CN208127216U - 一种perc太阳电池背面激光开槽结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种PERC太阳电池背面激光开槽结构，涉及晶体硅太阳电池领域；其包括内部设置有背面电极区的背面钝化叠层，所述背面电极区四周设置有激光开槽区，所述激光开槽区外部设置有边沿区，所述激光开槽区整区排布利于优化激光光斑的正六边型槽。本实用新型通过采用设计六边形图形进行激光开槽，三维对称结构利于收集光生载流子，且能有序进行后续工艺，解决了现有实验室圆孔开槽利于载流子三维流动但成本高，工业采用圆孔激光开槽会导致接触空洞但采用直线开槽载流子仅能二维流动的问题，达到了载流子实现三维流动完成高机械载荷性能和高光电转化效率的太阳能电池制作的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及晶体硅太阳电池领域，尤其是一种PERC太阳电池背面激光开槽结构。
背景技术
钝化发射极局域接触(PERC)太阳电池是新一代高效电池器件，相较于传统铝背场太阳电池，PERC电池可以明显提高太阳电池的光电转换效率；在传统电池生产线基础上引入背钝化膜沉积设备和激光开槽设备，即可实现PERC太阳电池的生产；同时PERC电池与新型的电池组件技术诸如双面、SWCT、叠瓦和半片电池组件工艺等可以很好兼容，加大了PERC电池的应用范围。PERC电池工艺除了传统电池的正面沉积钝化膜之外，背面也会进行多层钝化膜沉积，利用叠层钝化膜在电池背面形成化学钝化层，同时形成背反射器增加长波光的吸收，将P-N极间的电势差最大化，降低载流子的复合，从而提升电池光电转化效率。
在实验室的PERC电池背面通常采取光刻开槽，图形设计一般是圆形形状(圆孔开槽有利于载流子从三维方向流动并经铝背场传输到背面电极上)，然后通过蒸镀方式沉积背面金属，此种方法由于成本较高，无法适应于工业化生产。现代工业化的PERC太阳电池绝大多数采用激光开槽方式，然而激光开槽如采取圆孔的背面形状，后端工业化的成熟丝网印刷和烧结工艺会导致接触空洞问题。为避免此问题，工业化的激光开槽选择了直线开槽，或直线或虚线交替开槽，此方式载流子只能从平面二维方向流动，因此工业化设计开槽方式对于光生载流子的收集能力始终存在损失；因此需要一种适合工业生产且利于载流子三维流动的激光开槽结构。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：本实用新型提供了一种PERC太阳电池背面激光开槽结构，解决了现有实验室圆孔开槽利于载流子三维流动但成本高，工业采用圆孔激光开槽会导致接触空洞但采用直线开槽载流子仅能二维流动的问题。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种PERC太阳电池背面激光开槽结构，包括内部设置有背面电极区的背面钝化叠层，所述背面电极区四周设置有激光开槽区，所述激光开槽区外部设置有边沿区，所述激光开槽区整区排布利于优化激光光斑的正六边型槽。
优选地，所述正六边型槽的边长为0.6-2.4mm，边长间距为0-0.6mm，所述正六边型槽的深度为65-260nm，所述激光光斑线径宽度为10-80um，所述激光波段为360-1200nm，所述边沿区宽度为0.5-1mm。通过设置由六条等长的实线段组成六边型槽，实现载流子三维方向流动。
优选地，所述正六边型槽通过镭射激光打孔机开槽。激光打孔机实现精确打孔和开槽；
优选地，所述背面钝化叠层包括Al2O3薄膜和沉积在Al2O3薄膜上的Si3N4薄膜，所述Al2O3薄膜厚度为3-30nm，所述Si3N4薄膜厚度为60-230nm。背面进行多层钝化膜沉积并形成化学钝化层，即形成背反射器增加长波光的吸收，将P-N极间的电势差最大化，降低载流子的复合，从而提升电池光电转化效率；
优选地，所述背面电极区包括20个电极，所述20个电极呈5条4分段主栅分布，所述电极的宽度为1.5-2mm，长度为18-22mm。采用激光开槽区满区排布稳定的六边形槽并空出背面电极区，可以兼顾PERC太阳电池的背表面应力分布，分散激光开槽对电池硅衬底造成的力学损伤，提升PERC太阳电池封装组件的机械载荷性能，降低电池片在应用端的隐裂失效比例。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型通过采用设计正六边型图形进行激光开槽，三维对称的结构利于收集光生载流子，且能有序进行后续工艺，解决了现有实验室圆孔开槽利于载流子三维流动但成本高，工业采用圆孔激光开槽会导致接触空洞但采用直线开槽载流子仅能平面内二维流动的问题，达到了载流子实现三维流动完成高机械载荷性能和高光电转化效率的太阳能电池制作的效果；
2.本实用新型的结构设计以对多层钝化膜材料损耗最少为条件，通过优化激光光斑的图形排布，实现类似实验室的圆孔开槽光生载流子传输效果，促进形成背面钝化叠层即形成背反射器增加长波光的吸收，将P-N极间的电势差最大化，降低载流子的复合，从而提升电池光电转化效率；
3.本实用新型采取结构稳定的六边形图案并空出背面电极区域开槽，可以兼顾PERC太阳电池的背表面应力分布，分散激光开槽对电池硅衬底造成的力学损伤，提升PERC太阳电池封装组件的机械载荷性能，降低电池片在应用端的隐裂失效比例。
附图说明
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本实用新型太阳能电池结构示意图；
图2是本实用新型直线开槽背面钝化层示意图；
图3是本实用新型圆形开槽背面钝化层示意图；
图4是本实用新型光斑重叠改变示意图。
标号说明：1-激光开槽区，2-背面钝化叠层，3-边沿区，4-背面电极区，5-直线开槽背面钝化层，6-圆形背面钝化层。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合图1-4对本实用新型作详细说明。
一种PERC太阳电池背面激光开槽结构，包括内部设置有背面电极区4的背面钝化叠层2，背面电极区4四周设置有激光开槽区1，激光开槽区1外部设置有边沿区3，激光开槽区1整区排布利于优化激光光斑的正六边型槽。
正六边型槽的边长为0.6-2.4mm，边长间距为0-0.6mm，正六边型槽的深度为65-260nm，激光光斑线径宽度为10-80um，激光波段为360-1200nm，边沿区宽度为0.5-1mm。
正六边型槽通过镭射激光打孔机开槽。
背面钝化叠层2包括Al2O3薄膜和沉积在Al2O3薄膜上的Si3N4薄膜，Al2O3薄膜厚度为3-30nm，Si3N4薄膜厚度为60-230nm。
背面电极区4包括20个电极，20个电极呈5条4分段主栅分布，电极的宽度为1.5-2mm，长度为18-22mm。
实施例1
开槽采用波段波长为532nm的镭射激光打孔机，背面电极区4采用20个20mm×2mm电极，呈5条4分段主栅分布，单个电极的宽度为2.0mm，长度为20mm；Al2O3薄膜厚度为23nm，Si3N4薄膜厚度为117nm，正六边形槽的深度为150nm，激光光斑的线径宽度为50um，正六边形结构采取闭合式开槽设计，由六条1.5mm线长的实线段间隔0mm组成，激光开槽区1外1mm范围为边沿区，边沿区可以采用矩形或者带有圆角的矩形等，太阳电池制作过程如下：1.单晶硅片表面制绒，形成1～5um金字塔绒面；2.受光面即正面单面扩散制备PN结；3.正面去PSG同时背面抛光、去除边缘处PN结，清洗去除杂质和表面缺陷；4.氧化退火形成均匀SiO2膜层；5.背表面PECVD沉积Al2O3薄膜，然后再沉积Si3N4薄膜；6.正表面PECVD沉积的氮化硅减反射钝化保护膜层；7.在由Al2O3和Si3N4叠层薄膜组成的背面钝化膜层上开具正六边形结构的激光开槽，背面电极区域和边沿区不进行激光开槽；8.在背面电极区域丝网印刷Ag主栅电极并烘干，在正六边型激光开槽区域即除背面电极区域和距边1mm区域外，丝网印刷Al背场并烘干；9.翻转电池丝网印刷正面Ag电极并烘干，共烧结正面浆料和背面浆料，穿透两面的减反射钝化膜层，与晶体硅形成良好欧姆接触；10.PERC太阳电池光电转换效率测试及分档。解决了现有实验室圆孔开槽利于载流子三维流动即图3所示但成本高，工业采用圆孔激光开槽会导致接触空洞但采用直线开槽即图2所示载流子仅能平面内二维流动的问题，达到了载流子实现三维流动完成高机械载荷性能和高光电转化效率的太阳能电池制作的效果。
实施例2
在实施例1情况下，六边形的边长可以采用非闭环形式，线与线之间间距0.3mm或者0.6mm。
实施例3
在实施例1情况下，背面钝化叠层2还可以采用碳化硅或者氮氧硅。
实施例4
在实施例1情况下，正六边型槽的深度可以为65nm或者260nm。
实施例5
在实施例1情况下，六边形边长可以为0.6mm或者2.4mm。
工作原理：光电转换效率是由它的开压与短路电流与填充乘积，再除以器件有效发电面积和STC下的光强决定的；钝化叠层影响开压和短路电流，开槽影响开压、短路电流和填充；通过设置激光波长、频率、速度、开槽深度和光斑大小等参数改变光斑重叠方式，优化图形排布，影响电池钝化叠层、开槽区和边沿区，如图4所示，光斑叠合度从下至上增大，实现六边型槽利于载流子从三维方向的收集，从而改变填充、开压、电阻、效率和单片加工时间，促进提高太阳电池高光电转换效率和封装组件的机械载荷性能。
Claims (5)
1.一种PERC太阳电池背面激光开槽结构，包括内部设置有背面电极区(4)的背面钝化叠层(2)，其特征在于：所述背面电极区(4)四周设置有激光开槽区(1)，所述激光开槽区(1)外部设置有边沿区(3)，所述激光开槽区(1)整区排布利于优化激光光斑的正六边型槽。
2.根据权利要求1所述的一种PERC太阳电池背面激光开槽结构，其特征在于：所述正六边型槽的边长为0.6-2.4mm，边长间距为0-0.6mm，所述正六边型槽的深度为65-260nm，所述激光光斑线径宽度为10-80um，所述激光波段为360-1200nm，所述边沿区宽度为0.5-1mm。
3.根据权利要求1所述的一种PERC太阳电池背面激光开槽结构，其特征在于：所述正六边型槽通过镭射激光打孔机开槽。
4.根据权利要求1所述的一种PERC太阳电池背面激光开槽结构，其特征在于：所述背面钝化叠层(2)包括Al2O3薄膜和沉积在Al2O3薄膜上的Si3N4薄膜，所述Al2O3薄膜厚度为3-30nm，所述Si3N4薄膜厚度为60-230nm。
5.根据权利要求1所述的一种PERC太阳电池背面激光开槽结构，其特征在于：所述背面电极区(4)包括20个电极，所述20个电极呈5条4分段主栅分布，所述电极的宽度为1.5-2mm，长度为18-22mm。
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| CN201820427644.2U CN208127216U (zh) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | 一种perc太阳电池背面激光开槽结构 |
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| CN109390418A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-02-26 | 盐城阿特斯协鑫阳光电力科技有限公司 | Perc电池钝化膜开模图形、perc太阳能电池以及perc太阳能组件 |
| CN111916514A (zh) * | 2020-07-28 | 2020-11-10 | 江苏辉伦太阳能科技有限公司 | 一种新型无缝光伏组件及制备方法 |
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