CN112838135A - 一种边缘钝化修复的柔性太阳能电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种边缘钝化修复的柔性太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：提供硅片，在硅片其中一面预切割形成网格状凹槽；将硅片制绒清洗，形成金字塔绒面；在硅片表面形成钝化层及掺杂层；在硅片的正背面沉积透明导电膜层，通过激光开口或印刷掩模的方法在透明导电膜层形成缺口；在硅片表面形成金属电极，N型电极位于电池正面而P型引出电极位于电池的背面；在硅片的背面通过图形印刷的方式，形成多个子电池单元，相邻子电池单元之间预留间隙。本发明在P面切割预设位置附近，通过印刷制作掩模的方式移除该处的ITO膜层，P面切割入光成为可能，不限于只从N面切割HIT电池，且切割深度无限制，增大了由小电池单元组合成柔性组件的工艺选择范围。
Description
技术领域
本发明涉及晶硅太阳能电池技术领域，尤其涉及一种边缘钝化修复的柔性太阳能电池的制备方法。
背景技术
目前硅基太阳能电池一般都采用正面玻璃或双面玻璃封装成模组，无法实现柔性弯曲的功能。部分应用采用三维曲面封装的方式，适应车顶或波浪型屋顶的用途。薄膜太阳能例如CIGS技术方案在铜基柔性基带上制作，可定制不同形状。但是弯折次数有限，同时薄膜技术对外部环境变化例如湿度和外部压力敏感。所以目前以上技术途径只能实现半柔性或曲面封装的功能。
然而硅基太阳能电池经过多年的发展，成本下降显著，目前部分光伏企业采用玻璃封装的刚性模组已经宣布可以实现平价上网，但是硅片本身易碎，虽然用于光伏发电的电池向薄片化发展，HIT技术提出90微米级别的可高度弯曲电池，SunPower电池片由于单面金属的弹性保护机制也可以适应大尺度的弯曲。但是以上可能的技术路线也无法适应百万次级别的震动和弯曲，所以一直无法封装成真正意义上可多次弯折的柔性模组。
一种可行的方式是现行把太阳能电池激光切割分成不易断裂的电池子单元，电池子单元可以用先串联后并联或先并联再窜连的方式形成大型的柔性发电模组。但是高效电池片对切割损失敏感，例如对HIT电池从N面入光，在不切穿的前提下，每次切割会造成～1％的相对功率损失。从P面入光，其功率损失更会提升3倍。所以对以HIT为代表的N型高效电池，只能从N面入光，在不切透的情况下，用机械掰裂的方式完成余下的裂片。自动化制造过程较为复杂，制作成本较高。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种边缘钝化修复的柔性太阳能电池的制备方法，用适当的技术处理P面材料，使得从双面切割成为可能，极大地拓宽了工艺途径。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种边缘钝化修复的柔性太阳能电池的制备方法，所述方法包括如下步骤：
提供硅片，在硅片其中一面预切割形成网格状凹槽；
将硅片制绒清洗，形成金字塔绒面；
在硅片表面形成钝化层及掺杂层；
在硅片的正背面沉积透明导电膜层，通过激光开口或印刷掩模的方法在透明导电膜层形成缺口；
在硅片表面形成金属电极，N型电极位于电池正面而P型引出电极位于电池的背面；
在硅片的背面通过图形印刷的方式，形成多个子电池单元，相邻子电池单元之间预留间隙。
进一步的，所述硅片为N型单晶硅片或基于N型硅片的HIT电池片。
进一步的，所述子电池单元之间预留间隙可通过激光切割或机械切割裂片的方式形成凹槽，所述凹槽深度为20-150um。
进一步的，所述凹槽在电池的正面或背面，无论形成的凹槽在N面或P面，通过激光开口或印刷掩模的方法在透明导电膜层形成缺口在P面凹槽附近，切割时从缺口穿过。
进一步的，所述子电池单元预留间隙为横向和纵向，其切割数目为4～40之间，由此可分割成12～800之间的子电池单元。
进一步的，所述子电池单元之间预留间隙为0.05-0.5mm。。
由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明采用把太阳能电池裂解成多个子电池单元的方案，保证组成的模组的多次卷曲不会产生电池性能和可靠性的下降，由于提升柔性弯折的功能是要求，电池片分解成许多发电子单元，无论激光切割或机械金刚轮切割，每次切割都会造成一定的功率损失。针对HIT高效电池，在P面切割预设位置附近，通过印刷制作掩模的方式移除该处的ITO膜层，经过此项处理，P面切割入光成为可能，不限于只从N面切割HIT电池，且切割深度无限制，增大了由小电池单元组合成柔性组件的工艺选择范围，在激光切割的过程中，保护性的气体或液体氛围的采用可以进一步降低电池发电效率的损失，在实现硅基电池模组可以实现柔性卷曲的同时，保持合理的制造成本和较高的发电效率。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1为本发明实施例太阳能电池预留激光切割形成网格槽的位置示意图；
图2为本发明实施例裂成子单元并拉伸使得子单元之间产生一定间隙后的结构示意图，其中一个方向(非卷折方向)的尺度显著大于另一维度的尺寸(卷折方向)；
图3为本发明实施例电池单元的界面，HIT电池结构由正反面钝化膜层和ITO膜层覆盖；
图4为本发明实施例电池单元用印刷定义在P面缺口的侧面结构示意图；
图5为本发明实施例电池单元激光从N面入光进行切割的侧面结示意图；
图6为本发明实施例电池单元激光从P面入光进行切割的侧面结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
如图1-6所示，一种边缘钝化修复的柔性太阳能电池的制备方法，所述方法包括如下步骤：
提供硅片，在硅片其中一面预切割形成网格状凹槽；其形成的子电池单元11长度L为3mm，宽度W为2mm(宽度方向为最后形成的模组的卷折方向)，激光切割深度为80um，硅片01可以为N型单晶硅片或基于N型硅片的HIT电池片；
将硅片01制绒清洗，去除硅片01表面机械损伤，形成金字塔绒面；
在硅片01表面形成钝化层及掺杂层；在硅片的正面施加钝化膜层(本征型非晶硅膜层15和N型非晶硅膜层17)，通过PECVD化学气相沉积技术，在硅片01的背面沉积本征型非晶硅15和P型掺杂非晶硅16；
通过PVD物理气相沉积技术，在硅片01的正背面沉积透明导电膜层20，通过激光开口或印刷掩模的方法在透明导电膜层形成缺口21；如图5和6截面图所示，激光切痕22从缺口21中穿过，在激光切痕及最终形成的断裂面附近，透明导电层ITO被移除，可以避免激光热处理造成的衰减效应，如图5和图6两种方式，激光可以从正面或背面入光，然后清洁表面；在硅片01表面形成金属电极，N型电极位于电池正面而P型引出电极位于电池的背面；在硅片01背面用丝网印刷银浆或铜电镀的方式形成正面栅线电极13A和13B，在背面形成栅线电极12A和12B。优选的，正背面的栅线电极可采用铜电镀栅线。正面栅线电极分为主栅线N电极(13A)、细栅线N电极(13B)，背面栅线电极分为主栅线P电极(12A)、细栅线P电极(12B)。如图1所示，其中细栅线N电极(12B)和细栅线P电极(13B)为引出电极，呈指状平行分布。主栅线N电极12A和主栅线P电极13A分布在子电池单元11的两端。但是也可以采用鱼排式位于发电子单元较为中央的位置。在硅片01的背面通过图形印刷的方式，形成多个子电池单元11，相邻子电池单元11之间预留间隙。
采用上述太阳能电池制作模组时，电池裂成多个子电池，且每个子电池之间保持一定的间隙，模组弯曲时子电池之间有足够的弯曲拉伸空间，使得硅基电池模组可以实现柔性卷曲。
本发明采用把太阳能电池裂解成多个子电池单元的方案，保证组成的模组的多次卷曲不会产生电池性能和可靠性的下降，由于提升柔性弯折的功能是要求，电池片分解成许多发电子单元，无论激光切割或机械金刚轮切割，每次切割都会造成一定的功率损失。针对HIT高效电池，在P面切割预设位置附近，通过印刷制作掩模的方式移除该处的ITO膜层，经过此项处理，P面切割入光成为可能，不限于只从N面切割HIT电池，且切割深度无限制，增大了由小电池单元组合成柔性组件的工艺选择范围，在激光切割的过程中，保护性的气体或液体氛围的采用可以进一步降低电池发电效率的损失，在实现硅基电池模组可以实现柔性卷曲的同时，保持合理的制造成本和较高的发电效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种边缘钝化修复的柔性太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
提供硅片，在硅片其中一面预切割形成网格状凹槽；
将硅片制绒清洗，形成金字塔绒面；
在硅片表面形成钝化层及掺杂层；
在硅片的正背面沉积透明导电膜层，通过激光开口或印刷掩模的方法在透明导电膜层形成缺口；
在硅片表面形成金属电极，N型电极位于电池正面而P型引出电极位于电池的背面；
在硅片的背面通过图形印刷的方式，形成多个子电池单元，相邻子电池单元之间预留间隙。
2.根据权利要求1所述一种边缘钝化修复的柔性太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述硅片为N型单晶硅片或基于N型硅片的HIT电池片。
3.根据权利要求1所述一种边缘钝化修复的柔性太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述子电池单元之间预留间隙可通过激光切割或机械切割裂片的方式形成凹槽，所述凹槽深度为20-150um。
4.根据权利要求2所述一种边缘钝化修复的柔性太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述凹槽在电池的正面或背面，无论形成的凹槽在N面或P面，通过激光开口或印刷掩模的方法在透明导电膜层形成缺口在P面凹槽附近，切割时从缺口穿过。
5.根据权利要求1所述一种边缘钝化修复的柔性太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述子电池单元预留间隙为横向和纵向，其切割数目为4～40之间，由此可分割成12～800之间的子电池单元。
6.根据权利要求1所述一种边缘钝化修复的柔性太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述子电池单元之间预留间隙为0.05-0.5mm。
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