CN108878545B - 一种减少正极点排布的mwt电池及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减少正极点排布的MWT电池及制备方法，包括负极点和正极点，负极点采用N×N均匀对称排布，正极点在M×M的均匀对称排布的基础上，去除部分位置的正电极点，让正极点在满足旋转对称的前提条件下，实现正极点的非M×M的对称排布。从而在不显著影响电流收集均匀性的条件下，降低正极点数量，达到降低成本提升效率的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种减少正极点排布的MWT电池及制备方法，属于MWT太阳能电池组件加工技术领域。
背景技术
目前，晶体硅太阳能技术包括异质结太阳能电池(HIT)，背电极接触硅太阳能电池(IBC)，发射极环绕穿通硅太阳能电池(EWT)，激光刻槽埋栅电池，倾斜蒸发金属接触硅太阳能电池(OECO)及金属穿孔卷绕硅太阳能电池(MWT)等，其中MWT电池因其效率高，遮光面积小以及更好的外观特点受到越来越多的关注。
MWT晶硅太阳能电池是通过激光钻孔将受光面收集的能量穿过电池转移至电池背光面的电极，以减少受光面的遮光面积来达到提高转换效率的目的。
现有技术在制备MWT太阳能电池背光面电极时均沿用传统常规电池电极的制备方法，即采用特殊银或银铝浆料、丝网印刷的方式，一次印刷制备背光面的正、负极(如图1所示，分别为标号3、标号2)。其中，负极点区为激光打孔区，连接受光面的正面电极栅线。对于负极点目前一般采用N×N的均匀排布、而正极点一般采用M×M的均匀对称排布，其中M≤N，如专利CN201410016190.6和专利CN201520527578.2的负极点和正极点分别采用了5×5和4×4的均匀对称排布。
多主栅技术由于可以有效降低电池在受光面的串联电阻而显著提升电池的转换效率，此技术已成为业内提升电池转换效率的有效途径之一，目前常规电池已从前期的2BB、3BB，发展到现在的5BB结果。而MWT的负极点也从5×5排布发展到6×6，且后续有进一步增加负极点数量的可能。但由于对称设计考虑，对于MWT电池来说，负极点数量的增加，正极点的数量也需要进一步增加，由此将带来两个弊端，一是MWT电池铝背场覆盖面积的减少，降低多主栅效率提升的增益，另一方面是增加正极点银浆耗量，从而提升成本。从而限制多主栅结构的推广。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本发明提供一种减少正极点排布的MWT电池及制备方法。
技术方案：一种减少正极点排布的MWT电池，包括负极点和正极点，负极点采用N×N均匀对称排布，正极点在M×M的均匀对称排布的基础上，其中M≤N，去除部分位置的正电极点，让正极点在满足旋转对称的前提条件下，实现正极点的非M×M的对称排布。从而在不显著影响电流收集均匀性的条件下，降低正极点数量，达到降低成本提升效率的目的。
正极点在M×M排布基础上，去除一定位置的点变成非M×M排布，具体去除的数量及位置仅需满足旋转对称的条件即可。
所述负极点采用N×N均匀对称排布，每行正极点数小于M，且正极点排布的方式为旋转对称排布。
所述正负极点可以呈圆形、正方形、长方形等多边形，正负极点尺寸(边长或直径)为0.01mm-10mm。正负极点可以采用镂空、触角等设计不限，4≤M≤N≤100。
所述负极点采用6×6均匀对称排布，正极点为16个，且16个正极点旋转对称排布；其中第一排为3个正极点、相邻2个正极点间空一个正极点位置，第二排为中间相邻的3个正极点，第三排为4个正极点、其中2个相邻的正极点与另外2个相邻的正极点空一个正极点位置，第四排与第二排相同，第五排与第一排相同。
所述负极点采用6×6均匀对称排布，正极点为16个，且16个正极点旋转对称排布；其中第一排、第二排、第四排、第五排均为4个正极点、其中2个相邻的正极点与另外2个相邻的正极点空一个正极点位置。
所述负极点采用7×7均匀对称排布，正极点为20个，且20个正极点旋转对称排布；其中第一排为4个正极点、边上的正极点与中间的正极点空一个正极点位置，第二排为2个正极点、每个正极点两边都空一个正极点位置，第三排、第四排、第六排均与第一排一样，第五排与第二排一样。
所述负极点采用8×8均匀对称排布，正极点为20个，且20个正极点旋转对称排布；其中第一排为4个正极点、相邻2个正极点间空一个正极点位置，第二排为2个正极点、两个正极点之间空3个正极点的位置、每个正极点的边上空一个正极点位置，第三排、第五排、第七排均与第一排一样，第六排与第二排一样。
减少正极点排布的MWT电池制备方法，包括如下步骤：
(1)硅片：采用太阳能级P型单晶或多晶硅片作为衬底；
(2)激光打孔：在硅片上激光开孔，孔洞为N×N的阵列，孔洞形状为圆心、方形或锥形；
(3)制绒：使用常规化学清洗和织构化方法进行制绒，形成光陷阱表面；
(4)扩散：在绒面上使用POCl3扩散源进行高温单面扩散，形成PN结；
(5)掩膜：在硅片背表面，制备直径为1-10mm、厚度1-50μm为的圆形有机掩膜，制备方法为丝网印刷或喷墨打印法；
(6)刻蚀：使用化学溶液进行刻蚀，去除硅片周边及背面多余的PN结，清洗有机掩膜，去除扩散后硅衬底表面的磷硅玻璃；
(7)镀膜：使用PECVD设备制备氮化硅减反膜，减反膜覆盖正电极及扩散面；
(8)背面电极制备：采用MWT填孔银浆，采用丝网版，制备背面电极，负极点采用N×N的对称均匀排布；每行正极点的个数小于M，且正极点排布的方式采用旋转对称排布；
(9)铝背场制备：在MWT背面制备铝背场；
(10)正电极制备：采用常规正面银浆，通过丝网印刷方式在硅片扩散面制备正电极；
(11)烧结：在链式炉中进行烘干和烧结，形成正面电极欧姆接触及形成背电场。
有益效果：与现有技术相比，本发明所提供的减少正极点排布的MWT电池及制备方法，具有以下优点：
1、旋转对称：在负极点呈N×N均匀对称排布、正极点满足旋转对称，这样使得制程过程中电池片可以随意旋转方向，降低了制程管控要求。
2、降本提效：在不显著影响电流收集均匀性的条件下，实现了正极点数量的降低，达到降低成本并提升效率的目的。
附图说明
图1为常规MWT背面电极图形；
图2为本发明的MWT背面电极图形；
图3为本发明的MWT背面电极图形；
图4为常规MWT背面电极图形；
图5为本发明的MWT背面电极图形；
图6为常规MWT背面电极图形；
图7为本发明的MWT背面电极图形；
图中，1为MWT背面电极，2为负极点，3为正极点。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
实施例1
如图2所示，减少正极点3排布的MWT电池，包括负极点2和正极点3，负极点2采用6×6均匀对称排布，正极点3为16个，且16个正极点3旋转对称排布。其中第一排为3个正极点3，相邻2个正极点3间空一个正极点3位置。第二排为中间相邻的3个正极点3。第三排为4个正极点3，其中2个相邻的正极点3与另外2个相邻的正极点3空一个正极点3位置。第四排与第二排相同，第五排与第一排相同。
如图3所示，减少正极点3排布的MWT电池，包括负极点2和正极点3，负极点2采用6×6均匀对称排布，正极点3为16个，且16个正极点3旋转对称排布。其中第一排、第二排、第四排、第五排均为4个正极点3、其中2个相邻的正极点3与另外2个相邻的正极点3空一个正极点位置。
减少正极点3排布的MWT电池制备方法，包括如下步骤：
(1)硅片：采用太阳能级P型单晶或多晶硅片作为衬底；
(2)激光打孔：在硅片上激光开孔，孔洞为N×N的阵列，孔洞形状为圆心、方形或锥形等；一种较好的选择，激光打孔的孔径在100-400μm；
(3)制绒：使用常规化学清洗和织构化方法进行制绒，形成光陷阱表面；
(4)扩散：在绒面上使用POCl3扩散源进行高温单面扩散，形成PN结；
(5)掩膜：在硅片背表面(以打孔的孔洞为圆心)，制备直径1-10mm(例如直径为1、2、4、8、10mm)、厚度1-50μm(例如厚度25μm)的圆形有机掩膜(如石蜡膜)，制备方法为丝网印刷或喷墨打印法。
(6)刻蚀：使用化学溶液进行刻蚀，去除硅片周边及背面多余的PN结，清洗有机掩膜，去除扩散后硅衬底表面的磷硅玻璃。
(7)镀膜：使用PECVD设备制备氮化硅减反膜，减反膜覆盖正电极及扩散面；
(8)背面电极制备：采用MWT填孔银浆，采用250目，线经30μm，纱厚60μm，膜厚20μm的网版，负极点2采用直径为2.0mm的圆、且呈6×6的对称均匀排布；正极点3为16个，16个正极点3采用旋转对称排布的方式；
(9)铝背场制备：在MWT背面制备铝背场；
(10)正电极制备：采用常规正面银浆，如贺利氏9641，杜邦PV20、蒂科92A等，通过丝网印刷方式在硅片扩散面(即硅片正表面)制备正电极。
(11)烧结：在链式炉中进行烘干和烧结(烧结温度为750℃-820℃)，形成正面电极欧姆接触及形成背电场。
以上(1)-(7)、(9)-(11)步骤为现有技术中常规MWT电池的制备步骤。
实施例2
如图5所示，减少正极点3排布的MWT电池，包括负极点2和正极点3，负极点2采用7×7均匀对称排布，正极点3为20个，且20个正极点3旋转对称排布。其中第一排为4个正极点3、边上的正极点3与中间的正极点3空一个正极点3位置，第二排为2个正极点3、每个正极点3两边都空一个正极点3位置，第三排、第四排、第六排均与第一排一样，第五排与第二排一样。
减少正极点3排布的MWT电池制备方法，包括如下步骤：
(1)硅片：采用太阳能级P型单晶或多晶硅片作为衬底；
(2)激光打孔：在硅片上激光开孔，孔洞为N×N的阵列，孔洞形状为圆心、方形或锥形等；一种较好的选择，激光打孔的孔径在100-400μm；
(3)制绒：使用常规化学清洗和织构化方法进行制绒，形成光陷阱表面；
(4)扩散：在绒面上使用POCl3扩散源进行高温单面扩散，形成PN结；
(5)掩膜：在硅片背表面(以打孔的孔洞为圆心)，制备直径1-10mm(例如直径为1、2、4、8、10mm)、厚度1-50μm(例如厚度25μm)的圆形有机掩膜(如石蜡膜)，制备方法为丝网印刷或喷墨打印法。
(6)刻蚀：使用化学溶液进行刻蚀，去除硅片周边及背面多余的PN结，清洗有机掩膜，去除扩散后硅衬底表面的磷硅玻璃。
(7)镀膜：使用PECVD设备制备氮化硅减反膜，减反膜覆盖正电极及扩散面；
(8)背面电极制备：采用MWT填孔银浆，采用250目，线经30μm，纱厚60μm，膜厚20μm的网版，负极点2采用直径为2.0mm的圆、且呈7×7的对称均匀排布；正极点3为20个，20个正极点3采用的旋转对称排布的方式(图5所示)。
(9)铝背场制备：在MWT背面制备铝背场；
(10)正电极制备：采用常规正面银浆，如贺利氏9641，杜邦PV20、蒂科92A等，通过丝网印刷方式在硅片扩散面(即硅片正表面)制备正电极。
(11)烧结：在链式炉中进行烘干和烧结(烧结温度为750℃-820℃)，形成正面电极欧姆接触及形成背电场。
以上(1)-(7)、(9)-(11)步骤为现有技术中常规MWT电池的制备步骤。
实施例3
如图7所示，减少正极点3排布的MWT电池，包括负极点2和正极点3，负极点2采用8×8均匀对称排布，正极点3为20个，且20个正极点3旋转对称排布。其中第一排为4个正极点3、相邻2个正极点3间空一个正极点3位置，第二排为2个正极点3、两个正极点3之间空3个正极点的位置、每个正极点3的边上空一个正极点3位置，第三排、第五排、第七排均与第一排一样，第六排与第二排一样。
减少正极点3排布的MWT电池制备方法，包括如下步骤：
(1)硅片：采用太阳能级P型单晶或多晶硅片作为衬底；
(2)激光打孔：在硅片上激光开孔，孔洞为N×N的阵列，孔洞形状为圆心、方形或锥形等；一种较好的选择，激光打孔的孔径在100-400μm；
(3)制绒：使用常规化学清洗和织构化方法进行制绒，形成光陷阱表面；
(4)扩散：在绒面上使用POCl3扩散源进行高温单面扩散，形成PN结；
(5)掩膜：在硅片背表面(以打孔的孔洞为圆心)，制备直径1-10mm(例如直径为1、2、4、8、10mm)、厚度1-50μm(例如厚度25μm)的圆形有机掩膜(如石蜡膜)，制备方法为丝网印刷或喷墨打印法。
(6)刻蚀：使用化学溶液进行刻蚀，去除硅片周边及背面多余的PN结，清洗有机掩膜，去除扩散后硅衬底表面的磷硅玻璃。
(7)镀膜：使用PECVD设备制备氮化硅减反膜，减反膜覆盖正电极及扩散面。
(8)背面电极制备：采用MWT填孔银浆，采用250目，线经30μm，纱厚60μm，膜厚20μm的网版，负极点采用直径为2.0mm的圆、且呈8×8的对称均匀排布；正极点3为20个，20个正极点3采用的旋转对称排布的方式(图7所示)。
(9)铝背场制备：在MWT背面制备铝背场；
(10)正电极制备：采用常规正面银浆，如贺利氏9641，杜邦PV20、蒂科92A等，通过丝网印刷方式在硅片扩散面(即硅片正表面)制备正电极。
(11)烧结：在链式炉中进行烘干和烧结(烧结温度为750℃-820℃)，形成正面电极欧姆接触及形成背电场。
以上(1)-(7)、(9)-(11)步骤为现有技术中常规MWT电池的制备步骤。
Claims (8)
1.一种减少正极点排布的MWT电池，其特征在于：包括负极点和正极点，负极点采用N×N均匀对称排布，正极点在M×M的均匀对称排布的基础上，去除部分位置的正电极点，让正极点在满足旋转对称的前提条件下，实现正极点的非M×M的对称排布；其中，M≤N。
2.如权利要求1所述的减少正极点排布的MWT电池，其特征在于：所述负极点采用N×N均匀对称排布，每行正极点数小于M，且正极点排布的方式为旋转对称排布。
3.如权利要求1所述的减少正极点排布的MWT电池，其特征在于：所述正极点和负极点为圆形、正方形或长方形，所述正极点和负极点边长或直径为0.01mm-10mm，4≤M≤N≤100。
4.如权利要求1所述的减少正极点排布的MWT电池，其特征在于：所述负极点采用6×6均匀对称排布，正极点为16个，且16个正极点旋转对称排布；其中第一排为3个正极点、相邻2个正极点间空一个正极点位置，第二排为中间相邻的3个正极点，第三排为4个正极点、其中2个相邻的正极点与另外2个相邻的正极点空一个正极点位置，第四排与第二排相同，第五排与第一排相同。
5.如权利要求1所述的减少正极点排布的MWT电池，其特征在于：所述负极点采用6×6均匀对称排布，正极点为16个，且16个正极点旋转对称排布；其中第一排、第二排、第四排、第五排均为4个正极点、其中2个相邻的正极点与另外2个相邻的正极点空一个正极点位置。
6.如权利要求1所述的减少正极点排布的MWT电池，其特征在于：所述负极点采用7×7均匀对称排布，正极点为20个，且20个正极点旋转对称排布；其中第一排为4个正极点、边上的正极点与中间的正极点空一个正极点位置，第二排为2个正极点、每个正极点两边都空一个正极点位置，第三排、第四排、第六排均与第一排一样，第五排与第二排一样。
7.如权利要求1所述的减少正极点排布的MWT电池，其特征在于：所述负极点采用8×8均匀对称排布，正极点为20个，且20个正极点旋转对称排布；其中第一排为4个正极点、相邻2个正极点间空一个正极点位置，第二排为2个正极点、两个正极点之间空3个正极点的位置、每个正极点的边上空一个正极点位置，第三排、第五排、第七排均与第一排一样，第六排与第二排一样。
8.一种减少正极点排布的MWT电池的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)硅片：采用太阳能级P型单晶或多晶硅片作为衬底；
(2)激光打孔：在硅片上激光开孔，孔洞为N×N的阵列，孔洞形状为圆心、方形或锥形；
(3)制绒：使用常规化学清洗和织构化方法进行制绒，形成光陷阱表面；
(4)扩散：在绒面上使用POCl3扩散源进行高温单面扩散，形成PN结；
(5)掩膜：在硅片背表面，制备直径为1-10mm、厚度为1-50μm的圆形有机掩膜，制备方法为丝网印刷或喷墨打印法；
(6)刻蚀：使用化学溶液进行刻蚀，去除硅片周边及背面多余的PN结，清洗有机掩膜，去除扩散后硅衬底表面的磷硅玻璃；
(7)镀膜：使用PECVD设备制备氮化硅减反膜，减反膜覆盖正电极及扩散面；
(8)背面电极制备：采用MWT填孔银浆，采用丝网版，制备背面电极，负极点采用N×N的对称均匀排布；每行正极点的个数小于M，且正极点排布的方式采用旋转对称排布；
(9)铝背场制备：在MWT背面制备铝背场；
(10)正电极制备：采用常规正面银浆，通过丝网印刷方式在硅片扩散面制备正电极；
(11)烧结：在链式炉中进行烘干和烧结，形成正面电极欧姆接触及形成背电场。
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