CN102171837B - 用于使功率损耗最小化的太阳能电池的前电极和包括前电极的太阳能电池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于太阳能电池的前电极所涉及到的技术，用于太阳能电池的前电极的特征在于：具有如下结构。包括多个栅极和一个以上集电极的图案印刷在半导体衬底上以作为前电极。所述栅极彼此平行，并且所述集电极横过所述栅极。流到栅极中的电流移动到集电极中并且被收集到集电极中。栅极的宽度朝向集电极的方向增加。

Description

用于使功率损耗最小化的太阳能电池的前电极和包括前电极的太阳能电池

技术领域

本发明涉及一种用于具有最小功率损耗的太阳能电池的前电极和包含所述前电极的太阳能电池，并且尤其涉及一种用于太阳能电池的前电极，其中所述前电极构造为如下结构：包括平行布置的多个栅极以及与所述栅极交错的至少一个集电极的图案形成在半导体衬底上，被引入到栅极的电流移动到集电极并且被收集到集电极中，并且各个栅极的宽度朝向集电极增加。

背景技术

近年来，随着对环境问题和不可再生能源消耗的日益关注，太阳能电池作为利用丰富能源的替代能源已经引起了注意，太阳能电池不存在与污染相关的问题并且具有高能效。

太阳能电池可以被归类为利用太阳热来产生旋转涡轮机所需的蒸汽能的太阳热电池，以及利用半导体的特性将光子转换成电能的光生伏打太阳能电池。特别地，大量的研究已经集中到光生伏打太阳能电池上，所述光生伏打太阳能电池吸收光，产生电子和空穴，并由此将光能转换成电能。

图1为典型地示出这种光生伏打太阳能电池(下文中，简称为“太阳能电池”)的结构的图。参考图1，太阳能电池包括第一导电型半导体层22和第二导电型半导体层23，所述第二导电型半导体层23与第一导电型半导体层22的导电类型相反且形成在第一导电型半导体层22上。在第一导电型半导体层22和第二导电型半导体层23之间的接合处获得p/n结。后电极21被布置为与第一导电型半导体层22的至少一部分接触，而前电极11被布置为与第二导电型半导体层23的至少一部分接触。根据情况，用于干扰光反射的减反射膜24可以形成在第二导电型半导体层23的顶部。

p-型硅衬底通常用作第一导电型半导体层22，并且n-型射极层用作第二导电型半导体层23。而且，通常利用银(Ag)图案将前电极11形成在射极层23的顶部，并且通常利用铝(Al)层将后电极21形成在半导体层22的底部。通常利用丝网印刷方法来形成前电极11和后电极21。前电极通常包括具有大宽度的两个集电极(还称为‘汇流条’)和具有约为150μm的小宽度的栅极(还称为‘指针(finger)’)。

在具有上述结构的太阳能电池中，当太阳光入射到前电极11上时，产生自由电子。根据p/n结原理，电子移动到n型半导体层23。电子的这种移动产生了电流。

直接将光能转换成电能的太阳能电池的性能由从太阳能电池输出的电能与入射到太阳能电池上的太阳能的比率来表示。这一比率表示太阳能电池的性能指标并且一般称为“能量转换效率”，或简称为“转换效率”。理论上讲，转换效率受构成太阳能电池的材料限制并且根据太阳光能的光谱和太阳能电池的灵敏性谱的匹配而被控制。例如，单晶硅太阳能电池具有约30％至35％的转换效率，非晶质硅太阳能电池具有约25％的转换效率，并且化合物半导体太阳能电池具有约20％至40％的转换效率。然而，在目前的实验室水平上，太阳能电池具有约25％的转换效率。

损耗可能包括由表面反射的光引起的损耗、由表面或电极结合处载流子的再结合引起的损耗、由太阳能电池中的载流子的再结合引起的损耗，以及由太阳能电池的内阻引起的损耗。

由电极引起的功率损耗可能包括由n-型半导体层处光电流的移动引起的电阻损耗、由n-型半导体层与栅极之间的接触电阻引起的损耗、由在栅极中流动的光电流引起的电阻损耗，以及由栅极所覆盖的区域引起的损耗。

因此，迫切需要能够使由这种电极引起的功率损耗最小化且使光吸收最大化的技术，从而提供一种显现高效率的太阳能电池。

发明内容

技术问题

因此，已经提出本发明以解决上述问题以及尚待解决的其他技术问题。

特别地，本发明的一个目的是提供一种用于太阳能电池的前电极，其中，调节栅极的宽度以使由电极引起的功率损耗最小化且使光吸收最大化。

作为在用于太阳能电池的前电极上多种研究和试验的结果，本申请的发明人已经发现，当前电极被构造为使得集电极侧的栅极的宽度相对大时，根据本发明的前电极的电极损耗比常规前电极的电极损耗小得多。已经基于这些发现完成了本发明。

技术方案

根据本发明的一个方案，上述目的和其他目的能够通过提供一种用于太阳能电池的前电极来实现，其中，前电极以如下结构来构造：包括平行布置的多个栅极和与所述栅极交错的至少一个集电极的图案形成在半导体衬底上，被引入到栅极的电流移动到集电极并且被收集到集电极中，并且各个栅极的宽度朝向集电极增加。

如图5所示，常规的栅极具有非常大且均匀的宽度，约为120μm至150μm，结果是由栅极所覆盖的区域(阴影)的面积大，导致高的电极损耗。本申请的发明人已经考虑到栅极的损耗与栅极和集电极的尺寸之间的关系，以开发出能够使栅极所引起的损耗最小化的结构。

如前面所讨论的，电极损耗包括：①当电流在n-型半导体层中流动时引起的损耗(损耗I)，②当电流从n-型半导体层流到栅极时所引起的损耗(损耗II)，③当电流在栅极中流动时所引起的损耗(损耗III)，以及④由栅极所覆盖的区域引起的损耗(损耗IV)。可以参考图2计算损耗如下。

损耗I＝～b²～n^-2 x R_s

损耗II＝～b x ρ_c ^1/2～n^-1 x ρ_c ^1/2

损耗III＝～(L_a ² x b)/(t_a x W_a)～L_a ² x n^-1 x W_a ^-2

损耗IV＝～W_a x n

(在上面的表达式中，b表示栅极的间隔，n表示栅极的数量，ρ_c表示栅极和n-型半导体层之间的接触电阻率，L_a表示前电极的长度，t_a表示栅极的厚度(高度)，并且W_a表示栅极的宽度。)

从上面的表达式中可以看出，存在几对(n，L_a，W_a)，其中使栅极的数量(n)的总和、栅极的宽度(W_a)以及前电极的长度(L_a)最小化。

也就是说，随着栅极的宽度增加，阴影的面积增加，结果是损耗IV(在下文中，根据情况还称为‘阴影损耗’)增加，因此减少了光吸收。另一方面，当栅极的宽度过小时，电极电阻增加，结果是损耗III增大。

同时，由于在栅极中流动的电流的量基于栅极的长度以积分模式增加，所以栅极的宽度小可能是有益的。然而，当栅极的长度等于或大于预定长度时，考虑到电阻，优选的是栅极的宽度小。

因此，根据本发明，栅极被构造成具有如下结构：栅极的宽度朝向电流量增加的集电极增加。而且，考虑到每单位面积的效率，优选的是栅极与集电极成直角。

可以增加各个栅极的宽度，以使各个栅极在其邻近集电极的一端处的宽度优选地比各个栅极在其远离集电极的另一端处的宽度大50％至500％，更优选地大200％至500％。

各个栅极的宽度可以朝向集电极增加得不同。作为一个示例，各个栅极的宽度可以与距离集电极的距离成反比例地连续增加。

各个栅极的宽度可以例如以具有线性函数的形状的直线结构或者以具有二次函数的形状的曲面结构连续地增加。

作为另一个示例，各个栅极的宽度可以与距离集电极的距离成反比例地不连续增加。

各个栅极的宽度可以以例如阶梯型结构或以盆型结构不连续地增加。

在一个优选示例中，图案可以包括第一图案部分和第二图案部分，在所述第一图案部分中各个栅极的宽度为150μm或更小，并且在所述第二图案部分中各个栅极的宽度小于第一图案部分中各个栅极的宽度。

在前电极被构造成具有如下的组合型结构的情况下：即，如上所述，所述组合型结构具有第一图案部分和第二图案部分，其中在所述第一图案部分中各个栅极的宽度相对大，并且在所述第二图案部分中各个栅极的宽度相对小，可以有效地处理基于栅极的长度累积地增加的电流的量，从而使得由于电阻的增加引起的损耗最小化。

为此，优选的是，在位于电流量增加的集电极处的栅极中形成第一图案部分，以使第一图案部分具有预定长度。而且，考虑到每单位面积的效率，优选的是栅极与集电极成直角。优选地，集电极的宽度约为1.5mm至3mm，并且设置两个集电极以使集电极以预定距离彼此间隔开。

在一个优选示例中，可以将第二图案部分构造成具有两个以上栅极彼此接合的结构。结果，第二图案部分的具有相对小宽度的栅极连接至第一图案部分的栅极，而第二图案部分的栅极彼此接合，因此，可以将由于电流在第一图案部分与第二图案部分之间移动期间所引起的功率损耗降低至可忽略的程度。

在第二图案部分中栅极彼此接合的结构可以为在第一图案部分的栅极与第二图案部分的栅极之间实现端连接的树状结构。在下文中，将第一图案部分的栅极和第二图案部分的栅极相互连接的电极将被称为树状电极。

优选的是，调整第一图案部分和第二图案部分中的栅极的宽度以使得由于电流累积引起的电阻增加最小化，同时使由于栅极引起的阴影损耗最小化。

第二图案部分为电流被引入的部分，并且因此，电流累积变慢。因此，为了使阴影损耗最小化，优选的是，栅极具有相对小的宽度。然而，如果栅极的宽度过小，则难以形成栅极，另外，电阻增加。

而且，第一图案部分为电流从其中被释放到集电极的部分(根据情况，还用作电流引导部分)。因此，为了使由于电流累积引起的电阻增加最小化，优选的是栅极具有相对大的宽度。然而，如果栅极的宽度过大，则将导致阴影损耗并且浪费材料。

因此，考虑到上述问题，各个树状电极的宽度可以为第二图案部分的各个栅极的宽度的一倍至两倍，优选地为1倍至1.5倍。

而且，在大于各个树状电极的宽度的范围内，第一图案部分的各个栅极的宽度可以为第二图案部分的各个栅极的宽度的1.1倍至15倍，优选地为3倍至5倍。

在一个优选示例中，第二图案部分的各个栅极的宽度可以为10μm至60μm，优选地为10μm至40μm，并且第一图案部分的各个栅极的宽度在大于第二图案部分的各个栅极的宽度的范围内可以为50μm至150μm，优选地为60μm至100μm。

在形成树状电极的情况下，各个树状电极的宽度可以等于第二图案部分的各个栅极的宽度，或在大于第二图案部分的各个栅极的宽度的范围内为10μm至60μm，优选地为10μm至50μm。

同时，如果栅极的间隔大，则电流从n-型半导体层到栅极的移动距离增大，导致电流损耗。另一方面，如果栅极的间隔过小，则阴影损耗增加。

由于第二部分中各个栅极的宽度小于各个常规栅极的宽度，即使当栅极的间隔减小时，阴影损耗也不增加，其中在常规技术中栅极的间隔约为2.5mm至3mm。此外，电流的移动距离减小了，从而进一步提高了效率。另一方面，由于第一图案部分的栅极具有比第二图案部分的栅极大的宽度，优选的是，将第一图案部分中栅极的间隔设定为使得第一图案部分中栅极的间隔不比第二图案部分中栅极的间隔小太多，从而使阴影损耗最小化。例如，第一图案部分的栅极的间隔可以为第二图案部分的栅极的间隔的0.7倍至6倍，优选地为1倍至3倍。

在一个优选示例中，第二图案部分的栅极的间隔可以为0.5mm至2mm，并且第一图案部分的栅极的间隔可以等于第二图案部分的栅极的间隔，或者在大于第二图案部分的栅极的间隔的范围内为1.5mm至3mm。

树状电极优选地以与栅极的纵向成30度至70度的角度倾斜。

而且，如果第二图案部分的长度大于栅极的总长度的70％，或者第一图案部分的长度小于栅极的总长度的30％，则电阻增加过大。另一方面，如果第二图案部分的长度小于栅极的总长度的10％，或者第一图案部分的长度大于栅极的总长度的90％，则阴影损耗增加。

因此，第二图案部分的各个栅极的长度优选地为各个栅极的总长度的10％至70％。而且，优选的是，第一图案部分的各个栅极的长度为各个栅极的总长度的30％至90％。如果各个树状电极的长度大，则各个栅极的长度增加得过大。结果，各个树状电极的长度优选地为各个栅极的总长度的0％至10％。

半导体衬底可以包括由晶体硅形成的n-型半导体层。根据情况，可以将各种层添加到半导体衬底上。例如，可以将减反射膜施加到N+半导体层的掺杂层的顶部上。可以将氮化硅或氧化硅用作减反射膜。

而且，优选的是，增大n-型半导体层的电阻以降低光电流的表面复合速率。n-型半导体层的电阻可以为50Ω或更大，优选地为100Ω或更大。

根据本发明的另一方案，提供一种包括如上所述的前电极的太阳能电池。

在根据本发明的太阳能电池中，栅极的结构是最优的，结果是太阳能电池具有1.3mW/cm²或更小的电极损耗。结果，根据本发明的太阳能电池具有转换效率很高的优点。

太阳能电池可以由块型材料形成。优选地，考虑到效率，太阳能电池由晶体硅形成。太阳能电池的结构和制造方法在本发明所属的领域中是公知的，因此不对太阳能电池的结构和制造方法进行详细说明。

根据本发明的又一方案，提供一种制造用于太阳能电池的前电极的方法。常规的前电极是利用丝网印刷方法来制造的。在丝网印刷方法中，在印网掩模之间推动墨以印刷前电极。丝网印刷方法具有约为100μm的精度，因此使用丝网印刷方法不可能获得小于100μm的图案，结果是电极损耗高。而且，通过挤压来推动墨，结果是丝网印刷方法不适用于连续处理。

为了解决这些问题，在半导体衬底上形成包括平行布置的多个栅极和与栅极交错的集电极的图案时，根据本发明的制造方法包括：利用凹版印刷方法或胶版印刷方法在半导体衬底上印刷涂胶，以使栅极具有100μm或更小的宽度，以及(b)将涂胶进行加热和/或加压以使涂胶硬化。

当如上所述利用的凹版印刷方法或胶版印刷方法形成前电极时，可以容易地形成微米级图案并且通过连续处理形成图案，从而大幅度提高处理效率。

作为具体的示例，胶版印刷方法可以包括：(i)准备具有以与前电极的图案对应的预定图案形成的凹槽的印刷衬底，(ii)使用用于电极形成的涂胶来填充形成在印刷衬底中的凹槽，(iii)在印刷衬底上旋转印刷辊以将置于凹槽中的涂胶转印到印刷辊上，以及(iv)在半导体衬底上旋转印刷辊以将涂胶从印刷辊转印到半导体衬底上。

胶版印刷方法具有约10μm至20μm的图案制作精度，并且利用胶版印刷方法形成的图案的厚度仅为几μm。结果，胶版印刷方法具有形成具有亚微米尺寸的图案的优点。而且，在胶版印刷方法中，利用印刷辊将涂胶转印到衬底上。因此，即使当衬底的面积大时，也可以利用具有与衬底的面积对应的尺寸的印刷辊通过单次转印处理来形成图案。

作为另一示例，凹版印刷方法可以包括：(i)准备具有以与前电极的图案对应的预定图案形成的凹槽的胶印滚筒，(ii)使用用于电极形成的涂胶来填充形成在胶印滚筒中的凹槽，以及(iii)在半导体衬底上旋转胶印滚筒以将涂胶从胶印滚筒转印到半导体衬底上。

还可以利用凹版印刷方法来印刷具有亚微米尺寸的图案。因此，凹版印刷方法具有如下优点：适当地形成微米级图案，并且以与胶版印刷方法相同的方式同时大面积制作图案。

在制造根据本发明的前电极的方法中，涂胶含有用于形成构成前电极的栅极和集电极的材料。优选地，涂胶含有银(Ag)粉。

同时，固化涂胶的步骤可以包括：在150℃至200℃的温度下预先烘干涂胶，在400℃至5200℃的温度下移除粘合剂，并且在750℃至850℃的温度下烧结涂胶。固化涂胶所需的总时间可以为5分钟至10分钟。

附图说明

本发明的上述和其他的目的、特征和其他优点将从下面结合附图的详细说明中得到更加清楚地理解，其中：

图1为图示常规太阳能电池的局部立体图；

图2为图示用于太阳能电池的前电极的典型图；

图3为图示根据本发明的一个实施例的第二类型前电极的局部平面图；

图4为图示根据本发明的另一个实施例的第二类型前电极的局部平面图；

图5为图示常规前电极的局部平面图；

图6为图示根据本发明的一个实施例的利用胶版印刷方法形成图案的过程的典型图；

图7为图示具有图3中的前电极的太阳能电池的局部立体图；

图8为具有图3中的前电极的太阳能电池的平面图；以及

图9和图10为图示根据本发明的试验示例的功率损耗的曲线图。

<附图的主要附图标记的说明>

11，110：栅极                  12，120：集电极

21，201：后电极                22，202：p-型半导体层

23，203：n-型半导体层          24，204：减反射膜

具体实施方式

现在，将参考附图详细地说明本发明的优选实施例。然而，应当注意的是，本发明的范围不受图示实施例所限制。

图3和图4为典型地图示根据本发明的实施例的前电极的局部平面图。

参考这些附图，各个栅极110包括与集电极120邻近的第一图案部分A、远离集电极120的第二图案部分B，以及位于第一图案部分A和第二图案部分B之间的树状电极(dendrite electrode)C。第一图案部分A。在第一图案部分A处，以大的间隔来布置各自具有相对大的宽度的栅极。另一方面，在第二图案部分B处，以小的间隔来布置各自具有相对小的宽度的栅极。

在上述结构中，通过第二图案部分B使导入电流的量最大化，而通过第一图案部分A使电阻和阴影损耗最小化。

在图3中所示的前电极处，第二图案部分的每两个栅极经由各个树状电极C彼此接合。在图4中所示的前电极处，第二图案部分的所有栅极经由相应的树状电极C彼此接合。对于图4中的前电极，以相对小的间隔来布置第一图案部分处的栅极。因此，考虑到阴影损耗，栅极可以具有比图3中的第一图案部分处的栅极小的宽度。

图6为图示根据本发明的一个实施例的利用胶版印刷方法来制造前电极的过程的典型图。

参考图6，首先，具有与要形成在半导体衬底处的前电极的图案对应的形状的凹槽301形成在印刷衬底300中。此时，不特别地限制形成凹槽301的方法。例如，可以利用诸如照相平版印刷术的公知方法来形成凹槽301。随后，使用用于电极形成的涂胶310来填充凹槽301的内部。为此，涂胶310被施加到印刷衬底300的表面上，并且刮片330在刮片330与印刷衬底300相接触的状态下移动。随着刮片330的移动，凹槽301的内部被填满涂胶310。另一方面，可以通过刮片330从印刷衬底300来去除剩余的涂胶310。

随后，将置于印刷衬底300的凹槽301中的涂胶310转印到印刷辊340的表面上，所述印刷辊340在印刷辊340与印刷衬底300相接触的状态下旋转。印刷辊340可以具有与要在其中形成图案的半导体衬底204相同的宽度。而且，印刷辊340可以具有与半导体衬底204的长度相等的周长。因此，通过印刷辊340的单次旋转，置于印刷衬底300的凹槽301中的所有涂胶310均被转印到印刷辊340的圆周表面上。

随后，印刷辊340在印刷辊340与半导体衬底204的表面相接触的状态下旋转。结果，将涂胶310从印刷辊340转印到半导体衬底204上。随后，将转印到半导体衬底204上的涂胶固化而形成图案。

当利用如上所述的胶版印刷方法将前电极制成图案时，可以容易地形成微米级图案。另外，印刷衬底300和印刷辊340被制造成与半导体衬底204的尺寸相对应。因此，可以通过单次转印处理来形成图案，从而大幅度地提高了处理效率。

图7为典型地图示具有图3中的前电极的太阳能电池的局部立体图。

参考图7，太阳能电池包括p-型半导体层202和n-型半导体层203，n-型半导体层203与p-型半导体层202的导电类型相反，n-型半导体层203形成在p-型半导体层202上。在p-型半导体层202和n-型半导体层203之间的接合处获得p/n结。后电极201形成在p-型半导体层202的底部。具有蜂窝式结构以干扰光反射的减反射膜204形成在n-型半导体层203的顶部。包括栅极和集电极120的前电极110在前电极与n-型半导体层203的至少一部分相接触的状态下形成在减反射膜204上。

p-型硅衬底通常用作p-型半导体层202，并且磷(P)掺杂n-型射极层用作n-型半导体层203。而且，前电极110通常由银(Ag)图案来形成，并且布置在p-型半导体层202的底部的后电极210通常由铝(Al)层来形成。

前电极包括：第一图案部分110A，其包括与集电极120垂直连接的栅极，所述集电极120具有大的宽度，各个栅极具有150μm或更小的宽度；第二图案部分110B，其包括具有比第一图案部分A的栅极的宽度小的宽度的栅极；以及树状电极110C，其包括与第一图案部分110A的栅极和第二图案部分110B的栅极相互连接的栅极。

在上述结构中，通过第一图案部分A使在栅极110中流动的从n-型半导体层203导入第二图案部分B的电流的阻力的增加最小化。另外，第一图案部分110A处的栅极的间隔被构造得大，并且第二图案部分110B处的栅极的间隔被构造得小，从而使功率损耗最小化。

图8为典型地图示根据本发明的太阳能电池的前电极的平面图。

参考图8，前电极被构造成具有如下结构：栅极布置在两个集电极120之间，以使栅极与集电极120垂直。具有相对较大厚度的第一图案部分110A连接至各个集电极120，以使第一图案部分110A与集电极120垂直。而且，第二图案部分110B连接至各个第一图案部分110A。第一图案部分110A和第二图案部分110B在两个集电极120之间限定的中间部分中彼此连接。

在下文中，将参考下面的示例更加详细地说明本发明。提供这些示例仅用于阐释本发明，并且这些示例不应当被解释为限制本发明的范围。

[示例1]

将磷(P)铺散到晶质p-型硅衬底上以形成具有50欧姆电阻的n层，并且将减反射氮化硅(SiNx)层沉淀在n层的前部。将铝(Al)涂胶丝网印刷且硬化到具有如上所述的p-n结的衬底的后部上以形成后电极层，并且通过胶版印刷方法利用银(Ag)涂胶以图3中所示的形状将电极形成在n层的前部。特别地，第一图案部分A的栅极形成为具有2.6cm的长度，并且第二图案部分B的栅极形成为具有1cm的长度。第一图案部分A的栅极形成为具有90μm的宽度和1mm的间隔。树状电极C形成为具有0.05cm的长度。利用如上所述形成的电极来制造在n层具有50欧姆电阻的太阳能电池。

[示例2]

除了下述不同之外，利用与示例1相同的方法来制造在n层具有100欧姆电阻的太阳能电池：第一图案部分的栅极形成为具有2.4cm的长度，第二图案部分的栅极形成为具有1.2cm的长度，第一图案部分的栅极形成为具有20μm的宽度和0.83mm的间隔，并且树状电极C形成为具有0.05cm的长度。

[比较示例1]

栅极形成为如图5所示的形状，以便具有120μm的宽度和2.5mm的间隔，从而制造出在n层具有50欧姆电阻的太阳能电池。

[比较示例2]

栅极形成为具有20μm的宽度和1mm的间隔，形成如图5所示的形状，从而制造出在n层具有50欧姆电阻的太阳能电池。

[比较示例3]

栅极形成为如图5所示的形状，以便具有120μm的宽度和2.5mm的间隔，从而制造出在n层具有100欧姆电阻的太阳能电池。

[比较示例4]

栅极形成为具有20μm的宽度和1mm的间隔，形成如图5所示的形状，从而制造出在n层具有100欧姆电阻的太阳能电池。

<表1>

[试验示例1]

计算根据示例1和2以及比较示例1至4制造的太阳能电池的功率损耗。结果表示在图9和图10中以及下面的表2中。

<表2>

在表2中，当电流在n-型半导体层中流动时引起n-型损耗(损耗I)，当电流从n-型半导体层流到栅极时引起接触损耗(损耗II)，当电流在栅极中流动时引起指针损耗(损耗III)，以及通过栅极所覆盖的区域引起阴影损耗(损耗IV)。

而且，在表2中，示例与比较示例之间的损耗之差基于射极的相同电阻(n层的相同电阻)。也就是说，示例1与具有50欧姆射极电阻的比较示例1和2进行比较，而示例2与具有50欧姆射极电阻的比较示例3和4进行比较。

首先，参考图9和表2，可以看出，具有根据本发明的前电极的示例1的太阳能电池的功率损耗比比较示例1和2的太阳能电池的功率损耗小得多。

特别地，可以看出，对于比较示例2的电池而言，栅极过薄且以小间隔布置，因此，在栅极中流动的电流的阻力增加，结果是损耗III很高，而对于示例1的电池而言损耗III大幅度减少。而且，可以看出，对于比较示例1的电池而言，栅极具有大宽度和大间隔，因此，阴影损耗很高，而对于示例1的电池而言阴影损耗大幅度减少。

示例1的电池的功率损耗比比较示例1的电池的功率损耗低0.21％，并且比比较示例2的电池的功率损耗低0.79％。

而且，参考图10和表2，可以看出，当形成具有100欧姆电阻的n-型半导体层时，根据本发明的电池的功率损耗比普通电池(比较示例3)的功率损耗低得多(低0.41％)。因此，可以看出，根据本发明的前电极能够优选地应用于即使高电阻n-型半导体层用于降低电流的表面复合速率的情况中。

[工业应用性]

从上面的说明中显然可知，根据本发明的用于太阳能电池的前电极被构造成具有栅极的宽度朝向集电极增加的结构，从而使电阻的增加最小化，同时使阴影损耗最小化，并因此降低了功率损耗。因此，可以制造出显现高效率的太阳能电池。

尽管为了示例的目的已经公开了本发明的优选实施例，但本领域技术人员将理解到，在不偏离如所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种变型、改进、添加和替代。

Claims (15)

1.一种用于太阳能电池的前电极，其中，所述前电极以如下结构来构造：包括平行布置的多个栅极和与所述栅极交错的至少一个集电极的图案形成在半导体衬底上，被引入到所述栅极中的电流移动到所述集电极且被收集在所述集电极中，并且各个所述栅极的宽度与距所述集电极的距离成反比例地不连续增加，并且

其中所述图案包括第一图案部分和第二图案部分，在所述第一图案部分处各个所述栅极的宽度为150μm或更小，并且在所述第二图案部分处各个所述栅极的宽度小于所述第一图案部分处各个所述栅极的宽度；并且

其中所述第二图案部分的结构被构造成所述第二图案部分的全部栅极彼此接合；并且

其中，所述第二图案部分的各个所述栅极的长度为各个所述栅极的总长度的10%至70%，并且所述第一图案部分的各个所述栅极的长度为各个所述栅极的总长度的30%至90%。

2.根据权利要求1所述的用于太阳能电池的前电极，其中，所述栅极与所述集电极成直角。

3.根据权利要求1所述的用于太阳能电池的前电极，其中，各个所述栅极的宽度被增加，以使各个栅极在其邻近集电极的一端处的宽度比各个栅极在其远离集电极的另一端处的宽度大50%至500%。

4.根据权利要求1所述的用于太阳能电池的前电极，其中，树状电极位于所述第一图案部分的所述栅极与所述第二图案部分的所述栅极之间，以使所述第一图案部分的所述栅极与所述第二图案部分的所述栅极相互连接。

5.根据权利要求4所述的用于太阳能电池的前电极，其中，各个所述树状电极的宽度为所述第二图案部分的各个所述栅极的宽度的一倍至两倍。

6.根据权利要求4所述的用于太阳能电池的前电极，其中，在比各个所述树状电极大的范围内，所述第一图案部分的各个所述栅极的宽度为所述第二图案部分的各个所述栅极的宽度的1.1倍至15倍。

7.根据权利要求4所述的用于太阳能电池的前电极，其中，所述第二图案部分的各个所述栅极的宽度为10μm至60μm，所述第一图案部分的各个所述栅极的宽度在比所述第二图案部分的各个所述栅极的宽度大的范围内为50μm至150μm，并且各个所述树状电极的宽度等于所述第二图案部分的各个所述栅极的宽度或者在比所述第二图案部分的各个所述栅极的宽度大的范围内为10μm至60μm。

8.根据权利要求4所述的用于太阳能电池的前电极，其中，各个所述树状电极的长度为各个所述栅极的总长度的0%至10%。

9.根据权利要求1所述的用于太阳能电池的前电极，其中，所述半导体衬底包括由晶体硅形成的n-型半导体层。

10.根据权利要求1所述的用于太阳能电池的前电极，其中，所述半导体衬底具有50Ω或更大的电阻。

11.一种包括根据权利要求1至10中任一项所述的前电极的太阳能电池，其中，所述太阳能电池具有1.3mW/cm²的电极损耗。

12.一种制造根据权利要求1所述的用于太阳能电池的前电极的方法，其中，在半导体衬底上形成包括平行布置的多个栅极和与所述栅极交错的集电极的图案时，所述方法包括：

（a）利用凹版印刷方法或胶版印刷方法在半导体衬底上印刷涂胶，以使所述栅极具有100μm或更小的宽度；以及

（b）将所述涂胶进行加热和/或加压以使所述涂胶硬化。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述胶版印刷方法包括：准备具有以与所述前电极的图案对应的预定图案形成的凹槽的印刷衬底；使用用于电极形成的涂胶来填充形成在所述印刷衬底处的所述凹槽；在所述印刷衬底上旋转印刷辊以将置于所述凹槽中的所述涂胶转印到所述印刷辊上；以及在半导体衬底上旋转所述印刷辊以将所述涂胶从所述印刷辊上转印到所述半导体衬底上。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述凹版印刷方法包括：准备具有以与所述前电极的图案对应的预定图案形成的凹槽的胶印滚筒；使用用于电极形成的涂胶来填充形成在所述胶印滚筒中的所述凹槽；以及在半导体衬底上旋转所述胶印滚筒以将所述涂胶从所述胶印滚筒转印到所述半导体衬底上。

15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述涂胶含有银（Ag）粉。

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