CN115425100A - 一种太阳电池 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种太阳电池，涉及光伏领域。太阳电池包括背面设置有钝化层的电池片以及若干根位于钝化层表面的主栅线，每根主栅线分为交替设置的线性主栅和环形主栅；每个环形主栅在钝化层的表面投影内设置有两条第一激光槽，两条第一激光槽分别对应设置在环形主栅的相对两侧，每根主栅线通过对应的第一激光槽与电池片形成欧姆接触。本实施例中的太阳电池在特定的位置开设有第一激光槽，能在不影响太阳电池的开路电压的情况下，降低太阳电池的背接触电阻和背电极电阻。
Description
技术领域
本申请涉及光伏电池领域，具体而言，涉及一种太阳电池。
背景技术
PERC太阳电池(Passivated Emitterand Rear Cell，发射极和背面钝化电池)因转换效率高、成本低已逐渐成为替代全铝背场太阳电池(Al-BSF)的最佳选择。PERC太阳电池以背面局域点接触的形式替代了全铝背场，减少了背表面复合速率，增加了背反射性能，从而提升了电池的开路电压和短路电流。
双面PERC电池的背面设置有钝化层，钝化层可以降低电池的表面复合速率，提升开路电压，但是钝化层不导电，不能产生光生载流子的加速作用。因此为了导电，需要使用激光对钝化层的部分区域进行开槽，然后在开槽的位置设置栅线，使得栅线与电池片形成欧姆接触，以将电池内部产生的电子导出，最终将电子汇集到背面电极，从而向外输送电流。
目前的PERC电池会在主栅和副栅对应的区域都开设槽线，这样虽然能提升栅线的载流子收集能力，加速载流子的运动。但是在主栅和副栅对应的区域都开设槽线会增大背接触电阻和背电极电阻，导致太阳电池的光电转化效率降低。
发明内容
本申请实施例提供一种太阳电池，能降低太阳电池的背接触电阻和背电极电阻，增加太阳电池的光电转化效率。
本申请实施例提供的太阳电池包括背面设置有钝化层的电池片以及若干根位于钝化层表面的主栅线，每根主栅线分为交替设置的线性主栅和环形主栅；每个环形主栅在钝化层的表面投影内设置有两条第一激光槽，两条第一激光槽分别对应设置在环形主栅的相对两侧，每根主栅线通过对应的第一激光槽与电池片形成欧姆接触。
在上述实现过程中，申请人发现，将主栅线设置成交替设置的线性主栅和环形主栅结构，同时在环形主栅对应的区域内的相对两侧分别设置两条第一激光槽，不仅可以降低太阳电池的背接触电阻和背电极电阻，而且还能最大程度上减少对太阳电池的开路电压的影响，这样就能增大太阳电池的转化效率。另外，主栅线的环形主栅的位置也为电极提供了安装空间。
在一种可能的实现方式中，成对的第一激光槽之间的距离为2.3～2.5mm，每个第一激光槽的长度为4.5～7.5mm。
在一种可能的实现方式中，每个第一激光槽是由若干个圆形的激光光斑组成的，每个激光光斑的直径为28～30μm。
在上述实现过程中，激光光斑的直径过大容易导致第一激光槽的宽度过大，这样会对电池片造成额外的损伤，过小不利于主栅线与电池片之间形成欧姆接触。
在一种可能的实现方式中，环形主栅的内环宽度为1.5～2mm，环形主栅的外环宽度为2.3～3mm，环形主栅的长度为9.9～10.5mm。
在一种可能的实现方式中，线性主栅的长度为7.0～16.0mm，线性主栅的宽度为1.0～2.1mm。
在一种可能的实现方式中，每根主栅线上还设置有若干根副栅线，每根副栅线在钝化层的表面投影内开设有第二激光槽，每条副栅线通过第二激光槽与电池片形成欧姆接触。
在上述实现过程中，在钝化层上设置第二激光槽，副栅线通过第二激光槽与电池片形成欧姆接触，能充分地收集电池片中产生的载流子，载流子通过副栅线能传输并汇集至主栅线上。
在一种可能的实现方式中，每条副栅线在钝化层的表面投影内的激光开膜率为0.8％～1.8％。
在上述实现过程中，开膜率过大会提升接触电阻和背电极电阻，过小不利于副栅线收集产生的载流子，因此激光开膜率需要保持在合适的范围内。
在一种可能的实现方式中，每根副栅线的宽度为60～200μm，相邻的副栅线之间的距离为0.8～1.5mm。
在一种可能的实现方式中，每个环形主栅中均设置有电极，主栅线通过环形主栅与电极相连。
在上述实现过程中，环形主栅中，与主栅线连接的电极能起到汇总电池片中产生的载流子的作用，方便电池对外输出电流。
在一种可能的实现方式中，电极呈矩形，矩形的电极的宽度大于环形主栅的内环的距离，且电极的宽度为1.8～2.2mm，长度为4.0～5.5mm。
在上述实现过程中，电极的宽度大于环形主栅的内环的宽度，这样才能保证电极与环形主栅的相对两侧搭接，方便汇总产生的载流子。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例1提供的太阳电池的结构示意图；
图2为图1中A处的放大图；
图3为本申请对比例1提供的太阳电池的结构示意图；
图4为图3中B处的放大图；
图5为本申请对比例3提供的太阳电池的结构示意图；
图6为图5中C处的放大图。
图标：001-电池片；100-钝化层；110-第一激光槽；120-第二激光槽；130-第三激光槽；200-主栅线；210-线性主栅；220-环形主栅；300-电极；400-副栅线。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例1
请参看图1和图2，本实施例提供的一种太阳电池，太阳电池包括背面设置有钝化层100的电池片001以及若干根位于电池片表面的主栅线200，其中“若干根主栅线200”是指，一个电池片表面的主栅线200的数量不少于两根。作为示例性地，本实施例中，每个电池片的背面主栅线200的数量为12根。
需要说明的是，太阳电池中往往不止一个电池片001，例如本实施例中的太阳电池就是两个电池片001的边缘抵接形成的。本实施例后续均是以一个电池片001为例，对栅线以及激光槽的结构进行说明。
每根主栅线200分为交替设置的线性主栅210和环形主栅220，其中“环形主栅220”的形状是类似于环形跑道的形状，中间为矩形，两端为弧形；线性主栅210的长度通常为7.0～16mm，宽度为1.0～2.1mm，环形主栅220的内环宽度r1通常为1.5～2mm，外环宽度r3通常为2.3～3mm，环形主栅220的长度通常为9.9～10.5mm；例如，内环宽度r1可以是1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm，外环宽度r3可以是2.35mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm，环形主栅220的长度可以是10mm、10.1mm、10.2mm、10.3mm、10.4mm。作为示例性地，本实施例中，每根主栅线200上，线性主栅210的数量为5个，环形主栅220的数量为4个(两个电池片001中，每根每根主栅线200上的环形主栅220的数量即为8个，通常这种结构的电池被称为8分段电池)；而且每个线性主栅210的长度为15.92mm，宽度为1.5mm，环形主栅220的内环宽度为1.5mm，外环宽度为2.5mm，内环和外环之间的距离r2就是0.5mm，环形主栅220的长度为10.42mm。
另外，环形主栅220中还设置有矩形的电极300，电极300与环形主栅220的相对两侧搭接，从而与主栅线200相连，用于汇总主栅线200中的载流子，然后对外输出形成电流。由于电极300要与环形主栅220的相对两侧搭接，因此矩形的电极300的宽度需要大于环形主栅220的内环的宽度。本实施例电极300的宽度通常为1.8～2.2mm，长度一般为4.0～5.5mm，材料一般为银；作为示例性地，电极300的宽度为1.8mm，长度为10.5mm。当然，在其他一些实施例中，电极300还可以是其他形状，只需要保证电极300与主栅线200相连即可。
如图2所示，环形主栅220会在钝化层100的表面形成投影，钝化层100在环形主栅220投影的区域设置有两条成对的第一激光槽110，成对的第一激光槽110布置在环形主栅220的投影区域的相对两侧，与环形主栅220的直线位置相对应，每根主栅线200通过环形主栅220对应的第一激光槽110与电池片形成欧姆接触。本实施例中，每对第一激光槽110之间的距离为2.3～2.5mm，每条第一激光槽110的长度在4.5～7.5mm之间。为了保证第一激光槽110位于环形主栅220的投影区域，成对的第一激光槽110之间的距离要小于环形主栅220的外环宽度r3，同时大于内环宽度r1，而且第一激光槽110的长度也要小于环形主栅220的长度，因此作为示例性地，本实施例中第一激光槽110之间的距离为2.3mm，每条第一激光槽110的长度为5mm。发明人发现，在钝化层100对应环形主栅220的相对两侧的位置开设第一激光槽110，既能够减小电池的背接触电阻和背电极电阻，同时又不会对电池的开路电压造成明显的影响。
此外，本实施例中，每根主栅线200上还设置有若干条副栅线400，副栅线400也会在钝化层100的表面形成投影，投影的区域设置有第二激光槽120，每条副栅线400通过对应的第二激光槽120与电池片001形成欧姆接触，这样每条副栅线400都能收集电池片001中产生的载流子，然后将载流子传输汇集到主栅线200上，之后传输至电极300。每根副栅线400的宽度一般为60～200μm，相邻的副栅线400之间的距离为0.8～1.5mm。作为示例性地，本实施例中，每根副栅线400的宽度为60μm，相邻的副栅线400之间的距离为0.8mm(图2中的激光槽均用虚线表示，代表栅线实际上是被栅线的投影覆盖的)。
上述的“若干条副栅线400”是指，每根主栅线200上连接的副栅线400的数量不少于10根，作为示例性地，本实施例中，每根主栅线200上连接的副栅线400的数量不少于50根。
为了减少副栅线400位置的背接触电阻和背电极电阻，现有的第二激光槽120一般都是间隔设置的，每条副栅线400在钝化层100的表面投影的区域，激光开膜率一般在0.8％～1.8％之间。作为示例性地，本实施例中，激光开膜率为0.8％。
本实施例中，每条第一激光槽110以及每条第二激光槽120都是由多个圆形的激光光斑组成的，每个激光光斑之间既可以间隔排布，也可以连续排布，每个激光光斑的直径为28～30μm，不宜过大或过小，过大容易导致激光槽的宽度过大，这样会对电池片造成额外的损伤，过小不利于栅线与电池片之间形成欧姆接触。作为示例性地，本实施例中每个激光光斑的直径为28μm。
本实施例还提供了一种太阳电池的制备方法，以P型电池片为例，本实施例中的制备方法具体如下：
1、制绒：采用单晶P型硅片，用碱进行正面和背面制绒形成绒面结构。
2、扩散：将制绒后硅片放入管式炉中通入三氯氧磷，在高温下进行反应，使正面扩散形成PN发射结。扩散后硅片的正表面薄层的方块电阻为120～200Ω/cm2之间。
3、正面激光掺杂：利用扩散后的磷硅玻璃为磷源，在扩散后硅片的正面且对应正电极栅线的金属化区域进行激光掺杂，形成重掺杂区，从而在硅片正面实现选择发射极的结构，重掺杂区的方块电阻为60～90Ω/cm2之间。
4、热氧：将正面激光掺杂后的硅片通氧进行氧化。
5、去PSG(Phospho Silicate Glass，磷硅玻璃)：将热氧化后硅片，用HF(氢氟酸)去除背面及周边PSG。
6、碱抛：将去PSG后的硅片进行背面和边缘抛光，正面去PSG。
7、氧化退火：将碱抛后的硅片进行氧化及退火处理。
8、背面沉积钝化层100：在退火后的硅片背面制备钝化层100。
9、正面沉积减反膜：在硅片的正面制备钝化及减反射层。
10、背面形成激光槽：利用激光在钝化层100的表面开设本实施例中的第一激光槽110和第二激光槽120。
11、形成背面电极：采用背铝浆料，使用印刷的方式形成本实施例中的主栅线200和副栅线400；采用背银浆料，使用印刷的方式形成本实施例中的电极300。
在印刷栅线和电极时，采用高精度相机抓拍激光MARK点方式进行对位，确保精度。网板规格采用低沙厚、低膜厚网板，优选网版目数360目、线径16μm、沙厚22或26μm、膜厚20μm；次选网版目数325目、线径16μm、沙厚26μm、膜厚20μm。
12、正电极主栅区印刷：采用正银浆料，在印刷了背面电极的硅片上丝网印刷制备正面电极。
13、烧结：将印刷正面电极的硅片进行共烧结，烧结峰值温度72～-800℃。
14、电注入：将烧结后的电池片进行电注入处理。
15、成品：将产品电池片测试、分选、包装入库，制成太阳电池。
实施例2
本实施例提供了一种太阳电池，相比于第一实施例，其主要的区别为:
每根主栅线200上，线性主栅210的数量为7个，此时环形主栅220的数量为6个(两个电池片001中，每根每根主栅线200上的环形主栅220的数量即为12个，通常这种结构的PECR电池被称为12分段电池)。
对比例1
请参看图3和图4，本对比例提供了一种太阳电池，相比于第一实施例，其主要的区别为:
在钝化层100上对应线性主栅210的区域开设有第三激光槽130，第三激光槽130在相应位置的激光开膜率为0.8％；而且在环形主栅220对应的区域没有开设第一激光槽110。
对比例2
本对比例提供了一种太阳电池，相比于第一实施例，其主要的区别为:不含有第一激光槽110。
对比例3
请参看图5和图6，本对比例提供了一种太阳电池，相比于第一实施例，其主要的区别在于:
在钝化层100上对应线性主栅210的区域开设有第三激光槽130，第三激光槽130在相应位置的激光开膜率为0.8％。
应用例
使用Halm测试机分别对实施例1～实施例2以及对比例1～对比例3中的太阳电池进行电学性能的测试，测试结果如下表所示：
表1实施例1～2和对比例1～3中的太阳电池电学性能
由表1可知，本实施例中的太阳电池的激光槽的布置，可以有效增加钝化背场面积，降低背接触电阻，从而提升太阳电池的转化效率，而且提升效率可高于0.02％。另外，本实施例中的激光槽的布置，还可以减少背面开槽时间，提高生产效率。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种太阳电池，其特征在于，其包括背面设置有钝化层的电池片以及若干根位于所述钝化层表面的主栅线，每根所述主栅线分为交替设置的线性主栅和环形主栅；
每个所述环形主栅在所述钝化层的表面投影内设置有两条第一激光槽，两条所述第一激光槽分别对应设置在所述环形主栅的相对两侧，每根所述主栅线通过对应的所述第一激光槽与所述电池片形成欧姆接触。
2.根据权利要求1所述的太阳电池，其特征在于，成对的所述第一激光槽之间的距离为2.3～2.5mm，每个所述第一激光槽的长度为4.5～7.5mm。
3.根据权利要求1所述的太阳电池，其特征在于，每个所述第一激光槽是由若干个圆形的激光光斑组成的，每个所述激光光斑的直径为28～30μm。
4.根据权利要求1所述的太阳电池，其特征在于，所述环形主栅的内环宽度为1.5～2mm，所述环形主栅的外环宽度为2.3～3mm，所述环形主栅的长度为9.9～10.5mm。
5.根据权利要求1所述的太阳电池，其特征在于，所述线性主栅的长度为7.0～16.0mm，所述线性主栅的宽度为1.0～2.1mm。
6.根据权利要求1所述的太阳电池，其特征在于，每根所述主栅线上还设置有若干根副栅线，每根所述副栅线在所述钝化层的表面投影内开设有第二激光槽，每条所述副栅线通过所述第二激光槽与所述电池片形成欧姆接触。
7.根据权利要求6所述的太阳电池，其特征在于，每条所述副栅线在所述钝化层的表面投影内的激光开膜率为0.8％～1.8％。
8.根据权利要求6所述的太阳电池，其特征在于，每根所述副栅线的宽度为60～200μm，相邻的所述副栅线之间的距离为0.8～1.5mm。
9.根据权利要求1所述的太阳电池，其特征在于，每个所述环形主栅中均设置有电极，所述主栅线通过所述环形主栅与所述电极相连。
10.根据权利要求9所述的太阳电池，其特征在于，所述电极呈矩形，矩形的所述电极的宽度大于所述环形主栅的内环的距离，且所述电极的宽度为1.8～2.2mm，长度为4.0～5.5mm。
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