CN110729377A - 一种双面发电异质结太阳能电池的制备方法及其叠瓦模组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双面发电异质结太阳能电池的制备方法及其叠瓦模组，所述方法包括如下步骤：提供制绒清洗后的N型单晶硅片；在硅片背面依次沉积第一本征非晶硅薄膜层、第一掺杂非晶硅薄膜层；在硅片正面依次沉积第二本征非晶硅薄膜层、第二掺杂非晶硅薄膜层；在硅片正、背面分别沉积透明导电薄膜层；在硅片背面透明导电薄膜层上沉积金属叠层；在硅片正面透明导电薄膜层形成银浆电极栅线。本发明通过在硅片背面透明导电薄膜层上沉积电阻率低、成本低的金属叠层替代银浆印刷，大幅降低了电池成本,太阳能电池正背面通过导电胶相互重叠在一起实现串联，显著降低了传导电流，从而大幅降低功率损耗，提高吸光面积，进而提高了模组转换效率。
Description
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异质结太阳能电池的制备方法及其叠瓦模组。
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。
现有的异质结太阳能电池基本结构如下：在N型单晶硅片正、背面沉积一层本征非晶硅层；在正背面的本征非晶硅层表面分别沉积p型非晶硅层和n型非晶硅层；在电池的正背面沉积导电薄膜；在电池正背两面制作银栅电极形成。相应的异质结太阳能电池模组通过采用焊带连接实现串联，之后与封装胶、前背板体层压形成模组。
然而异质结太阳能电池背面印刷银浆用量很大，银浆成本极高，且串联焊接形成模组引入的焊带电阻会造成较大的功率损耗，因此显著增加了电池生产成本，降低了模组效率。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种双面发电单晶硅异质结太阳能电池的制备方法及其叠瓦模组，目的在于减少目前异质结太阳能电池中的银浆使用量及降低制作成模组后的功率损耗，最终实现降低生产成本，提高模组转换效率。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种双面发电异质结太阳能电池的制备方法，所述方法包括如下步骤：
提供制绒清洗后的N型单晶硅片；
在硅片背面依次沉积第一本征非晶硅薄膜层、第一掺杂非晶硅薄膜层；
翻转硅片，在硅片正面依次沉积第二本征非晶硅薄膜层、第二掺杂非晶硅薄膜层；
在硅片正、背面分别沉积透明导电薄膜层；
在硅片背面透明导电薄膜层上沉积金属叠层；
在硅片正面透明导电薄膜层形成银浆电极栅线。
进一步的，所述第一本征非晶硅薄膜层、第一参杂非晶硅薄膜层、第二本征非晶硅薄膜层和第二参杂非晶硅薄膜层通过等离子体增强化学气相沉积，所述第一本征非晶硅薄膜层厚度为3～10nm，第一掺杂非晶硅薄膜层厚度为3～10nm；第二本征非晶硅薄膜层厚度为3～10nm，第二掺杂非晶硅薄膜层厚度为3～10nm。
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，则第二掺杂非晶硅薄膜层为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，则第二掺杂非晶硅薄膜层为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，所述金属叠层厚度为100～1000nm，方阻小于0.1Ω/□，所述金属叠层包含金属导电层及金属保护层，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。
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，所述金属叠层的图案由3～5组细栅组成，每组细栅由30～300条细栅组成，每组细栅的一端可以有主栅或无主栅，细栅宽度为0.5～5mm，细栅间距为0.5～5mm，主栅宽度为1～5mm，所述金属叠层图案通过沉积时MASK掩膜或通过印刷保护层湿法腐蚀方式形成，所述金属叠层占电池面积不超过50％。
进一步的，所述银浆电极栅线的图案由3～5组细栅组成，细栅宽度为0.03～0.1mm，细栅间距为1～3mm，所述银浆电极栅线通过丝网印刷方式形成。
一种双面发电异质结太阳能电池的叠瓦模组，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至少一个如权利要求1所述硅片多等分切割后的太阳能电池，所述多等分切割方式与其电极栅线图案细栅分组数量一致，所述太阳能电池正背面通过导电胶相互重叠在一起实现串联，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，及设在第二封装胶上的前板体。
进一步的，所述相互重叠的太阳能电池的重叠宽度为0.5～3mm。
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：
本发明通过在硅片背面透明导电薄膜层上沉积电阻率低、成本低的金属叠层替代银浆印刷，大幅降低了电池成本,同时将所述太阳能电池切割成多片小片电池，之后将多个太阳能电池正背面通过导电胶相互重叠在一起实现串联，显著降低了传导电流，还消除了太阳能电池片之间的空隙，从而大幅降低功率损耗，提高了吸光面积，进而提高了模组转换效率。
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异质结太阳能电池的制备方法的流程图；
图2为本发明通过化学气相沉积技术沉积非晶硅层后的结构示意图；
图3为本发明通过磁控溅射或蒸镀沉积透明导电薄膜后的结构示意图；
图4为本发明磁控溅射或蒸镀采用MASK掩膜沉积金属叠层后的结构示意图；
图5为本发明电池背面金属叠层图案结构示意图；
图6为本发明电池正面通过丝网印刷形成银浆栅线电极后的结构示意图；
图7为本发明电池正面银浆栅线图案结构示意图；
图8为本发明电池激光切割三等分后的结构示意图；
图9为本发明激光切割后多个太阳能电池正背面通过导电胶相互重叠在一起串联后的侧面结构示意图；
图10、11为本发明激光切割后多个太阳能电池正背面通过导电胶相互重叠在一起串联后的平面结构示意图；
图12为本发明为本发明模组结构示意图。
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-图7，一种双面发电异质结太阳能电池的制备方法，所述方法包括如下步骤：
S01、提供制绒清洗后的N型单晶硅片1；
S02、在硅片1背面依次沉积第一本征非晶硅薄膜层2、第一掺杂非晶硅薄膜层3；
S03、翻转硅片1，在硅片1正面依次沉积第二本征非晶硅薄膜层4、第二掺杂非晶硅薄膜层5；
所述第一本征非晶硅薄膜层1、第一参杂非晶硅薄膜层2、第二本征非晶硅薄膜层3和第二参杂非晶硅薄膜层4通过等离子体增强化学气相沉积，所述第一本征非晶硅薄膜层1厚度为3～10nm，第一掺杂非晶硅薄膜层2厚度为3～10nm；第二本征非晶硅薄膜层3厚度为3～10nm，第二掺杂非晶硅薄膜层4厚度为3～10nm，所述第一掺杂非晶硅薄膜层3为n-型非晶硅薄膜层时，则第二掺杂非晶硅薄膜层为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，则第二掺杂非晶硅薄膜层为n-型非晶硅薄膜层。
S04、在硅片1正、背面分别沉积透明导电薄膜层6、7；
所述透明导电薄膜层6、7为ITO层或者掺杂其它元素的氧化铟层，厚度为30～200nm。
S05、在硅片1背面透明导电薄膜层6上沉积金属叠层8；
所述金属叠层厚度为100～1000nm，方阻小于0.1Ω/□，所述金属叠层8包含金属导电层及金属保护层，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，所述透明导电薄膜层6和金属叠层8通过磁控溅射或蒸镀方式沉积，所述金属叠层8的图案由3～5组细栅81组成，每组细栅81由30～300条细栅组成，每组细栅81的一端可以有主栅或无主栅，细栅81宽度为0.5～5mm，细栅81间距为0.5～5mm，主栅宽度为1～5mm，所述金属叠层8图案通过沉积时MASK掩膜或通过印刷保护层湿法腐蚀方式形成，所述金属叠层占电池面积不超过50％。
S06、在硅片正面透明导电薄膜层形成银浆电极栅线9。
所述银浆电极栅线9的图案由3～5组细栅91组成，细栅91宽度为0.03～0.1mm，细栅91间距为1～3mm，所述银浆电极栅线9通过丝网印刷方式形成。
参考图8-图12，一种双面发电异质结太阳能电池的叠瓦模组，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上的至少一个如权利要求1所述硅片1三等分切割后的太阳能电池10，所述激光切割后三等分的太阳能电池10面积相当、短路电流相当，所述多等分切割方式与其电极栅线图案细栅分组数量一致，所述太阳能电池10正背面通过导电胶101相互重叠在一起实现串联，所述重叠宽度为0.5～3mm。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，及设在第二封装胶12上的前板体14。
本发明通过在硅片背面透明导电薄膜层上沉积电阻率低、成本低的金属叠层替代银浆印刷，大幅降低了电池成本,同时将所述太阳能电池切割成多片小片电池，之后将多个太阳能电池正背面通过导电胶相互重叠在一起实现串联，显著降低了传导电流，还消除了太阳能电池片之间的空隙，从而大幅降低功率损耗，提高了吸光面积，进而提高了模组转换效率。
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)
1.一种双面发电异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
提供制绒清洗后的N型单晶硅片；
在硅片背面依次沉积第一本征非晶硅薄膜层、第一掺杂非晶硅薄膜层；
在硅片正面依次沉积第二本征非晶硅薄膜层、第二掺杂非晶硅薄膜层；
在硅片正、背面分别沉积透明导电薄膜层；
在硅片背面透明导电薄膜层上沉积金属叠层；
在硅片正面透明导电薄膜层形成银浆电极栅线。
2.根据权利要求1所述一种双面发电异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述第一本征非晶硅薄膜层、第一参杂非晶硅薄膜层、第二本征非晶硅薄膜层和第二参杂非晶硅薄膜层通过等离子体增强化学气相沉积，所述第一本征非晶硅薄膜层厚度为3～10nm，第一掺杂非晶硅薄膜层厚度为3～10nm；第二本征非晶硅薄膜层厚度为3～10nm，第二掺杂非晶硅薄膜层厚度为3～10nm。
3.根据权利要求1所述一种双面发电异质结太阳能电池的制备方法，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，则第二掺杂非晶硅薄膜层为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，则第二掺杂非晶硅薄膜层为n-型非晶硅薄膜层。
4.根据权利要求1所述一种双面发电异质结太阳能电池的制备方法，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所述一种双面发电异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述金属叠层厚度为100～1000nm，方阻小于0.1Ω/□，所述金属叠层包含金属导电层及金属保护层，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。
6.根据权利要求1所述一种双面发电异质结太阳能电池的制备方法，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所述一种双面发电异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述金属叠层的图案由3～5组细栅组成，每组细栅由30～300条细栅组成，每组细栅的一端可以有主栅或无主栅，细栅宽度为0.5～5mm，细栅间距为0.5～5mm，主栅宽度为1～5mm，所述金属叠层图案通过沉积时MASK掩膜或通过印刷保护层湿法腐蚀方式形成，所述金属叠层占电池面积不超过50％。
8.根据权利要求1所述一种双面发电异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述银浆电极栅线的图案由3～5组细栅组成，细栅宽度为0.03～0.1mm，细栅间距为1～3mm，所述银浆电极栅线通过丝网印刷方式形成。
9.一种采用权利要求1所述双面发电异质结太阳能电池的叠瓦模组，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至少一个如权利要求1所述硅片多等分切割后的太阳能电池，所述多等分切割方式与其电极栅线图案细栅分组数量一致，所述太阳能电池正背面通过导电胶相互重叠在一起实现串联，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，及设在第二封装胶上的前板体。
10.根据权利要求9所述一种双面发电异质结太阳能电池的叠瓦模组，其特征在于：所述相互重叠的太阳能电池的重叠宽度为0.5～3mm。
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