阅读说明：本技术 降低太阳能电池芯片切割效率损耗的方法及光伏组件 ([db:专利名称-en]) 是由 张伟 胡德政 李沅民 徐希翔 于 2018-08-06 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种降低太阳能电池芯片切割效率损耗的方法及光伏组件,涉及太阳能电池组件技术领域。本发明提供了一种降低太阳能电池芯片切割效率损耗的方法,依次包括如下步骤：S1以硅片为衬底制作太阳能电池芯片,其中包括：使用第一激光对硅片划线；S2第二激光裂片：将步骤S1制作所得的太阳能电池芯片以第二激光裂片。通过第一激光划线和第二激光裂片配合,不需扳片,有效切割电池芯片且碎片率低；激光划刻的步骤设置于电池芯片制作过程中,电池芯片的制作还未完成,经过第一激光划刻,降低划刻及后续切割对电池芯片造成的损伤,从而降低切割效率损耗。([db:摘要-en])

降低太阳能电池芯片切割效率损耗的方法及光伏组件

技术领域

本发明涉及太阳能电池组件技术领域，具体而言，涉及一种降低太阳能电池芯片切割效率损耗的方法及光伏组件。

背景技术

随着技术的不断进度，半片、叠片光伏组件近两年发展迅速，而激光切片是半片、叠片组件制作中不可或缺的一道工序。传统的晶体硅衬底电池切割在电池芯片制作完成后进行操作，目前主流有两种切割方式：一种是采用纳米激光，在铝背场面入射，切割整个电池芯片厚度约2/3后，使用“掰”片的方式进行裂片；另外一种方式是先刻槽，然后再使用激光通过热应力的方式裂片。上述切割方法存在的如下技术问题：掰片时碎片率高，合格率低；对于目前市面主流的PERC(钝化发射区背面电池)、SHJ(晶体硅异质结太阳电池)等双面、高效电池，两道激光划刻后，效率损失大，从而影响后道工艺提升组件功率。

为解决现有技术中扳片时碎片率高、切片后效率损失大的问题，提出本申请。

发明内容

本发明提供了一种降低太阳能电池芯片切割效率损耗的方法及光伏组件，旨在改善现有技术中扳片时碎片率高、切片后效率损失大的问题。

第一方面，本发明提供了一种降低太阳能电池芯片切割效率损耗的方法，依次包括如下步骤：

S1以硅片为衬底制作太阳能电池芯片,其中包括：使用第一激光对所述硅片划线；

S2第二激光裂片：将步骤S1制作所得的所述太阳能电池芯片以第二激光裂片。

本发明提供的一种降低太阳能电池芯片切割效率损耗的方法，通过第一激光划线和第二激光裂片配合，不需扳片，有效切割电池芯片且碎片率低；激光划刻的步骤设置于电池芯片制作过程中，电池芯片的制作还未完成，经过第一激光划刻，降低划刻及后续切割对电池芯片造成的损伤，从而降低切割效率损耗。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，步骤S1依次包括如下步骤：

S11硅片前处理，其中包括：使用所述第一激光对所述硅片划线；

S12制备本征层和掺杂层：在所述硅片表面沉积本征硅薄膜层，在所述本征硅薄膜层层上制备掺杂层；

S13在所述掺杂层上制备透明导电氧化物层；

S14丝印：在所述透明导电氧化物层表面通过丝印形成正负电极，得到所述太阳能电池芯片。

进一步地，所述硅片为单晶硅片，如N型或P型单晶硅片。

进一步地，在本发明较佳的一实施例中，步骤S11包括如下步骤：

硅片制绒；第一激光划线：在需要激光裂片的位置，采用所述第一激光对所述硅片表面进行刻槽；清洗。其中，硅片制绒和第一激光划线的步骤次序并无特意限定，可以先硅片制绒，再进行第一激光划线；也可以先进行第一激光划线，再进行硅片制绒。

根据本发明，硅片制绒是利用硅材料在低浓度碱液中各项异性腐蚀特性，在硅片表面形成金字塔结构，降低反射，增加光的吸收，提高电池光电转换效率。清洗步骤是为了消除硅片表面缺陷、金属杂质、可动离子和有机物，以获得洁净的硅片表面。

在本发明中，所述本征硅薄膜层可以为本征非晶硅薄膜层或本征微晶硅模板层，如本征氢化非晶硅薄膜层。采用本征氢化非晶硅薄膜层(或称钝化层)能够有效钝化硅表面悬挂键，降低表面缺陷态密度，减少表面复合，提高少子寿命，提升电池性能。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，在所述步骤S14中，还包括检测工序，检测所述太阳能电池芯片的电性能参数，并对所述太阳能电池芯片分档。在所述检测工序中，利用太阳光模拟器检测所述太阳能电池芯片的电性能参数，并根据转换效率及电流对所述太阳能电池芯片分档；以便后续光伏组件封装的时候，同一档位的所述太阳能电池芯片进行串联。

本申请的TCO(薄膜透明导电氧化物层)具有高的迁移率，低的电阻率，能够有效的收集光生载流子；同时具有高的透光率和理想的折射率，与硅基形成减反射层，降低硅片表面反射，增加硅基对太阳光的吸收，提升电池性能。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述步骤S12包括，在所述硅片的前表面和背表面分别形成本征硅薄膜层；然后在所述硅片的前表面的所述本征硅薄膜层上形成N型掺杂层，所述硅片的背表面的所述本征硅薄膜层上形成P型掺杂层；

所述步骤S13包括，在所述N型掺杂层和所述P型掺杂层上分别形成所述透明导电氧化物层。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，第一激光划线步骤中：刻槽深度在5～20微米。第一激光刻槽时严格控制刻槽深度可保证硅片在电池制作过程中不碎片。

进一步地，在所述硅片的前表面进行第一激光划线。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，步骤S2包括：在所述第一激光划线的位置，按照所述第一激光的刻划方向，使用所述第二激光再次划过进行裂片。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，还包括：所述第二激光与所述第一激光的定位工艺：

记录所述第一激光划线之前所述硅片的原点位置，并计算所述第一激光与所述硅片上预设基准点的基准距离；

将制备好的所述太阳能电池芯片置于所述原点位置处，根据所述基准距离调整所述第二激光与所述预设基准点的距离；

按照所述第一激光划线过程中所述硅片的传输方向传输所述太阳能电池芯片，进行第二激光裂片。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第一激光采用红外脉冲激光，波长为1064纳米，功率为20W；所述第二激光采用红外连续激光，波长1064纳米，功率200W。

第二方面，本发明提供了一种光伏组件，包括上述太阳能电池芯片切片。

本发明提供的光伏组件，采用上述的降低太阳能电池芯片切割效率损耗的方法制得，有效降低了切割过程中的碎片率；并能降低所得切片太阳能电池芯片切片的光电转换效率损耗，在进一步应用切片串联或层叠得到半片、叠片等光伏组件时，能够保证光伏组件的发电性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但并不构成对本发明的任何限制。

实施例1

本发明实施例1提供的一种降低太阳能电池芯片切割效率损耗的方法，包括如下步骤：

S1以硅片(N型单晶硅)为衬底制作太阳能电池芯片；

S11硅片前处理：S1101硅片制绒；S1102第一激光划线：在硅片的前表面上需要激光裂片的位置，采用波长为1064纳米、功率为20W的红外脉冲激光对硅片表面进行刻槽；刻槽深度在5～20微米，结合单晶硅的特点，在激光起始处和收尾处可以增加激光能量；S1103清洗：使用湿式化学清洗法。

S12制备本征层和掺杂层：利用PECVD(等离子体增强化学气相沉积法)技术在硅片的前表面和背表面分别沉积本征非晶硅薄膜钝化层，再在硅片前表面的本征非晶硅薄膜钝化层上沉积N型掺杂硅层、硅片背表面的本征非晶硅薄膜钝化层上沉积P型掺杂硅层，形成PN结；

S13制备透明导电层：PVD(物理气相沉积)法制备；利用磁控溅射技术，在N型掺杂硅层、P型掺杂硅层上分别沉积ITO铟锡氧化物半导体透明导电膜(In₂O₃+SnO₂)；

S14丝印：利用印刷的方式在ITO表面形成正负电极，细栅线收集电流，主栅线汇总电流；

检测工序：利用太阳光模拟器检测电池芯片的电性能参数，对电池芯片分档；同一档位的电池芯片进行串联。

S2第二激光裂片：将步骤S1制作所得的太阳能电池芯片以波长为1064纳米、功率为200W的红外连续激光裂片；在所述第一激光划线的位置，按照所述第一激光的刻划方向，使用第二激光再次划过进行裂片。

具体的，第二激光与第一激光的定位工艺：记录第一激光划线之前所述硅片的原点位置，并精确计算第一激光与所述硅片上预设基准点的基准距离；将制备好的所述太阳能电池芯片置于所述原点位置处，根据所述基准距离调整第二激光与所述预设基准点的距离；两个距离保持一致；按照第一激光划线过程中所述硅片的传输方向采用步进电机机械传输所述太阳能电池芯片，进行第二激光裂片。两次激光精确定位、激光划刻方向一致。

本发明实施例1提供的一种光伏组件，包括上述太阳能电池芯片切片。

实施例2

同实施例1，不同之处在于在步骤S11中，先进行第一激光划线，再进行硅片制绒。

对比例1

同实施例1，不同之处在于在丝印测试后进行第一激光划线和第二激光裂片。

对比例2

同实施例1，不同之处在于：没有第一激光划线和第二激光裂片。

对上述实施例1、实施例2、对比例1和对比例2中SHJ电池激光半片切割时的效率损耗进行测定。

测试方法如下：

分别将对比例2的太阳能电池芯片(未切片或称切片前)、实施例1方法切片后的太阳能电池芯片、实施例2方法切片后的太阳能电池芯片、对比例1方法切片后的太阳能电池芯片置于光伏组件IV曲线测试仪内测定参数Eff(效率)(共测试3次)，再通过切片前后的太阳能电池芯片的Eff值分别计算各实施例和对比例1的△Eff值(切片前后的太阳能电池芯片Eff差值，即实施例1、实施例2、对比例1分别与对比例2的差值除以对比例2中的Eff值)；

结果如下：

样品	测试1	测试2	测试3	平均值△Eff
					实施例1	0.113％	0.096％	0.101％	0.103％
实施例2	0.155％	0.152％	0.150％	0.152％
					对比例1	0.247％	0.248％	0.228％	0.241％

△Eff＝(对比例2中的Eff值-样品的Eff值)×100％/对比例2中的Eff值

本发明提供的降低太阳能电池芯片切割效率损耗的方法能够降低双面高效SHJ电池激光切割效率损耗，由上表的试验数据可知，本申请实施例1、2降低双面高效SHJ电池激光切割的效率损耗结果相近，实施例1的效果更好，均优于对比例1，能够对电池芯片激光切割效率损耗有效降低。激光切割效率损耗与第一激光对硅片内部结构的损伤和电池裂片后断面的钝化两部分有关，其中前者在整个效率损耗中占比约2/3。本申请通过改善第一激光对硅片内部结构的损伤从而降低激光切割效率损耗，在电池板PN结制备之前(或掺杂层制备之前)进行激光划刻，有效避免第一激光造成的损耗部分，降低切割损耗。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。