CN106887479A - 一种防氧化的p型perc双面太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防氧化的P型PERC双面太阳能电池及其制备方法，该太阳能电池包括自下而上依次设置的背电极、背面氮化硅膜、背面氧化铝膜、P型硅、N型硅、正面氮化硅膜和正银电极，所述的正银电极由材料为银的正银主栅电极和材料为银的正银副栅电极组成，所述的背电极由材料为银的背银主栅电极和材料为铝的背铝副栅电极组成，所述正银主栅电极、正银副栅电极、背银主栅电极和背铝副栅电极的外表面均印刷一层导电胶，形成导电胶膜。通过在电池主栅和副栅上均印刷一层导电胶，能够防止电池氧化，同时还可以便于组件端电池之间的连接，可以用于封装叠片组件，提高太阳能电池组件的光电转换效率。本发明同时公开了太阳能电池的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体是指一种防氧化的P型PERC双面太阳能电池及其制备方法。
背景技术
晶硅太阳能电池是一种有效吸收太阳辐射能，利用光生伏打效应把光能转换成电能的器件，当太阳光照在半导体P-N结上，形成新的空穴-电子对，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。
传统晶硅太阳能电池基本上只采用正面钝化技术，在硅片正面用PECVD的方式沉积一层氮化硅，降低少子在前表面的复合速率，可以大幅度提升晶硅电池的开路电压和短路电流，从而提升晶硅太阳电池的光电转换效率。
随着对晶硅电池的光电转换效率的要求越来越高，人们开始研究PERC背钝化太阳电池技术。目前业界主流厂家的焦点集中在单面PERC太阳能电池的量产，而对于双面PERC太阳能电池也仅仅是一些研究机构在实验室做的研究。
对于双面PERC太阳能电池，由于光电转换效率高，同时双面吸收太阳光，发电量更高，在实际应用中具有更大的使用价值。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种防氧化的P型PERC双面太阳能电池，该太阳能电池通过在电池硅片正面和背面的主栅和副栅上均印刷一层导电胶，能够有效防止电池氧化，同时还可以便于组件端电池之间的连接，可以用于封装叠片组件，提高太阳能电池组件的光电转换效率。
本发明的这一目的通过如下的技术方案来实现的：一种防氧化的P型PERC双面太阳能电池，包括自下而上依次设置的背电极、背面氮化硅膜、背面氧化铝膜、P型硅、N型硅、正面氮化硅膜和正银电极，所述的正银电极由材料为银的正银主栅电极和材料为银的正银副栅电极组成，正银副栅电极与正银主栅电极相垂直，所述的背电极由材料为银的背银主栅电极和材料为铝的背铝副栅电极组成，背铝副栅电极和背银主栅电极相垂直，所述太阳能电池在背面还开设有开通所述背面氮化硅膜、背面氧化铝膜后直至P型硅的激光开槽区，激光开槽区内印刷灌注铝浆料，形成背铝条，背铝副栅电极与激光开槽区内的背铝条一体印刷成型，背铝副栅电极通过背铝条与P型硅相连，其特征在于：所述正银主栅电极、正银副栅电极、背银主栅电极和背铝副栅电极的外表面均印刷一层导电胶，形成导电胶膜。
本发明的太阳能电池通过在硅片正面和背面的主栅和副栅上均印刷一层导电胶，形成的一层导电胶膜，不但能够防止电池氧化，同时还可以便于组件端电池之间的连接，可以用于封装叠片组件，提高太阳能电池组件的光电转换效率。增设的导电胶膜具有多种功效。
本发明中，所述导电胶为高分子组合物，导电胶由树脂基体、导电粒子和分散添加剂、助剂组成，树脂基体包括环氧树脂、丙烯酸酯树脂和聚氯酯等，导电粒子为金、银、铜、铝、锌、铁、镍的粉末和石墨及一些导电化合物。导电胶可以从市面上直接购买，比如3M公司或杜邦公司生产的导电胶。
作为优选实施例，本发明中，所述导电胶膜的宽度为20～500微米，高度为1～10微米。
所述背面氮化硅膜的厚度为20～500nm。
所述背面氧化铝膜的厚度为2～50nm。
所述背铝副栅电极的根数为30～500条，最优的根数为80～220微米。
所述背银主栅电极为连续直栅线或分段栅线。
本发明中，所述激光开槽区为多个，激光开槽区的图案为线段式或直线式或点线式或圆点式，激光开槽区的宽度为10～500微米，相邻激光开槽区之间的间距为0.5～10mm。
本发明可以做如下改进：所述背电极的外围还印刷一圈材质为铝的铝栅外框，所述铝栅外框分别与对应的背银主栅电极和背铝副栅电极相连接，所述的铝栅外框用于给电子多提供一条传输路径。
在太阳能电池印刷过程中，由于铝浆的粘度较大，网版的线宽又比较窄，会偶尔出现铝栅断栅的情况。铝栅断栅会导致EL测试的图像出现黑色断栅，又会影响电池的光电转换效率。本发明在背电极的外围增设一圈铝栅外框，给电子多提供了一条传输路径，防止铝栅断栅造成的EL测试断栅和光电转换效率低的问题。铝栅外框分别与对应的背银主栅电极和背铝副栅电极相连接，铝栅外框下可以有激光开槽区，通过激光开槽区与P型硅相连，铝栅外框也可以没有激光开槽区。
与现有技术相比，本发明的太阳能电池通过在硅片正面和背面的主栅和副栅上印刷一层导电胶，可以防止电池氧化，同时还可以便于组件端电池之间的连接，可以用于封装叠片组件，提高太阳能电池组件的光电转换效率，达到一举多得的目的。
试验证明，本发明太阳能电池通过在硅片正面和背面的主栅和副栅上均印刷一层导电胶后，电池背面的光电转换效率(绝对值)提高0.02％～0.05％，电池正面和背面的综合光电转换效率(绝对值)提高0.02％～0.06％。
本发明的目的之二是提供上述防氧化的P型PERC双面太阳能电池的制备方法。
本发明的这一目的通过如下的技术方案来实现的：上述防氧化的P型PERC双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)在硅片正面和背面形成绒面，所述硅片为P型硅；
(2)在所述硅片正面进行扩散，形成N型硅，即N型发射极；
(3)去除扩散过程形成的磷硅玻璃和周边PN结；
(4)对硅片背面进行抛光；
(5)在硅片背面沉积背面氧化铝膜；
(6)在氧化铝膜的背面沉积背面氮化硅膜；
(7)在N型硅的正面沉积正面氮化硅膜；
(8)对硅片背面进行激光开槽，开通背面氮化硅膜、背面氧化铝膜后直至硅片，形成激光开槽区；
(9)在所述硅片背面采用丝网印刷来印刷背电极的背银主栅电极；
(10)在所述硅片背面采用丝网印刷来印刷背铝副栅电极，在印刷背铝副栅电极的同时在激光开槽区内印刷铝浆料，形成背铝条，背铝条与背铝副栅电极一体印刷成型；
(11)在背银主栅电极和背铝副栅电极的外表面印刷导电胶；
(12)在所述正面氮化硅膜的正面采用丝网印刷或喷墨方式印刷正电极浆料，形成正银主栅电极和正银副栅电极；
(13)在正银主栅电极和正银副栅电极的外表面印刷导电胶；
(14)对硅片进行高温烧结，形成背电极和正银电极；
(15)对硅片进行抗LID退火处理，形成太阳能电池。
其中，步骤(7)在N型硅的正面沉积正面氮化硅膜也可以发生在步骤(5)在硅片背面沉积氧化铝膜之前，步骤(4)也可以省去。
该制备方法操作方便，并且设备投入成本低，工艺简单，与目前生产线兼容性好。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明防氧化的P型PERC双面太阳能电池的整体结构截面图；
图2是本发明防氧化的P型PERC双面太阳能电池中背电极的平面图；
图3是本发明防氧化的P型PERC双面太阳能电池中正银主栅电极与导电胶膜的截面图；
图4是本发明防氧化的P型PERC双面太阳能电池中另一结构的背电极的平面图；
图5是本发明防氧化的P型PERC双面太阳能电池中另一结构的背电极的平面图；
图6是本发明防氧化的P型PERC双面太阳能电池中另一结构的背电极的平面图。
附图标记说明
1、背电极，11、背银主栅电极；12、背铝副栅电极；2、激光开槽区，3、背面氮化硅膜，4、背面氧化铝膜，5、P型硅，6、N型硅，7、正面氮化硅膜，8、正银电极，81、正银主栅电极；82、正银副栅电极；9、背铝条；10、导电胶膜；20、铝栅外框。
具体实施方式
实施例一
如图1至图3所示的一种防氧化的P型PERC双面太阳能电池，包括自下而上依次设置的背电极1、背面氮化硅膜3、背面氧化铝膜4、P型硅5、N型硅6、正面氮化硅膜7和正银电极8，正银电极8由材料为银的正银主栅电极81和材料为银的正银副栅电极82组成，正银副栅电极82与正银主栅电极81相垂直，背电极1由材料为银的背银主栅电极11和材料为铝的背铝副栅电极12组成，背铝副栅电极12和背银主栅电极11相垂直。
太阳能电池在背面还开设有开通背面氮化硅膜3、背面氧化铝膜4后直至P型硅5的激光开槽区2，激光开槽区2与背铝副栅电极12平行设置，激光开槽区2内印刷灌注铝浆料，形成背铝条9，背电极1由材料为银的背银主栅电极11和材料为铝的背铝副栅电极12组成，背铝副栅电极12与激光开槽区2内的背铝条9一体印刷成型，背铝副栅电极12通过背铝条9与P型硅5相连。
该太阳能电池的正银主栅电极81、正银副栅电极82、背银主栅电极11和背铝副栅电极12的外表面均印刷一层导电胶，形成导电胶膜10，该导电胶膜10可以防止电池氧化，同时还可以便于组件端电池之间的连接，可以用于封装叠片组件，提高太阳能电池组件的光电转换效率。
正银主栅电极81覆盖导电胶膜10的结构图如图3所示，正银副栅电极82、背银主栅电极11和背铝副栅电极12覆盖导电胶膜10的结构图也与图3相同。
本实施例中的背铝条9与背铝副栅电极12一体印刷成型，其实为背铝副栅电极12的一部分，印刷背铝副栅电极12时，铝浆会流入到激光开槽区2内形成背铝条9。
本实施例的背面氧化铝膜4的材质为三氧化二铝(Al2O3)，背面氮化硅膜3和正面氮化硅膜7的材质相同，均为氮化硅(Si3N4)。激光开槽区2的图案为直线型，也可以选用线段式或点线式或圆点式。激光开槽区2的宽度为30微米，宽度也可以在10～500微米之间取值，优选为30～60微米。
本实施例中，导电胶选用3M公司生产的产品，背银主栅电极11为连续直栅线，背铝副栅电极12的根数为150条，导电胶膜10的宽度为300微米，高度为3微米，背面氮化硅膜3的厚度为20nm，背面氧化铝膜4的厚度为2nm。其中，导电胶膜10的宽度也可以在20～500微米内取值，高度也可以在1～10微米内取值。
作为图3所示背电极的改进，背电极也可以采用图4的结构，此时，背电极的外围还印刷一圈材质为铝的铝栅外框20，铝栅外框20分别与对应的背银主栅电极11和背铝副栅电极12相连接，铝栅外框20用于给电子多提供一条传输路径，防止铝栅断栅造成的EL测试断栅和光电转换效率低的问题。图4中铝栅外框20下还平行开设有激光开槽区2，通过激光开槽区2与P型硅相连。铝栅外框20也可以没有激光开槽区2。图4所示的铝栅外框20为矩形框，分别与对应的多根背银主栅电极11和背铝副栅电极12相连接，铝栅外框20也可以根据背电极形状选择与之适配的结构，如长方形框或正方形框或圆形框或椭圆形框等。
作为本实施例的变换，背电极也可以采用图5的结构，此时激光开槽区2与背铝副栅电极12垂直设置，激光开槽区2为多个，激光开槽区的图案为直线型，相邻的激光开槽区之间的间距为0.9mm，该间距也可以在0.5～10mm内取值，优选为0.8～1mm。
作为图5所示背电极的改进，背电极也可以采用图6的结构，此时，背电极的外围还印刷一圈材质为铝的铝栅外框20，铝栅外框20分别与对应的背银主栅电极11和背铝副栅电极12相连接。图6中铝栅外框20下还开设有与铝栅外框20相垂直的激光开槽区2，通过激光开槽区2与P型硅相连。铝栅外框20也可以没有激光开槽区2。
上述防氧化的P型PERC双面太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
(1)在硅片正面和背面形成绒面，硅片为P型硅5；
(2)在硅片正面进行扩散，形成N型硅6，即N型发射极；
(3)去除扩散过程形成的磷硅玻璃和周边PN结；
(4)对硅片背面进行抛光；
(5)在硅片背面沉积背面氧化铝膜4；
(6)在氧化铝膜的背面沉积背面氮化硅膜3；
(7)在N型硅6的正面沉积正面氮化硅膜7；
(8)对硅片背面进行激光开槽，开通背面氮化硅膜3、背面氧化铝膜4后直至硅片，形成激光开槽区2；
(9)在硅片背面采用丝网印刷来印刷背电极1的背银主栅电极11；
(10)在硅片背面采用丝网印刷来印刷背铝副栅电极12，在印刷背铝副栅电极12的同时在激光开槽区2内印刷铝浆料，形成背铝条9，背铝条9与背铝副栅电极12一体印刷成型，背铝条9其实为背铝副栅电极12的一部分，印刷背铝副栅电极12时，铝浆会流入到激光开槽区2内形成背铝条9；
(11)在背银主栅电极11和背铝副栅电极12的外表面印刷导电胶，形成一层导电胶膜10；
(12)在正面氮化硅膜7的正面采用丝网印刷来印刷正电极浆料，也可以采用喷墨方式印刷，形成正银主栅电极81和正银副栅电极82；
(13)在正银主栅电极81和正银副栅电极82的外表面印刷导电胶，形成一层导电胶膜10；
(14)对硅片进行高温烧结，形成背电极1和正银电极8；
(15)对硅片进行抗LID退火处理，形成太阳能电池。
其中，步骤(7)在N型硅6的正面沉积正面氮化硅膜7也可以发生在步骤(5)在硅片背面沉积背面氧化铝膜4之前，步骤(4)也可以省去。
实施例二
本发明防氧化的P型PERC双面太阳能电池的实施例二和实施例一不同之处在于，实施例二中，背银主栅电极11为分段栅线，背铝副栅电极12的根数为100条，导电胶膜10的宽度为200微米，高度为8微米，背面氮化硅膜3的厚度为150nm，背面氧化铝膜4的厚度为6nm。
实施例三
本发明防氧化的P型PERC双面太阳能电池的实施例三和实施例一不同之处在于，实施例三中，背银主栅电极11为连续直栅线，背铝副栅电极12的根数为180条，导电胶膜10的宽度为160微米，高度为10微米，背面氮化硅膜3的厚度为140nm，背面氧化铝膜4的厚度为15nm。
实施例四
本发明防氧化的P型PERC双面太阳能电池的实施例四和实施例一不同之处在于，实施例四中，背银主栅电极11为分段栅线，背铝副栅电极12的根数为250条，导电胶膜10的宽度为500微米，高度为4微米，背面氮化硅膜3的厚度为180nm，背面氧化铝膜4的厚度为25nm。
实施例五
本发明防氧化的P型PERC双面太阳能电池的实施例五和实施例一不同之处在于，实施例五中，背银主栅电极11为连续直栅线，背铝副栅电极12的根数为500条，导电胶膜10的宽度为400微米，高度为1微米，背面氮化硅膜3的厚度为250nm，背面氧化铝膜4的厚度为30nm。
本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种防氧化的P型PERC双面太阳能电池，包括自下而上依次设置的背电极、背面氮化硅膜、背面氧化铝膜、P型硅、N型硅、正面氮化硅膜和正银电极，所述的正银电极由材料为银的正银主栅电极和材料为银的正银副栅电极组成，正银副栅电极与正银主栅电极相垂直，所述的背电极由材料为银的背银主栅电极和材料为铝的背铝副栅电极组成，背铝副栅电极和背银主栅电极相垂直，所述太阳能电池在背面还开设有开通所述背面氮化硅膜、背面氧化铝膜后直至P型硅的激光开槽区，激光开槽区内印刷灌注铝浆料，形成背铝条，背铝副栅电极与激光开槽区内的背铝条一体印刷成型，背铝副栅电极通过背铝条与P型硅相连，其特征在于：所述正银主栅电极、正银副栅电极、背银主栅电极和背铝副栅电极的外表面均印刷一层导电胶，形成导电胶膜。
2.如权利要求1所述的防氧化的P型PERC双面太阳能电池，其特征在于：所述导电胶膜的宽度为20～500微米。
3.如权利要求1所述的防氧化的P型PERC双面太阳能电池，其特征在于：所述导电胶膜的高度为1～10微米。
4.如权利要求1所述的防氧化的P型PERC双面太阳能电池，其特征在于：所述背面氮化硅膜的厚度为20～250nm，所述背面氧化铝膜的厚度为2～30nm。
5.如权利要求1所述的防氧化的P型PERC双面太阳能电池，其特征在于：所述背铝副栅电极的根数为30～500条。
6.如权利要求1所述的防氧化的P型PERC双面太阳能电池，其特征在于：所述背银主栅电极为连续直栅线或分段栅线。
7.如权利要求2所述的防氧化的P型PERC双面太阳能电池，其特征在于：所述激光开槽区为多个，激光开槽区的图案为线段式或直线式或点线式或圆点式。
8.如权利要求8所述的防氧化的P型PERC双面太阳能电池，其特征在于：所述激光开槽区的宽度为10～500微米，相邻激光开槽区之间的间距为0.5～10mm。
9.如权利要求1至8任一项所述的防氧化的P型PERC双面太阳能电池，其特征在于：所述背电极的外围还印刷一圈材质为铝的铝栅外框，所述铝栅外框分别与对应的背银主栅电极和背铝副栅电极相连接，所述的铝栅外框用于给电子多提供一条传输路径。
10.如权利要求1至9任一项所述的防氧化的P型PERC双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)在硅片正面和背面形成绒面，所述硅片为P型硅；
(2)在所述硅片正面进行扩散，形成N型硅，即N型发射极；
(3)去除扩散过程形成的磷硅玻璃和周边PN结；
(4)对硅片背面进行抛光；
(5)在硅片背面沉积背面氧化铝膜；
(6)在氧化铝膜的背面沉积背面氮化硅膜；
(7)在N型硅的正面沉积正面氮化硅膜；
(8)对硅片背面进行激光开槽，开通背面氮化硅膜、背面氧化铝膜后直至硅片，形成激光开槽区；
(9)在所述硅片背面采用丝网印刷来印刷背电极的背银主栅电极；
(10)在所述硅片背面采用丝网印刷来印刷背铝副栅电极，在印刷背铝副栅电极的同时在激光开槽区内印刷铝浆料，形成背铝条，背铝条与背铝副栅电极一体印刷成型；
(11)在背银主栅电极和背铝副栅电极的外表面印刷导电胶；
(12)在所述正面氮化硅膜的正面采用丝网印刷或喷墨方式印刷正电极浆料，形成正银主栅电极和正银副栅电极；
(13)在正银主栅电极和正银副栅电极的外表面印刷导电胶；
(14)对硅片进行高温烧结，形成背电极和正银电极；
(15)对硅片进行抗LID退火处理，形成太阳能电池；其中，步骤(4)也可以省去。
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