背接触电池组件及其制备方法、光伏组件和用电装置

技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种背接触电池组件及其制备方法、光伏组件和用电装置。

背景技术

太阳能是主要的可再生能源之一，具有来源广泛、清洁无害、可持续等特点。广义的太阳能是指由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的，来自于太阳的辐射能量，其主要应用领域为光伏发电和光热。光热是现代的太阳热能科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸汽和电力，目前应用较广光热技术有光热发电及太阳能热水器利用。太阳能热利用主要集中于民用供热，农业生产、工业制造等工农业供热场景，也是未来太阳能热利用的主要发展领域。叉指式背接触(Interdigitated back contact，IBC)结构的结构特点在于正面无栅线以及正负电极均在背面形成交叉排列结构。这种正面无遮挡结构完全消除了栅线电极造成的遮蔽损耗，实现入射光子的最大化利用，从而有效提高电池效率和发电量。

传统的晶硅电池，由于其正背面均有栅线，一般采用电注入的方法在一定的温度和时间场共同作用下进行氢钝化，氢钝化过程中，受到载流子注入及温度场的共同作用，电池钝化膜内的氢原子将重新分布，有效钝化膜层及硅基体内的缺陷，以进一步提升转换效率；而背接触电池由于其正负极均位于背面，且正负极栅线存在高度差，无法同时导通进行电注入，导致背接触电池无法进行有效的氢钝化，电池内部缺陷的存在导致转换效率受限。

发明内容

基于此，为了对背接触电池片实现有效电注入钝化，提高太阳能电池性能，本申请一实施例提供了一种背接触电池组件及其制备方法、光伏组件和用电装置。

本申请实施例提供的一种背接触电池组件的制备方法，包括以下步骤：

提供预制背接触电池组件，所述预制背接触电池组件包括背接触电池串，所述背接触电池串包括正极汇连焊带、负极汇连焊带以及至少一个背接触电池串单元，所述背接触电池串单元包括至少一个背接触电池片；

通过所述正极汇连焊带以及所述负极汇连焊带对所述预制背接触电池组件进行电注入，所述电注入的注入电流为0.3I

在其中一个实施例中，所述电注入的时间为2分钟～22分钟。

在其中一个实施例中，所述电注入的时间为5分钟～20分钟。

在其中一个实施例中，注入电流为0.4I

在其中一个实施例中，所述背接触电池片包括衬底、前场钝化减反层、第一掺杂区、第二掺杂区、第一电极以及第二电极；

其中，所述背接触电池片具有受光面以及与所述受光面相对的背光面，所述前场钝化减反层位于所述衬底的所述受光面一侧的表面，所述第一掺杂区位于所述背光侧一侧，所述第二掺杂区位于所述衬底内且远离所述前场钝化减反层，所述第一电极与所述第一掺杂区连接，所述第二电极与所述第二掺杂区连接，所述第一掺杂区具有第一导电类型，所述第二掺杂区具有第二导电类型，所述第一导电类型与所述第二导电类型相反。

在其中一个实施例中，所述预制背接触电池组件还包括玻璃层、第一胶膜、第二胶膜以及背板，其中，所述背接触电池串的一侧表面上包括层叠的所述第一胶膜以及所述玻璃层，所述背接触电池串的另一侧表面上包括层叠的所述第二胶膜以及所述背板。

在其中一个实施例中，所述预制背接触电池组件的制备方法包括：依次层叠所述玻璃层、所述第一胶膜、所述背接触电池串、所述第二胶膜以所述背板，层压。

本申请还提供一种背接触电池组件，按照如上述的背接触电池组件的制备方法制得的。

进一步地，本申请提供一种光伏组件，包括如上述的背接触电池组件。

更进一步地，本申请还提供一种用电装置，包括如上述的背接触电池组件或如上述的光伏组件作为电源。

本申请实施例所提供的背接触电池组件的制备方法为提供预制背接触电池组件，其包括背接触电池串以及焊接在背接触电池串上的正汇连焊带以及负汇连焊带，再对预制背接触电池组件通入电流进行电注入实现氢钝化。上述先形成正汇连焊带以及负汇连焊带进行电注入的制备工艺实现对背接触电池片的有效氢钝化，避免了直接对背接触电池中呈交指状的电极栅线进行通电，且通过优化电注入参数对背接触电池组件实现有效钝化并提高电池功率，且无需严苛的反应条件也仍能够较容易实现电路导通。

附图说明

图1为本申请提供的一具体示例中背接触电池片的剖面图；

图2为本申请提供的一具体示例中背接触电池串单元的俯视图；

图3为本申请提供的一具体示例中背接触电池串的俯视图；

图4为本申请提供的一具体示例中背接触电池组件的俯视图；

附图标记说明：10：背接触电池片；100：衬底；110：前场钝化减反层；120：隧穿氧化层；130：掺杂多晶硅层；140：第一电极；150：背场钝化减反层；160：第二电极；20：背接触电池串单元；200；串联焊带；30：背接触电池串；300：并联焊带；40：背接触电池组件；400：正极汇连焊带；410：负极汇连焊带。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本申请的描述中，“若干”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除非另有明确具体的限定。

本申请中的词语“优选地”、“更优选地”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本申请实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本申请的范围之外。

当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。

在描述位置关系时，除非另有规定，否则当一元件例如层、膜或基板被指为在另一膜层“上”时，其能直接在其他膜层上或亦可存在中间膜层。进一步说，当层被指为在另一层“下”时，其可直接在下方，亦可存在一或多个中间层。亦可以理解的是，当层被指为在两层“之间”时，其可为两层之间的唯一层，或亦可存在一或多个中间层。

在使用本文中描述的“包括”、“具有”、和“包含”的情况下，意图在于覆盖不排他的包含，除非使用了明确的限定用语，例如“仅”、“由……组成”等，否则还可以添加另一部件。

除非相反地提及，否则单数形式的术语可以包括复数形式，并不能理解为其数量为一个。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本申请提供一种背接触电池组件的制备方法，包括以下步骤：

提供预制背接触电池组件，预制背接触电池组件包括背接触电池串，背接触电池串包括正极汇连焊带、负极汇连焊带以及至少一个背接触电池串单元，背接触电池串单元包括至少一个背接触电池片；

通过正极汇连焊带以及负极汇连焊带，对上述预制背接触电池组件进行电注入，上述电注入的注入电流为0.3I

在一个具体示例中，上述电注入的时间为2分钟～22分钟。

在一个具体示例中，上述电注入的时间为5分钟～20分钟。

进一步地，电注入的时间可以但不限于是5分钟、6分钟、7分钟、8分钟、9分钟、10分钟、11分钟、12分钟、13分钟、14分钟、15分钟、16分钟、17分钟、18分钟、19分钟或20分钟。

在一个具体示例中，注入电流为0.4I

更进一步地，注入电流以但不限于是、0.4I

在一个具体示例中，如图1所示上述背接触电池片10包括衬底100、前场钝化减反层110、第一掺杂区、第二掺杂区、第一电极以及第二电极；

其中，背接触电池片10具有受光面以及与受光面相对的背光面，前场钝化减反层110位于衬底100的受光面一侧的表面，第一掺杂区位于背光侧一侧，第二掺杂区位于衬底100内且远离前场钝化减反层110，第一电极140与第一掺杂区连接，第二电极160与第二掺杂区连接，第一掺杂区具有第一导电类型，第二掺杂区具有第二导电类型，第一导电类型与第二导电类型相反。

可以理解地，第一掺杂区包括隧穿氧化层120以及掺杂多晶硅层130，第一电极140与掺杂多晶硅层130接触，第二掺杂区与衬底100的导电类型相同，即第二电极160与衬底100接触。

进一步地，背接触电池片10还可以包括在衬底100与前场钝化减反层110之间的前场掺杂场。可以理解地，以N型硅片作为衬底为例，前场掺杂层为磷掺杂的前表面场(FSF)，前表面场通过场效应钝化降低前表面少子空穴浓度，从而降低电池表面复合速率，同时还可以降低电池串联电阻，提升电子传输能力，进一步地，前场掺杂层可以但不限于通过高温磷扩散或离子注入等方法制备。

更进一步地，背接触电池片10还包括背场钝化减反层150，背场钝化减反层150衬底100的背光面的一侧接触，具体地，前场钝化减反层110的材料以及背场钝化减反层150的材料各自独立地可以但不限于包括氧化铝、氮化硅、氧化硅以及氮氧化硅中的一种或多种。

在一个具体示例中，背接触电池串单元包括至少两个背接触电池片10时，不同背接触电池片10间通过串联焊带进行连接，具体地，一个背接触电池片10的第一电极140通过串联焊带与另一片背接触电池片10的第二电极160进行连接，即n片背接触电池片通过(n-1)条串联焊带进行串联连接，其中n为大于或等于2的整数。

如图2所示，背接触电池串单元20包括4个背接触电池片10时的一种连接方式，不同的两片背接触电池10间通过串联焊带200之间进行串联，即4片背接触电池片10通过3条串联焊带进行串联连接，因此背接触电池串单元20还包括首位端没有进行连接的第一电极140以及第二电极160。

在一个具体示例中，背接触电池串包括至少两个背接触电池串单元20时，不同背接触电池串单元20间通过并联焊带进行连接，具体地，一个背接触电池串单元20的首位端没有进行连接的第一电极140与另一片背接触电池串单元20的首位端没有进行连接的第一电极140进行连接，一个背接触电池串单元20的首位端没有进行连接的第二电极160与另一片背接触电池串单元20的首位端没有进行连接的第二电极160进行连接。

如图3所示，背接触电池串30包括2个背接触电池串单元20时的一种连接方式，其中一个背接触电池串单元20包括4个背接触电池片10，不同的两片背接触电池片10间通过串联焊带200之间进行串联，不同的两片背接触电池串单元20间通过并联焊带300之间进行并联。

在一个具体示例中，当背接触电池串30包括两个背接触电池串单元20以及4个背接触电池片10，且按照如图3所示连接时，如图4所示的背接触电池组件40的制备方法包括以下步骤：对背接触电池串30的并联焊带300上分别制备正极汇连焊带400以及负极汇连焊带410，制备预制背接触电池组件，通过正极汇连焊带400以及负极汇连焊带410对预制背接触电池组件进行电注入。

进一步地，焊带的设置可以根据实际电注入条件需要进行设置，两侧并联焊带300也可以直接视为正极汇连焊带400以及负极汇连焊带410。

可以理解地，如背接触电池串30包括一个背接触电池串单元20，一个背接触电池串单元20包括一个背接触电池片10，背接触电池组件40的制备方法包括以下步骤：分别在背接触电池片10的第一电极140以及第二电极160分别制备正极汇连焊带400以及负极汇连焊带410，并通过正极汇连焊带400以及负极汇连焊带410对预制背接触电池组件进行电注入。

在一个具体示例中，预制背接触电池组件还包括玻璃层、第一胶膜、第二胶膜以及背板，其中，背接触电池串30的一侧表面上包括层叠的第一胶膜以及玻璃层，背接触电池串30的另一侧表面上包括层叠的第二胶膜以及背板。

进一步地，预制背接触电池组件的制备方法包括：依次层叠玻璃层、第一胶膜、背接触电池串、第二胶膜以及背板，层压。可以理解地，第二胶膜位于背接触电池串30的背光面，第一胶膜位于背接触电池串30的受光面。

在一个具体示例中，上述背板的材料包括聚氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯以及玻璃中的一种或多种。

进一步地，第一胶膜以及第二胶膜的材料各自独立地包括乙烯-醋酸乙烯的共聚物(EVA)以及乙烯-辛烯共聚物(POE)中的一种或多种。

进一步地，本申请提供一种背接触电池组件，按照如上述的背接触电池组件的制备方法制得的。

本申请提供的背接触电池组件40的制备方法为提供预制背接触电池组件，其包括背接触电池串30以及焊接在背接触电池串30上的正汇连焊带以及负汇连焊带，再对预制背接触电池组件通入电流进行电注入实现氢钝化。上述先形成正汇连焊带以及负汇连焊带进行电注入的制备工艺实现对背接触电池片的有效氢钝化，避免了直接对背接触电池中呈交指状的电极栅线进行通电，且通过优化电注入参数对背接触电池组件实现有效钝化，无需严苛的反应条件也仍能够较容易实现电路导通。

本申请还提供一种光伏组件，包括上述的背接触电池组件。

更进一步地，本申请还提供一种用电装置，包括如上述的背接触电池组件或如上述的光伏组件作为电源。

可以理解地，上述用电装置可以但不限于包括变压器、电抗器、电容器、组合电器、断路器、互感器、避雷器、耦合电容器、输电线路、电力电缆、接地装置、发电机、调相机、电动机、封闭母线以及晶闸管。

以下提供具体的实施例对本申请的背接触电池组件及其制备方法作进一步详细地说明。以下具体实施方式所涉及到的原料，若无特殊说明，均可来源于市售。

实施例1

本实施例提供的背接触电池组件的制备方法包括：

提供预制背接触电池组件，预制背接触电池组件包括依次层叠的玻璃层、第一胶膜、背接触电池串、第二胶膜以及背板；

背接触电池串包括一个背接触电池串单元，一个背接触电池串单元包括一个背接触电池片，

背接触电池片包括衬底为P型单晶硅，在其受光面表面设置有钝化减反层，钝化减反层包括依次层叠的氧化铝、氮化硅及氮氧化硅，在其背光面具有第一掺杂区即P区及第二掺杂区即N区，其中P区为利用衬底，在其表面制备层叠的氧化铝层和氮化硅层，通过激光开孔后第一电极铝电极直接连接P型单晶硅衬底，形成铝硅合金层；第二掺杂区即N区在衬底上制备层叠的隧穿氧化层以及掺磷多晶硅，第二电极银电极与第二掺杂区；在第一电极上制备正极汇连焊带连接导出，在第二电极上制备负极汇连焊带连接导出，制备预制背接触电池组件；

在背接触电池串正面即受光面覆盖乙烯-辛烯共聚物(POE)，作为第一胶膜，在背接触电池串背面即背光面覆盖乙烯-醋酸乙烯的共聚物(EVA)，作为第二胶膜，并使用玻璃分别覆盖第一胶膜以及第二胶膜，分别作为玻璃层以及背板，经层压过程形成背接触电池组件。

未经电注入处理的预制背接触电池组件功率为570W，预制背接触电池组件中背接触电池串的短路电流为13.8A，对该预制背接触电池组件进行电注入，电注入条件为注入电流为15A，注入时间为15分钟，经电注入处理后，该背接触电池组件功率为575W。

实施例2

提供预制背接触电池组件，预制背接触电池组件包括依次层叠的玻璃层、第一胶膜、背接触电池串、第二胶膜以及背板；

背接触电池串包括一个背接触电池串单元，一个背接触电池串单元包括一个背接触电池片，

背接触电池片包括衬底为P型单晶硅，在其受光面表面设置有钝化减反层，钝化减反层包括依次层叠的氧化铝、氮化硅及氮氧化硅，在其背光面具有第一掺杂区即P区及第二掺杂区即N区，其中P区为利用衬底，在其表面制备层叠的氧化铝层和氮化硅层，通过激光开孔后第一电极铝电极直接连接P型单晶硅衬底，形成铝硅合金层；第二掺杂区即N区在衬底上制备层叠的隧穿氧化层以及掺磷多晶硅，第二电极银电极与第二掺杂区；在第一电极上制备正极汇连焊带连接导出，在第二电极上制备负极汇连焊带连接导出，制备预制背接触电池组件；

在背接触电池串正面即受光面覆盖乙烯-辛烯共聚物(POE)，作为第一胶膜，在背接触电池串背面即背光面覆盖乙烯-醋酸乙烯的共聚物(EVA)，作为第二胶膜，并使用玻璃分别覆盖第一胶膜以及第二胶膜，分别作为玻璃层以及背板，经层压过程形成背接触电池组件。

未经电注入处理的预制背接触电池组件功率为570W，预制背接触电池组件中背接触电池串的短路电流为13.8A，对该预制背接触电池组件进行电注入，电注入条件为注入电流为14A，注入时间为13分钟，经电注入处理后，该背接触电池组件功率为574W。

对比例1

本对比例提供的背接触电池组件的制备方法包括：

提供预制背接触电池组件，预制背接触电池组件包括依次层叠的玻璃层、第一胶膜、背接触电池串、第二胶膜以及背板；

背接触电池串包括一个背接触电池串单元，一个背接触电池串单元包括一个背接触电池片，

背接触电池片包括衬底为P型单晶硅，在其受光面表面设置有钝化减反层，钝化减反层包括依次层叠的氧化铝、氮化硅及氮氧化硅，在其背光面具有第一掺杂区即P区及第二掺杂区即N区，其中P区为利用衬底，在其表面制备层叠的氧化铝层和氮化硅层，通过激光开孔后第一电极铝电极直接连接P型单晶硅衬底，形成铝硅合金层；第二掺杂区即N区在衬底上制备层叠的隧穿氧化层以及掺磷多晶硅，第二电极银电极与第二掺杂区；在第一电极上制备正极汇连焊带连接导出，在第二电极上制备负极汇连焊带连接导出，制备预制背接触电池组件；

在背接触电池串正面即受光面覆盖乙烯-辛烯共聚物(POE)，作为第一胶膜，在背接触电池串背面即背光面覆盖乙烯-醋酸乙烯的共聚物(EVA)，作为第二胶膜，并使用玻璃分别覆盖第一胶膜以及第二胶膜，分别作为玻璃层以及背板，经层压过程形成背接触电池组件。

未经电注入处理的预制背接触组件功率为570W，预制背接触电池组件中背接触电池串的短路电流为13.8A，对该预制背接触电池组件进行电注入，电注入条件为注入电流为5A，注入时间为13分钟，经电注入处理后，该组件功率为570W。

对比例2

本对比例提供的背接触电池组件的制备方法包括：

提供预制背接触电池组件，预制背接触电池组件包括依次层叠的玻璃层、第一胶膜、背接触电池串、第二胶膜以及背板；

背接触电池串包括一个背接触电池串单元，一个背接触电池串单元包括一个背接触电池片，

背接触电池片包括衬底为P型单晶硅，在其受光面表面设置有钝化减反层，钝化减反层包括依次层叠的氧化铝、氮化硅及氮氧化硅，在其背光面具有第一掺杂区即P区及第二掺杂区即N区，其中P区为利用衬底，在其表面制备层叠的氧化铝层和氮化硅层，通过激光开孔后第一电极铝电极直接连接P型单晶硅衬底，形成铝硅合金层；第二掺杂区即N区在衬底上制备层叠的隧穿氧化层以及掺磷多晶硅，第二电极银电极与第二掺杂区；在第一电极上制备正极汇连焊带连接导出，在第二电极上制备负极汇连焊带连接导出，制备预制背接触电池组件；

在背接触电池串正面即受光面覆盖乙烯-辛烯共聚物(POE)，作为第一胶膜，在背接触电池串背面即背光面覆盖乙烯-醋酸乙烯的共聚物(EVA)，作为第二胶膜，并使用玻璃分别覆盖第一胶膜以及第二胶膜，分别作为玻璃层以及背板，经层压过程形成背接触电池组件。

未经电注入处理的预制背接触电池组件功率为570W，预制背接触电池组件中背接触电池串的短路电流为13.8A，对该预制背接触电池组件进行电注入，电注入条件为注入电流为15A，注入时间为1分钟，经电注入处理后，该组件功率为570W。

对比例3

本对比例提供的背接触电池组件的制备方法包括：

提供预制背接触电池组件，预制背接触电池组件包括依次层叠的玻璃层、第一胶膜、背接触电池串、第二胶膜以及背板；

背接触电池串包括一个背接触电池串单元，一个背接触电池串单元包括一个背接触电池片，

背接触电池片包括衬底为P型单晶硅，在其受光面表面设置有钝化减反层，钝化减反层包括依次层叠的氧化铝、氮化硅及氮氧化硅，在其背光面具有第一掺杂区即P区及第二掺杂区即N区，其中P区为利用衬底，在其表面制备层叠的氧化铝层和氮化硅层，通过激光开孔后第一电极铝电极直接连接P型单晶硅衬底，形成铝硅合金层；第二掺杂区即N区在衬底上制备层叠的隧穿氧化层以及掺磷多晶硅，第二电极银电极与第二掺杂区；在第一电极上制备正极汇连焊带连接导出，在第二电极上制备负极汇连焊带连接导出，制备预制背接触电池组件；

在背接触电池串正面即受光面覆盖乙烯-辛烯共聚物(POE)，作为第一胶膜，在背接触电池串背面即背光面覆盖乙烯-醋酸乙烯的共聚物(EVA)，作为第二胶膜，并使用玻璃分别覆盖第一胶膜以及第二胶膜，分别作为玻璃层以及背板，经层压过程形成背接触电池组件。

未经电注入处理的预制背接触组件功率为570W，预制背接触电池组件中背接触电池串的短路电流为13.8A，对该预制背接触电池组件进行电注入，电注入条件为注入电流为5A，注入时间为1分钟，经电注入处理后，该背接触电池组件功率为570W。

性能测试方法以及结果分析

实施例一与对比例一相比，对比例一注入电流不够，无法起到氢钝化的作用；

实施例一与对比例二相比，对比例二注入电流时间不够，无法起到氢钝化的作用；

实施例一与对比例三相比，对比例三注入电流时间不够且注入电流不够，无法起到氢钝化的作用；

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，便于具体和详细地理解本申请的技术方案，但并不能因此而理解为对申请专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。应当理解，本领域技术人员在本申请提供的技术方案的基础上，通过合乎逻辑地分析、推理或者有限的实验得到的技术方案，均在本申请所附权利要求的保护范围内。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准，说明书可以用于解释权利要求的内容。