CN111755574A - 双面太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及太阳能电池技术领域，具体公开一种双面太阳能电池及其制备方法。方法包括：提供一电池片，电池片包括相对的第一面和第二面；形成包裹电池片的导电膜层，导电膜层包括覆盖第一面的第一导电膜层和覆盖第二面的第二导电膜层；去除第二导电膜层预设宽度的边缘部分。先在电池片上整体镀膜，再单独去除电池片第二面边缘部分预设宽度的第二导电膜层，一方面确保电池片第二面上第二导电膜层被去除的宽度尽可能小，具体应用中，可以将预设宽度设置在较低的范围内，保证导电膜层在电池片上的覆盖面积的最大化，进而提高双面太阳能电池的光转化效率，另一方面，防止丝网印刷过程中刮刀对电池片边缘产生损伤。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种双面太阳能电池及其制备方法。
背景技术
目前高效太阳能电池的发展迅速，各种高效电池技术层出不穷，目前市面上的高效电池主要包括PREC+电池、MWT电池、TOPCON电池、HJT电池以及IBC电池等。其中，HJT电池又称硅异质结太阳能电池，其是一种双面受光异质结太阳能电池，是目前商业化产品中高性价比、高技术难度的高效太阳能电池，已经成为太阳能电池的主要发展方向之一。
现有的HJT电池的制备过程一般为，将待镀透明导电氧化物膜的硅片放置在内部镂空的治具中，分别对硅片的正面和背面进行镀膜，硅片的正面由于没有遮挡，因此可以全部镀膜，但硅片的背面由于四周边缘与治具的边框相接触，导致硅片背面与治具边框相接触的区域无法镀膜，即，后续成型的HJT电池的背面的四周边缘区域是没有导电膜层的。通过这种方法制备的背面导电膜层具有以下两点缺陷：1、由于收到硅片自身尺寸公差(±0.25mm)、治具加工误差和自动化放料精度等影响，非镀膜区域的宽度一般控制在0.8-1.5mm；2、由于溅射或者蒸镀透明导电膜层的过程中，受到治具边缘的阻挡，硅片边缘未镀膜区域到镀膜区域的膜层有一定的厚度梯度，从而产生色差。以上两个方面的因素都将影响HJT电池产生的电流量ISC和电池填充因子FF，进而降低HJT电池的光电转化效率。
发明内容
基于此，有必要针对双面太阳能电池光电转化效率低的问题，提供一种双面太阳能电池及其制备方法。
一种双面太阳能电池的制备方法，包括：
提供一电池片，所述电池片包括相对的第一面和第二面；
形成包裹所述电池片的导电膜层，其中，所述导电膜层包括覆盖所述第一面的第一导电膜层和覆盖所述第二面的第二导电膜层；
去除所述第二导电膜层的预设宽度的边缘部分。
在其中一个实施例中，所述预设宽度为0.01-0.5mm。
在其中一个实施例中，所述去除所述第二导电膜层的预设宽度的边缘部分的步骤包括：
通过打胶机在所述第二导电膜层的预设宽度的边缘部分涂敷刻蚀浆料，并通过加热反应的方式刻蚀掉所述第二面上导电膜层的边缘部分。
在其中一个实施例中，在所述通过打胶机对所述第二导电膜层的预设宽度的边缘部分进行刻蚀的步骤中，打印宽度为10μm-500μm，和/或打印速度小于等于300mm/s，和/或湿重区间为0.1mg-50mg，和/或打印高度为2μm-50μm。
在其中一个实施例中，所述制备方法还包括：
在所述第一导电膜层上形成第一电极，在所述第二导电膜层上形成第二电极。
在其中一个实施例中，所述在所述第一导电膜层上形成第一电极，在所述第二导电膜层上形成第二电极的步骤中采用丝网印刷工艺或者电镀铜工艺。
在其中一个实施例中，所述第一面为入光面，所述第二面为背光面。
在其中一个实施例中，所述导电膜层包括透明导电氧化物层。
在其中一个实施例中，所述第一电极为负极，所述第二电极为正极。
一种双面太阳能电池，所述双面太阳能电池通过如上述的制备方法制备而成。
上述双面太阳能电池的制备方法，首先提供一电池片；然后形成包裹电池片的导电膜层，其中，将覆盖电池片的第一面的导电膜层定义为第一导电膜层，将覆盖电池片的第二面的导电膜层定义为第二导电膜层；最后去除第二导电膜层的预设宽度的边缘部分。即，先在电池片上整体镀膜，后续单独去除电池片第二面边缘部分的预设宽度的第二导电膜层，一方面确保第一面上的第一导电膜层与第二面上的第二导电膜层之间断开绝缘，即确保后续在导电膜层上制备的正负电池之间绝缘。另一方面电池片第二面上的第二导电膜层被去除的宽度可以设置，而不受治具的边框宽度限制，具体应用中，可以将预设宽度设置在较低的范围内，保证导电膜层在电池片上的覆盖面积的最大化，增大吸光区域、提高电流量，进而提高双面太阳能电池的光转化效率。
另外，本申请还采用在形成包裹电池片的导电膜层后，采用丝网印刷工艺或电镀铜工艺在电池片两面印刷电极后再去除第二导电膜层的预设宽度的边缘部分，不仅可以有效保护电池边缘的损伤，而且可以大大提升网板的使用寿命，降低生产成本。
附图说明
图1为本申请实施例一提供的双面太阳能电池的制备方法的一种实施方式的流程框图；
图2为本申请实施例一提供的双面太阳能电池的制备方法的另一种实施方式的流程框图；
图3为本申请实施例二提供的双面太阳能电池的结构示意图。
附图标记说明：
10、电池片；11、第一导电膜层；12、第二导电膜层。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的优选实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
正如背景技术所述，现有的双面太阳能电池由于在制备过程中，背面的四周边缘与治具镂空部处边框相接触，即治具镂空部处边框对电池起到支撑作用。受限于治具，背面的四周边缘无法镀膜，即成型后的双面太阳能电池的背面的四周边缘区域是没有导电膜层的，这将大大降低双面太阳能电池产生的电流量，进而降低电池的光电转化效率。
针对上述问题，现有技术中采取的解决方案一般是尽量将治具的镂空部处的边框面积做到最小，以减小电池背面与镂空部边框的接触面积，但是，该种方式会造成太阳能电池无法得到足够的物理支撑而出现变形和碎片的问题。为了确保不变形或不碎片，目前镂空部边框的最小宽度为0.5mm-1.5mm，即，电池背面边缘依然会有0.5mm-1.5mm的宽度区域没有镀膜，对电池的光电转化效率的影响依然较大。
为解决上述问题，本申请提供了一种双面太阳能电池及其制备方法。
实施例一
本申请实施例提供了一种双面太阳能电池的制备方法，如图1所示，该制备方法包括以下步骤：
步骤S10、提供一电池片10，电池片10包括相对的第一面和第二面；
步骤S30、形成包裹电池片10的导电膜层，其中，导电膜层包括覆盖第一面的第一导电膜层11和覆盖第二面的第二导电膜层12；
步骤S50、去除第二导电膜层12的预设宽度的边缘部分。
在上述实施例中，先在电池片10上整体镀膜，然后再单独去除电池片10第二面边缘部分的预设宽度的第二导电膜层12，一方面确保第一面上的第一导电膜层11与第二面上的第二导电膜层12之间断开绝缘，另一方面电池片10第二面上的第二导电膜层12被去除的宽度可以设置，而不受治具的边框宽度限制，具体应用中，可以将预设宽度设置在较小的范围内，保证导电膜层在电池片10上的覆盖面积的最大化，增大吸光区域、提高电流量，进而提高双面太阳能电池的光转化效率。
此外，由于是预先整体镀膜，然后再去除第二导电膜层12的边缘部分，因此，在最终成型的结构中，第二面上镀膜区域和未镀膜的边缘区域的交界处不存在厚度梯度，避免实际使用时的色差问题，进一步地提高光电转化效率。
本实施例中，电池片10的第一面为正面，电池片10的第二面为背面。
本实施例中，电池片10包括硅片，硅片为N型单晶硅片或N型类单晶硅片。硅片的第一面和第二面可以形成有非晶硅薄膜，这里所说的硅片的第一面指的是硅片靠近电池片的第一面的一侧表面，硅片的第二面指的是硅片靠近电池片的第二面的一侧表面。假设硅片为N型单晶硅片，N型单晶硅片与非晶硅薄膜之间由于存在带宽差，进而在N型单晶硅片和非晶硅薄膜的交界处形成异质结，再经过后续制备步骤后，进而制得硅基异质结太阳能电池。另外，在实际应用中，硅片的第一面和第二面还可以形成有各种掺杂层等，在此不做限制。
在其中一个实施例中，步骤S10中，硅片为N型单晶硅片，在制作N型单晶硅片时，首先对硅片进行制绒，以去除硅片切割过程中的表面损伤，增加电池表面面积，形成陷光结构，使得入射光在硅片表面进行多次反射和折射，增加光的吸收率，降低反射率，有助于提高太阳能电池的性能。制绒后对N型单晶硅片进行清洗，以去除吸附在单晶硅片表面的油污、金属杂质等，提高太阳能电池的可靠性。然后在硅片的第一面依次形成第一本征层和背场，接着在硅片的第二表面依次沉积第二本征层和发射极。具体地，本实施例中可以采用化学气相沉积法(PECVD或者HWCVD)依次在N型单晶硅片上形成第一本征层、第二本征层、背场和发射极。其中，第一本征层和第二本征层可以是非晶硅薄膜(a-Si:H(i))，厚度可以为6nm～7nm，例如6nm、6.5nm或7nm，相较于传统技术中采用非晶硅制备第一本征层，利用微晶硅薄膜制备的太阳能电池几乎没有衰退效应，且载流子迁移率较高，利于电极对载流子的吸收。背场可以是高掺杂的硅基薄膜，具体可以为N型掺杂硅基薄膜。发射极可以是高掺杂的硅基薄膜，具体可以为P型掺杂硅基薄膜。
步骤S30，即形成包裹电池片10的导电膜层的步骤中，电池片10的第一面、第二面以及侧面可以完全被导电膜层包裹住，也可以存在一定的容差，例如在实际镀膜时，电池片10是放置在治具上的，由于电池片10需要有少量的区域与治具接触，因此不可避免地会存在电池片10上少量的区域未形成导电膜层的情形。
需要说明的是，电池片10与治具的接触区域和接触面积取决于治具的形状，本实施例中所采用的治具结构不同于现有的治具结构，当将电池片10放置于治具中时，治具不会与电池片10背面的四周边缘接触，能够最大程度减小与电池片10接触的面积。
本实施例中，将覆盖电池片10第一面的导电膜层定义为第一导电膜层11，将覆盖电池片10第二面的导电膜层定义为第二导电膜层12，第一导电膜层11和第二导电膜层12仅所处位置不同，其他方面(例如材料、高度等)均相同。
在其中一个实施例中，在步骤S30中可以采用磁控溅射或蒸镀工艺形成导电膜层，还可以采用其他能够实现相同功能的工艺形成导电膜层，在此不一一列举。
在其中一个实施例中，导电膜层包括透明导电氧化物层，即TCO(TransparentConductive Oxide)薄膜，透明导电氧化物层具有禁带宽、可见光透射率高、电阻率低及导电性能好等光电特性。具体地，导电膜层可以仅为透明导电氧化物层，也可以为透明导电氧化物和金属的叠层，在此不做具体限定。
步骤S50，即去除第二导电膜层12的预设宽度的边缘部分的步骤中，预设宽度可以根据实际需求来设置，只要能够确保去除掉第二导电膜层12的预设宽度的边缘部分之后，能够断开电池片10第一面上的第一导电膜层11和第二面上的第二导电膜层12之间的连接，实现绝缘即可。
由于一般将电池的正面，即第一面作为入光面，将电池的背面，即第二面作为背光面。因此，本实施例中选择去除电池的背面上第二导电膜层12的边缘部分，以保证电池的正面上的第一导电膜层11完整，电池正面能够充分吸光且外观良好。另外，由于电池背面为正电极，即第二导电膜层12下面的掺杂层为p层，跟刻蚀浆料反应速度非常慢，选择对第二导电膜层12的边缘部分进行刻蚀去除，可以最大程度地保护电池结构不受损伤。
在其中一个实施例中，预设宽度设置为0.01-0.5mm。即，将电池背面未形成导电膜层的区域的宽度限定在0.01-0.5mm内，而现有技术中电池背面受限于治具，未形成导电膜层的区域的宽度在0.5-1.5mm范围内，本申请相对于现有技术，大大降低了电池背面未形成导电膜层的区域面积，提高了电池的受光面积，进而提高电池的光电转化效率。
在其中一个实施例中，在步骤S50中，可以通过打胶机在第二导电膜层12的预设宽度的边缘部分涂敷刻蚀浆料，并通过加热反应的方式刻蚀掉第二面上导电膜层的边缘部分。打胶机的刻蚀速率较高，可靠性较高。
在其中一个实施例中，在通过打胶机对第二导电膜层12的预设宽度的边缘部分进行刻蚀的步骤中，打印宽度为10μm-500μm，和/或打印速度小于等于300mm/s，和/或湿重区间为0.1mg-50mg，和/或打印高度为2μm-50μm。
当然，还可以采用其他去除工艺对第二导电膜层12的预设宽度的边缘部分进行去除，在此不一一列举。
在其中一个实施例中，如图2所示，本实施例所提供的双面太阳能电池的制备方法还包括：
步骤S40、在第一导电膜层11上形成第一电极，在第二导电膜层12上形成第二电极。其中，步骤S40可以在步骤S30之后，步骤S50之前执行，也可以是在步骤S50之后执行。一般地，第一电极为负极，第二电极为正极。
在其中一个实施例中，在步骤S40中，可以采用丝网印刷工艺或电镀铜工艺在第一导电膜层11上形成第一电极，在第二导电膜层12上形成第二电极。
优选地，步骤S40在步骤S30之后、步骤S50之前执行，即，首先整体镀膜，然后制备电极，最后去除第二导电膜层的边缘区域。这是由于一般在制备电极的过程中，特别是通过丝网印刷的方法制备电极的过程中，刮刀下压会造成网板对电池边缘产生划伤，随着网板使用寿命的增加，网板张力下降，这种划伤会越来越明显，在没有导电膜层包裹的电池上，这种网板使用后期造成的电池绝对效率损失可以达到0.3％以上，本申请采取先制备电极，后去除边缘导电膜层的方法，不仅可以有效保护电池边缘的损伤，而且可以大大提升网板的使用寿命，降低生产成本。
实施例二
本申请实施例提供了一种双面太阳能电池，双面太阳能电池通过实施例一所提供的制备方法制备而成。
如图3所示，本实施例所提供的双面太阳能电池包括电池片10和形成于电池片10上的导电膜层，其中，电池片10具有相对的第一面和第二面，导电膜层包括形成于第一面上的第一导电膜层11和形成于第二面上的第二导电膜层12，第一导电膜层11整面覆盖电池片10的第一面，第二导电膜层12覆盖电池片10第二面上预设宽度的边缘区域以外的部分。
关于上述结构的具体内容可参见实施例一中的相关描述，在此不赘述。
通过实施例一提供的双面太阳能电池的制备方法制备而成的双面太阳能电池，一方面能够确保第一面上的第一导电膜层11与第二面上的第二导电膜层12之间断开绝缘，另一方面第二面上的第二导电膜层12被去除的宽度可以设置，而不受治具的边框宽度限制，具体应用中，可以将预设宽度设置在较低的范围内，保证导电膜层在电池片10上的覆盖面积的最大化，增大吸光区域、提高电流量，进而提高双面太阳能电池的光转化效率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：
提供一电池片，所述电池片包括相对的第一面和第二面；
形成包裹所述电池片的导电膜层，其中，所述导电膜层包括覆盖所述第一面的第一导电膜层和覆盖所述第二面的第二导电膜层；
去除所述第二导电膜层的预设宽度的边缘部分。
2.根据权利要求1所述的双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述预设宽度为0.01-0.5mm。
3.根据权利要求1所述的双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述去除所述第二导电膜层的预设宽度的边缘部分的步骤包括：
通过打胶机在所述第二导电膜层的预设宽度的边缘部分涂敷刻蚀浆料，并通过加热反应的方式刻蚀掉所述第二面上导电膜层的边缘部分。
4.根据权利要求3所述的双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，在所述通过打胶机对所述第二导电膜层的预设宽度的边缘部分进行刻蚀的步骤中，打印宽度为10μm-500μm，和/或打印速度小于等于300mm/s，和/或湿重区间为0.1mg-50mg，和/或打印高度为2μm-50μm。
5.根据权利要求3所述的双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：
在所述第一导电膜层上形成第一电极，在所述第二导电膜层上形成第二电极。
6.根据权利要求5所述的双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述在所述第一导电膜层上形成第一电极，在所述第二导电膜层上形成第二电极的步骤中采用丝网印刷工艺或者电镀铜工艺。
7.根据权利要求1所述的双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述第一面为入光面，所述第二面为背光面。
8.根据权利要求1所述的双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述导电膜层包括透明导电氧化物层。
9.根据权利要求5所述的双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述第一电极为负极，所述第二电极为正极。
10.一种双面太阳能电池，其特征在于，所述双面太阳能电池通过如权利要求1-9任一项所述的双面太阳能电池的制备方法制备而成。
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| CN202010729350.7A CN111755574A (zh) | 2020-07-27 | 2020-07-27 | 双面太阳能电池及其制备方法 |
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- 2020-07-27 CN CN202010729350.7A patent/CN111755574A/zh active Pending
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