CN106098805A - 一种四主栅多晶太阳电池及其扩散工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种四主栅多晶太阳电池及其扩散工艺，属于太阳能电池技术领域。它解决了现有技术中的一步扩散法的三主栅多晶太阳电池的转换效率普遍偏低等技术问题。本四主栅多晶太阳电池，它包括呈板状的本体，本体的一侧为正极，本体的另一侧为负极，正极上均布有4条主栅和98‑104条细栅，主栅与细栅垂直设置且它们互相连接，每条主栅之间的间距为38—40毫米，主栅的宽度为1.0—1.2毫米，细栅间距为1.4—1.8毫米，细栅的宽度为0.034—0.038毫米，以及其扩散工艺。本发明具有封装损耗低、多晶太阳电池转化率高的优点。

Description

一种四主栅多晶太阳电池及其扩散工艺
技术领域
本发明属于太阳电池技术领域，涉及一种四主栅多晶太阳电池及其扩散工艺。
背景技术
随着社会对太阳电池更高效率的不断追求，四主栅及发射区低浓度扩散及是当前制备高效率晶体硅太阳电池的研究方向之一。
低浓度扩散即高方阻发射区工艺能减少电池表面的少子复合速率，降低开路电压损失，降低反向饱和电流密度，提高短波响应，最终使开路电压Uoc和短路电流Isc得到提升，但低浓度扩散会导致太阳电池的串联电阻Rs增加，填充因子FF下降，所以要使太阳电池的最终转换效率有提升，需要在Uoc和Isc大幅提升的同时减少低浓度扩散带来的串阻增加，提升填充因子FF。而解决这个问题可通过增加太阳电池的主栅线数和细栅线数来完成。而增加主栅不但可以减少电流在细栅中经过的距离，还减少了每条主栅自身承载的电流。意味着4主栅结构可以配合更细的栅线而不会显著影响填充因子，增加主栅的数量对减少电池组串后的电阻同样有效。然而为了减少栅线数增加带来的遮光面积变大而引起电流的损失就需要调整正电极的高宽比，适当缩小细栅和主栅的禁带宽度是目前最有效的方法，主要通过降低栅线印刷宽度、增加正极细栅根数，弥补栅线根数增加导致的遮光损失并利用低浓度浅结扩散工艺显著地降低太阳能电池片表面的少数载流子复合速度，提高短波段的光谱响应，使开路电压Uoc和短路电流Isc得到提升的同时杜绝因为高方阻浅结导致的电池接触电阻上升来实现，太阳电池转换效率可提升0.20％。
发明内容
本发明的第一个目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种四主栅多晶太阳电池，该太阳电池具有封装损耗低的特点。
本发明的第一个目的可通过下列技术方案来实现：一种四主栅多晶太阳电池，包括呈板状的本体，所述本体的一侧为正极，所述本体的另一侧为负极，所述正极上均布有4条主栅和98-104条细栅，所述主栅与细栅垂直设置且它们相互连接，其特征在于，所述每条主栅之间的间距为38—40毫米，所述主栅的宽度为1.0—1.2毫米，所述细栅间距为1.4—1.8毫米，所述细栅的宽度为0.034—0.038毫米。
采用以上结构，采用4条主栅和98-104条细栅的设计，使得成品开路电压比常规多晶太阳电池高，同时，避免了由于扩散方阻提升而导致的串联电阻上升，且在封装组件时能降低封装损耗，封装损耗低。
所述的主栅由若干段主栅段纵向排列均布设置。
所述每个主栅段的长度为9—11毫米。
所述细栅的长度为154—154.5毫米。
本发明的第二个目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种四主栅多晶太阳电池的扩散工艺，该扩散工艺具有多晶太阳电池转化率高的特点。
本发明的第二个目的可通过下列技术方案来实现：一种四主栅多晶太阳电池的扩散工艺，该工艺包括以下步骤：
A、低温沉积：将本体置入普通的扩散炉中，扩散炉中温度在750—790℃保持8—12分钟，在该时间范围内向扩散炉内通入大氮、氧气和小氮的混合气体，所述大氮与氧气体积比为15:1，所述小氮和大氮与氧气两者混合气体的体积比为11:100；
B、变温沉积：将扩散炉内的温度在8—10分钟内提升至810—820℃，在该时间范围内向扩散炉内通入大氮、氧气和小氮的混合气体，所述大氮与氧气体积比为16:1，所述小氮和大氮与氧气两者混合气体的体积比为12:100；
C、高温沉积：在820—830℃进行2—5分钟的保温，这个过程中向扩散炉内通入大氮、氧气和小氮的混合气体，所述大氮与氧气体积比为14:1，所述小氮和大氮与氧气两者混合气体的体积比为11:100；
D、升温：将8—10分钟内将扩散炉内的温度升至840℃，升温过程中向扩散炉内通入大氮；
E、高温推结：待扩散炉内在845℃温度时稳定后，在12—14分钟内向扩散炉内通入大氮和氧气的混合气体，所述氧气占上述混合气体体积的38％—40％；
F、冷却：在10—12分钟内将扩散炉内的温度降至780℃，这个过程中向扩散炉内通入大氮、氧气的混合气体，所述氧气占上述混合气体体积的36％—38％。
所述扩散炉内的气体流量恒定。
所述扩散炉内的气体通入流量为8L/min—10L/min。
所述小氮流量为2.2L/min～2.6L/min，所述氧气的流量为0.5L/min～0.7L/min，所述大氮的流量为7.4L/min～7.6L/min。
所述步骤A中小氮流量为2.2L/min，所述氧气的流量为0.5L/min，所述大氮的流量为7.4L/min。
所述步骤B中小氮流量为2.6L/min，所述氧气的流量为0.7L/min，所述大氮的流量为7.6L/min。
所述步骤C中小氮流量为2.5L/min，所述氧气的流量为0.6L/min，所述大氮的流量为7.5L/min。
所述本体的方块电阻为92—102Ω/□。
采用以上工艺，使得在不增加成本的情况下，可以提高多晶太阳电池的转换效率。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明采用4条主栅和98-104条细栅的密栅设计，使得成品开路电压比常规多晶太阳电池高，同时，避免了由于扩散方阻提升而导致的串联电阻上升，且在封装组件时能降低封装损耗，封装损耗低；采用该扩散工艺，相比一次恒温沉积扩散可以在不增加成本的情况下使生产的多晶太阳电池获得高的转换效率，多晶太阳电池转化率高。
附图说明
图1是本四主栅多晶太阳电池的平面结构示意图。
图2是本四主栅多晶太阳电池的扩散工艺的步骤示意图。
图中，1、本体；2、主栅；3、细栅。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一：
如图1所示，本四主栅多晶太阳电池，包括呈板状的本体1，本体1的一侧为正极，本体1的另一侧为负极，正极上均布有4条主栅2和101条细栅3，主栅2与细栅3垂直设置且它们电连接，每条主栅2之间的间距为39毫米，主栅2的宽度为1.1毫米，细栅3间距为1.5毫米，细栅3的宽度为0.035毫米。
如图1所示，主栅2由若干段主栅段纵向排列均布设置；每个主栅段的长度为10毫米；细栅3的长度为154毫米。
如图2所示，本四主栅多晶太阳电池的扩散工艺，该工艺包括以下步骤：
A、低温沉积：将本体置入普通的扩散炉中，扩散炉中温度在790℃保持12分钟，在该时间范围内向扩散炉内通入大氮、氧气和小氮的混合气体，大氮与氧气体积比为15:1，小氮和大氮与氧气两者混合气体的体积比为11:100；
B、变温沉积：将扩散炉内的温度在10分钟内提升至820℃，在该时间范围内向扩散炉内通入大氮、氧气和小氮的混合气体，大氮与氧气体积比为16:1，小氮和大氮与氧气两者混合气体的体积比为12:100；
C、高温沉积：在830℃进行5分钟的保温，这个过程中向扩散炉内通入大氮、氧气和小氮的混合气体，大氮与氧气体积比为14:1，小氮和大氮与氧气两者混合气体的体积比为11:100；
D、升温：将10分钟内将扩散炉内的温度升至840℃，升温过程中向扩散炉内通入大氮；
E、高温推结：待扩散炉内在845℃温度时稳定后，在14分钟内向扩散炉内通入大氮和氧气的混合气体，氧气占上述混合气体体积的38％；
F、冷却：在12分钟内将扩散炉内的温度降至780℃，这个过程中向扩散炉内通入大氮、氧气的混合气体，氧气占上述混合气体体积的36％。
扩散炉内的气体流量恒定；扩散炉内的气体通入流量为8L/min—10L/min；小氮流量为2.2L/min～2.6L/min，氧气的流量为0.5L/min～0.7L/min，大氮的流量为7.4L/min～7.6L/min。
步骤A中小氮流量为2.2L/min，氧气的流量为0.5L/min，大氮的流量为7.4L/min；步骤B中小氮流量为2.6L/min，氧气的流量为0.7L/min，大氮的流量为7.6L/min；步骤C中小氮流量为2.5L/min，氧气的流量为0.6L/min，大氮的流量为7.5L/min。
本体的方块电阻为92Ω/□。
下表为列出了本发明实施例一的四主栅多晶太阳电池与常规多晶太阳电池的电性能数据：
实施例二：
如图1所示，本四主栅多晶太阳电池，包括呈板状的本体1，本体1的一侧为正极，本体1的另一侧为负极，正极上均布有4条主栅2和101条细栅3，主栅2与细栅3垂直设置且它们电连接，每条主栅2之间的间距为39毫米，主栅2的宽度为1.05毫米，细栅3间距为1.5毫米，细栅3的宽度为0.036毫米。
如图1所示，主栅2由若干段主栅段纵向排列均布设置；每个主栅段的长度为9毫米；细栅3的长度为154.5毫米。
如图2所示，本四主栅多晶太阳电池的扩散工艺，该工艺包括以下步骤：
A、低温沉积：将本体置入普通的扩散炉中，扩散炉中温度在790℃保持10分钟，在该时间范围内向扩散炉内通入大氮、氧气和小氮的混合气体，大氮与氧气体积比为15:1，小氮和大氮与氧气两者混合气体的体积比为11:100；
B、变温沉积：将扩散炉内的温度在10分钟内提升至810℃，在该时间范围内向扩散炉内通入大氮、氧气和小氮的混合气体，大氮与氧气体积比为16:1，小氮和大氮与氧气两者混合气体的体积比为12:100；
C、高温沉积：在825℃进行3分钟的保温，这个过程中向扩散炉内通入大氮、氧气和小氮的混合气体，大氮与氧气体积比为14:1，小氮和大氮与氧气两者混合气体的体积比为11:100；
D、升温：将10分钟内将扩散炉内的温度升至840℃，升温过程中向扩散炉内通入大氮；
E、高温推结：待扩散炉内在845℃温度时稳定后，在12分钟内向扩散炉内通入大氮和氧气的混合气体，氧气占上述混合气体体积的40％；
F、冷却：在10分钟内将扩散炉内的温度降至780℃，这个过程中向扩散炉内通入大氮、氧气的混合气体，氧气占上述混合气体体积的38％。
扩散炉内的气体流量恒定；扩散炉内的气体通入流量为8L/min—10L/min；小氮流量为2.2L/min～2.6L/min，氧气的流量为0.5L/min～0.7L/min，大氮的流量为7.4L/min～7.6L/min。
步骤A中小氮流量为2.2L/min，氧气的流量为0.5L/min，大氮的流量为7.4L/min；步骤B中小氮流量为2.6L/min，氧气的流量为0.7L/min，大氮的流量为7.6L/min；步骤C中小氮流量为2.5L/min，氧气的流量为0.6L/min，大氮的流量为7.5L/min。
本体的方块电阻为101Ω/□。
下表为列出了本发明实施例二的四主栅多晶太阳电池与常规多晶太阳电池的电性能数据：
本发明采用多温度平台变温沉积高温推结工艺，并且印刷正极过程中的正极印刷图形采用4条主栅和98-104条细栅的密栅设计，使得成品开路电压比常规多晶太阳电池提升1mv，同时，避免了由于扩散方阻提升而导致的串联电阻上升，多晶太阳电池平均转换效率较常规三主栅多晶太阳电池高0.20％以上，并且在组件封装时能降低由于短波吸收损失而导致的封装损耗。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种四主栅多晶太阳电池，它包括呈板状的本体，所述本体的一侧为正极，所述本体的另一侧为负极，所述正极上均布有4条主栅和98-104条细栅，所述主栅与细栅垂直设置且它们互相连接，其特征在于，所述每条主栅之间的间距为38—40毫米，所述主栅的宽度为1.0—1.2毫米，所述细栅间距为1.4—1.8毫米，所述细栅的宽度为0.034—0.038毫米。
2.根据权利要求1所述的四主栅多晶太阳电池，其特征在于，所述的主栅由若干段主栅段纵向排列均布设置。
3.根据权利要求1所述的四主栅多晶太阳电池，其特征在于，所述每个主栅段的长度为9—11毫米。
4.根据权利要求3所述的四主栅多晶太阳电池，其特征在于，所述细栅的长度为154—154.5毫米。
5.根据权利要求1所述的四主栅多晶太阳电池，其特征在于，所述本体的方块电阻为92—102Ω/□。
6.一种四主栅多晶太阳电池的扩散工艺，该工艺包括以下步骤：
A、低温沉积：将本体置入普通的扩散炉中，扩散炉中温度在750—790℃保持8—12分钟，在该时间范围内向扩散炉内通入大氮、氧气和小氮的混合气体，所述大氮与氧气体积比为15:1，所述小氮和大氮与氧气两者混合气体的体积比为11:100；
B、变温沉积：将扩散炉内的温度在8—10分钟内提升至810—820℃，在该时间范围内向扩散炉内通入大氮、氧气和小氮的混合气体，所述大氮与氧气体积比为16:1，所述小氮和大氮与氧气两者混合气体的体积比为12:100；
C、高温沉积：在820—830℃进行2—5分钟的保温，这个过程中向扩散炉内通入大氮、氧气和小氮的混合气体，所述大氮与氧气体积比为14:1，所述小氮和大氮与氧气两者混合气体的体积比为11:100；
D、升温：将8—10分钟内将扩散炉内的温度升至840℃，升温过程中向扩散炉内通入大氮；
E、高温推结：待扩散炉内在845℃温度时稳定后，在12—14分钟内向扩散炉内通入大氮和氧气的混合气体，所述氧气占上述混合气体体积的38％—40％；
F、冷却：在10—12分钟内将扩散炉内的温度降至780℃，这个过程中向扩散炉内通入大氮、氧气的混合气体，所述氧气占上述混合气体体积的36％—38％。
7.根据权利要求6所述的四主栅多晶太阳电池的扩散工艺，其特征在于，所述扩散炉内的气体流量恒定。
8.根据权利要求7所述的四主栅多晶太阳电池的扩散工艺，其特征在于，所述扩散炉内的气体通入流量为8L/min—10L/min。
9.根据权利要求8所述的四主栅多晶太阳电池的扩散工艺，其特征在于，所述小氮流量为2.2L/min～2.6L/min，所述氧气的流量为0.5L/min～0.7L/min，所述大氮的流量为7.4L/min～7.6L/min。
10.根据权利要求9所述的四主栅多晶太阳电池的扩散工艺，其特征在于，所述步骤A中所述小氮流量为2.2L/min，所述氧气的流量为0.5L/min，所述大氮的流量为7.4L/min；所述步骤B中所述小氮流量为2.6L/min，所述氧气的流量为0.7L/min，所述大氮的流量为7.6L/min；所述步骤C中所述小氮流量为2.5L/min，所述氧气的流量为0.6L/min，所述大氮的流量为7.5L/min。
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