CN213635996U - 一种能够降低切割损失的太阳能电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能够降低切割损失的太阳能电池，所述太阳能电池具有发射极的一面设置有若干个条状预切割窗口，所述预切割窗口为采用激光划片或印刷腐蚀浆料的方式在发射极表面形成的凹槽。本实用新型的电池片结构通过预先设置预切割窗口去掉切割处的PN结，大大降低了成品电池切割时的切割损失，提高了切割后获得的条状电池单元的转换效率，最终提高了组件的输出功率；预切割窗口的深度与太阳能电池的厚度相比占比小，不影响电池片在后续工序中的机械性能，如碎片率。

Description

一种能够降低切割损失的太阳能电池

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种能够降低切割损失的太阳能电池。

背景技术

随着光伏行业的不断发展，降低发电成本成为光伏行业的一致追求。高效组件由于能够提高转换效率，从而降低了系统占地面积和系统的BOS成本，受到市场追捧。半片或小片光伏组件技术和叠瓦组件技术是目前高效太阳能组件技术的两个重要方向。其中半片或小片光伏组件技术采用激光划片设备将成品电池片分为两片分片或更多分片，降低组件内阻损耗，从而提高组件功率。但是成品电池片的最后一道工序在激光划片和裂片的过程中，由于裂片后的小片电池边缘产生损伤层，损伤层的缺陷态密度高，导致边缘区域复合电流增加，开压降低，进而导致小片电池的效率损失。

发明内容

发明目的：本实用新型提出一种能够降低切割损失的条状太阳能电池，通过设置预切割窗口，能够降低成品电池因激光切割损伤层造成的效率损失。

技术方案：本实用新型采用如下技术方案：

一种能够降低切割损失的太阳能电池，所述太阳能电池具有发射极的一面设置有若干个条状预切割窗口，所述预切割窗口为采用激光划片或印刷腐蚀浆料的方式在发射极表面形成的凹槽。

优选的，所述预切割窗口的宽度等于或大于切割宽度，所述预切割窗口的深度穿透PN结但未超出电池片的厚度。

进一步优选的，所述预切割窗口的深度为2～10um；更优选的，所述预切割窗口的深度为2～5um。

优选的，所述太阳能电池最终通过机械裂片或无损切割的方式从电池背面与预切割窗口对应的区域将太阳能电池分割成若干个条状电池单元。

优选的，所述凹槽的横截面为V形或U型。

优选的，所述太阳能电池的类型为PERC电池、PERL电池、TOPCon电池、HIT电池、IBC电池、MWT电池中需要切割成小片的一种。

本实用新型还提供了上述太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

（a1）在制绒工序前，采用激光划片的方式在发射极表面形成若干个条状预切割窗口；

（a2）在印刷烧结工序后，通过机械裂片或无损切割的方式从电池背面与预切割窗口对应的区域将太阳能电池分割成若干个条状电池单元。

本实用新型还提供了上述太阳能电池的另一制备方法，包括如下步骤：

（b1）在扩散工序后，采用激光划片或丝网印刷腐蚀浆料的方式在发射极表面形成若干个条状预切割窗口；

（b2）在印刷烧结工序后，通过机械裂片或无损切割的方式从电池背面与预切割窗口对应的区域将太阳能电池分割成若干个条状电池单元。

优选的，步骤（b1）中，所述腐蚀浆料的成分包括氟化氢铵。

优选的，步骤（b1）之后还包括采用碱液对硅片进行清洗，目的是进一步去除预切割窗口的pn结及损伤层。

更优选的，所述碱液为NaOH溶液、KOH溶液或NH₄OH溶液。

优选的，步骤（a1）和步骤（b1）中，所述预切割窗口的宽度等于或大于切割宽度，深度穿透PN结但未超出电池的厚度。

优选的，步骤（a2）和步骤（b2）中，所述机械裂片之前，先采用激光切割的方式在电池背面与预切割窗口对应的区域划出切割线，再通过机械裂片将太阳能电池分割成若干个条状电池单元。

优选的，步骤（a2）和步骤（b2）中，所述无损切割是直接在电池片背面与预切割窗口对应的区域划线切割，将太阳能电池分割成若干个条状电池单元。

作为本实用新型的一种技术方案，上述太阳能电池的制备方法具体包括如下步骤：

取制绒前原始硅片，采用激光划片的方式在硅片正面形成若干个条状预切割窗口，进行制绒；

将硅片进行扩散，在硅片表面制备发射极；

对硅片进行背面抛光、正面氧化、正背面镀钝化膜、印刷电极和烧结，制得太阳能电池；

取印刷烧结后的太阳能电池，采用机械裂片或无损切割的方式从电池背面与预切割窗口对应的区域将太阳能电池分割成若干个条状电池单元。

作为本实用新型的另一种技术方案，上述太阳能电池的制备方法具体包括如下步骤：

取制绒后硅片进行扩散，在硅片表面制备发射极；

在硅片具有发射极的表面采用激光划片或印刷腐蚀浆料的方式形成凹槽，在硅片表面设置若干个条状预切割窗口；

对硅片采用碱液进行清洗；

将硅片进行背面抛光、正面氧化、正背面镀钝化膜、印刷电极和烧结，制得太阳能电池；

取印刷烧结后的太阳能电池，采用机械裂片或无损切割的方式从电池背面与预切割窗口对应的区域将太阳能电池分割成若干个条状电池单元。

本实用新型提供了一种新颖的包括预切割窗口的太阳能电池结构，该结构与常规电池结构的区别在于，预先在成品电池需要切割的区域增加若干固定宽度的条状凹槽，该条状凹槽通过激光划片的方式在制绒工序前完成，还可以通过激光划片或者丝网印刷腐蚀浆料的方式在扩散制结工序后完成，凹槽深度是PN结深度的4～20倍，形成条状预切割窗口。窗口表面在后续的工序中镀有氧化膜和钝化膜，起到一定的钝化作用，降低了窗口区域的界面密度；印刷烧结工序后再通过机械裂片或无损切割的方式从电池片背面与预切割窗口对应的区域将太阳能电池分割成若干个条状电池单元。

本实用新型通过测试分析，常规电池在制备完成后进行切割，导致切割损失大的原因是切割边缘区域的复合电流增加，主要表现在空间电荷区，因此本实用新型在电池制备过程中预先将切割处的空间电荷区进行隔离，待电池制备完成后再对电池进行分割，从而降低成品电池片因激光切割和裂片所导致的损伤层而造成的效率损失。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下显著优点：

（1）本实用新型的电池片结构通过预先设置预切割窗口去掉切割处的PN结，大大降低了成品电池切割时的切割损失，提高了切割后获得的条状电池单元的转换效率，最终提高了组件的输出功率；

（2）本实用新型预切割窗口的深度与太阳能电池的厚度相比占比小，不影响电池片在后续制备工序中的机械性能，如碎片率；

（3）本实用新型的制备方法隔离切割处PN结的效果优良，所获得的条状电池单元的效率集中度高，电性能稳定；

（4）本实用新型的制备方法利用现有的激光切片机和丝网印刷机资源便可实现，提高了设备的利用率，在一定程度上降低了成本。

附图说明

图1是本实用新型设有预切割窗口的硅片结构示意图；

图2是本实用新型设有预切割窗口的另一硅片结构示意图；

图3是本实用新型实施例1制得的电池结构示意图；

图4是本实用新型实施例1的条状电池单元结构示意图；

图5是本实用新型实施例2制得的电池结构示意图；

图6是本实用新型实施例2的条状电池单元结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步的说明。

本实用新型提供一种能够降低切割损失的太阳能电池，具有发射极的一面设置有若干个条状预切割窗口，如图1，该条状预切割窗口采用激光划片的方式在原始硅片表面或者发射极表面形成V形凹槽，如图2，该条状预切割窗口采用丝网印刷腐蚀浆料的方式在发射极表面形成U形凹槽，预切割窗口的宽度等于或大于切割宽度，预切割窗口的深度穿透PN结但未超出电池片的厚度，本实用新型中预切割窗口的深度为2～10um，优选为2～5um，最优选为3～5um。

在本实用新型中，上述太阳能电池，在所有工序完成后，采用激光切割的方式在电池背面与预切割窗口对应的区域划出切割线，再通过机械裂片将太阳能电池分割成若干个条状电池单元。或者在所有工序完成后，采用无损切割的方式直接在电池片背面与预切割窗口对应的区域划线切割，将太阳能电池分割成若干个条状电池单元。

在本实用新型中，预切割窗口的数量根据所需要的条状电池单元决定，如整片电池最终切成四个1/4片，则需设置三个条状预切割窗口。

本实用新型对太阳能电池类型不做限制，可以是PERC电池、PERL电池、TOPCon电池、HIT电池、IBC电池、MWT电池中需要切割成小片的一种。

实施例1

一种能够降低切割损失的太阳能电池，在硅片扩散后具有发射极的一面采用激光划片的方式预先设置四个条状预切割窗口，获得的成品电池片沿预切割窗口将太阳能电池分割成四个条状电池单元。制备过程包括如下步骤：

取厚度200um的制绒后p型硅片1进行扩散制结，在硅片表面制得n-发射极2，同时扩散后硅片表面还沉积一层磷硅玻璃层；

在硅片1具有n-发射极2的表面采用激光划片的方式形成深度5um的凹槽，在硅片表面设置三个V形条状预切割窗口6；

将表面设有预切割窗口6的硅片1采用NaOH溶液进行清洗，NaOH溶液与预切割窗口6处的PN结发生反应，但不腐蚀硅片表面的磷硅玻璃层，保证预切割窗口处的PN结以及切割损伤层完全去除；

对硅片进行背面抛光、正面氧化形成氧化层3、镀正面钝化减反膜4和背面钝化膜5、背面激光开槽、印刷正电极7和背电极8、烧结制得PERC太阳能电池片，如图3，本实施例中氧化层3是通过臭氧氧化形成厚度2～3nm的二氧化硅；

取印刷烧结后的PERC太阳能电池，采用常规激光切割的方式在电池背面划出三条与正面预切割窗口位置对应的切割线，再通过机械裂片的方式沿切割线将太阳能电池分割成四个条状电池单元9，如图4。

实施例2

一种能够降低切割损失的太阳能电池，在硅片扩散后具有发射极的一面采用丝网印刷腐蚀浆料的方式预先设置四个条状预切割窗口，获得的成品电池片沿预切割窗口将太阳能电池分割成四个条状电池单元。制备过程包括如下步骤：

取厚度180um的制绒后p型硅片1进行扩散制结，在硅片表面制得n-发射极2，同时扩散后硅片表面还沉积一层磷硅玻璃层；

在硅片1具有n-发射极2的表面采用丝网印刷腐蚀浆料的方式形成深度2～5um的凹槽，本实施例中凹槽深度为3um，在硅片表面设置三个U形条状预切割窗口6；其中腐蚀浆料的成分包括氟化氢铵，丝网印刷量控制在01～0.5g，腐蚀时间控制在5～10s，本实施例中印刷量为0.4g，腐蚀时间为6s；

将表面设有预切割窗口6的硅片1采用NH₄OH溶液溶液进行清洗，NH₄OH溶液与预切割窗口6处的PN结发生反应，但不腐蚀硅片表面的磷硅玻璃层，保证预切割窗口处的PN结以及切割损伤层完全去除；

对硅片进行背面抛光、正面氧化形成氧化层3、镀正面钝化减反膜4和背面钝化膜5、背面激光开槽、印刷正电极7和背电极8、烧结制得PERC太阳能电池片，如图5，本实施例中氧化层3是通过干氧氧化形成厚度2～3nm的二氧化硅；

取印刷烧结后的PERC太阳能电池，采用无损切割的方式直接在电池片背面与预切割窗口对应的区域划线切割，将太阳能电池分割成四个条状电池单元9，如图6。

实施例3

一种能够降低切割损失的太阳能电池，在原始硅片表面采用激光划片的方式预先设置四个条状预切割窗口，获得的成品电池片沿预切割窗口将太阳能电池分割成四个条状电池单元。制备过程包括如下步骤：

取厚度200um的原始P型硅片，在硅片正面采用激光划片形成深度10um的凹槽，在硅片表面设置三个V形条状预切割窗口，进行制绒；

将硅片进行扩散，在硅片表面制备发射极；

对硅片进行背面抛光、正面氧化形成氧化层、镀正面钝化减反膜和背面钝化膜、背面激光开槽、印刷正电极和背电极、烧结制得PERC太阳能电池片；

取印刷烧结后的PERC太阳能电池，采用常规激光切割的方式在电池背面划出三条与正面预切割窗口位置对应的切割线，再通过机械裂片的方式沿切割线将太阳能电池分割成四个条状电池单元。

Claims (6)

1.一种能够降低切割损失的太阳能电池，其特征在于：所述太阳能电池具有发射极的一面设置有若干个条状预切割窗口，所述预切割窗口为采用激光划片或印刷腐蚀浆料的方式在发射极表面形成的凹槽。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述预切割窗口的宽度等于或大于切割宽度，所述预切割窗口的深度穿透PN结但未超出电池的厚度。

3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于：所述预切割窗口的深度为2～10um。

4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述太阳能电池最终通过机械裂片或无损切割的方式从电池背面与预切割窗口对应的区域将太阳能电池分割成若干个条状电池单元。

5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述凹槽的横截面为V形或U型。

6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述太阳能电池的类型为PERC电池、PERL电池、TOPCon电池、HIT电池、IBC电池、MWT电池中需要切割成小片的一种。

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