CN102157574A - 太阳能电池的正面栅电极 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种太阳能电池的正面栅电极，所述正面栅电极分布在太阳能电池片表面，所述正面栅电极包括主栅线以及与所述主栅线连接的副栅线，所述副栅线呈网状分布。本发明提供的太阳能电池的正面栅电极，将副栅线呈网状分布在太阳能电池片表面，使太阳能电池片表面每一区域的光生载流子均有多条路径到达主栅线，当副栅线某处存在断线或印刷不全时，光生载流子可以通过太阳能电池表面该处临近的与主栅线连通的副栅线完成收集和传输，避免电池效率的下降。

Description

太阳能电池的正面栅电极

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池，特别涉及一种太阳能电池的正面栅电极。

背景技术

随着全球能源的日趋紧张，太阳能以无污染、市场空间大等独有的优势受到世界各国的广泛重视。光伏发电具有安全可靠、无噪声、故障率低等优点，太阳能电池是光伏发电技术中将太阳能直接转换为电能的主要器件。

常见的晶体硅太阳能电池是由背面电极、半导体材料构成的P型层、N型层、P-N结、减反射薄膜、正面栅电极等部分构成。当太阳光照射到太阳能电池表面时，减反射薄膜和绒面结构可有效减少电池表面的光反射损失。太阳能电池中的半导体结构吸收太阳光能后，激发产生电子、空穴对，电子、空穴对被半导体内部P-N结自建电场分开，电子流入N区，空穴流入P区，形成光生电场，如果将晶体硅太阳电池的正、负电极与外部电路连接，外部电路中就有光生电流流过。太阳能电池结构中的正面栅电极起到收集光生载流子的作用，但由于该层常由不透光的金属材料制成，它的存在会减小电池表面的透光面积，因此当前的工艺设计理念是在保证正面栅电极良好欧姆接触的前提下，尽可能的减小栅电极线宽和所有栅电极线所占的总面积。

目前多数的晶硅太阳能电池采用P型硅片，经过磷扩散后形成P-N结，在P型硅上制作背场和背电极，在扩散形成的N面制作正面栅电极，整个器件利用P-N结的光生伏特效应来工作。对于125mm×125mm的单晶硅或多晶硅电池的正面栅电极一般选用两条主栅线，对于156mm×156mm的单晶硅或多晶硅电池的正面栅电极可增加到三条主栅线。然后在垂直于主栅线的两边加上一定数目的均匀且平行分布的副栅线。在光照下晶硅太阳能电池产生的电流通过副栅线与主栅线相互导通，主栅线构成电池的负电极，电流汇聚到主栅线上导出。在利用丝网印刷技术制作现有副栅线分布图形的正面栅电极时，由于正面栅电极印刷过程中可能产生断线或印刷不全，或者进行后续制作组件时可能引起的副栅线损坏，使副栅线损坏处收集的载流子不能顺利到达主栅线上，导致受光面积的浪费，从而减小了电池的有效面积，使得电池串联电阻增加和转换效率下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能电池的正面栅电极，以解决现有技术中副栅线损坏处收集的载流子不能顺利到达主栅线而导致受光面积浪费的问题。

本发明提供一种太阳能电池的正面栅电极，所述正面栅电极分布在太阳能电池片表面，所述正面栅电极包括主栅线以及与所述主栅线连接的副栅线，所述副栅线呈网状分布。

优选地，所述副栅线由两组相交的平行线组成。

优选地，所述副栅线与所述主栅线所夹角度大于0°而小于90°，所述副栅线与所述主栅线所夹角度大于90°而小于180°。

优选地，由所述主栅线隔开的区域中的副栅线相互独立。

优选地，由所述主栅线隔开的区域中的副栅线相互连接。

优选地，所述主栅线为两条平行线或三条平行线。

优选地，所述副栅线线宽为1μm至250μm。

优选地，两条相邻的平行副栅线之间的垂直距离为1μm至20000μm。

优选地，所述正面栅电极的周围设置有边框栅线。

由于采用了以上技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的太阳能电池的正面栅电极，将副栅线呈网状分布在太阳能电池片表面，使太阳能电池片表面每一区域的光生载流子均有多条路径到达主栅线，当副栅线某处存在断线或印刷不全时，光生载流子可以通过太阳能电池表面该处临近的与主栅线连通的副栅线完成收集和传输，避免电池效率的下降。呈网状分布的副栅线使收集光生载流子的通路变多，相应减小了串联电阻，增加了光电转化效率。此外，副栅线呈网状分布均匀分散了应力分布，在一定程度上改善了太阳能电池的弯曲变形以及降低了太阳能电池的碎片率，提高了太阳能电池的合格率。与常规太阳能电池相比，本发明提供的太阳能电池的正面栅电极的制作工艺简单易行，无需购置新型设备，不会增加额外成本，对各种类型的太阳能电池和各种制作栅电极的工艺均具有规模化生产特征。

附图说明

参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中，

图1为本发明实施例一提供的太阳能电池的正面栅电极的分布结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的太阳能电池的正面栅电极的分布结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。在整个描述中，相同的附图标记表示相同的部件。

本发明提供的太阳能电池的正面栅电极，将副栅线呈网状分布在太阳能电池片表面，使太阳能电池片表面每一区域的光生载流子均有多条路径到达主栅线，当副栅线某处存在断线或印刷不全时，光生载流子可以通过太阳能电池表面该处临近的与主栅线连通的副栅线完成收集和传输，避免电池效率的下降。呈网状分布的副栅线使收集光生载流子的通路变多，相应减小了串联电阻，增加了光电转化效率。此外，副栅线呈网状分布均匀分散了应力分布，在一定程度上改善了太阳能电池的弯曲变形以及降低了太阳能电池的碎片率，提高了太阳能电池的合格率。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的太阳能电池的正面栅电极的分布结构示意图。参照图1，太阳能电池的正面栅电极分布在太阳能电池片10的表面，所述正面栅电极包括主栅线11以及与所述主栅线11连接的副栅线12，所述副栅线12呈网状分布。

具体地，所述副栅线12由两组相交的平行线组成，所述副栅线12与所述主栅线11所夹角度大于0°而小于90°，所述副栅线12与所述主栅线11所夹角度大于90°而小于180°。所述副栅线12线宽的范围为1μm至250μm，两条相邻的平行副栅线之间的垂直距离为1μm至20000μm。

制作正面栅电极可以采用丝网印刷、蒸发、溅射、电镀、喷涂等任何制作电极的方法，在本实施例中，采用丝网印刷的方式制作正面栅电极。在制作正面栅电极之前，首先选取检验合格的P型单晶硅片，规格为125mm×125mm，经过化学清洗和表面制绒以在单晶硅片上形成金字塔结构，增加光的吸收，提高电池的短路电流和转换效率；再利用高温扩散或者离子注入等工艺在P型单晶硅片上制作出N型的晶硅层，这样便形成了P-N结结构，然后经过等离子刻蚀去除边沿的扩散层，通过化学腐蚀去掉扩散形成的磷硅玻璃层，淀积氮化硅增透薄膜，所述氮化硅增透薄膜能减少硅片表面的光反射率，同时利用氢离子的成键来增强硅片表面和体内的钝化效果，降低载流子的复合；最后利用丝网印刷来制作背面电极和正面栅电极。

采用丝网印刷制作正面栅电极需要设计好主栅线11以及副栅线12的结构参数。在本实施例中，所述主栅线11为两条平行线，两条主栅线11的线宽均为1.5mm，相互的间距为62.5mm。为表述方便，将两条主栅线11分别称为第一主栅线11a以及第二主栅线11b，依次将第一主栅线11a左侧的副栅线称为第一组副栅线12a、第一主栅线11a和第二主栅线11b之间副栅线称为第二组副栅线12b、第二主栅线11b右侧的副栅线称为第三组副栅线12c，其中，第一组副栅线12a所包含的相交线与第一主栅线11a的夹角分别为65.7°和114.3°，第一组副栅线12a所包含的两组平行线之间的距离均为4.64mm；第二组副栅线12b所包含的相交线与第一主栅线11a的夹角分别为62.8°和117.2°，第二组副栅线12b所包含的两组平行线之间的距离均为4.52mm；第三组副栅线12c采用的参数与第一组副栅线12a相同，在此不再赘述。当然，上述数值并不用于限定本发明，本领域的普通技术人员可根据太阳能电池片10表面面积的大小来设定主栅线11的相关参数，并且根据太阳能电池片10表面面积的大小以及主栅线11的相关参数来设定副栅线12的相关参数。此外，在本实施例中所设计的主栅线11以及副栅线12的参数，是为了保证和现有的常规125mm×125mm太阳能电池片所有栅线所占的总面积相同，因此不会造成的栅电极贵金属成本增加和有效透光面积的变化。

进一步地，在本实施例中，所述第一组副栅线12a和第二组副栅线12b相交，并且所述相交点位于所述第一主栅线11a上；所述第二组副栅线12b和第三组副栅线12c分别与所述第二主栅线11b相交，但所述第二组副栅线12b和第三组副栅线12c没有相交点，相互独立。本领域的普通技术人员应该理解，所述第一组副栅线12a、所述第二组副栅线12b以及第三组副栅线12c不仅仅局限于上述的分布形式，还可以是所述第一组副栅线12a和第二组副栅线12b分别与所述第一主栅线11a相交，但所述第一组副栅线12a和第二组副栅线12b没有相交点，相互独立；或者所述第二组副栅线12b和第三组副栅线12c相交，并且所述相交点位于所述第二主栅线11b上。

副栅线12呈网状分布在太阳能电池片10表面，使太阳能电池片10表面每一区域的光生载流子均有多条路径到达主栅线11，当副栅线12某处存在断线或印刷不全时，光生载流子可以通过太阳能电池表面该处临近的与主栅线11连通的副栅线12完成收集和传输，避免电池效率的下降。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的太阳能电池的正面栅电极的分布结构示意图。参照图2，与实施例一不同的是，太阳能电池片20表面所包含的主栅线21为三条平行线，三条主栅线21的线宽均为1.6mm，主栅线21之间的距离均为52mm。为表述方便，将三条主栅线21分别称为第一主栅线21a、第二主栅线21b以及第三主栅线21c，依次将第一主栅线21a左侧的副栅线称为第一组副栅线22a、第一主栅线21a和第二主栅线21b之间副栅线称为第二组副栅线22b、第二主栅线21b和第三主栅线21c之间副栅线称为第三组副栅线22c，第三主栅线21c右侧的副栅线称为第四组副栅线22d。在本实施例中，为了保证副栅线22电极的可靠性连接，在正面栅电极的周围设置有边框栅线23。

进一步地，在本实施例中，所述第一组副栅线22a和所述第二组副栅线22b相交，并且所述相交点位于所述第一主栅线21a上；所述第二组副栅线22b和所述第三组副栅线22c相交，并且所述相交点位于所述第二主栅线21b上；所述第三组副栅线22c和第四组副栅线22d相交，并且所述相交点位于所述第三主栅线21c上。本领域的普通技术人员应该理解，所述第一组副栅线22a、所述第二组副栅线22b以及所述第三组副栅线22c不仅仅局限于上述分布的形式，也可以是诸如所述第一组副栅线22a和所述第二组副栅线22b分别与所述第一主栅线21a相交，但所述第一组副栅线22a和所述第二组副栅线22b没有相交点，相互独立；或者所述第二组副栅线22b和所述第三组副栅线22c分别与所述第二主栅线21b相交，但所述第二组副栅线22b和所述第三组副栅线22c没有相交点，相互独立；或者所述第三组副栅线22c和第四组副栅线22d分别与所述第三主栅线21c相交，但所述第三组副栅线22c和第四组副栅线22d没有相交点，相互独立的分布形式。

在本实施例中，所述太阳能电池的材料是多晶硅，多晶硅片的规格是156mm×156mm。本领域的普通技术人员应该理解，所述太阳能电池的材料可以是单晶硅、多晶硅，还可以是有机半导体、纳米材料、低维材料等。

综上所述，本发明提供的太阳能电池的正面栅电极，将副栅线呈网状分布在太阳能电池片表面，使太阳能电池片表面每一区域的光生载流子均有多条路径到达主栅线，当副栅线某处存在断线或印刷不全时，光生载流子可以通过太阳能电池表面该处临近的与主栅线连通的副栅线完成收集和传输，避免电池效率的下降。呈网状分布的副栅线使收集光生载流子的通路变多，相应减小了串联电阻，增加了光电转化效率。此外，副栅线呈网状分布均匀分散了应力分布，在一定程度上改善了太阳能电池的弯曲变形以及降低了太阳能电池的碎片率，提高了太阳能电池的合格率。与常规太阳能电池相比，本发明提供的太阳能电池的正面栅电极的制作工艺简单易行，无需购置新型设备，不会增加额外成本，对各种类型的太阳能电池和各种制作栅电极的工艺均具有规模化生产特征。

上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种太阳能电池的正面栅电极，所述正面栅电极分布在太阳能电池片表面，所述正面栅电极包括主栅线以及与所述主栅线连接的副栅线，其特征在于，所述副栅线呈网状分布。

2.如权利要求1所述的太阳能电池的正面栅电极，其特征在于，所述副栅线由两组相交的平行线组成。

3.如权利要求1所述的太阳能电池的正面栅电极，其特征在于，所述副栅线与所述主栅线所夹角度大于0°而小于90°，所述副栅线与所述主栅线所夹角度大于90°而小于180°。

4.如权利要求1所述的太阳能电池的正面栅电极，其特征在于，由所述主栅线隔开的区域中的副栅线相互独立。

5.如权利要求1所述的太阳能电池的正面栅电极，其特征在于，由所述主栅线隔开的区域中的副栅线相互连接。

6.如权利要求1至5中任一项的太阳能电池的正面栅电极，其特征在于，所述主栅线为两条平行线或三条平行线。

7.如权利要求1至5中任一项的太阳能电池的正面栅电极，其特征在于，所述副栅线线宽为1μm至250μm。

8.如权利要求1至5中任一项的太阳能电池的正面栅电极，其特征在于，两条相邻的平行副栅线之间的垂直距离为1μm至20000μm。

9.如权利要求1至5中任一项的太阳能电池的正面栅电极，其特征在于，所述正面栅电极的周围设置有边框栅线。

Images