CN117374153A - 一种太阳能电池片激光诱导烧结方法及太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本申请提出一种太阳能电池片激光诱导烧结方法及一种太阳能电池，方法包括如下步骤：S1、将预先在正面及背面制作有图案化金属电极的太阳能电池片放入烧结炉进行烧结，得到正面预固化电极与背面预固化电极；其中，正面金属电极采用不含铝的低腐蚀性浆料；烧结峰值温度范围为600℃‑700℃，且高于600℃的烧结时间范围为1s～20s；S2、采用第一电极与第二电极分别接触太阳能电池片上表面与下表面的预固化电极，在太阳能电池片上下表面电连接的同时施加反向电压，以激光束作为光源，控制激光束扫描所述太阳能电池片。

Description

一种太阳能电池片激光诱导烧结方法及太阳能电池
技术领域
本申请属于光伏电池片技术领域，具体地，涉及一种太阳能电池片激光诱导烧结的方法及太阳能电池。
背景技术
目前的金属化方案为丝网印刷+烧结炉高温烧结，烧结炉通过红外灯管加热的方式使烧结炉腔体内的温度升高，本质上是通过热传递的方式使电池片的温度升高，从而达到浆料烧结所需要的温度。同时腔体内部还有气流运动，以及存在金属链带或者陶瓷辊道，电池片上各个区域存在较大的温度差异，容易导致EL(Electro Luminescence，电致发光)检测产生烧结不良。
其中，金属化方案适用于多种太阳能电池，以Topcon电池的制程为例，正面为硼掺杂形成的P型发射极，在传统的烧结炉烧结工艺下，为了确保金属化浆料与P型发射极有良好的接触电阻率，正面采用银铝浆，烧结过程中利用铝更激烈的反应活性，形成尺寸在1-2um，甚至更大的铝钉刺，从而形成良好的接触。但是形成的铝钉刺因为尺寸较大，很容易穿透P型发射极，引起局部漏电，同时也会导致更高的金属复合，降低电池片的开压。虽然Topcon电池上叠加了SE(选择性发射极)技术，重掺区具有更深的结深，但是上述高金属复合的情况依旧存在。其它太阳能电池存在同样的高金属复合的情形。
综上，现有太阳能电池，如果继续采用传统烧结炉烧结的金属化方案，容易因温度不均匀产生EL的烧结不良，同时采用银铝浆，更容易引起高的金属复合，导致电池片开路电压降低。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种太阳能电池片激光诱导烧结的方法，包括如下步骤：
S1、将预先在正面及背面制作有图案化金属电极的太阳能电池片放入烧结炉进行烧结，得到正面预固化电极与背面预固化电极；
其中，正面金属电极采用不含铝的低腐蚀性浆料；烧结峰值温度范围为600℃-700℃，且高于600℃的烧结时间范围为1s～20s；
S2、采用第一电极与第二电极分别接触太阳能电池片上表面与下表面的所述预固化电极，在太阳能电池片上下表面电连接的同时施加反向电压，以激光束作为光源，控制所述激光束扫描所述太阳能电池片。
优先地，所述电压范围为5V～25V，所述激光束扫描所述太阳能电池片的过程中，所述太阳能电池片的局域位置的处理时间＞30μs。
优先地，激光光源波长范围为500nm～2500nm，激光功率范围为0W～1000W，激光光斑尺寸为0.2mm～10mm，激光光斑功率密度为200W/cm2～5000W/cm2，激光扫描速度为0.1m/s～80m/s。
优先地，所述激光束为连续激光束。
优先地，所述太阳能电池片正面或背面的金属电极采用丝网印刷、激光转印或电镀的方式制备。
优先地，所述太阳能电池片背面金属电极采用低腐蚀性浆料。
优先地，所述步骤S1与所述步骤S2之间或者所述步骤S2之后还包括对烧结后的太阳能电池片进行氢钝化处理，所述氢钝化处理包括光注入或电注入。
优先地，所述控制所述激光束扫描所述太阳能电池片包括：
S1、将所述第一电极接触所述太阳能电池片上第一区域内的所述预固化电极中的主栅线，控制所述激光束扫描所述太阳能电池片上表面第一区域以外的区域；
S2、再将所述第一电极接触所述太阳能电池片上第二区域内的所述预固化电极的主栅线，控制所述激光束扫描所述太阳能电池片上表面第二区域以外的区域；
所述第一区域与所述第二区域沿第一方向设置，且所述第一区域与第二区域不同。
优先地，对同一个所述太阳能电池片，在一个加工工位执行所述步骤S1与所述步骤S2，或者在两个加工工位分别执行所述步骤S1与所述步骤S2。
作为本申请的另一个方面，提出一种太阳能电池，所述太阳能电池采用上述任一项所述太阳能电池片激光诱导烧结方法制备得到，所述太阳能电池包括：Topcon、PERC、HJT、XBC、异质结电池中的任意一种。
本申请提出的一种太阳能电池片激光诱导烧结的方法，通过更改正面金属电极的浆料，消除大尺寸铝钉刺，降低金属复合；通过调整烧结炉烧结条件，以及在烧结后增加激光诱导烧结工序，可以进一步降低浆料对电池片钝化层的腐蚀，提升开路电压，并且在保持电池片填充因子的基础上，进一步增加开压和电流优势，从而提高转换效率。
本申请提出的太阳能电池片激光诱导烧结的方法，适用于多种太阳能电池。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本申请提供一种太阳能电池片激光诱导烧结方法的工艺流程图；
图2为本申请提供的太阳能电池片激光诱导烧结方法采用的一种实施例的设备结构示意图；
图3为本申请提供的太阳能电池片激光诱导烧结方法采用的另一种实施例的设备结构示意图；
图4为本申请提供的可以采用太阳能电池片激光诱导烧结方法的一种实施例的太阳能电池片结构示意图；
图5为本申请提供的可以采用太阳能电池片激光诱导烧结方法的另一种实施例的太阳能电池片结构示意图；
图6为本申请提供的可以采用太阳能电池片激光诱导烧结方法的另一种实施例的太阳能电池片结构示意图；
图7为本申请提供一种实施例下的太阳能电池片第一区域与第二区域的结构示意图；
图8为本申请提供另一种实施例下的太阳能电池片第一区域与第二区域的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请中的实施例进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本申请保护的范围。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
基于现有技术存在的高金属复合问题，本申请提出一种太阳能电池片激光诱导烧结方法，包括如下步骤：
S1、将预先在正面及背面制作有图案化金属电极的太阳能电池片放入烧结炉进行烧结，得到正面预固化电极与背面预固化电极；
其中，正面金属电极采用不含铝的低腐蚀性浆料，该浆料在烧结过程中不会形成大的铝钉刺，不会增加金属复合，反而因为没有铝钉刺的存在，可以进一步提升电池的开路电压；烧结峰值温度范围为600℃-700℃，且高于600℃的烧结时间范围为1s～20s；
S2、采用第一电极1与第二电极2分别接触太阳能电池片上表面与下表面的预固化电极，在太阳能电池片上下表面电连接的同时施加反向电压，以激光束作为光源，控制激光束扫描太阳能电池片。其中，太阳能电池片上下表面电连接是指第一电极1与第二电极2分别与电源4连通的同时第一电极1与第二电极2分别接触太阳能电池片上表面与下表面的预固化电极。
其中，太阳能电池银浆料一般包括银粉、玻璃粉、有机成分，太阳能电池银浆料用于晶硅太阳能电池形成电极。在银浆料高温烧结过程中，浆料中的玻璃粉会软化形成玻璃液，若玻璃液相持续时间过长，易烧穿硅片发射极，抑制银熔体和硅片的欧姆接触，降低电池的导电性；若玻璃粉在烧结过程中形成的液相不足(软化温度高)，难以达到腐蚀SiNx减反射膜层的作用，也会抑制银熔体和硅片的欧姆接触，降低银电极与硅片的附着效果。除玻璃化转变温度的因素外，示例地，玻璃料的成分中Pb系玻璃料腐蚀能力强，Pb成分过高时，往往由于腐蚀性太强导致铅进入硅中，破坏PN结。
现有技术中，通过各种尝试，发现TeO2可以降低浆料中的玻璃粉的软化点，且加入后可减少铅的用量，从而降低玻璃的腐蚀性，如TeO2含量为20～50wt％时，玻璃料具备为良好的稳定性和温和的腐蚀特性。当然，其他玻璃料如Sb2O3，B2O3等成分对玻璃料的软化温度和腐蚀性也有一定程度的影响。在本发明中，仅需要采用低腐蚀性的银浆来执行太阳能电池的辅助烧结工艺。
其中，上述步骤S2也可以称为激光诱导烧结工序。因太阳能电池的PN结特性，单独施加反向电压，此时电池不导通，回路中没有电流产生，直到电压增加到足够大，导致PN结击穿。当太阳能电池受光照时，PN结因光生伏特效应，在两端产生光生电动势，此时太阳能电池可看作一个电流源，电流从P型端流出，P型端为正极。即，给太阳能电池施加反向电压的同时，对电池片局部进行光照处理，光照区域是可以导通的。对于接触电阻较差的太阳能电池，接通反向电源4，通过局部激光照射，形成局部通路开口，反向电源4施加的电压，会使得电流从该开口处流过，而其他未被光照的区域则仍为断路状态。当通路开口尺寸很小，而激光光强很大时，电流密度则会很大。通过很大的电流密度，使得接触电阻差的区域，迅速升温，进而形成有效的合金。升温区在接触区内部，同时与大电阻区有一定距离的区域，因快速的热传递，不会有热累积，而不会形成对钝化层的破坏。故该加工可看作是“冷加工”。同时，电流也会促进金属-半导体接触形成的电化学反应，从而在界面处形成合金，大幅增强接触效果。
由于本申请采用的烧结峰值温度比一般的烧结峰值温度(750℃)更低，例如为600℃、650℃或700℃，较低的温度可以降低太阳能电池片在高温条件下引起的缺陷复合，也可以降低浆料对钝化层的腐蚀程度。
需要说明的是，烧结温度不能过低，若温度低于400℃，浆料中的有机成分甚至都无法挥发掉，仅仅只是烘干的状态，极易发生栅线(图案化金属电极)磨损现象，导致EL下的不良。另外当温度低于600℃以下，虽然有机成分挥发干净，但是金属电极(栅线)与电池片的粘附性受到影响，极易导致栅线易脱落。同时当烧结温度过于偏低时，栅线的线电阻会明显增加，在经过激光诱导烧结处理时，不利于电的传导，影响处理效果。
本申请提出的一种太阳能电池片激光诱导烧结的方法，通过更改正面金属电极的浆料，消除大尺寸铝钉刺，降低金属复合；通过调整烧结炉烧结条件，以及在烧结后增加激光诱导烧结工序，可极大程度改善甚至解决EL下的烧结不良，可进一步降低浆料对电池片钝化层的腐蚀，提升开路电压，并且在保持原有电池片填充因子的基础上，进一步增加开压和电流，从而提高转换效率。
进一步的，当烧结温度降低后，对于背面具有多晶硅层的电池片，可以降低背面浆料对多晶硅层的腐蚀，有利于提升钝化效果，在电池开压方面更有优势。进一步的，多晶硅层的厚度可以进一步降低，从现有技术的110nm-120nm，进一步降低到70nm-80nm，一方面降低多晶硅层的寄生吸收，提升短路电流，另一方面因为烧结温度降低，也不用担心浆料对多晶硅层的腐蚀损伤。
其中，太阳能电池片正面或背面的金属电极可采用丝网印刷、激光转印或电镀的方式制备。对于步骤S1，例如以丝网印刷为例，准备不含铝的低腐蚀性浆料，在镀膜后的太阳能电池片正面通过丝网印刷的方式印刷得到正面具有图案化的金属电极。
作为另一个实施例，电压范围为5V～25V，激光束扫描太阳能电池片的过程中，太阳能电池片的局域位置的处理时间＞30μs，处理时间太短影响工艺效果。当电压过高时，会引起反向击穿，导致电池产生不良。
作为另一个实施例，激光光源波长范围为500nm～2500nm，该波长范围属于近红外光源，该波段的光源，加工时对电池的损伤非常小，同时，因为近红外光会穿透硅片，加工面不限制，所以可以从电池的任意面加工。激光功率范围为0W～1000W，激光光斑尺寸为0.2mm～10mm，激光光斑功率密度为200W/cm2～5000W/cm2，在此范围内保证行程反向导通。激光扫描速度为0.1m/s～80m/s。
作为另一个实施例，激光束为连续激光束，以连续激光束作为光源，保持太阳能电池片上表面预固化电极和下表面预固化电极下载流子扩散流完全导通，导通处的载流子浓度始终保持持续。受激发的状态，电压下形成电流热通路，热效应驱动金属原子/玻璃料成分与发射结互相扩散形成组装式欧姆接触点。通过采用连续激光束扫描，可以保持恒定的低峰值功率，降低对电池的热损伤；同时采用连续激光器发射连续激光束，可以稳定持续的进行出光，保证电通道的稳定，提供稳定的热效应，使得反应均匀一致。
以更换无铝成分的银浆制备的正面金属电极的Topcon电池为例，给电池片施加一个反向电压15V，并使用激光功率为500W，激光光斑尺寸为1.5*1.5mm的光斑照射太阳能电池片，激光扫描速度为20m/s。在激光光斑扫描的瞬间，仅1.5*1.5mm的面积下电流能够导通，此时产生的瞬时电流密度非常高，且电流仅流经光照区域的银硅合金，若此处的接触较差或有很高的接触电阻，则会因电流通过产生极高的热量，使得银硅进行充分融合反应。当通路开口尺寸很小(即激光光斑面积)，而激光光强很大时，电流密度则会很大。通过很大的电流密度，使得接触电阻差的区域，迅速升温，进而形成有效的合金。
倘若不更改浆料成分，而是采用传统的银铝浆配方，则经过激光诱导烧结后，依旧会有较大尺寸的铝钉刺存在，金属复合依旧会偏高，导致电池片的开压没有优势。相对于传统烧结，激光诱导烧结是利用热传递的方式进行，即温度是从外传递到内的方式，热量不可避免有损失，激光诱导烧结的特点是电池内部因有高电流通过而产生热量，是从内部直接高温反应，不存在热量损失，反应更加均匀。
进一步地，所用外接电源4为恒压恒流可变电源，默认工作状态优先为恒压模式。电源4电压设置范围为0V～30V，工作电流范围为0A～70A。
作为另一个实施例，太阳能电池片背面金属电极采用低腐蚀性浆料。低腐蚀浆料可以采用上述文字中的例如含有20～50wt％含量TeO2的银浆料，低腐浆料不会影响太阳能电池片背面钝化层，金属复合低，能够保持好的开压，本申请的太阳能电池片激光诱导烧结的方法可以完全解决背面接触差的问题。
作为另一个实施例，步骤S1与步骤S2之间或者所述步骤S2之后还包括对烧结后的太阳能电池片进行氢钝化处理，氢钝化处理包括光注入或电注入。
作为另一个实施例，控制激光束扫描太阳能电池片包括：
S1、将第一电极1接触太阳能电池片上第一区域内的预固化电极中的主栅线，控制连续激光束扫描太阳能电池片上表面第一区域以外的区域；
S2、再将第一电极1接触太阳能电池片上第二区域内的预固化电极的主栅线，控制连续激光束扫描太阳能电池片上表面第二区域以外的区域；
第一区域与第二区域沿第一方向设置，且第一区域与第二区域不同。
该方法采用的设备简图可参见图2。具体地，激光器3位于第一电极1的上方，第一电极1接触太阳能电池片上表面，太阳能电池片放置在一个导电板上，该导电板作为第二电极2，与电池片背面接触，第一电极1与第二电极均与电源4连接。激光束可通过激光器3发射得到，为了控制激光束的扫描方向，可通过激光扫描组件例如振镜与场镜控制。通过步骤S1与步骤S2，保证激光扫描过程中第一电极1不会遮挡激光，能够使预固化电极与太阳能电池片的接触区域的接触性能都能得到增强,电极接触电阻一致性高,能够有效的提高太阳能电池的填充因子,并降低太阳能电池的串联电阻,由此提高太阳能电池的光电转换效率。
其中，第一电极1包括至少一个条状电极，需要说明的是，这里的条状电极是指：因为第一电极1接触的电池片的主栅线呈细长条形，所以为了使第一电极1更好地与主栅线接触，所以其在水平面投影的外轮廓整体为条状(在一条直线上)。其中，第一电极1的结构包括：弹性探针排结构(即在一个探针支架下方连接共线设置的多个弹性探针，通过多个探针与电池片接触)，或者弹性导电丝，又或者是长条形的弹性电极片(该电极片与电池片可以为面接触)。第一电极1中的电极结构不限于此。第二电极2的结构形式也可以为多种，具体见下文。
进一步地，如图7与图8所示，为两种实施例下电池片上表面第一区域与第二区域的示意图，图7中，第一方向可为图中的X轴方向。图7与图8左边虚线框选的部分为第一区域，右边虚线框选的部分为第二区域，第一电极1可以包括多个沿第一方向并排设置的条状电极，且相邻两个条状电极之间的距离为相邻主栅线距离的N倍，N为大于等于1的自然数，图7所示的实施例下N＝2；图8所示的实施例下N＝1。当然，第一区域与第二区域的划分方式不限于此，还可以包括第三区域，例如第三区域沿第一方向位于第一区域与第二区域之间，当激光扫描第三区域时，第一电极同时接触第一区域的主栅线与第二区域的主栅线(此时第一电极可以包括两个分开设置且分别对应第一区域与第二区域的接触排)。需要说明的是，第一区域与第二区域的面积并不限于为电池片上表面面积的一半，根据实际需求而定。条状电极的数量也可以为1个、2个、3个或者更多，由此对应的第一区域的大小有所不同，另外，第一区域的位置也可以有所不同，只要能实现激光扫描某一区域时，第一电极1未与该区域的主栅线接触从而解决第一电极1遮挡激光的问题。
作为另一种实施例，对同一个太阳能电池片，在一个加工工位执行步骤S1与步骤S2，或者在两个加工工位分别执行步骤S1与步骤S2。当在一个加工工位执行时，只需要一组激光器3及一组第一电极1与第二电极2，但为了解决第一电极1遮挡激光的技术问题，在加工工位完成一次激光扫描后，需驱动第一电极1或者电池片运动后再进行下一次激光扫描；当在两个加工工位分别执行步骤S1与步骤S2时，需要在两个加工工位均设置激光器3及第一电极1与第二电极2，但此时在两个加工工位无需驱动第一电极1或者电池片运动，只要将电池片从第一个加工工位转移至第二个加工工位即可解决第一电极1遮挡激光的技术问题。
其中，电池片可以放置在承载装置上，通过承载装置将太阳能电池片移动至加工工位，或者从加工工位移走，又或者当在两个加工工位分别执行步骤S1与步骤S2时，将电池片从第一个加工工位移动至第二个加工工位。该承载装置可以为转台模组或交互模组。转台模组包括水平设置且中心对称的支撑架以及与支撑架中心连接的旋转驱动执行件，旋转驱动执行件的驱动轴与支撑架的中心处连接，转台模组还包括至少两个用于承载电池片的承载台，安装于支撑架上，且承载台到支撑架中心处的距离相等，旋转驱动执行件驱动至少两个承载台经过加工工位；其中，旋转驱动执行件可以为旋转电机，例如DD马达。交互模组包括基座，设置在基座两侧的两个横移模组，至少两个连接在横移模组上的Z轴模组，至少两个用于承载电池片的承载台，分别连接在至少两个Z轴模组上，Z轴模组的数量与承载台的数量一一对应，至少两个承载台带着电池片沿水平方向左右移动和/或沿竖直方向上下移动依次经过两个加工工位，并交替循环；其中，横移模组与Z轴模组均可以为直线电机。通过转台模组或者交互模组形式的承载装置，可以实现量产化。上述转台模组与交互模组均为现有技术中的常规结构，附图未示意出。
其中，在两个加工工位工位分别通过激光束扫描电池片时，两个加工工位处的第一电极1与第二电极2均分别与电源4连接，并均分别接触对应加工工位处承载台承载的电池片上表面与下表面的预固化电极。
更为具体地，以承载装置为转台模组且承载台的数量为4个，在两个加工工位分别执行所述步骤S1与所述步骤S2为例进行进一步描述，此时，两个加工工位相邻设置，旋转驱动执行件一次旋转90°，如图8所示，电池片被划分为两个区域，且两个区域分别对应电池片的一半，电池片从第一个加工工位移动至第二个加工工位时，图8中右边第二个加工工位处的电池片相对左边第一个加工工位处的电池片旋转了90°，对应的，两个加工工位的第一电极1彼此也呈垂直方向设置。需要说明的是，上文的第一区域与第二区域沿第一方向设置，在此种实施例下是指，在第一个加工工位时，第一区域与第二区域沿X轴方向设置，而在第二个加工工位时，由于电池片旋转90°，第一区域与第二区域沿Y轴方向设置，但是这不妨碍第一区域与第二区域沿一个方向设置。在第一个加工工位时，位于第一个加工工位的第一电极1接触图8左边虚线框区域(第一区域)内的主栅线，控制位于第一个加工工位的激光器3发射激光束扫描电池片上表面第二区域；电池片移动至第二个加工工位，再将位于第二个加工工位的第一电极1接触图8右边虚线框区域(第二区域)内的主栅线，控制位于第二个加工工位的激光器3发射激光束扫描电池片上表面第一区域。需要说明的是，对于此实施例，由于电池片从第一个加工工位移动至第二加工工位后，电池片旋转了90°，所以两个加工工位的第一电极1的延伸方向是彼此垂直。
作为另一个实施例，对同一个电池片，在一个加工工位执行步骤S1与步骤S2时方案可以为多种，例如第一种：第一电极1包括沿第一方向间隔设置的第一接触排与第二接触排，第一接触排与第二接触排均包括至少一个条状电极，条状电极沿与第一方向垂直的方向延伸设置，两个接触排分别独立控制；步骤S1包括：将第一接触排接触电池片上第一区域的主栅线，控制第二接触排抬起离开第二区域的主栅线，并控制连续激光束扫描电池片上表面第一区域以外的区域；步骤S2包括：再将第二接触排接触电池片上第二区域的主栅线，控制第一接触排抬起离开第一区域的主栅线，并控制连续激光束扫描电池片上表面第二区域以外的区域。此种方式同样可以解决第一电极1遮挡激光的问题。进一步地，两个接触排相对电池片可进行升降运动或翻转运动以接触对应区域的主栅线或抬起离开主栅线。例如第二种：在步骤S1与步骤S2之间包括：控制第一电极1沿第一方向相对电池片移动，或控制电池片沿第一方向相对第一电极1移动或者控制电池片在水平面旋转运动，使第一电极1由对应第一区域转换为对应第二区域。此种方式同样可以解决第一电极1遮挡激光的问题。其中，驱动第一电极1或电池片运动的机构可以为电机或气缸。进一步地，为了使电池片运动，可以将电池片放置在承载台上，然后驱动承载台运动。进一步地，驱动电池片在水平面旋转运动时，优选旋转角度为180°，使第一电极1从对应电池片第一区域变为对应电池片第二区域。
进一步地，针对上述所有对同一个电池片，在一个加工工位执行步骤S1与步骤S2的实施例，不管是控制第一电极1沿第一方向相对电池片移动，还是控制电池片沿第一方向相对第一电极1移动，又或者是电池片在水平面旋转运动，优选地，可以采用双线模式同步进行，以提高加工效率，这里的双线模式是指，多个电池片在多个加工工位分别执行同样的过程。例如，以两个电池片分别在两个加工工位同时执行相同的激光扫描过程，承载电池片的装置为转台模组为例进行详细说明，假设此时承载台的数量为4个，同时加工两个电池片，也就是说有两个加工工位，对应两个承载台，为了方便操作，两个加工工位相邻设置，此时旋转驱动执行件一次旋转180°，而另外两个承载台对应两个上下料工位，也就是说，两个电池片同时上料到两个上下料工位，上料结束后，旋转驱动执行件旋转180°，两个电池片移动至两个加工工位，两个加工工位均设置有激光器3、第一电极1、以及第二电极2，两个加工工位同时执行步骤S1与步骤S2，激光扫描结束后，旋转驱动执行件旋转180°，两个电池片再同时移动至两个上下料工位同时下料。对于此实施例，两个加工工位的第一电极1的方位可以是相同。
具体地，第二电极2与电池片的下表面接触实现电连接的方式可以为多种，任何只要能实现第二电极2与电池片下表面的电连接的实现方式均在本申请的保护范围之内。作为另一个实施例，如图3所示，第二电极2为与电池片下表面接触的导电板，通过控制与电源4连接的导电连接件5接触导电板以实现第二电极2与电池片下表面电连接。通过将第二电极2设置成与电池片背面接触的导电板的形式，方便量产化时可以实现快速的通电断电。优选地，导电板的尺寸大于电池片的尺寸，位于加工工位时，第一电极1在水平面的投影对着电池片的部分主栅线，导电连接件5在水平面的投影对着导电板上电池片以外的区域。其中，第二电极2包括至少一个导电柱，即为了实现电连通，只需要导电连接件5至少有一个与电部连接的触点即可。
又或者，第二电极2为导电板或至少一个条状电极，通过控制与电源4连接的第二电极2直接接触电池片下表面的预固化电极以实现第二电极2与电池片下表面电连接。如图2所示，此时第二电极2为导电板。考虑到电池片需放置一个承载机构上，例如承载台，对于此种实施例，需要将承载台镂空，当需要与电池片下表面电接触时，控制第二电极2穿过承载台的镂空部与电池片的下表面的预固化电极直接电接触。
本申请还提出一种太阳能电池，可采用上述太阳能电池片激光诱导烧结方法制备得到，太阳能电池包括：Topcon、PERC、HJT、XBC、异质结电池中的任意一种。
实施例1
太阳能电池片为N-topcon电池，结构如图4所示，该电池由上至下的结构包括：正面预固化电极301(采用Ag浆料印刷得到)，正面钝化减反膜302(材质例如为SiOxNx)，钝化层303(材质例如为AlOx)，硅基N型衬底304，隧穿氧化层305，掺杂多晶硅层306，背面钝化减反膜307(材质例如为SiOxNx)，背面预固化电极308(采用Ag浆料印刷得到)。
该电池经过650℃烧结峰值温度的预烧结工艺，让浆料中的玻璃成分腐蚀正面钝化减反膜302，使电池形成有效回路。激光为连续光，光斑尺寸为3mmx3mm整形光斑，功率为450W，激光扫描速度为60m/s。电源为14V恒压源，限制电流为35A，超过限制电流时，电源转为35A恒流源。使用上述工艺条件进行加工，因浆料腐蚀性低，故开压高，较正常量产烧结工艺效率能提升0.15％。
实施例2：替代电镀退火
太阳能电池片为N型背结topcon电镀电池，结构如图5所示，该电池由上至下的结构包括：正面预固化电极401(采用Ag浆料印刷得到)，正面钝化减反膜402(材质例如为SiOxNx)，硅基N型衬底403，隧穿氧化层S404，掺杂多晶硅层405，背面钝化减反膜406(材质例如为SiOxNx)，金属导电层407(也称为种子层，例如可采用金属Ni)，背面预固化电极(包括采用电镀工艺制作上去的金属导电层408，金属导电层409，其中，金属导电层408与金属导电层409可分别采用Cu，Sn，当然也可以为其它材质)。
该电池经过700℃烧结峰值温度的预烧结工艺，激光器为为连续光，光斑尺寸为7mmx7mm整形光斑，功率为650W，扫描速度为35m/s。电源为24V恒压源，限制电流为50A，超过限制电流时，电源转为50A恒流源。
N型背结topcon电镀电池，因背面为P-poly，用常规浆料印刷+烧结的方式，难以形成较为理想的，低接触、低复合的金属化结构，进而导致填充因子偏低。若采用电镀工艺制作太阳能电池的电极，在降低成本的同时，能极大地提高电池转换效率。但电镀完需进行退火提高金属附着力，以及形成有效接触。而退火炉是对硅片会进行整体加热，会导致硅片出现应力损伤等问题。使用上述工艺进行加工，可以替代电镀后的退火炉，有效的提高填充因子1.5％。
实施例3：改善含非晶硅结构电池电镀后退火致损伤
太阳能电池为含非晶硅结构电镀电池，结构如图6所示，该电池由上至下包括：正面预固化电极(由上至下依次为金属导电层501，金属导电层502，金属种子层503，材质例如依次为Sn、Cu、Ni)，透明导电薄膜504，N型掺杂氢化非晶硅505，本征氢化非晶硅506，N型单晶硅衬底507，P型掺杂氢化非晶硅508、透明导电薄膜504、背面预固化电极(由下至上依次为金属导电层501，金属导电层502，金属种子层503，材质例如依次为Sn、Cu、Ni)。
异质结电池，在已制备透明导电薄膜504上，通过掩膜形成图形化的方式形成开口。进一步地，通过电镀流程制备金属电极。可采用本领域常规电镀制作方式，本实施例不做限定。激光为连续光，光斑尺寸为1mmx1mm整形光斑，功率为20W，扫描速度为20m/s。电源为20V恒压源，限制电流为20A，超过限制电流时，电源转为20A恒流源。
对于含有非晶硅层的电池，高温会导致Si-H键断裂，进而在薄膜中形成缺陷，即复合中心，同时也会改变其光学带隙。使用激光诱导烧结可以用“冷加工”的形式，避免对非晶硅层的损伤，从而平衡接触和钝化性能，制备高效电池。使用上述参数对异质结电池片进行工艺制备，所得电池片FF可大幅度提升，相较于常规退火，损伤更小，Voc更高。
本说明书中各个实施例采用递进、或并列、或递进和并列结合的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种太阳能电池片激光诱导烧结方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将预先在正面及背面制作有图案化金属电极的太阳能电池片放入烧结炉进行烧结，得到正面预固化电极与背面预固化电极；
其中，正面金属电极采用不含铝的低腐蚀性浆料；烧结峰值温度范围为600℃-700℃，且高于600℃的烧结时间范围为1s～20s；
S2、采用第一电极与第二电极分别接触太阳能电池片上表面与下表面的所述预固化电极，在太阳能电池片上下表面电连接的同时施加反向电压，以激光束作为光源，控制所述激光束扫描所述太阳能电池片。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池片激光诱导烧结方法，其特征在于，所述电压范围为5V～25V，所述激光束扫描所述太阳能电池片的过程中，所述太阳能电池片的局域位置的处理时间＞30μs。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池片激光诱导烧结方法，其特征在于，激光光源波长范围为500nm～2500nm，激光功率范围为0W～1000W，激光光斑尺寸为0.2mm～10mm，激光光斑功率密度为200W/cm2～5000W/cm2，激光扫描速度为0.1m/s～80m/s。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池片激光诱导烧结方法，其特征在于，所述激光束为连续激光束。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池片激光诱导烧结方法，其特征在于，所述太阳能电池片正面或背面的金属电极采用丝网印刷、激光转印或电镀的方式制备。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池片激光诱导烧结方法，其特征在于，所述太阳能电池片背面金属电极采用低腐蚀性浆料。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池片激光诱导烧结方法，其特征在于，所述步骤S1与所述步骤S2之间或者所述步骤S2之后还包括对烧结后的太阳能电池片进行氢钝化处理，所述氢钝化处理包括光注入或电注入。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池片激光诱导烧结方法，其特征在于，所述控制所述激光束扫描所述太阳能电池片包括：
S1、将所述第一电极接触所述太阳能电池片上第一区域内的所述预固化电极中的主栅线，控制所述激光束扫描所述太阳能电池片上表面第一区域以外的区域；
S2、再将所述第一电极接触所述太阳能电池片上第二区域内的所述预固化电极的主栅线，控制所述激光束扫描所述太阳能电池片上表面第二区域以外的区域；
所述第一区域与所述第二区域沿第一方向设置，且所述第一区域与第二区域不同。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池片激光诱导烧结方法，其特征在于，对同一个所述太阳能电池片，在一个加工工位执行所述步骤S1与所述步骤S2，或者在两个加工工位分别执行所述步骤S1与所述步骤S2。
10.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池采用上述权利要求1～9任一项所述太阳能电池片激光诱导烧结方法制备得到，所述太阳能电池包括：Topcon、PERC、HJT、XBC、异质结电池中的任意一种。
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