一種太陽能電池及其組件和系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種太陽能電池及其組件和系統。本實用新型的一種太陽能電池，包括太陽能電池基體，所述太陽能電池基體的正表面設置有金屬線，所述金屬線與所述太陽能電池基體通過銀連接；所述太陽能電池基體背表面的邊緣設置有背面主柵，遠離背面主柵的金屬線延伸出太陽能電池基體的邊緣；所述背面主柵的長與寬的比值小于或者等于600∶1。其有益效果是：采用金屬線取代現有電池片正面的銀主柵及副柵，既降低了正面遮光損失又減少了含銀漿料的使用成本。相比現有的正面金屬化方法，本實用新型可以節約大概50％的含銀漿料消耗量。
【專利說明】
一種太陽能電池及其組件和系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及太陽能電池技術領域，具體涉及一種太陽能電池及其組件和系統。
【背景技術】
[0002]太陽能電池是一種能將太陽能轉化為電能的半導體器件。其中金屬化是太陽能電池生產工序中一個關鍵步驟，光生載流子必須通過金屬化形成的導電電極才能獲得有效收集。目前，量產太陽能電池中最常用的金屬化方法是絲網印刷金屬漿料法，通過印刷銀漿或摻鋁銀漿，經過高溫燒結過程，形成具備電學接觸、電學傳導、焊接互聯等功能的金屬化。為了形成良好的歐姆接觸以及兼顧可焊性，晶體硅太陽能電池的正表面一般印刷銀漿或摻鋁銀漿，但銀漿或摻鋁銀漿的價格一般都較為昂貴，導致含銀漿料在太陽能電池制造成本中的占比居高不下。因而尋找一種可以降低含銀漿料使用量、同時又能滿足歐姆接觸和可焊性要求的正面金屬化方法成為減少太陽能電池生產成本的一個關鍵工作。
[0003]另一方面，單體太陽能電池并不能作為能源直接使用，必須將若干單體電池串、并聯連接和嚴密封裝成組件后才能穩定輸出電能。組件的功率一般要低于制備這塊組件所用電池片的功率總和，功率的損失很大一部分來自焊接電阻和焊帶本身的電阻。以短路電流為9A的電池片為例，其制備60片組件過程中在焊帶上損失的功率大概為8W，而對于短路電流為4.5A的電池，這個數值僅為2W。可見在同等功率要求下，使用低短路電流的電池片在封裝組件過程中的功率損失要小。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的在于針對現有技術的不足，提供一種太陽能電池及其組件和系統。所述的太陽能電池可以顯著地降低含銀漿料的使用量，從而降低太陽能電池的生產成本，同時提供與之對應的串接方法，可以降低電池片在組件封裝過程中的功率損失。還可以顯著地降低含銀漿料的使用量，從而降低太陽能電池的生產成本。
[0005]本實用新型提供一種太陽能電池，其技術方案是:
[0006]—種太陽能電池，包括太陽能電池基體，所述太陽能電池基體的正表面設置有金屬線，所述金屬線與所述太陽能電池基體通過銀連接;所述太陽能電池基體背表面的邊緣設置有背面主柵，遠離背面主柵的金屬線延伸出太陽能電池基體的邊緣;所述背面主柵的長與寬的比值小于或者等于600:1。
[0007]其中，所述金屬線為鍍銀銅線、鋁線或者銅線。
[0008]其中，遠離背面主柵的金屬線延伸出太陽能電池基體的邊緣6-10_。
[0009]其中，所述背面主柵寬2_6mm。
[0010]其中，所述金屬線的直徑為40-80微米。
[0011]其中，所述太陽能電池基體是P型太陽能電池基體，所述P型太陽能電池基體的背表面設置有背面鋁電極。
[0012]其中，所述太陽能電池基體是N型太陽能電池基體，所述N型太陽能電池基體的背表面設置有H型柵線。
[0013]本實用新型還提供了一種太陽能電池組件，包括由上至下依次連接的前層材料、封裝材料、太陽能電池、封裝材料、背板，所述太陽能電池是上述的一種太陽能電池。
[0014]—種太陽能電池系統，包括一個或多于一個串聯的太陽能電池組件，所述太陽能電池組件是上述的一種太陽能電池組件。
[0015]本實用新型的實施包括以下技術效果:
[0016]本實用新型的技術優點主要體現在:采用金屬線取代現有電池片正面的銀主柵及副柵，既降低了正面遮光損失又減少了含銀漿料的使用成本。相比現有的正面金屬化方法，本實用新型可以節約大概50%的含銀漿料消耗量。另外，本實用新型在金屬化過程中將整片電池片切割成多塊小電池片，后續串接制成組件時，其功率損失相比整片電池片將會有顯著的降低。
【申請人】經過大量試驗發現金屬化過程中將整片電池片切割成3至6塊小電池片，后續串接制成組件時，其功率損失相比切割成2片或整片電池片將會有顯著的降低。以切割成3片為例，本實用新型在制成組件時由串接帶來的功率損失相比整片電池片降低約88%，相比切割成2片時降低約56%。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型實施例的一種太陽能電池的制備方法步驟二印刷上主柵后的太陽能電池基體背面結構示意圖。
[0018]圖2為本實用新型實施例的一種太陽能電池的制備方法步驟四切割成片后粘附金屬線后的太陽能電池基體正面結構示意圖。
[0019]圖3為本實用新型實施例的將太陽能電池基體串接后的背面結構示意圖。
[0020]圖4為本實用新型實施例的將太陽能電池基體串接后的背面截面結構示意圖。
[0021]1、太陽能電池基體;2、金屬線;3、背面主柵。
【具體實施方式】
[0022]下面將結合實施例以及附圖對本實用新型加以詳細說明，需要指出的是，所描述的實施例僅旨在便于對本實用新型的理解，而對其不起任何限定作用。
[0023]參見圖3和圖4所示，本實施例還提供了一種太陽能電池，包括太陽能電池基體，所述太陽能電池基體I的正表面設置有金屬線2，金屬線2為鍍銀銅線、鋁線或者銅線，金屬線2的直徑為40-80微米。所述金屬線2與所述太陽能電池基體I通過銀連接;所述太陽能電池基體I背表面的邊緣設置有背面主柵3，背面主柵寬2-6mm;遠離背面主柵3的金屬線延伸出太陽能電池基體的邊緣6-10_。太陽能電池基體I可以是P型太陽能電池基體，所述P型太陽能電池基體的背表面設置有背面鋁電極。太陽能電池基體可以是N型太陽能電池基體，所述N型太陽能電池基體的背表面設置有H型柵線，背面主柵的長與寬的比值小于或者等于600:1，優選154: I，還可以選擇 100:1、200:1、300:1、400:1 和600: I。
[0024]參見圖1和圖2所示，本實施例的一種太陽能電池的制備方法，包括以下步驟:
[0025](1)、對太陽能電池基體進行預處理；
[0026](2)、在太陽能電池基體I的背表面使用金屬漿料印刷3?6根等分的背面主柵3并烘干，其中一根背面主柵3設置在太陽能電池基體的邊緣;所述背面主柵寬2-6mm;所述金屬漿料是銀漿。
[0027](3)、使用切割裝置(激光切割機)沿步驟(2)中印刷的背面主柵將太陽能電池基體切割成片;優選切割為四片。
[0028](4)、將切割后的太陽能電池基體的正表面鋪設粘附有摻鋁銀漿或者銀漿的金屬線2并烘干，其中遠離背面主柵的金屬線延伸出太陽能電池基體的邊緣，延伸部分的金屬線2用于串接太陽能電池基體;所述金屬線2為鍍銀銅線、鋁線或者銅線，所述金屬線2的直徑為40-80微米，遠離背面主柵的金屬線延伸出太陽能電池基體的邊緣6-10mm。(5)、將步驟
(4)得到的太陽能電池基體燒結，燒結的峰值溫度為850-950°C ;完成太陽能電池的制備。
[0029]本實施例采用金屬線取代現有電池片正面的銀主柵及副柵，既降低了正面遮光損失又減少了含銀漿料的使用成本。相比現有的正面金屬化方法，本實用新型可以節約大概50%的含銀漿料消耗量。另外，本實用新型在金屬化過程中將整片電池片切割成多塊小電池片，后續串接制成組件時，其功率損失相比整片電池片將會有顯著的降低。
【申請人】經過大量試驗發現金屬化過程中將整片電池片切割成3至6塊小電池片，后續串接制成組件時，其功率損失相比切割成2片或整片電池片將會有顯著的降低。以切割成3片為例，本實用新型在制成組件時由串接帶來的功率損失相比整片電池片降低約88%，相比切割成2片時降低約 56 %。
[0030]太陽能電池基體可以是P型太陽能電池基體，所述P型太陽能電池基體的背表面設置有背面鋁電極。太陽能電池基體可以是N型太陽能電池基體，所述N型太陽能電池基體的背表面設置有H型柵線。下述以三個具體實施例進行詳述，其中實施例1是P型太陽能電池基體切三片的實施例。實施例2是P型太陽能電池基體切四片的實施例。實施例3是N型太陽能電池基體切三片的實施例。為了更清楚地顯示太陽能電池的制備工藝，下述實施例對太陽能電池的制備方法作了詳細敘述。
[0031]實施例1
[0032]太陽能電池的制備工藝:
[0033](I)、選擇太陽能電池基體，本實施例選擇156mm*156mm的P型晶體硅基體，并對P型晶體硅基體的表面作制絨處理;P型晶體硅基體的電阻率為0.5?15Ω ?(^，優選1?50.cm，其厚度為50?300μπι，優選80?200μπι;
[0034](2)、將步驟(I)處理后的P型晶體硅基體放入工業用擴散爐中進行磷擴散，磷源采用三氯氧磷，擴散溫度為800-900°C，時間為60-120分鐘。磷擴散后的方阻值為50-150 Ω /sqr，優選70-90 Ω /sqr。
[0035](3)、將磷擴散后的P型晶體硅基體放入刻蝕清洗機中，去除背面的磷擴散層和正面的磷娃玻璃層。
[0036](4)、將步驟(3)處理后的P型晶體硅基體放入PECVD(等離子體增強化學氣相沉積)設備中，在正表面鍍上氮化硅層，氮化硅層的厚度為65-80nm，折射率為2.05-2.15。
[0037](5)、在背表面使用銀漿印刷背面主柵并進行烘干。背面主柵寬2-6_，長154mm，平行設置3條，其間距為52_，其中一根背面主柵的長邊緊貼P型晶體硅基體的邊緣設置。
[0038](6)、在背表面使用鋁漿印刷背面鋁電極并進行烘干。
[0039](7 )、使用激光切片機將步驟(6)處理后的P型晶體硅基體三等分切割成三塊156mm*52mm的小電池片(如圖中I中虛線所示)，切割方向平行于背面主柵。
[0040](8)、在步驟(7)切割后的小電池片正表面鋪設粘附有銀漿的金屬線并烘干。金屬線共設置80條，互相平行，間距為1.95mm。金屬線的方向與背面主柵互相垂直。金屬線為圓形鍍銀銅線，直徑為40-80微米，長度為58-62mm，其中遠離背面主柵的一端露出電池片以夕卜，露出部分長6-10mm。
[0041](9)、將步驟(8)處理后的P型晶體硅基體傳送入帶式燒結爐進行燒結，燒結峰值溫度為850-950 0C，即完成本實用新型P型晶體硅電池的制備。
[0042]太陽能電池的串接方法:
[0043]如圖3和圖4所示，首先在電池片的背面主柵上涂覆錫膏，然后將第一塊小電池片的正面電極即鍍銀銅線壓在第二塊小電池片背面主柵的錫膏層上，加熱至183-250度完成正面電極和背面主柵的連接。重復這一步驟即可完成多塊電池片的串接。
[0044]實施例2
[0045]太陽能電池的制備工藝:
[0046](I)、選擇太陽能電池基體，本實施例選擇156mm*156mm的P型晶體娃基體，并對P型晶體硅基體的表面作制絨處理;P型晶體硅基體的電阻率為0.5?15Ω ?(^，優選1?50.cm，其厚度為50?300μπι，優選80?200μπι;
[0047](2)、將步驟(I)處理后的P型晶體硅基體放入工業用擴散爐中進行磷擴散，磷源采用三氯氧磷，擴散溫度為800-900°C，時間為60-120分鐘。磷擴散后的方阻值為50-150 Ω /sqr，優選70-90 Ω /sqr。
[0048](3)、將磷擴散后的P型晶體硅基體放入刻蝕清洗機中，去除背面的磷擴散層和正面的磷娃玻璃層。
[0049](4)、將步驟(3)處理后的P型晶體硅基體放入PECVD(等離子體增強化學氣相沉積)設備中，在正表面鍍上氮化硅層，氮化硅層的厚度為65-80nm，折射率為2.05-2.15。
[0050](5)、在背表面使用銀漿印刷背面主柵并進行烘干。背面主柵寬2-6_，長154mm，平行設置4條，其間距為39_，其中一根背面主柵的長邊緊貼P型晶體硅基體的邊緣設置。
[0051 ] (6)、在背表面使用鋁漿印刷背面鋁電極并進行烘干。
[0052](7)、使用激光切片機將步驟(6)處理后的P型晶體硅基體四等分切割成四塊156mm*39mm的小電池片，切割方向平行于背面主柵。
[0053](8)、在步驟(7)切割后的小電池片正表面鋪設粘附有銀漿的金屬線并烘干。金屬線共設置80條，互相平行，間距為1.95mm。金屬線的方向與背面主柵互相垂直。金屬線為圓形鍍銀銅線，直徑為40-80微米，長度為45-49mm，其中遠離背面主柵的一端露出電池片以夕卜，露出部分長6-10mm。
[0054](9)、將步驟(8)處理后的P型晶體硅基體傳送入帶式燒結爐進行燒結，燒結峰值溫度為850-950 0C，即完成本實用新型P型晶體硅電池的制備。
[0055]太陽能電池的串接方法:
[0056]如圖3和圖4所示，首先在電池片的背面主柵上貼附導電膠帶，然后將第一塊小電池片的正面電極即鍍銀銅線壓在第二塊小電池片背面主柵的導電膠帶上，完成正面電極和背面主柵的連接。重復這一步驟即可完成多塊電池片的串接。
[0057]實施例3
[0058](I)、選擇太陽能電池基體，本實施例選擇156mm*156mm的N型晶體硅基體，并對N型晶體硅基體的前表面作制絨處理；N型晶體硅基體的電阻率為0.5?15 Ω.cm，優選I?5Ω.011;1'1型晶體娃基體的厚度為50?30(^1]1，優選80?20(^1]1;
[0059](2)、將步驟(I)處理后的N型晶體硅基體放入工業用擴散爐中對制絨面進行硼擴散，硼源采用三溴化硼，擴散溫度為920-1000°C，時間為60-180分鐘。硼擴散后的方阻值為40-100 Ω /sqr，優選50-70 Ω /sqr。
[0060](3)、將硼擴散后的硅基體放入刻蝕清洗機中，去除背面的硼擴散層和正面的硼硅玻璃層。
[0061](4)、使用離子注入機在步驟(3)處理后的N型晶體硅基體背面注入磷原子并進行退火處理。退火的峰值溫度為700?950°C，優選為850?900°C，退火時間為30?200min，優選為60?200min，環境氣源優選為N2和02。
[0062](5)、將步驟(4)處理后的N型晶體硅基體放入清洗機中，去除正面和背面的氧化層。
[0063](6)、將步驟(5)處理后的N型晶體硅基體放入PECVD(等離子體增強化學氣相沉積)設備中，在正面和背面均鍍上氮化硅層，正面氮化硅層的厚度為65-80nm，折射率為2.05-2.15，背面氮化硅層的厚度為40-70nm，折射率為2.15-2.25。
[0064](7)、在背表面使用銀漿印刷電極并進行烘干，其電極圖案為H型柵線，其中主柵線寬2-6_，長154mm，平行設置3根，其間距為52mm，其中一根主柵的長邊緊貼N型晶體硅基體的邊緣設置。副柵線線寬50um，長154mm，互相平行，間距為1.55mm，共設置100根。
[0065](8 )、使用激光切片機將步驟(7)處理后的N型晶體硅基體三等分切割成三塊156mm*52mm的小電池片，切割方向平行于背面主柵。
[0066](9)、在步驟(8)切割后的小電池片正表面鋪設粘附有摻鋁銀漿(杜邦PV3N2)的金屬線并烘干。金屬線共設置80條，互相平行，間距為1.95mm。金屬線的方向與背面主柵互相垂直。金屬線為圓形鍍銀銅線，直徑為40-80微米，長度為58-62mm，其中遠離背面主柵的一端露出電池片以外，露出部分長6-10mm。
[0067](10)、將步驟(9)處理后的N型晶體硅基體傳送入帶式燒結爐進行燒結，燒結峰值溫度為850-950 0C，即完成本實用新型N型晶體硅電池的制備。
[0068]太陽能電池的串接方法:
[0069]如圖3和圖4所示，首先在電池片的背面主柵上涂覆錫膏，然后將第一塊小電池片的正面電極即鍍銀銅線壓在第二塊小電池片背面主柵的錫膏層上，加熱至183-250度完成正面電極和背面主柵的連接。重復這一步驟即可完成多塊電池片的串接。
[0070]按照實施例1、實施例2和實施例3中的制備工藝制成的電池片，其正面含銀漿料消耗可以減少約50% ο按照實施例1、實施例2和實施例3中的電池片制備工藝及串接方法，和現有技術相比，其由串接帶來的功率損失分別可以降低約88%、93%和88%。
[0071]本實施例還提供了一種太陽能電池組件，包括由上至下連接的前層材料、封裝材料、太陽能電池、封裝材料、背板，太陽能電池是上述的一種太陽能電池。本實施例的太陽能電池組件的結構及工作原理使用本領域公知的技術，且本實用新型提供的太陽能電池組件的改進僅涉及上述的太陽能電池，不對其他部分進行改動。故本說明書僅對太陽能電池及其制備方法進行詳述，對太陽能電池組件的其他部件及工作原理這里不再贅述。本領域技術人員在本說明書描述的內容基礎上，即可實現本實用新型的太陽能電池組件。
[0072]本實施例還提供了一種太陽能電池系統，包括一個或多于一個串聯的太陽能電池組件，太陽能電池組件是上述的一種太陽能電池組件。本實施例的太陽能電池系統的結構及工作原理使用本領域公知的技術，且本實用新型提供的太陽能電池系統的改進僅涉及上述的太陽能電池，不對其他部分進行改動。故本說明書僅對太陽能電池及其制備方法進行詳述，對太陽能電池系統的其他部件及工作原理這里不再贅述。本領域技術人員在本說明書描述的內容基礎上，即可實現本實用新型的太陽能電池系統。
[0073]最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對本實用新型保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的實質和范圍。
【主權項】
1.一種太陽能電池，包括太陽能電池基體，其特征在于:所述太陽能電池基體的正表面設置有金屬線，所述金屬線與所述太陽能電池基體通過銀連接;所述太陽能電池基體背表面的邊緣設置有背面主柵，遠離背面主柵的金屬線延伸出太陽能電池基體的邊緣;所述背面主柵的長與寬的比值小于或者等于600:1。2.根據權利要求1所述的一種太陽能電池，其特征在于:所述金屬線為鍍銀銅線、鋁線或者銅線。3.根據權利要求1所述的一種太陽能電池，其特征在于:遠離背面主柵的金屬線延伸出太陽能電池基體的邊緣6-10_。4.根據權利要求1所述的一種太陽能電池，其特征在于:所述背面主柵寬2-6mm。5.根據權利要求1所述的一種太陽能電池，其特征在于:所述金屬線的直徑為40-80微米。6.根據權利要求1?5任一所述的一種太陽能電池，其特征在于:所述太陽能電池基體是P型太陽能電池基體，所述P型太陽能電池基體的背表面設置有背面鋁電極。7.根據權利要求1?5任一所述的一種太陽能電池，其特征在于:所述太陽能電池基體是N型太陽能電池基體，所述N型太陽能電池基體的背表面設置有H型柵線。8.—種太陽能電池組件，包括由上至下依次連接的前層材料、封裝材料、太陽能電池、封裝材料、背板，其特征在于:所述太陽能電池是權利要求1?7任一所述的一種太陽能電池。9.一種太陽能電池系統，包括一個或多于一個串聯的太陽能電池組件，其特征在于:所述太陽能電池組件是權利要求8所述的一種太陽能電池組件。
【文檔編號】H01L31/0224GK205452302SQ201620246237
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月28日
【發明人】林建偉, 季根華, 劉志鋒, 孫玉海, 張育攭
【申請人】泰州中來光電科技有限公司