CN202736936U

CN202736936U - 一种多晶硅太阳能电池

Info

Publication number: CN202736936U
Application number: CN2012204363250U
Authority: CN
Inventors: 吴海莲; 范锡聪; 吴姣姣
Original assignee: HAINAN YINGLI NEW ENERGY CO Ltd
Current assignee: HAINAN YINGLI NEW ENERGY CO Ltd
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2022-08-30

Abstract

本申请公开了一种多晶硅太阳能电池，包括：P型多晶硅片制备的电池本体；设置在所述电池本体受光面上的多条相互平行的细栅线；设置在所述细栅线上方的多条平行分布的主栅线，所述主栅线与所述细栅线垂直；其中，所述细栅线的线宽为50μm-60μm；所述细栅线的条数不少于70。所述技术方案将细栅线的线宽设置为50μm-60μm，在不减少受光面积的情况下可使得细栅线的条数增加到70以上，缩短了细栅线之间的距离，减小了电流横向传输的距离，进而减小了太阳能电池的电阻。故所述结构的太阳能电池可由硼含量为3×10¹⁵atoms/cm³-4.5×10¹⁵atoms/cm³的P型多晶硅片制备而成，在使得太阳能电池具有较低功率衰减的同时保证了太阳能电池的光电转换效率。

Description

一种多晶硅太阳能电池

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，更具体地说，涉及一种多晶硅太阳能电池。

背景技术

随着能源危机的日益凸显，开发利用新能源成为当今能源领域研究的主要课题。由于太阳能具有无污染、无地域性限制、取之不竭等优点，研究太阳能发电成为开发利用新能源的主要方向。晶体硅太阳能电池，即由晶体硅片制备的太阳能电池是当今太阳能电池行业的主流产品。

多晶硅太阳能电池是一种常见的晶体硅太阳能电池，目前光伏行业主要采用掺硼的P型多晶硅片（掺杂硼元素的多晶硅片）为基底制备多晶硅太阳能电池。所述掺硼的P型多晶硅片经过制绒、扩散制结、边缘刻蚀、去磷硅玻璃等工艺制备成一个电池本体，所述电池本体再经过印刷电极、烧结处理制备为一个太阳能电池。

虽然掺硼的多晶硅太阳能电池制作工艺较为简单，光电转化效率较高，但是其存在较大的功率衰减，即所述太阳能电池在光照条件下，电池的输出功率会不断的衰减并最终达到一个稳定功率。现有的多晶硅太阳能电池的功率衰减值在1%左右，其功率衰减较大，从而降低了太阳能电池的实际功率输出。因此，如何降低多晶硅太阳能电池的功率衰减是当前亟待解决的问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种多晶硅太阳能电池，所述多晶硅太阳能电池功率衰减小，能够保证太阳能电池具有较大的功率输出。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种多晶硅太阳能电池，所述太阳能电池包括：

P型多晶硅片制备的电池本体；

设置在所述电池本体受光面上的多条相互平行的细栅线；

设置在所述细栅线上方的多条相互平行的主栅线，所述主栅线与所述细栅线垂直；

其中，所述细栅线的线宽为50μm-60μm；所述细栅线的条数不少于70。

优选的，上述太阳能电池中，所述细栅线的条数为70-75。

优选的，上述太阳能电池中，所述电池本体的受光面的表面方块电阻为70Ω/sq-75Ω/sq。

优选的，上述太阳能电池中，所述电池本体厚度为180μm-200μm，边长为156mm×156mm。

从上述技术方案可以看出，本实用新型所提供的太阳能电池包括：P型多晶硅片制备的电池本体；设置在所述电池本体受光面上的多条相互平行的细栅线；设置在所述细栅线上方的多条相互平行的主栅线，所述主栅线与所述细栅线垂直；其中，所述细栅线的线宽为50μm-60μm；所述细栅线的条数不少于70。

本实用新型所提供的太阳能电池，将细栅线的线宽设置为50μm-60μm，可使得细栅线的条数增加到70以上。采用较小的线宽，在电池本体受光面上印刷较多的细栅线，缩短了细栅线之间的距离，减小了细栅线之间电流横向传输的距离，进而减小了太阳能电池的电阻。所以，所述结构的太阳能电池可由硼含量在3×10¹⁵atoms/cm³-4.5×10¹⁵atoms/cm³的P型多晶硅片制备而成，在使得太阳能电池具有较低功率衰减的同时保证了太阳能电池的光电转换效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种多晶硅太阳能电池的制作方法流程图；

图2为本实用新型实施例提供的一种多晶硅太阳能电池的受光面栅线分布图。

具体实施方式

正如背景技术部分所述，现有的多晶硅太阳能电池存在较大的功率衰减，从而导致太阳能电池的有效输出功率较小。研究表明，在硼掺杂的多晶硅太阳能电池中，硼会与太阳能电池中的间隙氧原子形成硼氧复合体，所述复合体会复合少子，从而降低少子的寿命，所述复合体越多，少子的寿命降低的幅度越大，电池功率衰减就越明显。

一般可通过降低硼元素和/或氧元素的含量来降低太阳能电池中硼氧复合体的含量，以降低太阳能电池的功率衰减。但是，在多晶硅铸锭时，由于铸锭工艺条件的要求，采用的是二氧化硅石英坩埚，这样不可避免的会引入氧元素，即氧元素的含量不易控制。所以只能通过降低硼元素的含量来减少太阳电池中硼氧复合体的含量。

虽然简单的减少多晶硅片中硼元素的含量可以降低太阳能电池的功率衰减，但是降低硼元素的掺杂会导致硅片的电阻率增加，降低太阳能电池的光电转换效率。因为硅片中硼元素的多少决定了掺杂后硅片的电阻大小，当硼元素越少其电阻就会越大，从而使得太阳能电池的电阻越大，进而降低了太阳能电池的光电转换效率。因此，现有的多晶硅太阳能电池采用的P型多晶硅片硼元素的含量一般控制在4.5×10¹⁵atoms/cm³-1.5×10¹⁶atoms/cm³，以使得太阳能电池具有较小功率衰减的同时具有较大的光电转换效率。

然而，当硼元素的含量在4.5×10¹⁵atoms/cm³-1.5×10¹⁶atoms/cm³范围内时，制备的太阳能电池的功率衰减依然较大，一般在1%左右。

发明人研究发现，可以通过优化太阳能电池的细栅线数目以及线宽来减小太阳能电池的电阻，使得太阳能电池具有较高的光电转换效率，此时可采用硼含量较低的P型多晶硅片为基底制备电池本体，即通过优化细栅线的数目及线宽来弥补采用硼元素含量较低的P型多晶硅片为基底时导致的效率降低的问题，在保证太阳能电池具有较低功率衰减的同时保证其转换效率。

降低细栅线的线宽可以在电池本体受光面印刷较多的细栅线，且不改变电池本体受光面的有效受光面积。而增加细栅线的条数可减小细栅线之间电流横向传输的距离，进而可减小太阳能电池的电阻，可弥补由于采用低掺杂硼元素P型多晶硅片导致的电池电阻增大问题，从而可使的太阳能电池具有更小的功率衰减，且保证了太阳能电池具有较高的光电转换效率。其中，电池受光面的面积减去主栅线以及细栅线所占面积后是电池的有效受光面积。当主栅线面积一定时，细栅线的面积决定了太阳能电池有效受光面积的大小。

基于上述研究的基础上，本实用新型提供了一种多晶硅太阳能电池，所述太阳能电池包括：

电池本体；

设置在所述电池本体受光面上的多条相互平行的细栅线；

本实用新型所提供的太阳能电池，将细栅线的线宽设置为50μm-60μm，可使得细栅线的条数增加到70以上（包括70条）。所述太阳能电池不改变细栅线总面积（不改变电池本体受光面的有效受光面积），采用较小线宽的细栅线，可在电池本体受光面上印刷较多的细栅线，缩短了细栅线之间的距离，减小了电流在细栅线之间的横向传输的距离，进而减小了太阳能电池的电阻。所以，所述结构的太阳能电池可由硼含量在3×10¹⁵atoms/cm³-4.5×10¹⁵atoms/cm³的P型多晶硅片制备而成，通过减小细栅线之间的间距来弥补采用低掺杂P型多晶硅片导致的电池电阻增大问题，在保证太阳能电池具有较低功率衰减的同时保证了太阳能电池具有较高的光电转换效率。

以上是本申请的核心思想，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示装置件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及高度的三维空间尺寸。

本申请实施例提供了一种多晶硅太阳能电池，本实施例所述太阳能电池采用低掺杂的P型多晶硅片制备的电池本体。在所述电池本体受光面设置多条相互平行的细栅线，所述细栅线的线宽为50μm-60μm。在所述细栅线上设置多条相互平行的主栅线，所述主栅线与所述细栅线垂直。

将所述细栅线的线宽设置为50μm-60μm，可将所述电池本体受光面的细栅线的条数增加到70条及70条以上，且不减小所述电池本体的有效受光面积。而细栅线条数的增加缩短了细栅线之间的距离，减小了细栅线之间电流横向传输的距离，进而减小了太阳能电池的电阻。所以所述太阳能电池可由硼含量在3×10¹⁵atoms/cm³-4.5×10¹⁵atoms/cm³的P型多晶硅片制备而成，可弥补由于硼元素的含量降低导致的电池电阻增大问题，在使得太阳能电池具有较低功率衰减的同时保证了太阳能电池的光电转换效率。

所述主栅线可设置为3条，其线宽可设置为1mm-2mm。

参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种多晶硅太阳能电池的制作方法流程图，包括：

步骤S11：制备低硼掺杂P型多晶硅片。

将一定量的硅料放入有氮化硅涂层的坩埚中，并添入设定量的含硼元素的掺杂剂，铸锭形成P型多晶硅锭，通过控制所述掺杂剂的添加量，使得所述P型多晶硅中硼元素的含量在3×10¹⁵atoms/cm³-4.5×10¹⁵atoms/cm³。

然后通过线锯切割方式将所述P型多晶硅锭切割为多个厚度为180μm-200μm，边长为156mm×156mm的P型多晶硅片。

步骤S12：将所述P型多晶硅片制备为电池本体。

使用氢氟酸与硝酸混合试剂对所述P型多晶硅片受光面进行制绒，去除所述P型多晶硅片线锯切割时留下的损伤层，同时形成绒面，以减少表面的反射率。

然后对所述P型多晶硅片进行扩散制结，在所述受光面扩散一层磷原子，使所述受光面变为N型，形成PN结。可通过控制扩散源的浓度以及扩散时间控制所述受光面的方块电阻的大小。提高所述方块电阻值，可增加对太阳光中短波的吸收，从而提高太阳能电池的光电转换效率。

再使用氢氟酸与硝酸混合试剂对所述P型多晶硅片进行边缘刻蚀，切断侧面PN结，使得其受光面与背面绝缘。然后，去除扩散制结时受光面形成的磷硅玻璃层。

最后，在所述P型多晶硅片受光面上沉积氮化硅减反膜，增强其表面钝化效果，以增加少子寿命；同时，减少光的反射，提高光的利用率。通过所述减反膜能够有效提高光电转换效率。

步骤S13：印刷电极。

在所述P型多晶硅片背面形成背面电极，其具体工艺及参数与现有技术相同。烧结后，在P型多晶硅片受光面印刷细栅线以及主栅线。

根据设定的细栅线以及主栅线尺寸及分布，制作网版。然后采用丝网印刷工艺在所述受光面先后形成细栅线，再在所述细栅线上方形成所述主栅线。多条细栅线平行等间距分布，多条栅线平行等间距分布，且所述主栅线垂直与所述细栅线。

由于采用低掺杂硼元素的P型多晶硅片，其自身电阻较高，本申请技术方案通过减小细栅线的间距来避免由此导致的光电转换效率降低问题。在不改变细栅线总面积的前提下，增加细栅线的条数，缩短了细栅线之间的距离，减小了电流在细栅线之间横向传输的距离，进而减小了太阳能电池的电阻。可弥补由于采用低掺杂硼元素的P型多晶硅片导致的电池电阻增大问题，在使得太阳能电池具有较低功率衰减的同时保证了太阳能电池的光电转换效率。

本申请中，所述细栅线的线宽设置为50μm-60μm，此时细栅线的条数可设置为70-75，增加了电池本体表面的细栅线数目且不减少太阳能电池的有效受光面积。

通过上述描述可知，本申请通过优化太阳能电池的细栅线的尺寸及其分布，进而可采用低掺杂硼元素的P型多晶硅片为基底制备的电池本体，在保证太阳能电池的光电转换效率的同时降低了太阳能电池的功率衰减。

且本申请中，所述电池本体可采用高扩散制结的P型多晶硅片，将其表面方块电阻设定在70Ω/sq-75Ω/sq，通过较高的表面方块电阻增加多太阳光中短波的吸收，进一步的增加太阳能电池的光电转换效率。

下面通过本申请所述太阳能电池具体数据与现有太阳能电池具体数据的对比来说明本申请所述太阳能电池具有的有益效果。

本申请实例：

参考图2，图2为本实用新型实施例提供的一种多晶硅太阳能电池的受光面栅线分布图。在所述太阳能电池受光面设置有75条平行分布的细栅线1，所述细栅线1的线宽为60μm；在所述细栅线1上设置有3条平行分布的主栅线2，所述主栅线2与所述细栅线1垂直。为了便于制作网版，所述细栅线等间距分布，所述主栅线等间距分布。

其中，所述电池本体是由硼含量为4.0×10¹⁵atoms/cm³的P型多晶硅片制备而成，所述P型多晶硅片厚度为180μm，边长为156mm×156mm。其表面扩散方块电阻为75Ω/sq。

现有对比例1：

对于现有的多晶硅太阳能电池，其受光面设置有68条相互平行的细栅线，所述细栅线的线宽为80μm，电池本体表面方块电阻为65Ω/sq。其制备电池本体的P型多晶硅片尺寸与本申请实例中所述P型多晶硅片尺寸相同：厚度为180μm，边长为156mm×156mm。

本对比例中，所述P型多晶硅片的硼含量为4.5×10¹⁵atoms/cm³。

现有对比例2：

本对比例中，所述P型多晶硅片的硼含量为1.5×10¹⁶atoms/cm³，其他数据与现有对比例1中相同。

现有技术中的多晶硅太阳能电池由于其自身细栅线线宽较大，导致细栅线之间的间距较大，且其表面方块电阻较小，上述两个原因限制其P型多晶硅片的硼含量在4.5×10¹⁵atoms/cm³-1.5×10¹⁶atoms/cm³，才能保证太阳能电池的转换效率，但是，此时太阳能电池的功率衰减依然较大。上述两个对比例是硼含量分别为最小、最大时的现有多晶硅太阳能电池。

对本申请实例以及现有的两个对比例的多晶硅太阳能电池进行性能测试，其测试结果参见表一。

表一

	本申请实例	现有对比例1	现有对比例2
				硼含量	4.0×10¹⁵atoms/cm³	4.5×10¹⁵atoms/cm³	1.5×10¹⁶atoms/cm³
扩散方阻	75Ω/sq	65Ω/sq	65Ω/sq
				细栅线根数	75	68	68
细栅线宽度	60	80	80
				串联电阻	3.09mΩ	4.16mΩ	2.96mΩ
转换效率	17.02%	16.80%	17.00%
				功率衰减	0.5%	0.6%	1.20%

其中，所述串联电阻是指太阳能电池总的电阻，包括：电池本体的电阻、表面栅线电阻、所述电池本体的电阻与所述表面栅线的接触电阻。所述串联电阻越小，对外输出的功率就越大，也就是太阳能电池的光转效率越高。

通过表一中所示数据可知，现有技术中多晶硅太阳能电池的功率衰减处于0.6%-1.20%之间，其转换效率在16.80%-17.00%之间。而本申请实例所述太阳能电池的功率衰减最大值为0.5%（本申请所述太阳能电池的硼含量在3×10¹⁵atoms/cm³-4.5×10¹⁵atoms/cm³，所述实例采取最大值，即衰减率具有最大值的情况），相对于现有技术有效降低了功率衰减，且转换效率有了一定的提升。

综上所述本申请所述多晶硅太阳能电池将细栅线的线宽设置为50μm-60μm，可使得细栅线的条数增加到70以上。采用较小的线宽，在电池本体受光面上印刷较多的细栅线，缩短了细栅线之间的距离，减小了细栅线之间电流横向传输的距离，进而减小了太阳能电池的电阻。同时，对P型多晶硅片进行高方块电阻扩散，进一步增加太阳能电池对太阳能光中短波的吸收，增加太阳能电池的光电转换效率。所以，所述结构的太阳能电池可由硼含量在3×10¹⁵atoms/cm³-4.5×10¹⁵atoms/cm³的P型多晶硅片制备而成，在使得太阳能电池具有较低功率衰减的同时保证了太阳能电池的光电转换效率。

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实用新型。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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型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

1.一种多晶硅太阳能电池，其特征在于，包括：

P型多晶硅片制备的电池本体；

设置在所述电池本体受光面上的多条相互平行的细栅线；

2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述细栅线的条数为70-75。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述电池本体的受光面的表面方块电阻为70Ω/sq-75Ω/sq。

4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述电池本体厚度为180μm-200μm，边长为156mm×156mm。