一種單晶硅太陽電池背表面柵線電極結構及單晶硅太陽電池的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種單晶硅太陽電池背表面柵線電極結構,包括設于單晶硅片背表面的p型發射極和n型背面場,p型發射極和n型背面場相互交替分布且不相接觸,還包括p型發射極主柵電極、n型背面場主柵電極、p型發射極細柵電極和n型背面場細柵電極,p型發射極細柵電極位于p型發射極上,n型背面場細柵電極位于n型背面場上,p型發射極細柵電極與p型發射極主柵電極相連接,n型背面場細柵電極與n型背面場主柵電極相連接,每個p型發射極細柵電極由多條平行均勻分布的細柵組成,多條平行均勻分布的細柵的末端通過一細柵相連,還公開了具有上述背表面柵線電極結構的背結背接觸太陽電池,該電池可減少銀漿使用量和背面復合,提高光電轉換效率。
【專利說明】一種單晶硅太陽電池背表面柵線電極結構及單晶硅太陽電 池
【技術領域】
[0001] 本發明屬于太陽電池領域,具體涉及一種單晶硅太陽電池背表面柵線電極結構及 單晶硅太陽電池。
【背景技術】
[0002] 隨著能源消耗急速加劇以及環境污染日益嚴重,太陽能作為可再生清潔能源得到 了較快發展,太陽能利用的最主要的途徑是光伏發電,而光伏發電的核心器件是太陽電池。
[0003] 目前商業化太陽電池以晶體硅太陽電池為主,包括單晶硅和多晶硅,多為p型基 體。隨著技術的進步和成本的下降,用性能更好的η型單晶硅制成的高效單晶硅太陽電池, 顯示了很好的應用前景,很有可能成為未來的主流電池。
[0004] 背結背接觸太陽電池是一種ρ-η結和正負電極均在背面的η型高效單晶硅太陽電 池。電池的前表面沒有任何柵線電極,從而避免遮光損失;前表面無需考慮電極接觸,因而 可以輕摻雜,從而減小復合損失。在電池的背面,Ρ型發射極和η型背面場呈叉指狀排布, 兩者之間有一個隔離區。Ρ型發射極的寬度比η型背面場和隔離區都要大的多,發射極細柵 電極和主柵電極形成梳子狀,背面場細柵電極和主柵電極形成類似的形狀,兩者交錯排列。
[0005] 背結背接觸太陽電池背面一般經過二氧化硅鈍化處理,可采用多種方法實現電極 接觸。銀漿絲印燒結是一種可靠且與現有工藝結合得最好的一種方法。目前,這種方法中 發射極細柵電極是一條較粗(相對背面場細柵電極)的柵線,雖然串聯電阻較小,但銀漿使 用量較大,背面復合較大。
【發明內容】
[0006] 本發明的第一個目的在于提供一種單晶娃太陽電池背表面柵線電極結構,該背表 面柵線電極設計針對銀漿絲印燒結法形成電極的背結背接觸太陽電池,可以減少銀漿使用 量,減少背面復合,提高光電轉換效率。
[0007] 本發明的目的還在于提供在背表面上設置有上述單晶硅太陽電池背表面柵線電 極結構的單晶硅太陽電池,該單晶硅太陽電池銀漿使用量少,背面復合低,光電轉換效率 商。
[0008] 本發明的第一個目的是通過以下技術方案來實現的:一種單晶硅太陽電池背表面 柵線電極結構,包括設于單晶硅片背表面的Ρ型發射極和η型背面場,所述ρ型發射極和η 型背面場相互交替分布且不相接觸,還包括Ρ型發射極主柵電極、η型背面場主柵電極、ρ型 發射極細柵電極和η型背面場細柵電極,其中所述ρ型發射極細柵電極位于所述ρ型發射 極上,所述η型背面場細柵電極位于所述η型背面場上,所述ρ型發射極細柵電極與所述ρ 型發射極主柵電極相連接,所述η型背面場細柵電極與所述η型背面場主柵電極相連接,每 個Ρ型發射極細柵電極由多條平行均勻分布的細柵組成,所述多條平行均勻分布的細柵的 末端通過一細柵相連。
[0009] 本發明中每個p型發射極細柵電極優選由:Γ5條平行均勻分布的細柵組成。細柵 具體數目可根據電池背面P型發射極寬度及細柵電極自身寬度而定。
[0010] 作為本發明的一種較佳的實施方式,本發明中每個p型發射極細柵電極由4條平 行均勻分布的細柵組成。
[0011] 本發明所述P型發射極主柵電極和η型背面場主柵電極相對稱分布于所述單晶硅 片兩對邊的靠近邊緣位置處。主柵靠近邊緣可以最大限度利用硅片面積,兩者對稱可方便 電池片之間的互聯焊接。
[0012] 本發明所述ρ型發射極主柵電極和η型背面場主柵電極的形狀為條狀且與所述的 Ρ型發射極細柵電極和η型背面場細柵電極相垂直分布。
[0013] 本發明在所述的Ρ型發射極主柵電極上朝向所述的Ρ型發射極細柵電極方向設有 凸出的矩形區域,在所述的η型背面場主柵電極上朝向所述的η型發射極細柵電極方向也 設有凸出的矩形區域。這些凸出的矩形區域主要是作為電池互聯時的焊點使用。
[0014] 其中η型背面場主柵電極上的凸出的矩形區域的長度比ρ型發射極主柵電極上的 凸出的矩形區域的長度略微長一些,寬度相同。
[0015] 本發明所述的凸出的矩形區域至少為2個,最好為3個,以與所述ρ型發射極細柵 電極或η型背面場細柵電極相平行的單晶硅片中心線為對稱軸相對稱分布。
[0016] 本發明所述ρ型發射極主柵電極和所述η型背面場主柵電極兩端部的形狀與所述 單晶硅片兩端部的形狀相適配。如單晶硅片四個角位置處的圓倒角部分,Ρ型發射極或η型 背面場的主柵電極也呈相應的圓倒角弧線狀,位于圓倒角部分的主柵電極寬度小于其他部 分主柵電極。
[0017] 本發明每個η型背面場細柵電極優選由1條細柵組成,且該條細柵優選位于所述 η型背面場的中間位置。
[0018] 本發明所述單晶硅片優選為η型單晶硅片。
[0019] 本發明中的單晶硅太陽電池是指背結背接觸單晶硅太陽電池。
[0020] 本發明的第二個目的是通過以下技術方案來實現的:一種單晶硅太陽電池,在所 述單晶硅太陽電池的背表面上設置有上述的背表面柵線電極結構。
[0021] 與現有技術相比,本發明具有如下有益效果:本發明中單晶硅太陽電池背表面柵 線電極設計可以減少銀漿使用量,減少背面復合,并提高太陽電池光電轉換效率,發射極細 柵電極在出現部分斷柵的某些情況下依然能夠實現電子傳導。
[0022] 以下結合附圖和優選示例性實施方案進一步詳細說明給出本發明的特征和優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 圖1是本發明中的單晶硅太陽電池背表面柵線電極示意圖; 圖2是圖1右上角局部放大圖; 圖3是圖1下部局部放大圖; 圖4是圖2放大圖(包含發射極和背面場); 圖5是實施例2中的單晶硅太陽電池背表面柵線電極示意圖,其中a圖為本實施例中 的單晶硅太陽電池背表面柵線電極示意圖,b圖為常規背結背接觸單晶硅太陽電池背表面 柵線電極示意圖; 圖中標記:101、P型發射極主柵電極,102、η型背面場主柵電極,201、p型發射極細柵 電極,202、η型背面場細柵電極,301、p型發射極細柵電極閉合短柵,401、p型發射極,402、 η型背面場。
【具體實施方式】
[0024] 實施例1 如圖1-4中所示,本實施例提供的單晶硅太陽電池背表面柵線電極結構,采用的硅片 為156 mmX 156 mm的圓倒角η型單晶娃片,包括設于單晶娃片背表面的ρ型發射極401和 η型背面場402, ρ型發射極401和η型背面場402相互交替分布且不相接觸,還包括ρ型 發射極主柵電極101、η型背面場主柵電極102、ρ型發射極細柵電極201和η型背面場細柵 電極202,其中ρ型發射極細柵電極201位于ρ型發射極401上,η型背面場細柵電極202 位于η型背面場402上,ρ型發射極細柵電極201與ρ型發射極主柵電極101相連接,η型 背面場細柵電極202與η型背面場主柵電極102相連接,每個ρ型發射極細柵電極由4條 平行均勻分布的細柵組成,該4條平行均勻分布的細柵的末端通過一細柵相連,該細柵為ρ 型發射極細柵電極閉合短柵301,其寬度為160μπι。
[0025] 每個ρ型發射極細柵電極201由4條細柵相互平行且間距相同的細柵組成,平均 分布在Ρ型發射極401上,每條細柵寬160 μ m,相鄰兩細柵間距為240 μ m,兩邊的2條細柵 邊緣距P型發射極401邊緣的距離為120 μ m。
[0026] 在單晶硅電池的背面,ρ型發射極401和η型背面場402呈叉指狀排布,兩者之間 有一個隔離區,Ρ型發射極401和η型背面場402交錯排列,ρ型發射極寬度為1600 μ m,η 型背面場寬度400 μ m,兩者之間隔離區寬度200 μ m。
[0027] ρ型發射極主柵電極101和η型背面場主柵電極102相對稱分布于單晶硅片兩對 邊的靠近邊緣位置處,Ρ型發射極主柵電極101和η型背面場主柵電極102的形狀為條狀 且與Ρ型發射極細柵電極201和η型背面場細柵電極202相垂直分布。
[0028] 在ρ型發射極主柵電極101上朝向ρ型發射極細柵電極201方向設有凸出的矩形 區域,在η型背面場主柵電極102上朝向η型發射極細柵電極202方向也設有凸出的矩形 區域,該凸出的矩形區域為3個,以與ρ型發射極細柵電極201或η型背面場細柵電極202 相平行的單晶硅片中心線為對稱軸相對稱分布;其中發射極主柵電極101主體寬度3 _, 三個突出矩形區域邊長分別是11. 2 mm和4 mm。背面場主柵電極102主體寬度3 mm,三個 突出矩形區域邊長分別是11.6 _和4 _,其中η型背面場主柵電極上的凸出的矩形區域 的長度比Ρ型發射極主柵電極上的凸出的矩形區域的長度稍微長一些,寬度相同。
[0029] 其中ρ型發射極主柵電極101和η型背面場主柵電極102兩端部的形狀與單晶硅 片兩端部的形狀相適配,硅片圓倒角部分,主柵電極呈相應的圓倒角弧線狀;位于圓倒角部 分的主柵電極寬度小于其他部分。
[0030] 每個η型背面場細柵電極202由1條細柵組成,且該條細柵位于η型背面場402 的中間位置。該η型背面場細柵電極202,寬為160 μ m,邊緣距離η型背面場402邊緣的距 離為120 μ m。
[0031] 采用上述背表面柵線電極結構制成的背結背接觸單晶硅太陽電池,可有效降低銀 漿用量,同時減少復合電流,提升光電轉換效率。
[0032] 實施例2 如圖5a中所示,本實施例提供的單晶硅太陽電池背表面柵線電極結構,采用的硅片為 4 mmX4 mm正方形η型單晶硅片,包括設于單晶硅片背表面的p型發射極和η型背面場, Ρ型發射極和η型背面場相互交替分布且不相接觸,還包括ρ型發射極主柵電極、η型背面 場主柵電極、Ρ型發射極細柵電極和η型背面場細柵電極,其中ρ型發射極細柵電極位于ρ 型發射極上,η型背面場細柵電極位于η型背面場上,ρ型發射極細柵電極與ρ型發射極 主柵電極相連接,η型背面場細柵電極與η型背面場主柵電極相連接,每個ρ型發射極細柵 電極由3條平行均勻分布的細柵組成,該3條平行均勻分布的細柵的末端通過一細柵相連, 該細柵為Ρ型發射極細柵電極閉合短柵301,其寬度為200 μ m。
[0033] 每個ρ型發射極細柵電極由3條細柵相互平行且間距相同的細柵組成,平均分布 在Ρ型發射極上,每條細柵寬200 μ m,相鄰兩細柵間距為300 μ m,兩邊的2條細柵邊緣距ρ 型發射極邊緣的距離為150 μ m。
[0034] 在單晶硅電池的背面,ρ型發射極和η型背面場呈叉指狀排布,兩者之間有一個 隔離區,Ρ型發射極和η型背面場交錯排列,ρ型發射極寬度為1500 μ m,η型背面場寬度 500 μ m,兩者之間隔離區寬度200 μ m。
[0035] ρ型發射極主柵電極和η型背面場主柵電極相對稱分布于單晶硅片兩對邊的靠近 邊緣位置處,Ρ型發射極主柵電極和η型背面場主柵電極的形狀為條狀且與ρ型發射極細 柵電極和η型背面場細柵電極相垂直分布。
[0036] 其中ρ型發射極主柵電極和η型背面場主柵電極兩端部的形狀與單晶硅片兩端部 的形狀相適配。
[0037] 每個η型背面場細柵電極由1條細柵組成,且該條細柵位于η型背面場的中間位 置,該η型背面場細柵電極,寬為200 μ m,邊緣距離η型背面場邊緣的距離為150 μ m。
[0038] 圖5b中所示為對比實驗方案,發射極細柵電極為一條較粗柵線(800 μ m),其余參 數及制備工藝一致。
[0039] 本實施例中的單晶硅太陽電池背表面柵線電極可有效降低銀漿用量,同時減少復 合電流,提升光電轉換效率。
[0040] 表1本實施例中的單晶硅太陽電池與常規背結背接觸單晶硅太陽電池的各項性 能指標對比實驗結果
【權利要求】
1. 一種單晶硅太陽電池背表面柵線電極結構,包括設于單晶硅片背表面的P型發射極 和η型背面場,所述p型發射極和η型背面場相互交替分布且不相接觸,還包括p型發射極 主柵電極、η型背面場主柵電極、ρ型發射極細柵電極和η型背面場細柵電極,其中所述ρ型 發射極細柵電極位于所述Ρ型發射極上,所述η型背面場細柵電極位于所述η型背面場上, 所述Ρ型發射極細柵電極與所述Ρ型發射極主柵電極相連接,所述η型背面場細柵電極與 所述η型背面場主柵電極相連接,其特征是:每個ρ型發射極細柵電極由多條平行均勻分布 的細柵組成,所述多條平行均勻分布的細柵的末端通過一細柵相連。
2. 根據權利要求1所述的單晶硅太陽電池背表面柵線電極結構,其特征是:每個ρ型 發射極細柵電極由:Γ5條平行均勻分布的細柵組成。
3. 根據權利要求1所述的單晶硅太陽電池背表面柵線電極結構,其特征是:所述ρ型 發射極主柵電極和η型背面場主柵電極相對稱分布于所述單晶硅片兩對邊的靠近邊緣位 置處。
4. 根據權利要求3所述的單晶硅太陽電池背表面柵線電極結構,其特征是:所述ρ型 發射極主柵電極和η型背面場主柵電極的形狀為條狀且與所述的ρ型發射極細柵電極和η 型背面場細柵電極相垂直分布。
5. 根據權利要求4所述的單晶硅太陽電池背表面柵線電極結構,其特征是:在所述的ρ 型發射極主柵電極上朝向所述的Ρ型發射極細柵電極方向設有凸出的矩形區域,在所述的 η型背面場主柵電極上朝向所述的η型發射極細柵電極方向也設有凸出的矩形區域。
6. 根據權利要求5所述的單晶硅太陽電池背表面柵線電極結構,其特征是:所述的凸 出的矩形區域至少為2個,以與所述ρ型發射極細柵電極或η型背面場細柵電極相平行的 單晶硅片中心線為對稱軸相對稱分布。
7. 根據權利要求6所述的單晶硅太陽電池背表面柵線電極結構,其特征是:所述ρ型 發射極主柵電極和所述η型背面場主柵電極兩端部的形狀與所述單晶硅片兩端部的形狀 相適配。
8. 根據權利要求1所述的單晶硅太陽電池背表面柵線電極結構,其特征是:每個η型 背面場細柵電極由1條細柵組成,且該條細柵位于所述η型背面場的中間位置。
9. 根據權利要求1所述的單晶硅太陽電池背表面柵線電極結構,其特征是:所述單晶 硅片為η型單晶硅片。
10. -種單晶硅太陽電池,其特征是,在所述單晶硅太陽電池的背表面上設置有權利要 求1-9任一項所述的背表面柵線電極結構。
【文檔編號】H01L31/0224GK104124287SQ201410278075
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月20日 優先權日:2014年6月20日
【發明者】沈輝, 姜辰明, 李力, 王殿磊 申請人:中山大學