一種n型太陽能電池和組件及其系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種N型太陽能電池和組件及其系統(tǒng)。本實用新型的一種N型太陽能電池，包括N型晶體硅基體，N型晶體硅基體的正表面包括依次從內到外的p+摻雜區(qū)域和正表面鈍化減反膜；N型晶體硅基體的背表面包括背面電極，N型晶體硅基體的正表面包括穿透鈍化減反膜的槽狀結構、正面副柵和正面主柵，正面副柵填充在槽狀結構內并與所述p+摻雜區(qū)域形成歐姆接觸。其有益效果是：在N型太陽能電池正表面的正面電極結構中，主柵線使用銀漿，這樣可以很好地滿足焊接要求；通過槽狀結構的設置，正面副柵可以使用鋁漿，這樣既能和p+摻雜表面形成優(yōu)異的歐姆接觸，又能極大地降低漿料帶來的生產成本。
【專利說明】
一種N型太陽能電池和組件及其系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及太陽能電池領域，特別涉及一種N型太陽能電池和組件及其系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著光伏技術的不斷發(fā)展，高效、高穩(wěn)定性、低成本的光伏電池將會成為光伏市場追求的主流產品。而N型太陽能太陽電池具有轉換效率高、光致衰減低、穩(wěn)定性好、性價比高，同時還具有雙面發(fā)電、適合建筑一體化以及垂直安裝等優(yōu)點，在光伏市場上受到越來越多重視。
[0003]最常見的N型太陽能電池結構是正面為p+摻雜層，基體為N型硅，而背面為η+摻雜層。其金屬化一般采用雙面H型金屬柵線結構，ρ+面印刷摻鋁銀漿，η+面印刷銀漿。之所以在P+面使用摻鋁銀漿，是因為如下兩個原因:I)是為了形成良好的歐姆接觸。對P+型摻雜表面而言，三價鋁和P+摻雜的硅有更小的接觸電阻，如果使用純銀漿的話接觸電阻會較高。2)為了滿足焊接要求。電池片在封裝成組件的過程中必須進行焊接，所以金屬電極必須要滿足可焊性這個要求，含錫焊帶可以和銀牢固焊接，在鋁表面卻無法進行良好的焊接。因此，為了同時滿足歐姆接觸和焊接性能這兩個要求，一般在P+面使用摻鋁銀漿。然而摻鋁銀漿中的銀含量較高，其成本其實和純銀漿不相上下。目前還沒有一種有效的P+型摻雜表面的金屬化方法，在滿足低歐姆接觸電阻和優(yōu)異可焊性的同時又能大幅度減少含銀漿料的使用。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種N型太陽能電池和組件及其系統(tǒng)。本實用新型的一種N型太陽能電池，既能滿足與ρ+摻雜區(qū)域的低歐姆接觸電阻，又有優(yōu)異的可焊接性能，同時又能大幅度減少含銀漿料的使用從而降低電池片的生產成本。
[0005]本實用新型的一種N型太陽能電池，其技術方案是:
[0006]—種N型太陽能電池，包括N型晶體硅基體，N型晶體硅基體的正表面包括依次從內到外的P+摻雜區(qū)域和正表面鈍化減反膜;N型晶體硅基體的背表面包括依次從內到外的η+摻雜區(qū)域和背表面鈍化膜;N型晶體硅基體的背表面包括背面電極，N型晶體硅基體的正表面包括穿透鈍化減反膜的槽狀結構、正面副柵和正面主柵，正面副柵填充在槽狀結構內并與所述P+摻雜區(qū)域形成歐姆接觸;正面主柵的長與寬的比值小于或者等于600:1。
[0007]其中，正面副柵是鋁正面副柵，正面主柵是銀正面主柵或者銀鋁合金正面主柵。
[0008]其中，背面電極是由背面主柵和背面副柵構成的H型柵線。
[0009]其中，正面主柵的線寬為0.5-3mm，正面副柵的線寬為20-60μπι，背面主柵的線寬為0.5-3_，背面副柵的線寬為20-60μπι。
[0010]其中，槽狀結構的寬度為20_60μπι。
[0011]其中，鈍化減反膜是S1hSiNxSAl2O3介質膜中的一種或多種，鈍化膜是S12和SiNx介質膜組成的復合介質膜。
[0012]其中，N型晶體硅基體的厚度為50-300μπι;ρ+摻雜區(qū)域的摻雜深度為0.5-2.ΟμπιΑ?化減反膜的厚度為70-1 1nm;鈍化膜的厚度為不低于20nm; η+摻雜區(qū)域的摻雜深度為0.5-2.0um0
[0013]其中，槽狀結構的形狀為連續(xù)的線條狀結構、非連續(xù)的線條狀結構或者非連續(xù)的圓點狀結構。
[0014]本實用新型還提供了一種N型太陽能電池組件，包括由上至下依次設置的前層材料、封裝材料、N型太陽能電池、封裝材料、背層材料，N型太陽能電池是上述的一種N型太陽能電池。
[0015]本實用新型還提供了一種N型太陽能電池系統(tǒng)，包括一個或多于一個串聯(lián)的N型太陽能電池組件，N型太陽能電池組件是上述的一種N型太陽能電池組件。
[0016]本實用新型的實施包括以下技術效果:
[0017]本實用新型的技術優(yōu)點主要體現在:在N型太陽能電池正表面的正面電極結構中，主柵線使用銀漿，這樣可以很好地滿足焊接要求;通過槽狀結構的設置，正面副柵可以使用鋁漿，這樣既能和P+摻雜表面形成優(yōu)異的歐姆接觸，又能極大地降低漿料帶來的生產成本。一般而言，副柵線的銀耗量大概占總耗量的60-80%左右，所以本實用新型相比現有技術，可以減少大約60-80%的正面銀耗量。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型實施例的一種N型太陽能電池的金屬化方法步驟(I)后的電池結構截面示意圖。
[0019]圖2為本實用新型實施例2的一種N型太陽能電池的金屬化方法步驟(2-1)后的電池結構截面示意圖。
[0020]圖3為本實用新型實施例的一種N型太陽能電池的金屬化方法實施例1步驟(2)之后以及實施例2步驟(2-2)后的電池結構截面示意圖。
[0021]圖4為本實用新型實施例的一種N型太陽能電池的金屬化方法步驟(3)后的電池結構截面示意圖。
[0022]圖5為本實用新型實施例的一種N型太陽能電池的金屬化方法步驟(4)后的電池結構截面示意圖。
[0023]圖6為本實用新型實施例的一種N型太陽能電池的金屬化方法步驟(5)后的電池結構截面示意圖。
[0024]圖7為本實用新型實施例的一種N型太陽能電池的金屬化方法中經過開槽后的連續(xù)線條狀結構示意圖。
[0025]圖8為本實用新型實施例的一種N型太陽能電池的金屬化方法中經過開槽后的非連續(xù)線條狀結構示意圖。
[0026]圖9為本實用新型實施例的一種N型太陽能電池的金屬化方法中經過開槽后的非連續(xù)圓點狀結構示意圖。
[0027]圖10為本實用新型實施例的一種N型太陽能電池的金屬化方法中經過開槽后的錯位排列的非連續(xù)圓點狀結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]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。
[0029]參見圖6至圖10所示，本實施例提供了一種N型太陽能電池，包括N型晶體娃基體10，N型晶體硅基體10的正表面包括依次從內到外的ρ+摻雜區(qū)域12和正表面鈍化減反膜14;N型晶體硅基體10的背表面包括依次從內到外的η+摻雜區(qū)域16和背表面鈍化膜18;N型晶體硅基體10的背表面包括背面電極，N型晶體硅基體10的正表面包括穿透鈍化減反膜14的槽狀結構、正面副柵24和正面主柵20，正面副柵24填充在槽狀結構內并與所述ρ+摻雜區(qū)域形成歐姆接觸;正面主柵的長與寬的比值小于或者等于600:1，優(yōu)選154:1，還可以選擇100:1、200: K300:1、400:1和600: I。正面副柵24是鋁正面副柵，正面主柵20垂直于正面副柵24，正面主柵20是銀正面主柵或者銀鋁合金正面主柵。背面電極是由背面主柵22和背面副柵26構成的H型柵線，背面主柵22的線寬為0.5-3mm，背面副柵26的線寬為20-60μπι。槽狀結構的寬度為 20-60μηι。
[0030]槽狀結構的形狀為連續(xù)的線條狀結構(如圖7所示)、非連續(xù)的線條狀結構(如圖8所示)、非連續(xù)的圓點狀結構(如圖9所示)。非連續(xù)的線條狀結構和非連續(xù)的圓點狀結構可以是有規(guī)則的陣列或者無規(guī)則的陣列(如圖10所示)；圓點的直徑為30-300微米。非連續(xù)的線條狀結構中的非連續(xù)的線條可以是橫向有規(guī)則的陣列，也可以是縱向有規(guī)則的陣列。優(yōu)選地，鈍化減反膜14是Si02、SiNx或Al2O3介質膜中的一種或多種，鈍化膜18是S12和SiNx介質膜組成的復合介質膜。N型晶體硅基體的厚度為50-300μπι;ρ+摻雜區(qū)域12的摻雜深度為
0.5-2.(^111;鈍化減反膜14的厚度為70-11011111;鈍化膜18的厚度為不低于2011111;11+摻雜區(qū)域16的摻雜深度為0.5-2.Ομπι。
[0031]為了更清楚的顯示本實施例中N型太陽能電池的結構，下述以兩個實施例對N型太陽能電池的制備方法也作了詳細描述。
[0032]實施例1
[0033]參見圖1、圖3至圖6所示，本實施例中的一種N型太陽能電池的金屬化方法包括如下步驟:
[0034](I)、如圖1所示，制備金屬化前的N型雙面電池，包括N型晶體硅基體10，Ν型晶體硅基體10的正表面包括依次從內到外的ρ+摻雜區(qū)域12和正表面鈍化減反膜14;Ν型晶體硅基體的背表面包括依次從內到外的η+摻雜區(qū)域16和背表面鈍化膜18。其中正表面的鈍化減反膜14是Si02、SiNx或Al2O3介質膜中一種或多種，背表面的鈍化膜18是S12和SiNx介質膜組成的復合介質膜。N型晶體硅基體10的厚度為50-300μπι;ρ+摻雜區(qū)域12的摻雜深度為0.5-2.0μm;正表面鈍化減反膜14的厚度為70-110nm;背表面鈍化膜18的厚度為不低于20nm;n+摻雜區(qū)域16的摻雜深度為0.5-2.Ομπι。
[0035](2)、如圖3所示，使用激光器在正表面的鈍化減反膜14上開槽形成槽狀結構，確保其完全穿透鈍化減反膜14。槽狀結構的形狀為連續(xù)的線條狀結構(如圖7所示)，其寬度為20-60um，長度為154mm。這些連續(xù)線條互相平行，間距1.95mm，共設置80根。優(yōu)選地，槽狀結構的形狀可以為非連續(xù)的線條狀結構(如圖8所示)、非連續(xù)的圓點狀結構(如圖9所示)。非連續(xù)的線條狀結構和非連續(xù)的圓點狀結構可以是有規(guī)則的陣列或者無規(guī)則的陣列(如圖10所示)。非連續(xù)的線條狀結構中的非連續(xù)的線條可以是橫向有規(guī)則的陣列，也可以是縱向有規(guī)則的陣列。
[0036](3)、如圖4所示，在N型晶體硅基體10的背表面使用銀漿印刷電極并進行烘干，其電極圖案的形狀為H型柵線，其中背面主柵22線寬為0.5-3mm，長154mm，等間距設置4根，背面副柵26線寬為20-60um，長154mm，互相平行，間距為1.55mm，共設置100根。
[0037](4)、如圖5所示，在N型晶體硅基體10的正表面使用鋁漿印刷正面副柵24并進行烘干，正面副柵24寬度為20_60um，長度為154mm，互相平行，間距1.95mm，共設置80根。在印刷時，務必使印刷后的正面副柵24和步驟(2)中的開槽圖案完全重合。
[0038](5)、如圖6所示，在N型晶體硅基體10的正表面使用銀漿印刷正面主柵20并進行烘干，正面主柵20線寬0.5-3mm，本實施例采用1mm，長154mm，等間距設置4根。測得銀漿的印刷濕重為20-50毫克。
[0039](6)、將步驟(5)處理后的N型單晶硅基體10傳送入帶式燒結爐進行燒結，燒結峰值溫度為900°C。燒結后即完成N型太陽能電池的制作。
[0040]實施例2
[0041]參見圖1至圖6所示，本實施例中的一種N型太陽能電池的金屬化方法包括如下步驟:
[0042](I)、如圖1所示，制備金屬化前的N型雙面電池，包括N型晶體硅基體10，N型晶體硅基體10的正表面包括依次從內到外的ρ+摻雜區(qū)域12和正表面鈍化減反膜14;N型晶體硅基體的背表面包括依次從內到外的η+摻雜區(qū)域16和背表面鈍化膜18。其中正表面的鈍化減反膜14是Si02、SiNx或Al2O3介質膜中一種或多種，背表面的鈍化膜18是S12和SiNx介質膜組成的復合介質膜。N型晶體硅基體10的厚度為50-300μπι;ρ+摻雜區(qū)域12的摻雜深度為0.5-2.0μm;正表面鈍化減反膜的厚度為70-110nm;背表面鈍化膜18的厚度為不低于20nm;n+摻雜區(qū)域16的摻雜深度為0.5-2.Ομπι。
[0043](2-1)、如圖2所示，在N型晶體硅基體10的正表面印刷刻蝕漿料40并進行烘干?？涛g漿料40的作用是刻蝕正表面鈍化減反膜14。印刷圖案的形狀為互相平行的線條，其寬度為20-60um，長度為154mm，間距1.95mm，共設置80根。烘干時間為1-10分鐘，確保完全刻蝕掉正表面鈍化減反膜14。
[0044](2-2)、如圖3所示，將步驟(2-1)處理后的N型單晶硅基體10放入清洗設備中去除殘余的刻蝕漿料40并進行清洗烘干。可根據情況輔以超聲提高清洗效果。
[0045](3)、如圖4所示，在N型晶體硅基體10的背表面使用銀漿印刷電極并進行烘干，其電極圖案的形狀為H型柵線，其中背面主柵22線寬為0.5-3mm，長154mm，等間距設置4根，背面副柵26線寬為20-60um，長154mm，互相平行，間距為1.55mm，共設置100根。
[0046](4)、如圖5所示，在N型晶體硅基體10的正表面使用鋁漿印刷正面副柵24并進行烘干，正面副柵24寬度為20_60um，長度為154mm，互相平行，間距1.95mm，共設置80根。在印刷時，務必使印刷后的正面副柵24和步驟(2)中的刻蝕后的圖案完全重合。
[0047](5)、如圖6所示，在N型晶體硅基體10的正表面使用銀漿印刷正面主柵20并進行烘干，正面主柵20線寬0.5-3mm，本實施例采用1mm，長154mm，等間距設置4根。測得銀漿的印刷濕重為20-50毫克。
[0048](6)、將步驟(5)處理后的N型單晶硅基體10傳送入帶式燒結爐進行燒結，燒結峰值溫度為900°C。燒結后即完成N型太陽能電池的制作。
[0049]采用現有的N型太陽能電池正表面的金屬化方法，其正面金屬化的銀漿耗量約為100-150毫克，而采用實施例1和實施例2的正面金屬化方法，其正面金屬化的銀漿耗量為20-50毫克。按照目前金屬漿料的市場價格來計算的話，實施例1和實施例2中每一片電池片的正面金屬化成本相比現有技術要低大概0.3-0.5元，以年產50MW的生產線為例，每年本實用新型可減少N型太陽能電池正表面的金屬化成本300-500萬元。
[0050]本實施例還提供了一種N型太陽能電池組件，包括由上至下連接的前層材料、封裝材料、N型太陽能電池、封裝材料、背層材料，N型太陽能電池是上述的一種N型太陽能電池。本實施例的N型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N型太陽能電池組件的改進僅涉及上述的N型太陽能電池，不對其他部分進行改動。故本說明書僅對N型太陽能電池及其制備方法進行詳述，對N型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N型太陽能電池組件。
[0051]本實施例還提供了一種N型太陽能電池系統(tǒng)，包括一個或多于一個串聯(lián)的N型太陽能電池組件，N型太陽能電池組件是上述的一種N型太陽能電池組件。本實施例的N型太陽能電池系統(tǒng)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N型太陽能電池系統(tǒng)的改進僅涉及上述的N型太陽能電池，不對其他部分進行改動。故本說明書僅對N型太陽能電池及其制備方法進行詳述，對N型太陽能電池系統(tǒng)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N型太陽能電池系統(tǒng)。
[0052]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N型太陽能電池，包括N型晶體硅基體，所述N型晶體硅基體的正表面包括依次從內到外的P+摻雜區(qū)域和正表面鈍化減反膜;所述N型晶體硅基體的背表面包括依次從內到外的η+摻雜區(qū)域和背表面鈍化膜;其特征在于:所述N型晶體硅基體的背表面包括背面電極，所述N型晶體硅基體的正表面包括穿透所述鈍化減反膜的槽狀結構、正面副柵和正面主柵，所述正面副柵填充在所述槽狀結構內并與所述P+摻雜區(qū)域形成歐姆接觸;所述正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N型太陽能電池，其特征在于:所述正面副柵是鋁正面副柵，所述正面主柵是銀正面主柵或者銀鋁合金正面主柵。3.根據權利要求1所述的一種N型太陽能電池，其特征在于:所述背面電極是由背面主柵和背面副柵構成的H型柵線。4.根據權利要求3所述的一種N型太陽能電池，其特征在于:所述背面主柵的線寬為0.5-3mm，所述背面副柵的線寬為20-60μπι，所述正面主柵的線寬為0.5-3mm，所述正面副柵的線寬為20-60μπι。5.根據權利要求1所述的一種N型太陽能電池，其特征在于:所述槽狀結構的寬度為20-6 Oum ο6.根據權利要求1所述的一種N型太陽能電池，其特征在于:所述鈍化減反膜是Si02、SiNx或Al2O3介質膜中的一種，所述鈍化膜是S12和SiNx介質膜組成的復合介質膜。7.根據權利要求1所述的一種N型太陽能電池，其特征在于:所述N型晶體硅基體的厚度為50-30(^111;所述？+摻雜區(qū)域的摻雜深度為0.5-2.(^111;所述鈍化減反膜的厚度為70-1 1nm;所述鈍化膜的厚度為不低于20nm ；所述η+摻雜區(qū)域的摻雜深度為0.5-2.0ym08.根據權利要求1?7任一所述的一種N型太陽能電池，其特征在于:所述槽狀結構的形狀為連續(xù)的線條狀結構、非連續(xù)的線條狀結構或者非連續(xù)的圓點狀結構。9.一種N型太陽能電池組件，包括由上至下依次設置的前層材料、封裝材料、N型太陽能電池、封裝材料、背層材料，其特征在于:所述N型太陽能電池是權利要求1-8任一所述的一種N型太陽能電池。10.一種N型太陽能電池系統(tǒng)，包括一個或多于一個串聯(lián)的N型太陽能電池組件，其特征在于:所述N型太陽能電池組件是權利要求9所述的一種N型太陽能電池組件。
【文檔編號】H01L31/0352GK205542837SQ201620311978
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】林建偉, 劉志鋒, 孫玉海, 季根華, 張育政
【申請人】泰州中來光電科技有限公司