[發明專利]太陽電池及用于拼接太陽電池碎片的方法

無效

• 申請號: 201110184713.4
• 申請日: 2011-07-04
• 公開（公告）號: CN102867873A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 張陸成
• 申請（專利權）人: 張陸成
• 主分類號: H01L31/05
• 分類號: H01L31/05;H01L31/042;H01L31/18
• 代理公司: 北京瑞恒信達知識產權代理事務所(普通合伙) 11382
• 代理人: 苗青盛

技術領域

本發明屬于太陽電池技術領域，具體涉及太陽電池及用于拼接太陽電池碎片的方法。

背景技術

太陽電池(又稱為太陽能電池)是可以將太陽能轉換成電能的半導體器件。目前，包括單晶硅太陽電池和多晶硅太陽電池在內的晶體硅太陽電池占到目前太陽電池產量的90％以上。從太陽電池的電極結構來講，有兩面都有電極的金屬包覆太陽電池(MWT)、發射區包覆(EWT)太陽電池、HIT太陽電池和現在市面上占大多數的傳統絲網印刷電極太陽電池，也有全背電極太陽電池，還有正面和背面都可以接受光的雙面電池等等。

為簡單起見，又不失一般性地進行說明，下面以目前市面上占大多數的晶體硅太陽電池為例，其結構如圖1-1和圖1-2所示。圖1-1是晶體硅太陽電池前表面(即正面)及側面圖，圖1-2是晶體硅太陽電池背表面(即背面)及側面圖。通常，太陽電池前表面是接受光的受光面，而太陽電池背表面是背光面。在垂直于太陽電池的平面方向，其結構包括：太陽電池的光電活性區，該光電活性區包括基區1、通過擴散形成的p-n結2和發射區3；用于鈍化表面并減少入射光反射的減反膜4；前電極指柵7和前電極主柵8，其統稱為太陽電池的前電極；以及背電極板6和背電極主柵5，其統稱為太陽電池的背電極。

在太陽電池的基區1為p型材料的情況下，p-n結2將以硅原子為基體的材料分成兩部分，靠近前表面即光入射面的發射區3的部分為n型區，與n型區聯接的前電極為太陽電池的負電極，靠近背表面的基區1的部分為p型區，與p型區聯接的背電極為太陽電池的正電極。在p-n結2附近形成一個空間電荷耗盡區。入射光線進入發射區3、電荷耗盡區或基區1后，會產生電子-空穴對，當這些電子-空穴對中的少子被電荷耗盡區收集以后，對外電路形成電壓。當外電路閉合時，在p-n結2靠近前表面部分，電流被收集到發射區3以后，沿太陽電池平面方向流經發射區3，然后依次被前電極指柵7和前電極主柵8收集；在p-n結2靠近背表面部分，電流被收集到基區1以后，然后到達背電極板6，并在該背電極板6內沿太陽電池平面方向被背電極主柵5收集，從而將光轉化為電。

然而，在晶體硅太陽電池的制造過程中，由于原硅片原有的微裂紋，或電池制造工藝過程中的操作不當等因素，會使作為最終產品的太陽電池的局部區域留下或產生新的微裂紋或宏觀裂紋，甚至破裂成碎片。

裂紋有許多不同的存在位置、大小和形態，圖2-1是具有裂紋的太陽電池的示意圖。裂紋可以出現在太陽電池體內任何區域。在平行太陽電池的平面方向，裂紋的長度可以有幾個納米到貫穿整個太陽電池的最長路徑。在垂直太陽電池的平面方向，裂紋的深度可以只是局限在基區1或發射區3，也可以貫穿基區1、p-n結2、發射區3和減反膜4(如裂紋9)，還可以繼續貫穿前電極指柵7和前電極主柵8(如裂紋10和裂紋11)。當裂紋11在垂直太陽電池平面方向再貫穿背電極板6，形成如圖2-2的斷裂紋12，就造成整塊太陽電池沿斷裂紋12的方向破裂成兩部分。裂紋沿太陽電池平面方向的走向可以多樣化，它們可以與邊沿有一定的傾斜角度(如裂紋9)，也可以平行于太陽電池邊緣(如裂紋11)，還可以改變方向在太陽電池內部延伸，甚至貫穿整塊太陽電池(如裂紋10)。

太陽電池厚度一般小于0.3毫米，在太陽電池的搬運及使用過程中容易受到應力的影響，微裂紋容易沿太陽電池平面方向和垂直太陽電池平面方向擴展。擴展后的裂紋一旦貫穿發射區3，原來沿發射區3的平面方向的電流就在該裂紋處受到阻礙，從而增加了整塊太陽電池的串聯電阻，降低太陽電池的輸出功率；更嚴重的是，擴展后的裂紋一旦同時貫穿發射區3、前電極指柵7和前電極主柵8，電流在該裂紋處的收集變得更為困難甚至不可能，裂紋附近的區域很可能變成沒有光電活性的死區，從而大大降低太陽電池的輸出功率；此外擴展后的裂紋也可以貫穿背電極板6或背電極主柵5，從而也會大大降低太陽電池的輸出功率；當裂紋貫穿整片太陽電池時，太陽電池沿該裂紋分裂成碎片，例如，圖2-2中的太陽電池在斷裂紋12處沿平行于邊沿方向分裂成兩部分。

目前對這些具有裂紋的太陽電池以及碎片的處理和利用方法是將它們用激光、工具刀等切割成若干小的矩形，然后，將其中光電性能完好的矩形小電池片做成組件，并將其它光電性能不好或不規則的電池碎片當廢品處理。這種辦法的一個缺點是切割后得到的小電池面積變小，串聯做成組件后電流變小，另一個缺點是那些不規則的電池碎片得不到利用，從而造成浪費。

發明內容