CN106816485A - 一种提升多晶硅太阳能电池转换效率的方法及电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及多晶硅太阳能电池技术领域，具体公开了一种提升多晶硅太阳能电池转换效率的方法，以及采用该方法制得的高转换效率的多晶硅太阳能电池，本发明根据硅片扩散层内距离硅片中心不同距离的各区域的方块电阻设置环形或弧形栅线，能够有效降低电池片的串联电阻，因而提高电池的转换效率，减少栅线制备所需银浆的用量。
Description
技术领域
本发明涉及多晶硅太阳能电池技术领域。
背景技术
多晶硅太阳能电池的规模化生产工艺主要包括依次进行的多晶硅硅片表面清洗、扩散形成PN结、去除磷硅玻璃、沉积氮化硅减反射膜、丝网印刷栅线电极、烧结。
其中扩散形成PN结一般的方法是在P型硅片的表面扩散磷原子，形成一层N型硅，并和基体P型硅一起构成PN结。进而通过丝网印刷工艺用银浆在硅片的正面和背面印刷金属栅线电极，形成电路，将电流引出。现有技术中，硅片正面印刷若干根平行间隔分布的细栅线以及三或四根与细栅线垂直连接的主栅线。
电池功率损失主要受到扩散薄层电阻、金属半导体接触电阻以及栅线本身电阻的影响而产生功率损失，使输出功率降低。现有技术根据多晶硅硅片扩散薄层的平均方块电阻值，在硅片正面丝网印刷电极时控制细栅线根数和分布来降低欧姆接触电阻值，以提高电池转换效率。
然而，由于多晶硅自身材料的缺陷，多晶硅扩散的片内均匀性较单晶硅差，经过扩散后的多晶硅硅片，由硅片边缘向中心位置，硅片表面磷浓度降低，相应的，由硅片中心位置向边缘，扩散后硅片表面的方阻值逐渐减小，而硅基体电阻值无变化。因此，现有技术中采用的细栅线呈平行分布，根据扩散薄层的平均方块电阻值在硅片正面设置细栅线分布的方式不能解决扩散方阻片内均匀性差对欧姆接触电阻值影响的问题，电池转换效率不能最大程度得到发挥。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种提升多晶硅太阳能电池转换效率的方法，通过设置与硅片扩散层内不同方块电阻值区域相应的细栅线，能够降低太阳能电池内硅片扩散层与栅线的欧姆接触电阻，提高电池转换效率，降低硅片正面栅线印刷银浆的用量。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种提升多晶硅太阳能电池转换效率的方法，在经扩散形成PN结的多晶硅硅片的扩散层一面制备主栅线和细栅线，所述细栅线包括环形和/或弧形栅线，所述环形和/或弧形栅线为间隔分布的多个，且均以所述硅片的中心为圆心，所述环形和/或弧形栅线的分布密度根据所述扩散层内距离所述硅片中心不同距离的各区域的方块电阻进行设置，即方块电阻大的区域，对应设置所述环形和/或弧形栅线的分布密度大；方块电阻小的区域，对应设置所述环形和/或弧形栅线的分布密度小；
所述环形和/或弧形栅线直接与主栅线连接或者通过辅助栅线与所述主栅线连接，所述环形和/或弧形栅线与辅助栅线的线宽均小于所述主栅线。
具体地，所述环形和/或弧形栅线的分布密度由所述硅片的中心向外周总体呈逐渐变小的趋势。
进一步地，所述环形和/或弧形栅线由所述硅片的中心向外按层分布，每层内相邻环形和/或弧形栅线的间距相等，且内层的环形和/或弧形栅线的间距小于外层的环形和/或弧形栅线的间距。
可选的，所述环形和/或弧形栅线层包括3-5层。
优选的，环形和/或弧形栅线层包括4层，最小的环形和/或弧形栅线的半径为0.05mm-2mm，4层环形和/或弧形栅线内部间距依次变大，分别为0.2mm-1mm、1.5mm-2.5mm、3.5mm-4.5mm、5.5mm-6.5mm；4层环形和/或弧形栅线内部根数分别为1-16根、10-20根、4-8根、1-10根。
进一步地，所述硅片为方形。现有技术规模化生产的多晶硅硅片整体呈方形，并设有方形倒角。本发明所述硅片为方形是指硅片的整体呈方形，应作广义理解，包括设有倒角的方形硅片。
进一步地，所述硅片上同时设有环形栅线层和弧形栅线层，且所述弧形栅线层位于环形栅线层之外。环形栅线层是指由多个环形栅线排布构成的细栅线层，弧形栅线层是指由多个弧形栅线排布构成的细栅线层。
优选的，环形栅线层包括与所述硅片外边相切的环形栅线，为最大的环形栅线，所述弧形栅线层位于所述最大的环形栅线之外，并与所述硅片的外边相交。
进一步地，辅助栅线包括中心栅线和边栅线，所述中心栅线为与主栅线垂直且穿过所述硅片中心的细栅线，用于连接所述环形栅线和主栅线，所述边栅线为设于所述硅片的四边上并与所述最大的环形栅线相切连接的细栅线，所述边栅线用于连接所述弧形栅线和主栅线。
本发明还提供了采用如上所述方法制得的多晶硅太阳能电池。与现有技术多晶硅太阳能电池相比，不同之处在于多晶硅硅片上细栅线采用了环形和/或弧形栅线，以及设有用于各栅线互联的辅助栅线。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过设置与硅片扩散层内不同方块电阻值区域相应的弧形或环形细栅线，能够降低太阳能电池内硅片扩散层与栅线的欧姆接触电阻，提高电池转换效率，降低硅片正面栅线印刷银浆的用量。
附图说明
图1是采用本发明方法制得多晶硅太阳能电池片正面栅线分布的一种实施例的示意图；
图2为现有技术方法制得多晶硅太阳能电池片正面栅线分布的示意图；
图3为现有技术硅片多晶硅太阳能电池的制备工艺中硅片制得扩散层后其上不同区域方阻值的分布示意图。
其中，1、环形栅线；2、主栅线；31、边栅线；32、中心栅线；4、弧形栅线。
具体实施方式
下面举例对本发明方法及利用该方法制得的多晶硅太阳能电池作进一步说明。
按照现有多晶硅太阳能电池的制备工艺，将方形的P型多晶硅硅片于扩散炉内作磷扩散，制得N型扩散层，在该硅片扩散层上取九点测试其方阻，各点测得方阻值如图3所示。
可见，硅片中心点方阻值最高为120Ω/□，由硅片中心向硅片边缘，方阻值逐渐降低。
分别以本发明方法和现有技术对如上同批次同一扩散炉进行P扩散制得的硅片正面制备栅线电极。
本发明实施例
图1所示为以本发明方法在该多晶硅硅片正面制得栅线的分布示意图，包括主栅线和细栅线，其中细栅线包括环形栅线层和环形栅线层之外的弧形栅线层，环形和弧形栅线的分布密度根据扩散层内距离硅片中心不同距离的各区域的方块电阻进行设置，即方块电阻大的区域，对应设置所述环形和弧形栅线的分布密度大；方块电阻小的区域，对应设置所述环形和弧形栅线的分布密度小。具体地，环形栅线层共设计四层，由硅片中心位置开始，最小环形栅线的半径为1mm，第一层内相邻环形栅线的间距为1mm，环形栅线共10个；第二层间距变成2mm，共13个；第三层间距变为4mm，共6个；第四层间距变为6mm，共3个，最大的一根环形栅线与硅片表面四周边上设置的边栅线相切，硅片中间区域还设有通过硅片中心的中心栅线，其连接所有环形栅线，并与四根主栅线垂直连接。
弧形栅线层内相邻弧形栅线的间距为6mm，硅片的每个角部各设3个，且均与边栅线连接。最大环形栅线和与其相邻的弧形栅线的间距也为6mm。
辅助栅线、弧形栅线和环形栅线的宽度均相等。
需要说明的是，本发明图1仅用于示意性的显示本发明实施例栅线分布，图1中各层环形栅线和弧形栅线与本发明实施例中各层环形栅线和弧形栅线并不一定一一对应。
现有技术对比例
图2所示为现有技术多晶硅硅片正面栅线的一种常规设计，细栅线在硅片正面均匀等间距分布，与主栅线垂直，共90根，细栅线的长度均为156mm，其宽度与本发明实施例细栅线宽度相同，另外，四根主栅线与前述本发明实施例相同。
将实施例和对比例制得多晶硅太阳能电池片进行性能测试，测试数据如下表所
示。
| Voc (V) | Isc (A) | Rs (mOhm) | Rsh (Ohm) | FF(%) | Eff | 片数 | |
| 实施例 | 0.6300 | 8.6495 | 0.0022 | 937.25 | 79.60 | 17.85 | 200 |
| 对比例 | 0.6308 | 8.6535 | 0.0025 | 786.89 | 79.08 | 17.76 | 200 |
上表中实施例和对比例测试数据为相应测试电池片测试数据的平均值。
由上表可知，本发明实施例电池片填充因子FF相比于对比例，得到大幅提升，有效降低了串联电阻值，提升了电池转换效率Eff。
另外，对比例细栅线栅线根数为90根，细栅线长度为14040mm；而本发明实施例中的细栅线长度为5701mm，采用同等丝网参数，两者的主栅线保持一致，对比例正面银浆的印刷量（包括主栅线、细栅线）为1.30g，而本发明实施例的印刷量（包括主栅线、细栅线）为1.00g，可知，采用本发明方法还能够有效降低电池片正面栅线银浆的印刷量，降低生产成本。
需要说明的是，在方形多晶硅电池片上设置本发明细栅线时，优选的，应当尽可能设置环形栅线，而非弧形栅线，弧形栅线主要应当作为方形多晶硅电池片四角区域的特殊设置，但是本发明并不排除以弧形栅线为主作为细栅进行设置的方案，例如本发明实施例中还可以以近似环形栅线的大于半圆的弧形栅线来代替环形栅线。
以上对本发明进行了详细介绍，本发明中应用具体个例对本发明的实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可对本发明进行若干改进，这些改进也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种提升多晶硅太阳能电池转换效率的方法，在经扩散形成PN结的多晶硅硅片的扩散层一面制备主栅线和细栅线，其特征在于：所述细栅线包括环形和/或弧形栅线，所述环形和/或弧形栅线为间隔分布的多个，且均以所述硅片的中心为圆心，所述环形和/或弧形栅线的分布密度根据所述扩散层内距离所述硅片中心不同距离的各区域的方块电阻进行设置，即方块电阻大的区域，对应设置所述环形和/或弧形栅线的分布密度大；方块电阻小的区域，对应设置所述环形和/或弧形栅线的分布密度小；
所述环形和/或弧形栅线直接与主栅线连接或者通过辅助栅线与所述主栅线连接，所述环形和/或弧形栅线与辅助栅线的线宽均小于所述主栅线。
2.根据权利要求１所述的方法，其特征在于所述环形和/或弧形栅线的分布密度由所述硅片的中心向外周总体呈逐渐变小的趋势。
3.根据权利要求１所述的方法，其特征在于所述环形和/或弧形栅线由所述硅片的中心向外按层分布，每层内相邻环形和/或弧形栅线的间距相等，且内层的环形和/或弧形栅线的间距小于外层的环形和/或弧形栅线的间距。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述环形和/或弧形栅线层包括3-5层。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于环形和/或弧形栅线层包括4层，最小的环形和/或弧形栅线的半径为0.05mm-2mm，4层环形和/或弧形栅线内部间距依次变大，分别为0.2mm-1mm、1.5mm-2.5mm、3.5mm-4.5mm、5.5mm-6.5mm；4层环形和/或弧形栅线内部根数分别为1-16根、10-20根、4-8根、1-10根。
6.根据权利要求１-5中任意一项所述的方法，其特征在于所述硅片为方形。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述硅片上同时设有环形栅线层和弧形栅线层，且所述弧形栅线层位于环形栅线层之外。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于环形栅线层包括与所述硅片外边相切的环形栅线，为最大的环形栅线，所述弧形栅线层位于所述最大的环形栅线之外，并与所述硅片的外边相交。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于辅助栅线包括中心栅线和边栅线，所述中心栅线为与主栅线垂直且穿过所述硅片中心的细栅线，用于连接所述环形栅线和主栅线，所述边栅线为设于所述硅片的四边上并与所述最大的环形栅线相切连接的细栅线，所述边栅线用于连接所述弧形栅线和主栅线。
10.采用如权利要求1-9所述方法制得的多晶硅太阳能电池。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170609 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |