CN111029418A - 一种p型全铝背场太阳能电池背面电极及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种P型全铝背场太阳能电池背面电极自上而下依次设置有镂空背银电极层、铝背场和P型晶体硅基体，所述的P型晶体硅基体和全铝背场之间形成厚度为2～5μmBSF层，相邻两个所述的镂空背银电极层之间的距离为0.5～3mm，所述的镂空背银电极层的镂空率为10～40％，所述的镂空背银电极层的宽为0.6～2mm，高为3～8μm，该发明一方面降低背电极浆料成本，一方面解决了高温烧结银浆产生的收缩率导致外观不平的问题，从而提高太阳能电池的可焊性，该发明还减少背表面的复合，提高电池电性能，本发明能够降低电池弯曲度，同时降低电池的碎片率，设备投入成本低，工艺简单，且与目前生产线兼容性好。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池制备领域，具体涉及一种P型全铝背场太阳能电池背面电极及其制备方法。
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，通过电极可将电能输出。具有P型晶体硅的太阳能电池结构，其负电极通常在电池的正面，而其正电极在背面。当光照射时，合适波长的辐射导致了半导体中产生空穴一电子对。在P-N结上存在的电势差使空穴和电子以相反的方向迁移穿过该结，从而产生了电流的流动，这种流动可将电能传递给外电路。
目前商业化的晶体硅电池仍然以常规电池为主，工艺流程较为简单，制造成本较为低廉，性价比较高。常规晶体硅电池的一般制备流程为：去除损伤层与制备绒面→扩散制备PN结→采用等离子体或湿法刻蚀的方法去除边缘PN结→去除磷硅玻璃→采用PECVD方法在前表面沉积SiNx减反射膜→印刷背电极并烘干→印刷铝背场并烘干和印刷正电极→烧结使电极和背铝与硅形成欧姆接触→测试分选。方法简单可行，适用于产业化生产，成本低廉，有着较强的市场竞争力。
目前太阳能电池背面银浆主要作用是为太阳能电池背面提供焊接点，因此对它的可焊性、耐焊性、附着力、提效以及降低成本等方面具有较高要求。背银浆料直接印刷在铝浆上，可能会造成以下问题，首先，银铝的互渗会影响背电极的焊接性能；其次，背电极边缘需要被铝背场覆盖，增加了背电极宽度，增加了背电极浆料成本；最后，银浆在高温烧结会产生收缩率从而导致外观不平问题，从而影响组件的可靠性。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种P型全铝背场太阳能电池背面电极及其制备方法，本发明的技术方案如下：
本发明的第一个目的在于提供一种P型全铝背场太阳能电池背面电极，所述的P型全铝背场太阳能电池背面电极自上而下依次设置有背银电极层、全铝背场和P型晶体硅基体，所述的P型晶体硅基体和全铝背场之间形成厚度为2～5μmBSF层，所述的背银电极层为镂空背银电极层，所述的全铝背场上均匀设置数条镂空背银电极层，相邻两个所述的镂空背银电极层之间的距离为0.5～3mm，所述的镂空背银电极层的镂空率为10～40％，所述的镂空背银电极层的宽为0.6～2mm，高为3～8μm。
在本发明的有的实施例中，所述的镂空背银电极层上设置数个镂空孔，所述的镂空孔的形状为圆形、三角形、四边形、五边形、六边形或者不规则形状中的至少一种。
在本发明的有的实施例中，所述的镂空孔为边长为0.1～0.4mm的正方形。
在本发明的有的实施例中，所述的镂空孔为长为1～2mm，宽为0.1～0.4mm的长方形。
在本发明的有的实施例中，所述的镂空孔均匀设置在所述的背银电极层上，相邻两个所述的镂空孔之间的距离为0.3～0.5mm。
在本发明的有的实施例中，所述的镂空背银电极层的一端到距离最近一排所述的镂空孔的距离为0.5～1mm。
本发明的另外一个目的在于提供一种P型全铝背场太阳能电池背面电极的制备方法，取P型晶体硅基体进行两面制绒，然后在所述的P型晶体硅基体的正面进行扩散形成N型发射级，然后在所述的P型晶体硅基体上印刷正面电极和背面电极，所述的P型全铝背场太阳能电池背面电极的制备方法具体步骤如下：
步骤S1全铝背场的印刷：在所述P型晶体硅基体背面上印刷铝浆于150～250℃烘干2.5～3.5min，即得到全铝背场；
步骤S2背银电极层的印刷：在步骤S1所述全铝背场上通过丝网印刷背面银浆，然后将印刷好的银浆于150～250℃烘干1～2min，于700～800℃下烧结1～10s，即得所述的P型全铝背场太阳能电池背面电极，所述的全铝背场的厚度为15～25μm。
在本发明的有的实施例中，所述的背面银浆按重量份计，其制备原料包括20～40份的高活性银粉、2～70份的银铋合金粉、5～30份的铋粉、1～10份的玻璃粉和20～30份有机载体。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明的一种P型全铝背场太阳能电池背面电极，镂空背银电极层的宽为0.6～2mm，高为3～8μm，镂空背银电极层的镂空率为10～40％，从而降低背电极浆料成本，降低单耗，减小复合，镂空背银电极层的设计解决了高温烧结银浆产生的收缩率导致外观不平的问题，从而提高可靠性。
2、本发明一种P型全铝背场太阳能电池背面电极制备方法采用P型晶体硅基体作为印刷基底，通过先印刷铝浆，再印刷银背电极的方法，来增加铝背场的钝化面积，减少背表面的复合，提高电池电性能。
3、本发明一种P型全铝背场太阳能电池背面电极制备方法能够降低电池弯曲度，同时降低电池的碎片率，设备投入成本低，工艺简单，且与目前生产线兼容性好。
附图说明
图1为本发明的一种P型全铝背场太阳能电池背面电极的截面图；
图2为本发明的一种P型全铝背场太阳能电池背面电极的俯视图；
图3为本发明的一种P型全铝背场太阳能电池背面电极中背银电极层(正方形)的结构示意图；
图4为本发明的一种P型全铝背场太阳能电池背面电极中背银电极层(长方形)的结构示意图。
1-镂空背银电极层；2-全铝背场；3-BSF层；4-P型晶体硅基体；5-镂空孔。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明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，基于本发明中的实施例，本领域普通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。
实施例1
一种P型全铝背场太阳能电池背面电极如图1所示，其结构自上而下依次设置有镂空背银电极层、全铝背场2和P型晶体硅基体4，所述的P型晶体硅基体4和全铝背场2之间形成厚度为3μmBSF层3，其中，如图2所示的全铝背场2上均匀设置数条镂空背银电极层1，相邻两个所述的镂空背银电极层1之间的距离为1.7mm，所述的镂空背银电极层1的镂空率为25％，所述的镂空背银电极层1的宽为1.3mm，高为5.5μm。
其中，镂空背银电极层1上设置数个镂空孔5，所述的镂空孔5的形状为四边形。
其中，如图2所示的镂空背银电极层1的镂空孔5为边长为0.25mm的正方形。
其中，镂空孔5均匀设置在所述的背银电极层上，相邻两个所述的镂空孔5之间的距离为0.4mm。
其中，镂空背银电极层1的一端到距离最近一排所述的镂空孔5的距离为0.7mm。
一种P型全铝背场太阳能电池背面电极的制备方法为：取P型晶体硅基体4进行两面制绒，然后在所述的P型晶体硅基体4的正面进行扩散形成N型发射级，然后在所述的P型晶体硅基体4上印刷正面电极和背面电极，其中，P型全铝背场2太阳能电池背面电极的制备方法具体步骤如下：
步骤S1全铝背场2的印刷：在所述P型晶体硅基体4背面上印刷铝浆于200℃烘干3min，即得所述的全铝背场2；
步骤S2背银电极层的印刷：在步骤S1所述全铝背场2上通过丝网印刷背面银浆，然后将印刷好的银浆于200℃烘干1.5min，于750℃下烧结5s，即得所述的P型全铝背场2太阳能电池背面电极，所述的全铝背场2的厚度为20μm。
其中，背面银浆按重量份计，其制备原料包括30份的高活性银粉、35份的银铋合金粉、17份的铋粉、5份的玻璃粉和25份有机载体。
实施例2
一种P型全铝背场太阳能电池背面电极如图1所示，其结构自上而下依次设置有镂空背银电极层、全铝背场2和P型晶体硅基体4，所述的P型晶体硅基体4和全铝背场2之间形成厚度为2μmBSF层3，其中，如图2所示的全铝背场2上均匀设置数条镂空背银电极层1，相邻两个所述的镂空背银电极层1之间的距离为0.5mm，所述的镂空背银电极层1的镂空率为10％，所述的镂空背银电极层1的宽为0.6mm，高为3μm。
其中，镂空背银电极层1上设置数个镂空孔5，所述的镂空孔5的形状为四边形。
其中，如图3所示的镂空背银电极层1的镂空孔5为长为2mm，宽为0.4mm的长方形。
其中，镂空孔5均匀设置在所述的背银电极层上，相邻两个所述的镂空孔5之间的距离为0.3mm。
其中，镂空背银电极层1的一端到距离最近一排所述的镂空孔5的距离为0.5mm。
一种P型全铝背场太阳能电池背面电极的制备方法为：取P型晶体硅基体4进行两面制绒，然后在所述的P型晶体硅基体4的正面进行扩散形成N型发射级，然后在所述的P型晶体硅基体4上印刷正面电极和背面电极，其中，P型全铝背场2太阳能电池背面电极的制备方法具体步骤如下：
步骤S1全铝背场2的印刷：在所述P型晶体硅基体4背面上印刷铝浆于150℃烘干3.5min，即得所述的全铝背场2；
步骤S2背银电极层的印刷：在步骤S1所述全铝背场2上通过丝网印刷背面银浆，然后将印刷好的银浆于150℃烘干2min，于700℃下烧结10s，即得所述的P型全铝背场2太阳能电池背面电极，所述的全铝背场2的厚度为15μm。
其中，背面银浆按重量份计，其制备原料包括20份的高活性银粉、70份的银铋合金粉、5份的铋粉、1份的玻璃粉和20份有机载体。
实施例3
一种P型全铝背场太阳能电池背面电极如图1所示，其结构自上而下依次设置有镂空背银电极层、全铝背场2和P型晶体硅基体4，所述的P型晶体硅基体4和全铝背场2之间形成厚度为4μmBSF层3，其中，如图2所示的全铝背场2上均匀设置数条镂空背银电极层1，相邻两个所述的镂空背银电极层1之间的距离为3mm，所述的镂空背银电极层1的镂空率为30％，所述的镂空背银电极层1的宽为1mm，高为6μm。
其中，镂空背银电极层1上设置数个镂空孔5，所述的镂空孔5的形状为四边形。
其中，如图3所示的镂空背银电极层1的镂空孔5为镂空孔5为长为1mm，宽为0.1mm的长方形。
其中，镂空孔5均匀设置在所述的背银电极层上，相邻两个所述的镂空孔5之间的距离为0.4mm。
其中，镂空背银电极层1的一端到距离最近一排所述的镂空孔5的距离为15mm。
一种P型全铝背场太阳能电池背面电极的制备方法为：取P型晶体硅基体4进行两面制绒，然后在所述的P型晶体硅基体4的正面进行扩散形成N型发射级，然后在所述的P型晶体硅基体4上印刷正面电极和背面电极，其中，P型全铝背场2太阳能电池背面电极的制备方法具体步骤如下：
步骤S1全铝背场2的印刷：在所述P型晶体硅基体4背面上印刷铝浆于180℃烘干3min，即得所述的全铝背场2；
步骤S2背银电极层的印刷：在步骤S1所述全铝背场2上通过丝网印刷背面银浆，然后将印刷好的银浆于180℃烘干1.6min，于800℃下烧结5s，即得所述的P型全铝背场2太阳能电池背面电极，所述的全铝背场2的厚度为4μm。
其中，背面银浆按重量份计，其制备原料包括30份的高活性银粉、20份的银铋合金粉、20份的铋粉、5份的玻璃粉和20份有机载体。
实施例4
一种P型全铝背场太阳能电池背面电极如图1所示，其结构自上而下依次设置有镂空背银电极层、全铝背场2和P型晶体硅基体4，所述的P型晶体硅基体4和全铝背场2之间形成厚度为5μmBSF层3，其中，如图2所示的全铝背场2上均匀设置数条镂空背银电极层1，相邻两个所述的镂空背银电极层1之间的距离为3mm，所述的镂空背银电极层1的镂空率为40％，所述的镂空背银电极层1的宽为2mm，高为8μm。
其中，镂空背银电极层1上设置数个镂空孔5，所述的镂空孔5的形状为四边形。
其中，如图2所示的镂空背银电极层1的镂空孔5为边长为0.4mm的正方形。
其中，镂空孔5均匀设置在所述的背银电极层上，相邻两个所述的镂空孔5之间的距离为0.5mm。
其中，镂空背银电极层1的一端到距离最近一排所述的镂空孔5的距离为1mm。
一种P型全铝背场太阳能电池背面电极的制备方法为：取P型晶体硅基体4进行两面制绒，然后在所述的P型晶体硅基体4的正面进行扩散形成N型发射级，然后在所述的P型晶体硅基体4上印刷正面电极和背面电极，其中，P型全铝背场2太阳能电池背面电极的制备方法具体步骤如下：
步骤S1全铝背场2的印刷：在所述P型晶体硅基体4背面上印刷铝浆于250℃烘干2.5min，即得所述的全铝背场2；
步骤S2背银电极层的印刷：在步骤S1所述全铝背场2上通过丝网印刷背面银浆，然后将印刷好的银浆于250℃烘干1min，于780℃下烧结8s，即得所述的P型全铝背场2太阳能电池背面电极，所述的全铝背场2的厚度为18μm。
试验例
背银电极层的作用是输出铝背场从硅片中收集到的光生电流。因此，背银电极层需要有良好的导电性能及焊接性能，取实施例1～4制备得到的太阳能电池，采用扫描电子显微镜(SEM)观测太阳能电池背面镂空银电极的烧结膜表面形貌。采用表面电阻由四探针方阻电阻率测试仪测定太阳能电池背面镂空银电极的表面电阻，采用拉力仪器测定太阳能电池背面镂空银电极和硅片间的焊接拉力。采用电池检测设备检测太阳能电池的电性能由，其中本发明测试电池面积为156mm×156mm，光源为AM1.5模拟太阳光源，光功率密度为100mW/cm2，具体检测结果如表1。
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| 外观 | 外观平整，无褶皱 | 外观平整，无褶皱 | 外观平整，无褶皱 | 外观平整，无褶皱 |
| 最大功率 | 4.758 | 4.856 | 4.658 | 4.786 |
| 焊接拉力/N | 4.6 | 4.0 | 5.4 | 3.0 |
| 方阻/Ω/□ | 3.54 | 2.51 | 3.13 | 3.98 |
| 开路电压/V | 0.624 | 0.635 | 0.632 | 0.620 |
| 短路电流/A | 9.254 | 9.348 | 9.213 | 9.107 |
| 串联电阻/Ω | 1.68 | 1.72 | 1.65 | 1.75 |
| 并联电阻/Ω | 195.24 | 186.86 | 196.56 | 189.62 |
| 填充因子 | 80.325 | 80.223 | 79.399 | 79.443 |
| 光电转换效率/％ | 19.33 | 20.09 | 19.77 | 19.43 |
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种P型全铝背场太阳能电池背面电极，所述的P型全铝背场太阳能电池背面电极自上而下依次设置有背银电极层、全铝背场和P型晶体硅基体，所述的P型晶体硅基体和全铝背场之间形成厚度为2～5μmBSF层，其特征在于：所述的背银电极层为镂空背银电极层，所述的全铝背场上均匀设置数条镂空背银电极层，相邻两个所述的镂空背银电极层之间的距离为0.5～3mm，所述的镂空背银电极层的镂空率为10～40％，所述的镂空背银电极层的宽为0.6～2mm，高为3～8μm。
2.根据权利要求1所述的一种P型全铝背场太阳能电池背面电极，其特征在于：所述的镂空背银电极层上设置数个镂空孔，所述的镂空孔的形状为圆形、三角形、四边形、五边形、六边形或者不规则形状中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的一种P型全铝背场太阳能电池背面电极，其特征在于：所述的镂空孔为边长为0.1～0.4mm的正方形。
4.根据权利要求2所述的一种P型全铝背场太阳能电池背面电极，其特征在于：所述的镂空孔为长为1～2mm，宽为0.1～0.4mm的长方形。
5.根据权利要求2所述的一种P型全铝背场太阳能电池背面电极，其特征在于：所述的镂空孔均匀设置在所述的背银电极层上，相邻两个所述的镂空孔之间的距离为0.3～0.5mm。
6.根据权利要求1所述的一种P型全铝背场太阳能电池背面电极，其特征在于：所述的镂空背银电极层的一端到距离最近一排所述的镂空孔的距离为0.5～1mm。
7.一种P型全铝背场太阳能电池背面电极的制备方法，取P型晶体硅基体进行两面制绒，然后在所述的P型晶体硅基体的正面进行扩散形成N型发射级，然后在所述的P型晶体硅基体上印刷正面电极和背面电极，其特征在于：所述的P型全铝背场太阳能电池背面电极的制备方法具体步骤如下：
步骤S1全铝背场的印刷：在所述P型晶体硅基体背面上印刷铝浆于150～250℃烘干2.5～3.5min，即得到全铝背场；
步骤S2背银电极层的印刷：在步骤S1所述全铝背场上通过丝网印刷背面银浆，然后将印刷好的银浆于150～250℃烘干1～2min，于700～800℃下烧结1～10s，即得所述的P型全铝背场太阳能电池背面电极，所述的全铝背场的厚度为15～25μm。
8.根据权利要求7所述的一种P型全铝背场太阳能电池背面电极的制备方法，其特征在于：所述的背面银浆按重量份计，其制备原料包括20～40份的高活性银粉、2～70份的银铋合金粉、5～30份的铋粉、1～10份的玻璃粉和20～30份有机载体。
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