CN218414594U - 太阳能电池及光伏组件 - Google Patents

Abstract

太阳能电池及光伏组件，属于太阳能电池技术领域。光伏组件包括太阳能电池。太阳能电池包括依次叠层设置的硅片、制绒层、扩散层、减反射膜和金属栅线电极。其中，在硅片的第一表面处设置有凹槽，且部分的制绒层和扩散层依次叠层设置于凹槽的槽体内；金属栅线电极嵌设于凹槽内，且金属栅线电极的顶部不超过凹槽的槽口。将金属栅线电极嵌设于凹槽内，可以降低金属栅线电极对光照的阻挡作用，增加金属栅线电极与扩散层或减反射膜的接触面积，减小金属栅线电极脱落的机率，以及避免金属栅线电极不规则的边缘划伤减反射膜或扩散层，进而提高太阳能电池和光伏组件的转换效率以及耐用性。

Description

太阳能电池及光伏组件

技术领域

本申请涉及太阳能电池技术领域，具体而言，涉及太阳能电池及光伏组件。

背景技术

目前，现有的一些太阳能电池的制备工艺流程包括：在原始硅片上，依次通过表面织构化制绒、N/P型发射极制备、正背面钝化减反射膜、正背面电极制备等步骤。主要是通过光生伏特效应，增加太阳能电池对入射光的吸收，提高太阳能电池的转换效率。

目前，在正背面电极制备过程中，主要通过丝网工序，在正面印刷银浆料，烧结烧形成良好的欧姆接触。烧结固化后金属栅线会对入射光形成部分遮挡，在电池片的受光面上形成阴影区域，导致到达硅片表面的太阳光减少，造成入射光损失，从而减少了部分电流的收集。

并且，在现有的网版印刷后的金属栅电极中，印刷边缘不够平滑，会沾连部分金属浆料从而损坏表面减反射膜的膜层结构，进一步减少吸收光照的面积和光生电流。除此之外，丝网印刷固化后的太阳能电池金属栅线在实际生产过程中，会由于电池和组件端人工或机械自动化的参与，易从电池片表面脱落。

实用新型内容

基于上述的不足，本申请提供了一种太阳能电池及光伏组件，以部分或全部地改善、甚至解决相关技术中太阳能电池入射光损失和栅线电极脱落的问题。

本申请是这样实现的：

在第一方面，本申请的示例提供了一种太阳能电池，包括：

硅片；硅片的第一表面设置有凹槽；

依次叠层设置于第一表面的制绒层、扩散层和减反射膜，且部分的制绒层和扩散层依次叠层设置于凹槽的槽体内；

金属栅线电极，金属栅线电极嵌设于凹槽内，且金属栅线电极的顶部不超过凹槽的槽口。

在上述实现过程中，在硅片的第一表面依次叠层设置制绒层(设置绒面，提高光的反射率)、扩散层(形成PN结)和减反射膜(减少光的反射，保护扩散层)，使得电池片接收光照，并将太阳能转换为电能。第一表面设置有凹槽，且部分的制绒层和扩散层位于槽体内。将金属栅线电极(栅线)嵌设于凹槽内，金属栅线电极的底部与扩散层或减反射膜接触，且金属栅线电极的顶部不超过凹槽的槽口，则在太阳能电池的使用过程中，嵌设于凹槽内的金属栅线电极对太阳光的阻挡作用较小，进而提高太阳能电池对光照的吸收利用率和光电转换效率。并且，将金属栅线电极嵌设于凹槽内，可以增加金属栅线电极与扩散层或减反射膜的接触面积，提高太阳能电池的载流子收集率，进而提高太阳能电池的转换效率。

除此之外，将金属栅线电极嵌设于凹槽内，由于凹槽槽体的阻挡和限位作用，可以使得金属栅线电极的边缘更加光滑，以及减小金属栅线电极脱落的机率，提高金属栅线电极的耐用性。

结合第一方面，在本申请第一方面提供的第一种可能的实施方式中，部分的减反射膜设置于槽体内的扩散层背离制绒层的表面。

在上述实现过程中，在凹槽内，将部分的减反射膜叠层设置于扩散层，可以增加载流子的收集，保护扩散层，提高太阳能电池的耐用性。

结合第一方面，在本申请第一方面提供的第二种可能的实施方式中，凹槽的槽底与槽口之间的距离为10-15μm。

结合第一方面，在本申请第一方面提供的第三种可能的实施方式中，凹槽的宽度为10-30μm。

在上述实现过程中，将凹槽的槽底与槽口之间的距离设置为10-15μm，可以在保证金属栅线电极能够嵌设于凹槽内的同时，还能防止金属栅线电极的顶部过高凸出凹槽的槽口，并且还能避免由于凹槽的槽底与槽口之间的距离过大而导致的金属栅线电极的浪费。

并且，将凹槽的宽度设置为10-30μm，可以使得金属栅线电极与太阳能电池的相关部件(例如扩散层或减反射膜)充分接触，提高接触面积，增加太阳能电池的转换效率。

结合第一方面，在本申请第一方面提供的第四种可能的实施方式中，太阳能电池包括50-200条金属栅线电极，第一表面间隔设置有多个凹槽，每条金属栅线电极分别一一对应地嵌设于凹槽内。

在上述实现过程中，在第一表面设置多个凹槽，使得50-200条金属栅线电极能够一一对应地嵌设在凹槽内，减小金属栅线电极对太阳能电池受光率的影响。并且在太阳能电池中设置50-200条金属栅线电极，可以提高对载流子的吸收率，进一步提高太阳能电池的转换效率。

结合第一方面，在本申请第一方面提供的第五种可能的实施方式中，凹槽的槽壁的截面形状为弧形。

在上述实现过程中，将用于嵌设金属栅线电极的凹槽的槽壁的截面形状设置为弧形，可以进一步增加金属栅线电极与凹槽内的减反射膜或扩散层的接触面积，提高太阳能电池的转换效率。并且，将凹槽的槽壁的截面的形状设置为弧形，还能减小金属栅线电极破坏凹槽内的扩散层或减反射膜的机率，提高太阳能电池的耐用性(弧面与弧面的面面接触，可以避免由于金属栅线电极的重力而对扩散层或减反射膜造成应力集中，进而提高扩散层或减反射膜的耐用性)。

结合第一方面，在本申请第一方面提供的第六种可能的实施方式中，凹槽沿延伸方向的形状为直线形或波浪形。

在上述实现过程中，凹槽沿延伸方向的形状为直线形或波浪形，可以根据需要改变金属栅线电极的长宽比，以适应不同太阳能电池对金属栅线电极与扩散层或减反射膜截面面积的需求，或者对金属栅线电极制备成本的需求。

结合第一方面，在本申请第一方面提供的第七种可能的实施方式中，金属栅线电极包括主栅和副栅，主栅和副栅相连，且主栅和副栅分别嵌设于凹槽内。

在上述实现过程中，在太阳能电池中设置主栅和副栅，可以利用副栅引导电流，并利用主栅将各个副栅处的电流进行汇聚。将主栅和副栅均嵌设于凹槽内，可以避免主栅和副栅影响太阳能电池对光的接收率。

结合第一方面，在本申请第一方面提供的第八种可能的实施方式中，凹槽包括第一凹槽和第二凹槽，主栅嵌设于第一凹槽内，副栅嵌设于第二凹槽内，且第一凹槽的宽度小于第二凹槽的宽度。

在上述实现过程中，设置分别用于嵌设主栅和副栅的第一凹槽和第二凹槽，以便于分别在具有不同宽度的第一凹槽和第二凹槽内设置主栅和副栅。

在第二方面，本申请的示例提供了一种光伏组件，包括第一方面提供的太阳能电池。

在上述实现过程中，光伏组件中包括第一方面提供的太阳能电池，由于在第一方面提供的太阳能电池中，在硅片的第一表面设置有凹槽，且部分的制绒层和扩散层位于槽体内；并将金属栅线电极(栅线)嵌设于凹槽内，金属栅线电极的底部与扩散层或减反射膜接触，且金属栅线电极的顶部不超过凹槽的槽口，则在含有太阳能电池的光伏组件的使用过程中，嵌设于凹槽内的金属栅线电极对太阳光的阻挡作用较小，进而提高太阳能电池对光照的吸收利用率和光电转换效率，进而提高光伏组件的转换效率。

并且，将金属栅线电极嵌设于凹槽内，可以增加金属栅线电极与扩散层的接触面积，提高太阳能电池的载流子收集率，进而提高光伏组件的转换效率。

除此之外，将金属栅线电极嵌设于凹槽内，由于凹槽槽体的阻挡和限位作用，可以使得金属栅线电极的边缘更加光滑，以及减小金属栅线电极脱落的机率，提高光伏组件的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，以下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。

图1为本申请示例提供的太阳能电池的截面示意图；

图2为本申请示例提供的光伏组件的平面示意图。

图标：1-光伏组件；10-太阳能电池；11-硅片；111-第一表面；112-凹槽；12-制绒层；13-扩散层；14-减反射膜；15-金属栅线电极；151-主栅；152-副栅。

具体实施方式

下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

以下针对本申请示例提供的太阳能电池及光伏组件进行具体说明：

现有的一些电池片的制备工艺流程包括：在原始硅片上，依次通过表面织构化制绒、N/P型发射极制备、正背面钝化减反射膜、正背面电极制备等步骤。

在正背面电极制备过程中，主要通过丝网工序，在正面印刷银浆料，烧结烧形成良好的欧姆接触。发明人发现，烧结固化后的金属栅线会对入射光形成部分遮挡，在电池片的受光面上形成阴影区域，造成入射光损失，从而减少了电池片的转换效率。

并且，发明人发现，在利用网版印刷后形成的金属栅电极中，印刷边缘不够平滑，会沾连部分金属浆料，且丝网印刷固化后的太阳能电池金属栅线在实际生产过程中，会由于电池和组件端人工或机械自动化的参与，易从电池片表面脱落。分明人认为，栅线边缘粘连的金属浆料会损坏电池片表面处的减反射膜的膜层结构，会进一步减少吸收光照面的面积和光生电流。

基于此，发明人提供了一种光伏组件1和太阳能电池10。其中，光伏组件1包括太阳能电池10。

请参阅图1，太阳能电池10包括依次叠层设置的硅片11、制绒层12、扩散层13、减反射膜14和金属栅线电极15。其中，在硅片11靠近制绒层12的第一表面111处设置有凹槽112，且部分的制绒层12和扩散层13依次叠层设置于凹槽112的槽体内，金属栅线电极15嵌设于凹槽112内，且金属栅线电极15的顶部不超过凹槽112的槽口。

由于在硅片11的第一表面111处设置有凹槽112，且部分的制绒层12和扩散层13位于凹槽112内，在将金属栅线电极15(栅线)嵌设于凹槽112内之后，金属栅线电极15的底部会与扩散层13接触(当凹槽112内的扩散层13背离制绒层12的表面没有设置减反射膜14时，金属栅线电极15的底部会与扩散层13直接接触；当凹槽112内的扩散层13背离制绒层12的表面设置有部分减反射膜14时，金属栅线电极15的底部会与减反射膜14直接接触)，且金属栅线电极15的顶部不超过凹槽112的槽口；则在太阳能电池10，以及含有太阳能电池10的光伏组件1的使用过程中，嵌设于凹槽112内的金属栅线电极15对太阳光的阻挡作用较小(不会在太阳能电池10的受光面形成阴影区域)，进而提高太阳能电池10对光照的吸收利用率和光电转换效率，进而提高光伏组件1的转换效率。

并且，将金属栅线电极15嵌设于凹槽112内，可以增加金属栅线电极15与扩散层13或减反射膜14的接触面积，提高太阳能电池10的载流子收集率，进而提高光伏组件1的转换效率。

除此之外，将金属栅线电极15嵌设于凹槽112内，由于凹槽112的槽体的阻挡和限位作用，可以使得金属栅线电极15的边缘更加光滑，还能减小金属栅线电极15脱落的机率，提高光伏组件1的稳定性和转换效率。

以下结合附图对本申请示例提供的太阳能电池10中的硅片11、制绒层12、扩散层13、减反射膜14和金属栅线电极15作进一步的详细描述。

请继续参阅图1，硅片11的第一表面111处间隔设置有四个凹槽112(为便于展示，其中三个凹糟112内没有设置金属栅线电极15)，以便为多个金属栅线电极15提供相对应的嵌设位置。并且，每个凹槽112的槽壁的截面形状均为弧形。

本申请不限制凹槽112的具体设置形式，相关人员可以在保证金属栅线电极15能够嵌设于凹槽112的情况下，根据需要进行相应的调整。

在一些可能的实施方式中，硅片11的第一表面111处间隔设置有50、60、100、150或200个凹槽112。每个凹槽112槽壁的截面形状可以不相同。

本申请不限制凹槽112的槽壁的截面形状，在一些可能的实施方式中，凹槽112槽壁的截面形状可以为半圆形或半椭圆形等流线型。将凹槽112槽壁的截面形状设置为流线型，可以避免凹槽112内金属栅线电极15对扩散层13或减反射膜14造成损坏。

或者，凹槽112槽壁的截面形状可以为三角形、四边形或五边形等多变棱形。但是，将凹槽112槽壁的截面形状设置为多边棱形，由于多变棱形具有一定的夹角，金属栅线电极15容易对夹角处的部分扩散层13或减反射膜14造成应力集中，会增加扩散层13或减反射膜14的损坏机率。并且，由于夹角的存在，会在经过制绒、扩散或者镀减反膜工艺之后，导致凹槽112内存在相应的制绒、扩散或镀膜不均的情况，进而影响太阳能电池10的转换效率。

在一些可能的实施方式中，凹槽112沿延伸方向的形状为直线形或波浪形。或者，在一些可能的实施方式中，凹槽112沿延伸方向不同位置处的截面形状可以不同。示例性地，凹槽112沿延伸方向不同位置处的截面形状可以依次为半圆形、半椭圆形和四边形。不同凹槽112沿延伸方向的形状可以不同。凹槽112沿延伸方向的形状可以根据金属栅线电极15的形状进行相应的调整。

在一些可能的实施方式中，可以将凹槽112的槽底与槽口之间的距离设置为10-15μm。凹槽112的槽底与槽口之间的距离可以根据金属栅线电极15的高度进行相应的调整。

示例性地，当金属栅线电极15的高度为10μm时，凹槽112的槽底与槽口之间的距离设置包括但不限制于为10μm、11μm、12μm、13μm或15μm中的一者或任意两者之间的范围。

在一些可能的实施方式中，可以将凹槽112的宽度可以为10-30μm。凹槽112的宽度可以根据金属栅线电极15的宽度进行相应的调整。

示例性地，当金属栅线电极15的宽度为10μm时，凹槽112的宽度包括但不限制于为11μm、12μm、13μm或15μm中的一者或任意两者之间的范围。示例性地，当金属栅线电极15的宽度为30μm时，凹槽112的宽度包括但不限制于为31μm、32μm或33μm中的一者或任意两者之间的范围。

在一些可能的实施方式中，不同凹槽112的截面形状、宽度、深度、延伸方向以及沿延伸方向的形状可以不同，以便于适应不同金属栅线电极15的嵌设。

示例性地，凹槽112可以包括具有第一形状的第一凹槽和具有第二形状的第二凹槽，且第一凹槽和第二凹槽的数量可以不等。

示例性地，多根间隔设置的沿延伸方向为直线型的第一凹槽的两端分别与两个第二凹槽垂直相连。

示例性地，在第一表面111间隔设置有三个第二凹槽，且相邻两个第二凹槽之间通过第一凹槽连通，且第一凹槽的宽度小于第二凹槽的宽度。

制绒层12设置于第一表面111，在第一表面111上形成绒面，以增大光的反射率，提高太阳能电池10的转换效率。其中，部分制绒层12设置于凹槽112内。

本申请不限制制绒层12的具体结构，在一些可能的实施方式中，制绒层12的结构为多面体棱锥形。当太阳光照射在其中一个多面体棱锥的表面时，部分折射光可以在另一个多面体棱锥的表面进行反射，以提高太阳光的利用率。或者，制绒层12为金字塔结构的减反射绒面。

本申请不限制制绒层12的厚度以及制备方式，相关人员可以根据需要进行相应的调整。制绒层12的制备可以通过碱液腐蚀制得，制绒层12的厚度可以通过控制腐蚀时间等条件进行调节。

扩散层13设置于制绒层12之上，且部分的扩散层13位于凹槽112内，可以大面积化的掺杂N/P型扩散源。

本申请不限制扩散层13的具体设置形式，相关人员可以根据需求进行相应的调整。

在一些可能的实施方式中，利用尺寸210mm的P型原始硅片11，激光开槽，形成整齐排列的168根直线条状的凹槽112，表面制绒形成制绒层12，然后正面磷扩散形成结深0.3um的N型半导体的扩散层13，从而形成P-N结内建电场。

或者，在210尺寸的N型原始硅片11上激光开槽，开设整齐排布的168根凹槽112，之后进行表面织构化制绒，形成具有金字塔结构的减反射绒面；然后进行受光面的硼扩散，形成扩散层13。

减反射膜14设置于扩散层13之上，以保护扩散层13和增加载流子的收集。

本申请不限制在凹槽112内的扩散层13上是否设置有减反射膜14。在一些可能的实施方式中，在凹槽112内的扩散层13上设置有减反射膜14。金属栅线电极15的底部与减反射膜14接触。

或者，在一些可能的实施方式中，在凹槽112内的扩散层13上没有减反射膜14。金属栅线电极15的底部与扩散层13接触。

金属栅线电极15嵌设于凹槽112内，且金属栅线电极15的顶部不超过凹槽112的槽口，以减小金属栅线电极15对光照的遮挡，提高太阳能电池10的受光率。

本申请不限制金属栅线电极15的具体设置形式，在一些可能的实施方式中，请参阅图2，金属栅线电极15包括主栅151和副栅152。主栅151和副栅152分别嵌设在不同的凹槽112内。

本申请的示例还提供了一种光伏组件1。请参阅图2，光伏组件1包括太阳能电池10。

本申请不限制光伏组件1的具体设置形式，相关人员可以根据需要进行相应的调整。

在一种可能的实施方式中，光伏组件1包括多片太阳能电池10，多片太阳能电池10可以通过串联的方式连接。

示例性地，光伏组件1包括64片或72片太阳能电池10。

在一种可能的实施方式中，光伏组件1还包括光伏玻璃层。光伏玻璃层覆盖在太阳能电池10的上表面，以保护太阳能电池10。其中，光伏玻璃层中的光伏玻璃也叫光电玻璃，是一种钢化处理的地铁玻璃，具有非常好的透光性以及很高的硬度，可以适应较大的昼夜温差以及恶劣的天气环境，从而保护太阳能电池10。

同样，在一种可能的实施方式中，光伏组件1还包括光伏背板。光伏背板具有良好的绝缘性、防水性和耐老化性，将光伏背板设置于太阳能电池10的背面，进一步保护太阳能电池10。光伏背板也可以由钢化玻璃制成。

进一步地，在一种可能的实施方式中，光伏组件1还包括透光性良好的EVA薄膜层。太阳能电池10非常脆弱，光伏玻璃层不能直接附着在太阳能电池10的上表面，需要EVA薄膜在中间起到粘接作用。

为了提高光伏组件1的稳定性，光伏组件1还可以设置有边框，将多片太阳能电池10安装于边框内，以支撑和保护光伏组件1。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：

硅片；所述硅片的第一表面设置有凹槽；

依次叠层设置于所述第一表面的制绒层、扩散层和减反射膜，且部分的所述制绒层和所述扩散层依次叠层设置于所述凹槽的槽体内；

金属栅线电极，所述金属栅线电极嵌设于所述凹槽内，且所述金属栅线电极的顶部不超过所述凹槽的槽口。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，部分的所述减反射膜设置于所述槽体内的所述扩散层背离所述制绒层的表面。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述凹槽的槽底与所述槽口之间的距离为10-15μm。

4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述凹槽的宽度为10-30μm。

5.根据权利要求4所述的太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池包括50-200条金属栅线电极，所述第一表面间隔设置有多个所述凹槽，每条所述金属栅线电极分别一一对应地嵌设于所述凹槽内。

6.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，所述凹槽的槽壁的截面形状为弧形。

7.根据权利要求6所述的太阳能电池，其特征在于，所述凹槽沿延伸方向的形状为直线形或波浪形。

8.根据权利要求1～7任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述金属栅线电极包括主栅和副栅，所述主栅和所述副栅相连，且所述主栅和所述副栅分别嵌设于所述凹槽内。

9.根据权利要求8所述的太阳能电池，其特征在于，所述凹槽包括第一凹槽和第二凹槽，所述主栅嵌设于第一凹槽内，所述副栅嵌设于所述第二凹槽内，且所述第一凹槽的宽度小于所述第二凹槽的宽度。

10.一种光伏组件，其特征在于，包括权利要求1～9任一项所述的太阳能电池。

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