一种背接触太阳能电池、组件和系统
阅读说明：本技术 一种背接触太阳能电池、组件和系统 (Back contact solar cell, assembly and system ) 是由 沈承焕 陈程 季根华 赵影文 包杰 陈嘉 林建伟 于 2021-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明一种背接触太阳能电池,包括至少两个子电池,子电池的背表面设有背电极,背电极包括交替排布的发射电极和基电极；发射电极设有位于每个子电池同一边且整段设置的第一发射电极,基电极设有位于每个子电池另一边且整段设置的第一基电极,每个子电池的第一发射电极与第一基电极间设有分段的第二发射电极及第二基电极；每个子电池中,第一发射电极与第二发射电极连有穿过第二基电极的分段间隔的第一导线,第一基电极与第二基电极连有穿过第二发射电极的分段间隔的第二导线；相邻两子电池的第二发射电极及第二基电极的分段位置均相互错开；该背电极能提高电池制备效率,且切片后无需旋转即能达到半片电池降低串阻的效果,简化电池组件制备工序。(The invention relates to a back contact solar cell, which comprises at least two sub-cells, wherein back electrodes are arranged on the back surfaces of the sub-cells, and each back electrode comprises an emission electrode and a base electrode which are alternately arranged; the transmitting electrode is provided with a first transmitting electrode which is positioned on the same side of each sub-battery and is arranged in a whole section, the base electrode is provided with a first base electrode which is positioned on the other side of each sub-battery and is arranged in a whole section, and a second transmitting electrode and a second base electrode which are segmented are arranged between the first transmitting electrode and the first base electrode of each sub-battery; in each sub-battery, the first transmitting electrode and the second transmitting electrode are connected with first leads which pass through the sectional intervals of the second base electrode, and the first base electrode and the second base electrode are connected with second leads which pass through the sectional intervals of the second transmitting electrode; the sectional positions of the second transmitting electrodes and the second base electrodes of the two adjacent sub-batteries are staggered; the back electrode can improve the preparation efficiency of the battery, can achieve the effect of reducing the series resistance of half batteries without rotating after slicing, and simplifies the preparation process of the battery assembly.)
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种背接触太阳能电池、组件和系统。
背景技术
太阳能电池是一种将光能转化为电能的半导体器件，目前，常规的太阳能电池，其发射极和基极分别位于电池的正面和背面。背接触太阳能电池的发射极和基极均位于该电池的背面，电池的正面(即受光面)无任何金属电极遮挡，可以有效的提升电池的短路电流，使电池片的转化效率得到显著提高。
背接触太阳能电池在工业化量产过程中金属化工艺一直是难点，在以往的背接触太阳能电池制备工艺中，其金属化工艺大多采用流程较为复杂的电镀工艺实现，该电镀工艺在降低背接触太阳能电池的串联电阻及提高电池开压上确实有出色的表现，但是该电镀工艺的工序复杂，排放的废气物严重污染环境，且与目前工业化生产中的主流金属化方法-丝网印刷法不兼容，因此，不利于背接触太阳能电池低成本的工业化推广。
基于此，申请号：CN 201710229068.0公开了一种全背接触太阳能电池的制备方法和电池及其组件、系统，该全背接触太阳能电池能采用丝网印刷法制备金属电极。但是，制备金属电极时，需切除电池边缘多余的金属丝，也即：一侧需间隔地切断N区的金属丝，另一侧需间隔地切断P区的金属丝，然而，N区电极的金属丝和P区电极的金属丝交替排布，且金属丝数量较多，因此，该金属丝的切除过程异常繁琐，影响该全背接触太阳能电池的制备效率。而且，制备电池组件时，通常要切割该全背接触太阳能电池以形成多个子电池，再将相邻两子电池的其中一子电池进行旋转，然后借助汇流条，以将一子电池的N区电极的金属丝与汇流条焊接在一起，再将该汇流条与旋转后的另一子电池的P区电极的金属丝焊接到一起，才能实现子电池之间的串联，以获得电池组件；然而，金属丝的数量较多，所以汇流条与金属丝的焊接工序异常繁琐，导致子电池的串联工作量极大，且还需旋转子电池和投入耗材汇流条，进而导致电池组件的制备效率低，并大大提高了其生产成本。
发明内容
本发明的目的之一在于克服现有技术的不足，提供一种背接触太阳能电池，其通过背电极的结构设计，不仅能简化电池的制备功率、提高其制备效率，还无需旋转子电池，即能达到半片电池降低串阻的效果，进而能简化后续电池组件的制备工序。
本发明的目的之二在于提供一种制备效率高、生产成本低的背接触太阳能电池组件。
本发明的目的之三在于提供一种太阳能电池系统。
基于此，本发明公开了一种背接触太阳能电池，包括依次排列的至少两个子电池，所述子电池的背表面设有背电极，所述背电极包括交替排布的发射电极和基电极；所述发射电极设有位于每个子电池同一边且整段设置的第一发射电极，所述基电极设有位于每个子电池另一边且整段设置的第一基电极，每个子电池的第一发射电极与第一基电极之间设有分段的第二发射电极及第二基电极；每个子电池中，所述第一发射电极与第二发射电极连有穿过第二基电极的分段间隔的第一导线，且第一基电极与第二基电极连有穿过第二发射电极的分段间隔的第二导线；相邻两子电池的第二发射电极及第二基电极的分段位置均相互错开。
优选地，所述第二基电极的每个分段间隔均设有平行排布的两根所述第一导线，所述第二发射电极的每个分段间隔均设有平行排布的两根所述第二导线。
进一步优选地，同一分段间隔内，相邻两根所述第一导线之间及相邻两根第二导线之间的间距均为50-500um。
优选地，所述第一导线和第二导线的宽度为20-50um。
优选地，所述分段间隔的长度为300-1000um。
优选地，所述背接触太阳能电池的背表面交替排布有呈长条状的p+发射极区和n+基极区，所述第一发射电极和第二发射电极均设于p+发射极区，所述第一基电极和第二基电极均设于n+基极区；
所述p+发射极区的宽度为200-1000um；所述n+基极区的宽度为100-500um。
优选地，所述第一发射电极和第二发射电极的宽度均为100-500um；所述第一基电极和第二基电极的宽度均为50-250um。
优选地，所述背接触太阳能电池的电阻率为1-7Ω.cm、其厚度为50-200um。
本发明还公开了一种背接触太阳能电池组件，包括由上至下依次设置的正面材料层、正面封装层、电池、背面封装层和背面材料层，所述电池是上述的一种背接触太阳能电池。
本发明还公开了一种太阳能电池系统，包括至少一个串联的太阳能电池组件，所述太阳能电池组件是上述的一种背接触太阳能电池组件。
与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：
子电池两边分别设有整段设置的第一发射电极和第一基电极，以分别用于收集经导线或焊带汇聚的空穴电流和电子电流，而且，第二发射电极及第二基电极分段设置，以在汇聚空穴电流(或电子电流)时，防止第一导线(或第二导线)与第二基电极(或第二发射电极)接触，并能节省电极浆料；这样，在制备该背接触太阳能电池时，无需间隔地切断第一导线及第二导线，能提高该背接触太阳能电池的制备效率；再加之，相邻两子电池的第二发射电极的分段位置相互错开、且相邻两子电池的第二基电极的分段位置也相互错开(即相邻两子电池的第二发射电极及第二基电极均为非对称设计)，这样，在相邻两子电池的相邻一侧边同时收集其中一子电池的电子电流和另一子电池的空穴电流的同时，相邻两子电池中的其中一子电池的第一导线(或第二导线)还与另一子电池的第一导线(或第二导线)相互错开，因此，在后续背接触太阳能电池组件的制备过程中，切片后无需旋转及拼接即能达到“半片”电池降低串阻的效果，进而大大简化了后续电池组件的互连工序。
需要说明的是，在电池组件封装过程中，串连各电池之间的焊带的电阻的能量损耗是电池组件能量损耗的主要部分，而“半片”电池的电流会降至原整块电池的一半，因此，根据电功率损耗公式P＝I^2*R可知，采用“半片”电池制得的电池组件中，电流流过串连各“半片”电池之间的焊带的电阻所带来的能量损耗也会降低，这简称为“半片”电池降低串阻。其中，切片是为避免空穴电流与电子电流直接复合而造成短路。
附图说明
图1为本实施例的一种背接触太阳能电池的结构示意图。
图2为本实施例的一种背接触太阳能电池的局部放大图。
附图标号说明：1子电池；11第一发射电极；12第二发射电极；13第一导线；14第一基电极；15第二基电极；16第二导线。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例的一种背接触太阳能电池，其背表面交替排布有p+发射极区和n+基极区。其中，该背接触太阳能电池包括依次排列的至少两个子电池1，每个子电池1的背表面均设有背电极；背电极包括交替排布的发射电极和基电极，该发射电极设于p+发射极区的背表面，以使该发射电极能连接p+发射极区实现电流传输，且该基电极设于n+基极区的背表面，以使该基电极能连接n+基极区实现电流传输，以上发射电极、p+发射极区、基电极及n+基极区的设置均为背接触太阳能电池的常规设置，在此不进行赘述。优选为p+发射极区和n+基极区均呈长条状。
具体地，背接触太阳能电池的正表面和背表面还设有钝化膜，用于其表面钝化，背电极优选为通过丝网印刷的方式形成，丝网印刷前，该背接触太阳能电池背表面的钝化膜经激光打孔以形成贯穿该钝化膜的若干个圆形或方形的开膜孔，以在丝网印刷制备背电极的过程中，使背面极中的发射电极能穿过开膜孔与p+发射极区连接传输电流，且基电极能穿过开膜孔与n+基极区连接传输电流。
其中，参见图1-2，发射电极设有位于每个子电池1同一边(如图1中每个子电池1的左边)且整段设置的第一发射电极11，以使每个子电池1的第一发射电极11能借助第一导线13或焊带汇聚和收集该子电池1内的空穴电流至该子电池1的同一边；且基电极设有位于每个子电池1另一边(如图1中每个子电池1的右边)且整段设置的第一基电极14，以使每个子电池1的第一基电极14能借助第二导线16或焊带汇聚和收集该子电池1内的电子电流至该子电池1的另一边。如此，相邻两个子电池1的相邻侧边能收集其中一个子电池1的电子电流和另一个子电池1的空穴电流，以为后续电池组件互联提供了简化方案。
进一步，每个子电池1的第一发射电极11与第一基电极14之间设有分段的第二发射电极12及第二基电极15，且每个子电池1的第二发射电极12与第二基电极15的分段位置相互错开；而且，每个子电池1中，第一发射电极11与第二发射电极12连有穿过第二基电极15的分段间隔的第一导线13，且第一基电极14与第二基电极15连有穿过第二发射电极12的分段间隔的第二导线16。这样，第一导线13能穿过第二基电极15的分段间隔来实现第一发射电极11与第二发射电极12的电连，以使第一发射电极11汇聚和收集该子电池1内的空穴电流，而在电连汇聚空穴电流时，第二基电极15的分段设置能有效防止第一导线13与第二基电极15接触；相似地，第二导线16能穿过第二发射电极12的分段间隔来实现第一基电极14与第二基电极15的电连，以使第一基电极14汇聚和收集该子电池1内的电子电流，而在电连汇聚电子电流时，第二发射电极12的分段设置能有效防止第二导线16与第二发射电极12接触；而且，由于第二发射电极12与第二基电极15的分段位置相互错开，因此，在电连时第一导线13与第二导线16能相互错开，二者互不影响，分段设置的第二基电极15和第二发射电极12还能节省金属电极浆料，降低成本。
进一步，相邻两子电池1的第二发射电极12的分段位置相互错开、且相邻两子电池1的第二基电极15的分段位置也相互错开(即相邻两子电池1的第二发射电极12及第二基电极15均为非对称设计)，这样，在相邻两子电池1的相邻侧边能收集其中一子电池1的电子电流和另一子电池1的空穴电流的同时，相邻两子电池1中的其中一子电池1的第一导线13(或第二导线16)还与另一子电池1的第一导线13(或第二导线16)相互错开，因此，在后续背接触太阳能电池组件的制备过程中，切片后无需旋转及拼接即能达到“半片”电池降低串阻的效果(如图1中左侧子电池1和右侧子电池1均称为该背接触太阳能电池的“半片”电池)，进而大大简化了后续电池组件的互连工序。而且，在制备该背接触太阳能电池时，无需如现有技术一样要间隔地切断第一导线及第二导线，简化该背接触太阳能电池的制备工序，提高其制备效率。
具体地，第一发射电极11和第二发射电极12均设于p+发射极区，其中，p+发射极区的宽度为200-1000um、优选为400-800um；第一基电极14和第二基电极15均设于n+基极区，其中，n+基极区的宽度为100-500um、优选为200-400um；更优选为p+发射极区的宽度、n+基极区的宽度和gap区的宽度比值为6：3：1，以确保该背电极的设置及电池性能，并防止漏电；第一发射电极11和第二发射电极12的宽度均为100-500um、优选为200-400um，第一基电极14和第二基电极15的宽度均为50-250um、优选为100-200um，以确保该背电极的电流通导和使用性能；该背接触太阳能电池的电阻率为1-7Ω.cm、优选为3-5Ω.cm，背接触太阳能电池的厚度为50-200um、优选为80-150um。
进一步，在现有技术中，在电池封装成电池组件的过程中，由于p+发射极区和n+基极区的发射电极和基电极的根数较多，线宽较窄，所以，相邻子电池之间的对准焊接非常困难。
基于此，本实施例中，每个第二基电极15的分段间隔均设置有平行排布的两根第一导线13，以将两根第一导线13之间设置为焊带摆放区域；相似地，每个第二发射电极12的分段间隔均设置有平行排布的两根第二导线16，以将两根第二导线16之间设置为焊带摆放区域。如此，本实施例的背接触太阳能电池无需对准，两根第一导线13及两根第二导线16即能引导和控制焊带位置，有效解决在电池组件制备过程中焊带焊偏的问题，且两根第一导线13及两根第二导线16均与焊带形成局部接触，能增大焊带与发射电极及基电极的接触面积，提升焊机拉力并降低串阻。
具体地，同一分段间隔内，相邻两根第一导线13之间及相邻两根第二导线16之间的间距均为50-500um、优选为100-350um，以便于焊带的焊接；第一导线13和第二导线16的宽度为20-50um，以免第一导线13和第二导线16的线宽过窄而影响焊带焊接的精度；分段间隔的长度为300-1000um、优选为400-750um，以便于第一导线13、第二导线16及焊带的设置，并防止第一导线13和第二导线16分别接触第二基电极15和第二发射电极12。
本实施例还公开了一种背接触太阳能电池组件，包括由上至下依次设置的正面材料层、正面封装层、电池、背面封装层和背面材料层，其电池是本实施例上述的一种背接触太阳能电池。
本实施例还公开了一种太阳能电池系统，包括至少一个串联的太阳能电池组件，太阳能电池组件是本实施例上述的一种背接触太阳能电池组件。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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