[實用新型]無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊及組件

有效

• 申請號: 201420564932.4
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN204088344U
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 林建偉;夏文進;孫玉海;張育政
• 申請（專利權）人: 蘇州中來光伏新材股份有限公司
• 主分類號: H01L31/05
• 分類號: H01L31/05;H01L31/042
• 代理公司: 北京金之橋知識產權代理有限公司 11137
• 代理人: 林建軍

技術領域

本實用新型涉及太陽能電池領域，特別涉及無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊及組件。

背景技術

能源是人類活動的物質基礎，隨著人類社會的不斷發展和進步，對能源的需求與日俱增。傳統的化石能源屬于不可再生能源已經很難繼續滿足社會發展的需求，因此全球各國近年來對新能源和可再生源的研究和利用日趨火熱。其中太陽能發電技術具有將太陽光直接轉化為電力、使用簡單、環保無污染、能源利用率高等優勢尤其受到普遍的重視。太陽能發電是使用大面積的P-N結二極管在陽光照射的情況下產生光生載流子發電。

現有技術中，占主導地位并大規模商業化的晶體硅太陽電池，其發射區和發射區電極均位于電池正面(向光面)，即主柵、輔柵線均位于電池正面。由于太陽能級硅材料電子擴散距離較短，發射區位于電池正面有利于提高載流子的收集效率。但由于電池正面的柵線阻擋了部分陽光(約為8％)，從而使太陽能電池的有效受光面積降低并由此而損失了一部分電流。另外在電池片串聯時，需要用鍍錫銅帶從一塊電池的正面焊接到另一塊電池的背面，如果使用較厚的鍍錫銅帶會由于其過于堅硬而導致電池片的碎裂，但若用細寬的鍍錫銅帶又會遮蔽過多的光線。因此，無論使用何種鍍錫焊帶都會帶來串聯電阻帶來的損耗和光學損耗，同時不利于電池片的薄片化。為了解決上述技術問題，本領域技術人員將正面電極轉移到電池背面，開發出無主柵背接觸太陽能電池，背接觸太陽電池是指電池的發射區電極和基區電極均位于電池背面的一種太陽電池。背接觸電池有很多優點：①效率高，由于完全消除了正面柵線電極的遮光損失，從而提高了電池效率。②可實現電池的薄片化，串聯使用的金屬連接器件都在電池背面，不存在從正面到背面的連接可以使用更薄的硅片，從而降低成本。③更美觀，電池的正面顏色均勻，滿足了消費者的審美要求。

背接觸太陽電池包括MWT、EWT和IBC等多種結構。背接觸太陽電池大規模商業化生產的關鍵是在于如何高效低成本的將背接觸太陽電池串聯起來并制作成太陽能組件。MWT組件通常的制備方法是使用復合導電背層材料，在導電背層材料上施加導電膠，在封裝材料上對應的位置沖孔使導電膠貫穿封裝材料，將背接觸太陽電池準確地放置于封裝材料上使導電背層材料上的導電點與背接觸太陽電池上的電極通過導電膠接觸，然后在電池片上鋪設上層EVA和玻璃，再將整個層疊好的模組翻轉進入層壓機進行層壓。此工藝存在以下幾個缺陷：1、所使用的復合導電背層材料是在背層材料中復合導電金屬箔，通常為銅箔，且需要對銅箔進行激光刻蝕或化學腐蝕。由于激光刻蝕對于簡單圖形尚可操作，對于復雜圖案刻蝕速度慢，生產效率低，而化學腐蝕除了需預先制備形狀復雜且耐腐蝕的掩膜外還存在環境污染和腐蝕液對高分子基材的腐蝕。所以此方式制造的導電型背層材料制造工藝復雜，成本極高。2、需要對太陽電池片后層的封裝材料進行沖孔以便使導電膠貫穿封裝材料，由于封裝材料通常是粘彈體，進行精確沖孔難度極大。3、需要精確的點膠設備將導電膠涂覆在背層材料的相應位置，對MWT這種背接觸點較少的電池還可以操作，對IBC等背接觸點面積小、數量大的背接觸電池使用點膠設備根本無法實現。

IBC技術將P-N結放置于電池背面，正面無任何遮擋同時減少了電子收集的距離，因此可大幅度提高電池片效率。IBC電池在正面使用淺擴散、輕摻雜和SiO₂鈍化層等技術減少復合損失，在電池背面將擴散區限制在較小的區域，這些擴散區在電池背面成點陣排列，擴散區金屬接觸被限制在很小的范圍內呈現為數量眾多的細小接觸點。IBC電池減少了電池背面的重擴散區的面積，摻雜區域的飽和暗電流可以大幅減小，開路電壓和轉換效率得以提高。同時通過數量眾多的小接觸點收集電流使電流在背表面的傳輸距離減少，大幅度降低組件的串聯內阻。

IBC背接觸電池由于具有常規太陽能電池難以達到的高效率而備受業界關注，已經成為新一代太陽能電池技術的研究熱點。但現有技術中IBC太陽能電池模塊P-N結位置相鄰較近且均在電池片背面，難以對IBC電池模塊進行串聯并制備成組件。為解決上述問題，現有技術也出現了多種對IBC無主柵背接觸太陽能電池的改進，Sunpower公司是該發明將相鄰的P或N發射極通過銀漿絲網印刷細柵線相連最終將電流導流至電池邊緣，在電池片邊緣印刷較大的焊點再使用連接帶進行焊接串聯，并且目前太陽能領域一直使用絲網印刷技術形成電流的匯流，如最新申請的專利201310260260.8，201310606634.7，201410038687.8，201410115631.8。