CN115360247A - 一种预埋导线的异质结光伏电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的一种预埋导线的异质结光伏电池及其制备方法，硅衬底，所述硅衬底的正面和背面的栅线对应位置均设有一个向内凹进的电极槽，所述硅衬底的正面和背面均设有非晶硅本征层，所述硅衬底正面的非晶硅本征层的外侧设有N型非晶硅掺杂层，硅衬底背面的非晶硅本征层的外侧设有P型非晶硅掺杂层，所述N型非晶硅掺杂层的外侧设有一层正面TCO导电膜，所述P型非晶硅掺杂层的外侧设有一层背面TCO导电膜；所述电极槽内设有金属导线，金属导线通过导电胶固定在电极槽的底部，所述电极槽内印刷低温浆料，所述电极槽外部的低温浆料形成电极。本发明降低串联电阻从而提高电池光电转化效率以及增加低温浆料的焊接拉力。
Description
技术领域
本发明涉及光伏电池技术领域，尤其涉及一种预埋导线的异质结光伏电池及其制备方法。
背景技术
目前异质结电池的制造工艺：清洗制绒、非晶硅镀膜、PVD或RPD镀膜、丝网印刷制备金属电极；主要的这四道工艺的工艺温度都在250℃以下，其中使用低温浆料通过丝网印刷技术制备电极这道工艺采用丝网印刷机将低温浆料通过特定图案、参数的网版印刷到承印物上。
低温浆料要求具有：高导电性、焊接拉力需要在1N/mm以上、好的印刷性、可靠性。高导电性主要是靠金属粉末来决定的，金属粉末作为导电媒介通过树脂包裹与连接，根据量子隧道效应金属粉末不需要烧结，只需要通过树脂交联，太阳能电池中产生的电子就能在TCO膜层和一个个金属粉末间传输形成导电通路。低温浆料相对于高温烧结浆料它的体电阻与接触电阻都较差，低温银浆接触电阻大多在5E-05Ω*cm2，体电阻在5E-06Ω*cm。
焊接拉力需要在1N/mm以上，焊接拉力主要靠浆料中的树脂提供附着力来与TCO进行粘连，树脂过多会使浆料导电性能下降，少了会使焊接拉力达不到要求；
低温浆料要靠溶剂来调节，低温浆料中固含量（金属粉末：银粉、银铜络合物）95%左右，溶剂相对较少，为提高导电性金属粉末中有部分粉末呈片状，片状粉末也是印刷性的主要影响因素之一。可靠性主要靠树脂来调节。
为了提高电池光电池转化效率，串联电阻越小越好。在常规多主栅异质结电池使用常规网版（感光乳剂网版、PI膜网版）制备的栅线（主栅线宽100um左右，高15um左右，正面副栅线宽55um左右，高18um左右），通过二次印刷发现串联电阻还有较大下降空间；但二次印刷的栅线宽度增加会减小电池受光面积造成短路电流损失，影响光电转化效率的提升。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种预埋导线的异质结光伏电池及其制备方法，解决栅线高宽比差、拉力低以及印刷性差的问题，来降低串联电阻从而提高电池光电转化效率以及增加低温浆料的焊接拉力。
本发明的目的是这样实现的：
一种预埋导线的异质结光伏电池，它包括硅衬底，所述硅衬底的正面和背面的栅线对应位置均设有一个向内凹进的电极槽，所述硅衬底的正面和背面均设有非晶硅本征层，所述硅衬底正面的非晶硅本征层的外侧设有N型非晶硅掺杂层，硅衬底背面的非晶硅本征层的外侧设有P型非晶硅掺杂层，所述N型非晶硅掺杂层的外侧设有一层正面TCO导电膜，所述P型非晶硅掺杂层的外侧设有一层背面TCO导电膜；所述电极槽内设有金属导线，金属导线通过导电胶固定在电极槽的底部，所述电极槽内印刷低温浆料，实现金属导线的预埋；所述电极槽外部的低温浆料形成电极。
进一步地，所述电极槽的宽度为10~20um，深度为8~15um。
一种预埋导线的异质结光伏电池的制备方法，包括以下内容：
步骤一、激光开槽
选取硅片，在硅片的正面和背面的栅线对应位置均开设一个电极槽；
步骤二、硅片的清洗制绒
对开槽后的硅片进行制绒、清洗处理；硅片经过清洗工艺，去除了硅片表面的有机物脏污、金属杂质及表面损伤层；硅片经高效清洗后制绒，硅片的正面和背面形成绒面层；
步骤三、非晶硅本征层镀膜
在硅片的正面和背面分别镀上非晶硅本征层，通过PECVD、HWCVD或LPCVD技术在电池片镀上本征非晶硅薄膜；
步骤四、N型非晶硅掺杂层和P型非晶硅掺杂层镀膜
在硅片的正面镀N型非晶硅掺杂层，通过PECVD、HWCVD或LPCVD技术在电池片镀上N型掺杂非晶硅薄膜；
在硅片的背面镀P型非晶硅掺杂层，通过PECVD、HWCVD或LPCVD技术在电池片镀上N型掺杂非晶硅薄膜；
步骤五、TCO导电膜沉积
通过采用PVD或RPD设备技术在硅片的正面和背面均镀上透明的TCO导电膜；
步骤六、预埋金属导线
在电极槽内设置固体金属导线；
步骤七、金属化制作
采用丝网印刷将低温浆料印刷在硅片正面和背面的电极槽内，分别制备金属电极；
步骤八、分选测试
通过分选测试挑选需电池片。
进一步地步骤六中，金属导线采用铜导线。
进一步地，步骤六中金属导线通过导电胶固定在电极槽内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明的电池片减小栅线遮挡面积，增加了导电栅线的截面积，提高了电导率；本发明优化栅线形貌，提升高宽比与栅线均匀性，降低栅线的电阻损耗，增加电池受光面积；本发明增加栅线与TCO膜层的接触面积来降低栅线（金属电极）与TCO膜层间的接触电阻；本发明的主栅线与TCO膜的接触面积增大，从而提高主栅线的焊接拉力。
（2）本发明的电池片正背面设有电极槽，凹槽内改用预埋固体金属导线，如铜导线，固体铜导线导电率大于低温银浆导电率，并且可以降低50%左右的银浆耗量，大大降低了银浆耗量，大大降低了异质结电池的生产成本。
（3）本发明的槽体结构可以降低印刷网版参数要求，减薄网版膜厚，提升印刷速度。
附图说明
图1为本发明的光伏电池的结构示意图。
图2为本发明的电极的局部截面图。
图3为本发明的电极槽的剖面示意图。
其中：
硅衬底1、非晶硅本征层2、N型非晶硅掺杂层3、P型非晶硅掺杂层4、正面TCO导电膜5、背面TCO导电膜6、电极槽7、金属导线8、电极9。
具体实施方式
为更好地理解本发明的技术方案，以下将结合相关图示作详细说明。应理解，以下具体实施例并非用以限制本发明的技术方案的具体实施态样，其仅为本发明技术方案可采用的实施态样。需先说明，本文关于各组件位置关系的表述，如A部件位于B部件上方，其系基于图示中各组件相对位置的表述，并非用以限制各组件的实际位置关系。
实施例1：
参见图1-3，图1绘制了实施例1的一种预埋导线的异质结光伏电池的主视图。如图所示，本实施例1涉及的一种无主栅的光伏组件，它包括硅衬底1，所述硅衬底1的正面和背面的栅线对应位置均设有一个向内凹进的电极槽7，所述电极槽7的宽度为15um、深度为10um；
所述硅衬底1的正面和背面均设有非晶硅本征层2，所述硅衬底1正面的非晶硅本征层2的外侧设有N型非晶硅掺杂层3，硅衬底1背面的非晶硅本征层2的外侧设有P型非晶硅掺杂层4，所述N型非晶硅掺杂层3的外侧设有一层正面TCO导电膜5，所述P型非晶硅掺杂层4的外侧设有一层背面TCO导电膜6。
所述电极槽7内设有金属导线8，金属导线8通过导电胶固定在电极槽7的底部，所述电极槽7内印刷低温浆料，实现金属导线8的预埋；所述电极槽7外部的低温浆料形成电极9。
参见图1~图3，本发明涉及的一种预埋导线的异质结光伏电池的制备方法，包括以下几个步骤：
S1、激光开槽
选取硅片，在硅片的正面和背面的栅线对应位置均开设一个电极槽；
S2、硅片的清洗制绒
对开槽后的硅片进行制绒、清洗处理；硅片经过清洗工艺，去除了硅片表面的有机物脏污、金属杂质及表面损伤层；硅片经高效清洗后制绒，硅片的正面和背面形成绒面层；
S3、非晶硅本征层镀膜
在硅片的正面和背面分别镀上非晶硅本征层，通过PECVD、HWCVD或LPCVD技术在电池片镀上本征非晶硅薄膜，正面非晶硅本征层的厚度为6nm，背面非晶硅本征层的厚度为4nm；
S4、N型非晶硅掺杂层和P型非晶硅掺杂层镀膜
在硅片的正面镀N型非晶硅掺杂层，通过PECVD、HWCVD或LPCVD技术在电池片镀上N型掺杂非晶硅薄膜，N型非晶硅掺杂层的厚度为8nm；
在硅片的背面镀P型非晶硅掺杂层，通过PECVD、HWCVD或LPCVD技术在电池片镀上N型掺杂非晶硅薄膜，P型非晶硅掺杂层的厚度为10nm；
S5、TCO导电膜沉积
通过采用PVD或RPD设备技术在硅片的正面和背面均镀上透明的TCO导电膜；
S6、预埋金属导线
在电极槽内设置固体金属导线，如铜导线，通过导电胶固定金属导线；
S7、金属化制作
采用丝网印刷将低温浆料印刷在硅片正面和背面的电极槽内，分别制备金属电极；
S8、分选测试
通过分选测试挑选需电池片。
PECVD和RPD（或PVD）镀膜这两道工艺所镀的单面膜层厚度约200nm，对电极槽的内部尺寸改变不大，最后通过丝网印刷在槽体上方，印刷上正面副栅，副栅顶部与TCO膜表面部分线高13um，加上槽体部分线高10um，总线高可增至23um，副栅线宽35um。
因此本发明的印刷步骤只需采用常规网版，膜厚15um左右，开口宽度25um以下即可（常规异质结网版膜厚25-30um，开口宽度28-33um左右），在增加了槽体结后的电池片搭配上低膜厚、低开口宽度的网版，栅线高宽比可以做的更高，栅线与TCO膜层接触面会更大，印刷速度也能得到提高，从而降低了栅线体电阻、降低了表面接触电阻、降低了栅线遮光面积，主栅下开槽印刷还能提升焊接拉力。
将本发明的实施例1的电池性能数据与常规未采用预埋导线印刷的异质结电池对比，本实施例1与现有技术的电性能对比表见下表，主要从短路电流Isc、填充因子FF和开路电压Voc体现，可以得到本发明的太阳能电池性能参数的提升，使太阳能电池的转换效率Eta有绝对1%的提升。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (5)
1.一种预埋导线的异质结光伏电池，其特征在于：它包括硅衬底（1），所述硅衬底（1）的正面和背面的栅线对应位置均设有一个向内凹进的电极槽（7），所述硅衬底（1）的正面和背面均设有非晶硅本征层（2），所述硅衬底（1）正面的非晶硅本征层（2）的外侧设有N型非晶硅掺杂层（3），硅衬底（1）背面的非晶硅本征层2的外侧设有P型非晶硅掺杂层（4），所述N型非晶硅掺杂层（3）的外侧设有一层正面TCO导电膜（5），所述P型非晶硅掺杂层（4）的外侧设有一层背面TCO导电膜（6）；所述电极槽（7）内设有金属导线（8），金属导线（8）通过导电胶固定在电极槽（7）的底部，所述电极槽（7）内印刷低温浆料；所述电极槽（7）外部的低温浆料形成电极（9）。
2.根据权利要求1所述的一种预埋导线的异质结光伏电池，其特征在于：所述电极槽（7）的宽度为10~20um，深度为8~15um。
3.一种权利要求1所述的预埋导线的异质结光伏电池的制备方法，其特征在于，包括以下内容：
步骤一、激光开槽
选取硅片，在硅片的正面和背面的栅线对应位置均开设一个电极槽；
步骤二、硅片的清洗制绒
对开槽后的硅片进行制绒、清洗处理；硅片经过清洗工艺，去除了硅片表面的有机物脏污、金属杂质及表面损伤层；硅片经高效清洗后制绒，硅片的正面和背面形成绒面层；
步骤三、非晶硅本征层镀膜
在硅片的正面和背面分别镀上非晶硅本征层，通过PECVD、HWCVD或LPCVD技术在电池片镀上本征非晶硅薄膜；
步骤四、N型非晶硅掺杂层和P型非晶硅掺杂层镀膜
在硅片的正面镀N型非晶硅掺杂层，通过PECVD、HWCVD或LPCVD技术在电池片镀上N型掺杂非晶硅薄膜；
在硅片的背面镀P型非晶硅掺杂层，通过PECVD、HWCVD或LPCVD技术在电池片镀上N型掺杂非晶硅薄膜；
步骤五、TCO导电膜沉积
通过采用PVD或RPD设备技术在硅片的正面和背面均镀上透明的TCO导电膜；
步骤六、预埋金属导线
在电极槽内设置固体金属导线；
步骤七、金属化制作
采用丝网印刷将低温浆料印刷在硅片正面和背面的电极槽内，分别制备金属电极；
步骤八、分选测试
通过分选测试挑选需电池片。
4.根据权利要求3所述的一种预埋导线的异质结光伏电池的制备方法，其特征在于：步骤六中，金属导线采用铜导线。
5.根据权利要求3所述的一种预埋导线的异质结光伏电池的制备方法，其特征在于：步骤六中金属导线通过导电胶固定在电极槽内。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 313100 in the factory area of Zhejiang Aikang Photoelectric Technology Co., Ltd., zheneng Smart Energy Technology Industrial Park, Meishan Town, Changxing County, Huzhou City, Zhejiang Province Applicant after: Huzhou Aikang Photoelectric Technology Co.,Ltd. Applicant after: Zhejiang Aikang Photoelectric Technology Co.,Ltd. Applicant after: Zhejiang Aikang New Energy Technology Co.,Ltd. Address before: 313100 in the factory area of Zhejiang Aikang Photoelectric Technology Co., Ltd., zheneng Smart Energy Technology Industrial Park, Meishan Town, Changxing County, Huzhou City, Zhejiang Province Applicant before: Huzhou Aikang Photoelectric Technology Co.,Ltd. Applicant before: Zhejiang Aikang Photoelectric Technology Co.,Ltd. Applicant before: JIANGYIN AKCOME SCIENCE AND TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information |