一種背接觸太陽能電池串及其組件和系統的製作方法

2023-05-31 18:11:51

本實用新型涉及太陽能電池技術領域，具體涉及一種背接觸太陽能電池串及其組件和系統。

背景技術：

太陽能電池是一種將光能轉化為電能的半導體器件，較低的生產成本和較高的能量轉化效率一直是太陽能電池工業追求的目標。對於目前常規太陽能電池，其發射極接觸電極和基極接觸電極分別位於電池片的正反兩面。電池的正面為受光面，正面金屬發射極接觸電極的覆蓋必將導致一部分入射的太陽光被金屬電極所反射遮擋，造成一部分光學損失。普通晶矽太陽能電池的正面金屬電極的覆蓋面積在7%左右，減少金屬電極的正面覆蓋可以直接提高電池的能量轉化效率。背接觸太陽能電池是一種將發射極和基極接觸電極均放置在電池背面（非受光面）的電池，該電池的受光面無任何金屬電極遮擋，從而有效增加了電池片的短路電流，使電池片的能量轉化效率得到提高。

背接觸結構的太陽能電池是目前太陽能工業化批量生產的晶矽太陽能電池中能量轉化效率最高的一種電池，它的高轉化效率、低組件封裝成本，一直深受人們青睞。在以往的背接觸太陽能電池製作工藝中，其金屬化工藝大都採用流程較為複雜的電鍍來實現，該方法在降低背接觸電池的串聯電阻、提高電池的開路電壓確實有出色的表現，但是該方法工藝複雜，排放的廢棄物嚴重汙染環境，且與目前工業化生產的主流金屬化方法不相兼容，因此不利於低成本的產業化推廣。在將背接觸電池封裝成組件的過程中，由於發射極和基極電極根數較多、線寬較窄，相鄰電池之間的對準焊接非常困難。同時，在將電池封裝成組件的過程中，功率的損失很大一部分來自焊接電阻和焊帶電阻，單片電池的短路電流越高，這部分功率損失就越大。另一方面，現有背接觸電池的金屬電極為了滿足焊接和收集電流的要求，一般都是線條狀電極，消耗的導電漿料價格昂貴同時還會帶來較大的金屬複合。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於避免現有技術中的不足之處而提供一種製作成本低、轉化效率高、組件損耗低、串接工藝簡單可靠、基於絲網印刷技術的新型背接觸太陽能電池串及其組件和系統。

本實用新型的目的通過以下技術方案實現：

提供一種背接觸太陽能電池串，包括背接觸太陽能電池，背接觸太陽能電池的背表面包括相互交替排列的發射極p+區域和基極n+區域，所述發射極p+區域上設有發射極接觸電極，所述基極n+區域上設有基極接觸電極，所述發射極接觸電極設為點狀的發射極接觸電極，所述基極接觸電極設為點狀的基極接觸電極。

其中，還包括導電件，所述導電件包括發射極導電條和基極導電板，同一片背接觸太陽能電池的發射極接觸電極和基極接觸電極通過設置在發射極導電條上的絕緣層實現電絕緣，相鄰背接觸電池的發射極接觸電極與基極接觸電極通過發射極導電條和基極導電板電連接。

其中，所述背接觸太陽能電池的電阻率為1-30Ω·cm，厚度為50-300μm；所述發射極p+區域和所述基極n+區域呈長條狀相間分布於太陽能電池基體背表面，發射極p+區域和基極n+區域上還設置有介質鈍化層，用於電池背表面的鈍化。

其中，每列所述發射極p+區域的寬度為200-3000μm，每列所述基極n+區域的寬度為100-2000μm；發射極導電條的寬度不大於發射極p+區域的寬度。

其中，發射極接觸電極為銀鋁合金電極，基極接觸電極為銀電極，所述背接觸太陽能電池是背接觸N型單晶矽太陽能電池。

其中，發射極導電條的正表面為電絕緣層，背表面為導電層。

其中，單個點狀電極的寬度不大於其所在摻雜區域的寬度。

本實用新型還提供一種太陽能電池組件，包括太陽能電池串，所述太陽能電池串為以上所述的背接觸太陽能電池串。

本實用新型還提供一種太陽能電池系統，包括一個以上的太陽能電池組件，所述太陽能電池組件是以上所述的太陽能電池組件。

本實用新型的背接觸太陽能電池串及其組件和系統，採用點狀的發射極和基極接觸電極，相比現有的線狀電極，極大地減少了銀漿的消耗量，降低了製造成本，同時由於金屬化面積的降低，能夠減少由於金屬化帶來的表面複合，提升電池的開路電壓。

本實用新型的背接觸太陽能電池串及其組件和系統，通過使用帶有絕緣層的導電條即可簡單有效地實現背接觸太陽能電池兩種接觸電極之間的電絕緣。

本實用新型的背接觸太陽能電池串及其組件和系統，其基極導電板相比常用焊帶極大降低電學損耗提高組件填充因子。

本實用新型的背接觸太陽能電池串及其組件和系統，串接工藝流程簡單、無需高精度的焊接設備。

附圖說明

利用附圖對實用新型作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本實用新型的任何限制，對於本領域的普通技術人員，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據以下附圖獲得其它的附圖。

圖1為本實用新型實施例的背接觸太陽能電池串的製備方法步驟（1）後的背表面結構示意圖。

圖2為本實用新型實施例的背接觸太陽能電池串的製備方法步驟（2）後的背表面結構示意圖。

圖3為本實用新型實施例的背接觸太陽能電池串的製備方法步驟（3）後的背表面結構示意圖。

圖4為本實用新型實施例的背接觸太陽能電池串的製備方法步驟（4）後的通過導電件串接後的背接觸太陽能電池串的示意圖。

圖5為本實用新型實施例的背接觸太陽能電池串中的發射極導電條的結構示意圖。

圖中包括有：

基極n+區域10、基極接觸電極12；

發射極p+區域20、發射極接觸電極22；

發射極導電條30、絕緣層32、導電層34；

基極導電板40。

具體實施方式

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於對本實用新型的理解，而對其不起任何限定作用。

參見圖1至圖5所示，本實施例提供的一種背接觸太陽能電池串，包括背接觸太陽能電池和用於背接觸太陽能電池電連接的導電件，背接觸太陽能電池的背表面包括相互交替排列的發射極p+區域20和基極n+區域10，發射極p+區域20上設置有發射極接觸電極22，基極n+區域10上設置有基極接觸電極12，導電件包括發射極導電條30和基極導電板40，同一片背接觸太陽能電池的發射極接觸電極22和基極接觸電極12通過設置在發射極導電條30上的絕緣層32實現電絕緣，相鄰背接觸電池的發射極接觸電極22與基極接觸電極12通過發射極導電條30和基極導電板40電連接，從而構成背接觸太陽能電池串。

本實用新型的背接觸太陽能電池採用點狀的發射極和基極接觸電極，相比現有的線狀電極，極大地減少了銀漿的消耗量，降低了製造成本，同時由於金屬化面積的降低，能夠減少由於金屬化帶來的表面複合，提升電池的開路電壓；通過使用帶有絕緣層的導電條即可簡單有效地實現背接觸太陽能電池兩種接觸電極之間的電絕緣；基極導電板相比常用焊帶極大降低電學損耗提高組件填充因子；串接工藝流程簡單、無需高精度的焊接設備。

本實施例的一種背接觸太陽能電池串的製備方法，包括以下步驟：

（1）、製備發射極p+區域20和基極n+區域10相互交替排列在矽片背表面的背接觸太陽能電池，本實施例選用N型單晶矽基體，電阻率為1-30 Ω•cm，厚度為50-300μm，N型晶體矽基體使用前先經表面制絨處理，然後利用擴散或離子注入、掩膜、刻蝕等技術實現電池發射極p+區域20和基極n+區域10相互交替排列在電池背表面。再利用氧化矽、氮化矽和氧化鋁等介質膜進行電池背表面的鈍化和前表面的鈍化及光學減反，從而形成所需要的發射極p+區域20和基極n+區域10相互交替排列在矽片背表面的太陽能電池，其中每列發射極p+區域20的寬度為200-3000μm，基極n+區域10的寬度為100-2000μm。完成步驟（1）後的背接觸太陽能電池背表面結構示意圖如圖1所示。

（2）、通過印刷金屬漿料形成與發射極p+區域20和基極n+區域10相歐姆接觸的金屬電極，其中與發射極p+區域20相接觸的發射極接觸電極22為銀鋁合金電極，與基極n+區域10相接觸的基極接觸電極12為銀電極，該兩種金屬電極通過絲網印刷的方式分別印刷在矽片背表面發射極p+區域20和基極n+區域10上。發射極接觸電極22和基極接觸電極12均為點狀電極，單個點狀電極的寬度不超過其所在摻雜區域的寬度。印刷結束後經一次燒結形成歐姆接觸，燒結溫度為300-1200℃。完成步驟（2）後的背接觸太陽能電池背表面結構示意圖如圖2所示。

（3）、在步驟（2）後的背接觸太陽能電池背表面鋪設導電件，導電件包括發射極導電條30和基極導電板40，其中發射極導電條30與發射極接觸電極22相接觸，基極導電板40與基極接觸電極12相接觸。發射極導電條30的結構如圖5所示，其寬度不超過發射極p+區域20的寬度，發射極導電條30的基體材料為銅或鋁或其他導電材質，發射極導電條30的正表面為電絕緣層32，背表面為導電層34，導電層34的材料可以為導電膠或者焊錫。基極導電板40的結構的基體材料為銅或鋁或其他導電材質，表面覆蓋焊錫層。鋪設導電件的順序為先鋪設發射極導電條30，然後再鋪設基極導電板40，由於發射極導電條30的正表面為電絕緣層32，所以發射極導電條30和基極導電板40之間為電絕緣。完成步驟（3）後的背接觸太陽能電池背表面結構示意圖如圖3所示。

（4）、將步驟（3）後的背接觸太陽能電池連接成串，發射極導電條30的背表面與相鄰電池的基極導電板40的正表面相連。連接完成後，對背接觸太陽能電池串進行加熱處理，加熱方式為紅外加熱。加熱處理完成後，發射極導電條30通過導電層34與發射極接觸電極22形成電相連，基極導電板40與基極接觸電極12形成電連接，相鄰電池的發射極導電條30與基極導電板40通過發射極導電條的背表面導電層34形成電相連。至此，即完成本實用新型背接觸太陽能電池串的製備，其結構示意圖如圖4所示。

本實施例還提供了一種太陽能電池組件，包括太陽能電池串，太陽能電池串為上述的背接觸太陽能電池串。

本實施例還提供了一種太陽能電池系統，包括一個以上的太陽能電池組件，太陽能電池組件是上述的太陽能電池組件。

最後應當說明的是，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範圍的限制，儘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範圍。