專利名稱：太陽能電池背電場、其制作方法和電池片及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池背電場、其制作方法及電池片和電池片的制作方法。
背景技術：
伴隨著傳統(tǒng)能源的日漸枯竭、環(huán)境污染問題的日益加劇，新能源的開發(fā)和應用已經(jīng)成為人類研究的熱點。取之不盡用之不竭、綠色無污染的太陽能是新能源開發(fā)利用的重
；ο太陽能電池片是太陽能能源太陽能電池的核心部件，太陽能電池片一般是硅片經(jīng)過去油工藝一去除損傷層一制絨一擴散工藝一周邊刻蝕一去除氧化層一制氮化硅膜一絲網(wǎng)印刷背、正電極一燒結(jié)一測試分選等制得。絲網(wǎng)印刷背、正電極是指在硅片上通過絲網(wǎng)印刷背電場鋁漿、背電極銀漿及正電極銀漿，然后燒結(jié)得太陽能電池的正負極。背電場鋁漿中的鋁原子通過燒結(jié)滲透到擴散后在硅片背面形成的η型區(qū)域內(nèi)，使η型硅反型為ρ型硅，同時在電池片背面形成一個反射光子的鋁箔和一個收集電池片背面電流的電場。在電池片中的作用至關重要。隨著太陽能電池技術的發(fā)展和硅片成本的提高，現(xiàn)在的硅片厚度逐步從0.24mm 到0. 08mm發(fā)展，面積從125*125mm到200*200mm發(fā)展，而目前太陽能電池背電場一般為一個整體，背電場鋁漿在燒結(jié)后的厚度大約為45微米，由于硅、鋁熱脹系數(shù)差距較大，導致了燒結(jié)時應力在大面積的背場鋁塊釋放不足，燒結(jié)后電池片過度彎曲，甚至破片，降低了成品率。目前實際生產(chǎn)有通過減少背電場的厚度，來降低背電場變形的作用力，減少電池片的彎曲度。但由于背電場厚度的減少，使鋁對電池片背面擴散層η型區(qū)域的反型作用下降，電池片的電性能受到影響，太陽能電池的開路電壓下降、轉(zhuǎn)化效率下降，并不是解決問題的有效途徑?，F(xiàn)有研究也有通過將背電場做成如干小單元背電場，小單元背電場通過結(jié)點與和其相鄰的其他小單元背電場連通，例如小單元背電場可以為正六角形。分散背電場燒結(jié)后產(chǎn)生的收縮力，緩解背電場與硅片的膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的電池片的彎曲現(xiàn)象，來提高成品率。但此方法做的背電場整個仍然是一個整體，各小單元背電場間緊密相連，沒有間隔， 并不能有效緩解背電場的燒結(jié)應力，太陽能電池的彎曲度仍較高，沒有達到理想要求。同時本方法制備的太陽能電池開路電壓也不理想。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術的太陽能電池背電場影響太陽能電池的彎曲度、制備成品率及太陽能電池的開路電壓，太陽能電池的性能不能達到理想要求的問題，提供一種能降低太陽能電池片的彎曲度、提高電池的成品率且能提高電池的開路電壓、短路電流的太陽能電池背電場。太陽能電池背電場包括若干漿料涂敷區(qū)和漿料未涂敷區(qū)，漿料未涂敷區(qū)中含有導電線，導電線將各漿料涂敷區(qū)導通。
本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的太陽能電池背電場制備的太陽能電池的彎曲度能得到明顯降低，提高了電池的性能，且更適合硅片的大片和薄片化。推測原因可能因為導電體導通的各漿料涂敷區(qū)間設有間隔，背電場非一個整體，能使背電場漿料在燒結(jié)時的產(chǎn)生的應力得到完全釋放，明顯降低太陽能電池片的彎曲度，得到突出效果，同時不影響背電場的吸雜，而且漿料用量降低，降低了成本。本發(fā)明同時意外發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的太陽能電池背電場制備的太陽能電池的開路電壓和短路電流還得到了明顯提高，推測原因可能為背電場被分割為漿料涂敷區(qū)和漿料未涂敷區(qū)，漿料涂敷區(qū)和漿料未涂敷區(qū)在背電場漿料燒結(jié)制備背電場的過程中能形成一個新的 P+P層，可以增強電池的開路電壓和短路電流，提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。同時本發(fā)明采用導電線將各漿料涂敷區(qū)導通，可以降低太陽能電池背電場的電阻。本發(fā)明同時提供了太陽能電池背電場的制作方法，步驟包括a、在制備減反射膜后的硅片的背面部分區(qū)域涂敷背電場漿料；b、燒結(jié)制備漿料涂敷區(qū)和漿料未涂敷區(qū)；C、后在漿料未涂敷區(qū)上制備將漿料涂敷區(qū)導通的導電線。本發(fā)明的再一個目的是提供一種太陽能電池片，包括硅片、位于硅片背面的背電場、位于背電場上的背電極及位于硅片正面的正電極，其中，背電場為上述太陽能電池背電場。本發(fā)明的第四個目的是提供一種太陽能電池片的制備方法，步驟包括a、在制備減反射膜后的硅片的背面部分區(qū)域涂敷背電極漿料；b、在步驟a所得的硅片的背面部分區(qū)域涂敷背電場漿料；C、第一次燒結(jié)制備漿料涂敷區(qū)及漿料未涂敷區(qū)和背電極；d、后在漿料未涂敷區(qū)上涂覆將漿料涂敷區(qū)導通的導電漿料；e、在步驟d所得硅片的正面涂敷正電極漿料后，進行第二次燒結(jié)。本發(fā)明在涂敷背電場漿料后燒結(jié)，能調(diào)節(jié)工藝，降低背電場燒結(jié)時產(chǎn)生的應力，進一步降低太陽能電池片的彎曲度，提高成品率。本發(fā)明在制備太陽能電池的過程中，優(yōu)選兩次燒結(jié)，可以實現(xiàn)第一次低溫快速燒結(jié)，有利于降低太陽能電池片的彎曲度，同時二次燒結(jié)有利于背面漿料對雜質(zhì)的吸收，背電場鈍化效果更好。同時本發(fā)明的工藝簡單易實現(xiàn)，能降低成本，提高收益。
圖1是本發(fā)明的實施例1步驟(3)得到的不含導電線的太陽能電池背電場及背電極的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的太陽能電池背電場上的導電線的一種優(yōu)選實施方式的排布示意圖；圖3是本發(fā)明的實施例1步驟(4)中太陽能電池背電場上的導電線的排布示意圖；圖4是本發(fā)明實施例1的太陽能電池背電場及背電極的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是對比例1的太陽能電池背電場及背電極的結(jié)構(gòu)示意圖6是漿料涂敷區(qū)和漿料未涂敷區(qū)間新的p+p層的原理結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明提供一種太陽能電池背電場，包括如干漿料涂敷區(qū)和漿料未涂敷區(qū)，漿料未涂敷區(qū)中含有導電線，導電線將各漿料涂敷區(qū)導通，能明顯降低太陽能電池片的彎曲度、 提高電池的成品率，而且能意外提高太陽能電池的開路電壓和短路電流，提高太陽能電池的電化學性能，同時本發(fā)明的太陽能電池背電場降低了成本。本發(fā)明進一步優(yōu)選以太陽能電池背電場的總面積為基準，漿料涂敷區(qū)總和所占面積百分比為70% -80%;漿料未涂敷區(qū)總和所占面積百分比為5% -10%。使電池片的彎曲度改善及背面鈍化效果最優(yōu)化。本發(fā)明的導電線可以通過涂敷導電漿料燒結(jié)后形成導電線，進一步優(yōu)選為細導電線，導電線的寬度為0. 5mm-lmm。導電線間相互平行或垂直，導電線于太陽能電池背電場上對稱均勻分布，應力通過橋接的導電線釋放，釋放更均勻，進一步降低電池片的彎曲度。例如如圖2所示，導電線排布均勻，成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，應力能得到網(wǎng)狀釋放，且導電性能更佳。本發(fā)明進一步優(yōu)選漿料涂敷區(qū)的面積為10-1000mm2。優(yōu)選漿料涂敷區(qū)間的距離為 0. 05-20mm，進一步優(yōu)選為0. l_2mm。漿料涂敷區(qū)的形狀可以為本領域技術人員公知的各種形狀，例如為圓形、三角形、菱形等。本發(fā)明同時提供上述太陽能電池背電場的制作方法，步驟包括a、在制備減反射膜后的硅片的背面部分區(qū)域涂敷背電場漿料；b、燒結(jié)制備漿料涂敷區(qū)和漿料未涂敷區(qū)；C、后在漿料未涂敷區(qū)上制備將漿料涂敷區(qū)導通的導電體。工藝簡單易實現(xiàn)。
本發(fā)明的燒結(jié)可以是涂敷背電場漿料后直接燒結(jié)，也可以是涂敷正面電極后一起燒結(jié)，通過鋁漿的吸雜給硅片背面一個鈍化作用，同時漿料涂敷區(qū)的鋁層和漿料未涂敷區(qū)間隔中形成一個P+P層結(jié)構(gòu)，。本發(fā)明優(yōu)選燒結(jié)是涂敷背電場漿料后直接燒結(jié)，優(yōu)選燒結(jié)的溫度為450-600°C，燒結(jié)的時間為30-120S，實現(xiàn)快速低溫燒結(jié)，同時能進一步調(diào)節(jié)工藝，降低背電場燒結(jié)時產(chǎn)生的應力，進一步降低太陽能電池片的彎曲度，提高成品率。本發(fā)明優(yōu)選在太陽能電池的背面部分區(qū)域涂敷背電場漿料的方法包括絲網(wǎng)印刷或噴涂。例如，絲網(wǎng)印刷可以采用設計好圖形的網(wǎng)版在硅片背面印刷背電場漿料；噴涂可以為采用設計好圖形的掩膜覆蓋在硅片背面，噴涂背電場漿料后去掉掩膜。本發(fā)明優(yōu)選在漿料未涂敷區(qū)上制備導電線包括通過絲網(wǎng)印刷的方法，在漿料未涂敷區(qū)上印刷導電漿料，后焙燒；或用噴涂的方法，在漿料未涂敷區(qū)上噴涂導電漿料，后焙燒。 例如，絲網(wǎng)印刷可以采用設計好圖形的網(wǎng)版在漿料未涂敷區(qū)上印刷導電漿料；噴涂可以為采用設計好圖形的掩膜覆蓋在硅片背面，在漿料未涂敷區(qū)上噴涂導電漿料后去掉掩膜。焙燒可以是涂敷導電漿料后直接焙燒，也可以是涂敷正面電極后一起燒結(jié)，焙燒可以看成硅片的第二次燒結(jié)，第二次燒結(jié)有利于背面漿料對雜質(zhì)的吸收，背電場鈍化效果更好。優(yōu)選焙燒的溫度為730-780°C，時間為10-20s。在電池片的制備中，可以是先燒結(jié)制備了導電線后再涂覆正面電極，制備正面電極。優(yōu)選是涂覆正面電極后再同時燒結(jié)。本發(fā)明的導電漿料沒有特別限制，可以為本領域技術人員公知的各種導電漿料， 本發(fā)明可以選自銀、銅、鋁、鎳及其合金中的一種或幾種。本發(fā)明對背電場漿料沒有特別限制，可以為本領域技術人員公知的各種背電場漿料，例如可以為以鋁為主要成分的漿料。背電極漿料和正電極漿料也沒有特別限制，例如背電極漿料可以為銀或銅為主要成為的漿料，正電極漿料可以為銀或銅為主要成分的漿料。背電場漿料涂敷的厚度可以為5-35 μ m，導電漿料涂敷的厚度可以為5_35 μ m。下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步詳述。實施例1太陽能電池片的制備(1)在制備減反射膜后的硅片的背面部分區(qū)域按如圖1所示形狀絲網(wǎng)印刷背電極漿料2 ；(2)在制備減反射膜后的硅片的背面部分區(qū)域按如圖1所示形狀絲網(wǎng)印刷鋁漿， 印刷的鋁漿的厚度為15 μ m，印刷的每小塊鋁漿3的形狀為矩形，大小為5mm*5mm，共印刷了 250塊此種矩形小塊鋁漿3，小塊與小塊間的距離為1. 5mm。(3)將上述硅片放入溫度為500°C的鏈式快速燒結(jié)爐中燒結(jié)60s。(4)在未印刷鋁漿的小塊與小塊間的空白區(qū)5按如圖2所示的排布噴墨導電銅漿 6，噴墨的銅漿6的形狀為細線，細線的寬度為0. 5mm，200°C烘60s。(5)在上述硅片的正面通過絲網(wǎng)印刷上銀漿，峰值溫度為730°C鏈式快速燒結(jié)爐下燒結(jié)90s得具有背電場1的太陽能電池片。實施例2采用與實施例1相同的方法制備太陽能電池片，不同的是步驟⑴中印刷鋁漿小塊與小塊間的距離為0. 12mm。實施例3采用與實施例1相同的方法制備太陽能電池片，不同的是步驟⑴中印刷鋁漿小塊與小塊間的距離為2mm。實施例4采用與實施例1相同的方法制備太陽能電池片，不同的是步驟⑴中印刷鋁漿小塊與小塊間的距離為12mm。實施例5采用與實施例1相同的方法制備太陽能電池片，不同的是步驟(1)中印刷的鋁漿小塊的面積為200mm2。實施例6采用與實施例1相同的方法制備太陽能電池片，不同的是步驟(1)中印刷的鋁漿小塊的面積為5mm2。實施例7采用與實施例1相同的方法制備太陽能電池片，不同的是步驟(3)中噴墨的導電線的排布為平行單線。實施例8采用與實施例1相同的方法制備太陽能電池片，不同的是步驟(2)中燒結(jié)的溫度為 700°C。對比例1(1)在制備減反射膜后的硅片的背面按如圖5所示形狀絲網(wǎng)印刷六邊形的鋁漿3， 六邊形的鋁漿3之間通過節(jié)點4連接；(2)如圖5所示形狀用絲網(wǎng)印刷的方法在背面印刷背電極2 ；(3)在上述硅片的正面通過絲網(wǎng)印刷上銀漿，于峰值溫度為730°C鏈式快速燒結(jié)爐下燒結(jié)90s得具有背電場1的太陽能電池片。性能測試彎曲度將實施例1-8及對比例1燒結(jié)好的硅片在水平面平放，在不給硅片施加外力的情況下，用游標卡尺測最高點至水平面的垂直距離，測試結(jié)果如表1。光電性能測試采用berger單片測試儀，測試條件符合AMI. 5太陽光譜的輻照強度1000W/m2，電池溫度25°C，按照IEC904-1對實施例1_8及對比例1制備的太陽能電池片進行光電性能測試，測試結(jié)果如表1。表 權(quán)利要求
1.一種太陽能電池背電場，其特征在于，所述背電場包括若干漿料涂敷區(qū)和漿料未涂敷區(qū)，所述漿料未涂敷區(qū)中含有導電線，所述導電線將各漿料涂敷區(qū)導通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背電場，其特征在于，以太陽能電池背電場的總面積為基準，所述漿料涂敷區(qū)總和所占面積百分比為60% -95%;所述漿料未涂敷區(qū)總和所占面積百分比為5^-40 ^
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背電場，其特征在于，所述導電線的寬度為 0. lmm-2mm0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背電場，其特征在于，所述導電線間相互平行和/或垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背電場，其特征在于，所述漿料涂敷區(qū)的面積為 IO-IOOOmm20
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背電場，其特征在于，所述漿料涂敷區(qū)間的距離為 0. 05-20mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能電池背電場，其特征在于，所述漿料涂敷區(qū)間的距離為 0.l-2mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背電場，其特征在于，所述漿料涂敷區(qū)的形狀為圓形、三角形、菱形。
9.一種太陽能電池背電場的制作方法，其特征在于，步驟包括a、在制備減反射膜后的硅片的背面部分區(qū)域涂敷背電場漿料；b、燒結(jié)形成漿料涂敷區(qū)和漿料未涂敷區(qū)；C、后在漿料未涂敷區(qū)上制備將漿料涂敷區(qū)導通的導電線。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能電池背電場的制作方法，其特征在于，所述燒結(jié)的溫度為450°C -600°C，所述燒結(jié)的時間為30-90s。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能電池背電場的制作方法，其特征在于，所述在太陽能電池的背面部分區(qū)域涂敷背電場漿料的方法包括絲網(wǎng)印刷或噴涂。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能電池背電場的制作方法，其特征在于，在漿料未涂敷區(qū)上制備導電線包括通過絲網(wǎng)印刷的方法，在漿料未涂敷區(qū)上印刷導電漿料，后焙燒；或用噴涂的方法，在漿料未涂敷區(qū)上噴涂導電漿料，后焙燒。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的太陽能電池背電場的制作方法，其特征在于，所述焙燒的溫度為7000C _800°C，時間為5-30S。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的太陽能電池背電場的制作方法，其特征在于，所述導電漿料選自銀、銅、鋁、鎳及其合金中的一種或幾種。
15.一種太陽能電池片，包括硅片、位于硅片背面的背電場、位于背電場上的背電極及位于硅片正面的正電極，其特征在于，所述背電場為權(quán)利要求1-8任意一項所述的太陽能電池背電場。
16.一種太陽能電池片的制作方法，其特征在于，步驟包括a、在制備減反射膜后的硅片的背面部分區(qū)域涂敷背電極漿料；b、在步驟a所得的硅片的背面部分區(qū)域涂敷背電場漿料；C、第一次燒結(jié)制備漿料涂敷區(qū)及漿料未涂敷區(qū)和背電極；d、后在漿料未涂敷區(qū)上涂覆將漿料涂敷區(qū)導通的導電漿料；e、在步驟d所得硅片的正面涂敷正電極漿料后，進行第二次燒結(jié)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽能電池背電場的制作方法，其特征在于，所述第一次燒結(jié)的溫度為450-600°C，時間為30-90s ；第二次燒結(jié)的溫度為700-800°C，時間為5_30s。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種太陽能電池背電場及其制備方法，背電場包括若干漿料涂敷區(qū)和漿料未涂敷區(qū)，漿料未涂敷區(qū)中含有導電線，導電線將各漿料涂敷區(qū)導通。同時提供了含有此種背電場的太陽能電池片及其制備方法。本發(fā)明的太陽能電池背電場制備的太陽能電池的彎曲度能得到明顯降低，提高了電池的性能，更適合硅片的大片和薄片化。同時不影響背電場的吸雜，而且漿料用量降低，降低了成本。本發(fā)明的太陽能電池背電場制備的太陽能電池的開路電壓和短路電流還得到了明顯提高，提高了太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。同時本發(fā)明采用導電線將各漿料涂敷區(qū)導通，可以降低太陽能電池背電場的電阻。同時本發(fā)明工藝簡單易實現(xiàn)，能降低成本，提高收益。
文檔編號H01L31/18GK102347377SQ20101024444
公開日2012年2月8日 申請日期2010年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月29日
發(fā)明者范建都 申請人:比亞迪股份有限公司