CN111370499A - Perc电池钝化膜开模图形、perc太阳能电池以及perc太阳能组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PERC电池钝化膜开模图形，形成于硅片背钝化膜上并暴露硅片，所述钝化膜开模图形包括间隔设置的多条线，每条线由多个图形单元依次排列组成，每个图形单元构造为点状。本发明公开的PERC电池钝化膜开模图形，该开模图形中的多条线由多个点排列组成，点状图形相较于直线型图形，可以明显降低背钝化单晶PERC电池的开孔率，有效提升Uoc，提高转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及光伏电池生产领域，尤其是一种PERC电池钝化膜开模图形、PERC太阳能电池以及PERC太阳能组件。
背景技术
1954年美国贝尔实验室制备出世界上第一块转换效率为6％的单晶硅太阳电池，经过科学家六十年的不断探索，太阳电池取得了巨大的突破，最高转换效率已经达到了46％(聚光多结GaAs)。虽然太阳电池已经发展出三代，但是晶硅太阳电池仍然占据市场主流，如何降低材料成本仍是光伏行业的一大难题，因此硅太阳电池的厚度设计不断减薄。然而，当硅片厚度薄至小于硅片的扩散长度时，电池背面的复合必然会成为限制电池转换效率的主要因素，而PERC电池(passsivated emmiter and rear cell，钝化发射极局部背接触电池)因其良好的背钝化技术，可降低背面复合所导致的效率损失，提高电池的开路电压和短路电流。
PERC技术通过在电池的后侧上添加一个电介质钝化层来提高转换效率。标准电池结构中更好的效率水平受限于光生电子复合的趋势。PERC电池最大化跨越了P-N结的电势梯度，这使得电子更稳定的流动，减少电子复合，以及更高的效率水平。
自背钝化技术在工业化生产中得到广泛应用，电池片效率显著提高。众所周知，背钝化技术的关键在于背面镀氧化铝+氮化硅膜以及激光开槽技术，氧化铝+氮化硅膜作为场钝化介质膜，减少表面复合，而激光开槽，使背场铝浆与硅片接触，形成BSF层，但开槽越多对硅片损失越大，相应Uoc损失越多，因此在保证背钝化效果的同时，开槽越少，Uoc损失越少，可有效提升电池片效率，现实际生产过程中多采用直线型激光图形，开孔率为3.66％。
为减少开槽损失，降低开孔率，提升Uoc，达到提效目的，需针对现有技术进行进一步的改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种开孔率较低的PERC电池钝化膜开模图形。
本发明的另一目的在于提供一种电池片效率较高的PERC太阳能电池。
本发明的再一目的在于提供一种电池片效率较高的PERC太阳能电池组件。
为实现上述发明目的之一，本发明提供了一种PERC电池钝化膜开模图形，形成于硅片背钝化膜上并暴露硅片，所述钝化膜开模图形包括间隔设置的多条线，每条线由多个图形单元依次排列组成，每个图形单元构造为点状。
作为本发明实施方式的进一步改进，所述钝化膜开模图形包括平行间隔设置的多条线，每条线上的图形单元间隔设置。
作为本发明实施方式的进一步改进，每条线上的图形单元的径向尺寸在95um-105um之间，每两个图形单元之间的间距在450um-550um之间。
作为本发明实施方式的进一步改进，每两条线之间的间距在900um-950um之间。
作为本发明实施方式的进一步改进，所述每条线上的图形单元连续相接排列。
作为本发明实施方式的进一步改进，每条线上的图形单元的的径向尺寸直径在30um-50um之间。
作为本发明实施方式的进一步改进，每两条线之间的间距在880um-920um之间。
作为本发明实施方式的进一步改进，所述硅片上设有多个背电极，所述钝化膜开模图形绕过所述背电极。
作为本发明实施方式的进一步改进，相邻两条线的图形单元沿着垂直于该条线的方向位置错开。
作为本发明实施方式的进一步改进，每个图形单元均构造为圆形点状。
本发明还提供了一种PERC太阳能电池，包括设于如前任一实施方式所述的PREC电池钝化膜开模图形上的金属-半导体接触。
本发明又提供了一种PERC太阳能组件，包括如前所述的PERC太阳能电池。
与现有技术相比，本发明公开的PERC电池钝化膜开模图形，PERC电池钝化膜开模图形中的多条线由多个点排列组成，点状图形相较于直线型图形，可以明显降低背钝化单晶PERC电池的开孔率，有效提升Uoc，提高转换效率。
附图说明
图1是本发明优选的第一实施方式中的PERC电池钝化膜开模图形的平面示意图；
图2是图1中a部分的放大示意图；
图3是图1中的PERC电池钝化膜开模图形的另一种形式的示意图；
图4是本发明优选的第二实施方式中的PERC电池钝化膜开模图形的平面示意图；
图5是图4中b部分的放大示意图；
图6是图4中的PERC电池钝化膜开模图形的另一种形式的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
应该理解，本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。
如图1和图2所示，本发明优选的第一实施方式中，PERC电池钝化膜开模图形100形成于硅片背钝化膜上并暴露硅片，该钝化膜开模图形100包括间隔设置的多条线10，每条线10由多个图形单元11组成，每个图形单元11构造为点状。本实施例中优选的，多条线10构造为平行间隔设置。
本实施例中，PERC电池钝化膜开模图形100中的多条线由多个点排列组成，开模方式可选激光刻蚀、腐蚀性浆料刻蚀等，本实施例中优选激光刻蚀进行说明，即一个激光点形成一个点状图形单元。而点激光图形相较于直线型激光图形，可以明显降低背钝化单晶PERC电池的开孔率，有效提升Uoc，提高转换效率，并且点激光图形无需增加额外成本费用，只需设置激光仪器参数即可。
具体的，每条线10上的图形单元11间隔设置，相邻两条线的图形单元11沿着垂直于该条线的方向位置对应。每条线上的图形单元11的径向尺寸在95um-105um之间，每两个图形单元之间的间距在450um-550um之间，每两条线之间的间距在900um-950um之间，单片硅片上设置166-168条线。其中点状的图形单元优选为圆点状，圆点本身的直径在95um-105um之间。也可以是点的外轮廓为规则的多边形，如四边形、五边形以及六边形等等，其径向尺寸可以是这些图形的外接圆的直径。
参照图3所示，示出了第一优选实施方式中PERC电池钝化膜开模图形的另一种形式，该钝化膜开模图形中，相邻两条线的图形单元11沿着垂直于该条线的方向位置错开。也就是说，线与线间的激光斑点相互交错，保证铝背场印刷厚度均匀。
如图4和图5所示，本发明优选的第二实施方式中，PERC电池钝化膜开模图形200形成于硅片背钝化膜上并暴露硅片，该钝化膜开模图形200包括平行间隔设置的多条线20，每条线20由多个图形单元21组成，每个图形单元21同样也是构造为点状。
具体的，每条线20上的图形单元21连续相接排列，相邻两条线的图形单元21沿着垂直于该条线的方向位置对应。每条线上的图形单元21的外接圆直径在30um-50um之间，每两条线之间的间距在880um-920um之间。其中点状的图形单元优选为圆点状，圆点本身的直径在30um-50um之间。
参照图6所示，示出了第二优选实施方式中PERC电池钝化膜开模图形的另一种形式，该钝化膜开模图形中，相邻两条线的图形单元21沿着垂直于该条线的方向位置错开。也就是说，线与线间的激光斑点相互交错，保证铝背场印刷厚度均匀。
上述两个实施方式中，硅片上设有多个背电极，钝化膜开模图形绕过背电极，也就是说背电极所在位置不进行激光打点，由于背电极材料无法穿透钝化膜，从而提升背表面的钝化效果，以提高线上量产效率。
根据上述实施例，针对点激光图形进行了实验验证，本实施例中选取四组单晶单面受光的PERC电池数据进行对比，第一组即第二实施方式，激光点直径为50um，点与点之间的间距为0.05mm，线与线之间的间距为1mm；第二组即第一实施方式，激光点直径为100um，点与点之间的间距为0.5mm，线与线之间的间距为1mm；第三组即第一实施方式，激光点直径为100um，点与点之间的间距为0.5mm，线与线之间的间距为0.9mm；第四组即第一实施方式，激光点直径为100um，点与点之间的间距为0.5mm，线与线之间的间距为0.925mm；验证数据如下：
| 组别 | 开孔率 | EFF | Uoc | Isc | FF | Rs | Rsh | Irev2 |
| 第一组 | 3.33％ | 21.434％ | 663.9 | 9.754 | 80.87 | 1.74 | 1123 | 0.071 |
| 第二组 | 1.69％ | 21.47％ | 666.1 | 9.772 | 80.58 | 1.92 | 1021 | 0.067 |
| 第三组 | 1.88％ | 21.49％ | 666.1 | 9.774 | 80.65 | 1.85 | 1204 | 0.062 |
| 第四组 | 1.83％ | 21.573％ | 667.1 | 9.777 | 80.8 | 1.83 | 1400 | 0.05 |
根据上述数据对比可知，基于上述两个实施方式中的数据，开孔率相比直线型的图形均有降低，第一实施方式中的数据相对第二实施方式来说，开孔率有了进一步的降低。随着开孔率的降低，虽然Uoc会提升，但Rs的增加会降低FF，反过来会降低光电转换效率，比如第二组数据，因此无限降低开孔率对效率的提升反而起到负面作用。
通过设置点激光图形相较于直线型激光图形，可以明显降低背钝化单晶PERC电池的开孔率，提高转换效率，配合开孔率的合理控制，能实现效率的最优化，并且点激光图形无需增加额外成本费用。
本发明还涉及一种PERC太阳能电池，包括前述的PREC电池钝化膜开模图形上的金属-半导体接触，另外，本发明又涉及一种PERC太阳能组件，包括该PERC太阳能电池。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种PERC电池钝化膜开模图形，形成于硅片背钝化膜上并暴露硅片，其特征在于，所述钝化膜开模图形包括间隔设置的多条线，每条线由多个图形单元依次排列组成，每个图形单元构造为点状。
2.根据权利要求1所述的PERC电池钝化膜开模图形，其特征在于，所述钝化膜开模图形包括平行间隔设置的多条线，每条线上的图形单元间隔设置。
3.根据权利要求2所述的PERC电池钝化膜开模图形，其特征在于，每条线上的图形单元的径向尺寸在95um-105um之间，每两个图形单元之间的间距在450um-550um之间。
4.根据权利要求2所述的PERC电池钝化膜开模图形，其特征在于，每两条线之间的间距在900um-950um之间。
5.根据权利要求1所述的PERC电池钝化膜开模图形，其特征在于，所述每条线上的图形单元连续相接排列。
6.根据权利要求5所述的PERC电池钝化膜开模图形，其特征在于，每条线上的图形单元的的径向尺寸直径在30um-50um之间。
7.根据权利要求5所述的PERC电池钝化膜开模图形，其特征在于，每两条线之间的间距在880um-920um之间。
8.根据权利要求1所述的PERC电池钝化膜开模图形，其特征在于，所述硅片上设有多个背电极，所述钝化膜开模图形绕过所述背电极。
9.根据权利要求1所述的PERC电池钝化膜开模图形，其特征在于，相邻两条线的图形单元沿着垂直于该条线的方向位置错开。
10.根据权利要求1所述的PERC电池钝化膜开模图形，其特征在于，每个图形单元均构造为圆形点状。
11.一种PERC太阳能电池，包括设于如权利要求1～10中任意一个所述的PREC电池钝化膜开模图形上的金属-半导体接触。
12.一种PERC太阳能组件，包括如权利要求11所述的PERC太阳能电池。
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