CN110010711A - 一种正面无焊带的太阳能电池组件及其加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种正面无焊带的太阳能电池组件及其加工工艺，包括硅片，正面电极，背面电极，铝层，焊带，所述正面电极设置在硅片的正面，所述背面电极设置在硅片的背面，所述铝层设置在硅片的右面边缘，所述焊带设置在背面电极上。通过本发明，在电池正面不设置主栅，全部采用细栅，受光面积得到极大的增加，提高电池的电性能。采用边缘铝层的方式将电流导入电池的背面，方便与下一片电池紧密焊接，节省空间，极大提高单面组件内的有效利用率。且电池正面不使用焊带，节约焊带的使用量，降低了生产成本，提高整个生产的效益产能。且对原有生产工序的改动很少，可以最大化的兼容现有的电池工艺和组件工艺，减少改造成本和调试成本。

Description

一种正面无焊带的太阳能电池组件及其加工工艺
技术领域
本发明涉及太阳能电池组件领域，具体涉及一种正面无焊带的太阳能电池组件及其加工工艺。
背景技术
在现有的硅太阳能电池中，一般采用正面5根以上的主栅，110根左右的细栅，背面采用分段的背电极的设计，因电性能受电极图形影响，所以硅太阳能电池正面接收光子的有效面积任然较小。
硅太阳能电池的正面是接收光子的位置，在硅太阳能电池尺寸一定的条件下，只能通过减少栅线的面积或者减少主栅宽度的方法，来增加硅太阳能电池正面的受光面积，然而现在栅线的宽度已经降到40微米左右，很难再继续降低栅线的宽度，且过窄的主栅(小于0.6mm)焊接效果不好，焊带往往会遮挡硅太阳能电池正面接收光子的有效面积，过粗的主栅(大于1mm)又会增加遮光面积，严重影响入射光总量，从而影响硅太阳能电池的电性能。
发明内容
本发明的目的在于：在硅太阳能电池正面不设置主栅，全部采用细栅，使硅太阳能电池正面的受光面积得到极大的增加，提高硅太阳能电池的电性能。采用边缘铝层的方式将电流导入硅太阳能电池的背面，方便与下一片硅太阳能电池焊接，电池与电池之间可以紧密排布，节省空间，极大提高单面组件内的有效利用率。且硅太阳能电池正面不使用焊带，节约焊带的使用量，降低了生产成本，提高整个生产的效益产能。且对原有生产工序的改动很少，可以最大化的兼容现有的电池工艺和组件工艺，减少改造成本和调试成本。
本发明采用的技术方案如下：
一种正面无焊带的太阳能电池组件包括硅片，正面电极，背面电极，铝层，焊带，所述正面电极设置在硅片的正面，所述背面电极设置在硅片的背面，所述铝层设置在硅片的右面边缘，所述焊带设置在背面电极上。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述正面电极包括正面银细栅线，正面汇流银栅，所述正面汇流银栅设置在正面银细栅线底部。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述背面电极包括铝背场，背电极，背面汇流电极，所述背电极设置在铝背场上，所述背面汇流电极设置在铝背场底部。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述铝层包括正面铝层，背面铝层，边缘铝层，所述正面铝层与正面汇流银栅相接触，所述背面铝层与背面汇流电极相接触，所述正面铝层与背面铝层通过边缘铝层相连。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述正面电极取消了主栅而全部采用正面银细栅线。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述铝层的材料为铝浆或者银浆。
作为上述技术方案的进一步描述：
(1)将硅片用热碱对硅片表面进行双面制绒；
(2)硅片进行单面磷扩散，最高温度为850℃，形成n+区，结深的平均值测试为0.7-0.9微米，其方阻为75-80Ω/sq；
(3)使用链式湿刻机，去除磷硅玻璃，并对硅片进行边缘刻蚀；
(4)使用ALD设备对硅片背面生成5nm厚的三氧化二铝；
(5)使用PECVD设备在硅片背面镀氮化硅，厚度为100-120nm，折射率为2.0-2.1；
(6)使用PECVD设备在硅片正面镀氮化硅，厚度为78-83nm，折射率为2.05-2.12；
(7)在硅片背表面的氮化硅层上，使用激光开孔，开孔宽度为30μm；
(8)用丝网印刷机和银浆印刷背电极，后烘干，再同时使用铝浆印刷铝背场和背面铝层边缘，后烘干，再使用银浆印刷背面汇流电极，后烘干，再使用银浆印刷正面的银细栅，后烘干，再使用铝浆印刷正面铝层边缘，后进入烧结炉，烧结测试。
(9)在电池背面的横向电极需要用电焊器将焊带和银电极焊接，纵向五条电极也要用电焊器将焊带与银电极焊接，最终背面形成一个整体的电极。串焊10片电池，再将5个串焊并联到组件中，层压做成组件。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明利用所述铝层，设计了用边缘印刷铝浆的方法，将正面的电流导入到电池的背面，从而去掉常规硅太阳能电池在正面设计的主栅结构，便可以增加硅太阳能电池正面的受光面积，提高电性能，且对原有生产工序的改动很少，可以最大化的兼容原有的电池工艺和组件工艺，减少改造成本和调试成本。
2、本发明利用所述焊带，常规电池使用焊带，需要从正面敷设到背面，即使使用柔软的焊带，也需要预留1mm的间隙，由于本发明没有使用焊带，所以不用考虑焊带从正面电极设置到背面电极，使得电池与电池之间可以紧密排布，节省空间，极大提高单面组件内的有效利用率，节约了大量的焊带的工本，可以提高整个生产的效益产能。
3、本发明利用所述印刷铝浆的方法，所述铝层通过丝网印刷法在正面靠近边缘印刷铝浆，后烘干，然后在背面同样印刷铝浆，再烘干，经过烧结后，形成绕过硅片边缘的边缘铝层。在边缘铝层背面印刷上银浆，再烧结成为背面汇流电极。在硅太阳能电池正面不设置主栅，全部采用细栅，使硅太阳能电池正面的受光面积得到极大的增加，提高硅太阳能电池的电性能。采用边缘铝层4的方式将电流导入硅太阳能电池的背面，方便与下一片硅太阳能电池焊接，电池与电池之间可以紧密排布，节省空间，极大提高单面组件内的有效利用率。且硅太阳能电池正面不使用焊带5，节约焊带5的使用量，降低了生产成本，提高整个生产的效益产能。且对原有生产工序的改动很少，可以最大化的兼容现有的电池工艺和组件工艺，减少改造成本和调试成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明提出的一种正面无焊带的太阳能电池组件的结构示意图；
图2为背面电极结构示意图；
图3为正面电极结构示意图；
图4为焊带结构示意图；
图5为正面电极连接结构示意图。
图中标记：1-硅片，2-正面电极，3-背面电极，4-铝层，5-焊带，2.1-正面银细栅线，2.2-正面汇流银栅，3.1-铝背场，3.2-背电极，3.3-背面汇流电极，4.1-正面铝层，4.2-背面铝层，4.3-铝层边缘。
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用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”，“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程，方法，物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程，方法，物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程，方法，物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
如图所示，一种正面无焊带的太阳能电池组件包括硅片1，正面电极2，背面电极3，铝层4，焊带5，所述正面电极2设置在硅片1的正面，所述背面电极3设置在硅片1的背面，所述铝层4设置在硅片1的右面边缘，所述焊带5设置在背面电极3上。所述正面电极2包括正面银细栅线2.1，正面汇流银栅2.2，所述正面汇流银栅2.2设置在正面银细栅线2.1底部。所述背面电极3包括铝背场3.1，背电极3.2，背面汇流电极3.3，所述背电极3.2设置在铝背场3.1上，所述背面汇流电极3.3设置在铝背场3.1底部。所述铝层4包括正面铝层4.1，背面铝层4.2，边缘铝层4，所述正面铝层4.1与正面汇流银栅2.2相接触，所述背面铝层4.2与背面汇流电极3.3相接触，所述正面铝层4.1与背面铝层4.2通过边缘铝层4相连。所述正面电极2取消了主栅而全部采用正面银细栅线2.1。所述铝层4的材料为铝浆或者银浆。所述铝层4通过丝网印刷法在正面靠近边缘印刷铝浆，后烘干，然后在背面同样印刷铝浆，再烘干，经过烧结后，形成绕过硅片1边缘的边缘铝层4。在边缘铝层4背面印刷上银浆，再烧结成为背面汇流电极3.3。
本实施例的工作原理如下：
在现有的硅太阳能电池中，一般采用正面5根以上的主栅，110根左右的细栅，背面采用分段的背电极3.2的设计，因电性能受电极图形影响，所以硅太阳能电池正面接收光子的有效面积任然较小。硅太阳能电池的正面是接收光子的位置，在硅太阳能电池尺寸一定的条件下，只能通过减少栅线的面积或者减少主栅宽度的方法，来增加硅太阳能电池正面的受光面积，然而现在栅线的宽度已经降到40微米左右，很难再继续降低栅线的宽度，且过窄的主栅(小于0.6mm)焊接效果不好，焊带5往往会遮挡硅太阳能电池正面接收光子的有效面积，过粗的主栅(大于1mm)又会增加遮光面积，严重影响入射光总量，从而影响硅太阳能电池的电性能。利用所述铝层4，设计了用边缘印刷铝浆的方法，将正面的电流导入到电池的背面，从而去掉常规硅太阳能电池在正面设计的主栅结构，便可以增加硅太阳能电池正面的受光面积，提高电性能，且对原有生产工序的改动很少，可以最大化的兼容原有的电池工艺和组件工艺，减少改造成本和调试成本。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上做了以下优化，常规电池使用焊带5，需要从正面敷设到背面，即使使用柔软的焊带5，也需要预留1mm的间隙，由于本发明没有使用焊带5，所以不用考虑焊带5从正面电极2设置到背面电极3，使得电池与电池之间可以紧密排布，节省空间，极大提高单面组件内的有效利用率，节约了大量的焊带5的工本，可以提高整个生产的效益产能。
实施例3
本实施例在实施例1的基础上做了以下优化，所述边缘印刷铝浆的方法如下：
(1)用热碱对硅片1表面进行双面制绒；
(2)硅片1进行单面磷扩散，最高温度为850℃，形成n+区，结深的平均值测试为0.7-0.9微米，其方阻为75-80Ω/sq；
(3)使用链式湿刻机，去除磷硅玻璃，并对硅片1进行边缘刻蚀；
(4)使用ALD设备对硅片1背面生成5nm厚的三氧化二铝；
(5)使用PECVD设备在硅片1背面镀氮化硅，厚度为100-120nm，折射率为2.0-2.1；
(6)使用PECVD设备在硅片1正面镀氮化硅，厚度为78-83nm，折射率为2.05-2.12；
(7)在硅片1背表面的氮化硅层上，使用激光开孔，开孔宽度为30μm；
(8)用丝网印刷机和银浆印刷背电极3.2，后烘干，再同时使用铝浆印刷铝背场3.1和背面铝层4.24，后烘干，再使用银浆印刷背面汇流电极3.3，后烘干，再使用银浆印刷正面银细栅线2.1，后烘干，再使用铝浆印刷正面铝层4.14，正面铝层4.14与背面铝层4.24接触形成铝层4边缘，后进入烧结炉，烧结测试。
(9)在电池背面的横向电极需要用电焊器将焊带5和银电极焊接，纵向五条电极也要用电焊器将焊带5与银电极焊接，最终背面形成一个整体的电极。串焊10片电池，再将5个串焊并联到组件中，层压做成组件。
在硅太阳能电池正面不设置主栅，全部采用细栅，使硅太阳能电池正面的受光面积得到极大的增加，提高硅太阳能电池的电性能。采用边缘铝层4的方式将电流导入硅太阳能电池的背面，方便与下一片硅太阳能电池焊接，电池与电池之间可以紧密排布，节省空间，极大提高单面组件内的有效利用率。且硅太阳能电池正面不使用焊带5，节约焊带5的使用量，降低了生产成本，提高整个生产的效益产能。且对原有生产工序的改动很少，可以最大化的兼容现有的电池工艺和组件工艺，减少改造成本和调试成本。
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 (7)

1.一种正面无焊带的太阳能电池组件，其特征在于：包括硅片(1)，正面电极(2)，背面电极(3)，铝层(4)，焊带(5)，所述正面电极(2)设置在硅片(1)的正面，所述背面电极(3)设置在硅片(1)的背面，所述铝层(4)设置在硅片(1)的右面边缘，所述焊带(5)设置在背面电极(3)上。
2.如权利要求1所述的正面无焊带的太阳能电池组件，其特征在于：所述正面电极(2)包括正面银细栅线(2.1)，正面汇流银栅(2.2)，所述正面汇流银栅(2.2)设置在正面银细栅线(2.1)底部。
3.如权利要求1所述的正面无焊带的太阳能电池组件，其特征在于：所述背面电极(3)包括铝背场(3.1)，背电极(3.2)，背面汇流电极(3.3)，所述背电极(3.2)设置在铝背场(3.1)上，所述背面汇流电极(3.3)设置在铝背场(3.1)底部。
4.如权利要求1所述的正面无焊带的太阳能电池组件，其特征在于：所述铝层(4)包括正面铝层(4.1)，背面铝层(4.2)，边缘铝层(4.3)，所述正面铝层(4.1)与正面汇流银栅(2.2)相接触，所述背面铝层(4.2)与背面汇流电极(3.3)相接触，所述正面铝层(4.1)与背面铝层(4.2)通过边缘铝层(4.3)相连。
5.如权利要求1所述的正面无焊带的太阳能电池组件，其特征在于：所述正面电极(2)取消了主栅而全部采用正面银细栅线(2.1)。
6.如权利要求4所述的正面无焊带的太阳能电池组件，其特征在于：所述铝层(4)的材料为铝浆或者银浆。
7.一种加工如权1所述的正面无焊带的太阳能电池组件的工艺，其特征在于：包括如下步骤，
(1)将硅片用热碱对硅片表面进行双面制绒；
(2)硅片进行单面磷扩散，最高温度为850℃，形成n+区，结深的平均值测试为0.7-0.9微米，其方阻为75-80Ω/sq；
(3)使用链式湿刻机，去除磷硅玻璃，并对硅片进行边缘刻蚀；
(4)使用ALD设备对硅片背面生成5nm厚的三氧化二铝；
(5)使用PECVD设备在硅片背面镀氮化硅，厚度为100-120nm，折射率为2.0-2.1；
(6)使用PECVD设备在硅片正面镀氮化硅，厚度为78-83nm，折射率为2.05-2.12；
(7)在硅片背表面的氮化硅层上，使用激光开孔，开孔宽度为30μm；
(8)用丝网印刷机和银浆印刷背电极，后烘干，再同时使用铝浆印刷铝背场和背面铝层边缘，后烘干，再使用银浆印刷背面汇流电极，后烘干，再使用银浆印刷正面的银细栅，后烘干，再使用铝浆印刷正面铝层边缘，后进入烧结炉，烧结测试；
(9)在电池背面的横向电极需要用电焊器将焊带和银电极焊接，纵向五条电极也要用电焊器将焊带与银电极焊接，最终背面形成一个整体的电极。串焊10片电池，
再将5个串焊并联到组件中，层压做成组件。
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