CN102769073B - 太阳能电池表面金属化图样的串阻估算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种太阳能电池表面金属化图样的串阻估算方法，包括：将太阳能电池表面整体划分成多个微单元，所述多个微单元中的每一个都具有预定尺寸；将所述多个微单元的类型至少分成栅线类型和非栅线类型；根据所述类型扫描所有的微单元，以将所述太阳能电池表面划分成由分隔线隔开的不同区域，其中每一区域都归属于由多个栅线类型的微单元构成的一段栅线；以及根据所述分隔线估算串阻。本发明的串阻估算方法让太阳能电池研发工程师可以自行定义太阳能电池正表面金属化的图样，同时也可以设置电池的几何物理参数，以串阻的结果对比不同图样的优劣，并且提供不同因素造成的功率损失的大小和比例。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池金属化技术，尤其涉及一种太阳能电池表面金属化图样的串阻估算方法。
背景技术
金属化工艺是晶体硅太阳电池制备过程中最为关键的工艺之一。目前，晶体硅太阳电池使用最为广泛的金属化工艺包含前、背电极及背表面场的丝网印刷和烧结工艺。
传统的太阳能电池的正表面金属化图样通常为主栅加细栅的结构。对于这种结构相对简单的金属化图样，已知的数值化计算已能较好地估算太阳能电池的串阻。
但，当下新型的太阳能电池的正表面金属化图样已经与传统的主栅加细栅结构有很大不同，所以传统的数值化计算已经不能满足现在的太阳能电池方案的开发和优化。
发明内容
针对业界的上述新问题，本发明旨在提出一种全新的太阳能电池表面金属化图样的串阻估算方法。该串阻估算方法让太阳能电池研发工程师可以自行定义太阳能电池正表面金属化的图样，同时也可以设置电池的几何物理参数，以串阻的结果对比不同图样的优劣，并且提供不同因素造成的功率损失的大小和比例。
具体地，本发明提供了一种太阳能电池表面金属化图样的串阻估算方法，包括：将太阳能电池表面整体划分成多个微单元，所述多个微单元中的每一个都具有预定尺寸；将所述多个微单元的类型至少分成栅线类型和非栅线类型；根据所述类型扫描所有的微单元，以将所述太阳能电池表面划分成由分隔线隔开的不同区域，其中每一区域都归属于由多个栅线类型的微单元构成的一段栅线；以及根据所述分隔线估算串阻。
较佳地，在上述的串阻估算方法中，所述微单元为预定尺寸的小方块，且所述小方块的尺寸由用户自定义。
较佳地，在上述的串阻估算方法中，所述栅线类型进一步分成主栅类型和细栅类型。
较佳地，在上述的串阻估算方法中，所述将所述多个微单元的类型至少分成栅线类型和非栅线类型的步骤包括：为不同类型的微单元赋予不同的值。
较佳地，在上述的串阻估算方法中，所述根据所述类型扫描所有的微单元以将所述太阳能电池表面划分成由分隔线隔开的不同区域的步骤进一步包括：当扫描到一非栅线类型的微单元，则调用最小路径算法以找出离该非栅线类型的微单元距离最近的栅线类型的微单元。
较佳地，在上述的串阻估算方法中，所述最小路径算法包括以下步骤：a)以所述非栅线类型的微单元为中心，扫描第一层微单元，所述第一层微单元是与所述非栅线类型的微单元相邻接的所有外围微单元；b)如果没有找到一栅线类型的微单元，则以已扫描的微单元为中心扫描下一层微单元，其中所述下一层微单元是与所述已扫描的微单元相邻接的所有外围微单元；c)如果没有找到一栅线类型的微单元，这重复执行步骤b)，直到找到栅线类型的微单元。
较佳地，在上述的串阻估算方法中，在所述找到栅线类型的微单元之后，所述串阻估算方法进一步包括：判断所找到的栅线类型的微单元的层数是否小于4；如果是，则将所找到的栅线类型的微单元确定为离所述非栅线类型的微单元距离最近的栅线类型的微单元；如果否，则计算所述所找到的栅线类型的微单元同所述非栅线类型的微单元之间的距离，扫描该距离之内的所有微单元以比较确定其中的距离最近的栅线类型的微单元。
较佳地，在上述的串阻估算方法中，所述根据所述分隔线估算串阻的步骤进一步包括：计算所述分隔线上的微单元与相邻栅线的最小距离；根据所述最小距离和所述相邻栅线的类型估算串阻。
本发明允许工程师自定义任意的金属化图样，并可以自动计算出相应的太阳能电池的串阻，从而方便对金属化图样的性能进行分析和评估。
应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。
附图说明
包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：
图1示意性地示出了本发明的串阻估算方法的主要步骤的流程图。
图2a和图2b示出了两个金属化图样的示例。
图3a和图3b示出了图2a和图2b所示的示例经扫描后的图样。
图4示意性地示出了一种微单元划分方式。
具体实施方式
现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。
图1示意性地示出了本发明的串阻估算方法的主要步骤的流程图。如图所示，本发明的太阳能电池表面金属化图样的串阻估算方法100主要包括以下步骤：
步骤101：将太阳能电池表面整体划分成多个微单元，所述多个微单元中的每一个都具有预定尺寸；
步骤102：将所述多个微单元的类型至少分成栅线类型和非栅线类型；
步骤103：根据所述类型扫描所有的微单元，以将所述太阳能电池表面划分成由分隔线隔开的不同区域，其中每一区域都归属于由多个栅线类型的微单元构成的一段栅线；以及
步骤104：根据所述分隔线估算串阻。
根据一个优选实施例，在步骤101中，微单元为预定尺寸的小方块，且所述小方块的尺寸可由用户自定义，参考图4。
以下参考图2a、图2b、图3a和图3b来详细讨论根据本发明的太阳能电池表面金属化图样的串阻估算方法。
图2a和图2b示出了两个金属化图样的示例。例如，在图2a和图2b中，标号201比如表示主栅、标号202比如表示细栅以及图样中空白的部分为非栅线部分。当然，也可以使标号202表示主栅，且标号201表示细栅。该栅线类型可以由工程师按开发需要来设定。
根据本发明，要实现对任意栅线图样的识别，首先需要对电池表面进行离散化的分解。例如，本发明可以使用由用户定义的尺寸的小方块作为基本的微单元；电池的栅线部分和非栅线部分都由这些微单元构成。如图4所示，先将太阳能电池表面整体划分成多个微单元。这些多个微单元的类型至少分成栅线类型和非栅线类型，也可以进一步分成主栅类型和细栅类型，例如参考图2a和图2b。
较佳地，可以为不同类型的微单元赋予不同的值。例如，可以为主栅类型、细栅类型、非栅线类型依次持续递减地赋予数值。比如，非栅线的微单元不赋值，即等于0；栅线微单元被赋予不同数值，这需要工程师规划好。另外，根据工程师的设置，本发明的方法也可以进一步识别栅线间的从属关系，以方便确定电流的流动方向。
接着，根据上述的类型扫描所有的微单元，以将太阳能电池表面划分成由分隔线301(参考图3a和图3b)隔开的不同区域，其中每一区域都归属于由多个栅线类型的微单元构成的一段栅线。在包含不同栅线类型(例如主栅类型和细栅类型)的实施方式中，每一区域都归属于由多个同一栅线类型的微单元构成的一段栅线。特别是，一区域归属于某一段栅线表示在该区域中产生的电流都将汇集到该段栅线中。
最后，根据上述分隔线就可以估算太阳能电池表面金属化图样的串阻。较佳地，该估算串阻的步骤还可以包括：计算分隔线上的微单元与相邻栅线的最小距离；根据该最小距离和该相邻栅线的类型估算串阻。
此外，上述的根据类型扫描所有的微单元以将太阳能电池表面划分成由分隔线隔开的不同区域的步骤103可以进一步包括：当扫描到一非栅线类型的微单元，则调用最小路径算法以找出离该非栅线类型的微单元距离最近的栅线类型的微单元。这样做的目的是为了将离散化的电池图形划分成不同的区域，每个区域都属于某段栅线；在该区域中产生的电流都将汇集到对应的栅线中；在电池图形被划分成不同的区域后，就可以很容易地找到区域之间的分隔线，并计算分隔线上的微单元与其所属栅线的最小距离，这个距离是计算串联电阻某些组成部分的关键。例如，图3a和图3b中不同颜色区域就是通过最小路径算法分割出来的，就是体现的“不同区域”。
根据本发明的一个较佳实施例，该最小路径算法可以包括以下步骤：
a)以该非栅线类型的微单元为中心，扫描第一层微单元，该第一层微单元是与该非栅线类型的微单元相邻接的所有外围微单元；
b)如果没有找到一栅线类型的微单元，则以已扫描的微单元为中心扫描下一层微单元，其中该下一层微单元是与所述已扫描的微单元相邻接的所有外围微单元(例如，按照图4所示的微单元划分方式，如果在所有相邻的微单元中没有找到栅线单元格，那么就将上述与中心单元格相邻的所有单元格组成的正方形作为中心，向外再扩展一层，并在扫描这一层中所有的微单元，寻找栅线单元格)；
c)如果没有找到一栅线类型的微单元，这重复执行步骤b)，直到找到栅线类型的微单元。
此外，更优选地，在上述步骤c)中找到栅线类型的微单元之后，本发明的串阻估算方法可以进一步包括：判断所找到的栅线类型的微单元的层数是否小于4；如果是，则将所找到的栅线类型的微单元确定为离所述非栅线类型的微单元距离最近的栅线类型的微单元；如果否，则计算所述所找到的栅线类型的微单元同所述非栅线类型的微单元之间的距离，扫描该距离之内的所有微单元以比较确定其中的距离最近的栅线类型的微单元。这些步骤的原因在于：由于本发明的离散化分解是以小方块作为基本单元的，所以与某个微单元相邻的微单元组成的图形是正方形，而不是圆形，这意味着相邻各单元与中心的微单元之间的距离不一定是相等的；如果以当前已经组成的图形为中心，扫描与之相邻的微单元格，会发现其中有些“外层”单元格与最新单元格之间的距离会比“内层”单元格还小。该效应形象的说明可参见图4。
关于串阻的计算，由于串阻涉及几个部分，其中的所有组成部分的计算都需要知道从分隔线到相应栅线的距离，因此本发明的核心就是根据栅线图样对整个区域划分区域、进而找到区域间的分隔线。这个工作做完后，就可以根据已知的计算公式计算串阻各个组成部分并得到总的串联电阻了。
经试验论证，从本发明进行的多组示例模拟来看，无论是绝对数值还是各损失部分的比例都是合理的。因此，使用本发明进行串阻模拟，可以对各个损失部分的比例和理论预测进行对比，方便、快捷地分析出金属化图样的合理性。
本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。
Claims (8)
1.一种太阳能电池表面金属化图样的串阻估算方法，包括：
将太阳能电池表面整体划分成多个微单元，所述多个微单元中的每一个都具有预定尺寸；
将所述多个微单元的类型分成栅线类型和非栅线类型；
根据所述类型扫描所有的微单元，以将所述太阳能电池表面划分成由分隔线隔开的不同区域，其中每一区域都归属于由多个栅线类型的微单元构成的一段栅线；以及
根据所述分隔线估算串阻。
2.如权利要求1所述的串阻估算方法，其特征在于，所述微单元为预定尺寸的小方块，且所述小方块的尺寸由用户自定义。
3.如权利要求1所述的串阻估算方法，其特征在于，所述栅线类型进一步分成主栅类型和细栅类型。
4.如权利要求3所述的串阻估算方法，其特征在于，所述将所述多个微单元的类型分成栅线类型和非栅线类型的步骤包括：为不同类型的微单元赋予不同的值。
5.如权利要求1所述的串阻估算方法，其特征在于，所述根据所述类型扫描所有的微单元以将所述太阳能电池表面划分成由分隔线隔开的不同区域的步骤进一步包括：
当扫描到一非栅线类型的微单元，则调用最小路径算法以找出离该非栅线类型的微单元距离最近的栅线类型的微单元。
6.如权利要求5所述的串阻估算方法，其特征在于，所述最小路径算法包括以下步骤：
a)以所述非栅线类型的微单元为中心，扫描第一层微单元，所述第一层微单元是与所述非栅线类型的微单元相邻接的所有外围微单元；
b)如果没有找到一栅线类型的微单元，则以已扫描的微单元为中心扫描下一层微单元，其中所述下一层微单元是与所述已扫描的微单元相邻接的所有外围微单元；
c)如果没有找到一栅线类型的微单元，这重复执行步骤b)，直到找到栅线类型的微单元。
7.如权利要求6所述的串阻估算方法，其特征在于，在所述找到栅线类型的微单元之后，所述串阻估算方法进一步包括：
判断所找到的栅线类型的微单元的层数是否小于4；
如果是，则将所找到的栅线类型的微单元确定为离所述非栅线类型的微单元距离最近的栅线类型的微单元；
如果否，则计算所述所找到的栅线类型的微单元同所述非栅线类型的微单元之间的距离，扫描该距离之内的所有微单元以比较确定其中的距离最近的栅线类型的微单元。
8.如权利要求1所述的串阻估算方法，其特征在于，所述根据所述分隔线估算串阻的步骤进一步包括：
计算所述分隔线上的微单元与相邻栅线的最小距离；
根据所述最小距离和所述相邻栅线的类型估算串阻。
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