CN112670355B - 双面太阳能电池及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种双面太阳能电池及其生产方法。一种双面太阳能电池(100)包括背电极。背电极包括：多根铝栅线(75)，在第一方向(230)上延伸；以及银电极(310)。银电极(310)包括在第一方向(230)上延伸的多根第一银栅线(320)和在第二方向(240)上延伸的一根或多根第二银栅线(330)。第二方向(240)不同于第一方向(230)。一根或多根第二银栅线(330)与多根第一银栅线(320)相交。多根第一银栅线(320)中的第一银栅线(320)与多根铝栅线(75)中的对应铝栅线(75)连接。本公开的实施例可以减少双面太阳能电池的背表面的遮光面积，从而提高背面效率。
Description
技术领域
本公开涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种双面太阳能电池的背电极。
背景技术
太阳能电池的清洁、安全、便利及高效等特点，使其成为全球未来新能源的主要配置。随着单面太阳能电池的效率提高瓶颈和技术的不断发展，双面太阳能电池的双面发电崭露头角。双面太阳能电池可以减少背面激光损伤，并且减少铝浆印刷面积。
然而，传统双面太阳能电池的银背电极块的图形设计，使背面遮光面积无法继续下降，背面效率提升受到制约。同时，双面电池背主栅的铝厚度和高度会更厚更高，烧结时容易产生铝珠，并且进行组件层压时会产生隐裂。
因此，急需开发一种新的双面太阳能电池的背电极图形，以解决电池和组件生产所遇到的问题，同时进一步提升电池的转换效率。
发明内容
本公开的实施例提供了一种双面太阳能电池以及用于生产双面太阳能电池的方法，以解决或至少部分地解决传统双面太阳能电池中的上述和其它潜在问题。
在本公开的第一方面，提供了一种双面太阳能电池，其包括背电极，该背电极包括：多根铝栅线，在第一方向上延伸；以及银电极，银电极包括在第一方向上延伸的多根第一银栅线和在第二方向上延伸的一根或多根第二银栅线，第二方向不同于第一方向，一根或多根第二银栅线与多根第一银栅线相交；其中多根第一银栅线中的第一银栅线与多根铝栅线中的对应铝栅线连接。
代替传统块状的主栅，本公开使用由栅线形成的银电极，从而可以进一步减少背电极的主栅的占用面积，进而减少遮光面积。得益于电池背面的受光面积的增加，可以提高电池背面的光电转换效率。另一方面，主栅可以仅由银电极形成，而不包括铝条。从而避免了传统技术中由于厚的铝条而产生铝珠和隐裂的问题。
可选地，在一些实施例中，第一银栅线与对应铝栅线之间的重叠距离为1-3000μm。以这种方式，第一银栅线与对应铝栅线搭接在一起。
可选地，在一些实施例中，多根第一银栅线的数目与多根铝栅线的数目相同，并且第一银栅线的宽度与对应铝栅线的宽度相同。以这样的方式，可以保证对铝栅线的载流子的良好收集。
可选地，在一些实施例中，第一银栅线的宽度为1-3000μm。
可选地，在一些实施例中，一根或多根第二银栅线中的第二银栅线用于双面太阳能电池与外围组件的焊接。通过使用第二银栅线来进行焊接，可以避免在背电极的主栅中使用银块，从而最大程度地降低遮光面积。
可选地，在一些实施例中，银电极还包括银块，以用于双面太阳能电池与外围组件的焊接。使用银块来进行焊接，可以改善焊接的可靠性。
可选地，在一些实施例中，一根或多根第二银栅线中的第二银栅线的长度为1-300mm。
可选地，在一些实施例中，一根或多根第二银栅线中的第二银栅线的宽度为1-3000μm。
可选地，在一些实施例中，双面太阳能电池还包括背钝化膜，背钝化膜包括形成于其中的槽，对应铝栅线至少部分地位于槽中，银电极设置在背钝化膜的不含槽的区域内。以这种方式，电池背面的不开槽面积变大，从而减少了激光损伤。
可选地，在一些实施例中，第二方向与第一方向垂直。
在本公开的第二方面，提供了一种用于生产双面太阳能电池的方法，其包括形成双面太阳能电池的背电极，其中形成背电极包括：形成多根铝栅线，多根铝栅线在第一方向上延伸；以及形成银电极，银电极包括在第一方向上延伸的多根第一银栅线和在第二方向上延伸的一根或多根第二银栅线，第二方向不同于第一方向，一根或多根第二银栅线与多根第一银栅线相交；其中多根第一银栅线中的第一银栅线与多根铝栅线中的对应铝栅线连接。
可选地，在一些实施例中，第一银栅线与对应铝栅线之间的重叠距离为1-3000μm。
可选地，在一些实施例中，多根第一银栅线的数目与多根铝栅线的数目相同，并且第一银栅线的宽度与对应铝栅线的宽度相同。
可选地，在一些实施例中，第一银栅线的宽度为1-3000μm。
可选地，在一些实施例中，一根或多根第二银栅线中的第二银栅线用于双面太阳能电池与外围组件的焊接。
可选地，在一些实施例中，银电极还包括银块，以用于双面太阳能电池与外围组件的焊接。
可选地，在一些实施例中，一根或多根第二银栅线中的第二银栅线的长度为1-300mm。
可选地，在一些实施例中，一根或多根第二银栅线中的第二银栅线的宽度为1-3000μm。
可选地，在一些实施例中，方法还包括：形成双面太阳能电池的背钝化膜；以及在背钝化膜中形成槽，其中对应铝栅线至少部分地位于槽中，并且银电极设置在背钝化膜的不含槽的区域内。
可选地，在一些实施例中，第二方向与第一方向垂直。
第二方面的实施例可以具有与第一方面的实施例相同的优点，在此不再赘述。
概括来说，本公开具有如下优点。通过用银栅线代替传统的块状背主栅，可以进一步减少遮光面积，从而提高背面电流。因此，可大大提升电池的转换效率，特别是背面效率。同时，可以避免使用厚的铝条，从而解决了烧结铝珠和层压隐裂问题。
应当理解的是，发明内容并不旨在确定本公开的实施例的关键或基本特征，也并非旨在用于限制本公开的范围。通过下面的描述，本公开的其他特征将变得容易理解。
附图说明
通过结合附图更详细地描绘本公开的示例性实施例，本公开的上述目的和其它目的、特征和优点将变得更加明显。贯穿附图，使用相同或相似的附图标记来表示相同或相似的元件。
图1示出了根据本公开的一个实施例的双面太阳能电池的截面示意图。
图2A示出了传统背电极的主栅的示意图。
图2B示出了传统双面太阳能电池的背面开槽结构的示意图。
图2C示出了传统双面太阳能电池的背电极的示意图。
图3A示出了根据本公开的一个实施例的背电极的主栅的示意图。
图3B示出了根据本公开的一个实施例的背电极的副栅的铝栅线的示意图。
图3C示出了根据本公开的一个实施例的双面太阳能电池的背面开槽结构的示意图。
图3D示出了根据本公开的一个实施例的双面太阳能电池的背电极的示意图。
图4A示出了根据本公开的另一实施例的背电极的主栅的示意图。
图4B示出了根据本公开的又一实施例的背电极的主栅的示意图。
图5示出了根据本公开的一个实施例的用于生产双面太阳能电池的方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考几个示例实施例来描述本公开。应当理解，这些实施例仅为了使本领域技术人员能够更好地理解并由此实现本公开，而不是对本公开技术方案的范围提出任何限制的目的来描述。
如本文所使用的，术语“包括”及其变体将被解读为意指“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”将被解读为“至少基于部分”。术语“一个实施例”和“实施例”应被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”应理解为“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以指代不同或相同的对象。在下面可能包含其他明确的和隐含的定义。除非上下文另外明确指出，否则术语的定义在整个说明书中是一致的。
图1示出了根据本公开的一个实施例的双面太阳能电池100的截面示意图。需要说明的是，图1仅仅是以示例的方式来说明可以实施本公开的背电极的双面太阳能电池，而不是限制性的。
如图1所示，双面太阳能电池100大体上包括：正电极10、正面减反膜20、p-n结30、硅基体40、背钝化膜50和背电极。背电极形成在背钝化膜50上，并且可以包括主栅80和副栅70。副栅70可以包括多条铝栅线75。背钝化膜50形成在硅基体40的表面上。在背钝化膜50中形成多个槽60。槽60贯穿背钝化膜50。因此，副栅70，尤其是副栅70的铝栅线75，可以进入槽60，以便与硅基体40进行接触。具体而言，副栅70和硅基体40将形成欧姆接触。
图2A至图2C示出了传统背电极的情况。为了方便描述，图2A至图2C示出了彼此不同的两个方向：第一方向230和第二方向240。在所示的示例中，第一方向230为水平方向，并且第二方向240为竖直方向。虽然在附图中，第一方向230和第二方向240被示出为彼此垂直，但是可以理解，第一方向230和第二方向240还可以其他角度相交。
具体地，图2A示出了传统背电极的主栅80(还称为“传统主栅80”)的示意图。在图2A所示的示例中，传统主栅80在第二方向240上延伸，并且包括块状的银条210和铝条220。铝条220用于连接相邻的银条210。
图2B示出了传统双面太阳能电池的背面开槽结构的示意图。如图2B所示，在背钝化膜50中可以形成在第一方向230上延伸的多个槽60。槽60可以位于传统主栅80的下方，特别地，位于铝条220的下方。
图2C示出了传统双面太阳能电池的背电极的示意图。在将副栅70的铝栅线75和传统主栅80印刷在双面太阳能电池的背表面上时，铝栅线75覆盖槽60。铝栅线75也在第一方向230上延伸。
如图2A至图2C所示，包括银条210和铝条220的传统主栅80的占用面积较大，会遮挡较多的太阳光，不利于双面太阳能电池的背面光电转换效率的提升。另一方面，铝条220通常较厚，烧结时容易产生铝珠并且在进行组件层压时容易产生隐裂。本公开的实施例可以至少部分地解决上述问题。
图3A至图3D示出了根据本公开的一个实施例的背电极的情况。类似于图2A至图2C，为了方便描述，图3A至图3D示出了彼此不同的两个方向：第一方向230和第二方向240。在所示的示例中，第一方向230为水平方向，并且第二方向240为竖直方向。虽然在附图中，第一方向230和第二方向240被示出为彼此垂直，但是可以理解，第一方向230和第二方向240还可以其他角度相交。具体地，图3A示出了根据本公开的一个实施例的背电极的主栅80的示意图；图3B示出了根据本公开的一个实施例的背电极的副栅70的铝栅线75的示意图；图3C示出了根据本公开的一个实施例的双面太阳能电池的背面开槽结构的示意图；以及图3D示出了根据本公开的一个实施例的双面太阳能电池的背电极的示意图。
图3A和图3D所示的背电极的主栅80主要包括银电极310。银电极310包括在第一方向230上延伸的多根第一银栅线320和在第二方向240上延伸的一根或多根第二银栅线330。一根或多根第二银栅线330与多根第一银栅线320相交。这意味着，例如在交点处，第一银栅线320和第二银栅线330电连接。如图3B和图3D所示，副栅70的多根铝栅线75在第一方向230上延伸。在图3D中，多根第一银栅线320中的第一银栅线320与多根铝栅线75中的对应铝栅线75连接。以这种方式，铝栅线75所收集的载流子可以被传导至银电极310。
在这样的实施例中，代替传统块状的银条210和铝条220，使用由栅线形成的银电极310。换言之，背电极的主栅80是部分透光的。从而可以进一步减少主栅80的占用面积，进而减少遮光面积。得益于电池背面的受光面积的增加，背面电流增加，从而可以提高电池背面的光电转换效率。另一方面，主栅80可以仅由银电极310形成，而不包括铝条220。从而避免了传统技术中产生铝珠和隐裂的问题。
在一些实施例中，第一银栅线320与对应铝栅线75之间的重叠距离为1-3000μm。换言之，第一银栅线320与铝栅线75搭接在一起。第一银栅线320的宽度可以为1-3000μm。第二银栅线330的宽度可以为1-3000μm，并且长度可以为1-300mm。需要说明的是，所给出的具体数值仅仅是示例，而非限制性的。
在一些实施例中，第一银栅线320的宽度与铝栅线75的宽度可以相同。第一银栅线320的数目与铝栅线75的数目可以相同。以这种方式，可以改善第一银栅线320与铝栅线75之间的电连接，从而保证对铝栅线75的载流子的良好收集。然而可以理解，第一银栅线320的宽度与铝栅线75的宽度还可以不同；第一银栅线320的数目与铝栅线75的数目还可以不同。具体地，第一银栅线320的宽度可以大于铝栅线75的宽度，这可以提高主栅80的导电性。备选地，第一银栅线320的宽度还可以小于铝栅线75的宽度。如果第一银栅线320的数目大于铝栅线75的数目，可以存在不与铝栅线75直接连接的第一银栅线320。如果第一银栅线320的数目小于铝栅线75的数目，可以存在仅与第二银栅线330直接连接、而不与第一银栅线320直接连接的铝栅线75。因此，本公开提供在第一银栅线320相对于铝栅线75的宽度和数目方面的灵活性。虽然在图3A和图3D中，每个银电极310包括在竖直方向上延伸的四根第二银栅线330。然而，其他数目的第二银栅线330也是可行的。例如，在另一实施例中，每个银电极310可以包括三根第二银栅线330。
在一些实施例中，如图3C所示，在双面太阳能电池100的背钝化膜50中，形成槽60。槽60可以在第一方向230上延伸。多个槽60可以彼此平行设置。槽60可以包括直线、虚线或点结构中的任意一种或随机组合。图3C所示的槽60包括虚线。槽60通常借助激光来形成。
在图3D中，背电极的银电极310(用作主栅80)和副栅70的铝栅线75已经形成在双面太阳能电池的背表面上，具体地，形成在背钝化膜50上。如图3D所示，在印刷背电极之后，铝栅线75覆盖了槽60，使得槽60在图3D不可见。铝栅线75至少部分地位于槽60中，从而经由槽60与硅基体40形成欧姆接触。银电极310将被设置在背钝化膜50的不含槽60的区域内。以这种方式，电池背面的不开槽面积变大，从而减少了激光损伤。
在一些实施例中，第二银栅线330可以用于双面太阳能电池100与外围组件的焊接。例如，第二银栅线330可以用于将焊带焊接至双面太阳能电池100。通过使用第二银栅线330来进行焊接，可以避免在主栅80中使用银块，从而最大程度地降低遮光面积。
在备选实施例中，如图4A和图4B所示，银电极310还可以包括银块410，以用于双面太阳能电池100与外围组件(例如焊带)的焊接。使用银块410来进行焊接，可以改善焊接的可靠性。多个银块410可以沿着银电极310的延伸方向(即，第二方向240)分布。图4A示出每个银电极310可以包括两个银块410，分别位于银电极310的两端。图4B示出每个银电极310可以包括四个银块410。然而，可以理解，每个银电极310可以包括任意数目的银块410。
在本公开中，双面太阳能电池100的硅基体40可以是P型的或N型的。硅基体40可以包括单晶硅、多晶硅或准单晶硅。背钝化膜50可以为氮化硅膜。备选地，背钝化膜50可以为复合背钝化膜。作为一个示例，背钝化膜50可以包括氧化铝/氮化硅复合介质膜，即，氧化铝膜和氮化硅膜的叠层结构。利用氧化铝较高的电荷密度，起到不错的场效应钝化效果。从而可以大大提升电池的转换效率。背钝化膜50还可以是未来开发的其他背钝化膜。本公开在这些方面不受限制。
图5示出了根据本公开的一个实施例的用于生产双面太阳能电池的方法的流程图。应当理解的是，图5所示的方法还可以包括未示出的附加框和/或可以省略所示出的框，本公开的范围在此方面不受限制。图5所示的虚线框表示方法的可选步骤，或可以用其它方式替代的步骤。另外，图5所示的步骤可以与所示顺序不同的顺序来执行。
在505的制绒步骤中，在硅片(的硅基体40)表面形成绒面，从而降低反射率，并且去除表面损伤和油污。在510的扩散步骤中，形成p-n结30。在515的正面激光掺杂步骤中，形成重掺杂和轻掺杂区域。在520的刻蚀步骤中，去除磷硅玻璃，并且使背面抛光。在525的退火步骤中，可以修复损伤，并且在硅片(的硅基体40)的正面形成氧化硅层，用于抗PID。
在530，在硅基体40的表面上形成背钝化膜50。例如，钝化发射极和背面电池(Passivated Emitter and Rear Cell，PERC)技术在硅片背面沉积氧化铝/氮化硅复合介质膜。利用氧化铝较高的电荷密度，起到不错的场效应钝化效果。从而可以大大提升电池的转换效率。
在535，通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)，在硅片正面形成减反膜20，其可以为复合减反膜。
在540，在背钝化膜50中形成槽60。在硅片背面执行激光开槽，使得背电极和硅之间形成接触。
接下来是在背钝化膜50上形成背电极的步骤。形成背电极包括：在545，形成多根铝栅线75。铝栅线75在第一方向230上延伸。铝栅线75可以至少部分地位于槽60中，从而与硅形成欧姆接触。
形成背电极还包括：在550，形成银电极310。银电极310包括在第一方向230上延伸的多根第一银栅线320和在第二方向240上延伸的一根或多根第二银栅线330，第二方向240不同于第一方向230，一根或多根第二银栅线330与多根第一银栅线320相交；其中多根第一银栅线320中的第一银栅线320与多根铝栅线75中的对应铝栅线75连接。需要说明的是，形成银电极310的步骤可以在形成铝栅线75的步骤之前或之后执行。银电极310和铝栅线75均可以通过丝网印刷的方式形成。
在一些实施例中，银电极310设置在背钝化膜50的不含槽60的区域内。第二方向240可以与第一方向230垂直。第一银栅线320与对应铝栅线75之间的重叠距离为1-3000μm。多根第一银栅线320的数目与多根铝栅线75的数目相同，并且第一银栅线320的宽度与对应铝栅线75的宽度相同。第一银栅线320的宽度为1-3000μm。第二银栅线330的长度为1-300mm。第二银栅线330的宽度为1-3000μm。第二银栅线330可以用于双面太阳能电池100与外围组件的焊接。备选地，银电极310还包括银块410，以用于双面太阳能电池100与外围组件的焊接。
在555，在硅片正面印刷电极，以形成正电极10。在560的烧结中，正面和背面的电极烧结成型，和硅之间形成欧姆接触。此外，方法还可以包括光注入的步骤，以降低电池的光致衰减。可以对生产的太阳能电池进行效率/外观/EL测试。
与现有技术相比，本公开具有如下有益效果。本公开提供了一种新的双面太阳能电池的背电极图形，从而解决了电池和组件生产中所遇到的问题，并且进一步提升电池的转换效率。具体而言，通过用银栅线代替传统的块状背主栅，可以进一步减少遮光面积，从而提高背面电流。因此，可大大提升电池的转换效率，特别是背面效率。同时，可以避免在背主栅中使用厚的铝条，从而解决了烧结铝珠和组件层压隐裂问题。此外，在银栅线下方不设置槽，使得背激光不开槽面积变大。这减少了激光损伤，从而进一步提升了双面电池的转换效率。
应该理解的是，本公开的以上详细实施例仅仅是为了举例说明或解释本公开的原理，而不是限制本公开。因此，凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代以及改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。同时，本公开所附的权利要求旨在覆盖落入权利要求的范围和边界的等同替代的范围和边界的所有变化和修改。
Claims (20)
1.一种双面太阳能电池(100)，包括背电极，所述背电极包括：
多根铝栅线(75)，在第一方向(230)上延伸；以及
银电极(310)，所述银电极(310)包括在所述第一方向(230)上延伸的多根第一银栅线(320)和在第二方向(240)上延伸的一根或多根第二银栅线(330)，所述第二方向(240)不同于所述第一方向(230)，所述一根或多根第二银栅线(330)与所述多根第一银栅线(320)相交；
其中所述多根第一银栅线(320)的数目与所述多根铝栅线(75)的数目相同，并且
其中所述多根第一银栅线(320)中的第一银栅线(320)与所述多根铝栅线(75)中的对应铝栅线(75)重叠，使得所述第一银栅线(320)与所述对应铝栅线(75)连接。
2.根据权利要求1所述的双面太阳能电池(100)，其中所述第一银栅线(320)与所述对应铝栅线(75)之间的重叠距离为1-3000μm。
3.根据权利要求1所述的双面太阳能电池(100)，其中所述第一银栅线(320)的宽度与所述对应铝栅线(75)的宽度相同。
4.根据权利要求1所述的双面太阳能电池(100)，其中所述第一银栅线(320)的宽度为1-3000μm。
5.根据权利要求1所述的双面太阳能电池(100)，其中所述一根或多根第二银栅线(330)中的第二银栅线(330)用于所述双面太阳能电池(100)与外围组件的焊接。
6.根据权利要求1所述的双面太阳能电池(100)，其中所述银电极(310)还包括银块(410)，以用于所述双面太阳能电池(100)与外围组件的焊接。
7.根据权利要求1所述的双面太阳能电池(100)，其中所述一根或多根第二银栅线(330)中的第二银栅线(330)的长度为1-300mm。
8.根据权利要求1所述的双面太阳能电池(100)，其中所述一根或多根第二银栅线(330)中的第二银栅线(330)的宽度为1-3000μm。
9.根据权利要求1所述的双面太阳能电池(100)，其中所述双面太阳能电池(100)还包括背钝化膜(50)，所述背钝化膜(50)包括形成于其中的槽(60)，所述对应铝栅线(75)至少部分地位于所述槽(60)中，所述银电极(310)设置在所述背钝化膜(50)的不含所述槽(60)的区域内。
10.根据权利要求1所述的双面太阳能电池(100)，其中所述第二方向(240)与所述第一方向(230)垂直。
11.一种用于生产双面太阳能电池(100)的方法，包括形成所述双面太阳能电池(100)的背电极，其中形成所述背电极包括：
形成多根铝栅线(75)，所述多根铝栅线(75)在第一方向(230)上延伸；以及
形成银电极(310)，所述银电极(310)包括在所述第一方向(230)上延伸的多根第一银栅线(320)和在第二方向(240)上延伸的一根或多根第二银栅线(330)，所述第二方向(240)不同于所述第一方向(230)，所述一根或多根第二银栅线(330)与所述多根第一银栅线(320)相交；
其中所述多根第一银栅线(320)的数目与所述多根铝栅线(75)的数目相同，并且
其中所述多根第一银栅线(320)中的第一银栅线(320)与所述多根铝栅线(75)中的对应铝栅线(75)重叠，使得所述第一银栅线(320)与所述对应铝栅线(75)连接。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一银栅线(320)与所述对应铝栅线(75)之间的重叠距离为1-3000μm。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一银栅线(320)的宽度与所述对应铝栅线(75)的宽度相同。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一银栅线(320)的宽度为1-3000μm。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述一根或多根第二银栅线(330)中的第二银栅线(330)用于所述双面太阳能电池(100)与外围组件的焊接。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述银电极(310)还包括银块(410)，以用于所述双面太阳能电池(100)与外围组件的焊接。
17.根据权利要求11所述的方法，其中所述一根或多根第二银栅线(330)中的第二银栅线(330)的长度为1-300mm。
18.根据权利要求11所述的方法，其中所述一根或多根第二银栅线(330)中的第二银栅线(330)的宽度为1-3000μm。
19.根据权利要求11所述的方法，还包括：
形成所述双面太阳能电池(100)的背钝化膜(50)；以及
在所述背钝化膜(50)中形成槽(60)，其中所述对应铝栅线(75)至少部分地位于所述槽(60)中，并且所述银电极(310)设置在所述背钝化膜(50)的不含所述槽(60)的区域内。
20.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二方向(240)与所述第一方向(230)垂直。
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