一种太阳能电池片及其制备方法、含有该电池片的太阳能电池组件技术

本发明专利技术提供了一种太阳能电池片及其制备方法、含有该电池片的太阳能电池组件。本发明专利技术的太阳能电池片包括：硅基体片；设置在所述硅基体片向光面的电极种子栅线层、设置在所述电极种子栅线层表面的电极阻挡层及设置在所述电极阻挡层表面的电极主体层；设置在所述硅基体片背光面的背电场及与背电场导通的背光面电极；所述电极种子栅线层为导电银浆烧结层；所述电极阻挡层为锡层、铅层、锡合金层和铅合金层中的至少一种。本发明专利技术的复合电极的电极阻挡层均匀致密，可有效阻止铜原子向硅基体的扩散，同时，副栅线的宽度减少，光的利用率增加，采用非银或少银金属制备电池的向光面电极，电池的成本大幅度降低，增加了太阳能电池发电与传统发电的竞争力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能电池领域，尤其涉及一种太阳能电池片及其制备方法、含有该 电池片的太阳能电池组件。
技术介绍
太阳能作为一种绿色能源，以其取之不竭、无污染、不受地域资源限制等优点越来 越受到人们的重视。现有硅基太阳能电池一般通过将导电浆料印刷在硅基材上，采用金属 化工艺制备电极和背电场。向光面电极由向光面银浆干燥并烧结得到，该银浆主要由银粉、 无机玻璃粉、有机载体混合搅拌并轧制而成。向光面电极的银浆用量较多，随着硅材料价格 的降低，银浆成本在整个电池中的成本比例逐渐增大，如何采用非银或少银的材料替代目 前的银浆，并提高电极副栅线的高宽比，增加电池的光的利用率，成为现有研究硅基太阳能 电池的重点和热点。 现有研究通过先丝网印刷一层种子层银浆，再进行光诱导电镀（LIP)纯银工艺，制 备由种子银层和电镀银层共同组成的向光面电极，丝印的种子层栅线细且矮，烧结后作为 电镀纯银的导电层，得到的电极体电阻低，填充因子高，电池的光电转换效率理论上会有部 分提升，并能降低银浆的用量。电镀纯银相对银浆的成本低，也降低了电极成本，但现有的 银种子层的制备及丝印还存在许多问题，影响了其实际应用，例如丝印后的银种子层栅线 的分辨率不易达到设计要求，使光诱导电镀后的电极副栅线的宽度增加过大，遮光面积增 大，造成电池的短路电流下降，电池的光电转换效率反而下降，而且该方案仍需要较多的贵 金属银，对降低电池的成本不利。目前，也有进一步降低成本的，在印刷烧结得到种子银栅线后，再采用光诱导电镀 工艺在种子银层上电镀一层薄的金属镍作为电极阻挡层，然后在电极阻挡层上电镀金属铜 作为电极主体层。电极阻挡层的作用是阻止金属铜原子穿过烧结得到的种子银层，进入硅 基体而使电池的电性能变差。该方法因采用电镀金属镍作为电极阻挡层，金属镍的硬度(或 屈服强度）与金属铜或金属银的差异很大，因此种子银层和电镀镍层，以及电镀镍层与电镀 铜层之间的附着力往往达不到要求，并且电镀镍的致密性也较差，采用该电极制作得到的 电池片，在后续制备成组件的长期使用过程中，电镀铜电极主体层中的铜原子容易穿过金 属镍层和烧结银层进入硅基体，从而使电池电性能下降。
技术实现思路
本专利技术为解决现有的太阳能电池片用向光面电极的成本高、电池性能差的缺陷， 从而提供一种成本低、电性能好的太阳能电池片及其制备方法、含有该电池片的太阳能电 池组件。 本专利技术提供了一种太阳能电池片，所述太阳能电池片包括： 娃基体片； 设置在所述硅基体片向光面的电极种子栅线层、设置在所述电极种子栅线层表面的电 极阻挡层及设置在所述电极阻挡层表面的电极主体层； 设置在所述硅基体片背光面的背电场及与背电场导通的背光面电极； 所述电极种子栅线层为导电银浆烧结层；所述电极阻挡层为锡层、铅层、锡合金层和铅 合金层中的至少一种。 本专利技术还提供了所述太阳能电池片的制备方法，该方法包括在硅基体片向光面制 备向光面电极、硅基体片背光面制备背电场及与背电场导通的背电极；所述向光面电极的 制备方法包括在硅基体片向光面制备减反射膜，然后在减反射膜的表面印刷银浆并烧结制 备电极种子栅线层，再在电极种子栅线层上制备电极阻挡层，最后在电极阻挡层上制备电 极主体层。 本专利技术的太阳能电池片，所述电极阻挡层均匀致密，厚度小，可有效阻止铜原子的 扩散，且电极阻挡层与种子栅线层及电极主体层的粘附力好。相比传统丝网印刷银浆得到 的向光面电极的太阳能电池，本专利技术太阳能电池的副栅线的宽度有所降低，电池的短路电 流、填充因子、光电转换效率、光电转化效率衰减、焊接强度衰减等特性，均与传统电池接近 或有所提升，且所采用的银的量有所减少，电池的成本降低。 本专利技术还提供了一种太阳能电池组件，所述太阳能电池组件包括依次层叠的背 板、密封胶层、电池片、密封胶层和透光层；所述电池片为本专利技术所述的太阳能电池片。 本专利技术的太阳能电池组件的各项性能与传统工艺制作的组件的各项性能基本持 平，并且，本专利技术采用多层复合电极替代传统的印刷银浆得到的电极，较大程度地降低了电 池的材料成本。【具体实施方式】 为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合 实施例，对本专利技术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 本专利技术，并不用于限定本专利技术。 本专利技术提供了一种太阳能电池片，所述太阳能电池片包括 娃基体片； 设置在所述硅基体片向光面的电极种子栅线层、设置在所述电极种子栅线层表面的电 极阻挡层及设置在所述电极阻挡层表面的电极主体层； 设置在所述硅基体片背光面的背电场及与背电场导通的背光面电极； 所述电极种子栅线层为导电银浆烧结层；所述电极阻挡层为锡层、铅层、锡合金层和铅 合金层中的至少一种。 本专利技术中，种子栅线层因银浆中有机物挥发等原因，烧结后的银浆残余物中留存 有许多微细小孔，如在残留物上直接电镀金属铜或铜合金，则金属铜原子可以穿过微孔而 进入硅基体中。在本专利技术中，在电镀铜或铜合金之前添加一电极阻挡层，所述电极阻挡层为 锡层、铅层、锡合金层、铅合金层和锡铅合金层中的一种；所述电极主体层为铜层或者铜银 合金层。本专利技术电极阻挡层均匀致密，厚度小，可有效阻止铜原子的扩散，且种子栅线层与 电极阻挡层、电极阻挡层与电极主体层之间的粘附力好。 根据本专利技术所提供的太阳能电池片，优选地，所述电极阻挡层为锡铅合金层、锡铋 合金层、锡锑合金层、锡镍合金层、铅锑合金层、铅铋合金层、铅镍合金层、锡铅镍合金层、锡 铅锑合金层和锡铅铋合金层中的至少一种。 根据本专利技术所提供的太阳能电池片，优选地，所述锡合金层中的锡元素的质量含 量为4(T80wt% ;所述铅合金层中的铅元素的质量含量为4(T80wt% ;所述锡铅合金层中的锡 元素的质量含量为2(T40wt%,铅元素的质量含量为2(T40wt%。 所述电极阻挡层的材料元素，即金属元素锡、铅、铋、锑、镍，为对硅基体不会形成 有害杂质的元素，即使渗透入硅基体中，对于P型的硅衬底，也不会在其中产生深能级，因 此对电池的电性能以及电性能衰减都不会造成不利的影响。尤其是锡或铅含量在一定范围 内的锡合金或者铅合金形成的电镀层，其致密性要比纯锡或纯铅的电镀层要好，因此该电 极阻挡层的厚度可以做得很薄。本专利技术电镀的锡合金在低温下也不会产生"锡瘟"现象，也 不容易形成针状的锡结晶，因此可以在广泛的温度范围内阻止铜原子对硅的渗透。 根据本专利技术所提供的太阳能电池片，优选地，所述电极种子栅线层的厚度为 2. 0~6. 0mm,宽度为 30~50mm。 根据本专利技术所提供的太阳能电池片，锡、铅等金属的电阻率要比银、铜金属的电阻 率大得多，因此，电极阻挡层在能有效阻止铜原子扩散的情况下，最好尽量做得薄一点，这 样就可降低整个复合电极的体电阻。但是，太薄则不能有效的阻止电镀铜或铜合金中的铜 原子向硅的渗透，太厚则造成整个电极体电阻的增加。优选地，所述电极阻挡层的厚度为 0? 20~2. 00mm。 根据本专利技术所提供的太阳能电池片，优选地，所述电极主体层为铜银合金层，所述 铜银合金层中银的质量含量为〇. 1~5.Owt%。在本专利技术中，在所述电极主体层的铜中添加少 量的银，采用铜银合金作为电极主体层，则可以进一步降低电极主体层材料的电阻率，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池片，其特征在于，所述太阳能电池片包括：硅基体片；设置在所述硅基体片向光面的电极种子栅线层、设置在所述电极种子栅线层表面的电极阻挡层及设置在所述电极阻挡层表面的电极主体层；设置在所述硅基体片背光面的背电场及与背电场导通的背光面电极；所述电极种子栅线层为导电银浆烧结层；所述电极阻挡层为锡层、铅层、锡合金层和铅合金层中的至少一种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何龙，姜占锋，谭伟华，左静，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44