CN112289874A - 太阳能电池电极及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的太阳能电池电极，包括若干电池片，每个电池片具有相对设置的正面及背面，正面上设置有若干条栅线及用以将栅线汇流的汇流线，每条栅线具有沿电池片轴线方向设置的直线部及与直线部连接的折弯部，汇流线与直线部平行设置，且至少部分汇流线与折弯部连接以形成第一汇流点，该太阳能电池电极无需主栅线，电流收集路径更短，效率更高，正面电极和背面电极通过焊接第一汇流点和第二汇流点串联，降低了电极浆料和焊带使用量，减少了因焊带遮挡正面带来的光学损失，提高了正面受光面积，提高了有效利用率，进而提高了光伏组件功率。

Description

太阳能电池电极及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池电极及其制备方法，属于太阳能电池技术领域。
背景技术
传统P型晶硅太阳能电池电极中应用最广泛的是5主栅和9主栅太阳能电池电极，该结构的太阳能电池电极的正面通过一系列平行的细栅收集电流并汇流至正面电极主栅线，背面则通过铝背场或细栅线收集电流并汇流至背面电极主栅线，最后再通过焊带将各电池片正背面主栅线串联起来，组成光伏组件模块。但是，所用焊带均宽于主栅线，焊带的遮光面积大，遮挡了主栅线两侧可受光发电的区域，从而影响了电池正面的受光面积，降低了太阳能电池有效利用率。
目前，太阳能电池电极也有MWT和叠瓦等特殊电极结构，MWT结构是将正面电极汇流点通过硅片的穿孔处引到电池背面，减少了正面的遮光面积，但需要特制背板材料，才能组装成光伏组件模块。叠瓦结构是将电池电极分成4组、5组或6组，每组构成一个小电池分片，通过一系列平行栅线收集电流汇流至一侧的主栅上，正面和背面的主栅线通过导电胶粘合到一起，但是，这种结构主栅线面积大，电极主栅线的浆料使用量高，浪费材料，且叠加的部分较宽，造成太阳能电池的有效面积降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能电池电极，该太阳能电池电极提高了正面受光面积，降低了电极浆料和焊带的使用量，提高了太阳能电池的有效利用率，进而提高光伏组件功率。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种太阳能电池电极，所述太阳能电池电极包括若干电池片，每个所述电池片具有相对设置的正面及背面，所述正面上设置有若干条栅线及用以将所述栅线汇流的汇流线，每条所述栅线具有沿所述电池片轴线方向设置的直线部及与所述直线部连接的折弯部，所述汇流线与所述直线部平行设置，且至少部分所述汇流线与所述折弯部连接以形成第一汇流点。
进一步地，每个所述电池片的正面上设置有至少一个所述第一汇流点。
进一步地，每个所述电池片的背面上设置有与所述第一汇流点对应的第二汇流点。
进一步地，所述电池片上的第一汇流点和第二汇流点中的一个与相邻所述电池片上的第一汇流点和第二汇流点中的另一个使用焊带焊接。
进一步地，每个所述电池片的背面上还设置有铝背场。
本发明还提供一种用以制备所述的太阳能电池电极的制备方法，所述制备方法包括：
S1、提供基底，将所述基底表面制作为绒面结构；
S2、在所述基底一表面制作PN结发射区；
S3、去除所述PN结发射区背离所述基底一侧的PN结并清洗磷硅玻璃；
S4、在所述PN结发射区背离所述基底一侧形成第一钝化层，在所述第一钝化层背离所述基底一侧形成第二钝化层；
S5、在所述第二钝化层背离所述基底一侧制备第二汇流点；
S6、在所述第二钝化层背离所述基底一侧制备铝背场；
S7、在所述铝背场背离所述基底一侧制备正面电极，所述正面电极包括第一汇流点、栅线以及汇流线；
S8、烧结，使得所述第二汇流点、铝背场、以及正面电极形成金属电极，得到电池面板；
S9、将所述电池面板切割成若干电池片，所述电池片上的第一汇流点和第二汇流点中的一个与相邻所述电池片上的第一汇流点和第二汇流点中的另一个使用焊带焊接，形成电池串，制备得到太阳能电池电极。
进一步地，所述第一钝化层和第二钝化层的材质为氧化铝、氮化硅、氧化硅和氮氧化硅中的任一种。
进一步地，所述第二汇流点、铝背场、以及正面电极通过丝网印刷方法制备得到。
进一步地，所述第二汇流点和正面电极的材料为银。
进一步地，在所述步骤S2中，所述PN结发射区可通过激光照射进行局部重掺杂。
本发明的有益效果在于：本发明提供的太阳能电池电极，正面电极栅线包括直线部和折弯部，折弯部与汇流线连接以将电流汇流至第一汇流点，无需主栅线，电流收集路径更短，效率更高，正面电极和背面电极通过焊接第一汇流点和第二汇流点串联，降低了电极浆料和焊带使用量，减少了因焊带遮挡正面带来的光学损失，提高了正面受光面积，提高了有效利用率，进而提高了光伏组件功率。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明所示的太阳能电池电极的正面结构示意图；
图2为图1中所示的太阳能电池电极正面结构的局部放大图；
图3为图1中所示的太阳能电池电极的背面结构示意图；
图4为本发明所示的使用焊带串联的太阳能电池电极的正面结构示意图；
图5为本发明所示的使用焊带串联的太阳能电池电极的背面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
请参见图1和图2，本发明所示的太阳能电池电极包括若干电池片1，每个电池片1具有相对设置的正面及背面，正面上设置有若干条栅线11及用以将栅线11汇流的汇流线12，每条栅线11具有沿电池片1轴线方向设置的直线部111及与直线部111连接的折弯部112，汇流线12与直线部111平行设置，且至少部分汇流线12与折弯部112连接以形成第一汇流点13。本实施例中，栅线11为细栅线，电池片1轴线方向与电池片1短边所在方向平行。在其他实施例中，电池片1轴线方向也可与电池片1长边所在方向平行。
本实施例中，电池片1的数量为六片，但不仅限于此，电池片1的数量还可以为四片、五片等，在此不做具体限定。每个电池片1的正面上设置有至少一个第一汇流点13，本实施例中，第一汇流点13的数量为六个，汇流线12的数量与第一汇流点13的数量相同，但不仅限于此，第一汇流点13的数量还可以为其他数值，可条据实际需要进行设置。第一汇流点13设置在电池片1靠近边缘的一端，以此方便后续电池片1之间的连接，但第一汇流点13也可以设置在电池片1上的其他位置，在此不做具体限定。
若干条栅线11位于一条汇流线12的两侧，且折弯部112朝向其靠近的一条汇流线12弯曲，多个直线部111等间距分布，多个折弯部112也等间距分布，以此实现栅线11的合理排布，充分利用电池片1正面的面积，但不限于此，直线部111之间的距离和折弯部112之间的距离在此不做具体限定。为了增加电池片1正面的利用率，在两条汇流线12之间还设置有只有折弯部112的栅线11，且两条汇流线12之间也设置有汇流线12，从而将只有折弯部112的栅线11收集的电流汇流到第一汇流点13处，从而将电池片1正面区域的电流尽可能的汇流到第一汇流点13处。
请参见图3，每个电池片1的背面上设置有与第一汇流点13对应的第二汇流点14，每个电池片1的背面上还设置有铝背场15，以此将通过铝背场15将电流汇聚在第二汇流点14处。
请参见图4和图5，电池片1上的第一汇流点13和第二汇流点14中的一个与相邻电池片1上的第一汇流点13和第二汇流点14中的另一个使用焊带2焊接，从而形成电池串，组成太阳能电池电极。为了减少焊带2的长度，需要焊接的第一汇流点13和第二汇流点14之间形成与汇流线12所在方向平行的直线，从而使用最少的焊带2即可将相连电池片1串联。例如，第一电池片和第二电池片相邻设置，第一电池片靠近第二电池片一端边缘均匀设置有六个第一汇流点13，为了减少焊带2的长度，第二电池片的六个第二汇流点14设置在靠近第一电池片一端的边缘，且每个第二汇流点14与第二电池片上的一个第一汇流点13之间距离最近。
该太阳能电池电极没有设置主栅线，栅线11将电流收集，并通过汇流线12汇流至第一汇流点13处，电流收集路径更短，提高了太阳能电池电极的收集效率，正背面电极通过焊接第一汇流点13和第二汇流点14串联，减少了现有技术因焊带2遮挡正面带来的光学损失，提高了太阳能电池正面受光面积；同时，降低了电极浆料和焊带2的使用量。
本发明还提供一种用以制备上述的太阳能电池电极的制备方法，制备方法包括：
S1、提供基底，将基底表面制作为绒面结构；
S2、在基底一表面制作PN结发射区；
S3、去除PN结发射区背离基底一侧的PN结并清洗磷硅玻璃；
S4、在PN结发射区背离基底一侧形成第一钝化层，在第一钝化层背离基底一侧形成第二钝化层；
S5、在第二钝化层背离基底一侧制备第二汇流点；
S6、在第二钝化层背离基底一侧制备铝背场；
S7、在铝背场背离基底一侧制备正面电极，正面电极包括第一汇流点、栅线以及汇流线；
S8、烧结，使得第二汇流点、铝背场、以及正面电极形成金属电极，得到电池面板；
S9、将电池面板切割成若干电池片，电池片上的第一汇流点和第二汇流点中的一个与相邻电池片上的第一汇流点和第二汇流点中的另一个使用焊带焊接，形成电池串，制备得到太阳能电池电极。
其中，基底可以为晶体硅片，该晶体硅片可以为N型或P型，对基底的具体选择，在此不做具体限定，可根据实际需要进行选择。将基底表面制作为绒面结构能够降低太阳能电池电极的背面的反射率，绒面结构可通过等离子刻蚀实现，制作工艺简单，本申请对于制绒工艺不做具体限制。
在基底一表面制作PN结发射区的方法为：采用液态三氯氧磷扩散工艺制作PN结发射区，其中，扩散工艺参数为：扩散温度范围为800℃-900℃，包括端点值；扩散时长范围为30min-120min，包括端点值。扩散温度可以为820℃、850℃、880℃等任意数值，扩散时长可以为40min、80min、100min等任意数值，对此不做具体限制，需要根据实际需要进行具体选择。
制作PN结发射区后，PN结发射区可通过激光照射进行局部重掺杂，从而实现尽量高的电流增益。
采用酸溶液可清洗制作PN结发射区时生成的磷硅玻璃等扩散残留物，保证太阳能电池电极的高质量，其中，酸溶液可以为氢氟酸溶液。采用等离子或激光刻蚀等刻蚀工艺，去除PN结发射区背离基底一侧多余的PN结，若基底侧边存在PN结，也可同时去除，进一步提高太阳能电池的质量。
第一钝化层和第二钝化层的材质为氧化铝、氮化硅、氧化硅和氮氧化硅中的任一种，但不仅限于此，还可以为其他，在此不一一列举。第一钝化层和第二钝化层的厚度范围为80nm-120nm，包括端点值；其中，第一钝化层和第二钝化层的厚度可以为90nm、100nm、110nm等任意数值，对此不做具体限制，需要根据实际需要进行具体选择。
在第二钝化层背离基底一侧制备第二汇流点，即在第一钝化层上制备第二汇流点。在第二钝化层背离基底一侧制备铝背场，即在第一钝化层上制备铝背场。在铝背场背离基底一侧制备正面电极，即在第二钝化层上制备正面电极，其中，正面电极包括第一汇流点、栅线以及汇流线。
第二汇流点和正面电极的材料为银，第二汇流点、铝背场、以及正面电极可通过丝网印刷方法制备得到。具体的，采用丝网印刷工艺且采用银浆制作正面电极、第二汇流点、铝背场，其中正面电极、第二汇流点和铝背场依据图1和图3所示的结构进行制备。
烧结时可以使用链式烧结炉等设备烧结，烧结过程中的温度，时长，氛围等参数可根据实际需要进行选择，因烧结为现有技术，在此不再赘述。
制备电池片时，可通过激光切割，本申请对于切割工艺不做具体限制。
将得到太阳能电池电极使用EVA或POE，玻璃等封装材料，封装即可制备成光伏组件。
综上，本发明提供的太阳能电池电极，正面电极栅线包括直线部和折弯部，折弯部与汇流线连接以将电流汇流至第一汇流点，无需主栅线，电流收集路径更短，效率更高，正面电极和背面电极通过焊接第一汇流点和第二汇流点串联，降低了电极浆料和焊带使用量，减少了因焊带遮挡正面带来的光学损失，提高了正面受光面积，提高了有效利用率，进而提高了光伏组件功率。
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)

1.一种太阳能电池电极，其特征在于，所述太阳能电池电极包括若干电池片，每个所述电池片具有相对设置的正面及背面，所述正面上设置有若干条栅线及用以将所述栅线汇流的汇流线，每条所述栅线具有沿所述电池片轴线方向设置的直线部及与所述直线部连接的折弯部，所述汇流线与所述直线部平行设置，且至少部分所述汇流线与所述折弯部连接以形成第一汇流点。
2.如权利要求1所述的太阳能电池电极，其特征在于，每个所述电池片的正面上设置有至少一个所述第一汇流点。
3.如权利要求1所述的太阳能电池电极，其特征在于，每个所述电池片的背面上设置有与所述第一汇流点对应的第二汇流点。
4.如权利要求1所述的太阳能电池电极，其特征在于，所述电池片上的第一汇流点和第二汇流点中的一个与相邻所述电池片上的第一汇流点和第二汇流点中的另一个使用焊带焊接。
5.如权利要求1所述的太阳能电池电极，其特征在于，每个所述电池片的背面上还设置有铝背场。
6.一种用以制备如权利要求1-5项中任一项所述的太阳能电池电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
S1、提供基底，将所述基底表面制作为绒面结构；
S2、在所述基底一表面制作PN结发射区；
S3、去除所述PN结发射区背离所述基底一侧的PN结并清洗磷硅玻璃；
S4、在所述PN结发射区背离所述基底一侧形成第一钝化层，在所述第一钝化层背离所述基底一侧形成第二钝化层；
S5、在所述第二钝化层背离所述基底一侧制备第二汇流点；
S6、在所述第二钝化层背离所述基底一侧制备铝背场；
S7、在所述铝背场背离所述基底一侧制备正面电极，所述正面电极包括第一汇流点、栅线以及汇流线；
S8、烧结，使得所述第二汇流点、铝背场、以及正面电极形成金属电极，得到电池面板；
S9、将所述电池面板切割成若干电池片，所述电池片上的第一汇流点和第二汇流点中的一个与相邻所述电池片上的第一汇流点和第二汇流点中的另一个使用焊带焊接，形成电池串，制备得到太阳能电池电极。
7.如权利要求6所述的太阳能电池电极的制备方法，其特征在于，所述第一钝化层和第二钝化层的材质为氧化铝、氮化硅、氧化硅和氮氧化硅中的任一种。
8.如权利要求6所述的太阳能电池电极的制备方法，其特征在于，所述第二汇流点、铝背场、以及正面电极通过丝网印刷方法制备得到。
9.如权利要求6所述的太阳能电池电极的制备方法，其特征在于，所述第二汇流点和正面电极的材料为银。
10.如权利要求6所述的太阳能电池电极的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述PN结发射区可通过激光照射进行局部重掺杂。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113725306A (zh) * 2021-08-27 2021-11-30 上海晶科绿能企业管理有限公司 一种电池片以及太阳能电池组件
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