CN105428461B - 中低倍聚光太阳电池的生产工艺以及太阳电池片 - Google Patents

中低倍聚光太阳电池的生产工艺以及太阳电池片 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种中低倍聚光太阳电池的生产工艺以及太阳电池片，首先在生产的125mm*125mm或156*156mm的晶硅太阳电池片上制备了多个中低倍聚光太阳电池单元，利用金刚石或激光可以将这些聚光太阳电池单元从晶硅太阳电池片上切割下来。该生产工艺在原有的普通晶硅太阳电池生产工艺上进行了改进，进而实现了利用普通晶硅太阳电池生产设备和工艺来生产低成本的可贴片式的中低倍聚光太阳电池。

Description

中低倍聚光太阳电池的生产工艺以及太阳电池片
技术领域
本发明属于太阳能利用技术领域，特别涉及一种中低倍聚光太阳电池的生产工艺以及太阳电池片。
背景技术
在目前光伏光电***中晶硅太阳电池的市场份额占到了80%以上，而晶硅太阳电池平板组件主要由太阳能超白玻璃，粘接剂（EVA），太阳电池片（单晶或多晶），背板材料以及铝合金边框经过一系列的工艺（如：分选、焊接、层压、边框封装等）生产而成。尽管目前晶硅太阳电池组件价格有所下降，但同火电、水电等传统电力成本相比仍有较大差距，而其中一个至关重要的因素就是电池片的价格。
传统常用的太阳电池组件多数为平板太阳电池组件，采用普通的平面玻璃进行透光，电池板的大小需要与平面玻璃的大小相同才能完整地接收太阳入射光线，电池片的用量十分大，因此平板太阳电池组件的生产成本很高。
通过光学透镜来将较大面积区域内的入射光线汇聚到小的电池片上，从而减少电池片的用量来降低***成本的光伏技术称为聚光光伏技术。聚光光伏技术又可分为高倍聚光光伏（HCPV，聚光倍数大于300倍）、中倍聚光光伏和低倍聚光光伏技术。高倍聚光光伏技术所使用的电池一般为多结化合物太阳电池，由于其生产工艺复杂加上所用原料为砷、锗、铟等稀有元素因此成本非常昂贵，加上HCPV技术对整个***的精确度和散热能力都要求极高因此制约了其发展。而对于中低倍聚光光伏所用的电池一般均为晶硅太阳电池，而由于目前缺少专门为中低倍聚光光伏技术设计的电池，因此其电池获取的来源一般均通过对156*156mm或者125*125mm的电池进行金刚石或激光切割来获取，而切割不可避免地会造成太阳电池的效率下降，从而导致了整个组件成本的升高，制约了其发展。同时由于是通过对晶硅太阳电池进行切割而获得，而晶硅太阳电池正负两极一般分布在太阳电池的两个面上（一般正面为负极，背面为正极），焊接时需要用焊条将正负两极进行串并联，对于尺寸为125*125mm或156*156mm的太阳电池来讲，由于尺寸较大可以通过人工焊接或机械焊接，而对于切割成小尺寸的中低倍聚光太阳电池讲，则由于尺寸小机械性能较差而很容易损坏或出现焊接不良的情况，这就降低了生产效率和良品率，大大增加了组件成本。而如果要单独生产尺寸较小（5mm-30mm）的晶硅聚光太阳电池，则生产成本会非常高，而且工艺难度较大，因为目前的晶硅太阳电池生产厂商所生产的电池的尺寸一般均为125*125mm或156*156mm。所以，如何更好地利用现有的工艺和生产设备来生产小尺寸的中低倍聚光太阳电池就非常必要。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种可以直接利用普通晶硅太阳电池的生产工艺来生产可SMT贴片的中低倍聚光太阳电池的生产工艺以及太阳电池片。
本发明的技术方案是这样实现的：中低倍聚光太阳电池的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
a）、首先，在普通硅片上制备多个中低倍聚光太阳电池单元，所述多个中低倍聚光太阳电池单元在普通硅片上阵列布置，其具体制备方法是：
来料硅片检测-激光打孔，即导流柱孔-硅片清洗-硅片局部钝化-受光表面制绒-扩散制结-去磷硅玻璃-等离子刻蚀-镀减反射膜-丝网印刷-快速烧结-测试分选；
其中，所述激光打孔是在合格的来料硅片预先通过激光在硅片上进行钻孔，用以将表面电极导通到背面电极，打孔深度为将硅片基体上下表面贯通为准；
所述硅片局部钝化是对硅片受光区域之外的其他区域进行高温氧化处理，以形成限制光生载流子复合的钝化区域；
在丝网印刷过程中，需要用导电银浆印刷在电池正面的有效主栅线图案上，且导电银浆的用量需要使得导电银浆能完全填充满导流柱孔而实现上下两面电极的导通，最终形成具有多个中低倍聚光太阳电池单元的太阳电池片；
b）、然后，利用金刚石或激光切割的方式，将太阳电池片上的多个中低倍聚光太阳电池单元切割下来，切割的路径在钝化区域上，切割后每个中低倍聚光太阳电池单元中的受光区域周围均为钝化区域。
本发明所述的中低倍聚光太阳电池的生产工艺，其在所述步骤a）中，在硅片上用激光打的导流柱孔孔径为0.4～2mm。
本发明所述的中低倍聚光太阳电池的生产工艺，其在所述步骤a）中，所述硅片上被钝化的区域包括主栅线以及导流柱孔区域、硅片边缘区域以及中低倍聚光太阳电池单元之间间隔部分的区域。
本发明所述的中低倍聚光太阳电池的生产工艺，其在所述步骤a）中，对硅片的钝化过程具体为：在900～1250度的温度范围内，在反应腔内通入氧气和氮气的混合气体，其中氧气的体积比例控制在5%～50%之间，硅表面与氧生成一层二氧化硅膜，成膜之后氧分子通过扩散通过二氧化硅层而达到二氧化硅与硅的界面，并继续与硅反应，再生成新的二氧化硅层，整个钝化过程需要60～90mins。
一种太阳电池片，其特征在于：包括硅片以及阵列布置在硅片上的多个中低倍聚光太阳电池单元，每个中低倍聚光太阳电池单元的正面细栅线对应部分为有效受光区域，所述正面细栅线两边为主栅线，射入到有效受光区域的光能有效倍转换为电能，光电转换的电流通过正面细栅线进行收集后传至两边的主栅线上，在所述主栅线上沿其长度方向均匀分布有若干具有导电功能的导流柱，所述导流柱贯穿中低倍聚光太阳电池单元的基体且与中低倍聚光太阳电池单元的背面电极A相连，所述导流柱将正面细栅线收集的电流传导至对应的背面电极A上，作为中低倍聚光太阳电池单元的一极，所述中低倍聚光太阳电池单元背面、有效受光区域对应的背面电极B作为中低倍聚光太阳电池单元的另外一极，所述中低倍聚光太阳电池单元的正负极均在中低倍聚光太阳电池单元的背面。
本发明所述的太阳电池片，其所述背面电极A与背面电极B之间设置有间隔区。
本发明所述的太阳电池片，其所述有效受光区域的四周边缘为钝化区，所述中低倍聚光太阳电池单元上两边主栅线的上下方对应区域为钝化区。
本发明在生产的125mm*125mm或156*156mm的晶硅太阳电池片上制备了多个中低倍聚光太阳电池单元，利用金刚石或激光可以将这些聚光太阳电池单元从晶硅太阳电池片上切割下来。该生产工艺在原有的普通晶硅太阳电池生产工艺上进行了改进，进而实现了利用普通晶硅太阳电池生产设备和工艺来生产低成本的可贴片式的中低倍聚光太阳电池。
附图说明
图1是本发明的正面结构示意图。
图2是本发明的背面结构示意图。
图3是本发明中单个中低倍聚光太阳电池单元的结构示意图。
图4是图3的主视图。
图5是图3的后视图。
图6是图3的侧视图。
图中标记：1为硅片，2为中低倍聚光太阳电池单元，3为正面细栅线，4为有效受光区域，5为主栅线，6为导流柱，7为背面电极A，8为背面电极B，9为间隔区，10为钝化区。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：一种中低倍聚光太阳电池的生产工艺，目前，普通晶硅太阳电池的生产工艺过程主要是：来料硅片检测-硅片清洗-表面制绒-扩散制结-去磷硅玻璃（PSG）-等离子刻蚀-镀减反射膜(PECVD)-丝网印刷-快速烧结-测试分选，而本发明的生产工艺包括以下步骤：
a）、首先，在普通硅片上制备多个中低倍聚光太阳电池单元，所述多个中低倍聚光太阳电池单元在普通硅片上阵列布置，其具体制备方法是：
来料硅片检测-激光打孔，即导流柱孔-硅片清洗-硅片局部钝化-受光表面制绒-扩散制结-去磷硅玻璃-等离子刻蚀-镀减反射膜-丝网印刷-快速烧结-测试分选。
其中，所述激光打孔是在合格的来料硅片预先通过激光在硅片上进行钻孔，用以将表面电极导通到背面电极，打孔深度为将硅片基体上下表面贯通为准，孔径为0.4～2mm。
所述硅片局部钝化是对硅片受光区域之外的其他区域进行高温氧化处理，以形成限制光生载流子复合的钝化区域，所述硅片上被钝化的区域包括主栅线以及导流柱孔区域、硅片边缘区域以及中低倍聚光太阳电池单元之间间隔部分的区域；对硅片的钝化过程具体为：在900～1250度的温度范围内，在反应腔内通入氧气和氮气的混合气体，其中氧气的体积比例控制在5%～50%之间，硅表面与氧生成一层二氧化硅膜，成膜之后氧分子通过扩散通过二氧化硅层而达到二氧化硅与硅的界面，并继续与硅反应，再生成新的二氧化硅层，整个钝化过程需要60～90mins。
在丝网印刷过程中，需要用导电银浆印刷在电池正面的有效主栅线图案上，且导电银浆的用量需要使得导电银浆能完全填充满导流柱孔而实现上下两面电极的导通，最终形成具有多个中低倍聚光太阳电池单元的太阳电池片。
b）、然后，利用金刚石或激光切割的方式，将太阳电池片上的多个中低倍聚光太阳电池单元切割下来，切割的路径在钝化区域上，切割后每个中低倍聚光太阳电池单元中的受光区域周围均为钝化区域，因此切割所造成的钝化区域的损伤不会影响中倍聚光太阳电池受光面积内的光电转换效率，即可以认为受光面积内的区域是与周围钝化区域相对来说是一个独立的区域。
如图1和2所示， 一种太阳电池片，包括硅片1以及阵列布置在硅片1上的多个中低倍聚光太阳电池单元2，在本实施例中，阵列布置在硅片上的中低倍聚光太阳电池单元为36个。
如图3-6所示，每个中低倍聚光太阳电池单元2的正面细栅线3对应部分为有效受光区域4，所述正面细栅线3两边为主栅线5，射入到有效受光区域4的光能有效倍转换为电能，光电转换的电流通过正面细栅线3进行收集后传至两边的主栅线5上，在所述主栅线5上沿其长度方向均匀分布有若干具有导电功能的导流柱6，所述导流柱6贯穿中低倍聚光太阳电池单元2的基体且与中低倍聚光太阳电池单元2的背面电极A7相连，所述导流柱6将正面细栅线3收集的电流传导至对应的背面电极A7上，作为中低倍聚光太阳电池单元2的一极，对于大多数晶硅电池来说，正面为负极，因此背面电极A即为负极，所述中低倍聚光太阳电池单元2背面、有效受光区域4对应的背面电极B8作为中低倍聚光太阳电池单元2的另外一极，同样对于大多数晶硅电池来说，背面电极B即为正极，所述背面电极A7与背面电极B8之间设置有间隔区9，所述中低倍聚光太阳电池单元2的正负极均在中低倍聚光太阳电池单元2的背面，使得这种太阳电池非常易于进行SMT的贴片加工，从而能有效地进行聚光组件的生产，同时这种设计的工艺生产也非常简单，可以以较低廉的成本生产高效的聚光太阳电池。
其中，所述有效受光区域4的四周边缘为钝化区10，所述中低倍聚光太阳电池单元2上两边主栅线5的上下方对应区域为钝化区10，切割的路径在钝化区域上，这样保证了中低倍聚光太阳电池的效率，避免了因切割因素导致的边缘漏电流的产生。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.中低倍聚光太阳电池的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
a）、首先，在普通硅片上制备多个中低倍聚光太阳电池单元，所述多个中低倍聚光太阳电池单元在普通硅片上阵列布置，其具体制备方法是：
来料硅片检测-激光打孔，即导流柱孔-硅片清洗-硅片局部钝化-受光表面制绒-扩散制结-去磷硅玻璃-等离子刻蚀-镀减反射膜-丝网印刷-快速烧结-测试分选；
其中，所述激光打孔是在合格的来料硅片预先通过激光在硅片上进行钻孔，用以将表面电极导通到背面电极，打孔深度为将硅片基体上下表面贯通为准；钻孔位置设置在每个中低倍聚光太阳电池单元两边的主栅线对应处，且沿主栅线的长度方向均匀分布；
所述硅片局部钝化是对硅片受光区域之外的其他区域进行高温氧化处理，以形成限制光生载流子复合的钝化区域；所述硅片上被钝化的区域包括主栅线以及导流柱孔区域、硅片边缘区域以及中低倍聚光太阳电池单元之间间隔部分的区域，对硅片的钝化过程具体为：在900～1250度的温度范围内，在反应腔内通入氧气和氮气的混合气体，其中氧气的体积比例控制在5%～50%之间，硅表面与氧生成一层二氧化硅膜，成膜之后氧分子通过扩散通过二氧化硅层而达到二氧化硅与硅的界面，并继续与硅反应，再生成新的二氧化硅层，整个钝化过程需要60～90mins；
在丝网印刷过程中，需要用导电银浆印刷在电池正面的有效主栅线图案上，且导电银浆的用量需要使得导电银浆能完全填充满导流柱孔而实现上下两面电极的导通，最终形成具有多个中低倍聚光太阳电池单元的太阳电池片；
b）、然后，利用金刚石或激光切割的方式，将太阳电池片上的多个中低倍聚光太阳电池单元切割下来，切割的路径在钝化区域上，切割后每个中低倍聚光太阳电池单元中的受光区域周围均为钝化区域。
2.根据权利要求1所述的中低倍聚光太阳电池的生产工艺，其特征在于：在所述步骤a）中，在硅片上用激光打的导流柱孔孔径为0.4～2mm。
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