CN206789556U - 点虚线型太阳电池的背面结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种点虚线型太阳电池的背面结构，包括硅基底，硅基底设有钝化介质膜，钝化介质膜设有若干开槽单元，开槽单元采用点虚线型开槽单元，开槽单元由两个以上的点槽直线排列不完全重叠而成，点槽包括叠合部和独立部，相邻的两个点槽重叠处形成叠合部，单独一个点槽且不与相邻点槽重叠处形成独立部；相比常用直线型或直虚线型开槽，减少了载流子在该表面横向传输距离，降低了电池的串联电阻，并可进一步降低开槽比例，从而减少了对钝化介质膜的破坏，增加电池的开压，提高电池的转换效率；与全部打点相比，对激光器的要求更低，产能比打点更高，同时还解决了由于大量空洞造成电池机械应力小的问题，提高了电池在组件端应用的可靠性。

Description

点虚线型太阳电池的背面结构

技术领域

本实用新型涉及一种点虚线型太阳电池的背面结构。

背景技术

太阳能电池是利用光伏效应，将光能转化为电能的器件。目前主流的商业化电池的基底是晶体硅材料。大部门晶体硅的材料是p型晶体硅。常规的晶体硅太阳电池结构是使用p型硅片，经过制作减反射织构，磷扩散，去边，去PSG，正面镀膜，正反面丝网印刷电极以及共烧，之后分拣测试等步骤。

近几年，背面钝化技术快速进步，设备也已经逐渐量产化。P型电池陆续转向新的PERC结构电池。高效率的p型晶体硅电池转换效率超过21%已经可以实现商业化。PERC电池背面具有叠层膜结构，叠层膜钝化相比于原来的全Al背场钝化提供了更好的场效应钝化或者表面钝化作用，叠层介质膜一般总厚度为100~200nm，介质膜层的局部使用选择性腐蚀或者激光烧蚀的方法开槽出规则的图案。

介质层开槽的图案一般选择用直线型，点型，或者虚线段型。商业化应用较多的激光烧蚀方案是直线型或者虚线型。直线型容易实现，量产产量大，但是开槽比例较高，对钝化介质膜破坏较多，电池片的电压和电流相比较低。点型在研究领域应用较多，点型开槽面积小，即钝化介质膜区域更多，成品电池片的电压和电流将会更高，另一个优势是均匀分配的点状图形，电阻分配相比直线更加均匀，电池片的FF能够得到保证，理论上电池片效率更高。商业化应用时，Al一般都是用丝网印刷实现。丝网印刷的Al层较厚，点的开槽一般大小约30-50um。由于快速高温烧结退火过程中，材料中发生柯肯达尔效应，在硅片的局部点状接触处，经常会形成空洞。另一个，点状图案如果使用激光实现，量产时候激光需要经过更多的距离，工艺时间对应增加，会降低产量。因此，合理化的设计背面Al-Si接触区的结构，同时保证电池片的效率最大化，同时维持生产产量，是需要在工艺、设备上解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种点虚线型太阳电池的背面结构解决现有技术中存在的点状开槽由于快速高温烧结退火过程中，材料中发生柯肯达尔效应，在硅片的局部点状接触处，经常会形成空洞；点状图案如果使用激光实现，量产时候激光需要经过更多的距离，工艺时间对应增加，会降低产量的问题。

本实用新型的技术解决方案是：

一种点虚线型太阳电池的背面结构，包括硅基底，硅基底设有钝化介质膜，钝化介质膜设有若干开槽单元，开槽单元采用点虚线型开槽单元，开槽单元由2-4个的点槽直线排列不完全重叠而成，点槽包括叠合部和独立部，相邻的两个点槽重叠处形成叠合部，单独一个点槽且不与相邻点槽重叠处形成独立部，开槽单元作为点虚线的实部，开槽单元排列成若干条直线，同一条直线上相邻的开槽单元间设有未开槽单元，未开槽单元作为点虚线的虚部。

进一步地，开槽单元在硅基底的左右方向排列形成若干相互平行的槽行，开槽单元在硅基底的上下方向排列形成若干相互平行的槽列，槽行与槽列相互垂直。

进一步地，点槽包括边部点槽和一个以上的中部点槽，中部点槽设于两个边部点槽间，独立部包括独立中部和独立边部，单独一个边部点槽且不与相邻点槽重叠处形成独立边部，单独一个中部点槽且不与相邻点槽重叠处形成独立中部。

进一步地，点槽采用圆形、方形或椭圆形。

进一步地，点槽采用短轴为25-60μm、长轴为40-80μm的椭圆形点槽，或点槽采用宽度为25-60μm，长度为25-60μm的方形点槽。

进一步地，硅基底的左右方向上相邻的开槽单元的间距为25um~600um，相邻的槽行间距为200~1200um。

进一步地，叠合部在一个点槽中的面积比例为20%-40%。

进一步地，开槽单元的长度不超过100 um。

本实用新型的有益效果是：

一、该种点虚线型太阳电池的背面结构，相比常用直线型或直虚线型开槽，点虚线设计减少了载流子在该表面横向传输距离，降低了电池的串联电阻，并可进一步降低开槽比例，从而减少了对钝化介质膜的破坏，增加电池的开压，提高电池的转换效率；点虚线的设计与全部打点的设计相比，对激光器的要求更低，产能比打点更高。同时点虚线设计，还解决了由于大量空洞造成电池机械应力小的问题，提高了电池在组件端应用的可靠性。

二、该种点虚线型太阳电池的背面结构，与现有技术相比，点虚线型开槽能够利用普通的扫描式激光器一步实现，工序简单。相比于直线型或者虚线型是激光设计，激光设备本身不需要增加成本或者改进。

三、本实用新型中，点虚线型开槽在激光运动方向上，可以抑制Si向Al浆层一个方向的扩散，因此相比于点状图形，使用相同的Al材料，Al-Si合金的坑洞更少。更少的坑洞可以增加电池片的机械强度，保证电池组件户外长期使用的质量。

四、本实用新型中，点虚线型开槽相比于纯虚线或者直线设计，激光运动垂直的方向上，电池片中的电阻分配更加均匀，因此可以获得更高的电池片效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例一点虚线型太阳电池的背面结构的结构示意图。

图2是本实用新型实施例二点虚线型太阳电池的背面结构的结构示意图。

图3是本实用新型实施例三点虚线型太阳电池的背面结构的结构示意图。

其中：1-硅基底，2-钝化介质膜，3-开槽单元，4-点槽，5-未开槽单元；

41-叠合部，42-独立部。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。

实施例一

一种点虚线型太阳电池的背面结构，包括硅基底1，硅基底1设有钝化介质膜2，钝化介质膜2设有若干开槽单元3，开槽单元3采用点虚线型开槽单元3，开槽单元3由两个点槽4直线排列不完全重叠而成，点槽4包括叠合部41和独立部42，相邻的两个点槽4重叠处形成叠合部41，单独一个点槽4且不与相邻点槽4重叠处形成独立部42。开槽单元3作为点虚线的实部，开槽单元3排列成若干条直线，同一条直线上相邻的开槽单元3间设有未开槽单元5，未开槽单元5作为点虚线的虚部。

参见图1和图2所示，其激光开槽结构是用两个相互重叠的点组成一组，实现点虚线结构。点槽4的形状为圆形，圆形直径40um，两个点槽4相互交叠，交叠区域20%。在钝化介质膜2上用激光实现开槽。双点的长度约为72um，硅基底1的左右方向上相邻的开槽单元3的间距为100um。相邻槽行间距为800um。

使用边长156.75mm，对径210mm，正面四主栅线设计的电池。制作出的电池片电性能相对参数如下：

实验组	开路电压	短路电流	FF填充因子	EFF效率
					实施例一	0.9985	0.9984	1.0102	21.29%
对比例	1.0000	1.0000	1.0000	21.16%

实施例一在电池片效率上获得了0.13%的效率提升。实施例一可以维持对比组的生产每小时产量。

实施例二

一种点虚线型太阳电池的背面结构，包括硅基底1，硅基底1设有钝化介质膜2，钝化介质膜2设有若干开槽单元3，开槽单元3采用点虚线型开槽单元3，开槽单元3由两个点槽4直线排列不完全重叠而成，点槽4包括叠合部41和独立部42，相邻的两个点槽4重叠处形成叠合部41，单独一个点槽4且不与相邻点槽4重叠处形成独立部42。

参见图3所示，其激光开槽结构是用两个相互重叠的点槽4实现的点虚线结构。点槽4的形状为椭圆形，椭圆形长轴90um，短轴38um。在钝化介质膜2上用激光实现开槽。硅基底1的左右方向上相邻的开槽单元3的间距为120um。相邻槽行间距为900um。

使用边长156.75mm，对径210mm，正面四主栅线设计的电池。制作出的电池片电性能相对参数如下：

实验组	开路电压	短路电流	填充因子	效率
					实施例二	1.0007	0.9999	1.0035	21.25%
对比例	1.0000	1.0000	1.0000	21.16%

实施例二在电池片效率上获得了0.09%的效率提升。实施例二可以维持对比组的生产每小时产量。

实施例三

一种点虚线型太阳电池的背面结构，包括硅基底1，硅基底1设有钝化介质膜2，钝化介质膜2设有若干开槽单元3，开槽单元3采用点虚线型开槽单元3，开槽单元3由两个或三个点槽4直线排列不完全重叠而成，点槽4包括叠合部41和独立部42，相邻的两个点槽4重叠处形成叠合部41，单独一个点槽4且不与相邻点槽4重叠处形成独立部42。

参见图4和图5所示，其激光开槽结构是用两个或者三个相互重叠的点槽4实现点虚线结构。点槽4的形状为圆形，点槽4的直径40um，交叠率20%，两个点槽4形成的开槽单元3的长度72um，三个点槽4形成的开槽单元3的长度104um。硅基底1的左右方向上相邻的开槽单元3的间距为120um。相邻槽行间距为900um。

使用边长156.75mm，对径210mm，正面四主栅线设计的电池。制作出的电池片电性能相对参数如下：

实验组	开路电压	短路电流	填充印象	效率
					实施例三	1.0004	0.9997	1.0041	21.22%
对比例	1.0000	1.0000	1.0000	21.16%

实施例三在电池片效率上获得了0.06%的效率提升。

对比例

一种点虚线型太阳电池的背面结构，其激光开槽结构是用点槽4重叠的虚线结构。点的形状为圆形，点的直径40um，交叠率20%，点相互交叠，连成700um的直线，虚部也为700um。使用边长156.75mm，对径210mm，正面四主栅线设计的电池，电池片效率为21.16%。

Claims (8)

1.一种点虚线型太阳电池的背面结构，其特征在于：包括硅基底，硅基底设有钝化介质膜，钝化介质膜设有若干开槽单元，开槽单元采用点虚线型开槽单元，开槽单元由2-4个点槽直线排列不完全重叠而成，点槽包括叠合部和独立部，相邻的两个点槽重叠处形成叠合部，单独一个点槽且不与相邻点槽重叠处形成独立部，开槽单元作为点虚线的实部，开槽单元排列成若干条直线，同一条直线上相邻的开槽单元间设有未开槽单元，未开槽单元作为点虚线的虚部。

2.如权利要求1所述的点虚线型太阳电池的背面结构，其特征在于：开槽单元在硅基底的左右方向排列形成若干相互平行的槽行，开槽单元在硅基底的上下方向排列形成若干相互平行的槽列，槽行与槽列相互垂直。

3.如权利要求1所述的点虚线型太阳电池的背面结构，其特征在于：点槽包括边部点槽和一个以上的中部点槽，中部点槽设于两个边部点槽间，独立部包括独立中部和独立边部，单独一个边部点槽且不与相邻点槽重叠处形成独立边部，单独一个中部点槽且不与相邻点槽重叠处形成独立中部。

4.如权利要求1所述的点虚线型太阳电池的背面结构，其特征在于：点槽采用圆形、方形或椭圆形。

5.如权利要求1-4任一项所述的点虚线型太阳电池的背面结构，其特征在于：点槽采用短轴为25-60μm、长轴为40-80μm的椭圆形点槽，或点槽采用宽度为25-60μm，长度为25-60μm的方形点槽。

6.如权利要求1-4任一项所述的点虚线型太阳电池的背面结构，其特征在于：硅基底的左右方向上相邻的开槽单元的间距为25um~600um，相邻的槽行间距为200~1200um。

7.如权利要求1-4任一项所述的点虚线型太阳电池的背面结构，其特征在于：叠合部在一个点槽中的面积比例为20%-40%。

8.如权利要求1-4任一项所述的点虚线型太阳电池的背面结构，其特征在于：开槽单元的长度不超过100 um。