si02、SiNx或Al2O3介质膜中的一种，所述钝化膜是S12和SiNx介质膜组成的复合介质膜。7.根据权利要求1所述的一种N型太阳能电池，其特征在于:所述N型晶体硅基体的厚度为50-30(^111;所述？+掺杂区域的掺杂深度为0.5-2.(^111;所述钝化减反膜的厚度为70-1 1nm;所述钝化膜的厚度为不低于20nm ；所述η+掺杂区域的掺杂深度为0.5-2.0ym08.根据权利要求1?7任一所述的一种N型太阳能电池，其特征在于:所述槽状结构的形状为连续的线条状结构、非连续的线条状结构或者非连续的圆点状结构。9.一种N型太阳能电池组件，包括由上至下依次设置的前层材料、封装材料、N型太阳能电池、封装材料、背层材料，其特征在于:所述N型太阳能电池是权利要求1-8任一所述的一种N型太阳能电池。10.一种N型太阳能电池系统，包括一个或多于一个串联的N型太阳能电池组件，其特征在于:所述N型太阳能电池组件是权利要求9所述的一种N型太阳能电池组件。
【文档编号】H01L31/0352GK205542837SQ201620311978
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】林建伟, 刘志锋, 孙玉海, 季根华, 张育政
【申请人】泰州中来光电科技有限公司