CN117199152B - 一种太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池及其制备方法，属于太阳能电池技术领域，包括硅片、若干排副栅，同一排副栅由长正极副栅和短负极副栅组成，或由长负极副栅和短正极副栅组成；相邻两排副栅上分别设有长正极副栅和长负极副栅；短负极副栅在副栅长度方向与对应位置长负极副栅形成有负极主栅区域；短正极副栅在副栅长度方向与对应位置的长正极副栅形成有正极主栅区域；且负极主栅区域和正极主栅区域交替排布；负极主栅区域和正极主栅区域中间排布有PAD点。通过长短副栅的设计，在短正极副栅和短负极副栅处分别形成正极主栅区域和负极主栅区域，并在主栅区域不印刷连接线，可节约银浆；同时，由于短正极副栅和短负极副栅的设置，可预防焊接短路不良。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体而言，涉及一种太阳能电池及其制备方法。
背景技术
在全球气候变暖，石油、天然气等不可再生能源日益紧缺等问题日益严峻背景下，新能源发展迫在眉睫，太阳能作为一种取之不尽用之不竭的清洁能源首当其冲。光电转换效率提升是太阳能技术的重点，背接触太阳能技术是将电池的正面栅线与电极通过特殊的技术手段印刷到背面，在电池背面形成正负极交叉排布。这项技术可以有效提升太阳能电池效率，使太阳能电池更加美观，同时兼容PERC、TOPCON、HJT等多项技术。
现有背接触电池背面正极细栅101和负极细栅201横向交叉排布，正极主栅100和负极主栅200纵向交叉排布，正电极与负极细栅201交叉处断开并印刷绝缘胶，负电极与正极细栅101交叉处断开并印刷绝缘胶，如图1所示，正极主栅100和负极主栅200长度方向上均设置有pad点300，焊接时电池片背面朝上，正负电极正上方铺设锡铅焊带，用弹簧压针将焊带压住，使用红外灯管加热实现焊接。该结构存在如下问题：(1)焊带放置位置偏移时接触到绝缘区会损坏绝缘胶导致短路；(2)红外焊接温度偏高，单面焊由于锡铅焊带与电池片热膨胀系数偏差较大，焊接后电池片会存在严重翘曲，层压时导致隐裂；(3)电池片翘曲存在应力，后续组件在户外使用过程中，由于高低温交替、湿气等因素存在失效风险。
有鉴于此，本发明人针对这一需求展开深入研究，遂有本案产生。
发明内容
为克服现有技术中背接触电池背面焊带放置位置偏移时接触到绝缘区会损坏绝缘胶导致短路，焊带焊接后电池片会存在严重翘曲，层压时导致隐裂，以及电池片翘曲存在应力，在户外使用过程中存在失效风险等的问题，本发明提供了一种背接触电池，其为网版BC电池，包括硅片、位于硅片背面向第一方向排布的若干排副栅，每排所述副栅沿其长度方向交替排布有间隔设置的正极副栅和负极副栅；所述正极副栅包括长正极副栅和短正极副栅，所述负极副栅包括长负极副栅和短负极副栅；
同一排的所述副栅由长正极副栅和短负极副栅组成，或由长负极副栅和短正极副栅组成；相邻两排的所述副栅上分别设有长正极副栅和长负极副栅；所有所述短负极副栅在所述副栅长度方向与对应位置的所述长负极副栅形成有一个以上的负极主栅区域，每个所述负极主栅区域上若干短负极副栅沿与所述副栅长度方向垂直的第一方向排布；所有所述短正极副栅在所述副栅长度方向与对应位置的所述长正极副栅形成有一个以上的正极主栅区域，每个所述正极主栅区域上若干短正极副栅沿第一方向排布；且所述负极主栅区域和所述正极主栅区域在所述副栅长度方向上交替排布。
所述负极主栅区域中间沿第一方向排布有负极主栅PAD点，所述正极主栅区域中间沿第一方向排布有正极主栅PAD点。
通过长短副栅的设计，在短正极副栅和短负极副栅处分别形成正极主栅区域和负极主栅区域，并在主栅区域不印刷连接线，可节约银浆；同时，由于短正极副栅和短负极副栅的设置，可预防焊接短路不良。
优选地，所述副栅宽度为10-30um、高度10-15um。
优选地，这里PAD点的数量至少为6个，其中负极主栅PAD点和正极主栅PAD点各3个，所述负极主栅PAD点和所述正极主栅PAD点的宽度为80-120um、长度为60-80um、厚度为3-10um；所述负极主栅PAD点和所述正极主栅PAD点的高度不低于所述副栅高度。
负极主栅区域两侧的短负极副栅与所述长正极副栅之间间隔设置形成有绝缘区；所述正极主栅区域两侧的短正极副栅与所述长负极副栅之间间隔设置形成有绝缘区；且所述负极主栅PAD点距离对应所述短负极副栅两端端点距离为50-100um，所述正极主栅PAD点距离对应所述短正极副栅两端端点距离为50-100um，可避免焊带偏移导致正极与负极副栅连通、负极与正极副栅连通导致短路，同时短副栅可以收集断点区域的载流子，减少效率损失。
优选地，所述负极主栅PAD点、所述正极主栅PAD点正下方与所述硅片表面之间印刷有宽度为60-100um、厚度为5-10um的锡膏；
所述负极主栅PAD点、所述正极主栅PAD点正下方与所述副栅之间印刷有厚度为3-5um、宽度为10-30um、长度为80-120um的锡膏，印刷锡膏目的是增强细栅处的焊接拉力，提高组件可靠性。
优选地，所述负极主栅区域沿其长度方向上焊接有焊带，所述正极主栅区域沿其长度方向上焊接有焊带；且焊带宽度为60-100um、厚度为200-270um。将低温导电焊带铺设在PAD点中间位置，焊带成分主要是锡、铅、铋、银、稀土元素按照一定配比组成，激光点焊局部加热均匀性好，只在PAD点处焊接，非焊区域焊带有伸缩空间，可以大幅度减少单面焊接导致电池片翘曲，并且可以实现导通EL成像。
优选地，所述负极主栅区域和所述正极主栅区域沿与第一方向垂直的第二方向交替排布，且负极主栅区域到相邻两个所述正极主栅区域的距离相等。
本发明还提供了一种上述网版BC电池的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，在硅片背面印刷副栅；
步骤二，在硅片的负极主栅区域的负极主栅PAD点上和正极主栅区域的正极主栅PAD点上印刷锡膏；使用钢网在负极主栅PAD点和正极主栅PAD点正下方所有副栅位置印刷锡膏；
步骤三，锡膏烘干后，将焊带铺设在硅片的正极主栅区域和负极主栅区域的正上方，使用压网压住焊带，采用激光点焊技术在PAD点区域局部快速加热焊接；
步骤四，利用层压机加热将非PAD点处的焊带与副栅之间熔融形成形成合金。
其中，步骤二中，用红外灯管加热炉将锡膏烘干，烘干温度170-240℃，烘干时间15-60s；
优选地，步骤三中，采用激光点焊技术在PAD点区域局部快速加热焊接，焊接温度200-240℃，焊接时间1-3s，激光局部点焊可防止焊接翘曲隐裂。
优选地，步骤四中，层压温度设置为145-155℃，层压压力分三段，第一段压力为10-20kp、保持时间10-30s，第二段压力为40-50kp、保持时间10-30s，第三段压力为70-80kp、保持时间600-800s，层压过程中利用层压温度与压力可以使低温导电焊带与副栅之间形成合金。
有益效果：
采用本发明技术方案产生的有益效果如下：
(1)通过长短副栅的设计，在短正极副栅和短负极副栅处分别形成正极主栅区域和负极主栅区域，并在主栅区域不印刷连接线，可节约银浆。
(2)负极主栅PAD点距离对应所述短负极副栅两端端点距离为50-100um，正极主栅PAD点距离对应所述短正极副栅两端端点距离为50-100um，可避免焊带偏移导致正极与负极副栅连通、负极与正极副栅连通导致短路，同时短副栅可以收集断点区域的载流子，减少效率损失。
(3)将低温导电焊带铺设在PAD点中间位置，只在PAD点处焊接，非焊区域焊带有伸缩空间，可以大幅度减少单面焊接导致电池片翘曲，并且可以实现导通EL成像。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式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发明的某些实施例，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是现有技术中现有BC电池背面结构示意图；
图2是本发明较佳之BC电池背面结构示意图；
图3是本发明较佳之BC电池制备工艺流程图。
图中，1、硅片；2、副栅；21、正极副栅；211、长正极副栅；212、短正极副栅；22、负极副栅；221、长负极副栅；222、短负极副栅；3、负极主栅区域；31、负极主栅PAD点；4、正极主栅PAD点；
41、正极主栅PAD点。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
本发明通过长短副栅的设计，在短正极副栅和短负极副栅处分别形成正极主栅区域和负极主栅区域，并在主栅区域不印刷连接线，可节约银浆；同时，由于短正极副栅和短负极副栅的设置，可预防焊接短路不良。具体技术方案如下：
如图2所示，一种网版BC电池，包括硅片1、位于硅片1背面向第一方向排布的若干排副栅2，每排所述副栅2沿其长度方向交替排布有间隔设置的正极副栅21和负极副栅22；所述正极副栅21包括长正极副栅211和短正极副栅212，所述负极副栅22包括长负极副栅221和短负极副栅222；
同一排的所述副栅2由长正极副栅211和短负极副栅222组成，或由长负极副栅221和短正极副栅212组成；相邻两排的所述副栅2上分别设有长正极副栅211和长负极副栅221；所有所述短负极副栅222在所述副栅2长度方向与对应位置的所述长负极副栅221形成有一个以上的负极主栅区域3，每个所述负极主栅区域3上若干短负极副栅222沿与所述副栅2长度方向垂直的第一方向排布；所有所述短正极副栅212在所述副栅2长度方向与对应位置的所述长正极副栅211形成有一个以上的正极主栅区域4，每个所述正极主栅区域4上若干短正极副栅212沿第一方向排布；且所述负极主栅区域3和所述正极主栅区域4在所述副栅2长度方向上交替排布。
负极主栅区域3中间沿第一方向排布有负极主栅PAD点31，所述正极主栅区域4中间沿第一方向排布有正极主栅PAD点41。
作为一种优选的实施方式，所述副栅2宽度为10-30um、高度10-15um。
这里PAD点的数量至少为6个，其中负极主栅PAD点31和正极主栅PAD点41各3个，所述负极主栅PAD点31和所述正极主栅PAD点41的宽度为80-120um、长度为60-80um、厚度为3-10um；所述负极主栅PAD点31和所述正极主栅PAD点41的高度不低于所述副栅2高度。
负极主栅区域3两侧的短负极副栅222与所述长正极副栅211之间间隔设置形成有绝缘区5；所述正极主栅区域4两侧的短正极副栅212与所述长负极副栅221之间间隔设置形成有绝缘区5；且所述负极主栅PAD点31距离对应所述短负极副栅222两端端点距离为50-100um，所述正极主栅PAD点41距离对应所述短正极副栅212两端端点距离为50-100um，可避免焊带偏移导致正极与负极副栅连通、负极与正极副栅连通导致短路，同时短副栅可以收集断点区域的载流子，减少效率损失。
作为一种优选的实施方式，所述负极主栅PAD点31、所述正极主栅PAD点41正下方与所述硅片1表面之间印刷有宽度为60-100um、厚度为5-10um的锡膏；
负极主栅PAD点31、所述正极主栅PAD点41正下方与所述副栅2之间印刷有厚度为3-5um、宽度为10-30um、长度为80-120um的锡膏，印刷锡膏目的是增强细栅处的焊接拉力，提高组件可靠性。
作为一种优选的实施方式，所述负极主栅区域3沿其长度方向上焊接有焊带(图中未示出)，所述正极主栅区域4沿其长度方向上焊接有焊带；且焊带宽度为60-100um、厚度为200-270um。将低温导电焊带铺设在PAD点中间位置，焊带成分主要是锡、铅、铋、银、稀土元素按照一定配比组成，激光点焊局部加热均匀性好，只在PAD点处焊接，非焊区域焊带有伸缩空间，可以大幅度减少单面焊接导致电池片翘曲，并且可以实现导通EL成像。
作为一种优选的实施方式，所述负极主栅区域3和所述正极主栅区域4沿与第一方向垂直的第二方向交替排布，且负极主栅区域3到相邻两个所述正极主栅区域4的距离相等。
本实施方式还提供了一种上述网版BC电池的制备方法，包括如下步骤：
步骤S101，在硅片背面印刷副栅；
步骤S102，在硅片的负极主栅区域的负极主栅PAD点上和正极主栅区域的正极主栅PAD点上印刷锡膏；使用钢网在负极主栅PAD点和正极主栅PAD点正下方所有副栅位置印刷锡膏；
步骤S103，锡膏烘干后，将焊带铺设在硅片的正极主栅区域和负极主栅区域的正上方，使用压网压住焊带，采用激光点焊技术在PAD点区域局部快速加热焊接；
步骤S104，利用层压机加热将非PAD点处的焊带与副栅之间熔融形成形成合金。
其中，步骤S102中，用红外灯管加热炉将锡膏烘干，烘干温度170-240℃，烘干时间15-60s；
优选地，步骤S103中，采用激光点焊技术在PAD点区域局部快速加热焊接，焊接温度200-240℃，焊接时间1-3s，激光局部点焊可防止焊接翘曲隐裂。
优选地，步骤S104中，层压温度设置为145-155℃，层压压力分三段，第一段压力为10-20kp、保持时间10-30s，第二段压力为40-50kp、保持时间10-30s，第三段压力为70-80kp、保持时间600-800s，层压过程中利用层压温度与压力可以使低温导电焊带与副栅之间形成合金。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种太阳能电池，其特征在于，包括硅片、位于硅片背面向第一方向排布的若干排副栅，每排所述副栅沿其长度方向交替排布有间隔设置的正极副栅和负极副栅；所述正极副栅包括长正极副栅和短正极副栅，所述负极副栅包括长负极副栅和短负极副栅；
同一排的所述副栅由长正极副栅和短负极副栅组成，或由长负极副栅和短正极副栅组成；相邻两排的所述副栅上分别设有长正极副栅和长负极副栅；所有所述短负极副栅在所述副栅长度方向与对应位置的所述长负极副栅形成有一个以上的负极主栅区域，每个所述负极主栅区域上若干短负极副栅沿与副栅长度方向垂直的第一方向排布；所有所述短正极副栅在所述副栅长度方向与对应位置的所述长正极副栅形成有一个以上的正极主栅区域，每个所述正极主栅区域上若干短正极副栅沿第一方向排布；且所述负极主栅区域和所述正极主栅区域在所述副栅长度方向上交替排布；
所述负极主栅区域中间沿第一方向排布有负极主栅PAD点，所述正极主栅区域中间沿第一方向排布有正极主栅PAD点；
所述负极主栅PAD点和所述正极主栅PAD点的宽度为80-120um、长度为60-80um、厚度为3-10um；所述负极主栅PAD点和所述正极主栅PAD点的高度不低于所述副栅高度；
所述负极主栅区域两侧的短负极副栅与所述长正极副栅之间间隔设置形成有绝缘区；所述正极主栅区域两侧的短正极副栅与所述长负极副栅之间间隔设置形成有绝缘区；且所述负极主栅PAD点距离对应所述短负极副栅两端端点距离为50-100um，所述正极主栅PAD点距离对应所述短正极副栅两端端点距离为50-100um。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池，其特征在于，所述副栅宽度为10-30um、高度10-15um。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池，其特征在于，所述负极主栅PAD点、所述正极主栅PAD点正下方与所述硅片表面之间印刷有宽度为60-100um、厚度为5-10um的锡膏；
所述负极主栅PAD点、所述正极主栅PAD点正下方与所述副栅之间印刷有厚度为3-5um、宽度为10-30um、长度为80-120um的锡膏。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池，其特征在于，所述负极主栅区域沿其长度方向上焊接有焊带，所述正极主栅区域沿其长度方向上焊接有焊带；且焊带宽度为60-100um、厚度为200-270um。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池，其特征在于，所述负极主栅区域和所述正极主栅区域沿与第一方向垂直的第二方向交替排布，且负极主栅区域到相邻两个所述正极主栅区域的距离相等。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，在硅片背面印刷副栅；
步骤二，在硅片的负极主栅区域的负极主栅PAD点上和正极主栅区域的正极主栅PAD点上印刷锡膏；使用钢网在负极主栅PAD点和正极主栅PAD点正下方所有副栅位置印刷锡膏；
步骤三，锡膏烘干后，将焊带铺设在硅片的正极主栅区域和负极主栅区域的正上方，使用压网压住焊带，采用激光点焊技术在PAD点区域局部快速加热焊接；
步骤四，利用层压机加热将非PAD点处的焊带与副栅之间熔融形成形成合金。
7.根据权利要求6所述的一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤二中，用红外灯管加热炉将锡膏烘干，烘干温度170-240℃，烘干时间15-60s。
8.根据权利要求6所述的一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤三中，采用激光点焊技术在PAD点区域局部快速加热焊接，焊接温度200-240℃，焊接时间1-3s。
9.根据权利要求6所述的一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤四中，层压温度设置为145-155℃，层压压力分三段，第一段压力为10-20kp、保持时间10-30s，第二段压力为40-50kp、保持时间10-30s，第三段压力为70-80kp、保持时间600-800s。
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