CN120358836A - 一种太阳能电池和光伏组件 - Google Patents
一种太阳能电池和光伏组件Info
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Abstract
本发明公开一种太阳能电池和光伏组件,涉及光伏技术领域,用于解决太阳能电池的导电掺杂区域待优化的问题。太阳能电池包括基底,基底的至少一面包括第一区域、第二区域和间隔区域,第一区域和第二区域交替排布,且第一区域与相邻的第二区域之间通过间隔区域间隔;其中,第一区域包括相连的第一电极设置区和第一结合部设置区,第一电极设置区用于对应设置第一栅线电极,第一结合部设置区用于对应设置与第一栅线电极电连接的第一结合部;在第一区域和第二区域的交替排布方向上,第一结合部设置区的至少一侧相对于第一电极设置区朝向邻近的间隔区域凸出,形成第一凸出部位。
Description
技术领域
本发明涉及光伏技术领域,尤其涉及一种太阳能电池和光伏组件。
背景技术
太阳能电池的表面具有掺杂导电区域,在掺杂导电区域上设置金属电极,金属电极用于收集掺杂导电区域产生的电流,最后通过互联件汇集电流后导出。不同形状的掺杂导电区域的设置影响太阳能电池的能量转化效率。现有的太阳能电池的掺杂导电区域的图案化有待进一步优化,以提高太阳能电池的能量转化效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能电池和光伏组件,以优化太阳能电池的掺杂导电区域的图形化,提高能量转化率的同时,提高太阳能电池的可靠性。
第一方面,本发明提供一种太阳能电池,包括基底,所述基底的至少一面包括第一区域、第二区域和间隔区域,所述第一区域和所述第二区域交替排布,且所述第一区域与相邻的所述第二区域之间通过所述间隔区域间隔;
其中,所述第一区域包括相连的第一电极设置区和第一结合部设置区,所述第一电极设置区用于对应设置第一栅线电极,所述第一结合部设置区用于对应设置与所述第一栅线电极电连接的第一结合部;
在所述第一区域和所述第二区域的交替排布方向上,所述第一结合部设置区的至少一侧相对于所述第一电极设置区朝向邻近的所述间隔区域凸出,形成第一凸出部位。
采用上述技术方案的情况下,太阳能电池的至少一面上的第一区域和第二区域交替排布,第一区域和第二区域均为电池的掺杂导电区域,第一区域的第一电极设置区用于对应设置第一栅线电极,第一区域的第一结合部设置区用于对应设置第一结合部,第一结合部与第一栅线电极电连接,第一栅线电极通过第一结合部与互联件导电连接,将第一区域收集的电流导出。由于第一结合部为了保证与互联件的可靠导电连接,通常第一结合部的尺寸可调整范围有限,相应地,太阳能电池上用于对应设置第一结合部的第一区域的宽度范围调整受限,而为了优化电池上的第一区域和第二区域图案,以减少载流子复合,获得更好的能量转化效率,本申请不对用于设置第一结合部的第一结合部设置区的宽度范围进行调整,而只对第一区域上不设置第一结合部的第一电极设置区的宽度单独进行调整,使第一电极设置区的宽度缩窄,得到的第一区域的图案表现为,第一结合部设置区的至少一侧相对于第一电极设置区朝向邻近的间隔区域凸出,形成第一凸出部位,如此,可以保证第一结合部设置区的尺寸设置,又通过缩窄其他位置的掺杂导电区域,减少了总体的掺杂导电区域的覆盖面积,合理优化电池第一区域和第二区域的图案,减少了载流子复合,以实现提高电池的能量转化效率,同时保证电池的电连接可靠性的目的。
在一些可能的实现方式中,在所述第一区域和所述第二区域的交替排布方向上,所述第一结合部设置区上相对的两侧分别相对于所述第一电极设置区朝向邻近的所述间隔区域凸出,形成所述第一凸出部位。如此,第一区域的图案表现为第一结合部设置区相对于第一电极设置区的两侧均向外凸出,在第一结合部设置区的宽度缩小受限的情况下,可以将第一电极设置区的两侧均向内缩窄,以优化图案。
在一些可能的实现方式中,第二区域包括相连的第二电极设置区和第二结合部设置区,第二电极设置区用于对应设置第二栅线电极,所述第二结合部设置区用于对应设置与所述第二栅线电极连接的第二结合部;
在所述第一区域和所述第二区域的交替排布方向上,同一所述第二区域的所述第二电极设置区和所述第二结合部设置区的宽度相等;
和/或,所述第一电极设置区与相邻所述第二电极设置区之间的间距大于所述第一结合部设置区的第一凸出部位与相邻所述第二电极设置区之间的间距。
采用上述技术方案的情况下,第二区域的第二电极设置区用于对应设置第二栅线电极,第二区域的第二结合部设置区用于对应设置第二结合部,第二结合部与第二栅线电极电连接,第二栅线电极通过第二结合部与互联件电连接。在第一区域具有第一凸出部位的情况下,同一第二区域的第二电极设置区和第二结合部设置区可以为等宽结构,即可以在第一区域的第一电极设置区缩窄的情况下,此时,第一电极设置区与相邻的第二电极设置区之间的间距大于第一结合部设置区的第一凸出部位与相邻的第二电极设置区之间的间距,通过第一区域的缩窄和第二区域的增宽,优化图案,达到提高能量转化效率的目的。
在一些可能的实现方式中,第二区域包括相连的第二电极设置区和第二结合部设置区,第二电极设置区用于对应设置第二栅线电极,第二结合部设置区用于对应设置与第二栅线电极连接的第二结合部;
在第一区域和第二区域的交替排布方向上,第二电极设置区的至少一侧相对于第二电极设置区背离邻近的间隔区域凹陷,形成第一凹陷部位。
采用上述技术方案的情况下,在第一区域的第一电极设置区缩窄的情况下,第二区域的第二电极设置区也可以向内凹陷,形成第一凹陷部位,通过局部缩窄第二区域的第二电极设置区,根据需要优化第二区域的图案。
在一些可能的实现方式中,第一凹陷部位与第一凸出部位相匹配,所述第一凸出部位与所述第一凹陷部位之间通过所述间隔区域间隔;
和/或,在所述第一区域和所述第二区域的交替排布方向上,所述第一电极设置区与相邻所述第二电极设置区之间的间距大于等于所述第一结合部设置区的第一凸出部位与相邻所述第二电极设置区之间的间距。
采用上述技术方案的情况下,在第一区域的第一结合部设置区具有第一凸出部位的情况下,为了使第一凸出部位与相邻的第二区域的第二电极设置区之间的间距满足电隔离需求,可以将第二区域上凹陷形成的第一凹陷部位与第一凸出部位对应匹配设置,第一凹陷部位与第一凸出部位之间具有一定的间距,以实现电隔离;第一电极设置区与第二电极设置区分别在第一区域和第二区域占比较大,所以,保证第一电极设置区与第二电极设置区之间的间距大于等于第一结合部设置区的第一凸出部位与相邻第二电极设置区之间的间距,既能降低第一区域和第二区域整体漏电风险,又能保证第一区域和第二区域分布密度。
在一些可能的实现方式中,第二区域包括相连的第二电极设置区和第二结合部设置区,所述第二电极设置区用于对应设置第二栅线电极,所述第二结合部设置区用于对应设置与所述第二栅线电极连接的第二结合部;
在所述第一区域和所述第二区域的交替排布方向上,所述第二结合部设置区的至少一侧相对于所述第二电极设置区朝向邻近的所述间隔区域凸出,形成第二凸出部位。
采用上述技术方案的情况下,在第一结合部设置区具有第一凸出部位的情况下,同理地,由于第二结合部为了保证与互联件的可靠导电连接,通常第二结合部的尺寸可调整范围有限,相应地,太阳能电池上用于对应设置第二结合部的第二区域的宽度范围调整受限,而为了优化电池上的第一区域和第二区域图案,以获得更好的能量转化效率,本申请不对用于设置第二结合部的第二结合部设置区的宽度范围进行调整,而只对第二区域上不设置第二结合部的第二电极设置区的宽度单独进行调整,使第二电极设置区的宽度缩窄,得到的第二区域的图案表现为,第二结合部设置区的至少一侧相对于第二电极设置区朝向邻近的间隔区域凸出,形成第二凸出部位,如此,可以不局限于第二结合部设置区的尺寸缩小限制,合理优化电池第一区域和第二区域的图案,以达到提高电池的能量转化效率,同时保证电池的电连接可靠性的目的。
在一些可能的实现方式中,在垂直于第一区域和第二区域的交替排布方向上,所述第一凸出部位和相邻的所述第二凸出部位错开设置,且通过所述间隔区域间隔。由于第一凸出部位和第二凸出部位错开设置,对应地,第一结合部设置区和第二结合部设置区错开设置,方便设置于第一结合部设置区上的第一结合部与互联件连接,方便设置于第二结合部设置区上的第二结合部与外部互联件连接,使得不同的互联件连接区错开,避免接触发生短路。
在一些可能的实现方式中,所述第一凸出部位与相邻的所述第二凸出部位在平行于所述第一区域和所述第二区域的交替排布方向的直线上的投影存在重叠。如此设置,可以进一步缩小第一区域和第二区域的排布间距,在满足间隔区域间隔要求的情况下,能够进一步增加第一区域和第二区域在电池上的占比,提高能量转化效率和电池利用率。
在一些可能的实现方式中,在第一区域和第二区域的交替排布方向上,所述第一电极设置区的至少一侧相对于所述第一电极设置区背离邻近的所述间隔区域凹陷,形成第二凹陷部位。同理地,在第二区域的第二电极设置区缩窄的情况下,第一区域的第一电极设置区也可以向内凹陷,形成第二凹陷部位,通过局部缩窄第一区域的第一电极设置区,根据需要优化第一区域的图案。
在一些可能的实现方式中,第二凹陷部位与所述第二凸出部位相匹配,所述第二凸出部位与所述第二凹陷部位之间通过所述间隔区域间隔。同理地,在第二区域的第二结合部设置区具有第二凸出部位的情况下,为了使第二凸出部位与相邻的第一区域的第一电极设置区之间的间距满足电隔离需求,可以将第一区域上凹陷形成的第二凹陷部位与第二凸出部位对应匹配设置,以使得该处的间距等于第二电极设置区与第一电极设置区之间的间距。
在一些可能的实现方式中,在所述第一区域和所述第二区域的交替排布方向上,所述第一凸出部位相对于所述第一电极设置区的同侧的凸出宽度为40μm~80μm。和/或,所述第二凸出部位相对于所述第二电极设置区的同侧的凸出宽度为40μm~80μm。在第一结合部设置区的宽度基本不改变的情况下,如果凸出宽度小于该范围,则表示第一电极设置区缩窄的宽度较小,优化效果不明显,如果凸出宽度大于该范围,则表示第一电极设置区缩窄的宽度较大,影响第一区域的电流收集以及后续第一电极的设置精度要求更高。选择第二凸出部位的范围的理由与选择第一凸出部位的范围理由相同,不再赘述。
在一些可能的实现方式中,所述太阳能电池还包括所述第一栅线电极和所述第一结合部;在所述第一区域和所述第二区域的交替排布方向上,所述第一结合部的宽度与所述第一电极设置区的宽度的比值为0.35~1.4。宽度比值小于0.35时,则第一结合部的宽度过小,不利于与互联件可靠的连接,宽度比值大于1.4时,第一结合部的宽度过大,不利于电隔离且材料消耗较大。和/或,所述第一栅线电极的宽度与所述第一电极设置区的宽度的比值为0.015~0.3。宽度比值小于0.015时,第一栅线电极的宽度过小,不利于电流收集,电阻较大,当宽度比值大于0.3时,第一栅线电极的宽度过大,不利于电隔离且材料消耗较大。
在一些可能的实现方式中,所述太阳能电池还包括第二栅线电极和第二结合部;
在所述第一区域和所述第二区域的交替排布方向上,所述第二结合部的宽度与所述第二电极设置区的宽度的比值为0.2~0.7;宽度比值小于0.2时,则第二结合部的宽度过小,不利于与互联件可靠的连接,宽度比值大于0.7时,第二结合部的宽度过大,不利于电隔离且材料消耗较大。和/或,所述第二栅线电极的宽度与所述第二电极设置区的宽度的比值为0.012~0.12。宽度比值小于0.012时,第二栅线电极的宽度过小,不利于电流收集,电阻较大,当宽度比值大于0.12时,第二栅线电极的宽度过大,不利于电隔离且材料消耗较大。
第二方面,本发明还提供一种光伏组件,包括:
电池串,电池串由若干个以上任一实施例中的太阳能电池电连接形成;
互联件,和太阳能电池的结合部电连接;
及封装层,用于覆盖电池串的表面。
第二方面的光伏组件的有益效果,可以参考第一方面及其各种实现方式中的有益效果分析,此处不赘述。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本发明的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例提供的一种太阳能电池的第一区域和第二区域的结构示意图;
图2为本发明实施例提供另一种太阳能电池的第一区域和第二区域的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的又一种太阳能电池的第一区域和第二区域的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的再一种种太阳能电池的第一区域和第二区域的结构示意图;
图5为本发明实施例提供的一种太阳能电池的包含电极的结构示意图;
图6为本发明实施例提供的另一种太阳能电池的包含电极的结构示意图。
附图标记:1为第一区域、11为第一结合部设置区、111为第一凸出部位、12为第一电极设置区、121为第二凹陷部位、2为第二区域、21为第二结合部设置区、211为第二凸出部位、22为第二电极设置区、221为第一凹陷部位、3为间隔区域、4为第二结合部、5为第二栅线电极、6为第一结合部、7为第一栅线电极。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,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。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“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;可以是机械连接,也可以是电连接;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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
太阳能电池的表面具有掺杂导电区域,在掺杂导电区域上设置金属电极,金属电极用于收集掺杂导电区域产生的电流,金属电极通过结合部和互联件实现电连接,最后通过互联件汇集电流后导出,互联件可以是外部焊带或导电层。不同形状的掺杂导电区域的设置影响太阳能电池的能量转化效率。现有的太阳能电池的掺杂导电区域的图案化有待进一步优化,以提高太阳能电池的能量转化效率。
第一方面,如图1和图5所示,本发明实施例提供一种太阳能电池,包括基底,基底的至少一面包括第一区域1、第二区域2和间隔区域3,第一区域1和第二区域2交替排布,且第一区域1与相邻的第二区域2之间通过间隔区域3间隔,第一区域1和第二区域2均为太阳能电池的掺杂导电区域。其中,第一区域1包括相连的第一电极设置区12和第一结合部设置区11,第一电极设置区12和第一结合部设置区11可以为多个,且在相连的方向上交替排布,第一电极设置区12用于对应设置第一栅线电极7,第一结合部设置区11用于对应设置与第一栅线电极7电连接的第一结合部6。第二区域2包括相连的第二电极设置区22和第二结合部设置区21,第二电极设置区22和第二结合部设置区21同样可以为多个,且在相连方向上交替布置,第二电极设置区22用于对应设置第二栅线电极5,第二结合部设置区21用于对应设置与第二栅线电极5连接的第二结合部4。其中,第一结合部6和第二结合部4可以为结合部、栅线电极加粗段、某一段栅线电极或电连接点等能够与互联件导电连接的部位,其中,互联件可以为外部焊带或导电层,只要能使电池片通过导电连接形成电池串即可,例如导电层可以是导电背板用的导电层。在第一区域1和第二区域2的交替排布方向上,图1中为第一方向,第一结合部设置区11的至少一侧相对于第一电极设置区12朝向邻近的间隔区域3凸出,形成第一凸出部位111。
采用上述技术方案的情况下,太阳能电池的至少一面上的第一区域1和第二区域2交替排布,第一区域1的第一电极设置区12用于对应设置第一栅线电极7,第一区域1的第一结合部设置区11用于对应设置第一结合部6,第一结合部6与第一栅线电极7电连接,第一栅线电极7通过第一结合部6与互联件导电连接,将第一区域1收集的电流导出。由于第一结合部6为了保证与互联件的可靠导电连接,通常第一结合部6的尺寸可调整范围有限,相应地,太阳能电池上用于对应设置有第一结合部6的第一区域1的整体宽度范围调整受限,导致现有的太阳能电池的掺杂导电区域图案设置方案受限,而为了优化电池上的掺杂导电区域图案,以获得更好的能量转化效率,本申请不对用于设置第一结合部6的第一结合部设置区11的宽度范围进行调整,而只对第一区域1上不设置第一结合部6的第一电极设置区12的宽度单独进行调整,使第一电极设置区12的宽度缩窄,得到的第一区域1的图案表现为,第一结合部设置区11的至少一侧相对于第一电极设置区12朝向邻近的间隔区域3凸出,形成第一凸出部位111,如此,可以保证第一结合部设置区11的尺寸设置,又通过缩窄其他位置的掺杂导电区域,减少了总体的掺杂导电区域的覆盖面积,合理优化电池掺杂导电区域的图案,减少了载流子复合,以实现提高电池的能量转化效率,同时保证电池的电连接可靠性的目的。此外,即便不考虑第一结合部设置区11的宽度范围受第一结合部6宽度限制的因素,从优化电流收集的角度考虑,也可以将第一结合部设置区11的宽度设置为相对第一电极设置区12的宽度宽,第一结合部设置区11的宽度增大,使得第一结合部设置区11的面积增大,金属电极收集电流,结合部一方面收集周围的电流,另一方面汇集了金属电极导出,结合部较金属电极承担了双重功能,第一结合部设置区11、第一电极设置区12为掺杂导电区域,掺杂导电区域载流子横向传输能力较强,因此,第一结合部设置区11的宽度较第一电极设置区12的宽度宽,增强了结合部周围的载流子传输和收集,缩窄第一电极设置区12的宽度适配金属电极部分的电流收集,减少寄生吸收,最终实现基底上的载流子优化收集,提高电流传输效率。
示例地,太阳能电池可以为背接触电池,背接触电池是指电池片的向光面无电极,正、负电极均设置在电池片背光面一侧的太阳能电池,可以减少电极对电池片的遮挡,增加电池片的短路电流,提高电池片的能量转化效率。相应地,背接触电池的基底的背光面包括第一区域1和第二区域2,第一区域1和第二区域2的导电类型相反,通过间隔区域3间隔隔离,第一区域1和第二区域2在形状上可以为交替的条形区域、或交替的“丰”字形区域,形成交叉指状,第一区域1和第二区域2交替排布的方向可以限定为各条形区域交替排布的方向,或交叉指状区域的对应细栅电极的条形区域交替排布的方向,如图1中所示的第一方向。
示例地,太阳能电池也可以不是背接触电池,太阳能电池基底的一面为正极,另一个面为负极,基底的至少一面上分布有第一区域1和第二区域2,位于基底同一面上的第一区域1和第二区域2的导电类型相同,第一区域1和第二区域2可以为交替的条状区域,第一区域1和第二区域2的交替排布方向可以限定为各条形区域交替排布的方向,如图1中所示的第一方向。太阳能电池的第一区域1和第二区域2可以彼此分离不相连;也可以通过连接区相连,连接区为和第一区域1、第二区域2导电类型相同的掺杂导电区域。
以上电池类型均可以按照上述的描述在第一区域1的第一结合部设置区11形成第一凸出部位111,不受限于第一结合部6的宽度,合理优化掺杂导电区域图案,以达到提高电池的能量转化效率,同时保证电池的电连接可靠性的目的。
在实际应用过程中,本发明实施例对基底的材料和导电类型不做具体限定。示例性的,上述基底可以为硅基底。或者,上述基底也可以为锗硅基底、锗基底或砷化镓基底等任一种半导体材质的基底。基底的导电类型可以为N型半导体基底、P型半导体基底或本征半导体基底。
上述第一区域和第二区域为电池的掺杂导电区域,设置有位于基底表面之上的掺杂半导体层或者位于基底表面之内的掺杂半导体层,从材料方面来讲,上述掺杂半导体层的材料可以为硅、锗硅、锗或砷化镓等半导体材料。从物质的排列形式方面来讲,第一区域或第二区域的晶相可以为非晶、微晶、纳米晶、单晶或多晶等。从掺杂浓度来讲,掺杂半导体层掺杂浓度高于基底的掺杂浓度。从导电类型方面来讲,对于背接触电池,第一区域或第二区域的导电类型可以与基底的导电类型相反,也可以与基底的导电类型相同,只要确保第一区域和第二区域的导电类型相反均可。对于非背接触电池,基底一面上的第一区域和第二区域的导电类型可以与基底的导电类型相反;基底一面上的第一区域和第二区域的导电类型可以与基底的导电类型相同;还可以基底一面上的第一区域和第二区域的导电类型与基底的导电类型相反,基底另一面上的第一区域和第二区域的导电类型与基底的导电类型相同,只要确保位于同一面的第一区域和第二区域的导电类型相同均可。至于第一区域和第二区域的厚度,可以根据实际需求设置,此处不做具体限定。
在实际的应用过程中,第一区域可以直接形成在基底表面内,也可以直接形成在基底上。或者,背接触电池还包括位于基底表面和第一区域之间的第一钝化层。在此情况下,第一钝化层和第一区域可以构成选择性接触结构,以实现对基底背光面进行化学钝化、且实现对相应导电类型的载流子的选择性收集,降低背光面一侧的载流子复合速率,利于提高背接触电池的光电转换效率。
具体的,上述第一钝化层的材料可以根据第一区域的材料,以及实际应用场景中对由第一钝化层和第一区域构成的选择性接触结构的种类确定,此处不做具体限定。
例如:当第一钝化层和第一区域构成的选择性接触结构为隧穿钝化接触结构时,第一区域为掺杂多晶硅层,第一钝化层为隧穿钝化层。该隧穿钝化层的材料可以包括氧化硅、碳化硅、氧化铝或氧化钛等材料。
又例如:当第一钝化层和第一区域构成的选择性接触结构为异质接触结构时,第一区域为掺杂非晶硅层和/或掺杂微晶硅层,第一钝化层为本征非晶硅层和/或本征微晶硅层。
至于上述第二区域来说,第二区域可以直接形成在基底表面内,也可以直接形成在基底表面上。或者,背接触电池还包括位于基底表面和第二区域之间的第二钝化层。在此情况下,第二钝化层和第二区域可以构成选择性接触结构,以实现对基底背光面进行化学钝化、且实现对相应导电类型的载流子的选择性收集,降低背光面一侧的载流子复合速率,利于提高背接触电池的光电转换效率。具体的,上述第二钝化层的材料可以参考前文所述的第一钝化层的材料,此处不再赘述。
可选的,在一些实施例中,在第一区域1和第二区域2的交替排布方向上,第一结合部设置区11上相对的两侧分别相对于第一电极设置区12朝向邻近的间隔区域3凸出,形成第一凸出部位111。如此,第一区域1的图案表现为第一结合部设置区11相对于第一电极设置区12的两侧均向外凸出,在第一结合部设置区11的宽度缩小受限的情况下,可以将第一电极设置区12的两侧均向内缩窄,以优化图案。
如图1和图5所示,在一些实施例中,在第一结合部设置区11形成有第一凸出部位111的情况下,在第一区域1和第二区域2的交替排布方向上,同一第二区域2的第二电极设置区22和第二结合部设置区21的宽度相等,即同一第二区域2的第二电极设置区22和第二结合部设置区21为等宽结构,此时,由于第一区域1具有向邻近间隔区域3凸出的第一凸出部位111,则第一区域1与相邻的第二区域2中,第一电极设置区12与相邻第二电极设置区22之间的间距大于第一结合部设置区11的第一凸出部位111与相邻第二电极设置区22之间的间距。
示例1,第一结合部设置区11的宽度设置为较第一结合部6宽,第一区域1的第一电极设置区12较第一结合部设置区11缩窄,使得第一区域1具有第一凸出部位111,如果第二区域2的整体宽度保持一致,即同一第二区域2的第二电极设置区22和第二结合部设置区21为等宽结构,此时,第一区域1的第一电极设置区12与第二区域2之间的间隔区域3较第一结合部设置区11与第二区域2之间的间隔区域3宽,通过保证占比较多的第一区域1的第一电极设置区12与第二区域2之间的间隔区域3的宽度,一方面可以有效降低第一区域1和第二区域2之间的漏电风险,另一方面,增大部分间隔区域3的宽度即增加间隔区域3在基底一面的面积占比能够提升电池片的双面率,增强电池片的整体效率。保证第一结合部设置区11具有一定的宽度,保证了其上第一结合部6与互联件等的电连接可靠性;通过缩窄第一区域1的第一电极设置区12,减小了掺杂导电区域在基底一面的面积占比,减小了寄生吸收,提升了电池片的双面率,增强电池片的整体效率。
示例2,第一结合部设置区11的宽度设置为较第一结合部6宽,第一区域1的第一电极设置区12较第一结合部设置区11缩窄,使得第一区域1具有第一凸出部位111,示例2中的第一电极设置区12的宽度等于示例1中的第一电极设置区12的宽度,在示例1中的第二区域2的整体宽度保持一致的基础上,如果示例2中的第二区域2的整体宽度较示例1中的第二区域2的整体宽度增加,增加的宽度等于示例2中第一电极设置区12较第一结合部设置区11缩窄的宽度,此时,示例2中的第一区域1的第一电极设置区12和第二区域2之间的间隔区域3的宽度较示例1中的第一区域1的第一电极设置区12和第二区域2之间的间隔区域的宽度缩窄,示例2中的第一区域1的第一结合部设置区11与第二区域2之间的间隔区域3的宽度较示例1中的第一区域的第一结合部设置区11与第二区域2之间的间隔区域的宽度缩小。以太阳能电池为背接触电池,基底为N型基底,第一区域1为N型掺杂区域,第二区域2为P型掺杂区域为例,则N型掺杂区域的第一电极设置区12的宽度较第一结合部设置区11缩小,使得N型掺杂区域具有第一凸出部位111,同时P型掺杂区域为等宽结构,且P型掺杂区域的整体宽度较示例1中的第二区域2的宽度增加,增加的宽度为第一电极设置区12较第一结合部设置区11缩小的宽度,从而增加了P型掺杂区域与N型基底之间的PN结区面积,可以产生更多的电子-空穴对,从而增加电流。同时,N型掺杂区域的第一电极设置区12的宽度较宽度缩小受限的第一结合部设置区11的宽度减小,间隔区域3宽度较示例1中的间隔区域3宽度缩小,使得由N型掺杂区域和间隔区域3组成的基极区域宽度减小,此处产生的少数载流子到PN结区的横向路径减小,提升了载流子收集概率。综合以上原因,有益于提升太阳能电池的能量转化效率。
当然,基底还可以为P型基底,第一区域1可以为P型掺杂区域,第二区域2可以为N型掺杂区域,P型掺杂区域的第一电极设置区12的宽度较第一结合部设置区11缩小,使得P型掺杂区域具有第一凸出部位111,同时N型掺杂区域为等宽结构,且N型掺杂区域的整体宽度较示例1中的第二区域2的宽度增加,增加的宽度为第一电极设置区12较第一结合部设置区11缩小的宽度,同样可以增加N型掺杂区域与P型基底之间的PN结区面积,产生更多的电子-空穴对,从而增加电流。同时,P型掺杂区域的第一电极设置区12的宽度较宽度缩小受限的第一结合部设置区11的宽度减小,间隔区域3宽度较示例1中的间隔区域3宽度缩小,使得由P型掺杂区域和间隔区域3组成的基极区域宽度减小,此处产生的少数载流子到PN结区的横向路径减少,提升了载流子收集概率。同样有益于提升太阳能电池的能量转化效率。
示例3,第一结合部设置区11的宽度设置为较第一结合部6宽,第一区域1的第一电极设置区12较第一结合部设置区11缩窄,使得第一区域1具有第一凸出部位111,示例3中的第一电极设置区12的宽度等于示例2中的第一电极设置区12的宽度,在示例2中的第二区域2的整体宽度等宽且宽度增加的基础上,如果示例3中的第二区域2的整体宽度较示例2中的第二区域2的整体宽度再进一步增加,使得示例3中的第一区域1的第一电极设置区12和第二区域2之间的间隔区域3的宽度较示例2中的第一区域1的第一电极设置区12和第二区域2之间的间隔区域3的宽度缩小,示例3中的第一区域1的第一结合部设置区11与第二区域2之间的间隔区域3的宽度较示例2中的第一区域1的第一结合部设置区11与第二区域2之间的间隔区域3的宽度缩小。以太阳能电池为背接触电池,基底为N型基底,第一区域1为N型掺杂区域,第二区域2为P型掺杂区域为例,则N型掺杂区域的第一电极设置区12的宽度较第一结合部设置区11缩小,使得N型掺杂区域具有第一凸出部位111,同时P型掺杂区域为等宽结构,且P型掺杂区域的整体宽度较示例1中的第二区域2的宽度增加,增加的宽度大于示例3中的第一电极设置区12较第一结合部设置区11缩小的宽度,从而相较于示例2,示例3进一步增加了P型掺杂区域与N型基底之间的PN结区面积,可以产生更多的电子-空穴对,增加电流。由于示例3中的第一电极设置区12与P型掺杂区域之间的间隔区域3的宽度相较于示例2中的第一电极设置区12与P型掺杂区域之间的间隔区域3的宽度缩小,且由于N型掺杂区域的第一电极设置区12的宽度减小,间隔区域3宽度减小,此时由N型掺杂区域和相邻间隔区域3组成的基极区域的宽度相较于示例2进一步缩小,此处产生的少数载流子到PN结区的横向路径进一步减少,进一步提升了载流子收集概率。
采用上述技术方案的情况下,在第一区域1具有第一凸出部位111的情况下,同一第二区域2的第二电极设置区22和第二结合部设置区21可以为等宽结构,此时,第一电极设置区12与相邻的第二电极设置区22之间的间距大于第一结合部设置区11的第一凸出部位111与相邻的第二电极设置区22之间的间距,通过第一电极设置区12的缩窄、间隔区域3的缩窄或第二区域2的增宽,优化掺杂导电区域的图案,达到提高能量转化效率的目的。
如图2、图4和图5所示,在以上任一实施例的基础上,本实施例中,在第一区域1具有第一凸出部位111的情况下,在第一区域1和第二区域2的交替排布方向上,即在第一方向上,第二电极设置区22的至少一侧相对于第二电极设置区22背离邻近的间隔区域3凹陷,形成第一凹陷部位221,同一第二区域2上的第一凹陷部位221的数量可以为一个或多个。
采用上述技术方案的情况下,在第一区域1的第一电极设置区12缩窄的情况下,第二区域2的第二电极设置区22也可以向内凹陷,形成第一凹陷部位221,通过局部缩窄第二区域2的第二电极设置区22,根据需要优化第二区域1的图案。
可选地,在本实施例中,第一凹陷部位221与第一凸出部位111位置对应且形状相匹配,第一凸出部位111被第一凹陷部位221包围,第一凸出部位111与第一凹陷部位221之间通过间隔区域3间隔;此时,在第一区域1和第二区域2的交替排布方向上,第一电极设置区12与相邻第二电极设置区22之间的间距可以等于第一结合部设置区11的第一凸出部位111与相邻第二电极设置区22之间的间距。因太阳能电池的第一区域1和第二区域2之间的间距在实际测量时会存在一些误差或受周边结构影响存在一定的范围波动,所以本申请中的等于,应涵盖完全相等和基本相等的情况,略大于和略小于均视作基本相等,适用基本相等的情况,根据实际测量结果进行判断,比如可以选择间距测量值的10%或20%作为波动空间,差值在10%或20%范围内均可认为属于基本相等的情况。
例如,第一结合部设置区11的宽度设置为较第一结合部6宽,第一区域1的第一电极设置区12较第一结合部设置区11缩窄,使得第一区域1具有第一凸出部位111,如果本实施例中的第二区域2的至少局部宽度较上述示例1的第二区域2的对应的局部位置的宽度增加,第二区域2宽度可以整体增加,也可以局部增加,局部增加宽度的部分通常对应着本实施例中第一电极设置区12较第一结合部设置区11缩窄的部分设置,第二区域2增加的宽度等于或大于本实施例中第一电极设置区12较第一结合部设置区11缩窄的宽度,且第一区域1的第一电极设置区12和第二区域2之间的间隔区域3的宽度较示例2中的第一区域1的第一电极设置区12和第二区域2之间的间隔区域3的宽度不变或稍作缩小,通过在第二区域2的第二电极设置区22靠近且对应第一凸出部位111的一侧凹陷形成第一凹陷部位221,使得第一区域1的第一结合部设置区11与第二区域2的第一凹陷部位221之间的间隔区域3的宽度较示例2中的第一结合部设置区11与第二区域2的第一凹陷部位221之间的间隔区域3的宽度增加,从而保证了第一区域1和第二区域2之间的间隔区域3的宽度等宽,相较于第一凸出部位111与第一凹陷部位221不对应匹配的情况,保证了足够的间隔距离,减少了第一结合部设置区11与第二区域2导通的风险。
采用上述技术方案的情况下,在第一区域1的第一结合部设置区11具有第一凸出部位111的情况下,为了使第一凸出部位111与相邻的第二区域2的第二电极设置区22之间的间距满足电隔离需求,可以将第二区域2上凹陷形成的第一凹陷部位221与第一凸出部位111对应匹配设置,以使得该处的间距等于第一电极设置区12与第二电极设置区22之间的间距。上述方案只是实现第一电极设置区12与第二电极设置区22之间的间距等于第一结合部设置区11的第一凸出部位111与相邻第二电极设置区22之间的间距中的一种,还可以通过调整第一区域1和第二区域2分布密度等方式实现。
可选地,在本实施例中,第一凹陷部位221与第一凸出部位111位置对应且形状相匹配,第一凸出部位111被第一凹陷部位221包围,第一凸出部位111与第一凹陷部位221之间通过间隔区域3间隔;此时,在第一区域1和第二区域2的交替排布方向上,第一电极设置区12与相邻第二电极设置区22之间的间距可以小于第一结合部设置区11的第一凸出部位111与相邻第二电极设置区22之间的间距。
例如,第一结合部设置区11的宽度设置为较第一结合部6宽,第一区域1的第一电极设置区12较第一结合部设置区11缩窄,使得第一区域1具有第一凸出部位111,如果本实施例中的第二区域2至少局部宽度较上述示例1的第二区域2的对应的局部位置的宽度增加,第二区域2宽度可以整体增加,也可以局部增加,局部增加宽度的部分通常对应着本实施例中第一电极设置区12较第一结合部设置区11缩窄的部分设置,第二区域2增加的宽度大于本实施例中第一电极设置区12较第一结合部设置区11缩窄的宽度,且第一区域1的第一电极设置区12和第二区域2之间的间隔区域3的宽度较示例2中的第一区域1的第一电极设置区12和第二区域2之间的间隔区域3的宽度缩小,通过在第二区域2的第二电极设置区22靠近且对应第一凸出部位111的一侧凹陷形成第一凹陷部位221,使得第一区域1的第一结合部设置区11与第二区域2的第一凹陷部位221之间的间隔区域3的宽度较示例2中的第一结合部设置区11与第二区域2的第一凹陷部位221之间的间隔区域3的宽度增加或不变,保证了足够的间隔距离,尤其是拉大了在第一区域1和第二区域2占比较大的第一电极设置区12与第二电极设置区22之间的间距,大大降低了第一结合部设置区11与第二区域2导通的风险。
采用上述技术方案的情况下,在第一区域1的第一结合部设置区11具有第一凸出部位111的情况下,为了使第一凸出部位111与相邻的第二区域2的第二电极设置区22之间的间距满足电隔离需求,可以将第二区域2上凹陷形成的第一凹陷部位221与第一凸出部位111对应匹配设置,以使得该处的间距小于第一电极设置区12与第二电极设置区22之间的间距。上述方案只是实现第一电极设置区12与第二电极设置区22之间的间距大于第一结合部设置区11的第一凸出部位111与相邻第二电极设置区22之间的间距中的一种,还可以通过调整第一区域1和第二区域2分布密度等方式实现。
如图3和图4所示,在以上任一实施例的基础上,即在第一区域1具有第一凸出部位111的基础上,对第二区域2的图案进一步优化,在第一区域1和第二区域2的交替排布方向上,即在第一方向上,第二结合部设置区21的至少一侧相对于第二电极设置区22朝向邻近的间隔区域3凸出,形成第二凸出部位211。
在第一结合部设置区11具有第一凸出部位111的情况下,同理地,由于第二结合部4为了保证与互联件的可靠导电连接,通常第二结合部4的尺寸可调整范围有限,相应地,太阳能电池上用于对应设置第二结合部4的第二区域2的宽度范围调整受限,而为了优化电池上的导电掺杂区域的图案,以获得更好的能量转化效率,本实施例不对用于设置第二结合部4的第二结合部设置区21的宽度范围进行调整,而只对第二区域2上不设置第二结合部4的第二电极设置区22的宽度单独进行调整,使第二电极设置区22的宽度缩窄,得到的第二区域2的图案表现为,第二结合部设置区21的至少一侧相对于第二电极设置区22朝向邻近的间隔区域3凸出,形成第二凸出部位211,如此,可以保证第二结合部设置区21的尺寸设置,又通过缩窄其他位置的掺杂导电区域,减少了总体的掺杂导电区域的覆盖面积,合理优化电池上导电掺杂区域的图案,减少了载流子复合,以实现提高电池的能量转化效率,同时保证电池的电连接可靠性的目的。此外,即便不考虑第二结合部设置区21的宽度范围受第二结合部4宽度限制的因素,从优化电流收集的角度考虑,也可以将第二结合部设置区21的宽度设置为相对第二电极设置区22的宽度宽,第二结合部设置区21的宽度增大,使得第二结合部设置区21的面积增大,金属电极收集电流,结合部一方面收集周围的电流,另一方面汇集了金属电极导出,结合部较金属电极承担了双重功能,第二结合部设置区21、第二电极设置区22为掺杂导电区域,掺杂导电区域载流子横向传输能力较强,因此,第二结合部设置区21的宽度较第二电极设置区22的宽度宽,增强了结合部周围的载流子传输和收集,缩窄第二电极设置区22的宽度适配金属电极部分的电流收集,减少寄生吸收,最终实现有利于基底上的载流子优化收集,提高电流传输效率。
其中,第二结合部设置区21的一侧或两侧形成第二凸出部位211,每一侧的第二凸出部位211可以为一个或多个。针对第二区域2的图案设计同样适用于背接触电池和非背接触电池,其具有的有益效果可以参见上述各实施例中关于第一区域的描述,在此不再赘述。
在一些实施例中,在垂直于第一区域1和第二区域2的交替排布方向上,即图3和图4中的第二方向上,第二方向与第一方向垂直,第一凸出部位111和相邻的第二凸出部位211错开设置,且在平行于第二方向的直线上的投影没有重叠部分,第一凸出部位111和相邻的第二凸出部位211通过间隔区域3间隔。由于第一凸出部位111和第二凸出部位211错开设置,对应地,第一结合部设置区11和第二结合部设置区21错开设置,方便设置于第一结合部设置区11上的第一结合部6与沿第一方向延伸的外部焊带或导电层上沿第一方向排布的多个导电区连接,同时方便设置于第二结合部设置区21上的第二结合部4与沿第一方向延伸的外部焊带或导电层上沿第一方向排布的多个导电区连接,使得不同的焊带或导电区在第二方向上错开,避免接触发生短路或相互干涉。
示例地,第一区域1可以为N型掺杂区域,第二区域2可以为P型掺杂区域,且第一区域1和第二区域2均可以为条形区域,第一电极设置区12用于对应设置第一细栅电极,第一结合部设置区11用于对应设置第一结合部,第二电极设置区22用于对应设置第二细栅电极,第二结合部设置区21用于对应设置第二结合部,第一区域1和第二区域2沿第二方向延伸,设置于多个第一区域1上且位于同一第一方向上的多个第一结合部通过第一焊带焊接,设置于多个第二区域2上且位于同一第一方向上的多个第二结合部通过第二焊带焊接,由于第一凸出部位111和第二凸出部位211在第二方向上错开,因此,第一结合部和第二结合部在第二方向上错开,使得第一焊带和第二焊带错开,避免第一焊带和第二焊带接触导致短路。或者,设置于多个第一区域1上且位于同一第一方向上的多个第一结合部通过导电层上沿同一第一方向排布的多个第一导电区导电连接,设置于多个第二区域2上且位于同一第一方向上的多个第二结合部通过导电层上沿同一第一方向排布的多个第二导电区导电连接,以方便第一导电区和第二导电区的分区。
对于第一区域1和第二区域2为交叉指状的图案同样适用,例如,第一区域1包括对应设置第一细栅电极的多个条形区域和至少一个对应设置第一主栅电极的条形区域,对应第一细栅电极的条形区域垂直于对应第一主栅电极的条形区域;同理地,第二区域2包括对应设置第二细栅电极的多个条形区域和至少一个对应设置第二主栅电极的条形区域,对应第二细栅电极的条形区域垂直于对应第二主栅电极的条形区域。第一方向指的是对应第一细栅电极和第二细栅电极的条形区域的交替排布方向,即对应第一主栅电极和第二主栅电极的延伸方向,第二方向指的是对应第一细栅电极和第二细栅电极的条形区域的延伸方向。在对应第一细栅电极的每个条形区域上具有第一结合部设置区11,可以设置第一结合部,在对应第二细栅电极的每个条形区域上具有第二结合部设置区21,可以设置第二结合部,当然,第一结合部设置区11可以同时位于对应第一主栅电极的条形区域上,第二结合部设置区21可以同时位于对应第二主栅电极的条形区域上,只要使得第一结合部和第二结合部在第二方向上错开即可。
可选地,在一些实施例中,在上述实施例第一凸出部位111和第二凸出部位211在第二方向上错开设置的基础上,第一凸出部位111与相邻的第二凸出部位211在平行于第一区域1和第二区域2的交替排布方向的直线上的投影存在重叠。即第一凸出部位111与相邻的第二凸出部位211在平行于第一方向的直线上的投影存在重叠。如此设置,可以进一步缩小第一区域1和第二区域2在第一方向上的排布间距,在满足间隔区域3间隔要求的情况下,能够进一步增加第一区域1和第二区域2在电池上的排布密度,提高能量转化效率和电池利用率。
如图4所示,在以上第二区域2具有第二凸出部位211的各实施例的基础上,本实施例对第一区域1进一步优化,在第一区域1和第二区域2的交替排布方向上,即第一方向上,第一电极设置区12的至少一侧相对于第一电极设置区12背离邻近的间隔区域3凹陷,形成第二凹陷部位121,同一第一区域1上的第二凹陷部位121的数量可以为一个或多个。与第二区域2设置第一凹陷部位221的理由相同,第一区域1的第一电极设置区12也可以向内凹陷,形成第二凹陷部位121,通过局部缩窄第一区域1的第一电极设置区12,根据需要优化第一区域1的图案。
可选地,在本实施例中,第二凹陷部位121与第二凸出部位211位置对应且形状相匹配,第二凸出部位211被第二凹陷部位121包围,第二凸出部位211与第二凹陷部位121之间通过所述间隔区域3间隔。同理地,在第二区域2的第二结合部设置区21具有第二凸出部位211的情况下,为了使第二凸出部位211与相邻的第一区域1的第一电极设置区12之间的间距满足电隔离需求,可以将第一区域1上凹陷形成的第二凹陷部位121与第二凸出部位211对应匹配设置,以使得该处的间距等于第二电极设置区22与第一电极设置区12之间的间距。从而保证了第一区域1和第二区域2之间的间隔区域3的宽度等宽,相较于第二凸出部位211与第二凹陷部位121不对应匹配的情况,保证了足够的间隔距离,减少了第二结合部设置区21与第一区域1导通的风险。
以上任一实施例所描述的第一区域1和第二区域2的图案均可以适用于具有高阻密栅的太阳能电池的图案优化,密栅太阳能电池缩窄了金属栅线的间距,减少了电子沿垂直于栅线方向移动过程中的复合,同时电池上细栅线的整体面积增加,串阻降低,填充因子升高,电池效率提升。对应的第一细栅电极和第二细栅电极之间的间距会减小,相应地,第一区域和第二区域的对应宽度减小。此时,在确保第一结合部和第二结合部的宽度满足可靠性要求的前提下,第一结合部设置区和/或第二结合部设置区可以形成第一凸出部位和/或第二凸出部位,对应地,第二区域可以对应第一凸出部位设置第一凹陷部位,第一区域对应第二凸出部位设置第二凹陷部位,其余位置正常按照密栅间距进行缩窄,本申请中的图案优化方案更适用于密栅太阳能电池,能够保证组件可靠性的同时,电池转化效率也进一步提升。
如图4所示,需要说明的是,在太阳能电池的同一面上,具有第一凸出部位111的第一区域1可以与具有第二凸出部位211的第二区域2、具有第一凹陷部位221的第二区域2、具有第二凹陷部位121的第一区域1、不具有第二凸出部位211的第二区域2、不具有第一凹陷部位221的第二区域、不具有第二凹陷部位121的第一区域1中的一种或多种任意组合存在,均可以视为对导电掺杂区域的图案优化。
如图1-图6所示,在一些可能的实现方式中,在第一区域1和第二区域2的交替排布方向上,即在第一方向上,单侧的第一凸出部位111相对于第一电极设置区12的同侧的凸出宽度为40μm~80μm,具体地,单侧的第一凸出部位111的凸出宽度可以为40μm、50μm、60μm、70μm、80μm等。同一第一结合部设置区11的两侧的第一凸出部位111的凸出宽度可以相同或不同,当凸出宽度相同时,第一电极设置区12和第一结合部设置区11相对第二方向为对称结构,设置的第一栅线电极7和第一结合部6距离两侧的宽度可以相同,保证了电流收集的均匀性,减小电流传输时间。
同理地,单侧的第二凸出部位211相对于第二电极设置区22的同侧的凸出宽度为40μm~80μm,具体地,单侧的第二凸出部位211的凸出宽度为40μm、50μm、60μm、70μm、80μm等。同一第二结合部设置区21的两侧的第二凸出部位211的凸出宽度可以相同或不同,效果与第一凸出部位111相同,不再赘述。
如此,在第一结合部设置区11的宽度基本不改变的情况下,如果凸出宽度小于该范围,则表示第一电极设置区12缩窄的宽度较小,优化效果不明显,如果凸出宽度大于该范围,则表示第一电极设置区12缩窄的宽度较大,影响第一区域1的电流收集以及后续第一栅线电极7的设置精度要求更高。选择第二凸出部位211的范围的理由与选择第一凸出部位111的范围理由相同,不再赘述。
如图5和图6所示,在一些实施例中,太阳能电池还包括第一栅线电极7和第一结合部6;在第一区域1和第二区域2的交替排布方向上,即第一方向上,第一结合部6的宽度与第一电极设置区12的宽度的比值为0.35~1.4,具体地,宽度的比值可以为0.35、0.5、0.64、0.7、0.9、1.0、1.2、1.4等,宽度比值越小,意味着第一电极设置区12的宽度相对越大,宽度比值越大,意味着第一电极设置区12的宽度相对较小。当第一结合部6为第一结合部时,第一结合部的宽度较大,则相应的宽度比值较大,当第一结合部6为栅线加粗段时,栅线加粗段的宽度较小,则相应的宽度比值较小。如果宽度比值小于0.35,则第一结合部6的宽度过小,不利于与互联件可靠的连接,或者,第一电极设置区12的宽度过大,第一电极设置区12的缩窄较小,优化效果不明显。如果宽度比值大于1.4,则第一结合部6的宽度过大,不利于电隔离且材料消耗较大,或者,第一电极设置区12的宽度过小,不利于载流子的收集,第一栅线电极7的对位精度要求提高。需要说明的是,第一结合部6的宽度小于第一结合部设置区11的宽度。
示例地,对于背接触太阳能电池,以基底为N型基底,第一区域1为N型掺杂区域,第二区域2为P型掺杂区域为例,由于N型掺杂区域的第一电极设置区12的宽度较第一结合部设置区11缩小,同时P型掺杂区域的宽度增加,从而增加了P型掺杂区域与N型基底之间的PN结区面积,可以产生更多的电子-空穴对,从而增加电流。同时,在N型掺杂区域的第一电极设置区12的宽度减小,间隔区域3宽度不变的情况下,使得由N型掺杂区域和间隔区域3组成的基极区域宽度减小,此处产生的少数载流子到PN结区的横向路径减小,提升了载流子收集概率。因此,基于以上原因,N型掺杂区域的第一电极设置区12的宽度越小,越有利于提升太阳能电池的能量转化效率,相应地,第一结合部6的宽度与第一电极设置区12的宽度的比值越大更有利于提升太阳能电池的能量转化效率。
在一些实施例中,第一栅线电极7的宽度与第一电极设置区12的宽度的比值为0.015~0.3,具体可以为0.015、0.02、0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3等。宽度比值小于0.015时,第一栅线电极7的宽度过小,不利于电流收集,电阻较大,或者第一电极设置区12的宽度缩窄较小,不利于图案优化。当宽度比值大于0.3时,第一栅线电极7的宽度过大,不利于电隔离且材料消耗较大,或者第一电极设置区12的宽度缩窄过大,不利于载流子收集。
示例地,第一栅线电极7的宽度为10μm~35μm,具体可以为10μm、15μm、20μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、30μm、35μm等,进一步可以为24μm~27μm。第一电极设置区7的宽度为150μm~600μm,具体可以为150μm、220μm、280μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm、550μm、600μm等。
如图5和图6所示,在一些可能的实现方式中,太阳能电池还包括第二栅线电极5和第二结合部4;在第一区域1和第二区域2的交替排布方向上,即在第一方向上,第二结合部4的宽度与第二电极设置区22的宽度的比值为0.2~0.7,具体可以为0.2、0.25、0.3、0.35、0.49、0.55、0.7等;宽度比值越小,意味着第二电极设置区22的宽度相对越大,宽度比值越大,意味着第二电极设置区22的宽度相对较小。当第二结合部4为第二结合部时,第二结合部的宽度较大,则相应的宽度比值较大,当第二结合部4为栅线加粗段时,栅线加粗段的宽度较小,则相应的宽度比值较小。如果宽度比值小于0.2时,则第二结合部4的宽度过小,不利于与互联件可靠的连接,宽度比值大于0.7时,第二结合部4的宽度过大,不利于电隔离且材料消耗较大。需要说明的是,第二结合部4的宽度小于第二结合部设置区21的宽度。
示例地,对于背接触太阳能电池,以基底为N型基底,第一区域1为N型掺杂区域,第二区域2为P型掺杂区域为例,由于N型掺杂区域的第一电极设置区12的宽度较第一结合部设置区11缩小,同时P型掺杂区域的宽度增加,从而增加了P型掺杂区域与N型基底之间的PN结区面积,可以产生更多的电子-空穴对,从而增加电流。因此,基于以上原因,P型掺杂区域的第二电极设置区22的宽度越大,越有利于提升太阳能电池的能量转化效率,相应地,第二结合部4的宽度与第二电极设置区22的宽度的比值越小更有利于提升太阳能电池的能量转化效率。
在一些实施例中,第二栅线电极5的宽度与第二电极设置区22的宽度的比值为0.012~0.12,具体可以为0.012、0.013、0.05、0.08、0.1、0.12等。宽度比值小于0.012时,第二栅线电极5的宽度过小,不利于电流收集,电阻较大,当宽度比值大于0.12时,第二栅线电极5的宽度过大,不利于电隔离且材料消耗较大。
示例地,第二栅线电极5的宽度为10μm~35μm,具体可以为10μm、15μm、20μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、30μm、35μm等,进一步可以为24μm~27μm。第二电极设置区22的宽度为300μm~800μm,具体可以为300μm、400μm、450μm、500μm、550μm、600μm、650μm、700μm、750μm、800μm等。
下面提供三组实施例和三组对比例,以进行参数的对比:
对比例1,通过对多个太阳能电池进行测量,采用背接触电池,基底为N型基底,第一区域为N型掺杂区域,第二区域为P型掺杂区域,第一区域为等宽结构,第二区域为等宽结构,间隔区域为等宽结构,对比例1中的第一区域、第二区域和间隔区域的宽度可以定义为原始宽度。
实施例1,太阳能电池与对比例1中的相同,实施例1中的第一结合部设置区11的宽度与对比例1中的第一区域的原始宽度相同,实施例1中的第二区域2的宽度与对比例1中的第二区域的原始宽度相同,区别在于,实施例1中的第一电极设置区12较第一结合部设置区11缩窄,第一结合部设置区11的宽度保持不变,使得第一区域形成第一凸出部位111,此时,第一区域1的第一电极设置区12与第二区域2之间的间隔区域3较对比例1中的间隔区域变宽,第一结合部设置区11与第二区域2之间的间隔区域3的宽度保持对比例1中间隔区域的原始宽度不变。
通过实施例1和对比例1的对比,得到如下参数对照表1:
表1、对比例1和实施例1的参数对照表
通过对比发现,实施例2中的N型掺杂区域的第一电极设置区12宽度缩小后,短路电流得到提升。
对比例2,通过对多个太阳能电池进行测量,同样采用背接触电池,与对比例1的方案相同基本相同,区别在于,对比例2中的第二区域整体宽度较对比例1中的第二区域的原始宽度增加,且为等宽结构,对比例2中间隔区域的宽度较对比例1中的间隔区域的原始宽度减小,减小的宽度等于对比例2中第二区域较对比例1中的第二区域增加的宽度。
实施例2,与实施例1中的电池相同,不同的是,实施例2中的第二区域2的整体宽度较实施例1中的第二区域2的整体宽度增加,增加的宽度等于第一电极设置区12较第一结合部设置区11缩窄的宽度,且实施例2中的第一区域1的第一电极设置区12和第二区域2之间的间隔区域3的宽度等于对比例1中的间隔区域的原始宽度,第二区域2形成对应第一凸出部位111的第一凹陷部位221,第一结合部设置区11的第一凸出部位111与第二凹陷部位221之间的间隔区域3的宽度等于对比例1中的间隔区域的原始宽度。
通过实施例2和对比例2的对比,得到如下参数对照表2:
表2、对比例2和实施例2的参数对照表
通过对比发现,实施例2中的N型掺杂区域的第一电极设置区12的宽度缩小后,对应增加至P型掺杂区域上,并形成与第一凸出部位111匹配的第一凹陷部位221时,转化效率提升,填充因子提升,短路电流得到提升。
对比例3,与对比例2的方案基本相同,区别在于,对比例3中的第二区域的整体宽度在对比例2中的已经增加宽度的第二区域基础上进一步增加宽度,且间隔区域的整体宽度在对比例2的已经减小宽度的间隔区域的基础上进一步减小宽度,且间隔区域进一步减小的宽度等于第二区域进一步增加的宽度。
实施例3,与实施例2中的方案基本相同,不同的是,在实施例2的基础上,实施例3的第二区域整体宽度较实施例2中的第二区域的整体宽度增加,且实施例3中的间隔区域的整体宽度较实施例2中的间隔区域的整体宽度减小,且间隔区域减小的宽度等于第二区域增加的宽度,第二区域2同样形成对应第一凸出部位111的第一凹陷部位221,第一区域1和第二区域2之间的间隔区域3的宽度等宽。
通过实施例3和对比例3的对比,得到如下参数对照表3:
表3、对比例3和实施例3的参数对照表
通过对比发现,实施例3中的N型掺杂区域的第一电极设置区12的宽度缩小后,对应增加至P型掺杂区域上,且第一区域1和第二区域2之间的间隔区域3的宽度在原始宽度基础上减小,减小的宽度同样增加至第二区域2的整体宽度并形成与第一凸出部位111匹配的第一凹陷部位221时,转化效率提升,填充因子提升,短路电流得到提升。
可见,整体上,本申请中的图案化方案有利于提升电池的能量转化效率。
第二方面,本发明实施例还提供一种光伏组件,该光伏组件包括电池串、互联件和封装层;其中,电池串由上述第一方面及其各种实现方式提供的太阳能电池电连接形成;互联件和上述第一方面及其各种实现方式提供的太阳能电池的结合部电连接,结合部为第一结合部和第二结合部,用于电流收集,辅助太阳能电池形成电池串;封装层用于覆盖电池串的表面。
本申请实施例中的光伏组件的有益效果,可以参考第一方面及其各种实现方式中的有益效果分析,此处不赘述。
在上述实施方式的描述中,具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (14)
1.一种太阳能电池,其特征在于,包括基底,所述基底的至少一面包括第一区域、第二区域和间隔区域,所述第一区域和所述第二区域交替排布,且所述第一区域与相邻的所述第二区域之间通过所述间隔区域间隔;
其中,所述第一区域包括相连的第一电极设置区和第一结合部设置区,所述第一电极设置区用于对应设置第一栅线电极,所述第一结合部设置区用于对应设置与所述第一栅线电极电连接的第一结合部;
在所述第一区域和所述第二区域的交替排布方向上,所述第一结合部设置区的至少一侧相对于所述第一电极设置区朝向邻近的所述间隔区域凸出,形成第一凸出部位。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,在所述第一区域和所述第二区域的交替排布方向上,所述第一结合部设置区上相对的两侧分别相对于所述第一电极设置区朝向邻近的所述间隔区域凸出,形成所述第一凸出部位。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,所述第二区域包括相连的第二电极设置区和第二结合部设置区,所述第二电极设置区用于对应设置第二栅线电极,所述第二结合部设置区用于对应设置与所述第二栅线电极连接的第二结合部;
在所述第一区域和所述第二区域的交替排布方向上,同一所述第二区域的所述第二电极设置区和所述第二结合部设置区的宽度相等;
和/或,所述第一电极设置区与相邻所述第二电极设置区之间的间距大于所述第一结合部设置区的第一凸出部位与相邻所述第二电极设置区之间的间距。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,第二区域包括相连的第二电极设置区和第二结合部设置区,所述第二电极设置区用于对应设置第二栅线电极,所述第二结合部设置区用于对应设置与所述第二栅线电极连接的第二结合部;
在所述第一区域和所述第二区域的交替排布方向上,所述第二电极设置区的至少一侧相对于所述第二电极设置区背离邻近的所述间隔区域凹陷,形成第一凹陷部位。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池,其特征在于,所述第一凹陷部位与所述第一凸出部位相匹配,所述第一凸出部位与所述第一凹陷部位之间通过所述间隔区域间隔;
和/或,在所述第一区域和所述第二区域的交替排布方向上,所述第一电极设置区与相邻所述第二电极设置区之间的间距大于等于所述第一结合部设置区的第一凸出部位与相邻所述第二电极设置区之间的间距。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,所述第二区域包括相连的第二电极设置区和第二结合部设置区,所述第二电极设置区用于对应设置第二栅线电极,所述第二结合部设置区用于对应设置与所述第二栅线电极连接的第二结合部;
在所述第一区域和所述第二区域的交替排布方向上,所述第二结合部设置区的至少一侧相对于所述第二电极设置区朝向邻近的所述间隔区域凸出,形成第二凸出部位。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池,其特征在于,在垂直于所述第一区域和所述第二区域的交替排布方向上,所述第一凸出部位和相邻的所述第二凸出部位错开设置,且通过所述间隔区域间隔。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池,其特征在于,所述第一凸出部位与相邻的所述第二凸出部位在平行于所述第一区域和所述第二区域的交替排布方向的直线上的投影存在重叠。
9.根据权利要求6所述的太阳能电池,其特征在于,在所述第一区域和所述第二区域的交替排布方向上,所述第一电极设置区的至少一侧相对于所述第一电极设置区背离邻近的所述间隔区域凹陷,形成第二凹陷部位。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池,其特征在于,所述第二凹陷部位与所述第二凸出部位相匹配,所述第二凸出部位与所述第二凹陷部位之间通过所述间隔区域间隔。
11.根据权利要求6-10任一项所述的太阳能电池,其特征在于,在所述第一区域和所述第二区域的交替排布方向上,所述第一凸出部位相对于所述第一电极设置区的同侧的凸出宽度为40μm~80μm;
和/或,所述第二凸出部位相对于所述第二电极设置区的同侧的凸出宽度为40μm~80μm。
12.根据权利要求1-10任一项所述的太阳能电池,其特征在于,所述太阳能电池还包括所述第一栅线电极和所述第一结合部;
在所述第一区域和所述第二区域的交替排布方向上,所述第一结合部的宽度与所述第一电极设置区的宽度的比值为0.35~1.4;
和/或,所述第一栅线电极的宽度与所述第一电极设置区的宽度的比值为0.015~0.3。
13.根据权利要求1-10任一项所述的太阳能电池,其特征在于,所述太阳能电池还包括第二栅线电极和第二结合部;
在所述第一区域和所述第二区域的交替排布方向上,所述第二结合部的宽度与所述第二电极设置区的宽度的比值为0.2~0.7;
和/或,所述第二栅线电极的宽度与所述第二电极设置区的宽度的比值为0.012~0.12。
14.一种光伏组件,其特征在于,包括:
电池串,所述电池串由若干个如权利要求1至13中任一项所述的太阳能电池电连接形成;
互联件,和所述太阳能电池的结合部电连接;
及封装层,覆盖所述电池串的表面。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202510033745.6A CN120358836A (zh) | 2025-01-08 | 2025-01-08 | 一种太阳能电池和光伏组件 |
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| CN202510033745.6A CN120358836A (zh) | 2025-01-08 | 2025-01-08 | 一种太阳能电池和光伏组件 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| CN202510033745.6A Pending CN120358836A (zh) | 2025-01-08 | 2025-01-08 | 一种太阳能电池和光伏组件 |
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| CN (1) | CN120358836A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120936138A (zh) * | 2025-10-14 | 2025-11-11 | 天津爱旭太阳能科技有限公司 | 太阳能电池、电池串、光伏组件及光伏系统 |
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2025
- 2025-01-08 CN CN202510033745.6A patent/CN120358836A/zh active Pending
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