CN101404296A - 一种改进型太阳电池前电极及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改进型太阳电池前电极，其结构类似梁桥，由两部分电极组成：一部分是桥墩部分，该部分电极穿透钝化介质膜，底部与太阳电池的发射区形成点接触；另一部分是桥梁部分，该部分电极覆盖在桥墩部分以及太阳电池的钝化介质膜的上面，底部不与太阳电池的发射区直接接触。本发明梁桥电极只是在局部位置与太阳电池发射区接触，相对一般太阳电池具有更小的金属－半导体接触面积，所以由金属－半导体界面能态所引起的电子、空穴复合更少，电池的短波光谱响应较好，有利于提高太阳电池的光电转换效率。
Description
技术领域
本发明属于太阳能技术领域，具体涉及一种太阳电池前电极及其制作方法。
背景技术
太阳电池是一种基于光生伏特效应，将太阳能直接转换为电能的半导体器件。如图1所示，一般的太阳电池主要由pn结1、钝化介质膜2、前电极3、铝背电场和背电极几部分组成(图1未画出铝背电场和背电极)。光线照射太阳电池时，太阳电池内部将产生电子空穴对。电子和空穴在pn结内建电场的作用下分别向n区(发射区)4和p区(基区)5迁移，从而在发射区和基区之间产生一定的电势差。前电极3和背电极分别与发射区4和基区5连接，在前电极3和背电极之间接上负载，太阳电池便可以为负载提供电能。
前电极3的作用是收集太阳电池发射区4的电子。前电极3性能的好坏对太阳电池的整体性能有很大影响。工业生产的传统太阳电池其前电极3的结构如图1所示，前电极3穿透绝缘的钝化介质膜2，其整个底部沿长度方向与发射区4形成金属-半导体接触。这种结构的不足之处是金属-半导体界面8的接触面积较大，金属-半导体界面8存在大量的界面能态，电子和空穴很容易通过这些界面能态进行复合，使得太阳电池短路电流减小、光电转换效率降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进型太阳电池前电极，该太阳电池前电极使得金属-半导体接触的面积减少，从而提高太阳电池的光电转换效率。
本发明的另一个目的是提供一种工艺简单的改进型太阳电池前电极的制作方法。
本发明提供的一种改进型太阳电池前电极，其特征是该结构类似梁桥，由两部分电极组成：一部分是桥墩部分，该部分电极穿透钝化介质膜，底部与太阳电池的发射区形成点接触；另一部分是桥梁部分，该部分电极覆盖在桥墩部分以及太阳电池的钝化介质膜的上面，底部不与太阳电池的发射区直接接触。
作为本发明的一种实施方式，所述梁桥电极的桥墩部分等距分布在太阳电池前表面。
作为本发明的一种实施方式，所述梁桥电极的桥梁部分联接分布在太阳电池前表面的各个桥墩部分。
本发明提供的改进型太阳电池前电极的制作方法，其特征是首先用高温烧结浆料在太阳电池表面印刷分布点作为梁桥电极的桥墩部分，随后进行烧结，熔融的浆料把太阳电池的局部钝化介质膜腐蚀掉，使桥墩部分的底部直接与太阳电池的发射区形成点接触；然后用低温烧结浆料印刷联接各桥墩部分的栅线作为梁桥电极的桥梁部分，由于印刷桥梁部分的浆料与印刷桥墩部分的浆料组分不同，在烧结过程中，作为桥梁部分的浆料难以烧穿钝化介质膜，仅覆盖在桥墩部分以及钝化介质膜的表面，从而形成梁桥电极。
本发明所述的印刷方法可采用网版印刷、孔版印刷或喷墨印刷等印刷技术。
本发明所述的高温烧结浆料是目前印刷传统太阳电池前电极所用的银浆。
本发明所述的低温烧结浆料是目前修补破损太阳电池前电极所常用的导电银浆。
与现有技术相比，本发明具有的技术效果是：
由于本发明梁桥电极的结构分为两部分：直接与太阳电池反射区接触的桥墩部分以及只与桥墩部分和钝化介质膜接触的桥梁部分。梁桥电极只是在局部位置与太阳电池发射区接触，相对一般太阳电池具有更小的金属-半导体接触面积，所以由金属-半导体界面能态所引起的电子、空穴复合更少，电池的短波光谱响应较好，有利于提高太阳电池的光电转换效率。具有梁桥电极结构的太阳电池的光电转换效率可以比具有图1所示的前电极结构的传统太阳电池高0.3％。
附图说明
图1为传统太阳电池前电极的立体结构示意图(未画出铝背电场和背电极)；
图2为本发明的太阳电池前电极的立体结构示意图；
图3是传统太阳电池和本发明梁桥电极太阳电池的制作工艺流程图；
图4为本发明的制作方法中印刷桥墩部分的工序示意图；
图5为本发明的制作方法中印刷桥梁部分的工序示意图。
具体实施方式
如图2所示，本发明梁桥电极由两部分电极组成：一部分是桥墩部分6，该部分电极穿透钝化介质膜2，底部与太阳电池的发射区4形成点接触；另一部分是桥梁部分7，该部分电极覆盖在桥墩部分6以及太阳电池的钝化介质膜2的上面，底部不与太阳电池的发射区4直接接触，其只起到联接桥墩部分6及传导电流的作用。本发明实施例中梁桥电极的桥墩部分6等距分布在太阳电池前表面，梁桥电极的桥梁部分7联接分布在太阳电池前表面的各个桥墩部分6。梁桥电极只是在局部位置与太阳电池的发射区4接触，相对一般太阳电池具有更小的金属-半导体接触面积8，所以由金属-半导体界面能态所引起的电子、空穴复合更少，电池的短波光谱响应较好，有利于提高太阳电池的光电转换效率。
图3是传统太阳电池和本发明梁桥电极太阳电池的制作工艺流程图。从图3可以看出，制作梁桥电极太阳电池的工艺、设备与现有生产工艺、设备完全匹配，不同的是梁桥电极太阳电池的制作需要把丝网印刷前电极的工序拆分为两步进行：1、首先用高温烧结浆料在电池表面印刷等距分布的点(如图4所示)，作为梁桥电极的桥墩部分6，在随后的烧结工艺中，熔融的高温烧结浆料可以把局部的钝化介质膜2腐蚀掉，这使得桥墩6底部可以直接与电池发射区4接触；2、然后用低温烧结浆料印刷联接各桥墩部分的栅线(如图5所示)，作为梁桥电极的桥梁部分7，由于印刷桥梁部分7的浆料与印刷桥墩部分6的浆料组分不同，在烧结过程中，作为桥梁部分7的浆料难以烧穿钝化介质膜2，只能覆盖在桥墩6以及钝化介质膜2的表面，从而形成梁桥电极。上述制作方法中，印刷方法可采用网版印刷、孔版印刷或喷墨印刷等印刷技术；高温烧结浆料是目前印刷传统太阳电池前电极所用的银浆；低温烧结浆料是目前修补破损太阳电池前电极所常用的导电银浆。
根据图3所示的工艺步骤分别制作一组传统太阳电池(结构如图1所示)以及一组梁桥电极太阳电池(结构如图2所示)。两组电池均采用上海九晶电子材料有限公司生产的p型单晶硅片，制作成的电池尺寸为20×20mm2，厚度为200μm，电阻率为1.2Ω·cm。使用德国Opto Solar太阳电池测试仪对上述两组太阳电池的I-V特性进行测量。测量结果显示具有梁桥电极结构的太阳电池其平均光电转换效率比具有图1所示的前电极结构的传统太阳电池高0.3％。
Claims (7)
1、一种改进型太阳电池前电极，其特征是该结构类似梁桥，由两部分电极组成：一部分是桥墩部分(6)，该部分电极穿透钝化介质膜(2)，底部与太阳电池的发射区(4)形成点接触；另一部分是桥梁部分(7)，该部分电极覆盖在桥墩部分(6)以及太阳电池的钝化介质膜(2)的上面，底部不与太阳电池的发射区(4)直接接触。
2、根据权利要求1所述的改进型太阳电池前电极，其特征是所述梁桥电极的桥墩部分(6)等距分布在太阳电池前表面。
3、根据权利要求2所述的改进型太阳电池前电极，其特征是所述梁桥电极的桥梁部分(7)联接分布在太阳电池前表面的各个桥墩部分(6)。
4、权利要求1所述的改进型太阳电池前电极的制作方法，其特征是首先用高温烧结浆料在太阳电池表面印刷分布点作为梁桥电极的桥墩部分(6)，随后进行烧结，熔融的浆料把太阳电池的局部钝化介质膜(2)腐蚀掉，使桥墩部分(6)的底部直接与太阳电池的发射区(4)形成点接触；然后用低温烧结浆料印刷联接各桥墩部分(6)的栅线作为梁桥电极的桥梁部分(7)，在烧结过程中，作为桥梁部分(7)的浆料难以烧穿钝化介质膜(2)，仅覆盖在桥墩部分(6)以及钝化介质膜(2)的表面，从而形成梁桥电极。
5、权利要求4所述的改进型太阳电池前电极的制作方法，其特征是所述的印刷方法为网版印刷、孔版印刷或喷墨印刷。
6、根据权利要求4所述的改进型太阳电池前电极的制作方法，其特征是所述的高温烧结浆料是目前印刷传统太阳电池前电极所用的银浆。
7、根据权利要求4所述的改进型太阳电池前电极的制作方法，其特征是所述的低温烧结浆料是目前修补破损太阳电池前电极所常用的导电银浆。
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