CN107039545A - P型perc双面太阳能电池的背面电极和电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种P型PERC双面太阳能电池的背面电极，包括至少2条相互平行的背银主栅和25‑500条相互平行的铝栅线，所述铝栅线与背银主栅垂直连接；所述铝栅线通过在硅片背面开设的铝栅开槽区与P型硅连接，所述背银主栅通过在硅片背面开设的背银开槽区与P型硅连接；每条背银主栅设为非连续分段结构，每段背银主栅对应设置一个背银开槽区；所述背银开槽区内至少一个背银开槽单元，背银开槽单元图案为长方形。本发明还公开了一种P型PERC双面太阳能电池。采用本发明，电流导出能力强，结构简单，容易产业化，同时提高电池的光电转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种P型PERC双面太阳能电池的背面电极，相应地，本发明还涉及一种P型PERC双面太阳能电池。
背景技术
太阳能电池发电是利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能，由于它是绿色环保产品，不会引起环境污染，而且是可再生资源，所以在当今能源短缺的情形下，太阳能电池是一种有广阔发展前途的新型能源。
太阳能电池片在将光能转换成电能的过程中，其内部产生的光生载流子需要通过外部印刷的电极收集并引出，然后与外部电路连接，从而将电流输送出来。上述的丝网印刷工序又进一步细分为太阳能电池的背银主栅印刷、背银副栅印刷和正电极印刷。正电极浆料和背电极浆料印刷在晶硅太阳电池正面和背面上，经过烧结，起到收集电流的作用。现有的技术中，背面电极由银主栅和铝背场组成，背电极直接和P型硅接触，然而用于PERC双面太阳能电池时，由于PERC在背面设有绝缘的钝化膜，采用现有的背面电极难以实现传输电流的目的，因此需要提供一种新的背面电极可适用于PERC双面太阳能电池。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种P型PERC双面太阳能电池的背面电极，电流导出能力强，结构简单，容易产业化，同时提高电池的光电转换效率。
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种P型PERC双面太阳能电池，可双面吸收太阳光，电流导出能力强，结构简单，容易产业化，同时提高组件的光电转换效率。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种P型PERC双面太阳能电池的背面电极包括至少2条相互平行的背银主栅和25-500条相互平行的铝栅线，所述铝栅线与背银主栅垂直连接；
所述铝栅线通过在硅片背面开设的铝栅开槽区与P型硅连接，所述背银主栅通过在硅片背面开设的背银开槽区与P型硅连接；
每条背银主栅设为非连续分段结构，每段背银主栅对应设置一个背银开槽区；
所述背银开槽区内至少一个背银开槽单元，背银开槽单元图案为长方形。
作为所述P型PERC双面太阳能电池的背面电极的优选技术方案，所述背银开槽区内至少两个背银开槽单元，背银开槽单元之间平行设置。
作为所述P型PERC双面太阳能电池的背面电极的优选技术方案，相邻两个背银开槽单元之间的间距相等，间距为10-4880μm。
作为所述P型PERC双面太阳能电池的背面电极的优选技术方案，相邻两个背银开槽单元之间的间距不相等，间距为10-4880μm。
作为所述P型PERC双面太阳能电池的背面电极的优选技术方案，所述背银开槽单元的宽度为10-5000μm。
作为所述P型PERC双面太阳能电池的背面电极的优选技术方案，所述背银主栅的宽度为0.5-5mm。
作为所述P型PERC双面太阳能电池的背面电极的优选技术方案，所述背银主栅的条数为2-8条。
作为所述P型PERC双面太阳能电池的背面电极的优选技术方案，每条背银主栅分成2-20段，相邻两段之间的间距为10-50mm。
相应地，本发明还提供一种P型PERC双面太阳能电池，所述P型PERC双面太阳能电池包括所述背面电极、背面氮化硅膜、背面氧化铝膜、P型硅、N型发射极、正面氮化硅膜和正银电极；所述背面电极、背面氮化硅膜、背面氧化铝膜、P型硅、N型发射极、正面氮化硅膜和正银电极从下至上依次层叠连接；
所述背面电极包括至少2条相互平行的背银主栅和25-500条相互平行的铝栅线，所述铝栅线与背银主栅垂直连接；
所述铝栅线通过在硅片背面开设的铝栅开槽区与P型硅连接，铝栅开槽区与铝栅线同向，所述背银主栅通过在硅片背面开设的背银开槽区与P型硅连接；
每条背银主栅设为非连续分段结构，每段背银主栅对应设置一个背银开槽区；
所述背银开槽区内至少一个背银开槽单元，背银开槽单元图案为长方形。
相应地，本发明还提供一种P型PERC双面太阳能电池，其特征在于，所述P型PERC双面太阳能电池包括所述背面电极、背面氮化硅膜、背面氧化铝膜、P型硅、N型发射极、正面氮化硅膜和正银电极；所述背面电极、背面氮化硅膜、背面氧化铝膜、P型硅、N型发射极、正面氮化硅膜和正银电极从下至上依次层叠连接；
所述背面电极包括至少2条相互平行的背银主栅和25-500条相互平行的铝栅线，所述铝栅线与背银主栅垂直连接；
所述铝栅线通过在硅片背面开设的铝栅开槽区与P型硅连接，铝栅开槽区与铝栅线垂直，所述背银主栅通过在硅片背面开设的背银开槽区与P型硅连接；
每条背银主栅设为非连续分段结构，每段背银主栅对应设置一个背银开槽区；
所述背银开槽区内至少一个背银开槽单元，背银开槽单元图案为长方形。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明所述P型PERC双面太阳能电池的背面电极，既可以替代现有单面太阳能电池结构中全铝背电场的作用，还具有载流导体的功能，适用于装设在P型PERC双面太阳能电池的背面作为背面电极。铝栅线和背银主栅都通过开槽区与P型硅连接，背面电极的电流导出能力进一步提升。背面电极的结构简单，容易产业化，同时提高电池的光电转换效率。采用本发明所述背面电极的P型PERC双面太阳能电池可节省银浆和铝浆的用量，降低生产成本，而且实现双面吸收光能，显著扩大太阳能电池的应用范围和提高光电转换效率。
附图说明
图1是本发明一种P型PERC双面太阳能电池背面电极的结构示意图；
图2是本发明一种P型PERC双面太阳能电池背面电极的激光开槽区的结构示意图；
图3是本发明一种P型PERC双面太阳能电池背面电极的激光开槽区的又一结构示意图；
图4是本发明一种P型PERC双面太阳能电池的结构示意图；
图5是本发明另一种P型PERC双面太阳能电池的结构示意图；
图6是图5一种P型PERC双面太阳能电池背面电极的激光开槽区的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
近年来，随着科学家和技术人员的深入研究，发现了一种背面钝化的PERC太阳能电池可进一步提高电池的光电转换效率。然而电池背面的氧化铝膜和氮化硅膜都是绝缘膜，不能将电子传导出来，因此常规的做法是在栅线下方的钝化膜开槽，印刷栅线时，银浆可填充到开槽区内与P型硅形成欧姆接触，从而实现导电功能。
现有的PERC单面太阳能电池在电池的背面设有全铝背电场覆盖在硅片的整个背面，全铝背电场的作用是提高了开路电压Voc和短路电流Jsc，迫使少数载流子远离表面，少数载流子复合率降低，从而整体上提高电池效率。然而，由于全铝背电场不透光，因此，具有全铝背电场的太阳能电池背面无法吸收光能，只能正面吸收光能，其光电转换效率难以大幅度的提高。
为此，本发明提出一种新的背面电极，既可以替代现有单面太阳能电池结构中全铝背电场的作用，还具有载流导体的功能，适用于装设在P型PERC双面太阳能电池的背面作为背面电极。
如图1-3所示，本发明提供一种P型PERC双面太阳能电池的背面电极，包括至少2条相互平行的背银主栅1和25-500条相互平行的铝栅线2，所述铝栅线2与背银主栅1垂直连接；
所述铝栅线2通过在硅片背面开设的铝栅开槽区9与P型硅5连接，所述背银主栅1通过在硅片背面开设的背银开槽区10与P型硅5连接；
每条背银主栅1设为非连续分段结构，每段背银主栅1对应设置一个背银开槽区10；
所述背银开槽区10内至少一个背银开槽单元11，背银开槽单元11图案为长方形。
本发明所述背面电极设置硅片的背面，而为了适用于双面太阳能电池，实现背面能吸收太阳光，不再设置全铝背电场，而是改为设置许多条的铝栅线2，采用激光开槽技术在背面氮化硅膜3和背面氧化铝膜4上开设激光开槽区，激光开槽区分为背银开槽区10和铝栅开槽区9，背银浆料印刷在背银开槽区10上，烧结后形成的背银主栅1通过背银开槽区10与P型硅5连接；铝浆印刷在铝栅开槽区9，烧结后形成的铝栅线2通过铝栅开槽区9与P型硅5连接。与铝栅线2相交的背银主栅1汇集铝栅线2上的电子以及直接从P型硅传导出来的电子，从而使整个背面电极的电流输出能力得到提升。
铝栅线2取代全铝背电场可起到提高开路电压Voc和短路电流Jsc，降低少数载流子复合率，提高电池光电转换效率的作用； 25-500条铝栅线2密集分布在硅片上，通过铝栅开槽区9与P型硅5形成局部接触，可及时地将硅片各处的电子输送出来；而且铝栅线2并未全面遮盖硅片的背面，太阳光可从铝栅线2之间的受光区投射至硅片内，从而实现硅片背面吸收光能，大幅提高电池的光电转换效率。
优选地，所述铝栅线2的根数为30-350条，更佳地，所述铝栅线2的根数为50-300条。
一般来说，铝栅线2的宽度为30-500μm，而铝栅开槽区9的宽度更小，因此对于背面氮化硅膜3和背面氧化铝膜4的破坏面积小，损伤程度低。但是，背银主栅1的宽度达0.5-5mm，远宽于铝栅线2的宽度，背银开槽区10面积如过大将导致背面的钝化面积减小，不能最大程度地减少背面少子的复合，制约光电转换效率的提升，背银开槽区10面积过小，又会导致与P型硅接触的背银电极浆料较少，影响电流的输出。
为此，本发明人经过多次对比实验，对背银开槽区10中的背银开槽单元11总面积和排布进行设计，所述背银开槽区10内设有至少一个背银开槽单元11，背银开槽单元11图案为长方形。
当所述背银开槽区10内设有一个背银开槽单元11时，如图2所示，背银开槽单元11设于背银开槽区10中间，所述背银开槽单元11的宽度为10-5000μm，优选地，所述背银开槽单元11的宽度为200-5000μm。所述背银开槽单元11的长度与背银主栅1的长度相同，也可以是背银开槽单元11比背银主栅1短5-5000μm，也可以是背银开槽单元11比背银主栅1长5-5000μm。
当所述背银开槽区10内设有两个以上背银开槽单元11时，如图3所示，背银开槽单元11延伸方向与背银主栅1的延伸方向一致，所述背银开槽单元11的宽度为10-4880μm，优选地，所述背银开槽单元11的宽度为10-2450μm。所述背银开槽单元11的长度与背银主栅1的长度相同，也可以是背银开槽单元11比背银主栅1短5-5000μm，也可以是背银开槽单元11比背银主栅1长5-5000μm。
背银开槽单元11之间平行设置，相邻两个背银开槽单元11之间的间距相等，间距为10-4880μm；相邻两个背银开槽单元11之间的间距也可以不相等，间距为10-4880μm，其中一个较好的实例为位于中间的背银开槽单元11之间间距大，如间距为800μm，而位于两边的背银开槽单元11之间间距小，如间距为200μm。
需要说明的是，所述背银主栅1的宽度大于背银开槽区10的宽度，确保背银开槽区10内中填满背银浆料，使得背银主栅1与P型硅5形成良好的欧姆接触。
所述背银主栅1的条数设有2-8条时，电池光电转换性能到达最佳。
本发明所述背银主栅设为非连续分段结构，每条背银主栅1分成2-20段，相邻两段之间的间距为5-100mm。每段背银主栅1对应设置一个背银开槽区10，同一直线上的不同背银开槽区10内背银开槽单元11的排布可以相同，也可不相同。
本发明采用非连续性分段式背银主栅1结构，可减少银浆的用量，降低生产成本。通过调整背银开槽区10的背银开槽单元11的图案，间距和大小，提高背面电极电流的导出能力，同时激光开槽面积较小，确保足够的背面钝化面积，从而提升双面PERC太阳能电池的光电转换效率。
综上，采用本发明所述背面电极，铝栅线2和背银主栅1都通过开槽区与P型硅5连接，背面电极的电流导出能力进一步提升。而且本发明上述背面电极可应用于P型PERC双面太阳能电池，实现双面吸收光能，显著扩大太阳能电池的应用范围和提高光电转换效率。
相应地，如图4所示，本发明还提供一种P型PERC双面太阳能电池，包括所述背面电极、背面氮化硅膜3、背面氧化铝膜4、P型硅5、N型发射极6、正面氮化硅膜7和正银电极8；所述背面电极、背面氮化硅膜3、背面氧化铝膜4、P型硅5、N型发射极6、正面氮化硅膜7和正银电极8从下至上依次层叠连接。
所述背面电极包括至少2条相互平行的背银主栅1和25-500条相互的铝栅线2，所述铝栅线2与背银主栅1垂直连接；
所述铝栅线2通过在硅片背面开设的铝栅开槽区9与P型硅5连接，铝栅开槽区9与铝栅线2同向，所述背银主栅1通过在硅片背面开设的背银开槽区10与P型硅5连接；
每条背银主栅1设为非连续分段结构，每段背银主栅1对应设置一个背银开槽区10；
所述背银开槽区10内至少一个背银开槽单元11，背银开槽单元11图案为长方形。
需要说明的是，图中并未示出背银开槽区10，且铝栅线2数量过多，难以在图中一一画出，图4中只用其中几条作为代表。
相应地，如图5所示，本发明还提供一种P型PERC双面太阳能电池，所述P型PERC双面太阳能电池包括所述背面电极、背面氮化硅膜3、背面氧化铝膜4、P型硅5、N型发射极6、正面氮化硅膜7和正银电极8；所述背面电极、背面氮化硅膜3、背面氧化铝膜4、P型硅5、N型发射极6、正面氮化硅膜7和正银电极8从下至上依次层叠连接。
如图6，所述背面电极包括至少2条相互平行的背银主栅1和25-500条相互的铝栅线2，所述铝栅线2与背银主栅1垂直连接；
所述铝栅线2通过在硅片背面开设的铝栅开槽区9与P型硅5连接，铝栅开槽区9与铝栅线2垂直，所述背银主栅1通过在硅片背面开设的背银开槽区10与P型硅5连接；
每条背银主栅1设为非连续分段结构，每段背银主栅1对应设置一个背银开槽区10；
所述背银开槽区10内至少一个背银开槽单元11，背银开槽单元11图案为长方形。
现有单面太阳能电池的背面电极由银主栅和铝背场组成，与现有单面太阳能电池相比，本发明所述P型PERC双面太阳能电池采用若干条背银主栅1与多条平行设置的铝栅线2组成，铝栅线2不仅替代现有单面太阳能电池中全铝背电场实现背面吸光，还用于背银电极中的副栅结构用作载流导体以传导电子。
而且，铝栅线2和背银主栅1都通过开槽区与P型硅5连接，背面电极的电流导出能力进一步提升。
最后，采用本发明所述背面电极制得的P型PERC双面太阳能电池，可节省银浆和铝浆的用量，降低生产成本，而且实现双面吸收光能，显著扩大太阳能电池的应用范围和提高光电转换效率。
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 (10)
1.一种P型PERC双面太阳能电池的背面电极，其特征在于，包括至少2条相互平行的背银主栅和25-500条相互平行的铝栅线，所述铝栅线与背银主栅垂直连接；
所述铝栅线通过在硅片背面开设的铝栅开槽区与P型硅连接，所述背银主栅通过在硅片背面开设的背银开槽区与P型硅连接；
每条背银主栅设为非连续分段结构，每段背银主栅对应设置一个背银开槽区；
所述背银开槽区内至少一个背银开槽单元，背银开槽单元图案为长方形。
2.如权利要求1所述P型PERC双面太阳能电池的背面电极，其特征在于，所述背银开槽区内至少两个背银开槽单元，背银开槽单元之间平行设置。
3.如权利要求2所述P型PERC双面太阳能电池的背面电极，其特征在于，相邻两个背银开槽单元之间的间距相等，间距为10-4880μm。
4.如权利要求2所述P型PERC双面太阳能电池的背面电极，其特征在于，相邻两个背银开槽单元之间的间距不相等，间距为10-4880μm。
5.如权利要求1所述P型PERC双面太阳能电池的背面电极，其特征在于，铝栅开槽区与铝栅线同向或垂直。
6.如权利要求1或2所述P型PERC双面太阳能电池的背面电极，其特征在于，所述背银开槽单元的宽度为10-5000μm；所述背银主栅的宽度为0.5-5mm。
7.如权利要求1所述P型PERC双面太阳能电池的背面电极，其特征在于，所述背银主栅的条数为2-8条。
8.如权利要求1所述P型PERC双面太阳能电池的背面电极，其特征在于，每条背银主栅分成2-20段，相邻两段之间的间距为5-50mm。
9.一种P型PERC双面太阳能电池，其特征在于，所述P型PERC双面太阳能电池包括所述背面电极、背面氮化硅膜、背面氧化铝膜、P型硅、N型发射极、正面氮化硅膜和正银电极；所述背面电极、背面氮化硅膜、背面氧化铝膜、P型硅、N型发射极、正面氮化硅膜和正银电极从下至上依次层叠连接；
所述背面电极包括至少2条相互平行的背银主栅和25-500条相互平行的铝栅线，所述铝栅线与背银主栅垂直连接；
所述铝栅线通过在硅片背面开设的铝栅开槽区与P型硅连接，铝栅开槽区与铝栅线同向，所述背银主栅通过在硅片背面开设的背银开槽区与P型硅连接；
每条背银主栅设为非连续分段结构，每段背银主栅对应设置一个背银开槽区；
所述背银开槽区内至少一个背银开槽单元，背银开槽单元图案为长方形。
10.一种P型PERC双面太阳能电池，其特征在于，所述P型PERC双面太阳能电池包括所述背面电极、背面氮化硅膜、背面氧化铝膜、P型硅、N型发射极、正面氮化硅膜和正银电极；所述背面电极、背面氮化硅膜、背面氧化铝膜、P型硅、N型发射极、正面氮化硅膜和正银电极从下至上依次层叠连接；
所述背面电极包括至少2条相互平行的背银主栅和25-500条相互平行的铝栅线，所述铝栅线与背银主栅垂直连接；
所述铝栅线通过在硅片背面开设的铝栅开槽区与P型硅连接，铝栅开槽区与铝栅线垂直，所述背银主栅通过在硅片背面开设的背银开槽区与P型硅连接；
每条背银主栅设为非连续分段结构，每段背银主栅对应设置一个背银开槽区；
所述背银开槽区内至少一个背银开槽单元，背银开槽单元图案为长方形。
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