CN109860314A - 一种双面发电叠瓦单晶硅异质结太阳能电池及其模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双面发电叠瓦单晶硅异质结太阳能电池及其模组，电池包括N型单晶硅片，依次沉积在硅片正面的第一本征非晶硅薄膜层、第一掺杂非晶硅薄膜层、透明导电薄膜层、金属叠层、表面镀锡的铜电极栅线，依次沉积在硅片背面的第二本征非晶硅薄膜层、第二掺杂非晶硅薄膜层、透明导电薄膜层、金属叠层、表面镀锡的铜电极栅线；模组包括背板体，设在背板体上的第一封装胶，设在第一封装胶上的多等分切割后的太阳能电池，设在太阳能电池上第二封装胶，设在第二封装胶上的前板体。本发明通过加热使主栅上的锡熔化实现电池连接串联，不需要使用导电银胶，大幅降低制造成本，且铜栅线电极线电阻低，可切割成更宽的小片电池，减少电池重叠搭接面积。

Description

一种双面发电叠瓦单晶硅异质结太阳能电池及其模组

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种双面发电叠瓦单晶硅异质结太阳能电池及其模组。

背景技术

太阳能电池是一种能将太阳能转换成电能的半导体器件，在光照条件下太阳能电池内部会产生光生电流，通过电极将电能输出。近年来，太阳能电池生产技术不断进步，生产成本不断降低，转换效率不断提高，太阳能电池发电的应用日益广泛并成为电力供应的重要能源。

异质结太阳能电池是其中一种新型高效的电池技术，其综合了单晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池的优势，有制备工艺温度低、转换效率更高、高温特性好等特点，因此具有很大的市场潜力。

叠瓦模组是一种新型的模组技术，与目前常规的模组对比，其大幅提高了模组电池的有效面积，提高了模组电流。同时大幅降低了模组单串电池的电流，从而大幅降低了模组串联电阻引起的功率损耗，进而提高了模组转换效率。

叠瓦异质结太阳能电池模组综合异质结太阳能电池及叠瓦模组的优点，可以使模组效率更高。目前叠瓦模组使用的电池都是银浆电极栅线电池，银浆栅线导电性较差，6寸电池一般需要切割成6片小片电池，之后小片电池通过导电银胶重叠连接在一起。然而导电银胶非常昂贵，且每两片电池重叠连接都会造成大约1mm的电池面积损失，因此，叠瓦模组的制造成本也显著提高。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种双面发电叠瓦单晶硅异质结太阳能电池及其模组，目的在于取消叠瓦模组中的导电银胶，同时减少电池切割的数量，大幅降低生产制造成本。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种双面发电叠瓦单晶硅异质结太阳能电池，包括制绒清洗后的N型单晶硅片，依次沉积在硅片正面的第一本征非晶硅薄膜层、第一掺杂非晶硅薄膜层、透明导电薄膜层、金属叠层、表面镀锡的铜电极栅线，依次沉积在硅片背面的第二本征非晶硅薄膜层、第二掺杂非晶硅薄膜层、透明导电薄膜层、金属叠层、表面镀锡的铜电极栅线。

进一步的，所述第一本征非晶硅薄膜层、第一掺杂非晶硅薄膜层、第二本征非晶硅薄膜层和第二掺杂非晶硅薄膜层厚度均为3-10nm，所述第一本征非晶硅薄膜层、第一掺杂非晶硅薄膜层、第二本征非晶硅薄膜层和第二掺杂非晶硅薄膜层通过等离子体增强化学气相沉积。

进一步的，所述第一掺杂非晶硅薄膜层为n-型非晶硅薄膜层时，所述第二掺杂非晶硅薄膜层则为p-型非晶硅薄膜层，所述第一掺杂非晶硅薄膜层为p-型非晶硅薄膜层时，所述第二掺杂非晶硅薄膜层则为n-型非晶硅薄膜层。

进一步的，所述透明导电薄膜层为ITO层或者掺杂其它元素的氧化铟层，厚度为30-200nm。

进一步的，所述金属叠层包含金属导电层及金属保护层，厚度为100-300nm，其中金属导电层为Cu、Al、Ag、Ni中的至少一种，金属保护层为抗氧化性能的金属材料或金属导电氧化物材料，如Ti、AZO、Ni、NiCu、ITO等材料。

进一步的，所述透明导电薄膜层和金属叠层通过磁控溅射或蒸镀方式沉积。

进一步的，所述镀锡层的厚度为3-30um，镀锡层通过电镀锡、化学锡、3D打印或印刷方式形成。

进一步的，所述铜电极栅线图案由3-5组栅线组成，每组栅线包括主栅线与细栅线，所述主栅线包含正面主栅线与背面主栅线，正背面主栅线位于每组栅线相反的两侧，所述主栅线宽度为0.2-2mm。所述细栅线包含正面细栅线与背面细栅线，正背面细栅宽度为0.02-0.1mm，厚度为10-50um，正面细栅间距为1.5-3mm，背面细栅间距为0.5-2mm。所述铜电极栅线通过电镀方式形成。

一种所述单晶硅异质结太阳能电池的双面发电叠瓦模组，包括背板体，设在背板体上的第一封装胶，设在第一封装胶上的根据电极栅线图案分组数量多等分切割后的太阳能电池，切割后的电池背面主栅重叠在电池正面主栅上，加热主栅使主栅上的锡熔化，实现电池之间连接串联，设在太阳能电池上第二封装胶，所述第一、第二封装胶包覆在该太阳能电池的四周，设在第二封装胶上的前板体。

进一步的，所述切割后的电池重叠宽度为0.3-2mm，所述加热主栅的方式为主栅区域局部加热或整片电池同时加热，加热方法为红外加热、热风加热、激光加热、加热板加热中的一种，所述加热温度为140-400℃。

由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明与银浆栅线电池叠瓦模组对比，通过加热使主栅上的锡熔化实现电池连接串联，不需要使用导电银胶，可以大幅降低制造成本，同时利用铜栅线电极线电阻低的优势，可以切割成更宽的小片电池，减少电池重叠搭接的电池面积，制作同一片模组可以用更少数量的电池片，从而进一步降低制造成本。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种双面发电叠瓦单晶硅异质结太阳能电池的结构示意图。

图2为本发明实施例电池正面4组栅线铜电极栅线结构示意图。

图3为本发明实施例电池背面4组栅线铜电极栅线结构示意图。

图4为本发明实施例电池激光切割4等分后的结构示意图。

图5为本发明实施例切割后太阳能电池正、背面主栅重叠连接串联后的侧面结构示意图。

图6、7、8为本发明实施例切割后太阳能电池正背面主栅重叠连接串联后的平面示意图。

图9为本发明一种双面发电叠瓦模组的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

参考图1-3，一种双面发电叠瓦单晶硅异质结太阳能电池，包括制绒清洗后的N型单晶硅,1，依次沉积在硅片1正面的第一本征非晶硅薄膜层2、第一掺杂非晶硅薄膜层4、透明导电薄膜层6、金属叠层7、表面镀锡的铜电极栅线8，依次沉积在硅片1背面的第二本征非晶硅薄膜层3、第二掺杂非晶硅薄膜层5、透明导电薄膜层6、金属叠层7、表面镀锡的铜电极栅线9。所述第一本征非晶硅薄膜层2、第一掺杂非晶硅薄膜层4、第二本征非晶硅薄膜层3和第二掺杂非晶硅薄膜层5厚度均为3-10nm，所述第一本征非晶硅薄膜层、第一掺杂非晶硅薄膜层、第二本征非晶硅薄膜层和第二掺杂非晶硅薄膜层通过等离子体增强化学气相沉积，所述第一掺杂非晶硅薄膜层4为n-型非晶硅薄膜层时，所述第二掺杂非晶硅薄膜层5则为p-型非晶硅薄膜层，所述第一掺杂非晶硅薄膜层4为p-型非晶硅薄膜层时，所述第二掺杂非晶硅薄膜层5则为n-型非晶硅薄膜层。所述透明导电薄膜层为ITO层或者掺杂其它元素的氧化铟层，厚度为100nm。所述金属叠层包含金属导电层及金属保护层，厚度为200nm，其中金属导电层为Cu、Al、Ag、Ni中的至少一种，金属保护层为抗氧化性能的金属材料或金属导电氧化物材料，如Ti、AZO、Ni、NiCu、ITO等材料，所述透明导电薄膜层和金属叠层通过磁控溅射或蒸镀方式沉积。所述镀锡层的厚度为10um，镀锡层通过电镀锡、化学锡、3D打印或印刷方式形成。所述铜电极栅线图案由4组栅线组成，电池正面4组铜电极栅线图案，铜电极栅线图案包含细栅81与主栅82，电池背面4组铜电极栅线图案，铜电极栅线图案包含细栅91与主栅92，正背面主栅线位于每组栅线相反的两侧，所述主栅92、82线宽度为0.6mm，所述细栅91、81宽度为0.05mm，正面细栅81间距为2.5mm，背面细栅91间距为1mm，厚度为35um，所述铜电极栅线通过电镀方式形成。

一种所述单晶硅异质结太阳能电池的双面发电叠瓦模组，包括背板体13，设在背板体13上的第一封装胶11，设在第一封装胶11上的根据电极栅线图案分组数量多等分切割后的太阳能电池10，切割后的电池10背面主栅重叠在电池正面主栅上，加热主栅使主栅上的锡熔化，实现电池之间连接串联，设在太阳能电池10上第二封装胶12，所述第一、第二封装胶包覆在该太阳能电池10的四周，设在第二封装胶12上的前板体14。

一种所述单晶硅异质结太阳能电池的双面发电叠瓦模组，制备过程如下：

第一步，如图4所示，通过激光切割将形成太阳能电池的硅片1切割成4等分的太阳能电池10，所述激光切割后4等分的太阳能电池10面积相当、短路电流相当。

第二步，如图5所示，将切割后的电池10背面主栅72重叠在电池正面主栅82上，采用240℃红外加热主栅92、82区域，使主栅92、82上的锡熔化，从而实现电池10之间连接串联，所述重叠宽度为0.4-0.7mm。如图6、7、8所示，为太阳能电池10不同连接方式的平面示意图。

第三步，如图9所示，依次按背板体13、第一封装胶11、串联后的太阳能电池10、第二封装胶12、前板体14敷设在一起，通过层压机层压，将敷设完成的电池层压黏合在一起，层压后第一封装胶11、第二封装胶12包覆在太阳能电池10的四周。

本发明与银浆栅线电池叠瓦模组对比，通过加热使主栅上的锡熔化实现电池连接串联，不需要使用导电银胶，可以大幅降低制造成本，同时利用铜栅线电极线电阻低的优势，可以切割成更宽的小片电池，减少电池重叠搭接的电池面积，制作同一片模组可以用更少数量的电池片，从而进一步降低制造成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双面发电叠瓦单晶硅异质结太阳能电池，其特征在于：包括制绒清洗后的N型单晶硅片，依次沉积在硅片正面的第一本征非晶硅薄膜层、第一掺杂非晶硅薄膜层、透明导电薄膜层、金属叠层、表面镀锡的铜电极栅线，依次沉积在硅片背面的第二本征非晶硅薄膜层、第二掺杂非晶硅薄膜层、透明导电薄膜层、金属叠层、表面镀锡的铜电极栅线。

2.根据权利要求1所述一种双面发电叠瓦单晶硅异质结太阳能电池，其特征在于：所述第一本征非晶硅薄膜层、第一掺杂非晶硅薄膜层、第二本征非晶硅薄膜层和第二掺杂非晶硅薄膜层厚度均为3-10nm，所述第一本征非晶硅薄膜层、第一掺杂非晶硅薄膜层、第二本征非晶硅薄膜层和第二掺杂非晶硅薄膜层通过等离子体增强化学气相沉积。

3.根据权利要求1所述一种双面发电叠瓦单晶硅异质结太阳能电池，其特征在于：所述第一掺杂非晶硅薄膜层为n-型非晶硅薄膜层时，所述第二掺杂非晶硅薄膜层则为p-型非晶硅薄膜层，所述第一掺杂非晶硅薄膜层为p-型非晶硅薄膜层时，所述第二掺杂非晶硅薄膜层则为n-型非晶硅薄膜层。

4.根据权利要求1所述一种双面发电叠瓦单晶硅异质结太阳能电池，其特征在于：所述透明导电薄膜层为ITO层或者掺杂其它元素的氧化铟层，厚度为30-200nm。

5.根据权利要求1所述一种双面发电叠瓦单晶硅异质结太阳能电池，其特征在于：所述金属叠层包含金属导电层及金属保护层，厚度为100-300nm，其中金属导电层为Cu、Al、Ag、Ni中的至少一种，金属保护层为抗氧化性能的金属材料或金属导电氧化物材料，如Ti、AZO、Ni、NiCu、ITO等材料。

6.根据权利要求1所述一种双面发电叠瓦单晶硅异质结太阳能电池，其特征在于：所述透明导电薄膜层和金属叠层通过磁控溅射或蒸镀方式沉积。

7.根据权利要求1所述一种双面发电叠瓦单晶硅异质结太阳能电池，其特征在于：所述镀锡层的厚度为3-30um，镀锡层通过电镀锡、化学锡、3D打印或印刷方式形成。

8.根据权利要求1所述一种双面发电叠瓦单晶硅异质结太阳能电池，其特征在于：所述铜电极栅线图案由3-5组栅线组成，每组栅线包括主栅线与细栅线，所述主栅线包含正面主栅线与背面主栅线，正背面主栅线位于每组栅线相反的两侧，所述主栅线宽度为0.2-2mm。所述细栅线包含正面细栅线与背面细栅线，正背面细栅宽度为0.02-0.1mm，厚度为10-50um，正面细栅间距为1.5-3mm，背面细栅间距为0.5-2mm。所述铜电极栅线通过电镀方式形成。

9.一种采用权利要求1所述单晶硅异质结太阳能电池的双面发电叠瓦模组，其特征在于：包括背板体，设在背板体上的第一封装胶，设在第一封装胶上的根据电极栅线图案分组数量多等分切割后的太阳能电池，切割后的电池背面主栅重叠在电池正面主栅上，加热主栅使主栅上的锡熔化，实现电池之间连接串联，设在太阳能电池上第二封装胶，所述第一、第二封装胶包覆在该太阳能电池的四周，设在第二封装胶上的前板体。

10.根据权利要求9所述一种双面发电叠瓦模组，其特征在于：所述切割后的电池重叠宽度为0.3-2mm，所述加热主栅的方式为主栅区域局部加热或整片电池同时加热，加热方法为红外加热、热风加热、激光加热、加热板加热中的一种，所述加热温度为140-400℃。