CN106784050A - 太阳能铝背全覆盖无主栅晶硅电池片及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种降低生产成本和提高发电量的太阳能无主栅线晶硅电池片及其生产工艺。电池片细栅线垂直方向的两端设有矩形细栅线端头，矩形细栅线端头的之间设有垂直于细栅线的加粗细栅线，矩形细栅线端头与加粗细栅线之间设有主栅线保留部，背面电极分别与电池片正面的主栅线保留部对应设置，所述铝背全部覆盖电池片，背面电极设置在铝背上。先印刷电池片铝背场即全部覆盖住硅片表面——再印刷背电极即印刷于铝背场表面——放入烘箱进行烘干烧结——接着印刷电池片正面电极——最后烧结成型。本发明降低了成本，提高了发电量且具有很好的市场推广前景。
Description
技术领域
本发明属于新能源技术领域，尤其涉及太阳能，具体的说是一种太阳能铝背全覆盖无主栅晶硅电池片及其生产工艺。
背景技术
日前，以晶硅电池片为主的组件占据了全球光伏组件市场的80%以上；晶硅电池片发展至今，其制作成本及发电量成为其发展的主要制约因素。在低成本、高发电量电池片这一目标的催促下，越来越多的企业把目光投入到电池片技术的改善中，其中无主栅线电池片技术、IBC电池、单晶PERC电池、HIT异质结电池应运而生。然而，这些技术大多针对于电池片正面电极的改进或者本身结构的改进，而没有对背面电极或铝背场有明显的改进或者优化。
以往的一些电池片背面电极的制作工艺方法列举部分案例如下。①李化阳的《一种晶体硅太阳能电池背电极背电场套印网版结构》[专利号：CN 205130594 U]是采用三段背电极均匀分布在正面主栅线对应的下方。②魏青竹的《无主栅的太阳能电池片及太阳能电池》[专利号：CN 105742381 A]虽然对电池片正面电极的栅线做了较大改动，但是背面电极依然是采用三段背电极均匀分布于正面主栅线对应的电池片背部。③王嘉庆的《太阳能电池及其背面电极结构》[专利号：CN 204204869 U]中采用主汇流背电极与次汇流背电极相交形式分布于电池片表面，从而起到增加电荷载流子传递效率以达到降低电阻的功效，主汇流背电极依旧位于正面主栅线下方。④陈清波《太阳能电池片的电极结构》[专利号：CN20159675 U]中采用主栅线与背电极呈交叉分布，减少主栅线和背电极的正对面积，从而提高太阳能电池片收集载流子的效率。
在电池片中，由于背面电极的面积越大，其收集电流的能力越强，故希望其越大越好；一方面背面电极面积越大，其对少数载流子的复合能力越强，不利于收集电流，故希望其越小越好；如何在背面电极的面积大小上取得平衡是目前需要解决的问题。另外，电池片正面电极及背面电极的制作会破坏其PN结结构，已经破坏的PN结结构不能产生电流以及良好地传导电流。常规电池片主栅线的印刷烧结已经对相应的PN结造成了破坏，故而只能改变背电极的面积大小来达到收集电流的最佳情况，然而在我们的实验中认证出常规电池片背电极面积例如专利①还没有达到最佳的优化，我们的结果得出该背面电极可以减少至其一半左右。专利②中无主栅电池片的背面电极没有达到最佳的优化，该大面积的背面电极会破坏PN结结构以及降低载流子收集效率。专利③④增加了背电极的面积，增大了PN结的破坏程度，同时降低了铝背场的钝化效果，从而降低了载流子的收集效率。
现有技术的电池片制作工艺存在以下缺陷：
1.以往的电极印刷方法基本上是应用于常规电池片，对应用于无主栅电池片并无案例。
2.以往的电极印刷顺序：背电极—铝背场—正面电极，而对于本发明中所述的背面电极并不能起到良好的印刷效果。
3.以往的电极印刷，其正面电极和背面电极不是对称分布的，在焊接时容易引起应力集中，而且会造成正、背面电极烧结对电池片PN结的重复破坏。
4.以往的电极印刷，铝背场对电池片背表面有钝化作用，会降低载流子在电池片背表面的复合率；相反，背面电极会形成载流子的复合中心，提高载流子在电池片背表面的复合率。
如何有效合理的在无主栅的电池片中，使用背面电极、铝背及正面电极是目前所有晶硅电池片厂家都在探索解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于现有技术设备，在不大量修改设备及工艺的前提下，降低生产成本和提高发电量的太阳能铝背全覆盖无主栅线晶硅电池片及其生产工艺。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种太阳能铝背全覆盖无主栅线晶硅电池片，包括电池片、细栅线和背面电极，电池片的正面横向密布细栅线，背面设有铝背并阵列设有背面电极，还包括加粗细栅线和主栅线保留部，电池片的细栅线的垂直方向的两端设有矩形细栅线端头，矩形细栅线端头的之间设有垂直于细栅线的加粗细栅线，矩形细栅线端头与加粗细栅线之间设有主栅线保留部，所述铝背全部覆盖电池片，背面电极设置在铝背上。
本发明铝背与 P+型硅层形成接触，背电极与铝背接触而与P+型硅层无接触；电池片背表面全部与铝背场形成接触，可以加强铝背场的背钝化作用，减少载流子在电池片背表面的复合；背电极不与P+型硅层接触，可以减少对PN结的破坏，也可降低载流子的复合，从而提高载流子的收集效率。
本发明的电池片正面电极、背面电极以及铝背场印刷工艺如下：
先印刷电池片铝背场即全部覆盖住硅片表面——再印刷背电极即印刷于铝背场表面——放入烘箱进行烘干——接着印刷电池片正面电极——最后烧结成型。
本发明的电池片正面电极、背面电极以及铝背场印刷工艺如下：
先印刷电池片铝背场（全部覆盖住硅片表面）—再印刷背电极（印刷于铝背场表面）—放入烘箱进行烧结烘干—接着印刷电池片正面电极—最后烧结成型。
本工艺方法烧结成型的电池片，其结构原理图如附图所示。铝背场与 P+型硅层形成接触，背电极与铝背场接触而与P+型硅层无接触；电池片背表面全部与铝背场形成接触，可以加强铝背场的背钝化作用，减少载流子在电池片背表面的复合；背电极不与P+型硅层接触，可以减少对PN结的破坏，也可降低载流子的复合，从而提高载流子的收集效率。
本发明印刷的电池片背面电极与正面电极主栅保留部相对应且附着于晶硅基片上，一来可以降低焊接时产生的残余应力；二来可以减少背面电极的银浆使用量；三来可以减少电极烧结带来的PN结破坏面积；四来可以减少背电极造成的载流子的复合中心。
矩形细栅线端头由细栅线围成的矩形，其长*宽=4mm*3mm。
加粗细栅线宽度为常规细栅线的2-3倍。
主栅线保留部的尺寸为长度为10mm宽度为0.6mm。
加粗细栅线为4条或5条。
一种太阳能铝背全覆盖无主栅线晶硅电池片的生产工艺，包括以下步骤：
a)晶硅基片选择
优选质量符合质量标准的晶硅基片，无隐裂并且符合行业标准；
晶硅基片表面制绒
硅片表面制绒：在硅片表面进行腐蚀形成凸凹不平的形状，以增加硅片对太阳光的捕获率；
b)扩散形成PN结
扩散形成PN结：对硅片进行磷或硼掺杂，使得电池片两侧分别形成P型硅和N型硅；
c)表面镀减反射涂层
硅片表面镀减反射膜：在硅片表面沉积一层氮化硅薄膜，以减少太阳光的反射率；
d)印刷铝背场
将经过a、b、c步骤的处理的电池片在其背面印刷全部覆盖硅片背面的铝背场；
e)印刷背电极
将背电极印刷在铝背场上；
f)烘干
放入烤箱进行烧结烘干；
g)印刷正面电极
正面电极与背面电极对应印刷；印刷正面电极时，首先将经过a-f处理的电池片放到电池片运送平台上，导电浆出口将导电液涂满细栅线网版，刮刀将多余导电液刮走，保留功能导电液，然后经过固化，由电池片运送平台运出，进入下一个网版程序；
导电浆出口将导电液涂满主栅线保留部、矩形细栅线端头和加粗细栅线的网版，刮刀将多余导电液刮走，保留功能导电液。
h)最后烧结成型，送出制作流水线。
1、本发明在电池片电极的印刷工艺上，采用先印刷铝背场，再印刷背面电极，接着印刷正面电极；
2、本发明印刷的电池片中，P+型硅层全部表面与铝背场形成接触，然而与背面电极无接触；
3、本发明印刷的背电极是印刷在铝背场之上，可减少对PN结的破坏，同时可降低载流子的复合，从而提高电池片的效率。
4、本发明印刷的电池片背面电极与正面电极主栅保留部相对应且附着于晶硅基片上，一可以降低焊接时产生的残余应力；二可以减少电极烧结带来的PN结破坏面积。
5、本发明印刷的电池片背面电极可以减少背面电极的银浆使用量，减少背电极造成的载流子的复合中心。
6、本发明的电池片在保证太阳能晶硅电池片的基本功能外，降低了成本，提高了发电量，对于整个太阳能电池板行业具有指导意义，大大推动了我国太阳能电池板领域的进步，具有很好的市场推广前景。
附图说明
图1：本发明侧面剖视结构示意图；
图2：现有技术侧面剖视结构示意图；
图3：本发明正面结构示意图；
图4：本发明背面结构示意图；
图5：图3中局部放大结构示意图。
图中：1矩形细栅线端头；2加粗细栅线；3主栅线保留部；4电池片；5背面电极；6铝背；7正电极。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述。
一种太阳能铝背全覆盖无主栅线晶硅电池片，包括电池片4、细栅线和背面电极5，电池片4的正面横向密布细栅线，背面设有铝背6并阵列设有背面电极5，还包括加粗细栅线2和主栅线保留部3，电池片4的细栅线的垂直方向的两端设有矩形细栅线端头1，矩形细栅线端头1的之间设有垂直于细栅线的加粗细栅线2，矩形细栅线端头1与加粗细栅线2之间设有主栅线保留部3，所述铝背6全部覆盖电池片4，背面电极5设置在铝背6上。
矩形细栅线端头1由细栅线围成的矩形，其长*宽=4mm*3mm，细栅线为0.036mm。
加粗细栅线2宽度为常规细栅线的2-3倍。
主栅线保留部3的尺寸为长度为10mm宽度为0.6mm。
加粗细栅线2为4条或5条。
常规晶硅电池片正面电极、背面电极以及铝背场印刷工艺如下：
先印刷电池片背电极—再印刷铝背场—放入烘箱进行烘干—接着印刷电池片正面电极—最后烧结成型。
烧结成型的常规电池片，背电极、铝背场与 P+型硅层都有接触；铝背场起到电池片背面钝化的作用，减少载流子在电池片背表面的复合；背电极起到收集电流的作用，但同时它也会成为载流子的复合中心，从而降低载流子的收集效率。
本发明的电池片正面电极、背面电极以及铝背场印刷工艺如下：
先印刷电池片铝背场（全部覆盖住硅片表面）—再印刷背电极（印刷于铝背场表面）—放入烘箱进行烘干—接着印刷电池片正面电极—最后烧结成型。
具体步骤为：
1.晶硅基片选择
优选质量符合质量标准的晶硅基片，无隐裂并且符合行业标准；
2.晶硅基片表面制绒
硅片表面制绒：在硅片表面进行腐蚀形成凸凹不平的形状，以增加硅片对太阳光的捕获率；
3.扩散形成PN结
扩散形成PN结：对硅片进行磷或硼掺杂，使得电池片两侧分别形成P型硅和N型硅；
4.表面镀减反射涂层
硅片表面镀减反射膜：在硅片表面沉积一层氮化硅薄膜，以减少太阳光的反射率；
5.印刷铝背场
将经过a、b、c步骤的处理的电池片在其背面印刷全部覆盖硅片背面的铝背场；
6.印刷背电极
将背电极印刷在铝背场上；
7.烘干
放入烤箱进行烘干；
8.印刷正面电极
正面电极与背面电极对应印刷；印刷正面电极时，首先将经过a-f处理的电池片放到电池片运送平台上，导电浆出口将导电液涂满细栅线网版，刮刀将多余导电液刮走，保留功能导电液，然后经过固化，由电池片运送平台运出，进入下一个网版程序；
导电浆出口将导电液涂满主栅线保留部、矩形细栅线端头和加粗细栅线的网版，刮刀将多余导电液刮走，保留功能导电液。
9.最后烧结成型，送出制作流水线。
本工艺方法烧结成型的电池片，铝背场与 P+型硅层形成接触，背电极与铝背场接触而与P+型硅层无接触；电池片背表面全部与铝背场形成接触，可以加强铝背场的背钝化作用，减少载流子在电池片背表面的复合；背电极不与P+型硅层接触，可以减少对PN结的破坏，也可降低载流子的复合，从而提高载流子的收集效率。
本发明用的印刷工艺，电池片背面电极与正面电极主栅保留部相对应且附着于晶硅基片上，一来可以降低焊接时产生的残余应力；二来可以减少背面电极的银浆使用量；三来可以减少电极烧结带来的PN结破坏面积；四来可以减少背电极造成的载流子的复合中心。
当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明专利涵盖范围。
Claims (6)
1.一种太阳能铝背全覆盖无主栅线晶硅电池片，包括电池片（4）、细栅线和背面电极（5），电池片（4）的正面横向密布细栅线，背面设有铝背（6）并阵列设有背面电极（5），其特征在于：还包括加粗细栅线（2）和主栅线保留部（3），电池片（4）的细栅线的垂直方向的两端设有矩形细栅线端头（1），矩形细栅线端头（1）的之间设有垂直于细栅线的加粗细栅线（2），矩形细栅线端头（1）与加粗细栅线（2）之间设有主栅线保留部（3），所述铝背（6）全部覆盖电池片（4），背面电极（5）设置在铝背（6）上。
2.根据权利要求1所述的太阳能铝背全覆盖无主栅线晶硅电池片，其特征在于：矩形细栅线端头（1）由细栅线围成的矩形，其长*宽=4mm*3mm。
3.根据权利要求1所述的太阳能铝背全覆盖无主栅线晶硅电池片，其特征在于：加粗细栅线（2）宽度为常规细栅线的2-3倍。
4.根据权利要求1所述的太阳能铝背全覆盖无主栅线晶硅电池片，其特征在于：主栅线保留部（3）的尺寸为长度为10mm宽度为0.6mm。
5.根据权利要求1所述的太阳能铝背全覆盖无主栅线晶硅电池片，其特征在于：加粗细栅线（2）为4条或5条。
6.一种太阳能铝背全覆盖无主栅线晶硅电池片的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
⑴晶硅基片选择
优选质量符合质量标准的晶硅基片，无隐裂并且符合行业标准；
⑵晶硅基片表面制绒
硅片表面制绒：在硅片表面进行腐蚀形成凸凹不平的形状，以增加硅片对太阳光的捕获率；
⑶扩散形成PN结
扩散形成PN结：对硅片进行磷或硼掺杂，使得电池片两侧分别形成P型硅和N型硅；
⑷表面镀减反射涂层
硅片表面镀减反射膜：在硅片表面沉积一层氮化硅薄膜，以减少太阳光的反射率；
⑸印刷铝背场
将经过a、b、c步骤的处理的电池片在其背面印刷全部覆盖硅片背面的铝背场；
⑹印刷背电极
将背电极印刷在铝背场上；
⑹烘干
放入烤箱进行烧结烘干；
⑺印刷正面电极
正面电极与背面电极对应印刷；印刷正面电极时，首先将经过a-f处理的电池片放到电池片运送平台上，导电浆出口将导电液涂满细栅线网版，刮刀将多余导电液刮走，保留功能导电液，然后经过固化，由电池片运送平台运出，进入下一个网版程序；
导电浆出口将导电液涂满主栅线保留部、矩形细栅线端头和加粗细栅线的网版，刮刀将多余导电液刮走，保留功能导电液；
⑻最后烧结成型，送出制作流水线。
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