本發(fā)明涉及太陽能電池領(lǐng)域，尤其涉及一種P型PERC雙面太陽能電池；本發(fā)明還涉及一種P型PERC雙面太陽能電池的制備方法、組件和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

晶硅太陽能電池是一種有效吸收太陽輻射能，利用光生伏打效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)換成電能的器件，當(dāng)太陽光照在半導(dǎo)體P-N結(jié)上，形成新的空穴-電子對，在P-N結(jié)電場的作用下，空穴由N區(qū)流向P區(qū)，電子由P區(qū)流向N區(qū)，接通電路后就形成電流。

傳統(tǒng)晶硅太陽能電池基本上只采用正面鈍化技術(shù)，在硅片正面用PECVD的方式沉積一層氮化硅膜，降低少子在前表面的復(fù)合速率，可以大幅度提升晶硅電池的開路電壓和短路電流，從而提升晶硅太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

隨著對晶硅電池的光電轉(zhuǎn)換效率的要求越來越高，人們開始研究PERC背鈍化太陽電池技術(shù)。目前業(yè)界主流廠家的焦點集中在單面PERC太陽能電池的量產(chǎn)，而P型PERC雙面太陽能電池，由于光電轉(zhuǎn)換效率高，同時雙面吸收太陽光，發(fā)電量更高，在實際應(yīng)用中具有更大的使用價值。但是，目前P型PERC雙面太陽能電池也僅僅是一些研究機構(gòu)在實驗室做的研究，如何將P型PERC雙面太陽能電池的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化從而適應(yīng)大批量生產(chǎn)，有待本領(lǐng)域技術(shù)人員進一步探討和研究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種P型PERC雙面太陽能電池，可雙面吸收太陽光，擴大太陽能電池的應(yīng)用范圍和提高光電轉(zhuǎn)換效率。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種P型PERC雙面太陽能電池的制備方法、組件和系統(tǒng)，可雙面吸收太陽光，擴大太陽能電池的應(yīng)用范圍和提高光電轉(zhuǎn)換效率。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種P型PERC雙面太陽能電池，包括背銀主柵、鋁柵線、背面氮化硅膜、背面氧化鋁膜、P型硅、N型發(fā)射極、正面氮化硅膜和正銀電極；所述背面氮化硅膜、背面氧化鋁膜、P型硅、N型發(fā)射極、正面氮化硅膜和正銀電極從下至上依次層疊連接；

所述背面氮化硅膜和背面氧化鋁膜經(jīng)過激光開槽后形成30-500個平行設(shè)置的激光開槽區(qū)，每個激光開槽區(qū)內(nèi)設(shè)置至少1組激光開槽單元，所述鋁柵線通過激光開槽區(qū)與P型硅相連；所述鋁柵線與背銀主柵垂直連接。

作為上述技術(shù)方案的改進，當(dāng)每個激光開槽區(qū)內(nèi)設(shè)置2組或2組以上激光開槽單元時，各組激光開槽單元平行設(shè)置，相鄰兩組激光開槽單元之間的間距為5-480μm。

作為上述技術(shù)方案的改進，每組激光開槽單元包括至少1個激光開槽單元，激光開槽單元的圖案為圓形、橢圓形、三角形、四邊形、五邊形、六邊形、十字形或星形。

作為上述技術(shù)方案的改進，每組激光開槽單元包括一個圖案為條狀長方形的激光開槽單元。

作為上述技術(shù)方案的改進，同組激光開槽單元沿鋁柵線延伸方向間隔式排布，相鄰兩個激光開槽單元的間隔距離為0.01-50mm。

作為上述技術(shù)方案的改進，所述激光開槽區(qū)的寬度為10-500μm；鋁柵線的寬度為30-550μm；背銀主柵的寬度為0.5-5mm；所述鋁柵線的根數(shù)為30-500條；所述背銀主柵的根數(shù)為2-8條。

作為上述技術(shù)方案的改進，所述背銀主柵為連續(xù)直柵；或所述背銀主柵呈間隔分段設(shè)置；或所述背銀主柵呈間隔分段設(shè)置，各相鄰分段間通過連通區(qū)域連接。連通區(qū)域的形狀可以是連通線、三角形、四邊形、五邊形、圓形、橢圓形或各種圖形的組合。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種P型PERC雙面太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：

（1）在硅片正面和背面形成絨面，所述硅片為P型硅；

（2）在硅片正面進行擴散，形成N型發(fā)射極；

（3）去除擴散過程形成的磷硅玻璃和周邊PN結(jié)，并對硅片背面進行拋光；

（4）在硅片背面沉積氧化鋁膜和氮化硅膜；

（5）在硅片正面沉積氮化硅膜；

（6）對硅片背面的氮化硅膜和氧化鋁膜上進行激光開槽；

（7）在硅片背面印刷背銀主柵漿料，烘干；

（8）在激光開槽區(qū)上印刷鋁漿，使之與背銀主柵漿料垂直連接；

（9）在硅片正面印刷正銀電極漿料；

（10）對硅片進行高溫?zé)Y(jié)，形成背銀主柵、鋁柵線和正銀電極；

（11）對硅片進行抗LID退火，制得P型PERC雙面太陽能電池。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種PERC雙面太陽能電池組件，包括PERC太陽能電池和封裝材料，所述PERC太陽能電池是本發(fā)明所述的P型PERC雙面太陽能電池。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種PERC太陽能系統(tǒng)，包括PERC太陽能電池，所述PERC太陽能電池是本發(fā)明所述的P型PERC雙面太陽能電池。

實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果：

本發(fā)明所述P型PERC雙面太陽能電池在電池背面設(shè)有多條平行設(shè)置的鋁柵線，不僅替代現(xiàn)有單面太陽能電池中全鋁背電場，實現(xiàn)背面吸光的功能，還用作背銀電極中的副柵結(jié)構(gòu)用于傳導(dǎo)電子。制作本發(fā)明所述P型PERC雙面太陽能電池，可節(jié)省銀漿和鋁漿的用量，降低生產(chǎn)成本，而且實現(xiàn)雙面吸收光能，顯著擴大太陽能電池的應(yīng)用范圍和提高光電轉(zhuǎn)換效率。

根據(jù)所述P型PERC雙面太陽能電池所采用的制備方法、組件和系統(tǒng)同樣具有上述優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種P型PERC雙面太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種P型PERC雙面太陽能電池的又一結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明一種P型PERC雙面太陽能電池的另一結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明一種P型PERC雙面太陽能電池的另一結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明一種P型PERC雙面太陽能電池的激光開槽區(qū)第一實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明一種P型PERC雙面太陽能電池的激光開槽區(qū)第二實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明一種P型PERC雙面太陽能電池的激光開槽區(qū)第三實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明一種P型PERC雙面太陽能電池的激光開槽區(qū)第四實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明一種P型PERC雙面太陽能電池的激光開槽區(qū)第五實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本發(fā)明一種P型PERC雙面太陽能電池的激光開槽區(qū)第六實施例結(jié)構(gòu)示意圖;

圖11是本發(fā)明一種P型PERC雙面太陽能電池的激光開槽區(qū)第七實施例結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細描述。

現(xiàn)有的單面太陽能電池在電池的背面設(shè)有全鋁背電場覆蓋在硅片的整個背面，全鋁背電場的作用是提高了開路電壓Voc和短路電流Jsc，迫使少數(shù)載流子遠離表面，少數(shù)載流子復(fù)合率降低，從而整體上提高電池效率。然而，由于全鋁背電場不透光，因此，具有全鋁背電場的太陽能電池背面無法吸收光能，只能正面吸收光能，電池的綜合光電轉(zhuǎn)換效率難以大幅度的提高。

針對上述技術(shù)問題，如圖1所示，本發(fā)明提供一種P型PERC雙面太陽能電池，包括背銀主柵1、鋁柵線2、背面氮化硅膜3、背面氧化鋁膜4、P型硅5、N型發(fā)射極6、正面氮化硅膜7和正銀電極8；所述背面氮化硅膜3、背面氧化鋁膜4、P型硅5、N型發(fā)射極6、正面氮化硅膜7和正銀電極8從下至上依次層疊連接；

所述背面氮化硅膜3和背面氧化鋁膜4經(jīng)過激光開槽后形成30-500組平行設(shè)置的激光開槽區(qū)，每個激光開槽區(qū)內(nèi)設(shè)置至少1組激光開槽單元9，所述鋁柵線2通過激光開槽區(qū)與P型硅5相連；所述鋁柵線2與背銀主柵1垂直連接。

本發(fā)明對現(xiàn)有的單面PERC太陽能電池進行改進，不再設(shè)有全鋁背電場，而是將其變成許多的鋁柵線2，采用激光開槽技術(shù)在背面氮化硅膜3和背面氧化鋁膜4上開設(shè)激光開槽區(qū)，而鋁柵線2印刷在這些平行設(shè)置的激光開槽區(qū)上，從而能與P型硅5形成局部接觸，密集平行排布的鋁柵線2不僅能起到提高開路電壓Voc和短路電流Jsc，降低少數(shù)載流子復(fù)合率，提高電池光電轉(zhuǎn)換效率的作用，可替代現(xiàn)有單面電池結(jié)構(gòu)的全鋁背電場，而且鋁柵線2并未全面遮蓋硅片的背面，太陽光可從鋁柵線2之間投射至硅片內(nèi)，從而實現(xiàn)硅片背面吸收光能，大幅提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

優(yōu)選地，所述鋁柵線2的根數(shù)與激光開槽區(qū)的個數(shù)對應(yīng)，皆為30-500條，更佳地，所述鋁柵線2的根數(shù)為80-220條。所述鋁柵線2可以是直線，也可以是曲線形、弧形、波浪形、折線形等，激光開槽區(qū)形狀與鋁柵線2對應(yīng)，其實施方式并不局限于本發(fā)明所舉實施例。

如圖2所示為硅片背面，鋁柵線2與背銀主柵1呈垂直連接，其中背銀主柵1為連續(xù)直柵，由于背面氮化硅膜3和背面氧化鋁膜4設(shè)有激光開槽區(qū)，印刷鋁漿形成鋁柵線2時，鋁漿填充至激光開槽區(qū)，使得鋁柵線2與P型硅5形成局部接觸，可將電子傳輸至鋁柵線2，與鋁柵線2相交的背銀主柵1則匯集鋁柵線2上的電子，由此可知，本發(fā)明所述鋁柵線2起到提高開路電壓Voc和短路電流Jsc，降低少數(shù)載流子復(fù)合率，以及傳輸電子的作用，可替代現(xiàn)有單面太陽能電池中全鋁背電場，不僅減少銀漿和鋁漿的用量，降低生產(chǎn)成本，而且實現(xiàn)雙面吸收光能，顯著擴大太陽能電池的應(yīng)用范圍和提高光電轉(zhuǎn)換效率。

本發(fā)明所述背銀主柵1除了如圖2所示為連續(xù)直柵的設(shè)置外，還可以呈間隔分段設(shè)置，如圖3所示。也可以呈間隔分段設(shè)置，且各相鄰分段間通過連通區(qū)域連接，如圖4所示。連通區(qū)域可以是三角形、四邊形、五邊形、圓形、弧形或以上幾種圖形的組合，連通區(qū)域至少1個，連通區(qū)域的寬度為0.01-4.5mm。

需要說明的是，當(dāng)每個激光開槽區(qū)內(nèi)設(shè)置2組或2組以上激光開槽單元9時，各組激光開槽單元9平行設(shè)置，相鄰兩組激光開槽單元9之間的間距為5-480μm。

每組激光開槽單元9包括至少1個激光開槽單元9，激光開槽單元9的圖案為圓形、橢圓形、三角形、四邊形、五邊形、六邊形、十字形或星形。

下面通過具體實例進一步說明：

1.每個激光開槽區(qū)的激光開槽單元9的圖案相同的情況：

1.1同組激光開槽單元9圖案相同

1.1.1如圖5，每個激光開槽區(qū)設(shè)有1組激光開槽單元9，激光開槽單元9為連續(xù)的條狀長方形，激光開槽單元9的長度與鋁柵線長度相同；或激光開槽單元9的長度比鋁柵線長度短0.01-5mm；或激光開槽單元9的長度比鋁柵線長度長0.01-5mm。

1.1.2如圖6，每個激光開槽區(qū)設(shè)有2組或2組以上激光開槽單元9（圖中示例為3組），各組激光開槽單元平行設(shè)置，相鄰兩組激光開槽單元之間的間距為5-480μm。激光開槽單元9為連續(xù)的條狀長方形，激光開槽單元9的長度與鋁柵線長度相同；或激光開槽單元9的長度比鋁柵線長度短0.01-5mm；或激光開槽單元9的長度比鋁柵線長度長0.01-5mm。

1.1.3如圖7，每個激光開槽區(qū)設(shè)有1組激光開槽單元9，激光開槽單元9沿鋁柵線延伸方向間隔式排列，同組激光開槽單元9圖案可為圓形、橢圓形、三角形、四邊形、五邊形、六邊形、十字形或星形，圖中示例為長方形。

1.1.4如圖8，每個激光開槽區(qū)設(shè)有2組或2組以上激光開槽單元9（圖中示例為3組），各組激光開槽單元平行設(shè)置，相鄰兩組激光開槽單元之間的間距為5-480μm。激光開槽單元9按間隔式排列，激光開槽單元9圖案可為圓形、橢圓形、三角形、四邊形、五邊形、六邊形、十字形或星形，圖中示例為長方形。

1.2同組激光開槽單元9圖案不相同

1.2.1如圖9，每個激光開槽區(qū)設(shè)有1組激光開槽單元9，激光開槽單元9按間隔式排列，激光開槽單元9圖案可為圓形、橢圓形、三角形、四邊形、五邊形、六邊形、十字形或星形，激光開槽單元9圖案不完全相同。

1.2.2如圖10，每個激光開槽區(qū)設(shè)有2組或2組以上激光開槽單元9，激光開槽單元9沿鋁柵線延伸方向間隔式排列，激光開槽單元9圖案可為連續(xù)長線段、圓形、橢圓形、三角形、四邊形、五邊形、六邊形、十字形或星形，不同組激光開槽單元9中的激光開槽單元9排列部分不同或全部不同，圖中示例為不同組激光開槽單元9全部不同的情況。

2.不同激光開槽區(qū)的激光開槽單元9的圖案不完全相同的情況：

上述圖5-圖10中取單個激光開槽區(qū)進行組合，如圖11，或者除激光開槽單元9為連續(xù)的長線段情況外，1.1.1-1.1.4以及1.2.1-1.2.2情況中以其中一種情況對不同激光開槽區(qū)進行不同的排列。

需要說明的是，上面不同情況下激光開槽區(qū)之間的間隔距離可以相同，也可不同。同組激光開槽單元9的相鄰兩個激光開槽單元9的間隔距離為0.01-50mm，同組激光開槽單元9之間的間隔距離可以相同，也可不同。

本發(fā)明所述激光開槽區(qū)的寬度為10-500μm；位于激光開槽區(qū)下方的鋁柵線2的寬度大于激光開槽區(qū)的寬度，鋁柵線2的寬度為30-550μm。在上述鋁柵線2寬度選擇較大數(shù)值如500μm，而激光開槽區(qū)寬度選擇較小數(shù)值如40μm，可將多組激光開槽區(qū)并排設(shè)在同一鋁柵線2之上，保證鋁柵線2與P型硅5有足夠的接觸面積。

綜上，本發(fā)明所述P型PERC雙面太陽能電池改變設(shè)有多條平行設(shè)置的鋁柵線2，不僅替代現(xiàn)有單面太陽能電池中全鋁背電場實現(xiàn)背面吸光，還用于背銀電極中的副柵結(jié)構(gòu)用作傳導(dǎo)電子。制作本發(fā)明所述P型PERC雙面太陽能電池，可節(jié)省銀漿和鋁漿的用量，降低生產(chǎn)成本，而且實現(xiàn)雙面吸收光能，顯著擴大太陽能電池的應(yīng)用范圍和提高光電轉(zhuǎn)換效率。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供P型PERC雙面太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：

（1）在硅片正面和背面形成絨面，所述硅片為P型硅。

選用濕法或者干法刻蝕技術(shù)，通過制絨設(shè)備在硅片表面形成絨面。

（2）在硅片正面進行擴散，形成N型發(fā)射極。

本發(fā)明所述制備方法采用的擴散工藝是將硅片置于熱擴散爐中進行擴散，在P型硅的上方形成N型發(fā)射極，擴散時應(yīng)控制控制溫度在800℃-900℃范圍內(nèi)，目標(biāo)方塊電阻為90-150歐/□。

擴散過程中會在硅片的正面和背面形成磷硅玻璃層，磷硅玻璃層的形成是由于在擴散過程中，POCl₃與O₂反應(yīng)生成P₂O₅淀積在硅片表面。P₂O₅與Si反應(yīng)又生成SiO₂和磷原子，這樣就在硅片表面形成一層含有磷元素的SiO₂，稱之為磷硅玻璃。所述磷硅玻璃層可以在擴散時收集硅片中的雜質(zhì)，可進一步降低太陽能電池的雜質(zhì)含量。

（3）去除擴散過程形成的磷硅玻璃和周邊PN結(jié)，并對硅片背面進行拋光。

本發(fā)明將經(jīng)擴散后的硅片置于體積比為1:5的HF（質(zhì)量分數(shù)40%-50%）和HNO₃（質(zhì)量分數(shù)60%-70%）混合溶液酸槽中浸泡15s去除磷硅玻璃和周邊PN結(jié)。磷硅玻璃層的存在容易導(dǎo)致PECVD的色差及Si_xN_y的脫落，而且所述磷硅玻璃層中含有大量的磷以及從硅片中遷移的雜質(zhì)，因此需要去除磷硅玻璃層。

需要說明的是，對硅片背面進行拋光的步驟視實際情況考慮是否進行。

（4）在硅片背面沉積氧化鋁膜和氮化硅膜。

（5）在硅片正面沉積氮化硅膜。

上述氧化鋁膜和氮化硅膜沉積步驟可采用常規(guī)的PECVD設(shè)備、ALD設(shè)備或APCVD設(shè)備依次在硅片背面和正面上沉積氮化硅膜。需要說明的是，步驟（4）和步驟（5）順序可顛倒互換。

（6）對硅片背面的氮化硅膜和氧化鋁膜上進行激光開槽。

采用激光開槽技術(shù)在硅片背面的氮化硅膜和氧化鋁膜上開槽，開槽深度直至P型硅下表面。優(yōu)選地，所述激光開槽區(qū)的寬度為10-500μm。

（7）在硅片背面印刷背銀主柵漿料，烘干。

根據(jù)背銀主柵的圖案印刷背銀主柵漿料。所述背銀主柵的圖案為連續(xù)直柵；或所述背銀主柵呈間隔分段設(shè)置；或所述背銀主柵呈間隔分段設(shè)置，各相鄰分段間通過連通區(qū)域連接。

（8）在激光開槽區(qū)上印刷鋁漿，使之與背銀主柵漿料垂直連接。

印刷鋁柵線時可對激光開槽區(qū)進行精確定位，方法簡單，定位精度高。

（9）在硅片正面印刷正銀電極漿料。

（10）對硅片進行高溫?zé)Y(jié)，形成背銀主柵、鋁柵線和正銀電極。

優(yōu)選地，鋁柵線的寬度為30-550μm；背銀主柵的寬度為0.5-5mm；所述鋁柵線的根數(shù)為30-500條；所述背銀主柵的根數(shù)為2-8條。

（11）對硅片進行抗LID退火，制得P型PERC雙面太陽能電池。

相應(yīng)的，本發(fā)明還公開一種P型PERC雙面太陽能電池組件，包括P型PERC雙面太陽能電池和封裝材料，所述PERC太陽能電池是上述任一的P型PERC雙面太陽能電池。具體的，作為P型PERC雙面太陽能電池組件的一實施例，其由上至下依次連接的高透鋼化玻璃、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、PERC太陽能電池、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA和高透鋼化玻璃組成。

相應(yīng)的，本發(fā)明還公開一種P型PERC雙面太陽能系統(tǒng)，包括P型PERC雙面太陽能電池，所述PERC太陽能電池是上述任一的P型PERC雙面太陽能電池。作為PERC太陽能系統(tǒng)的一優(yōu)選實施例，包括PERC太陽能電池、蓄電池組，充放電控制器逆變器，交流配電柜和太陽跟蹤控制系統(tǒng)。其中，PERC太陽能系統(tǒng)可以設(shè)有蓄電池組、充放電控制器逆變器，也可以不設(shè)蓄電池組、充放電控制器逆變器，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行設(shè)置。

需要說明的是，PERC太陽能電池組件、PERC太陽能系統(tǒng)中，除了P型PERC雙面太陽能電池之外的部件，參照現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計即可。

最后所應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對本發(fā)明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。