CN114864707A - 一种光伏电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及光伏技术领域，涉及一种光伏电池及其制备方法。一种光伏电池，包括：硅片、栅线。栅线形成于硅片表面；栅线呈外壳包覆内核结构；内核包括银铜浆料层，外壳为纯银浆料层；内核接触硅片表面，外壳完全包覆在内核的裸露表面；或者外壳接触硅片表面，且完全包覆在内核的裸露表面。本申请光伏电池，其栅线呈外壳包覆内核结构，以银铜浆料层作为栅线内核，作为整个栅线传输电流的主体，不仅有效减少了银浆的消耗，降低成本，而且不会影响电性能；在银铜浆料层外部包覆纯银浆料层的外壳，减少了栅线与焊带直接的接触电阻，增强了导电性。并且外壳利用纯银浆料层包裹，能够减少铜的氧化，增加电池的可靠性。
Description
技术领域
本申请涉及光伏技术领域，具体而言，涉及一种光伏电池及其制备方法。
背景技术
随着能源危机的到来以及传统能源对环境污染日益严重，开发清洁环保能源成为社会迫切需要，新能源成为21世纪研究的重要科研领域之一，其中光伏电池即为其中一种。
对于光伏电池，目前的技术难点之一在于制程中，印刷工序对浆料要求较高，浆料中Ag含量多，成本高昂。
在众多的光伏电池中，以异质结电池为例，其浆料中Ag含量要求非常高。
异质结电池是一种需要沉积透明导电氧化物薄膜(TCO)；然后通过丝网印刷技术在TCO层上形成金属集电极的光伏电池。异质结电池具有转换效率高、电池稳定性好、温度系数低、制程温度低的特点。
然而，目前常规工艺制造异质结电池时，需要在浆料中掺入更多的Ag来维持栅线的低电阻率以及与TCO之间的低接触电阻，但是该做法进一步增加了银浆的生产成本，也限制了异质结电池的大规模生产。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种光伏电池及其制备方法，能够降低银浆使用量，且栅线接触电阻较低。
第一方面，本申请提供一种光伏电池，包括：
硅片；
栅线，形成于硅片表面；栅线呈外壳包覆内核结构；内核包括银铜浆料层，外壳为纯银浆料层。
本申请光伏电池，其栅线呈外壳包覆内核结构，以银铜浆料层作为栅线内核，作为整个栅线传输电流的主体，不仅有效减少了银浆的消耗，降低成本，而且不会影响电性能；在银铜浆料层外部包覆纯银浆料层的外壳，减少了栅线与焊带直接的接触电阻，增强了导电性。并且外壳利用纯银浆料层包裹，能够减少铜的氧化，增加电池的可靠性。
在本申请其他可选的实施例中，内核接触硅片表面，外壳完全包覆在内核的裸露表面；或者外壳接触硅片表面，且包覆整个内核。
在本申请其他可选的实施例中，当内核接触硅片表面时，内核还包括TCO导电层，TCO导电层覆盖在银铜浆料层上；
可选地，TCO导电层的宽度大于银铜浆料层的宽度。
在本申请其他可选的实施例中，银铜浆料层的高度大于TCO导电层的高度。
在本申请其他可选的实施例中，当外壳接触硅片表面，纯银浆料层包括第一纯银浆料层和第二纯银浆料层；第一纯银浆料层形成在硅片表面，银铜浆料层形成在第一纯银浆料层表面。
可选地，第一纯银浆料层的宽度大于银铜浆料层的宽度。
在本申请其他可选的实施例中，银铜浆料层的高度大于纯银浆料层的高度。
在本申请其他可选的实施例中，银铜浆料层的高度15μm-20μm；
可选地，银铜浆料层的宽度35μm-44μm；
可选地，纯银浆料层的高度8μm-12μm；
可选地，纯银浆料层的宽度45μm-55μm。
第二方面，本申请提供一种光伏电池的制备方法，在硅片表面制备呈外壳包覆内核结构的栅线；内核包括银铜浆料；外壳为纯银浆料；
制备栅线包括：在硅片表面印刷内核浆料，固化后，在内核浆料表面印刷外壳浆料，使其完全包覆内核浆料；或者
在硅片表面印刷部分外壳浆料，固化后，在部分外壳浆料表面印刷内核浆料，固化后，在内核浆料表面印刷剩余外壳浆料，使其完全包覆内核浆料。
在本申请其他可选的实施例中，当内核接触硅片表面时，方法还包括印刷TCO导电层的步骤；
印刷TCO导电层的步骤在印刷银铜浆料步骤之后，且在印刷纯银浆料步骤之前；印刷TCO导电层的步骤包括：
TCO导电层印刷在银铜浆料层表面，并使TCO导电层完全覆盖银铜浆料层。
在本申请其他可选的实施例中，当外壳接触硅片表面，在硅片表面印刷部分纯银浆料，固化后，在其表面印刷银铜浆料，使其宽度小于部分纯银浆料的宽度，然后印刷剩余纯银浆料，使其完全包覆银铜浆料。
在本申请其他可选的实施例中，银铜浆料的湿重大于外壳浆料的湿重。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的光伏电池的第一种结构示意图；
图2为本申请实施例提供的光伏电池的第二种结构示意图。
图标：100-光伏电池；110-硅片；120-栅线；130-银铜浆料层；140-纯银浆料层；141-第一纯银浆料层；142-第二纯银浆料层；150-TCO导电层。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“左”、“右”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
请参照图1，本申请的一些实施方式提供一种光伏电池100，包括：硅片110与栅线120。
进一步地，栅线120形成于硅片110表面；栅线120呈外壳包覆内核结构；内核包括银铜浆料层130，外壳为纯银浆料层140。
进一步地，在本申请一些实施方式中，上述的呈外壳包覆内核结构的栅线的内核接触硅片表面，外壳完全包覆在内核的裸露表面。
进一步地，在本申请一些实施方式中，外壳接触硅片表面，且包覆整个内核。
本申请实施方式提供的光伏电池100，其栅线120呈外壳包覆内核结构，以银铜浆料层130作为栅线内核，作为整个栅线传输电流的主体，不仅有效减少了银浆的消耗，降低成本，而且不会影响电性能；在银铜浆料层130外部包覆纯银浆料层140的外壳，减少了栅线与焊带直接的接触电阻，增强了导电性。并且最外层利用纯银浆料层包裹，能够减少铜的氧化，增加电池的可靠性。
需要说明的是，上述的银铜浆料层130可以采用本领域常见的银、铜浆料复合浆料印刷固化得到。
在本申请一些实施方式中，参照图1，在图1中，整个栅线呈外壳包覆内核结构。栅线的最外层为纯银浆料层140。且部分的纯银浆料层140印刷在硅片110上，其上为银铜浆料层130，而银铜浆料层130之上再包裹纯银浆料层140，形成对银铜浆料层130的全部包裹。这种呈外壳包覆内核结构的栅线，以内核银铜浆料作为传输电流的主体，能够有效地降低银含量的同时保证较低的接触电阻，对于银铜浆料形成良好的保护效果，避免铜氧化。
进一步地，在本申请一些实施方式中，上述的呈外壳包覆内核结构的栅线的内核接触硅片110表面，上述的外壳完全包覆在内核的裸露表面。
在本申请一些实施方式中，参照图2，在图2中，整个栅线呈外壳包覆内核结构。银铜浆料层130印刷在硅片110上，其作为栅线的内核接触硅片110的表面。在图2中，栅线的最外层为纯银浆料层140。整个栅线呈现出纯银浆料包裹银铜浆料的结构。这种呈外壳包覆内核结构的栅线，以内核银铜浆料作为传输电流的主体，能够有效地降低银含量的同时保证较低的接触电阻，对于银铜浆料形成良好的保护效果，减少铜氧化，同时能够增加电池的可靠性。
进一步地，在本申请一些实施方式中，参照图2，当内核接触硅片表面时，内核还包括TCO导电层150，TCO导电层150覆盖在银铜浆料层130上。
通过设置TCO导电层150作为栅线的内核，覆盖在银铜浆料层130之上，其优异的导电性，能够进一步地降低接触电阻。
请继续参照图2，上述的图2示出的实施方式中，整个栅线呈现出纯银浆料包裹银铜浆料的结构。这种呈外壳包覆内核结构的栅线，以内核银铜浆料作为传输电流的主体，能够有效地降低银含量的同时保证较低的接触电阻，TCO导电层150覆盖在银铜浆料层130之上，其优异的导电性，能够进一步地降低接触电阻，外壳的纯银浆料层对铜浆料形成良好的保护效果，减少铜氧化，同时能够增加电池的可靠性。
进一步地，在本申请一些实施方式中，银铜浆料层130的高度大于TCO导电层150的高度。
较高的银铜浆料层130，能够使得整个栅线120的体电阻率较小，减少栅线对光的吸收和阻挡，作为整个栅线120传输电流的主体，提高传输性能。
进一步地，在本申请一些实施方式中，当外壳接触硅片表面，纯银浆料层140包括第一纯银浆料层141和第二纯银浆料层142；第一纯银浆料层141形成在硅片110表面，银铜浆料层130形成在第一纯银浆料层141表面。第二纯银浆料层142形成在银铜浆料层130表面。
进一步地，第一纯银浆料层141的宽度大于银铜浆料层130的宽度。
通过设置第一纯银浆料层141的宽度大于银铜浆料层130的宽度，能够增加接触面积，减少接触电阻。
通过设置第一纯银浆料层141也能够在硅片上形成坚固层，方便后续继续在其上印刷其他浆料。
在本申请一些实施方式中，银铜浆料层130的高度大于纯银浆料层140的高度。
通过设置银铜浆料层130的高度大于纯银浆料层140的高度，使得整个栅线以银铜浆料层130作为主体时，整体高度较低，能够减少栅线体电阻率，能够减少栅线对光的吸收和阻挡。
在本申请一些实施方式中，银铜浆料层的高度15μm-20μm。
进一步地，在本申请一些实施方式中，上述的银铜浆料层的高度16μm-19μm。进一步可选地，在本申请一些实施方式中，上述的银铜浆料层的高度17μm-18μm。
示例性地，上述的银铜浆料层的高度为16μm、17μm、18μm或者19μm。
进一步地，银铜浆料层的宽度35μm-44μm；进一步可选地，银铜浆料层的宽度36μm-43μm；进一步可选地，银铜浆料层的宽度37μm-42μm；示例性地，银铜浆料层的宽度38μm、39μm、40μm、41μm、42μm或者43μm。
进一步地，在本申请一些实施方式中，上述的纯银浆料层140的高度8μm-12μm。进一步可选地，上述的纯银浆料层140的高度9μm-11μm。示例性地，上述的纯银浆料层140的高度9μm、10μm或者11μm。
需要说明的是，在本申请一些实施方式中，上述的第一纯银浆料层141的高度8μm-12μm。第二纯银浆料层142的高度也在8μm-12μm范围内。在一些实施例中，上述的第一纯银浆料层141的高度可以与第二纯银浆料层142的高度相同或者不相同。示例性地，在本申请一些实施方式中，上述的第一纯银浆料层141的高度可以为9μm，第二纯银浆料层142的高度可以为10μm；或者在本申请一些实施方式中，上述的第一纯银浆料层141的高度可以为11μm，第二纯银浆料层142的高度可以为11μm。
进一步地，在本申请一些实施方式中，上述的纯银浆料层的宽度45μm-55μm。进一步可选地，上述的纯银浆料层的宽度46μm-54μm。示例性地，上述的纯银浆料层的宽度47μm、48μm、49μm、50μm、51μm、52μm、53μm或者54μm。
需要说明的是，在本申请一些实施方式中，上述的第一纯银浆料层141的宽度45μm-55μm。第二纯银浆料层142的宽度46μm-54μm。在一些实施例中，上述的第一纯银浆料层141的高度可以与第二纯银浆料层142的高度相同或者不相同。示例性地，在本申请一些实施方式中，上述的第一纯银浆料层141的宽度可以为47μm，第二纯银浆料层142的宽度可以为48μm；或者在本申请一些实施方式中，上述的第一纯银浆料层141的宽度可以为50μm，第二纯银浆料层142的宽度可以为51μm。
本申请一些实施方式提供一种光伏电池的制备方法，在硅片表面制备呈外壳包覆内核结构的栅线；内核包括银铜浆料；外壳为纯银浆料。
在本申请一些实施方式中，制备栅线包括：在硅片表面印刷内核浆料，固化后，在内核浆料表面印刷外壳浆料，使其完全包覆内核浆料。
在本申请一些实施方式中，在硅片表面印刷部分外壳浆料，固化后，在部分外壳浆料表面印刷内核浆料，固化后，在内核浆料表面印刷剩余外壳浆料，使其完全包覆内核浆料。
需要说明的是，该光伏电池其他工序的制备方法与本领域常规方法相同。
还需要说明的是，该光伏电池栅线的制备方法对于硅片正反面均适用，可以根据实际的需要进行选择。
进一步地，在本申请一些实施方式中，当内核接触硅片表面时，方法还包括印刷TCO导电层的步骤；
印刷TCO导电层的步骤在印刷银铜浆料步骤之后，且在印刷纯银浆料步骤之前；印刷TCO导电层的步骤包括：
TCO导电层印刷在银铜浆料层表面，并使TCO导电层完全覆盖银铜浆料层。
进一步地，在本申请一些实施方式中，当外壳接触硅片表面，在硅片表面印刷部分纯银浆料，固化后，在其表面印刷银铜浆料，使其宽度小于部分纯银浆料的宽度，然后印刷剩余纯银浆料，使其完全包覆银铜浆料。
进一步地，在本申请一些实施方式中，银铜浆料的湿重大于外壳浆料的湿重。
在本申请一些实施方式中，光伏电池的制备方法，包括以下工序：上料、背极印刷、烘干、背场印刷、烘干、正电极印刷(纯银浆料)、烘干、正电极印刷(银铜浆料)、烘干、正电极印刷(纯银浆料)、固化、光注入、测试分选。
以下以正极栅线做出示例性说明，对背面栅线也可利用同样的方法。
在本申请一些实施方式中，图1实现的步骤为，第一步先在硅片表面印一层高度大概10um，宽度大概50um的纯Ag浆料。相对于常规，该宽度较大，厚度较小。其目的是为了增加接触面积，减少接触电阻，厚度较薄，对光吸收影响不大。此做法通过调节印刷台面参数和网版即可实现，后续在200℃下对该层浆料进行烘干。第一层烘干后，表面印刷后的纯Ag浆料会相对较坚固，不易变形，便于后续在此基础上继续印刷的浆料。第二步在第一层成型后的浆料上继续印刷银铜浆料，通过调节网版参数，可将银铜浆料印刷后的栅线实现宽度大概40um，高度大概20um的效果，以上栅线的高度和宽度的设置目的是减少栅线体电阻率，将栅线高度尽可能做小，可以减少栅线对光的吸收和阻挡，此银铜浆料烘干后为第二层栅线，第二层栅线作为整个栅线传输电流的主体，即为栅线的“核”，所以要求第二层栅线的湿重大于第一层和第三层，具体湿重数据受使用浆料成分的不同，需根据实际情况而定。第三步在第二层成型的银铜栅线上继续印刷纯Ag浆料，第三层可不明确限制具体的印刷线宽和线高，只需达到将第二层银铜栅线包裹的效果即可。第三层印刷后可等待一段时间后再进行固化处理，目的是使得第三层纯Ag浆在重力作用下向下塌陷，形成对第二层栅线的完全包裹，具体等待时间受浆料和网版的影响，需根据具体的现场情况而定。第三层印刷后，对整体复合栅线进行高温固化处理。
需要说明的是，以上线高线宽大小并不是绝对，由于实际使用的网版和浆料可能存在变动，可根据实际情况上下调动优化尺寸，以达到最佳效率为目的。
进一步地，对于如何实现多层栅线前后完好重合的方法，可采用目前PERC电池上成熟的mark点定位的方法，定位栅线位置，基本可以保证前后印刷的栅线不会存在偏位的情况。
需要说明的是，上述的制备方法适用于异质结电池，PERC，TOPCON电池等。
对于异质结电池，造成银浆成本高昂的原因是非晶硅限制了制程温度，导致栅线与TCO之间不能形成良好的欧姆接触。目前通常做法是在浆料中掺入更多的Ag来维持栅线的低电阻率以及与TCO之间的低接触电阻，但是该做法大大增加了银浆的生产成本，也限制了异质结电池的大规模生产。
本申请的制备方法，尤其适用于降低异质结电池的银浆使用量，并且保持低接触电阻。
以下针对异质结电池，进一步进行说明：
在本申请一些实施方式中，图2实现的步骤为，异质结电池的制备方法，包括：第一步，在硅片表面印刷银铜浆料层，银铜浆料印刷后的栅线实现宽度大概40um，高度大概20um的效果，以上栅线的高度和宽度的设置目的是减少栅线体电阻率，将栅线高度尽可能做小，可以减少栅线对光的吸收和阻挡。此银铜浆料烘干后作为整个栅线传输电流的主体，即为栅线的“核”。第二步，在固化后的银铜浆料层上镀TCO导电层，TCO导电层高度小于银铜浆料层高度，一般来说，TCO导电层只会在栅线表面覆盖很薄的一层，因为TCO厚度仅仅为数十纳米，而栅线线高为微米级别。还需要说明的是，上述的TCO导电层的制备工艺可以采用目前常用的TCO导电层的制备工艺。第三步，在TCO导电层上再印刷一层纯Ag浆料，纯Ag浆料厚度小于银铜浆料高度，覆盖银铜栅线即可。
该异质结电池中TCO导电层其优异的导电性，使得银铜浆料与TCO导电层之间接触面积相对更大，接触电阻更小。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光伏电池，其特征在于，包括：
硅片；
栅线，形成于所述硅片表面；所述栅线呈外壳包覆内核结构；所述内核包括银铜浆料层，所述外壳为纯银浆料层。
2.根据权利要求1所述的光伏电池，其特征在于，
所述内核接触所述硅片表面，所述外壳完全包覆在所述内核的裸露表面；或者所述外壳接触所述硅片表面，且包覆整个所述内核。
3.根据权利要求2所述的光伏电池，其特征在于，
当所述内核接触所述硅片表面时，所述内核还包括TCO导电层，所述TCO导电层覆盖在所述银铜浆料层上；
可选地，所述TCO导电层的宽度大于所述银铜浆料层的宽度；
可选地，所述银铜浆料层的高度大于所述TCO导电层的高度。
4.根据权利要求1所述的光伏电池，其特征在于，
当所述外壳接触所述硅片表面，所述纯银浆料层包括第一纯银浆料层和第二纯银浆料层；所述第一纯银浆料层形成在所述硅片表面，所述银铜浆料层形成在所述第一纯银浆料层表面；
可选地，所述第一纯银浆料层的宽度大于所述银铜浆料层的宽度。
5.根据权利要求4所述的光伏电池，其特征在于，
所述银铜浆料层的高度大于所述纯银浆料层的高度。
6.根据权利要求1所述的光伏电池，其特征在于，
所述银铜浆料层的高度15μm-20μm；
可选地，所述银铜浆料层的宽度35μm-44μm；
可选地，所述纯银浆料层的高度8μm-12μm；
可选地，所述纯银浆料层的宽度45μm-55μm。
7.一种光伏电池的制备方法，其特征在于，在硅片表面制备呈外壳包覆内核结构的栅线；所述内核包括银铜浆料；所述外壳为纯银浆料；
制备所述栅线包括：在硅片表面印刷内核浆料，固化后，在内核浆料表面印刷外壳浆料，使其完全包覆内核浆料；或者
在硅片表面印刷部分外壳浆料，固化后，在部分外壳浆料表面印刷内核浆料，固化后，在内核浆料表面印刷剩余外壳浆料，使其完全包覆内核浆料。
8.根据权利要求7所述的光伏电池的制备方法，其特征在于，
当所述内核接触所述硅片表面时，所述方法还包括印刷TCO导电层的步骤；
所述印刷TCO导电层的步骤在印刷银铜浆料步骤之后，且在印刷纯银浆料步骤之前；所述印刷TCO导电层的步骤包括：
所述TCO导电层印刷在银铜浆料层表面，并使所述TCO导电层完全覆盖所述银铜浆料层。
9.根据权利要求7所述的光伏电池的制备方法，其特征在于，
当所述外壳接触所述硅片表面，在硅片表面印刷部分纯银浆料，固化后，在其表面印刷银铜浆料，使其宽度小于所述部分纯银浆料的宽度，然后印刷剩余纯银浆料，使其完全包覆所述银铜浆料。
10.根据权利要求7所述的光伏电池的制备方法，其特征在于，包括：
所述银铜浆料的湿重大于所述外壳浆料的湿重。
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| CN202210533447.XA CN114864707A (zh) | 2022-05-13 | 2022-05-13 | 一种光伏电池及其制备方法 |
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- 2022-05-13 CN CN202210533447.XA patent/CN114864707A/zh active Pending
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