P型PERC雙面太陽能電池及其組件、系統的制作方法

本發明涉及太陽能電池領域，尤其涉及一種P型PERC雙面太陽能電池、以及采用上述P型PERC雙面太陽能電池的太陽能電池組件，采用上述P型PERC雙面太陽能電池的太陽能系統。

背景技術：

晶硅太陽能電池是一種有效吸收太陽輻射能，利用光生伏打效應把光能轉換成電能的器件，當太陽光照在半導體P-N結上，形成新的空穴-電子對，在P-N結電場的作用下，空穴由N區流向P區，電子由P區流向N區，接通電路后就形成電流。

傳統晶硅太陽能電池基本上只采用正面鈍化技術，在硅片正面用PECVD的方式沉積一層氮化硅，降低少子在前表面的復合速率，可以大幅度提升晶硅電池的開路電壓和短路電流，從而提升晶硅太陽電池的光電轉換效率。但是由于硅片的背面沒有鈍化，光電轉換效率的提升仍然受到限制。

現有技術的雙面太陽能電池結構：基底采用N型硅片，當太陽光子照射電池背面時，在N型硅片中產生的載流子穿過厚度約為200微米的硅片，由于N型硅片少子壽命高，載流子復合速率低，部分載流子可以到達正面的p-n結；太陽能電池的正面為主要受光面，其轉換效率占整個電池轉換效率的比例很高；正背面的綜合作用，從而大大提高電池的轉換效率。但是，N型硅片價格高，N型雙面電池工藝復雜；因此，如何開發高效低成本的雙面太陽能電池成為企業和研究者關注的熱點。

另一方面，隨著對晶硅電池的光電轉換效率的要求越來越高，業界一直在研究PERC背鈍化太陽電池技術。業界主流廠家主要在開發單面PERC太陽能電池， 本發明將PERC高效電池和雙面電池結合起來，旨在開發綜合光電轉換效率更高的PERC雙面太陽能電池。

對于PERC雙面太陽能電池，由于光電轉換效率高，同時雙面吸收太陽光，發電量更高，在實際應用中具有更大的使用價值。因此，本發明旨在提出一種工藝簡單、成本較低、易于推廣、光電轉換效率高的P型PERC雙面太陽能電池。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種P型PERC雙面太陽能電池，結構簡單，成本較低、易于推廣、光電轉換效率高。

本發明所要解決的技術問題還在于，提供一種P型PERC雙面太陽能電池組件，結構簡單，成本較低、易于推廣、光電轉換效率高。

本發明所要解決的技術問題還在于，提供一種P型PERC雙面太陽能系統，結構簡單，成本較低、易于推廣、光電轉換效率高。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種P型PERC雙面太陽能電池，依次包括背銀電極、背鋁柵線、背面鈍化層、P型硅、N型發射極、正面氮化硅膜和正銀電極，所述背銀電極與背鋁柵線垂直連接，所述背鋁柵線之間的間距不相等；

所述背鋁柵線也可以是曲線形、弧形、波浪形等。

對背面鈍化層通過激光開槽形成第一激光開槽區，所述背鋁柵線通過第一激光開槽區與P型硅相連；

所述第一激光開槽區包括多組水平方向設置的第一激光開槽單元，每一組第一激光開槽單元包括一個或多個水平方向設置的第一激光開槽體，所述背鋁柵線與第一激光開槽體垂直。

作為上述方案的優選方式，所述背鋁柵線上設有柵線脊骨，所述柵線脊骨與背鋁柵線連接；

所述柵線脊骨的根數為1-20條，所述柵線脊骨的寬度為30-500微米。

作為上述方案的優選方式，所述柵線脊骨與背鋁柵線垂直連接；

所述柵線脊骨下方設有第三激光開槽區，所述第三激光開槽區包括多組第三激光開槽單元，每一組第三激光開槽單元包括一個或多個豎直方向設置的第三激光開槽體，所述第三激光開槽體與柵線脊骨垂直，所述柵線脊骨通過第三激光開槽體與P型硅相連。

作為上述方案的優選方式，所述柵線脊骨的圖案為一條連續的直線或多個線段組成的虛線；

所述柵線脊骨由銀漿制成，其寬度為30-60微米；或，所述柵線脊骨由鋁漿制成，其寬度為50-500微米。

作為上述方案的優選方式，所述背鋁柵線的四周設有鋁柵外框，所述鋁柵外框與背鋁柵線、背銀電極相連接。

作為上述方案的優選方式，所述鋁柵外框的下方設有第二激光開槽區，所述第二激光開槽區包括豎直或水平方向設置的第二激光開槽單元，每一組第二激光開槽單元包括一個或多個豎直或水平方向設置的第二激光開槽體，所述鋁柵外框與第二激光開槽體垂直。

作為上述方案的優選方式，所述第一激光開槽單元之間為平行設置；每一第一激光開槽單元中，所述第一激光開槽體為并列設置，所述第一激光開槽體處于同一水平面上或上下錯開；

所述第一激光開槽單元之間的間距為0.5-50mm；

每一第一激光開槽單元中，所述第一激光開槽體之間的間距為0.5-50mm；

所述第一激光開槽體的長度為50-5000微米，寬度為10-500微米。

作為上述方案的優選方式，所述背鋁柵線的根數為30-500條，所述背鋁柵線的寬度為30-500微米，所述背鋁柵線的寬度小于所述第一激光開槽體的長度。

相應的，本發明還公開一種PERC太陽能電池組件，包括PERC太陽能電池和封裝材料，所述PERC太陽能電池是上述任一的P型PERC雙面太陽能電池。

相應的，本發明還公開一種PERC太陽能系統，包括PERC太陽能電池，所述PERC太陽能電池是上述任一的P型PERC雙面太陽能電池。

實施本發明，具有如下有益效果：

本發明通過在硅片背面形成背面鈍化層后，對背面鈍化層通過激光開槽形成第一激光開槽區，然后沿著激光劃線方向的垂直方向印刷鋁漿，使鋁漿通過開槽區與P型硅相連，得到背鋁柵線。該PERC雙面太陽能電池通過在硅片正面和背面制備電池柵線結構，采用不同于常規印刷鋁漿的方式，由于鋁柵的寬度遠小于第一激光開槽區的長度，可以不需要對鋁漿和第一激光開槽區實施精確對準，簡化了激光工藝和印刷工藝，降低了印刷設備調試的難度，易于產業化大生產。另外，鋁漿覆蓋區以外的第一激光開槽區可以增加電池背表面對太陽光的吸收，提高電池的光電轉換效率。所述背鋁柵線之間的間距不相等， 可根據實際工藝狀況調整鋁柵線之間的間距分布，提高了光電轉換效率

此外，在印刷過程中，由于鋁漿的粘度較大，網版的線寬又比較窄，會偶爾出現鋁柵斷柵的情況。鋁柵斷柵會導致EL測試的圖像出現黑色斷柵。同時，鋁柵斷柵又會影響電池的光電轉換效率。因此，本發明在背鋁柵線處增設柵線脊骨以及在背鋁柵線的四周設有鋁柵外框，所述柵線脊骨與背鋁柵線連接，所述鋁柵外框與背鋁柵線、背銀電極相連接，為電子的流動多提供了多條路徑，防止鋁柵斷柵對電池光電轉換效率造成的影響，同時避免電池的EL測試出現斷柵。

鋁柵外框的下方可以設有第二激光開槽區，柵線脊骨的下方設有第三激光開槽區，可以不需要對漿料和第二激光開槽區、第三激光開槽區實施精確對準，簡化了激光工藝和印刷工藝，降低了印刷設備調試的難度。另外，漿料覆蓋區以外的第二激光開槽區、第三激光開槽區可以增加電池背表面對太陽光的吸收，提高電池的光電轉換效率。

因此，本發明結構簡單、工藝簡單，成本較低、易于推廣、光電轉換效率高。

附圖說明

圖1是本發明一種P型PERC雙面太陽能電池的剖視圖；

圖2是本發明一種P型PERC雙面太陽能電池的背面結構第一實施例的示意圖；

圖3是圖1所示第一激光開槽區一實施例的示意圖；

圖4是圖1所示第一激光開槽區另一實施例的示意圖。

圖5是本發明一種P型PERC雙面太陽能電池的背面結構第二實施例的示意圖；

圖6是圖5所示第二激光開槽區的示意圖；

圖7是圖5所示第三激光開槽區的示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描述。

現有的單面太陽能電池在電池的背面設有全鋁背電場覆蓋在硅片的整個背面，全鋁背電場的作用是提高了開路電壓Voc和短路電流Jsc，迫使少數載流子遠離表面，少數載流子復合率降低，從而整體上提高電池效率。然而，由于全鋁背電場不透光，因此，具有全鋁背電場的太陽能電池背面無法吸收光能，只能正面吸收光能，電池的綜合光電轉換效率難以大幅度的提高。

針對上述技術問題，結合圖1和圖2，本發明提供一種P型PERC雙面太陽能電池，依次包括背銀電極1、背鋁柵線2、背面鈍化層3、P型硅4、N型發射極5、正面氮化硅膜6、正銀電極7，所述背銀電極1與背鋁柵線2垂直連接，所述背鋁柵線2之間的間距不相等。所述背鋁柵線2之間的間距不相等，簡化了激光工藝和印刷工藝，降低了印刷設備調試的難度，提高了成品率。

對背面鈍化層3通過激光開槽形成第一激光開槽區8，所述背鋁柵線2通過第一激光開槽區8與P型硅4相連。正銀電極7包括正銀電極主柵7A和正銀電極副柵7B。所述背面鈍化層3包括氧化鋁層31和氮化硅層32。

本發明對現有的單面PERC太陽能電池進行改進，不再設有全鋁背電場，而是將其變成許多的背鋁柵線2，采用激光開槽技術在背面鈍化層3上開設第一激光開槽區8，而背鋁柵線2印刷在這些平行設置的第一激光開槽區8上，從而能與P型硅4形成局部接觸，密集平行排布的背鋁柵線2不僅能起到提高開路電壓Voc和短路電流Jsc，降低少數載流子復合率，提高電池光電轉換效率的作用，可替代現有單面電池結構的全鋁背電場，而且背鋁柵線2并未全面遮蓋硅片的背面，太陽光可從背鋁柵線2之間投射至硅片內，從而實現硅片背面吸收光能，大幅提高電池的光電轉換效率。

如圖3、4所示，所述第一激光開槽區8包括多組水平方向設置的第一激光開槽單元81，每一組第一激光開槽單元81包括一個或多個水平方向設置的第一激光開槽體82，所述背鋁柵線2與第一激光開槽體82垂直。圖3、4所示的虛線框為第一激光開槽單元81，每一組第一激光開槽單元81包括一個或多個水平方向設置的第一激光開槽體82。

需要說明的是，第一激光開槽單元81有多種實施方式，包括：

（1）每一組第一激光開槽單元81包括一個水平方向設置的第一激光開槽體82，此時，第一激光開槽單元81為連續的直線開槽區，具體如圖4所示。多個第一激光開槽單元81沿著豎直方向排列布置。

（2）每一組第一激光開槽單元81包括多個水平方向設置的第一激光開槽體82，此時，第一激光開槽單元81為線段式非連續的直線開槽區，具體如圖3所示。該多個第一激光開槽體82可以是兩個、三個、四個或以上，但不限于此。多個第一激光開槽單元81沿著豎直方向排列布置。

當每一組第一激光開槽單元81包括多個水平方向設置的第一激光開槽體82時，其分為以下幾種情況：

A、多個水平方向設置的第一激光開槽體82的寬度、長度和形狀都是一樣的，其尺寸單位為微米級別，長度可以為50-5000微米，但不限于此；需要說明的是，所述第一激光開槽體可以處于同一水平面上，也可以上下錯開（即不在同一水平面）上，其錯開分布的形貌根據生產需要而定。

B、多個水平方向設置的第一激光開槽體82的寬度、長度和形狀都是一樣的，其尺寸單位為毫米級別，長度可以為5-600毫米，但不限于此；需要說明的是，所述第一激光開槽體可以處于同一水平面上，也可以上下錯開（即不在同一水平面）上，其錯開分布的形貌根據生產需要而定。

C、多個水平方向設置的第一激光開槽體82的寬度、長度和/或形狀不一樣的，其可以根據生產需要進行組合設計。需要說明的是，所述第一激光開槽體可以處于同一水平面上，也可以上下錯開（即不在同一水平面）上，其錯開分布的形貌根據生產需要而定。

作為本發明優選的實施方式，所述第一激光開槽體為直線型，方便加工，簡化工藝，降低生產成本。所述第一激光開槽體也可以設置為其他形狀，例如曲線形、弧形、波浪形等，其實施方式并不局限于本發明所舉實施例。所述背鋁柵線也可以是曲線形、弧形、波浪形等。

所述第一激光開槽單元之間為平行設置，每一第一激光開槽單元中，所述第一激光開槽體為并列設置，可以簡化生產工藝，適合大規模推廣應用。

所述第一激光開槽單元之間的間距為0.5-50mm。每一第一激光開槽單元中，所述第一激光開槽體之間的間距為0.5-50mm。

所述第一激光開槽體82的長度為50-5000微米，寬度為10-500微米。優選的，所述第一激光開槽體82的長度為250-1200微米，寬度為30-80微米。

第一激光開槽單元的長度、寬度和間距和鋁柵的根數和寬度是在綜合考慮鋁柵與P型硅的接觸面積、鋁柵的遮光面積和充分搜集電子的的基礎上優化而來，目的是盡可能降低背面鋁柵的遮光面積，同時保證好的電流輸出，進而提升電池的整體光電轉換效率。

所述背鋁柵線的根數為30-500條，所述背鋁柵線的寬度為30-500微米，所述背鋁柵線的寬度遠小于所述第一激光開槽體的長度。優選的，所述背鋁柵線的根數為80-220條，所述背鋁柵線的寬度為50-300微米。

所述背鋁柵線的寬度遠小于所述第一激光開槽體的長度，在鋁柵與第一激光開槽體垂直的情況下，可以極大的方便背鋁柵線的印刷問題。不需要精確對準，鋁柵都可以落在第一激光開槽區內，簡化了激光工藝和印刷工藝，降低了印刷設備調試的難度，易于產業化大生產。

本發明通過對背面鈍化層通過激光開槽形成第一激光開槽區，然后沿著激光劃線方向的垂直方向印刷鋁漿，使鋁漿通過開槽區與P型硅相連，得到背鋁柵線。該PERC雙面太陽能電池通過在硅片正面和背面制備電池柵線結構，采用不同于常規印刷鋁漿的方式，可以不需要對鋁漿和第一激光開槽區實施精確對準，工藝簡單，易于產業化大生產。鋁柵與第一激光開槽體平行，鋁漿和第一激光開槽區需要實施精確對準，對印刷設備的精度和重復性要求很高，成品率難以得到控制，次品較多，造成平均光電轉換效率的下降。采用本發明，可以將成品率提高至99.5%。

參見圖5，本發明提供了背面結構的第二實施例，其在第一實施例的基礎上增加鋁柵外框9和柵線脊骨10。這是因為在印刷過程中，由于鋁漿的粘度較大，網版的線寬又比較窄，會偶爾出現鋁柵斷柵的情況。鋁柵斷柵會導致EL測試的圖像出現黑色斷柵。同時，鋁柵斷柵又會影響電池的光電轉換效率。

因此，本發明在背鋁柵線2處增設柵線脊骨10，且在背鋁柵線2的四周設有鋁柵外框9，所述鋁柵外框9與背鋁柵線2、背銀電極1相連接，所述柵線脊骨10與背鋁柵線2連接，為電子的流動多提供了多條路徑，防止鋁柵斷柵對電池光電轉換效率造成的影響，同時避免電池的EL測試出現斷柵。優選的，所述柵線脊骨10與背鋁柵線2垂直連接。需要說明的是，所述柵線脊骨10與背鋁柵線2還可以以一定的傾斜角度連接，例如15°、30°、45°60°，但不限于此。所述柵線脊骨10的圖案為一條連續的直線或多個線段組成的虛線，圖5所示的柵線脊骨10的圖案為一條連續的直線。

優選的，鋁柵外框9的下方設有第二激光開槽區90，柵線脊骨10的下方設有第三激光開槽區11。

當其設有第二激光開槽區90時，所述第二激光開槽區90包括豎直或水平方向設置的第二激光開槽單元91，每一組第二激光開槽單元91包括一個或多個豎直或水平方向設置的第二激光開槽體92，所述鋁柵外框9與第二激光開槽體92垂直。具體結合圖6，所述第二激光開槽區90包括兩個豎直方向設置的第二激光開槽單元91A以及兩個水平方向設置的第二激光開槽單元91B，豎直方向設置的第二激光開槽單元91A包括多個水平方向設置的第二激光開槽體92，水平方向設置的第二激光開槽單元91B包括多個豎直方向設置的第二激光開槽體92。

當其設有第二激光開槽區90時，可以不需要對鋁漿和第二激光開槽區實施精確對準，簡化了激光工藝和印刷工藝，降低了印刷設備調試的難度。另外，鋁漿覆蓋區以外的第二激光開槽區可以增加電池背表面對太陽光的吸收，提高電池的光電轉換效率。

當柵線脊骨10的下方可以設有第三激光開槽區11時，如圖7所示，所述第三激光開槽區11包括多組第三激光開槽單元12，每一組第三激光開槽單元12包括一個或多個豎直方向設置的第三激光開槽體13，所述第三激光開槽體13與柵線脊骨10垂直，所述柵線脊骨10通過第三激光開槽體13與P型硅相連。

柵線脊骨10的下方設有第三激光開槽區11，可以不需要對漿料和第三激光開槽區11實施精確對準，簡化了激光工藝和印刷工藝，降低了印刷設備調試的難度。另外，漿料覆蓋區以外的第三激光開槽區11可以增加電池背表面對太陽光的吸收，提高電池的光電轉換效率。

需要說明的是，鋁柵外框9的下方也可以不設有第二激光開槽區90，柵線脊骨10的下方也可以不設有第三激光開槽區11。

優選的，所述柵線脊骨10的根數為1-20條，所述柵線脊骨10的寬度為30-500微米，所述柵線脊骨10的寬度小于所述第三激光開槽體13的長度，在柵線脊骨10與第三激光開槽體13垂直的情況下，可以極大的方便柵線脊骨10的印刷問題。不需要精確對準，柵線脊骨10都可以落在第三激光開槽區11內，簡化了激光工藝和印刷工藝，降低了印刷設備調試的難度，易于產業化大生產。

所述柵線脊骨10既可以由銀漿制成，又可以由鋁漿制成。當所述柵線脊骨10由銀漿制成時，其寬度為30-60微米；當所述柵線脊骨10由鋁漿制成時，其寬度為50-500微米。

進一步，所述背面鈍化層3包括氧化鋁層31和氮化硅層32，所述氧化鋁層31與P型硅4連接，所述氮化硅層32與氧化鋁層31連接；

所述氮化硅層32的厚度為20-500nm；

所述氧化鋁層31的厚度為2-50nm。

優選的，所述氮化硅層32的厚度為100-200nm；

所述氧化鋁層31的厚度為5-30nm。

相應的，本發明還公開一種P型PERC雙面太陽能電池的制備方法，包括：

S101、在硅片正面和背面形成絨面，所述硅片為P型硅；

S102、對硅片進行擴散，形成N型發射極；

S103、去除擴散過程形成的正面磷硅玻璃和周邊PN結；

S104、在硅片背面沉積三氧化二鋁膜；

S105、在硅片背面沉積氮化硅膜；

S106、在硅片正面沉積氮化硅膜；

S107、對硅片背面激光開槽；

S108、在所述硅片背面印刷背銀主柵電極；

S109、在所述硅片背面，沿著激光開槽的垂直方向印刷鋁漿，得到背鋁柵線，并沿著背鋁柵線的四周印刷鋁漿，得到鋁柵外框；

S110、在所述硅片背面印刷柵線脊骨；

S111、在所述硅片正面印刷正電極漿料；

S112、對硅片進行高溫燒結，形成背銀電極和正銀電極。

S113、對硅片進行抗LID退火。

需要說明的是，S106與S104、S105的順序可以互換，S106可以在S104、S105之前。S109中，背鋁柵線和鋁柵外框可分開兩個步驟完成。

S103和S104之間，還包括：對硅片背面進行拋光。本發明可以設有背面拋光步驟，也可以不設有背面拋光步驟。

所述柵線脊骨由銀漿或鋁漿制成，當柵線脊骨由銀漿制成時，S109和S110分開兩個步驟；當柵線脊骨由鋁漿制成時，S109和S110合并為一個步驟。

還需要說明的是，制備方法中的激光開槽和背鋁柵線、柵線脊骨、鋁柵外框的具體參數設定，同上所述，在此不再贅述。

相應的，本發明還公開一種PERC太陽能電池組件，包括PERC太陽能電池和封裝材料，所述PERC太陽能電池是上述任一的P型PERC雙面太陽能電池。具體的，作為PERC太陽能電池組件的一實施例，其由上至下依次連接的高透鋼化玻璃、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、PERC太陽能電池、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA和高透鋼化玻璃組成。

相應的，本發明還公開一種PERC太陽能系統，包括PERC太陽能電池，所述PERC太陽能電池是上述任一的P型PERC雙面太陽能電池。作為PERC太陽能系統的一優選實施例，包括PERC太陽能電池、蓄電池組，充放電控制器逆變器，交流配電柜和太陽跟蹤控制系統。其中，PERC太陽能系統可以設有蓄電池組、充放電控制器逆變器，也可以不設蓄電池組、充放電控制器逆變器，本領域技術人員可以根據實際需要進行設置。

需要說明的是，PERC太陽能電池組件、PERC太陽能系統中，除了P型PERC雙面太陽能電池之外的部件，參照現有技術設計即可。

最后所應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對本發明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發明作了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實質和范圍。