CN111180535A - 一种双面太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双面太阳能电池，包括电池片主体和平行设置在电池片主体正面的正面主栅线以及设置在电池片主体背面的背面主栅线，正面主栅线、背面主栅线包括在正面主栅线延伸方向上间隔设置的镂空区和实体区，相邻平行设置的正面主栅线、背面主栅线在电池片主体平面内垂直于正面主栅线的方向上的镂空区和实体区间隔设置。通过将双面太阳能电池的正面主栅线、背面主栅线沿长度方向间隔设置镂空区和实体区，在垂直方向上也是镂空区和实体区间隔设置，使得一个镂空区最近的四个区都是实体区，实体区最近的四个区都是镂空区，距离最近的实体区的最大距离缩短了，降低了电池片电阻Rs，提高了填充因子，提高了电池片的效率以及组件的发电效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池结构技术领域，特别是涉及一种双面太阳能电池。
背景技术
随着光伏技术的不断发展进步，其制造成本以及发电效率都得到了快速提升，发电成本得到了大幅下降，同时得益于其对安装环境的强大适应能力，也是应对传统化石能源日益短缺以及几乎零排放的优点，使得其得到了极为广泛的应用。
现有太阳能电池提高光电转换效率和降低电池制造成本是实现光伏平价上网的重要一个环节。在电池制造成本构成来看，银+铝浆成本占非硅成本最高，达到40-50％，故在最低浆料耗量制造最高效率的电池，这无疑非常重要。
在太阳能电池上，银浆用于印刷栅线，收集、导出硅片内电子。电池正面图形包括副栅线、主栅线。在光伏行业兴起之初，电池片主栅图案是直通型，而为了降低浆料成本，在保证主栅拉力的前提下，减少主栅面积，慢慢演变成葫芦串。这能大幅度降低电池制造成本。目前常规电池各条主栅设置基本一样。如中国专利201320131545.7，公布一种主栅分段式太阳能电池，包括正面电极，该正面电极包括细栅线以及设置在细栅线上的主栅线，所述主栅线包括B主栅线和A主栅线，所述B主栅线与A主栅线间隔设置，且所述A主栅线、B主栅线均与细栅线连通；同时所述A主栅线的有效宽度小于B主栅线的宽度。
如何在现有技术的基础上，进一步降低电阻Rs，提升填充因子FF，增加电池转换效率，本本领域技术人员的工作重心。
发明内容
本发明的目的是提供一种双面太阳能电池，降低了电池片的电阻Rs，提高了填充因子，提高了电池片的发电效率。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种双面太阳能电池，包括电池片主体和平行设置在所述电池片主体正面的正面主栅线以及设置在所述电池片主体背面的背面主栅线，所述正面主栅线、所述背面主栅线包括在所述正面主栅线延伸方向上间隔设置的镂空区和实体区，相邻平行设置的所述正面主栅线、背面主栅线在所述电池片主体平面内垂直于所述正面主栅线的方向上的所述镂空区和所述实体区间隔设置。
其中，相邻所述正面主栅线之间的间距相等，和/或相邻所述背面主栅线之间的间距相等。
其中，所述背面主栅线在所述电池片主体正面的投影在所述正面主栅线内。
其中，同面相邻所述镂空区的长度相等，和/或同面相邻所述实体区的长度相等。
其中，同面相邻所述镂空区的长度与所述实体区的长度相等。
其中，所述正面主栅线的镂空区与所述背面主栅线的镂空区的长度相等。
其中，相邻所述镂空区的长度与所述实体区的长度相等。
其中，所述背面主栅线的镂空区在所述电池片主体正面的投影在长度方向上在所述正面主栅线的实体区内。
其中，所述正面主栅线的数量为2-12条，和/或所述背面主栅线的数量为2-12条。
其中，所述正面主栅线、所述背面主栅线中的所述实体区的数量为5-9。
本发明实施例所提供的双面太阳能电池，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明实施例提供的双面太阳能电池，通过将双面太阳能电池的正面主栅线、背面主栅线沿长度方向间隔设置镂空区和实体区，在垂直方向上也是镂空区和实体区间隔设置，使得一个镂空区最近的四个区都是实体区，实体区最近的四个区都是镂空区。使得在电池片表面上，距离最近的实体区的最大距离缩短了，由现有的位于相邻两个镂空区的连线中点到实体区的距离，下降到两个实体区连线的中点到实体区的距离，减少了电子达到实体区的长度，降低了电池片电阻Rs，提高了填充因子，提高了电池片的效率以及组件的发电效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为现有技术中的主栅结构示意图；
图2本发明实施例提供的双面太阳能电池一种具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。
请参考图1-2，图1为现有技术中的主栅结构示意图；图2本发明实施例提供的双面太阳能电池一种具体实施方式的结构示意图。
在一种具体实施方式中，所述双面太阳能电池，包括电池片主体10和平行设置在所述电池片主体10正面的正面主栅线20以及设置在所述电池片主体10背面的背面主栅线，所述正面主栅线20、所述背面主栅线包括在所述正面主栅线20延伸方向上间隔设置的镂空区22和实体区21，相邻平行设置的所述正面主栅线20、背面主栅线在所述电池片主体10平面内垂直于所述正面主栅线20的方向上的所述镂空区22和所述实体区21间隔设置。
通过将双面太阳能电池的正面主栅线20、背面主栅线沿长度方向间隔设置镂空区22和实体区21，在垂直方向上也是镂空区22和实体区21间隔设置，使得一个镂空区22最近的四个区都是实体区21，实体区21最近的四个区都是镂空区22。使得在电池片表面上，距离最近的实体区21的最大距离缩短了，由现有的位于相邻两个镂空区22的连线中点到实体区21的距离，下降到两个实体区21连线的中点到实体区21的距离，减少了电子达到实体区21的长度，降低了电池片电阻Rs，提高了填充因子，提高了电池片的效率以及组件的发电效率。
如图1所示，现有的电池片100中，主栅线200中的镂空区220和实体区210虽然在主栅线200方向上间隔设置，但是由于其是直通型结构，在水平方向上都是相同的，即镂空区220的横向方向上依然是镂空区220，实体区210的横向方向上依然是实体区210，而本发明中如图2所示，实体区21的横向方向上相邻是镂空区22。
前者的电池片距离实体区210最远的点的间距为以相邻主栅线的间距的一半、实体区210与镂空区220的中心间距为直角边形成的直角三角形的斜边。而在本发明中，变为了两个相邻的主栅线上的最近的实体区21的中心间距的一半，是以两个相邻主栅线的间距的一半、相邻实体区21与镂空区22的中心间距的一边为直接边形成的直角三角形的斜边。
很明显，二者的一条直角边是相等的，另一条直角边中，后者是前者的一半，使得后者的长度小于前者的长度，缩短了电池片上电子达到实体区21的距离，实现了电阻RS的减少，提高电池片的填充因子，提高组件的效率。另外，本发明中的该结构，使得实体区21各个方向对电子的吸收能力相同，避免了现有技术中在横向上，相邻实体区21争夺电子，在纵向方向上却是由于距离较远对电子的吸收能力较弱，提高了电子流向的均衡性，使得在电池片的基础参数不变的情况下，出现在主栅线上的最大电流被降低了，提高了组件的运行可靠性，也降低了出现热斑的可能性。
为了进一步优化设计，降低工艺成本，提高组件的电学性能，使得各处的发电效率差距达到最小化，一般相邻所述正面主栅线20之间的间距相等，和/或相邻所述背面主栅线之间的间距相等。
本发明对于相邻正面主栅线20以及相邻背面主栅线之间的间距不做限定。
本发明中对于正面主栅线20以及背面主栅线的电池片的位置不做限定，一般所述背面主栅线在所述电池片主体10正面的投影在所述正面主栅线20内，降低电流的流动距离，降低电阻RS。
为了进一步优化设计，降低工艺难度，同时也降低电池片的各个位置的差异性，一般同面相邻所述镂空区22的长度相等，和/或同面相邻所述实体区21的长度相等。
优选的，同面相邻所述镂空区22的长度与所述实体区21的长度相等。
需要指出的是，本领域技术人员也可以根据实际需要，如主栅线的宽度、主栅线之间的间距等，适应性的改变镂空区22与实体区21的长度比例，甚至是改变镂空区22的镂空比例等，本发明对此不作具体限定。
为了简化工艺，更进一步，所述正面主栅线20的镂空区22与所述背面主栅线的镂空区22的长度相等。
为了进步降低电流的流通过程中的电阻RS，在一个实施例中，所述背面主栅线的镂空区22在所述电池片主体10正面的投影在长度方向上在所述正面主栅线20的实体区21内。
本发明中对于正面主栅线20的数量以及正面主栅线20的宽度以及相邻正面主栅线20之间的间距不做具体限定，一般所述正面主栅线20的数量为2-12条，和/或所述背面主栅线的数量为2-12条。
本发明中对于正面主栅线20以及背面主栅线中的实体区21以及镂空区22的段数不做限定，一般所述正面主栅线20、所述背面主栅线中的所述实体区21的数量为5-9。
在一个实施例中，电池片中正面最左边的正面主栅线20中的镂空区22与实体区21的数量为8和9。
本发明中对于该电池片的制作工艺不做限定，主要制造工艺流程如下：
1、对硅片进行碱制绒，在硅片表面形成微米级别的绒面；
2、对硅片进行磷扩散掺杂，在硅片前表面掺杂一层0.3μm左右的N型硅；
3、对硅片进行刻蚀去边清洗，利用湿法腐蚀去掉硅片背面及侧面的N型硅；
4、对硅片背面利用PECVD方式沉积Al2O3钝化膜+SixNy减反射膜；
5、对硅片正面利用PECVD沉积SixNy薄膜；
6、激光对背面Al2O3和SixNy膜进行局部开槽；
7、对硅片正面印刷正面电极，背面印刷背电极。
具体步骤如下：
1)单面制绒，具体地，先将硅片去损伤层，然后在温度为80～85℃的碱液(KOH)和添加剂(1％聚乙二醇～600、0.1％苯甲酸钠、1％柠檬酸、1％水解聚马来酸酐、0.1％乙酸钠的水溶液)制绒，在硅片的单面形成金字塔绒面，减重在0.5g左右，在酸性溶液中清洗，去除表面杂质，此绒面的主要作用是降低表面反射率，增加光的吸收；
2)在硅片前表面使用管式扩散炉对基体硅(P型)进行掺杂，利用POCl3为掺杂剂，在扩散过程中通入O2，两者反应生成磷元素，在高温条件下扩散进入硅片内部，使基体硅表面形成0.3μm左右厚度的N型硅，形成电池片核心结构PN结，特别地，为匹配后续钝化膜工序，扩散工序采用轻掺杂(Nd<10e21)；
3)利用HF/HNO3体系对扩散后的硅片的侧边及背部进行腐蚀，去除侧边及四周的N型硅，保证电池的单向导通性，避免电池漏电，然后用HF药液对硅片前表面清洗，去除上表面的PSG(磷硅玻璃)；
4)经处理后的硅片使用热氧炉，两片硅片背靠背的方式在正面生长一层约1-2nm的SiO2，氧气流量：500-1500sccm，温度：650-750℃。时间：15-25min。在用PECVD沉积炉，以TMA和N2O为反应物，对背面进行Al2O3沉积，厚度控制在8nm，温度控制在290℃，以SiH4和NH3为反应物，在Al2O3上进行SixNy沉积，厚度控制在80nm，用以获得最好的钝化、减反射效果，温度控制在430℃。上表面沉积SiNx，以SiH4和NH3为反应物，厚度控制在73nm，用以获得最好的减反射效果，特别地在沉积SixNy前均进行退火处理，具体地，退火的温度保持在450℃
5)使用激光对背表面进行开槽处理，具体地，控制激光功率的大小刚好能够消融钝化电介质层的Al2O3和SixNy，不损伤到基体硅，处理的图形与背面铝栅线和背电极的图案进行匹配开槽；
6)前表面印刷Ag电极，背表面印刷Al栅线和Ag/Al电极，得到双面PERC双面太阳能电池。
采用本发明中的主栅设计，银浆的耗量较直通主栅虽然耗量有一定程度的降低，但同时主栅线的线电阻会有一定程度提高。需要指出的是，本发明中采用现有技术中的细栅结构设计即可，对于细栅的结构、材质等不做限定。对于本发明中的正面主栅以及背面主栅的材质不做限定，采用现有的Ag作为正面主栅线材料，采用Al/Ag作为背面主栅线材料即可，当然，如果有其它更具性价比的栅线材质也可以直接应用。
综上所述，本发明实施例提供的双面太阳能电池，通过将双面太阳能电池的正面主栅线、背面主栅线沿长度方向间隔设置镂空区和实体区，在垂直方向上也是镂空区和实体区间隔设置，使得一个镂空区最近的四个区都是实体区，实体区最近的四个区都是镂空区。使得在电池片表面上，距离最近的实体区的最大距离缩短了，由现有的位于相邻两个镂空区的连线中点到实体区的距离，下降到两个实体区连线的中点到实体区的距离，减少了电子达到实体区的长度，降低了电池片电阻Rs，提高了填充因子，提高了电池片的效率以及组件的发电效率。
以上对本发明所提供的双面太阳能电池进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种双面太阳能电池，其特征在于，包括电池片主体和平行设置在所述电池片主体正面的正面主栅线以及设置在所述电池片主体背面的背面主栅线，所述正面主栅线、所述背面主栅线包括在所述正面主栅线延伸方向上间隔设置的镂空区和实体区，相邻平行设置的所述正面主栅线、背面主栅线在所述电池片主体平面内垂直于所述正面主栅线的方向上的所述镂空区和所述实体区间隔设置。
2.如权利要求1所述双面太阳能电池，其特征在于，相邻所述正面主栅线之间的间距相等，和/或相邻所述背面主栅线之间的间距相等。
3.如权利要求2所述双面太阳能电池，其特征在于，所述背面主栅线在所述电池片主体正面的投影在所述正面主栅线内。
4.如权利要求3所述双面太阳能电池，其特征在于，同面相邻所述镂空区的长度相等，和/或同面相邻所述实体区的长度相等。
5.如权利要求4所述双面太阳能电池，其特征在于，同面相邻所述镂空区的长度与所述实体区的长度相等。
6.如权利要求5所述双面太阳能电池，其特征在于，所述正面主栅线的镂空区与所述背面主栅线的镂空区的长度相等。相邻所述镂空区的长度与所述实体区的长度相等。
7.如权利要求6所述双面太阳能电池，其特征在于，所述背面主栅线的镂空区在所述电池片主体正面的投影在长度方向上在所述正面主栅线的实体区内。
8.如权利要求1-7任意一项所述双面太阳能电池，其特征在于，所述正面主栅线的数量为2-12条，和/或所述背面主栅线的数量为2-12条。
9.如权利要求8所述双面太阳能电池，其特征在于，所述正面主栅线、所述背面主栅线中的所述实体区的数量为5-9。
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