CN104810423B - 新型无主栅高效率背接触太阳能电池和组件及制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能电池和组件及制备工艺领域。新型无主栅高效率背接触太阳能电池，该太阳能电池包括太阳能电池片和电连接层，所述太阳能电池片背光面具有与P型掺杂层连接的P型电极和与N型掺杂层连接的N型电极，其特征在于：所述电连接层包括若干的第一导电细栅线、若干第二导电细栅线、绝缘介质层；所述第一导电细栅线与所述太阳能电池片背光面的P型电极连接；所述第二导电细栅线与所述太阳能电池片背光面的N型电极连接，所述绝缘介质层覆盖在导电细栅线上。其有益效果是：本发明所述背接触太阳能电池片不使用主栅，大大降低了银浆的使用量；导电细栅线与导电线的设置能有效降低电池片的应力，利于电池硅片的薄片化发展。

Description

新型无主栅高效率背接触太阳能电池和组件及制备工艺
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，特别涉及新型无主栅高效率背接触太阳能电池和组件及制备工艺。
背景技术
能源是人类活动的物质基础，随着人类社会的不断发展和进步，对能源的需求与日俱增。传统的化石能源属于不可再生能源已经很难继续满足社会发展的需求，因此全球各国近年来对新能源和可再生源的研究和利用日趋火热。其中太阳能发电技术具有将太阳光直接转化为电力、使用简单、环保无污染、能源利用率高等优势尤其受到普遍的重视。太阳能发电是使用大面积的P-N结二极管在阳光照射的情况下产生光生载流子发电。
太阳能是太阳中的氢原子核在超高温时聚变释放的巨大能量，人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。生活所需的煤炭、石油、天然气等化石燃料都是因为各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来后，再由埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成。此外，水能、风能、潮汐能、海流能等也都是由太阳能转换来的。照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，足以供全球人类一年能量的消费。可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的可再生能源，而且太阳能发电绝对安全、无污染是理想的能源。
现有技术中，占主导地位并大规模商业化的晶体硅太阳电池，其发射区和发射区电极均位于电池正面(向光面)，即主栅、辅栅线均位于电池正面。由于太阳能级硅材料电子扩散距离较短，发射区位于电池正面有利于提高载流子的收集效率。但由于电池正面的栅线阻挡了部分阳光(约为8％)，从而使太阳能电池的有效受光面积降低并由此而损失了一部分电流。另外在电池片串联时，需要用镀锡铜带从一块电池的正面焊接到另一块电池的背面，如果使用较厚的镀锡铜带会由于其过于坚硬而导致电池片的碎裂，但若用细宽的镀锡铜带又会遮蔽过多的光线。因此，无论使用何种镀锡焊带都会产生串联电阻带来的能量损耗和光学损耗，同时不利于电池片的薄片化。为了解决上述技术问题，本领域技术人员将正面电极转移到电池背面，开发出背接触太阳能电池，背接触太阳电池是指电池的发射区电极和基区电极均位于电池背面的一种太阳电池。背接触电池有很多优点：①效率高，由于完全消除了正面栅线电极的遮光损失，从而提高了电池效率。②可实现电池的薄片化，串联使用的金属连接器件都在电池背面，不存在从正面到背面的连接可以使用更薄的硅片，从而降低成本。③更美观，电池的正面颜色均匀，满足了消费者的审美要求。
背接触太阳电池包括MWT、EWT和IBC等多种结构。背接触太阳电池大规模商业化生产的关键是在于如何高效而低成本的将背接触太阳电池串联起来并制作成太阳能组件。MWT组件通常的制备方法是使用复合导电背板，在导电背板上施加导电胶，在封装材料上对应的位置冲孔使导电胶贯穿封装材料，将背接触太阳电池准确地放置于封装材料上使导电背板上的导电点与背接触太阳电池上的电极通过导电胶接触，然后在电池片上铺设上层EVA和玻璃，再将整个层叠好的模组翻转进入层压机进行层压。此工艺存在以下几个缺陷：1、所使用的复合导电背板是在背板中复合导电金属箔，通常为铜箔，且需要对铜箔进行激光刻蚀或化学刻蚀。由于激光刻蚀对于简单图形尚可操作，对于复杂图案则刻蚀速度慢，生产效率低，而化学刻蚀则存在需要预先制备形状复杂且耐腐蚀的掩膜、环境污染和腐蚀液对高分子基材的腐蚀问题。所以此方式制造的导电型背板制造工艺复杂，成本极高。2、需要对太阳电池片后层的封装材料进行冲孔以便使导电胶贯穿封装材料，由于封装材料通常是粘弹体，要进行精确冲孔难度极大。3、需要精确的点胶设备将导电胶涂覆在背板的相应位置，对MWT这种背接触点较少的电池还可以操作，对IBC等背接触点面积小、数量大的背接触电池使用点胶设备根本无法实现。
IBC技术将P-N结放置于电池背面，正面无任何遮挡同时又减少了电子收集的距离，因此可大幅度提高电池片效率。IBC电池在正面使用浅扩散、轻掺杂和SiO2钝化层等技术减少复合损失，在电池背面将扩散区限制在较小的区域，这些扩散区在电池背面成点阵排列，扩散区金属接触被限制在很小的范围内呈现为数量众多的细小接触点。IBC电池减少了电池背面的重扩散区的面积，掺杂区域的饱和暗电流可以大幅减小，开路电压和转换效率得以提高。同时通过数量众多的小接触点收集电流使电流在背表面的传输距离缩短，大幅度降低组件的串联内阻。
IBC背接触电池由于具有常规太阳能电池难以达到的高效率而备受业界关注，已经成为新一代太阳能电池技术的研究热点。但现有技术中IBC太阳能电池模块P-N结位置相邻较近且均在电池片背面，难以对IBC电池模块进行串联并制备成组件。为解决上述问题，现有技术也出现了多种对IBC背接触太阳能电池的改进，Sunpower公司曾发明将相邻的P或N发射极通过银浆丝网印刷细栅线相连最终将电流导流至电池边缘，在电池片边缘印刷较大的焊点再使用连接带进行焊接串联。
然而，使用细栅线进行电流收集，在5寸电池片上尚可使用，但在现有技术中普遍流行的6寸或更大的硅片上就会遇到串联电阻上升和填充因子下降等问题，导致所制造的组件功率严重降低。在现有技术中的IBC电池也可以在相邻的P或N发射极之间丝网印刷比较宽的银浆栅线来降低串联电阻，但由于用银量的增加会带来成本的急剧上升，金属化面积过大还会带来太阳能电池开路电压降低，同时宽的栅线也会产生P-N之间的绝缘效果变差，易漏电的问题。
专利US20110041908A1公开了一种背面具有细长交叉指状发射极区域和基极区域的背接触式太阳能电池及其生产方法，具有半导体衬底，半导体衬底的背面表面上设有细长基极区域和细长发射极区域，基极区域为基极半导体类型，发射极区域设有与所述基极半导体类型相反的发射极半导体类型；细长发射极区域设有用于电接触发射极区域的细长发射极电极，细长基极区域设有用于电接触基极区域的细长基极电极；其中细长发射极区域具有比细长发射极电极小的结构宽度，并且其中细长基极区域具有比所述细长基极电极小的结构宽度。但是需要有设置大量的导电件来有效收集电流，因此导致制造成本增加，工艺步骤复杂。
专利EP2709162A1公开了一种太阳能电池，运用于背接触太阳能电池，公开了彼此分开并交替排列的电极接触单元，电极接触单元为contact island(块状接触)，并且限定了块状接触的宽度为10μm～1mm。通过纵向的连接体连接电极接触单元；但是该种结构在电池片上进行了两次连接，第一次是电池片与电极接触单元连接，然后还需要通过连接体连接电极接触单元，两次连接带来了工艺上的复杂性，以及造成过多的电极接触点，可能造成“断连”或者“错连”，不利于背接触太阳能电池的整体性能。
专利WO2011143341A2公开了一种背接触太阳能电池，包括衬底，多个相邻的P掺杂层和N掺杂层位于衬底背面，P掺杂层和N掺杂层与金属接触层层叠，并且P掺杂层和N掺杂层与金属接触层之间设置有钝化层，所述钝化层上具有大量的纳米连接孔，所述纳米连接孔连接P掺杂层和N掺杂层与金属接触层；但该发明利用纳米孔连接金属接触层会使电阻增大，况且制造工艺复杂，对制造设备有较高的要求。该发明不能把多片太阳能电池与电连接层集成为一个模块，而把电池片集成为太阳能电池模块之后不仅便于组装成组件，而且便于调整模块间的串并联，从而有利于调整太阳能电池模块中电池片的串并联方式，减小组件的连接电阻。
综上所述，在无主栅太阳能电池领域，完全使用细栅线进行电流收集，会遇到串联电阻上升和填充因子下降等问题，导致所制造的组件功率严重降低；丝网印刷比较宽的银浆栅线来降低串联电阻，但由于用银量的增加会带来成本的急剧上升，同时宽的栅线也会产生P-N之间的绝缘效果变差，易漏电的问题。如果完全使用金属导电线收集背接触太阳能电池的导电粒子，由于普通太阳能电池的厚度仅为180微米，为了精确定位，焊接金属导电线时，一般需要施加一个张力再进行焊接，此时薄硅片将会受到导电线纵向的应力，容易弯曲，阻碍了太阳能电池的薄片化发展(太阳能电池片理论上的厚度45微米就可以)。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种结构简单、组装电池片方便、用银量低、低串联电阻、耐隐裂、高效率、高稳定性、低应力的新型无主栅高效率背接触太阳能电池和组件及制备工艺。
本发明提供的新型无主栅高效率背接触太阳能电池，其技术方案为：
新型无主栅高效率背接触太阳能电池，该太阳能电池包括太阳能电池片和电连接层，所述太阳能电池片背光面具有与P型掺杂层连接的P型电极和与N型掺杂层连接的N型电极，其特征在于：所述电连接层包括若干的第一导电细栅线、若干第二导电细栅线、绝缘介质层；所述第一导电细栅线与所述太阳能电池片背光面的P型电极连接；所述第二导电细栅线与所述太阳能电池片背光面的N型电极连接，所述绝缘介质层覆盖在导电细栅线上；所述太阳能电池片的厚度与所述导电细栅线截面的宽度之比为1∶0.0001～0.01∶1。
本发明所提供的新型无主栅高效率背接触太阳能电池，还可以包括以下附属技术方案：
其中，所述P型电极和所述N型电极成叉指状交替排列，所述第一导电细栅线和所述第二导电细栅线成叉指状交替排列，所述绝缘介质层设置在叉指状电极与导电细栅线的交叉处。
其中，所述绝缘介质层是绝缘块或者绝缘条。
其中，所述绝缘介质层的绝缘介质为热塑性树脂或热固性树脂；所述树脂为聚酰亚胺、聚己内酰胺、聚烯烃树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂中的任一种或几种组合。
其中，所述电连接层与所述太阳能电池片之间还设置有钝化绝缘层。
其中，所述P型电极为点状P型电极，所述点状P型电极之间设有小P型电极，所述小P型电极为点状小P型电极或者条形小P型电极，所述第一导电细栅线与小P型电极电连接；所述N型电极为点状N型电极；所述点状N型电极之间设有小N型电极，所述小N型电极为点状小N型电极或者条形小N型电极，所述第二导电细栅线与小N型电极电连接。
其中，所述点状P型电极的直径为0.2mm～1.5mm，同一导电细栅线上连接的两个相邻点状P型电极之间的距离为0.7mm～50mm；所述点状N型电极的直径为0.2mm～1.5mm，同一导电细栅线上连接的两个相邻点状N型电极之间的距离为0.7mm～50mm；所述点状P型电极和所述点状N型电极的总个数为30～40000个。
其中，点状电极为银浆、导电胶或高分子导电材料中的任一种。
所述导电细栅线的材料为烧结银浆、烧结铝浆、烧结铜浆或其他导电浆料，所述导电细栅线宽度为5～300μm，宽高比在1∶0.01～1∶1之间。
其中，所述电连接层上设置有第一导电线、第二导电线，所述第一导电线与所述第一导电细栅线或P型电极连接，所述第二导电线与所述第二导电细栅线或N型电极连接。
其中，导电线的材料为铜、铝、钢、铜包铝或铜包钢中的任一种；导电线的横截面形状为圆形、方形或椭圆形中的任一种；导电线横截面的面积为0.01mm2～1.5mm2。
其中，导电线表面镀有焊接镀层材料或涂覆有导电胶；导电线的镀层或导电胶层厚度为5μm～50μm；所述焊接镀层材料为锡、锡铅合金、锡铋合金或锡铅银合金中的任一种；所述导电胶为低电阻率导电粘接胶，其主要成分为导电粒子和高分子粘接剂；所述导电胶中的导电粒子为金、银、铜、镀金镍、镀银镍、镀银铜中的任一种或几种组合；所述导电粒子的形状为球形、片状、橄榄状、针状中的任一种；导电粒子的粒径为0.01μm～5μm；所述导电胶中的高分子粘接剂为环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂或有机硅树脂中的任一种或几种组合，粘接剂可进行热固化或光固化。
本发明还提供了新型无主栅高效率背接触太阳能电池组件，其技术方案为：
新型无主栅高效率背接触太阳能电池组件，包括由上至下连接的前层材料、封装材料、太阳能电池层、封装材料、背层材料，其特征在于：所述太阳能电池层包括若干个太阳能电池；所述太阳能电池为上述所述的太阳能电池。
本发明提供的新型无主栅高效率背接触太阳能电池组件，还可以包括以下附属技术方案：
其中，所述太阳能电池层的所述太阳能电池通过设置在电连接层两侧的汇流条连接。
其中，所述太阳能电池层通过第一导电线和第二导电线依次串联连接。
本发明还提供了新型无主栅高效率背接触太阳能电池的制备方法，其技术方案为：
新型无主栅高效率背接触太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：在具有叉指状交替排列的P型扩散区和N型扩散区的太阳能电池片背面沉积一层或几层钝化绝缘层；
步骤二：在P型扩散区和N型扩散区相应位置印刷导电浆料、导电胶或导电高分子材料，然后将电池片进行烧结，使导电浆料、导电胶或导电高分子材料穿透绝缘层与P型扩散区和N型扩散区形成物理接触，制备出P型电极和N型电极；
步骤三：在制备有P型电极和N型电极的电池片上印刷第一导电细栅线和第二导电细栅线；所述第一导电细栅线和所述第二导电细栅线成叉指状交替排列；
步骤四：在叉指状电极与导电细栅线的垂直交叉处印刷绝缘介质层，所述绝缘介质层覆盖导电细栅线，所述绝缘介质层不覆盖点状电极，得到无主栅高效率背接触太阳能电池。
其中，与所述第一导电细栅线连接的P型电极之间烧结有与第一导电细栅线电连接的小P型电极，与所述第二导电细栅线连接的N型电极之间烧结有与第二导电细栅线电连接的小N型电极；所述钝化绝缘层材料为SiOx，Al2O3或TiO2中的一种或几种。
本发明还提供了新型无主栅高效率背接触太阳能电池的制备方法，其技术方案为：
新型无主栅高效率背接触太阳能电池组件的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：串联上述所述的太阳能电池制备方法得到的太阳能电池形成太阳能电池层，将若干第一导电线与第一块电池片的第一导电细栅线或P型电极连接，将若干第二导电线与第一块电池片的第二导电细栅线或N型电极连接；将第二块太阳能电池片与第一块太阳能电池片对齐放置，使第二块太阳能电池片上的P型电极与第一块电池片上的N型电极在一条导电线上，再将导电线与第二块太阳能电池片的电极或者导电细栅线电连接，所述第一导电细栅线与第二导电线通过绝缘介质层绝缘；所述第二导电细栅线与第一导电线通过绝缘介质层绝缘；重复上述操作形成串联结构，形成太阳能电池层；
步骤二：依次按前层材料、封装材料、太阳能电池层、封装材料、背层材料的顺序进行层叠，层压得到太阳能电池组件。
本发明还提供的新型无主栅高效率背接触太阳能电池的制备方法，其附属技术方案为：
其中，按照步骤一制得太阳能电池串，所述太阳能电池串包括一块以上的太阳能电池片，在所述太阳能电池串的两侧设置汇流条电极，串联汇流条电极形成太阳能电池层。
其中，所述导电细栅线的制备工艺为，使用丝网印刷将导电浆料印刷在太阳能电池片上，将印刷有导电浆料的太阳能电池片细栅线烘干，然后整体烧结，得到带有若干导电细栅线的太阳能电池；
所述第一导电细栅线和所述第二导电细栅线烧穿绝缘层与P型扩散区和N型扩散区形成接触或者减少金属化面积不烧穿绝缘层，只烧结在绝缘层表面起到将P型电极和N型电极连接的作用。
其中，所述层压的参数根据封装材料的硫化特性进行设定，所述封装材料为EVA，层压参数为120～180℃下层压9～35分钟。
其中，所述步骤一中太阳能电池片与导电线的电连接方式为通过激光焊接；
或者太阳能电池片与导电线的电连接方式为通过丝网印刷在电池片的P型掺杂层和N型掺杂层上涂覆导电胶，经加热后使所述导电线同所述P型电极或所述N型电极通过所述导电胶形成欧姆接触，实现导电线与电池片的电连接；
或者太阳能电池片与导电线的另一种电连接方式为通过在导电线上采用镀层工艺镀低熔点材料，经加热过程后使所述导电线同所述P型掺杂层或所述N型掺杂层通过低熔点材料熔化焊接固定，实现导电线与电池片的电连接，所述低熔点材料为焊锡、锡铅合金、锡铋合金或锡铅银合金中的任一种。
本发明的实施包括以下技术效果：
1、本发明所述背接触太阳能电池片不使用主栅，大大降低了银浆的使用量，降低了成本；本发明所述电池片可以不用铝背，降低了成本；特别是，导电细栅线与导电线的设置降低了串联电阻以及降低了电子的传输距离，提高了效率，还能有效降低导电细栅线和导电线对电池片的应力，应力分散，降低了导电线对电池片的应力，利于电池硅片的薄片化发展。
2、本发明可实现电池的薄片化，串联使用的金属连接器件都在电池背面，消除了过去电池从正面到背面的连接，而且可以使用更细的金属连接器进行串联，因而可以使用更薄的硅片，从而降低成本；
3、本发明的背接触太阳电池普遍适用于MWT、EWT和IBC等多种结构，实用性更强；
4、本发明技术生产的组件集成的光伏系统可以彻底避免因一块电池片发生隐裂并损失一定的电流而导致整个组串的电流将发生明显降低的问题，从而使整个系统对生产制造、运输、安装和使用过程中产生的隐裂和微裂具有极高的容忍度，体现出很好的整体性能。
5、本发明中的太阳能电池片，通过在大电极之间设置小电极，可以增加太阳能电池片的收集电流的能力，大大提高了电池转化效率；而且减少了银浆的用量，降低了成本。本发明中太阳能电池电极与金属连接器多点分散式接触，减少电子收集距离，大幅度降低组件的串联电阻；
6、本发明所使用背接触太阳能电池无需银浆主栅，大大降低银浆的使用量，使背接触电池的制造成本明显降低；一是转化效率高，二是组装效率高，消除了正面栅线电极的遮光损失，从而提高了电池效率；本发明中太阳能电池电极与电连接层多点分散式接触，减少电子收集距离，大幅度降低组件的串联电阻。
此技术制备的组件中，背接触电池与导电体之间是多点连接，连接点分布更密集，可以达到几千甚至几万个，在硅片隐裂和微裂部位电流传导的路径更加优化，因此基于微裂造成的损失被大大减小，产品的质量提高。通常在光伏系统中，电池片发生隐裂后电池片上部分区域会与主栅发生脱离，此区域产生的电流将无法被收集。光伏系统都是采用串联的方式形成矩阵，具有明显的水桶效应，当一块电池片发生隐裂并损失一定的电流时整个组串的电流将发生明显的降低，从而导致整个组串的发电效率大幅度降低。使用该技术生产的组件集成的光伏系统可以彻底避免此类问题发生，由于此发明所提出的无主栅高效率细栅线技术实现了导电体与电池片之间的多点连接，使整个光伏系统对生产制造、运输、安装和使用过程中产生的隐裂和微裂痕具有极高的容忍性。可以用一个简单的例子来说明，传统技术生产的太阳能组件就像是普通的玻璃，一个点被撞碎了整块玻璃就粉碎了，而本发明技术生产的组件则像是夹胶安全玻璃，一个点碎裂了外观上看起来不美观了，但是整个玻璃的遮风挡雨的功能还在。此技术突破了传统的电池组串工艺，使电池排布更自由，更紧密，采用上述技术的组件有望更小更轻，对下游项目开发来说，这就意味着安装中更小的占地面积，更低的屋顶承重要求和更低的人力成本。本发明技术可以解决低成本、高效率的背接触太阳电池的连接问题，通过使用铜线代替银主栅降低成本，实现背接触太阳电池真正的工业化规模生产，在提高效率的同时降低成本，为光伏系统提供效率更高、成本更低、稳定性更高、耐隐裂更出色的光伏组件，大大提升光伏系统的竞争力。
附图说明
图1a为无小电极点状新型无主栅高效率背接触太阳能电池片背面示意图；图1b为有小电极点状新型无主栅高效率背接触太阳能电池片背面示意图
图2为点状新型无主栅高效率背接触太阳能电池片侧面结构示意图
图3为导电线截面示意图(图3a，单层材料导电线截面图，图3b，具有两层材料导电线截面图，图3c，具有三层材料导电线截面图)
图4a为具有绝缘块的点状新型无主栅高效率背接触太阳能电池背面示意图(无小电极)；图4b为具有绝缘块的点状新型无主栅高效率背接触太阳能电池背面示意图(有小电极)
图5a为具有绝缘条的点状新型无主栅高效率背接触太阳能电池背面示意图(无小电极)；图5b为具有绝缘条的点状新型无主栅高效率背接触太阳能电池背面示意图(有小电极)
图6为具有绝缘块的点状新型无主栅高效率背接触太阳能电池串接示意图
图7为具有绝缘条的点状新型无主栅高效率背接触太阳能电池串接示意图
图8新型无主栅高效率背接触太阳能电池组件示意图
1、太阳能电池片；100、N型掺杂区；101、P型掺杂区；102、银浆；103、硅基底；2、点状P型电极；21、点状小P型电极；3、点状N型电极；3、点状小N型电极；4、第一导电细栅线；5、第二导电细栅线；6、绝缘介质层；61、绝缘块；62、绝缘条；7、第一导电线；71、为铜、铝或钢等金属材料，72、为与71不同的铝或钢等金属材料；73、为锡、锡铅、锡铋或锡铅银金属合金焊料；8、第二导电线；9、钝化绝缘层；10、P汇流条电极；11、N汇流条电极。
具体实施方式
下面将结合实施例以及附图对本发明加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
参照图1至图7，本实施例提供一种新型无主栅高效率背接触太阳能电池，该太阳能电池包括太阳能电池片103和电连接层，所述太阳能电池片103背光面具有与P型掺杂层连接的P型电极和与N型掺杂层连接的N型电极，其特征在于：所述电连接层包括若干的第一导电细栅线4、若干第二导电细栅线5、绝缘介质层6；所述第一导电细栅线4与所述太阳能电池片103背光面的P型电极102连接；所述第二导电细栅线5与所述太阳能电池片103背光面的N型电极连接，所述绝缘介质层6覆盖在导电细栅线上；所述太阳能电池片的厚度与所述导电细栅线截面的宽度之比为1∶0.0001～0.01∶1，具体可选为1∶0.0001，1∶0.001，1∶0.01，1∶1，0.01∶1；若所述导电细栅线为圆形，则所述导电细栅线的截面的宽度是指所述导电细栅的直径，若所述导电细栅线为非圆形，则所述导电细栅线的截面的宽度是指所述导电细栅外接圆的直径。所述P型电极和所述N型电极成叉指状交替排列，所述第一导电细栅线4和所述第二导电细栅线5成叉指状交替排列，所述绝缘介质层设置在叉指状电极与导电细栅线的交叉处；所述绝缘介质层是绝缘块61(图4)或者绝缘条62(图5)；本实施例优选绝缘块61(图4)，所述绝缘介质层的绝缘介质为热塑性树脂或热固性树脂；所述树脂为聚酰亚胺、聚己内酰胺、聚烯烃树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂中的任一种或几种组合；本实施例优选聚酰亚胺。所述导电细栅线的材料为烧结银浆或者烧结铝浆，所述导电细栅线宽度为5～300μm，宽高比在1∶0.01～1∶1之间，本实施例优选所述导电细栅线宽度20μm。
参见图1所示为点状新型无主栅高效率背接触太阳能电池片1背面示意图，所述点状电极为银浆、导电胶或高分子导电材料中的任一种，本实施例为使用银浆烧穿至P/N结得到点状电极；本实施例所述的太阳能电池片1的所述点状P型电极2的直径为0.2mm～1.5mm，同一导电细栅线上连接的两个相邻点状P型电极2之间的距离为0.7mm～50mm；所述点状N型电极3的直径为0.2mm～1.5mm，同一导电细栅线上连接的两个相邻点状N型电极3之间的距离为0.7mm～50mm；作为本实施例优选的，所述点状P型电极2的直径为0.4mm，同一导电细栅线上连接的两个相邻点状P型电极2之间的距离为10mm；所述点状N型电极3的直径为0.5mm，同一导电细栅线上连接的两个相邻点状N型电极3之间的距离为10mm，点状P型电极2连线与点状N型电极3连线之间的中心距离为10mm；所述点状P型电极2和所述点状N型电极3的总个数可选为30～40000个；参见图1b所示，所述点状P型电极2之间设有小P型电极2，所述小P型电极为点状小P型电极21或者条形小P型电极，小电极的形状可根据具体电池片选择，所述第一导电细栅线与小P型电极电连接；所述点状N型电极3之间设有小N型电极，所述小N型电极为点状小N型电极31或者条形小N型电极，所述第二导电细栅线与小N型电极电连接，本实施例中的太阳能电池片，通过在大电极之间设置小电极，可以增加太阳能电池片的收集电流的能力，大大提高了电池转化效率；而且减少了银浆的用量，降低了成本。本实施例中太阳能电池电极与金属连接器多点分散式接触，减少电子收集距离，大幅度降低组件的串联电阻；。如图2所示，所述电连接层与所述太阳能电池片1之间还设置有钝化绝缘层9，所述钝化绝缘层材料为SiOx，Al2O3或TiO2中的一种或几种；烧穿过钝化绝缘层9的银浆102作为点状电极与设置在硅基底103的N型掺杂区100实现物理连接。所述导电细栅线的材料为烧结银浆、烧结铝浆、烧结铜浆或其他导电浆料，本实施例优选烧结银浆，电池转化效率为23.2％。
如图6所示，所述电连接层上设置有第一导电线7、第二导电线8，所述第一导电线7与所述第一导电细栅线4或P型电极连接，所述第二导电线8与所述第二导电细栅线5或N型电极连接；导电线的材料可以为铜、铝、钢、铜包铝或铜包钢中的任一种；导电线的横截面形状为圆形、方形或椭圆形中的任一种；导电线横截面的面积为0.01mm2～1.5mm2。本实施例所述导电线可以为图3中的任一种，图3a，单层导电线截面图，图3b，具有两层材料导电线截面图，图3c，具有三层材料导电线截面图；本实施例使用的导电线为具有三层结构的镀层导电线，包括最内层的铝导电线直径为0.4mm，中间层的铜层，厚度为0.2mm，最外层为镀锡层，厚度为0.3mm，镀层导电线的横截面积为圆形，直径1.4mm。本实施例的实施无需设置主栅，降低了银浆的用量，降低了成本，导电细栅线和导电线的设置降低了串联电阻以及减少电子以及空穴的迁移距离，增强电池片收集电子的能力，还能有效降低导电线对电池片的应力，本发明中的导电细栅线和导电线构成“丰”字形结构，应力分散，降低了导电线对电池片的应力，利于电池硅片的薄片化发展。
作为优选，导电线表面可以镀有焊接镀层材料或涂覆有导电胶；导电线的镀层或导电胶层厚度为5μm～50μm；所述焊接镀层材料为锡、锡铅合金、锡铋合金或锡铅银合金中的任一种；所述导电胶为低电阻率导电粘接胶，其主要成分为导电粒子和高分子粘接剂；所述导电胶中的导电粒子为金、银、铜、镀金镍、镀银镍、镀银铜中的任一种或几种组合；所述导电粒子的形状为球形、片状、橄榄状、针状中的任一种；导电粒子的粒径为0.01μm～5μm；所述导电胶中的高分子粘接剂为环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂或有机硅树脂中的任一种或几种组合，粘接剂可进行热固化或光固化。
本实施例还提供了一种新型无主栅高效率背接触太阳能电池组件，包括由上至下连接的前层材料、封装材料、太阳能电池层、封装材料、背层材料，其特征在于：所述太阳能电池层包括若干个太阳能电池；所述太阳能电池为上述所述的太阳能电池。
所述无主栅高效率背接触太阳能电池组件的制备方法可以用以下几种方式实现，第一种、利用导电线依次串联太阳能电池片1，最后通过一组P汇流条电极和N汇流条电极导出；层压得到太阳电池组件；第二种、在单块电池片上形成导电细栅线以及导电线组成的太阳能电池电连接层，把与N型电极连接的导电线连接到N汇流条电极，把与P型电极连接的导电线连接到P汇流条电极，最后串联汇流条电极后层压得到太阳电池组件；第三、在两块以上电池片上沉积导电细栅线以及导电线形成由多块太阳能电池片1组成的太阳能电池串，把与N型电极连接的导电线连接到N汇流条电极，把与P型电极连接的导电线连接到P汇流条电极，最后串联太阳能电池串的汇流条电极后层压得到太阳电池组件。
本实施例提供的新型无主栅高效率背接触太阳能电池、组件的制备方法如下：
新型无主栅高效率背接触太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：在具有叉指状交替排列的P型扩散区和N型扩散区的太阳能电池片背面沉积一层或几层钝化绝缘层，钝化绝缘层材料为SiOx，Al2O3或TiO2中的一种或几种；
步骤二：在P型扩散区和N型扩散区相应位置印刷导电浆料、导电胶或导电高分子材料，然后将电池片进行烧结，使导电浆料、导电胶或导电高分子材料穿透绝缘层与P型扩散区和N型扩散区形成物理接触，制备出P型电极和N型电极。
步骤三：在制备有P型电极和N型电极的电池片上印刷第一导电细栅线和第二导电细栅线；所述第一导电细栅线和所述第二导电细栅线成叉指状交替排列；
步骤四：在叉指状电极与导电细栅线的垂直交叉处印刷绝缘介质层，所述绝缘介质层覆盖导电细栅线，所述绝缘介质层不覆盖点状电极，得到无主栅高效率背接触太阳能电池。
作为优选，如图4b和图5b所示，与所述第一导电细栅线连接的P型电极之间烧结有与第一导电细栅线电连接的小P型电极，与所述第二导电细栅线连接的N型电极之间烧结有与第二导电细栅线电连接的小N型电极；大电极之间设置小电极，可以增加太阳能电池片的收集电流的能力，大大提高了电池转化效率；而且减少了银浆的用量，降低了成本。
新型无主栅高效率背接触太阳能电池组件的制备方法，包括以下步骤：
第一步：依次串联上述太阳能电池制备方法得到的太阳能电池形成太阳能电池层，将若干第一导电线7与第一块电池片的第一导电细栅线4或P型电极连接，将若干第二导电线8与第一块电池片的第二导电细栅线5或N型电极连接；将第二块太阳能电池片1与第一块太阳能电池片1对齐放置，使第二块太阳能电池片1上的P型电极与第一块电池片上的N型电极在一条导电线上，再将导电线与第二块太阳能电池片1的电极或者导电细栅线电连接，所述第一导电细栅线4与第二导电线8通过绝缘介质层绝缘；所述第二导电细栅线5与第一导电线7通过绝缘介质层绝缘；重复上述操作形成串联结构，形成太阳能电池层；所述绝缘介质层是绝缘块61(图4)或者绝缘条62(图5)，太阳能电池串接示意图如图6和图7所示；
本实施例中太阳能电池片1的导电细栅线或N型电极与导电线的电连接方式为通过激光焊接；激光焊接与电镀焊和导电胶胶粘工艺相比，具有生产效益高，焊接精确，性能可靠等等优势。所述导电细栅线的制备工艺为，使用丝网印刷将导电浆料印刷在太阳能电池片1上，将印刷有导电浆料电极的太阳能电池片1细栅线烘干，然后整体烧结，得到带有若干导电细栅线的太阳能电池。所述绝缘介质层也可以使用丝网印刷工艺得到。所述第一导电细栅线和所述第二导电细栅线烧穿绝缘层与P型扩散区和N型扩散区形成接触或者减少金属化面积不烧穿绝缘层，只烧结在绝缘层表面起到将P型电极和N型电极连接的作用。
所述太阳能电池片1的导电细栅线或电极与导电线的电连接方式还可采用镀有低熔点材料的导电线，所述低熔点材料为焊锡、锡铅合金、锡铋合金或锡铅银合金中的任一种；所述镀层工艺为热浸镀、电镀或化学镀中的任一种；本实施例优选电镀焊锡，经加热过程后使所述导电线同所述P型点电极或所述N型点电极通过低熔点材料熔化焊接固定实现导电线与电池片的电连接，焊接的温度为300～400℃，本实施例优选300℃，焊接过程中可在电池片正面使用加热垫以预防电池两面温差过大造成电池片的破碎或隐裂，加热垫温度控制在40～80℃，本实施例优选70℃；所述的加热方式为红外辐射、电阻丝加热或热风加热中的任一种或几种组合，加热温度为150℃～500℃；本实施例优选300℃。
所述太阳能电池片1导的电细栅线或N型电极与导电线的电连接方式还可以使用下述方式实现，所述步骤一中太阳能电池片1与导电线的电连接方式为通过丝网印刷在电池片的P型点电极和N型点电极上涂覆导电胶，经加热后使所述导电线同所述P型电极或所述N型电极通过所述导电胶形成欧姆接触，实现导电线与电池片的电连接。
步骤二：将制造完成的太阳能电池层使用5×0.22mm横截面积的常规通用汇流条进行汇流，所述太阳能电池片1的个数根据需要选择，本实施例选择32片太阳能电池片1；依次按照玻璃、EVA、太阳能电池层、EVA和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，层压参数根据EVA的硫化特性进行设定，通常为145℃下层压16分钟。最后将层压完成的模组进行安装金属边框、安装接线盒并进行功率测试和外观检查。得到太阳能电池组件；如图8所示。
上述32片背接触组件的功率参数如下：
开路电压 Uoc(V)23.23
短路电流 Isc(A)9.94
工作电压 Ump(V)19.67
工作电流 Imp(A)9.51
最大功率 Pmax(W)181.07
填充因子 78.42％
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (21)

1.新型无主栅高效率背接触太阳能电池，该太阳能电池包括太阳能电池片和电连接层，所述太阳能电池片背光面具有与P型掺杂层连接的P型电极和与N型掺杂层连接的N型电极，其特征在于：所述电连接层包括若干的第一导电细栅线、若干第二导电细栅线、绝缘介质层；所述第一导电细栅线与所述太阳能电池片背光面的P型电极连接；所述第二导电细栅线与所述太阳能电池片背光面的N型电极连接，所述绝缘介质层覆盖在导电细栅线上；所述太阳能电池片的厚度与所述导电细栅线截面的宽度之比为1：0.0001～0.01：1；其中，
所述P型电极为点状P型电极，所述点状P型电极之间设有小P型电极，所述小P型电极为点状小P型电极或者条形小P型电极，所述第一导电细栅线与小P型电极电连接；所述N型电极为点状N型电极；所述点状N型电极之间设有小N型电极，所述小N型电极为点状小N型电极或者条形小N型电极，所述第二导电细栅线与小N型电极电连接。
2.根据权利要求1所述的新型无主栅高效率背接触太阳能电池，其特征在于：所述P型电极和所述N型电极成叉指状交替排列，所述第一导电细栅线和所述第二导电细栅线成叉指状交替排列，所述绝缘介质层设置在叉指状电极与导电细栅线的交叉处。
3.根据权利要求2所述的新型无主栅高效率背接触太阳能电池，其特征在于：所述绝缘介质层是绝缘块或者绝缘条。
4.根据权利要求3所述的新型无主栅高效率背接触太阳能电池，其特征在于：所述绝缘介质层的绝缘介质为热塑性树脂或热固性树脂；所述树脂为聚酰亚胺、聚己内酰胺、聚烯烃树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂中的任一种或几种组合。
5.根据权利要求1所述的新型无主栅高效率背接触太阳能电池，其特征在于：所述电连接层与所述太阳能电池片之间还设置有钝化绝缘层。
6.根据权利要求1所述的新型无主栅高效率背接触太阳能电池，其特征在于：所述点状P型电极的直径为0.2mm～1.5mm，同一导电细栅线上连接的两个相邻点状P型电极之间的距离为0.7mm～50mm；所述点状N型电极的直径为0.2mm～1.5mm，同一导电细栅线上连接的两个相邻点状N型电极之间的距离为0.7mm～50mm；所述点状P型电极和所述点状N型电极的总个数为30～40000个。
7.根据权利要求1所述的新型无主栅高效率背接触太阳能电池，其特征在于：点状电极为银浆、导电胶、或高分子导电材料中的任一种。
8.根据权利要求1所述的新型无主栅高效率背接触太阳能电池，其特征在于：所述导电细栅线的材料为烧结银浆、烧结铝浆、烧结铜浆或其他导电浆料，所述导电细栅线宽度为5～300μm，宽高比在1:0.01～1:1之间。
9.根据权利要求1-8任一所述的新型无主栅高效率背接触太阳能电池，其特征在于：所述电连接层上设置有第一导电线、第二导电线，所述第一导电线与所述第一导电细栅线或P型电极连接，所述第二导电线与所述第二导电细栅线或N型电极连接。
10.根据权利要求9所述的新型无主栅高效率背接触太阳能电池，其特征在于：导电线的材料为铜、铝、钢、铜包铝或铜包钢中的任一种；导电线的横截面形状为圆形、方形或椭圆形中的任一种；导电线横截面的面积为0.01mm2～1.5mm2。
11.根据权利要求9所述的新型无主栅高效率背接触太阳能电池，其特征在于：导电线表面镀有焊接镀层材料或涂覆有导电胶；导电线的镀层或导电胶层厚度为5μm～50μm；所述焊接镀层材料为锡、锡铅合金、锡铋合金或锡铅银合金中的任一种；所述导电胶为低电阻率导电粘接胶，其主要成分为导电粒子和高分子粘接剂；所述导电胶中的导电粒子为金、银、铜、镀金镍、镀银镍、镀银铜中的任一种或几种组合；所述导电粒子的形状为球形、片状、橄榄状、针状中的任一种；导电粒子的粒径为0.01μm～5μm；所述导电胶中的高分子粘接剂为环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂或有机硅树脂中的任一种或几种组合,粘接剂可进行热固化或光固化。
12.新型无主栅高效率背接触太阳能电池组件，包括由上至下连接的前层材料、封装材料、太阳能电池层、封装材料、背层材料，其特征在于：所述太阳能电池层包括若干个太阳能电池；所述太阳能电池为权利要求1-11任一所述的太阳能电池。
13.根据权利要求12所述的新型无主栅高效率背接触太阳能电池组件，其特征在于：所述太阳能电池层的所述太阳能电池通过设置在电连接层两侧的汇流条连接。
14.根据权利要求12所述的新型无主栅高效率背接触太阳能电池组件，其特征在于：所述太阳能电池层通过第一导电线和第二导电线依次串联连接。
15.新型无主栅高效率背接触太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：在具有叉指状交替排列的P型扩散区和N型扩散区的太阳能电池片背面沉积一层或几层钝化绝缘层；
步骤二：在P型扩散区和N型扩散区相应位置印刷导电浆料、导电胶或导电高分子材料，然后将电池片进行烧结，使导电浆料、导电胶或导电高分子材料穿透绝缘层与P型扩散区和N型扩散区形成物理接触，制备出P型电极和N型电极；
步骤三：在制备有P型电极和N型电极的电池片上印刷第一导电细栅线和第二导电细栅线；所述第一导电细栅线和所述第二导电细栅线成叉指状交替排列；
步骤四：在叉指状电极与导电细栅线的垂直交叉处印刷绝缘介质层，所述绝缘介质层覆盖导电细栅线，所述绝缘介质层不覆盖点状电极，得到无主栅高效率背接触太阳能电池。
16.根据权利要求15所述的新型无主栅高效率背接触太阳能电池的制备方法，其特征在于：与所述第一导电细栅线连接的P型电极之间烧结有与第一导电细栅线电连接的小P型电极，与所述第二导电细栅线连接的N型电极之间烧结有与第二导电细栅线电连接的小N型电极；所述钝化绝缘层材料为SiOx，Al2O3或TiO2中的一种或几种。
17.新型无主栅高效率背接触太阳能电池组件的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：串联如权利要求15-16任一所述的太阳能电池制备方法得到的太阳能电池形成太阳能电池层，将若干第一导电线与第一块电池片的第一导电细栅线或P型电极连接，将若干第二导电线与第一块电池片的第二导电细栅线或N型电极连接；将第二块太阳能电池片与第一块太阳能电池片对齐放置，使第二块太阳能电池片上的P型电极与第一块电池片上的N型电极在一条导电线上，再将导电线与第二块太阳能电池片的电极或者导电细栅线电连接，所述第一导电细栅线与第二导电线通过绝缘介质层绝缘；所述第二导电细栅线与第一导电线通过绝缘介质层绝缘；重复上述操作形成串联结构，形成太阳能电池层；
步骤二：依次按前层材料、封装材料、太阳能电池层、封装材料、背层材料的顺序进行层叠，层压得到太阳能电池组件。
18.根据权利要求17所述的新型无主栅高效率背接触太阳能电池组件的制备方法，其特征在于：按照步骤一制得太阳能电池串，所述太阳能电池串包括一块以上的太阳能电池片，在所述太阳能电池串的两侧设置汇流条电极，串联汇流条电极形成太阳能电池层。
19.根据权利要求17所述的新型无主栅高效率背接触太阳能电池组件的制备方法，其特征在于：所述导电细栅线的制备工艺为使用丝网印刷将导电浆料印刷在太阳能电池片上，将印刷有导电浆料的太阳能电池片细栅线烘干，然后整体烧结，得到带有若干导电细栅线的太阳能电池；
所述第一导电细栅线和所述第二导电细栅线烧穿绝缘层与P型扩散区和N型扩散区形成接触或者减少金属化面积不烧穿绝缘层，只烧结在绝缘层表面起到将P型电极和N型电极连接的作用。
20.根据权利要求17所述的新型无主栅高效率背接触太阳能电池组件的制备方法，其特征在于：所述层压的参数根据封装材料的硫化特性进行设定，所述封装材料为EVA，层压参数为120～180℃下层压9～35分钟。
21.根据权利要求17-20任一所述的新型无主栅高效率背接触太阳能电池组件的制备方法，其特征在于：所述步骤一中太阳能电池片与导电线的电连接方式为通过激光焊接；或者太阳能电池片与导电线的电连接方式为通过丝网印刷在电池片的P型掺杂层和N型掺杂层上涂覆导电胶，经加热后使所述导电线同所述P型电极或所述N型电极通过所述导电胶形成欧姆接触，实现导电线与电池片的电连接；
或者太阳能电池片与导电线的另一种电连接方式为通过在导电线上采用镀层工艺镀低熔点材料，经加热过程后使所述导电线同所述P型电极或所述N型电极通过低熔点材料熔化焊接固定，实现导电线与电池片的电连接，所述低熔点材料为焊锡、锡铅合金、锡铋合金或锡铅银合金中的任一种。
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