CN201532955U - 一种硅太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种硅太阳能电池，包括硅基体，硅基体的正面沉积有氮化硅膜，氮化硅膜上设置有一组副栅线，硅基体的背面涂覆有铝浆料构成铝背场，铝背场上设置有主栅线，硅基体上设置有多个贯穿硅基体的导电通孔，导电通孔内填充有导电浆料，副栅线和主栅线分别连接于导电浆料的两端，主栅线的周边设置有用于隔离铝背场和主栅线的绝缘槽，优点在于通过将主栅线设置在硅基体的背面，再在硅基体上设置导电通孔，在导电通孔内填充导电浆料，每根副栅线通过导电浆料与主栅线相互导通，光照下电池产生的电流通过副栅线再经过导电浆料汇聚到主栅线上导出，这种结构的电池由于用于汇聚电流的主栅线设置于硅基体的背面，增加了电池正面的有效光照面。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电池，尤其是涉及一种硅太阳能电池。
背景技术
随着全球能源的日趋紧张，太阳能以无污染、市场空间大等独有的优势受到世界各国的广泛重视。太阳能的利用方式有多种，包括光能-电能转换、光能-热能转换等。太阳能电池是光能-电能转换的最典型例子，其是利用半导体材料的光生伏特原理制成的。太阳能电池根据半导体光电转换材料种类的不同，可分为多种，其中，硅太阳能电池最为常见。
目前，市场上常见的比较成熟的硅太阳能电池如图1a、图1b和图1c所示，该硅太阳能电池包括硅基体1，利用扩散工艺在硅基体1中掺入杂质，如硼、磷等，当掺入硼原子时，硅基体1中就会存在着一个空穴，形成p型半导体82，同样，掺入磷原子以后，硅基体1中就会存在着一个电子，形成n型半导体81，p型半导体82与n型半导体81结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里形成电势差，即pn结83，硅基体1的正面通过采用等离子体增强化学气相沉积法沉积有一层氮化硅膜2，氮化硅膜2上采用银浆料丝网印刷有主栅线3和一组均匀分布且与主栅线3相连接的副栅线4，由主栅线3构成正面金属电极(负电极)，装配时直接从主栅线3上引出负电极导线，光照下硅太阳能电池产生的电流通过副栅线4再汇聚到主栅线3后导出，在工艺上通常要求副栅线4的间距约3mm及宽度约0.10～0.12mm，硅基体1的背面涂覆有铝浆料构成铝背场6，铝背场6构成背面金属电极(正电极)，为便于在铝背场6上引出正电极导线，通常在铝背场6上采用银浆料印刷有焊接条7，通过焊接条7引出正电极导线，其中主栅线3、副栅线4及焊接条7均利用银浆料通过丝网印刷、烘干、快速烧结热处理等工序制得，这种硅太阳能电池一般要求主栅线3和副栅线4与硅基体1的正面能够实现良好的欧姆接触，并同时要求主栅线3和副栅线4尽量的细，以减少主栅线3和副栅线4对太阳入射光的遮挡，增大有效光照面，提高硅太阳能电池的单位面积发电量。但是即使将主栅线做得再细，也还是具有一定的宽度，目前的太阳能电池的主栅线的面积最少也要占总面积的3.5％，因此这种硅太阳能电池未能真正达到有效增大有效光照面的要求。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够很好地增大电池正面有效光照面，提高单位面积的发电量，且结构简单的硅太阳能电池。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种硅太阳能电池，包括硅基体，所述的硅基体的正面沉积有氮化硅膜，所述的氮化硅膜上设置有一组间距均匀的副栅线，所述的硅基体的背面涂覆有铝浆料构成铝背场，所述的铝背场构成电池的正电极，所述的硅基体的背面设置有与所有所述的副栅线空间相垂直的主栅线，所述的硅基体上设置有多个贯穿所述的硅基体的导电通孔，所述的导电通孔内填充有导电浆料，每根所述的副栅线和所述的主栅线分别连接于所述的导电浆料的两端，所述的副栅线通过所述的导电浆料与所述的主栅线相互导通，所述的主栅线构成电池的负电极，所述的主栅线的周边设置有用于隔离所述的铝背场和所述的主栅线的绝缘槽。
所述的导电浆料为具有良好导电性能的银浆料。
所述的绝缘槽为在所述的铝背场上通过激光技术划片制成。
所述的导电通孔的直径大于等于所述的副栅线的线径。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于通过将主栅线设置在硅基体的背面，再在硅基体上设置贯穿硅基体的导电通孔，在导电通孔内填充导电浆料，每根副栅线与主栅线分别连接于导电浆料的两端，使副栅线与主栅线相互导通，主栅线构成电池的负电极，这样在光照下硅太阳能电池产生的电流通过副栅线再经过导电通孔内的导电浆料汇聚到主栅线上导出，这种结构的硅太阳能电池由于用于汇聚电流的主栅线设置于硅基体的背面，减少了电池正面的遮光面积，增加了电池正面的有效光照面，从而提高了硅太阳能电池的单位面积发电量。
附图说明
图1a为现有的硅太阳能电池的正面结构示意图；
图1b为现有的硅太阳能电池的背面结构示意图；
图1c为现有的硅太阳能电池的剖视示意图；
图2a为本实用新型的硅太阳能电池的正面结构示意图；
图2b为本实用新型的硅太阳能电池的背面结构示意图；
图2c为本实用新型的硅太阳能电池的剖视示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
如图2a、图2b和图2c所示，一种硅太阳能电池，包括硅基体11，硅基体11可根据实际情况选择，如选用电阻率在0.6～2欧姆，厚度为0.2mm的硅基片，利用公知的扩散工艺在硅基体11中掺入杂质，如硼、磷等，当掺入硼原子时，硅基体11中就会存在着一个空穴，形成p型半导体12，同样，掺入磷原子以后，硅基体11中就会存在着一个电子，形成n型半导体13，p型半导体12与n型半导体13结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里形成电势差，即pn结14。采用公知的等离子体增强化学气相沉积法在硅基体11的正面沉积一层氮化硅膜15，氮化硅膜15的作用主要是为了减少光反射，利用银浆料采用公知的丝网印刷技术在氮化硅膜15上印刷一组梳状且间距均匀的副栅线16，副栅线16之间的间距可设为3mm，硅基体11的背面涂覆有铝浆料构成铝背场17，铝背场17构成电池的正电极，为便于在铝背场17上引出正电极导线，在铝背场17上利用银浆料采用丝网印刷技术印刷有焊接条18，通过焊接条18引出正电极导线。硅基体11的背面利用银浆料采用丝网印刷技术印刷有两根与所有副栅线16空间相垂直的主栅线19，每根副栅线16与各根主栅线19之间设置有贯穿氮化硅膜15及硅基体11的导电通孔20，位于一根副栅线16上的两个导电通孔20左右对称，即两个导电通孔20与硅基体11的中线位置相隔距离相同，如距离30mm，导电通孔20内填充有导电浆料21，每根副栅线16通过导电通孔20内导电浆料21与主栅线19相互导通，主栅线19构成电池的负电极，装配时可直接从主栅线19上引出负电极导线，主栅线19的周边设置有用于隔离铝背场17和主栅线19的绝缘槽23。图2c给出的剖视示意图为印刷好副栅线16和主栅线19后未对其进行烧结前的示意图。
在此具体实施例中，导电浆料21可采用市售的银浆料，银浆料的导电性能较好。
在此具体实施例中，绝缘槽23实际上是利用激光技术划片制成，其主要是为了将铝背场17与主栅线19隔离开来，使主栅线19与铝背场17不导通。
在此具体实施例中，导电通孔20是利用激光技术打孔制得的，在打孔过程中可将导电通孔20的直径设计为大于等于副栅线16的线径；实际应用过程中，只需保证硅太阳能电池产生的电流能顺利通过副栅线16后再通过导电通孔20内的导电浆料21后能够汇聚到主栅线19上即可，在此将导电通孔20的直径设计成与副栅线16的线径相等或略大于副栅线16的线径，如若副栅线16的线径为0.10mm，则可将导电通孔20的孔径设计为0.15mm左右。
在此具体实施例中，主栅线19、副栅线16及焊接条18均是使用银浆料通过丝网印刷、烘干、快速烧结热处理等工序制得，采用银浆料，是因为银浆料的导电性能较好。在此具体实施例中，主栅线19设置有两根。
在此给出本实用新型的硅太阳能电池的制备过程：
1、硅基体选择：选用电阻率在0.6～2欧姆，厚度为0.2mm的硅基片。
2、采用激光打孔技术对硅基片进行打孔形成导电通孔：用激光对硅基体进行打孔，孔径大小为0.12mm，其中横向孔数量为2个，且与硅基体的中线位置分别相隔30mm，左右对称，纵向每隔3mm打一个导电通孔，使其上下面贯通。
3、表面织构化：在60～80℃左右的氢氧化钠、硅酸钠、无水乙醇、异丙醇和去离子水的混合溶液中对硅基片进行碱腐蚀制绒，形成表面的金字塔结构；然后一次经过盐酸，氢氟酸和去离子水的清洗去掉表面残留的碱液；将清洗完的硅基片放入甩干机中进行甩干。
4、扩散：硅基片依次插在石英舟中，将石英舟放入扩散炉内，扩散炉温度控制在800℃～900℃，通入氧气和三氯氧磷，进行0.5～1个小时扩散，制成pn结。
5、镀导电膜：将扩散完成的硅基片放入溅射设备中，在硅基片的一面上溅射一层氧化锌导电膜。
6、等离子刻蚀：将扩散完成的硅基片整齐的堆放在衬底上，压上重块，然后将其放入等离子刻蚀机中，开启电源通入氧气和四氟化碳气体进行刻蚀，刻蚀完成后即去除了硅基片周边的N+结，使硅基片的上下极分离；将刻蚀完的硅片放入依次经过氢氟酸和去离子水清洗，最后放入甩干机中甩干。
7、制减反射膜：将刻蚀完的硅基片放入现有的PECVD设备中，通入硅烷和氨气，在350℃～450℃左右的温度进行等离子增强化学气相沉积，在镀过氧化锌导电膜的一面沉积一层氮化硅膜。
8、印刷正面副栅线：将硅基片放入丝印机中，校正好副栅线网版位置，加入银浆，在镀有氮化硅膜的一面印刷正面副栅线；印刷完成后使硅基片经过300℃左右的烘干炉，去除副栅线中的大部分有机物。
9、用栅线的同种浆料填充导电通孔：将硅基片放入丝印机中，校正好导电通孔网版位置，加入银浆，印刷导电通孔，将银浆填入导电通孔中。
10、印刷背面主栅线和焊接条：将硅基片放入丝印机中，校正好主栅线和焊接条网版位置，加入银浆，在没有印刷副栅线的一面印刷主栅线和焊接条；印刷完成后使硅基片经过200℃左右的烘干炉，去除主栅线和焊接条中的大部分有机物。
11、印刷背面铝背场：将硅基片放入丝印机中，校正好铝背场网版位置，加入铝浆，在印刷有主栅线和焊接条的一面印刷铝背场；印刷完成后使硅基片经过300℃左右的烘干炉，去除铝背场中的大部分有机物。
12、烧结：使硅基片经过高温烧结炉，炉内各个温区温度在300℃～1000℃之间，烧结后硅基片基本成型。
13、激光划片：将烧结后的硅基片放置在激光划片机中，在铝背场的一面沿着主栅线进行划片，使主栅线与铝背场完全分离开来，防止正负电极接触形成短路。
Claims (4)
1.一种硅太阳能电池，包括硅基体，所述的硅基体的正面沉积有氮化硅膜，所述的氮化硅膜上设置有一组间距均匀的副栅线，所述的硅基体的背面涂覆有铝浆料构成铝背场，所述的铝背场构成电池的正电极，其特征在于所述的硅基体的背面设置有与所有所述的副栅线空间相垂直的主栅线，所述的硅基体上设置有多个贯穿所述的硅基体的导电通孔，所述的导电通孔内填充有导电浆料，每根所述的副栅线和所述的主栅线分别连接于所述的导电浆料的两端，所述的副栅线通过所述的导电浆料与所述的主栅线相互导通，所述的主栅线构成电池的负电极，所述的主栅线的周边设置有用于隔离所述的铝背场和所述的主栅线的绝缘槽。
2.根据权利要求1所述的一种硅太阳能电池，其特征在于所述的导电浆料为具有良好导电性能的银浆料。
3.根据权利要求1所述的一种硅太阳能电池，其特征在于所述的绝缘槽为在所述的铝背场上通过激光技术划片制成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种硅太阳能电池，其特征在于所述的导电通孔的直径大于等于所述的副栅线的线径。
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