CN105405901A - 局部接触背钝化太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种局部接触背钝化太阳能电池，包括硅衬底层、位于硅衬底层底面的背面钝化膜、覆盖于背面钝化膜底面的背面金属层、贯穿于背面钝化膜和背面金属层中且与硅衬底层底面相接触的多个背面银电极、贯穿背面钝化膜的多个接触区；以及位于硅衬底层正面相互平行的副栅电极；所述接触区呈线段形状且排布成相互平行的多行，每行中的接触区相互平行且间隔分布，相邻行内的接触区交错分布；每行接触区中，各个接触区的长度均为0.1~0.9mm；相邻的两行接触区之间的间距c为0.5~1mm；所述接触区的总面积占硅片背面面积的1~3.5%。实验证明：与现有技术相比，本发明的光电转化效率提高了0.43~0.46%，取得了意想不到的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种局部接触背钝化太阳能电池，属于太阳能电池技术领域。
背景技术
常规的化石燃料日益消耗殆尽，在现有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源。太阳能发电装置又称为太阳能电池或光伏电池，可以将太阳能直接转换成电能，其发电原理是基于半导体PN结的光生伏特效应。
随着科技的发展，出现了局部接触背钝化太阳能电池，这是新开发出来的一种高效太阳能电池，得到了业界的广泛关注。其核心是在硅片的背光面用氧化铝或者氧化硅薄膜(又称背面钝化膜，一般厚度为5~100纳米)覆盖，以起到钝化表面，提高长波响应的作用，从而提升电池的转换效率。但是，氧化铝或者氧化硅不导电，因此需要对该薄膜局部开口，以便于背面金属层（如铝金属）与硅片背表面接触，收集电流。
目前，局部接触背钝化太阳能电池用于汇集电流的背面金属与硅衬底的接触图形（即金属化方式）主要有三角分布的圆形孔、连续且相互平行的线条两种。然而，这两种金属化方式各自都存在着不足之处：1、圆形孔设计在接触区域容易产生空洞，增大接触电阻，会降低电池效率；2、连续线条导致金属与硅的接触面积更大，从而导致钝化面积减小，一方面不利于钝化，另一方面导致表面复合更严重，同样会降低电池效率。
针对上述问题，中国实用新型专利CN203932078U公开了一种背钝化太阳能电池，包括硅衬底层、形成于硅衬底层上表面的发射极层、位于发射极层上表面的减反膜层、贯穿于减反膜层中且与发射极层上表面相接触的多个正面银电极、位于硅衬底层底面的背面钝化膜、覆盖于背面钝化膜底面的背面金属层、贯穿于背面钝化膜和背面金属层中且与硅衬底层底面相接触的多个背面银电极、贯穿背面钝化膜的多个接触区，所述接触区上表面与硅衬底层底面相接触，所述接触区呈线段形状且排布成相互平行的多行，每行中的接触区相互平行且间隔分布，相邻行内的接触区交错分布。其从属权利要求8中记载：所述的接触区的长度为1~5毫米，宽度为20~80微米。
因此，开发高转换效率的局部接触背钝化太阳能电池始终是本领域技术人员的研发方法。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种局部接触背钝化太阳能电池。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种局部接触背钝化太阳能电池，包括硅衬底层、位于硅衬底层底面的背面钝化膜、覆盖于背面钝化膜底面的背面金属层、贯穿于背面钝化膜和背面金属层中且与硅衬底层底面相接触的多个背面银电极、贯穿背面钝化膜的多个接触区；以及位于硅衬底层正面相互平行的副栅电极；
所述接触区上表面与硅衬底层底面相接触，所述接触区呈线段形状且排布成相互平行的多行，每行中的接触区相互平行且间隔分布，相邻行内的接触区交错分布；
每行接触区中，各个接触区的长度均为a，相邻接触区之间的间距为b；且a为0.1~0.9mm；b为：0.5a≤b≤3a；
相邻的两行接触区之间的间距c为0.5~1mm；
所述接触区的总面积占硅片背面面积的1~3.5%。
优选的，相邻的两行接触区之间的间距均相同。
上述技术方案中，所述接触区的宽度为20~80微米。
上述技术方案中，所述接触区的延伸方向与正面副栅电极的延伸方向相平行。
优选的，所述接触区的总面积占硅片背面面积的1.5~3%。
上述技术方案中，所述接触区与背面金属层相接触或嵌设于背面金属层中。
上述技术方案中，所述背面金属层为铝层，所述接触区为硅铝合金接触区。
优选的，所述的背面金属层为铝层，所述的接触区的组成材料为银。
上述技术方案中，所述接触区贯穿所述背面金属层。
所述的背面钝化膜与硅衬底层间形成有背面场层，所述背面银电极与背面场层底面相接触，所述接触区的上表面与背面场层底面相接触。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明开发了一种新的局部接触背钝化太阳能电池结构，通过严格控制各个接触区的长度、行内相邻接触区之间的间距、相邻两行接触区之间的间距、以及接触区总面积占硅片背面面积的比例，最终得到了性能更加优越的太阳能电池；实验证明：与现有技术相比，本发明可以明显减小硅铝孔洞比例，开路电压提高了0.002~0.004V，短路电流提高了0.08~0.12A，光电转化效率提高了0.43~0.46%，取得了意想不到的技术效果；
2、本发明将接触区的延伸方向与背面银电极的延伸方向相垂直，这便大大降低了电流收集路径，有利于降低串联电阻，提高电池的光电转换效率，取得了显著的效果；
3、本发明的结构简单，成本较低，适于推广应用。
附图说明
图1是本发明实施例一的剖视图。
图2是本发明实施例一的背面示意图。
图3是图2中部分接触区的局部放大图。
图4是本发明实施例二的背面示意图。
图5是本发明对比例一的背面示意图。
其中：1、硅衬底层；2、背面钝化膜；3、背面金属层；4、背面银电极；5、接触区。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步描述。
实施例一：
参见图1~3所示，一种局部接触背钝化太阳能电池，包括硅衬底层1、位于硅衬底层底面的背面钝化膜2、覆盖于背面钝化膜底面的背面金属层3、贯穿于背面钝化膜和背面金属层中且与硅衬底层底面相接触的多个背面银电极4、贯穿背面钝化膜的多个接触区5；
所述接触区上表面与硅衬底层底面相接触，所述接触区呈线段形状且排布成相互平行的多行，每行中的接触区相互平行且间隔分布，相邻行内的接触区交错分布；
每行接触区中，各个接触区的长度均为a，相邻接触区之间的间距为b；且a为0.6mm；b为0.9mm；
相邻的两行接触区之间的间距c为0.9mm；相邻的两行接触区之间的间距均相同；
所述接触区的总面积占硅片背面面积的1.8%。
上述技术方案中，所述接触区的宽度为40微米。
所述接触区的延伸方向与背面银电极的延伸方向相垂直。
所述背面金属层为铝层，所述接触区为硅铝合金接触区。
实施例二：
参见图4所示，一种局部接触背钝化太阳能电池，其结构与实施例一近似，不同之处在于：
每行接触区中，各个接触区的长度均为a，相邻接触区之间的间距为b；且a为0.6mm；b=a，为0.6mm；
相邻的两行接触区之间的间距c为0.8mm；相邻的两行接触区之间的间距均相同；
所述接触区的总面积占硅片背面面积的2.5%。
上述技术方案中，所述接触区的宽度为30微米。
所述接触区的延伸方向与背面银电极的延伸方向相同。
所述背面金属层为铝层，所述接触区为硅铝合金接触区。
对比例一：
参见图5所示，一种局部接触背钝化太阳能电池，其结构与实施例二近视，不同之处在于：
每行接触区中，各个接触区的长度均为a，相邻接触区之间的间距为b；且a为2mm；b为2.4mm；
相邻的两行接触区之间的间距c为2.6mm；相邻的两行接触区之间的间距均相同；
所述接触区的总面积占硅片背面面积的1.0%。
上述技术方案中，所述接触区的宽度为60微米。
所述接触区的延伸方向与背面银电极的延伸方向相同。
对比例二：
一种局部接触背钝化太阳能电池，其结构与对比例一近视，不同之处在于：
每行接触区中，各个接触区的长度均为a，相邻接触区之间的间距为b；且a为4mm；b为1mm；
相邻的两行接触区之间的间距c为1.0mm；相邻的两行接触区之间的间距均相同；
所述接触区的总面积占硅片背面面积的4%。
上述技术方案中，所述接触区的宽度为50微米。
所述接触区的延伸方向与背面银电极的延伸方向相同。
然后，将60片实施例和对比例的电池片做成太阳能电池组件，进行电性能测试，结果如下：
由上表可见，与对比例一相比，本发明可以明显减小硅铝孔洞比例，开路电压提高了0.002~0.004V，短路电流提高了0.08~0.12A，光电转化效率提高了0.43~0.46%，取得了意想不到的技术效果。
Claims (8)
1.一种局部接触背钝化太阳能电池，包括硅衬底层(1)、位于硅衬底层底面的背面钝化膜(2)、覆盖于背面钝化膜底面的背面金属层(3)、贯穿于背面钝化膜和背面金属层中且与硅衬底层底面相接触的多个背面银电极(4)、贯穿背面钝化膜的多个接触区(5)；以及位于硅衬底层正面相互平行的副栅电极；
所述接触区上表面与硅衬底层底面相接触，所述接触区呈线段形状且排布成相互平行的多行，每行中的接触区相互平行且间隔分布，相邻行内的接触区交错分布；其特征在于：
每行接触区中，各个接触区的长度均为a，相邻接触区之间的间距为b；且a为0.1~0.9mm；b为：0.5a≤b≤3a；
相邻的两行接触区之间的间距c为0.5~1mm；
所述接触区的总面积占硅片背面面积的1~3.5%。
2.根据权利要求1所述的局部接触背钝化太阳能电池，其特征在于：相邻的两行接触区之间的间距均相同。
3.根据权利要求1所述的局部接触背钝化太阳能电池，其特征在于：所述接触区的宽度为20~80微米。
4.根据权利要求1所述的局部接触背钝化太阳能电池，其特征在于：所述接触区的延伸方向与正面副栅电极的延伸方向相平行。
5.根据权利要求1所述的局部接触背钝化太阳能电池，其特征在于：所述接触区的总面积占硅片背面面积的1.5~3%。
6.根据权利要求1所述的局部接触背钝化太阳能电池，其特征在于：所述接触区与背面金属层相接触或嵌设于背面金属层中。
7.根据权利要求1所述的局部接触背钝化太阳能电池，其特征在于：所述背面金属层为铝层，所述接触区为硅铝合金接触区。
8.根据权利要求1所述的局部接触背钝化太阳能电池，其特征在于：所述接触区贯穿所述背面金属层。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: No. 199, deer mountain road, Suzhou high tech Zone, Jiangsu Province Patentee after: CSI Cells Co.,Ltd. Patentee after: Funing atlas sunshine Power Technology Co., Ltd Address before: No. 199, deer mountain road, Suzhou high tech Zone, Jiangsu Province Patentee before: CSI Cells Co.,Ltd. Patentee before: CSI-GCL SOLAR MANUFACTURING (YANCHENG) Co.,Ltd. |
|
| CP03 | Change of name, title or address |