一种半片电池片结构及其制备方法

技术领域

本发明涉及新能源电池技术领域，具体为一种半片电池片结构及其制备方法。

背景技术

随着切片电池组件、叠瓦技术、并片和拼片技术的普及，采用激光对整片电池切割逐渐成为行业的主流趋势，然而，目前行业在实践中发现，当采用激光将电池片沿对称轴局部熔化，并采用热应力或者机械应力将电池分离的划片及裂片来对电池片进行切割时，由于在两片电池的断面处造成了非常严重的激光损伤，表面会存在大量的悬挂键及缺陷态，成为载流子有效的复合中心，参考图1，大量的载流子通过界面缺陷进行复合，且太阳电池的转换效率相对于未切片之前光电转换效率损失达到0.1－0.2％。

由此，在激光切割后会采用边缘钝化技术，边缘钝化技术是采用激光在电池片被切片切割后对暴露的区域进行诱导氧化，以用作边缘钝化，这种方式可以减少电池边缘的电学复合和漏电，最终达到提高光伏组件和系统的电学性能、稳定性和可靠性的目的。

目前业内现有的边缘钝化技术，主要有两种方式，一种是利用炉管沉积氧化铝和氧化硅，这种方式往往需要增加一道较大的工序，成本较高，而且其绕镀情况严重；另一种方式利用湿法设备，先刻蚀清洗再利用烘箱进行氧化，由于湿法设备成本也较高，并且需要控制清洗时在边缘而不能接触到栅线区域，也需要三步处理，较为繁琐，这也成了本领域人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半片电池片结构及其制备方法，通过此种方法得出的电池片结构会大大降低切片带来的电池边缘的漏电和电学复合问题，使得电池整体效率得到提升，并且只需增加一道激光，与现有的钝化方式相比，成本也大大降低。

本发明提供如下技术方案：一种半片电池片结构，包括硅片本体，所述硅片本体的正面从内至外依次设置有P+发射极层、氧化铝钝化层、第一减反射膜层、正面电极，所述硅片本体的背面从内至外依次设置有隧穿氧化层、N+POLY层、第二减反射膜层、背面电极，所述硅片本体的正背面外侧均设置有氧化钝化层。

本发明进一步说明，所述氧化钝化层的厚度在1-4nm。

本发明进一步说明，所述一种半片电池片结构的制备方法，具体步骤如下：

S100：成品电池片激光无损切割；

S200：通过激光氧化设备对半片电池片正面边缘进行激光诱导氧化；

S300：翻片，对半片电池片背面边缘激光诱导钝化；

S400：正常组件工序－串焊，排版，叠层，间隙贴膜，层压，安装边框接线盒，固化，测试，分档，包装。

本发明进一步说明，所述S100～S300三道工序集成在一台设备中。

本发明进一步说明，所述S100～S300三道工序直接接在丝网印刷工序后完成。

本发明进一步说明，所述激光氧化设备所选用的激光为纳秒，波长为355nm，光斑直径50-100um，扫描速度100—200mm/s，重复频率100-1000kHz，输出功率1—10W，激光能量密度为0.1J/cm

本发明进一步说明，所述电池片采用N型电池片。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过激光在电池片被切片切割后暴露的区域进行诱导氧化，以用作边缘钝化，这种方式可以减少电池边缘的电学复合和漏电，有效地保护了电池边缘，使得电池整体效率得到提升，最终达到提高光伏组件和系统的电学性能、稳定性和可靠性的目的。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明背景技术中现有的电池片结构示意图；

图2是本发明的电池片结构示意图；

图3是本发明的电池片结构制备方法示意图；

图中：1、硅片本体；2、P+发射极层；3、氧化铝钝化层；4、第一减反射膜层；5、隧穿氧化层；6、N+POLY层；7、第二减反射膜层；8、正面电极；9、背面电极；10、氧化钝化层。

具体实施方式

以下结合较佳实施例及其附图对本发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图2，本申请的实施例公开了一种半片电池片结构，包括硅片本体1，硅片本体1的正面从内至外依次设置有P+发射极层2、氧化铝钝化层3、第一减反射膜层4、氧化钝化层10，硅片本体1的背面从内至外依次设置有隧穿氧化层5、N+POLY层6、第二减反射膜层7以及氧化钝化层10；

此外，硅片本体1正面最外侧还设置有正面电极8，硅片本体1背面最外侧还设置有背面电极8；

由上述硅片本体1、P+发射极层2、氧化铝钝化层3、第一减反射膜层4、隧穿氧化层5、N+POLY层6、第二减反射膜层7、正面电极8、背面电极9、氧化钝化层10构成半片电池片结构。

具体的，氧化钝化层10的厚度设置为1-4nm，需解释的是，上述各层厚度也可根据实际情况进行调整。

上述半片电池片结构的制备方法是利用激光在电池片被切片切割后暴露的区域进行诱导氧化，以用作边缘钝化；

具体步骤为：

S100：成品电池片激光无损切割；

S200：通过激光氧化设备对半片电池片正面边缘进行激光诱导氧化；

S300：翻片，对半片电池片背面边缘激光诱导钝化；

S400：正常组件工序－串焊，排版，叠层，间隙贴膜，层压，安装边框接线盒，固化，测试，分档，包装。

S100～S300三道工序可以集成在一台设备中，并且可以直接接在丝网印刷工序后完成。

其中激光氧化设备所选用的激光为纳秒，波长为355nm，光斑直径50-100um，扫描速度100—200mm/s，重复频率100-1000kHz，输出功率1—10W，激光能量密度为0.1J/cm

本发明通过激光在电池片被切片切割后暴露的区域进行诱导氧化，以用作边缘钝化，这种方式可以减少电池边缘的电学复合和漏电，最终达到提高光伏组件和系统的电学性能、稳定性和可靠性的目的。

实施例一：一种半片电池片结构的制备方法，具体如下：电池片采用N型电池片，电池片尺寸182×182mm，效率25.5％；

首先，使用激光切割对电池片中间进行无损切割，得到两片半片电池片，通过半片电池IV测试机，对两片半片测试其电性能数据。

然后选用纳秒式激光，设定脉冲宽度10ns，光斑直径50um，波长355nm，重复频率500kHz，输出功率6W，激光能量密度为0.3J/cm

接着进行正常组件工序－串焊，排版，叠层，间隙贴膜，层压，安装边框接线盒，固化，测试，分档，包装；

半片电池片激光诱导氧化前后的具体实验数据如下：

综上所述，采用本制备方法制成的TOPCON电池片结构效率较原有制备工艺结构提高了0.07％。

实施例二：

一种半片电池片结构的制备方法，具体如下：电池片采用N型电池片，电池片尺寸182×182mm，效率25.5％；

首先，使用激光切割对电池片中间进行无损切割，得到两片半片电池片，通过半片电池IV测试机，对两片半片测试其电性能数据。

然后选用纳秒式激光，设定脉冲宽度10ns，光斑直径50um，波长355nm，重复频率500kHz，输出功率5W，激光能量密度为0.2J/cm2，先对电池片切割区域的正面进行激光诱导氧化，然后翻片，使用同样规格的激光对电池片切割区域的背面进行激光诱导氧化，然后使用半片电池IV测试机，对两片半片测试其电性能数据。

接着进行正常组件工序－串焊，排版，叠层，间隙贴膜，层压，安装边框接线盒，固化，测试，分档，包装；

该半片电池片激光诱导氧化前后的具体实验数据如下：

综上所述，采用本制备方法制成的电池效率较原有制备工艺结构提高了0.09％。

因此，该技术方案大大减少电池边缘的电学复合和漏电，从而非常有效地保护了电池边缘，使得电池整体效率得到提升。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。