CN106449794A - 一种高效n型太阳能电池及利用其制造电池组件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效N型太阳能电池，包括N型硅片主体，该N型硅片主体具有受光面和背光面，受光面上和背光面上均设有电极。背光面的电极为均匀布设在所述背光面上的接触点；该接触点的总面积占所述背光面总面积的0.1%‑5%，且接触点之间通过导电体连接。本发明的高效N型太阳能电池电池效率高，且银浆耗量小，成本较低。本发明的还提供了一种利用前述的高效N型太阳能电池制造电池组件的方法。

Description

一种高效N型太阳能电池及利用其制造电池组件的方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种高效N型太阳能电池及利用其制造电池组件的方法。

背景技术

在目前的光伏市场中，硅太阳电池的原料基本上为掺硼的p型硅，相应的生产线也是基于掺硼的p型硅设计的，生产工艺流程包括制绒、扩散、等离子刻蚀或湿刻、氮化硅沉积、丝网印刷、烧结。掺硼的p型硅得到广泛使用的主要原因是：早期的太阳电池主要用于空间应用，而p型晶体硅太阳电池在空间应用时比n型硅太阳电池更稳定；随着太阳电池逐渐用于地面应用，使用p型硅太阳电池的传统沿用了下来。

现有的掺硼的p型硅太阳电池存在以下弊端：(1)p型硅中掺杂的硼在光照条件下会形成硼氧复合对，造成太阳电池转换效率的衰减；(2)p型硅中的少子是电子，其对外来杂质引起的复合敏感，导致少子寿命不高。采用n型硅制作的太阳电池则不存在上述问题：n型硅本身不含或者含极少量的硼元素，故硼氧复合对作用很弱，没有光致衰减的问题；n型硅中的少子是空穴，对外来杂质引起的复合不敏感，故少子寿命高。因此，n型硅太阳电池具有广阔发展前景。目前已商业化生产的高效n型太阳电池包括三洋公司的HIT太阳电池、Sunpower公司的IBC太阳电池和LG双面电池。然而，由于普通n型硅太阳电池需要同时在受光面和背光面设电极，即在两面同时印刷银浆，与普通太阳电池相比多了一面印刷面，因此银浆耗量增加，成本较高。

另外，在常规组件制作中，电池片之间的互连往往采用串联方式。在串联连接中，电池的电流越高，组件功率在互连条上的传输损失越大。叠片连接是一种常见的串联连接方式。在叠片连接中，一块电池片的背光面与相邻电池片的受光面相接触。传统的太阳能电池在采用叠片方式进行连接时，为了在电池之间传输电流，需要在太阳能电池背面的细栅线和主栅线上再设置多条长焊带。由于传输距离长，电阻大，内阻损耗大，大部分能量以热量的形式损耗掉而非转化为电能，发电成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效N型太阳能电池，其电池效率高，且银浆耗量小，成本较低。

本发明的第二个目的是提供一种利用本发明的高效N型太阳能电池制造电池组件的方法。

为达到上述的第一个发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种高效N型太阳能电池，其包括N型硅片主体，所述的N型硅片主体具有受光面和背光面，所述的受光面上和背光面上均设有电极，其特征在于：所述的背光面的电极为均匀布设在所述背光面上的接触点；所述接触点的总面积占所述背光面总面积的0.1％-5％，且所述的接触点之间通过导电体连接。

本发明的高效N型太阳能电池采用接触点代替常规作为背光面电极的细栅线和主栅线，极大地降低了电极与背光面的接触面积，从而提升开路电压，并提高电池的效率。此外，还可以减少银浆用量，节约电池生产成本。

上述的接触点可以通过常规的丝网印刷银浆或电镀银浆的方式，设于所述的背光面上。导电体连接背光面上的所有接触点并导电，以实现现有的主栅线和细栅线的功能。具体而言，所述的导电体为超宽焊带或铜板或透明导电薄膜。所述的接触点可以为圆点或长方形或三角形或其它形状的图形。

本发明的高效N型太阳能电池可以是完整的电池也可以是切片后的小电池。在对完整的电池进行切片形成小电池后，可以将小电池叠片并制造成太阳能电池组件。

优选地，所述的导电体为超宽焊带或铜板，所述的超宽焊带或铜板覆盖在整个所述的背光面上。

当采用超宽焊带或铜板来焊接背光面上的接触点时，由于超宽焊带和铜板本身不透光，故其能够将太阳光反射回太阳能电池中，使太阳能电池能够二次利用反射光，从而带来太阳能电池效率的进一步增益。

具体而言，所述的N型硅片主体为n型单晶硅衬底，其电阻率为1～30Ω·cm，厚度为50～300μm。

优选地，所述的N型硅片主体的受光面上设置p⁺⁺掺杂区或n⁺⁺掺杂区或p⁺⁺和p⁺交替的选择性发射结或n⁺⁺和n⁺交替的选择性前场；所述的N型硅片主体的背光面上设置有n⁺⁺掺杂区或p⁺⁺掺杂区或n⁺⁺和n⁺交替的选择性背场或p⁺⁺和p⁺交替的选择性发射结；所述的受光面为制绒面或湿刻面，所述的背光面为抛光面或湿刻面或制绒面。

上文所列举的是目前广泛使用的n型双面电池的前场或前发射结及背场或背发射结的结构，本领域的技术人员根据需要，还可以选择其它具有相同功能的结构。当受光面上设置的是p⁺⁺掺杂区时，背光面上可以设置n⁺⁺掺杂区或n⁺⁺和n⁺交替的选择性背场；当受光面上设置p⁺⁺和p⁺交替的选择性发射结时，背光面上可以设置n⁺⁺掺杂区或n⁺⁺和n⁺交替的选择性背场；当受光面上设置n⁺⁺掺杂区时，背光面上可以设置p⁺⁺掺杂区或p⁺⁺和p⁺交替的选择性发射结；当受光面上设置的是n⁺⁺和n⁺交替的选择性前场时，背光面上可以设置p⁺⁺掺杂区或p⁺⁺和p⁺交替的选择性发射结。上述的p⁺⁺掺杂区、n⁺⁺掺杂区、n⁺⁺和n⁺交替的选择性背场、p⁺⁺和p⁺交替的选择性发射结可以通过热扩散、离子注入和退火、掩膜和刻蚀等本领域常用的工艺方法进行制备。

本发明还可以作以下改进：所述的N型硅片主体的受光面和背光面上同时设有减反射膜，所述的减反射膜为氧化硅减反射膜、氧化铝减反射膜和氮化硅减反射膜中的一种或几种。

当受光面和背光面上同时设置减反射膜时，本发明的高效N型太阳能电池具有更好的钝化减反效果。在背光面上设减反射膜的情况下，接触点直接印刷在减反射膜上。除了上述列举的减反射膜外，本领域的技术人员还可以选用其它本领域常用的减反射膜。

具体而言，所述受光面的电极为细栅线和主栅线。

为达到上述的第二个目的，本发明采用的技术方案如下：

一种利用上述的高效N型太阳能电池制造高效电池组件的方法，其特征在于包括以下步骤：

1.将所述的高效N型太阳能电池采用叠片方式连接，形成电池串；

2.将所述的电池串排版形成组串，再通过汇流条进行汇流；

3.将步骤2所得的组串进行叠层和层压，形成电池组件。

在本发明的高效电池组件之中，高效N型太阳能电池之间采用叠片方式进行连接。由于本发明的宽焊带是直接设在接触点上，且覆盖所有接触点，所以比起传统的太阳能电池叠片而言，焊带数量少，电流传输距离短，故内阻损耗小，发电成本低。

优选地，在上述步骤1采用叠片方式进行连接时，一块所述高效N型太阳能电池的背光面在长边处与另一块所述高效N型太阳能电池的受光面的长边相接触。

优选地，所述的电池串包括2～960个所述的高效N型太阳能电池。

有益效果：

1.本发明的高效N型太阳能电池采用点接触来替代常规细栅线和主栅线，极大地降低了电极接触面积，从而提升开路电压，增加电池效率；

2.与现有的正反两面均印刷主栅线和细栅线的传统N型太阳能电池相比，本发明的高效N型太阳能电池银浆耗量低，生产成本低；

3.当高效N型太阳能电池的导电体采用超宽焊带或铜板时，其能将太阳光反射回电池中，二次利用反射光，从而带来太阳能电池效率的进一步增益；

4.利用本发明的高效N型太阳能电池制成的太阳能电池组件的串联电阻低，内阻损耗小，从而进一步提升组件功率，降低发电成本。

附图说明

下面结合说明书附图和具体实施例，对本发明进行进一步的说明。

图1为实施例1的高效N型太阳能电池的结构示意图；

图2为实施例1的高效N型太阳能电池的剖面图；

图3为图1的背面俯视图(未示出导电体)；

图4为实施例2的高效N型太阳能电池的背光面俯视图(未示出导电体)；

图5为实施例3的高效N型太阳能电池的背光面俯视图(未示出导电体)；

图6为利用实施例1的高效N型太阳能电池叠片形成的电池串；

图7为图5的电池串形成的组串。

附图标记：1-p⁺⁺掺杂区；2-n⁺⁺掺杂区；3-减反射膜；4-细栅线；5-接触点；6-导电体；7-N型硅片主体；8-汇流条；9-主栅线。

具体实施方式

以下列举具体实施例对本发明进行说明。需要指出的是，实施例只用于对本发明做进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明作出的非本质的修改与调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

如图1～3所示，实施例1的高效N型太阳能电池包括N型硅片主体11，N型硅片主体11为n型单晶硅衬底，其电阻率为30Ω·cm，厚度为50μm；其具有受光面和背光面，受光面和背光面均为制绒面。受光面上依次设有p⁺⁺掺杂区1、减反射膜3和作为受光面电极的主栅线9和细栅线4。背光面上依次设有n⁺⁺掺杂区2和减反射膜3。减反射膜3上均匀布设有作为背光面电极的接触点5，接触点5为圆点，其总面积占背光面总面积的5％。接触点5上设有覆盖在整个背光面上、连接各接触点的导电体6，该导电体为超宽焊带。受光面和背光面上的减反射膜3均为氧化硅减反射膜。

本实施例的N型太阳能电池通过以下步骤制备：

(1)对N型硅片主体11的受光面和背光面进行表面制绒处理，然后通过扩散、离子注入和退火、掩膜和刻蚀，在受光面和背光面分别形成p⁺⁺掺杂区1和n⁺⁺掺杂区2；

(2)再在受光面上和背光面上设氧化硅和氮化硅减反射膜，以达到电池受光面的钝化、光学减反以及背光面的钝化；

(3)在背光面的氧化硅减反射膜上通过丝网印刷银浆，形成均匀分布的接触点阵，作为背光面电极；

(4)在受光面的氧化硅减反射膜上通过印刷银铝浆，形成包括主栅线和细栅线的受光面电极；

(5)将大电池分割成多片小电池

(6)在每块小电池的背光面上设置超宽焊带，以连接背面分布的接触点。

实施例2

实施例2的高效N型太阳能电池的结构和制备方法与实施例1基本相同，其不同之处在于：

1.如图4所示，接触点5为长方形，其总面积占背光面总面积的3％；

2.导电体6为铜板；

3.N型硅片主体为n型单晶硅衬底，其电阻率为1Ω·cm，厚度为300μm；

4.受光面上不设p⁺⁺掺杂区，而替代地设置p⁺⁺和p⁺交替的选择性发射结；背光面上不设n⁺⁺掺杂区，而替代地设置n⁺⁺和n⁺交替的选择性背场；

5.受光面和背光面上的减反射膜3均为氧化硅、氧化铝和氮化硅减反射膜。

实施例3

实施例2的高效N型太阳能电池的结构与实施例1基本相同，其不同之处在于：

1.如图5所示，接触点5为长方形，其总面积占背光面总面积的2％；

2.N型硅片主体为n型单晶硅衬底，其电阻率为5Ω·cm，厚度为100μm；

3.背光面上不设n⁺⁺掺杂区，而替代地设置n⁺⁺和n⁺交替的选择性背场；

4.受光面和背光面上的减反射膜3均为氮化硅减反射膜；

5.导电体6为透明导电薄膜，导电薄膜表面设有主栅线，以引出电流。

本实施例的N型太阳能电池通过以下步骤制备：

(1)对N型硅片主体11的受光面和背光面进行表面制绒处理，然后通过扩散、离子注入和退火、掩膜和刻蚀，在受光面和背光面分别形成p⁺⁺掺杂区和n⁺⁺和n⁺交替的选择性背场；

(2)再在受光面上和背光面上设氮化硅减反射膜，以达到电池受光面的钝化、光学减反以及背光面的钝化；

(3)在背光面的氧化硅减反射膜上通过丝网印刷银浆，形成均匀分布的接触点阵，作为背光面电极；

(4)在受光面的氮化硅减反射膜上通过印刷银铝浆，形成包括主栅线和细栅线的受光面电极；

(5)在背光面上镀ITO透明导电薄膜，以连接背面分布的接触点；

(6)在ITO透明导电薄膜上印刷形成主栅线。

实施例4

本实施例为利用实施例1的N型太阳能电池制造高效电池组件的方法。其包括以下步骤：

1.如图6所示，将5块实施例1的高效N型太阳能电池采用叠片方式连接，形成电池串；在叠片时，将在前的高效N型太阳能电池背光面上的导电体6与在后的高效N型太阳能电池受光面上的主栅线9在两块电池的长边处相接触。

2.如图7所示，将三串步骤1的的电池串排版形成组串，再通过汇流条8进行汇流；将组串依次按照玻璃、EVA、电池层、导电线层、背层材料的顺序进行层叠和外观检查，将层叠后的模组送入层压机进行层压。层压的过程中导电胶固化使得电池片细栅线和导电线层形成良好的接触。将层压后的组件安装边框、接线盒，形成电池组件。

Claims (10)

1.一种高效N型太阳能电池，其包括N型硅片主体，所述的N型硅片主体具有受光面和背光面，所述的受光面上和背光面上均设有电极，其特征在于：所述的背光面的电极为均匀布设在所述背光面上的接触点；所述接触点的总面积占所述背光面总面积的0.1%-5%，且所述的接触点之间通过导电体连接。

2.根据权利要求1所述的高效N型太阳能电池，其特征在于：所述的导电体为超宽焊带或铜板或透明导电薄膜。

3.根据权利要求2所述的高效N型太阳能电池，其特征在于：所述的导电体为超宽焊带或铜板，所述的超宽焊带或铜板覆盖在整个所述的背光面上。

4.根据权利要求1所述的高效N型太阳能电池，其特征在于：所述的N型硅片主体为n型单晶硅衬底，其电阻率为1~30 Ω•cm，厚度为50~300 μm。

5.根据权利要求1所述的高效N型太阳能电池，其特征在于：所述的N型硅片主体的受光面上设置p⁺⁺掺杂区或n⁺⁺掺杂区或p⁺⁺和p⁺交替的选择性发射结或n⁺⁺和n⁺交替的选择性前场；所述的N型硅片主体的背光面上设置有n⁺⁺掺杂区或p⁺⁺掺杂区或n⁺⁺和n⁺交替的选择性背场或p⁺⁺和p⁺交替的选择性发射结；所述的受光面为制绒面或湿刻面，所述的背光面为抛光面或湿刻面或制绒面。

6.根据权利要求1所述的高效N型太阳能电池，其特征在于：所述的N型硅片主体的受光面和背光面上同时设有减反射膜，所述的减反射膜为氧化硅减反射膜、氧化铝减反射膜和氮化硅减反射膜中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的高效N型太阳能电池，其特征在于：所述受光面的电极为细栅线和主栅线。

8.一种利用权利要求1所述的高效N型太阳能电池制造高效电池组件的方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：将所述的高效N型太阳能电池采用叠片方式连接，形成电池串；

S2：将所述的电池串排版形成组串，再通过汇流条进行汇流；

S3：将S2所得的组串进行叠层和层压，形成电池组件。

9.根据权利要求8所述的利用高效N型太阳能电池制造高效电池组件的方法，其特征在于：在采用叠片方式进行连接时，一块所述高效N型太阳能电池的背光面在长边处与另一块所述高效N型太阳能电池的受光面的长边相接触。

10.根据权利要求8或9所述的利用高效N型太阳能电池制造高效电池组件的方法，其特征在于：所述的电池串包括2~960个所述的高效N型太阳能电池。