CN108963009B - 太阳能电池的制备方法及太阳能电池组件 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于光伏发电技术领域，提供了一种太阳能电池的制备方法及太阳能电池组件，该方法包括：衬底经制绒处理后，对衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面均掺杂N型杂质；在衬底的正面分别沉积第一氧化铝薄膜和第一氮化硅薄膜，衬底的背面分别沉积第二氧化铝薄膜和第二氮化硅薄膜；在衬底中第二掺杂区域的正面开设第一开槽，第一掺杂区域的背面开设第二开槽；制备栅线，并进行烧结处理，其中，第一掺杂区域正面的主栅线与第二掺杂区域正面的主栅线连接。本发明能够防止激光划片造成的太阳能电池的碎裂，并提高太阳能电池组件的输出功率。
Description
技术领域
本发明属于光伏发电技术领域，尤其涉及一种太阳能电池的制备方法及太阳能电池组件。
背景技术
光伏发电是新能源发展的一个重要领域，提高太阳能电池单位面积的输出功率是光伏技术进步的最终目标。现有的太阳能电池组件通常是通过激光划片将太阳能电池片切割成多个小电池片后，再通过焊带将小电池片串联成电池串，但是，由于焊带会带来电性能损耗，并且，激光划片工艺会给太能电池带来额外的损伤，从而导致太阳能电池组件的输出功率降低。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了太阳能电池的制备方法及太阳能电池组件，以解决现有技术中太阳能电池组件输出功率低的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种太阳能电池的制备方法，包括：
衬底经制绒处理后，对所述衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面均掺杂N型杂质；其中，所述第一掺杂区域和所述第二掺杂区域之间为本征区域；所述衬底为P型掺杂的衬底；
对掺杂N型杂质后的衬底的正面分别沉积第一氧化铝薄膜和第一氮化硅薄膜，衬底的背面分别沉积第二氧化铝薄膜和第二氮化硅薄膜；
在所述衬底中第二掺杂区域的正面开设第一预设数量的第一开槽，第一掺杂区域的背面开设第二预设数量的第二开槽，所述第一开槽贯穿所述第一氮化硅薄膜和所述第一氧化铝薄膜，所述第二开槽贯穿所述第二氮化硅薄膜和所述第二氧化铝薄膜；
在所述第一开槽和所述第二开槽中均印刷第一细栅线，其中，所述第一细栅线的材质为P型浆料；
在所述衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面印刷第二细栅线，在所述衬底中的第一掺杂区域和第二掺杂区域的表面印刷主栅线，并进行烧结处理；其中，所述第一掺杂区域正面的主栅线与所述第二掺杂区域正面的主栅线连接。
可选的，所述第一细栅线的材质为铝浆料，所述第二细栅线和所述主栅线的材质均为银浆料。
可选的，所述对所述衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面均掺杂N型杂质，包括：
在所述衬底的正面和所述衬底的背面分别覆盖掩板，露出所述衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面；
在所述衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面均涂覆磷浆料；
将涂覆磷浆料后的衬底放置于高温扩散炉中，并升高所述高温扩散炉的温度至预设温度，经预设时间后，降低所述高温扩散炉的温度，取出所述衬底。
可选的，所述对所述衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面均掺杂N型杂质，包括：
在所述衬底的正面和所述衬底的背面分别覆盖掩板，露出所述衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面；
在所述衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面离子注入磷杂质。
可选的，所述本征区域的宽度为100微米至10毫米。
可选的，所述第一掺杂区域和所述第二掺杂区域的方阻范围均为50Ω/□到150Ω/□。
可选的，所述氧化铝薄膜的厚度为1纳米至100纳米；所述氮化硅薄膜的厚度为30纳米至300纳米。
本发明实施例的第二方面提供了一种太阳能电池，通过如本发明实施例第一方面所述的太阳能电池的制备方法制备得到。
本发明实施例的第三方面提供了一种太阳能电池组件，通过焊带将多个如本发明实施例第二方面所述的太阳能电池进行连接得到。
可选的，所述焊带设置在所述多个太阳能电池的背光面。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例通过在衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面均掺杂N型杂质，第一掺杂区域的背面和第二掺杂区域的正面均掺杂P型杂质，且，第一掺杂区域和第二掺杂区域由本征区域隔离，并通过衬底正面的主栅线电极将第一掺杂区域和第二掺杂区域连接，形成串联连接的半片电池结构，能够增加太阳能电池片的电压，降低电流，在通过焊带将太阳能电池串联成组件时，降低焊带的电学损耗，能够提高太阳能电池组件的输出功率。并且，不需要对太阳能电池进行激光划片，能够防止激光划片造成的太阳能电池的碎裂，而且能够减少焊带的使用量，进一步降低焊带的电学损耗，提高太阳能电池组件的输出功率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的太阳能电池制备方法的实现流程示意图；
图2是本发明实施例提供的太阳能电池制备方法的实现流程示意图；
图3是本发明实施例提供的太阳能电池正面的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的太阳能电池背面的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的太阳能电池组件受光面的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的太阳能电池组件背光面的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一
请参考图1，太阳能电池的制备方法包括：
步骤S101，衬底经制绒处理后，对所述衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面均掺杂N型杂质；其中，所述第一掺杂区域和所述第二掺杂区域之间为本征区域；所述衬底为P型掺杂的衬底。
在本发明实施例中，衬底201为P型硅衬底，在P型硅衬底上制备钝化发射极及背局域接触(Passivated Emitter Rear Contact，PERC)电池。如图2所示，将衬底201分为第一掺杂区域、本征区域和第二掺杂区域。第一掺杂区域、第二掺杂区域和本征区域的形状包括但不限于矩形、梯形、三角形及其他多边形。优选的，第一掺杂区域、本征区域和第二掺杂区域均呈矩形，且互相平行，规则的矩形形状能够提高衬底201的利用率。
对衬底201的正面和背面分别进行制绒处理后，在衬底201中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面均掺杂N型杂质，制备发射极，优选的，N型杂质为磷杂质。掺杂N型杂质后，对衬底201进行化学清洗处理，去除掺杂过程中形成的磷硅玻璃。
可选的，所述本征区域的宽度为100微米至10毫米。
在本发明实施例中，本征区域的宽度小于100毫米时，第一掺杂区域和第二掺杂区域中的掺杂杂质会扩散到本征区域，使本征区域起不到隔离的作用，本征区域的宽度大于10毫米时，造成衬底201的浪费，衬底201得不到有效利用。
优选的，步骤S101中，所述对所述衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面均掺杂N型杂质，包括：
在所述衬底的正面和所述衬底的背面分别覆盖掩板，露出所述衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面；
在所述衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面均涂覆磷浆料；
将涂覆磷浆料后的衬底放置于高温扩散炉中，并升高所述高温扩散炉的温度至预设温度，经预设时间后，降低所述高温扩散炉的温度，取出所述衬底。
在本发明实施例中，通过扩散掺杂工艺进行掺杂。通过在衬底201正面和背面覆盖掩板，露出衬底201中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面，然后再通过印刷、旋涂等方式在衬底201中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面涂覆磷浆料，再将衬底201放置于高温扩散炉中，并升高高温扩散炉的温度，磷浆料中的杂质在高温条件下扩散至衬底中，经预设时间后，降低扩散炉的温度，取出衬底，完成掺杂。通过控制高温扩散炉的温度和高温扩散时间控制掺杂浓度，优选的，预设温度为800摄氏度至900摄氏度，预设时间为30分钟至60分钟。
优选的，步骤S101中，所述对所述衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面均掺杂N型杂质，包括：
在所述衬底的正面和所述衬底的背面分别覆盖掩板，露出所述衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面；
在所述衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面离子注入磷杂质。
在本发明实施例中，通过离子注入的方式进行掺杂。具体的，在通过在衬底201正面和背面覆盖掩板，露出衬底201中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面，然后使用离子注入机在露出的区域注入掺杂离子。
步骤S102，对掺杂N型杂质后的衬底的正面分别沉积第一氧化铝薄膜和第一氮化硅薄膜，衬底的背面分别沉积第二氧化铝薄膜和第二氮化硅薄膜。
在本发明实施例中，通过化学气相沉积工艺在衬底201的正面沉积第一氧化铝薄膜202，衬底的背面沉积第二氧化铝薄膜203，再通过化学气相沉积工艺在第一氧化铝薄膜202的表面沉积第一氮化硅薄膜204，第二氧化铝薄膜203的表面沉积第二氮化硅薄膜205。所述第一氧化铝薄膜和所述第二氧化铝薄膜的厚度均为1纳米至100纳米；所述第一氮化硅薄膜和所述第二氮化硅薄膜的厚度均为30纳米至300纳米。第一氮化硅薄膜和第二氮化硅薄膜的折射率为1.9至2.2。
步骤S103，在所述衬底中第二掺杂区域的正面开设第一预设数量的第一开槽，第一掺杂区域的背面开设第二预设数量的第二开槽，所述第一开槽贯穿所述第一氮化硅薄膜和所述第一氧化铝薄膜，所述第二开槽贯穿所述第二氮化硅薄膜和所述第二氧化铝薄膜。
在本发明实施例中，采用激光开槽方法在第一氮化硅薄膜204和第一氧化铝薄膜202上开设第一预设数量的第一开槽206，在第二氮化硅薄膜205和第二氧化铝薄膜203上开设第二预设数量的第二开槽207，露出衬底201。第一预设数量与第二掺杂区域正面细栅线的数量相同，第二预设数量与第一掺杂区域背面细栅线的数量相同。
步骤S104，在所述第一开槽和所述第二开槽中均印刷第一细栅线，其中，所述第一细栅线的材质为P型浆料。
在本发明实施例中，在第一开槽和第二开槽中印刷P型浆料，并进行烘干处理，制备第一细栅线，每一个开槽中印刷一根细栅线。P型浆料会扩散至衬底201中，在衬底201中形成P型掺杂。优选的，P型浆料为铝浆料。
步骤S105，在所述衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面印刷第二细栅线，在所述衬底中的第一掺杂区域和第二掺杂区域的表面印刷主栅线，并进行烧结处理；其中，所述第一掺杂区域正面的主栅线与所述第二掺杂区域正面的主栅线连接。
在本发明实施例中，如图3和图4所述，第二细栅线209和主栅线210的材质为银浆料。在衬底201中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面印刷银浆料，制备第二细栅线209，在衬底201中第一掺杂区域的正面、第一掺杂区域的背面、第二掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面印刷银浆料，制备主栅线210，并进行烧结处理，银浆料为可穿透浆料，经烧结处理后，主栅线210和第二细栅线209与衬底201形成欧姆接触。第一掺杂区域正面的主栅线210与第一掺杂区域正面的第二细栅线209垂直，第二掺杂区域背面的主栅线210与第二掺杂区域背面的第二细栅线209垂直，第一掺杂区域背面的主栅线209与第一掺杂区域背面的第一细栅线208垂直，第二掺杂区域正面的主栅线209与第二掺杂区域正面的第二细栅线208垂直。衬底201中第一掺杂区域正面的主栅线210与第二掺杂区域正面的主栅线210连接，第一掺杂区域背面的主栅线210与第二掺杂区域背面的主栅线210断开，形成两个半片电池串联的结构。
可选的，所述第一掺杂区域和所述第二掺杂区域的方阻范围均为50Ω/□到150Ω/□。
在本发明实施例中，通过控制掺杂浓度控制第一掺杂区域和第二掺杂区域的方阻范围。
可选的，所述衬底201中第一掺杂区域正面的主栅线210与所述第二掺杂区域正面的主栅线210共线；所述衬底201中第一掺杂区域背面的主栅线210与所述第二掺杂区域背面的主栅线210共线。
在本发明实施例中，主栅线210共线的结构便于印刷主栅线，使制备工艺简单。
本发明实施例制备的PERC太阳能电池，通过在衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面均掺杂N型杂质，第一掺杂区域的背面和第二掺杂区域的正面均掺杂P型杂质，且，第一掺杂区域和第二掺杂区域由本征区域隔离，并通过衬底正面的主栅线电极将第一掺杂区域和第二掺杂区域连接，形成串联连接的半片电池结构，能够增加太阳能电池片的电压，降低电流，在通过焊带将太阳能电池串联成组件时，降低焊带的电学损耗，能够提高太阳能电池组件的输出功率。并且，不需要对太阳能电池进行激光划片，能够防止激光划片造成的太阳能电池的碎裂，而且能够减少焊带的使用量，进一步降低焊带的电学损耗，提高太阳能电池组件的输出功率。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
实施例二
一种太阳能电池，通过如本发明实施例一所述的太阳能电池的制备方法制备得到，并具有本发明实施例一所具有的有益效果。
实施例三
请参考图5和图6，一种太阳能电池组件，通过焊带300将多个如本发明实施例二所述的太阳能电池进行连接得到，并具有本发明实施例二所具有的有益效果。
可选的，所述焊带300设置在所述多个太阳能电池的背光面。
在本发明实施例中，太阳能电池的受光面不设置焊带，在太阳能电池的背光面设置焊带，通过焊带300将相邻两个太阳能电池串联，从而减少焊带300的使用量，降低由于焊带遮挡造成的功率损失。
可选的，所述焊带300的宽度为1毫米至3毫米。
在本发明实施例中，控制焊带300的宽度，焊带300的宽度小于1毫米时，焊带300容易断裂，焊带300的宽度大于3毫米时，焊带300占用面积大。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：
衬底经制绒处理后，对所述衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面均掺杂N型杂质；其中，所述第一掺杂区域和所述第二掺杂区域之间为本征区域；所述衬底为P型掺杂的衬底；
对掺杂N型杂质后的衬底的正面分别沉积第一氧化铝薄膜和第一氮化硅薄膜，衬底的背面分别沉积第二氧化铝薄膜和第二氮化硅薄膜；
在所述衬底中第二掺杂区域的正面开设第一预设数量的第一开槽，第一掺杂区域的背面开设第二预设数量的第二开槽，所述第一开槽贯穿所述第一氮化硅薄膜和所述第一氧化铝薄膜，所述第二开槽贯穿所述第二氮化硅薄膜和所述第二氧化铝薄膜；
在所述第一开槽和所述第二开槽中均印刷第一细栅线，其中，所述第一细栅线的材质为P型浆料；
在所述衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面印刷第二细栅线，在所述衬底中的第一掺杂区域和第二掺杂区域的表面印刷主栅线，并进行烧结处理；其中，所述第一掺杂区域正面的主栅线与所述第二掺杂区域正面的主栅线连接，所述第一掺杂区域背面的主栅线与所述第二掺杂区域背面的主栅线断开，形成两个半片电池串联的结构。
2.如权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述第一细栅线的材质为铝浆料，所述第二细栅线和所述主栅线的材质均为银浆料。
3.如权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述对所述衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面均掺杂N型杂质，包括：
在所述衬底的正面和所述衬底的背面分别覆盖掩板，露出所述衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面；
在所述衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面均涂覆磷浆料；
将涂覆磷浆料后的衬底放置于高温扩散炉中，并升高所述高温扩散炉的温度至预设温度，经预设时间后，降低所述高温扩散炉的温度，取出所述衬底。
4.如权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述对所述衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面均掺杂N型杂质，包括：
在所述衬底的正面和所述衬底的背面分别覆盖掩板，露出所述衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面；
在所述衬底中第一掺杂区域的正面和第二掺杂区域的背面离子注入磷杂质。
5.如权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述本征区域的宽度为100微米至10毫米。
6.如权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述第一掺杂区域和所述第二掺杂区域的方阻范围均为50Ω/□到150Ω/□。
7.如权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述第一氧化铝薄膜和所述第二氧化铝薄膜的厚度均为1纳米至100纳米；所述第一氮化硅薄膜和所述第二氮化硅薄膜的厚度均为30纳米至300纳米。
8.一种太阳能电池，其特征在于，通过如权利要求1至7任一项所述的太阳能电池的制备方法制备得到。
9.一种太阳能电池组件，其特征在于，通过焊带将多个如权利要求8所述的太阳能电池进行连接得到。
10.如权利要求9所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述焊带设置在所述多个太阳能电池的背光面。
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