一種提升多晶矽太陽能電池轉換效率的方法及電池與流程
2023-12-03 05:48:16 2
本發明涉及多晶矽太陽能電池
技術領域：
。
背景技術：
：多晶矽太陽能電池的規模化生產工藝主要包括依次進行的多晶矽矽片表面清洗、擴散形成PN結、去除磷矽玻璃、沉積氮化矽減反射膜、絲網印刷柵線電極、燒結。其中擴散形成PN結一般的方法是在P型矽片的表面擴散磷原子，形成一層N型矽，並和基體P型矽一起構成PN結。進而通過絲網印刷工藝用銀漿在矽片的正面和背面印刷金屬柵線電極，形成電路，將電流引出。現有技術中，矽片正面印刷若干根平行間隔分布的細柵線以及三或四根與細柵線垂直連接的主柵線。電池功率損失主要受到擴散薄層電阻、金屬半導體接觸電阻以及柵線本身電阻的影響而產生功率損失，使輸出功率降低。現有技術根據多晶矽矽片擴散薄層的平均方塊電阻值，在矽片正面絲網印刷電極時控制細柵線根數和分布來降低歐姆接觸電阻值，以提高電池轉換效率。然而，由於多晶矽自身材料的缺陷，多晶矽擴散的片內均勻性較單晶矽差，經過擴散後的多晶矽矽片，由矽片邊緣向中心位置，矽片表面磷濃度降低，相應的，由矽片中心位置向邊緣，擴散後矽片表面的方阻值逐漸減小，而矽基體電阻值無變化。因此，現有技術中採用的細柵線呈平行分布，根據擴散薄層的平均方塊電阻值在矽片正面設置細柵線分布的方式不能解決擴散方阻片內均勻性差對歐姆接觸電阻值影響的問題，電池轉換效率不能最大程度得到發揮。技術實現要素：本發明要解決的技術問題是提供一種提升多晶矽太陽能電池轉換效率的方法，通過設置與矽片擴散層內不同方塊電阻值區域相應的細柵線，能夠降低太陽能電池內矽片擴散層與柵線的歐姆接觸電阻，提高電池轉換效率，降低矽片正面柵線印刷銀漿的用量。為解決上述技術問題，本發明所採取的技術方案是：一種提升多晶矽太陽能電池轉換效率的方法，在經擴散形成PN結的多晶矽矽片的擴散層一面製備主柵線和細柵線，所述細柵線包括環形和/或弧形柵線，所述環形和/或弧形柵線為間隔分布的多個，且均以所述矽片的中心為圓心，所述環形和/或弧形柵線的分布密度根據所述擴散層內距離所述矽片中心不同距離的各區域的方塊電阻進行設置，即方塊電阻大的區域，對應設置所述環形和/或弧形柵線的分布密度大；方塊電阻小的區域，對應設置所述環形和/或弧形柵線的分布密度小；所述環形和/或弧形柵線直接與主柵線連接或者通過輔助柵線與所述主柵線連接，所述環形和/或弧形柵線與輔助柵線的線寬均小於所述主柵線。具體地，所述環形和/或弧形柵線的分布密度由所述矽片的中心向外周總體呈逐漸變小的趨勢。進一步地，所述環形和/或弧形柵線由所述矽片的中心向外按層分布，每層內相鄰環形和/或弧形柵線的間距相等，且內層的環形和/或弧形柵線的間距小於外層的環形和/或弧形柵線的間距。可選的，所述環形和/或弧形柵線層包括3-5層。優選的，環形和/或弧形柵線層包括4層，最小的環形和/或弧形柵線的半徑為0.05mm-2mm，4層環形和/或弧形柵線內部間距依次變大，分別為0.2mm-1mm、1.5mm-2.5mm、3.5mm-4.5mm、5.5mm-6.5mm；4層環形和/或弧形柵線內部根數分別為1-16根、10-20根、4-8根、1-10根。進一步地，所述矽片為方形。現有技術規模化生產的多晶矽矽片整體呈方形，並設有方形倒角。本發明所述矽片為方形是指矽片的整體呈方形，應作廣義理解，包括設有倒角的方形矽片。進一步地，所述矽片上同時設有環形柵線層和弧形柵線層，且所述弧形柵線層位於環形柵線層之外。環形柵線層是指由多個環形柵線排布構成的細柵線層，弧形柵線層是指由多個弧形柵線排布構成的細柵線層。優選的，環形柵線層包括與所述矽片外邊相切的環形柵線，為最大的環形柵線，所述弧形柵線層位於所述最大的環形柵線之外，並與所述矽片的外邊相交。進一步地，輔助柵線包括中心柵線和邊柵線，所述中心柵線為與主柵線垂直且穿過所述矽片中心的細柵線，用於連接所述環形柵線和主柵線，所述邊柵線為設於所述矽片的四邊上並與所述最大的環形柵線相切連接的細柵線，所述邊柵線用於連接所述弧形柵線和主柵線。本發明還提供了採用如上所述方法製得的多晶矽太陽能電池。與現有技術多晶矽太陽能電池相比，不同之處在於多晶矽矽片上細柵線採用了環形和/或弧形柵線，以及設有用於各柵線互聯的輔助柵線。採用上述技術方案所產生的有益效果在於：本發明通過設置與矽片擴散層內不同方塊電阻值區域相應的弧形或環形細柵線，能夠降低太陽能電池內矽片擴散層與柵線的歐姆接觸電阻，提高電池轉換效率，降低矽片正面柵線印刷銀漿的用量。附圖說明圖1是採用本發明方法製得多晶矽太陽能電池片正面柵線分布的一種實施例的示意圖；圖2為現有技術方法製得多晶矽太陽能電池片正面柵線分布的示意圖；圖3為現有技術矽片多晶矽太陽能電池的製備工藝中矽片製得擴散層後其上不同區域方阻值的分布示意圖。其中，1、環形柵線；2、主柵線；31、邊柵線；32、中心柵線；4、弧形柵線。具體實施方式下面舉例對本發明方法及利用該方法製得的多晶矽太陽能電池作進一步說明。按照現有多晶矽太陽能電池的製備工藝，將方形的P型多晶矽矽片於擴散爐內作磷擴散，製得N型擴散層，在該矽片擴散層上取九點測試其方阻，各點測得方阻值如圖3所示。可見，矽片中心點方阻值最高為120Ω/□，由矽片中心向矽片邊緣，方阻值逐漸降低。分別以本發明方法和現有技術對如上同批次同一擴散爐進行P擴散製得的矽片正面製備柵線電極。本發明實施例圖1所示為以本發明方法在該多晶矽矽片正面製得柵線的分布示意圖，包括主柵線和細柵線，其中細柵線包括環形柵線層和環形柵線層之外的弧形柵線層，環形和弧形柵線的分布密度根據擴散層內距離矽片中心不同距離的各區域的方塊電阻進行設置，即方塊電阻大的區域，對應設置所述環形和弧形柵線的分布密度大；方塊電阻小的區域，對應設置所述環形和弧形柵線的分布密度小。具體地，環形柵線層共設計四層，由矽片中心位置開始，最小環形柵線的半徑為1mm，第一層內相鄰環形柵線的間距為1mm，環形柵線共10個；第二層間距變成2mm，共13個；第三層間距變為4mm，共6個；第四層間距變為6mm，共3個，最大的一根環形柵線與矽片表面四周邊上設置的邊柵線相切，矽片中間區域還設有通過矽片中心的中心柵線，其連接所有環形柵線，並與四根主柵線垂直連接。弧形柵線層內相鄰弧形柵線的間距為6mm，矽片的每個角部各設3個，且均與邊柵線連接。最大環形柵線和與其相鄰的弧形柵線的間距也為6mm。輔助柵線、弧形柵線和環形柵線的寬度均相等。需要說明的是，本發明圖1僅用於示意性的顯示本發明實施例柵線分布，圖1中各層環形柵線和弧形柵線與本發明實施例中各層環形柵線和弧形柵線並不一定一一對應。現有技術對比例圖2所示為現有技術多晶矽矽片正面柵線的一種常規設計，細柵線在矽片正面均勻等間距分布，與主柵線垂直，共90根，細柵線的長度均為156mm，其寬度與本發明實施例細柵線寬度相同，另外，四根主柵線與前述本發明實施例相同。將實施例和對比例製得多晶矽太陽能電池片進行性能測試，測試數據如下表所示。Voc(V)Isc(A)Rs(mOhm)Rsh(Ohm)FF(%)Eff片數實施例0.63008.64950.0022937.2579.6017.85200對比例0.63088.65350.0025786.8979.0817.76200上表中實施例和對比例測試數據為相應測試電池片測試數據的平均值。由上表可知，本發明實施例電池片填充因子FF相比於對比例，得到大幅提升，有效降低了串聯電阻值，提升了電池轉換效率Eff。另外，對比例細柵線柵線根數為90根，細柵線長度為14040mm；而本發明實施例中的細柵線長度為5701mm，採用同等絲網參數，兩者的主柵線保持一致，對比例正面銀漿的印刷量（包括主柵線、細柵線）為1.30g，而本發明實施例的印刷量（包括主柵線、細柵線）為1.00g，可知，採用本發明方法還能夠有效降低電池片正面柵線銀漿的印刷量，降低生產成本。需要說明的是，在方形多晶矽電池片上設置本發明細柵線時，優選的，應當儘可能設置環形柵線，而非弧形柵線，弧形柵線主要應當作為方形多晶矽電池片四角區域的特殊設置，但是本發明並不排除以弧形柵線為主作為細柵進行設置的方案，例如本發明實施例中還可以以近似環形柵線的大於半圓的弧形柵線來代替環形柵線。以上對本發明進行了詳細介紹，本發明中應用具體個例對本發明的實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明，應當指出，對於本
技術領域：
的技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可對本發明進行若干改進，這些改進也落入本發明權利要求的保護範圍內。當前第1頁1 2 3