一种三维导电复合芯板及其应用制造技术

本发明专利技术公开一种三维导电复合芯板及其应用，导电复合芯板包含叠置的第三EVA层、第一铜箔层、第四EVA层和第二铜箔层；采用该复合芯板支撑的电池在电池背面P区和N区采用短波激光对进行矢量传输的图形化设计，P区呈点状分布，在电池背面，第一排为正电极点，第二排为负电极点，第三排为正电极点，第四排为负电极点，以此类推在整个电池背面重复；在正电极点的周围以正极点为圆形的圆形区域为P区，第一排两个相邻的正极点和第三排对应位置处的正电极点构成等边三角形，以此类推在整个电池背面重复；该电池结构可以对载流子进行有效整流使得电子和空穴按矢量进行传输收集，在固定的载流子扩散长度内，最大化载流子收集效率。最大化载流子收集效率。最大化载流子收集效率。

【技术实现步骤摘要】
一种三维导电复合芯板及其应用


[0001]本专利技术涉及一种利于形成载流子矢量收集的背接触太阳能电池及一种对应的三维导电复合芯板设计与制备方法，属于太阳能电池生产


技术介绍

[0002]IBC电池技术，作为在太阳能电池发展长河中被开发出来时间最悠久的技术之一，自成体系，一直是科研机构等前沿院所追捧的对象，在晶体硅太阳能电池效率记录榜上经常能看到它的身影，IBC电池的发展一直受限于复杂的生产工艺和较高的量产成本。IBC电池区别于其他晶硅太阳能电池之处在于，电池正面没有任何金属电极遮挡，它的发射极和正负电极都在电池的背面，且呈叉指状分布。以上特点使得IBC电池正面受光面积达到最大。
[0003]IBC电池技术在被开发几十年后仍能保持竞争力，并越来越受关注，除了它具有高转换效率的结构外，还在于它能和其他晶体硅技术路线的优点和钝化技术相结合。比如和Topcon技术相结合，成为TBC；和HJT技术相结合，成为HBC。
[0004]传统叉指状背接触太阳能电池前表面离背面PN结较远，为了降低前表面的复合，需要更好的表面钝化。由于它的正负电极均在电池背面，载流子的传输方向变得更为复杂，较上下电极的纵向传输，IBC结构下N区上方的空穴需要经过一段横向传输，再经过一段纵向传输才能被P区的正电极导出；P区上方的电子也需要经过一段横向传输，再经过一段纵向传输才能被N区的负电极导出。所以制作IBC电池必须选取载流子寿命较高的衬底。
[0005]以上为传统叉指状背接触太阳能电池载流子的传输特点，使得在制作该电池时需要选用具有长扩散长度的高质量硅片，以降低载流子在到达背结前的复合，这也导致了传统叉指状背接触太阳能电池量产成本的高居不下。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，设计出了载流子能够按矢量收集的背接触太阳能电池，该太阳能电池结构可以对载流子进行有效整流使得电子和空穴按矢量进行传输收集，在固定的载流子扩散长度内，最大化载流子收集效率，提升电池的填充因子FF，打破传统背接触太阳能电池效率提升的瓶颈。
[0007]为达到上述目的，本专利技术通过以下方案来实现：一种利于形成载流子矢量收集的背接触太阳能电池，所述电池自上而下依次包括：正面高透玻璃、第一EVA层、正面氮化硅层、氧化铝层、P型硅片、二氧化硅隧穿层、n型poly多晶硅层、氧化铝层、背面氮化硅层、第二EVA层、第一铜箔层、第三EVA层、第二铜箔层、第四EVA层、背板；在电池背面P区和N区采用短波激光对进行矢量传输的图形化设计，所述P区呈点状分布，在电池背面，第一排为正电极点，第二排为负电极点，第三排为正电极点，第四排为负电极点，以此类推在整个电池背面重复；在所述正电极点的周围以所述正极点为圆形的
圆形区域为P区，第一排两个相邻的正极点和第三排对应位置处的正电极点构成等边三角形，以此类推在整个电池背面重复；第二排两个相邻的负电极点和第四排对应位置处的负电极点构成等边三角形，以此类推在整个电池背面重复。
[0008]进一步的，由正极点构成的等边三角形边长为0.5√3
㎜
。
[0009]进一步的，由负极点构成的等边三角形边长为0.5√3
㎜
。
[0010]本申请还提供上述利于形成载流子矢量收集的背接触太阳能电池的制备方法，所述制备方法包括如下工艺步骤：S101 采用P型硅片作为衬底：对硅片进行预清洗，然后进行双面碱抛光，去除硅片表面的污染物，形成洁净平整的抛光面；S102通过采用LPCVD或PECVD法制备二氧化硅隧穿层和非晶硅层，厚度100
‑
130nm；S103通过采用磷扩散对本征非晶硅层进行掺杂，同时晶化形成多晶硅层n poly，方阻60
‑
100Ω/
□
；S0104通过采用短波激光，对进行磷扩散时形成的PSG掩膜进行开膜，得到具有设定图形的掩膜层；S105通过采用链式酸抛设备，将衬底硅片正面绕镀的PSG去除干净，保留背面图形化后的掩膜层；S106通过采用槽式碱制绒设备，在掩膜层的保护下，通过碱制绒将非掩膜区域的n poly层刻蚀干净，暴露出P型衬底，形成P区；同时将正面绕镀的n poly层也刻蚀干净，然后在正面的抛光面上进行碱制绒，形成绒面；S107通过采用RCA清洗的方式对制绒后的硅片进行进一步清洗；S108通过采用ALD设备在硅片两面同时制备氧化铝层，厚度3
‑
12nm；S109通过采用PECVD设备在硅片正背面分别沉积氮化硅膜，厚度均为70
‑
100nm；S110通过激光开槽设备，在硅片背面P区的氮化硅膜上进行开膜；光斑直径为28
‑
34μm；S111通过丝网印刷设备在硅片背面的P区内印刷铝浆，铝浆覆盖开膜区域；在硅片背面的N区内印刷银浆；S112通过烧结设备，在高温下使浆料和硅基底形成良好的欧姆接触；S113最后对电池片进行测试分选。
[0011]进一步的，S0301步骤中进行磷掺杂时采用两步法，第一步为沉积磷源和高温推进过程，得到目标方阻下的n poly层；第二步为PSG增厚沉积的过程，使用厚PSG层作为掩膜。
[0012]本申请还提供一种三维导电复合芯板，所述导电复合芯板包含叠置的第三EVA层、第一铜箔层、第四EVA层和第二铜箔层；其中，所述第一铜箔层构成为电池面导电芯板，第二铜箔层构成背板面导电芯板。
[0013]进一步的，所述电池片背面P区的铝正电极点通过导电胶透过正电极点镂空区与第一铜箔层连接，所述电池片背面N区的银负电极点通过导电胶透过负电极点镂空区与第二铜箔层连接。
[0014]进一步的，本申请还提供三维导电复合芯板的制作方法，所述制作方法用于制备上述维导电复合芯板，所述方法包括如下工艺步骤：
S201 准备两个卷轴，第一卷轴上缠绕第三EVA层，第二卷轴上缠绕第一铜箔层；S202将第三EVA层和第一铜箔层对齐后通过加热辊压进行复合，得到单张导电芯板；S203对铜箔和EVA进行加工，通过使用普通切割激光打出正电极点镂空区和负电极点镂空区图案，然后将镂空区域内的铜箔或EVA，进行手撕去除；S204将整面的铜箔图形化成相应的导电路线，得到电池面导电芯板；S205重复S0201
‑ꢀ
S0204的步骤，得到第四EVA层和第二铜箔层复合成的背板面导电芯板，通过调整激光工艺，所述背板面导电芯板上的铜箔形状和电池面导电芯板上的铜箔形状不相同； S206同样采用加热辊压复合技术，将电池面导电芯板的第三EVA层与背板面导电芯板的第二铜箔层进行复合，得到四层三维复合导电芯板。
[0015]与传统晶硅背接触太阳能电池组件相比，本专利技术提出的一种利于形成载流子矢量收集的背接触太阳能电池组件，具备如下有益效果：1.本专利技术中的晶硅太阳能电池的正面无金属栅线遮挡，拥有更多受光面积，能有效提高转换效率；2. 通过独创性的P区、N区设计来打破传统背接触太阳能电池效率提升的瓶颈，最大化载流子收集效率，提升电池的填充因子F本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利于形成载流子矢量收集的背接触太阳能电池，其特征在于，所述电池自上而下依次包括：正面高透玻璃、第一EVA层、正面氮化硅层、氧化铝层、P型硅片、二氧化硅隧穿层、n型poly多晶硅层、氧化铝层、背面氮化硅层、第二EVA层、第一铜箔层、第三EVA层、第二铜箔层、第四EVA层、背板；在电池背面P区和N区采用短波激光对进行矢量传输的图形化设计，所述P区呈点状分布，在电池背面，第一排为正电极点，第二排为负电极点，第三排为正电极点，第四排为负电极点，以此类推在整个电池背面重复；在所述正电极点的周围以所述正极点为圆形的圆形区域为P区，第一排两个相邻的正极点和第三排对应位置处的正电极点构成等边三角形，以此类推在整个电池背面重复；第二排两个相邻的负电极点和第四排对应位置处的负电极点构成等边三角形，以此类推在整个电池背面重复。2.根据权利要求1所述的一种利于形成载流子矢量收集的背接触太阳能电池，其特征在于，由正极点构成的等边三角形边长为0.5√3
㎜
。3.根据权利要求1所述的一种利于形成载流子矢量收集的背接触太阳能电池，其特征在于，由负极点构成的等边三角形边长为0.5√3
㎜
。4.一种利于形成载流子矢量收集的背接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下工艺步骤：S101 采用P型硅片作为衬底：对硅片进行预清洗，然后进行双面碱抛光，去除硅片表面的污染物，形成洁净平整的抛光面；S102通过采用LPCVD或PECVD法制备二氧化硅隧穿层和非晶硅层，厚度100
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130nm；S103通过采用磷扩散对本征非晶硅层进行掺杂，同时晶化形成多晶硅层n poly，方阻60
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100Ω/
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；S0104通过采用短波激光，对进行磷扩散时形成的PSG掩膜进行开膜，得到具有设定图形的掩膜层；S105通过采用链式酸抛设备，将衬底硅片正面绕镀的PSG去除干净，保留背面图形化后的掩膜层；S106通过采用槽式碱制绒设备，在掩膜层的保护下，通过碱制绒将非掩膜区域的n poly层刻蚀干净，暴露出P型衬底，形成P区；同时将正面绕镀的n poly层也刻蚀干净，然后在正面的抛光面上进行碱制绒，形成绒面；S107通过采用RCA清洗的方式对制绒后的硅片进行清洗；S108通过采用ALD...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，尤达，逯好峰，职森森，罗西佳，梁东海，
申请(专利权)人：江苏日托光伏科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：