CN102800763A - 太阳能电池及其栅线电极的制作方法 - Google Patents

太阳能电池及其栅线电极的制作方法 Download PDF

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Abstract

太阳能电池及其栅线电极的制作方法，该制作方法是在电池片表面上涂覆或者沉积一层透明绝缘材料；使用激光划线或者模压法或者干/湿法刻蚀等方法除去栅线网路上的透明绝缘材料，使得栅线网路曝露；采用电镀法在栅线网路上镀上作为栅线电极的导电材料。制作方法可以实现栅线电极的电路图案一次形成，生产效率得到有效提高，且制作时温度可以是室温，不会影响电流产生体的性能；该制作方法较为简易，没有多余步骤，设置的透明绝缘材料可以很好地保护电池片，提高产品的使用寿命；该制作方法还可以较为精细地控制栅线电极的厚度和宽度，材料的利用率也高，生产成本更为低廉。

Description

太阳能电池及其栅线电极的制作方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池及其电极的制作方法，特别是指一种太阳能电池及其栅线电极的制作方法。
背景技术
参照图3，太阳能电池包括起基本支撑作用的太阳能电池片以及连接设于电池片表面的电极，电池片产生的电流通过电极导出。为了降低功率损耗,通过减少电流的经过路程的方法，使太阳能电池的电极多为呈栅网图案的栅线电极，栅线电极包括横向设置的子栅线（finger）和纵向设置的母栅线(busbar)，子栅线和母栅线交叉连接为一体；电流产生体吸收阳光，并将光能转化为电能，产生的电流汇集到子栅线上，子栅线再将电流汇集到纵向布置的母栅线上并由母栅线汇集流出。
现有的太阳能电池的栅线电极多是通过印刷法将低温银浆按一定的图案印制在电池片表面上，再烘干形成栅线电极。印刷法制备栅线电极由于其工艺较为简单、技术含量较低而得到普遍使用。现有的印刷法制备栅线电极存在下述不足：在印刷的过程中银浆很容易沾粘于容器中、栅线电极设置处之外的地方以及印刷设备等地方，造成银材料用量远大于栅线电极的体积，银材料价格昂贵，这就使得生产栅线电极的生产成本较高，同时，银浆覆盖的地方光线多不能通过，在电流产生体上的光吸收区域覆盖有银浆则会降低光的转换量，降低太阳能电池的光转换效率，降低产品品质，也影响产品的外观，造成产品的废品率较高；另外，采用银质电极相对于铜质电极其电阻率较大，电能损耗也较大；此外，印刷法制备的栅线电极的厚度和宽度不能很好地精确控制，产品的规格较为不标准。现有技术制作栅线电极还存在一个问题，那就是生产需要多个步骤完成，不能实现一次性完成栅线电极的设置，生产效率较为低下。最后，太阳能电池片在制备完成后表面没有什么保护措施，而电池片又容易破碎，这就使得产品的保护、存放、运输等存在较多的困难。
发明内容
本发明提供一种太阳能电池及其栅线电极的制作方法，以克服现有技术中存在的栅线电极生产成本高昂且银材料浪费量大、生产环境温度较高、制备的栅线电极的厚度和宽度不能很好地精确控制、产品品质不高以及不能实现一次性完成栅线电极的制备等问题。
本发明采用如下技术方案：
一种实施下述太阳能电池栅线电极的制作方法的太阳能电池，该太阳能电池包括硅太阳能电池片以及固定连接于电池片表面的栅线电极，电池片表面除栅线电极之外的区域固结地连设有透明绝缘膜层；硅太阳能电池片包括单晶硅太阳能电池片、多晶硅太阳能电池片太阳能电池片。该太阳能电池栅线电极的制作方法的实施具体包括下述两种方案：
方案一
该太阳能电池栅线电极的制作方法包括下述步骤：
A.装模：在电池片的表面上压装一与所需栅线电极相应的栅格模架，该栅格状模架底面紧贴电池片表面；
B.涂布：在栅格模架的模腔内填充透明绝缘材料，使该电池片表面均匀涂覆有透明绝缘膜层；
C.拆模：拆除栅格模架，形成电池片表面暴露的栅线网路；
D.烘干：对透明绝缘膜层进行烘干处理，使透明绝缘膜层与电池片固结在一起；
E.电镀：采用电镀法在栅线网路上镀上作为栅线电极的导电材料，形成太阳能电池栅线电极，该栅线电极连接于电池片表面上。
更进一步地，上述步骤C完成后步骤D开始前，在电池片的另一个表面上重复步骤A至C，使电池片的两个表面上都涂覆有透明绝缘膜层。
方案二
该太阳能电池栅线电极的制作方法包括下述步骤：
A.涂布：在电池片的表面上均匀涂布透明绝缘材料制成的透明绝缘膜层；
B.烘干：对透明绝缘膜层进行烘干处理，使透明绝缘膜层与电池片固结在一起；
C.刻画网路：采用激光刻画或者机械刻画方法去除栅线网路上的绝缘材料，形成电池片表面暴露的栅线网路；
D.电镀：采用电镀法在栅线网路上镀上作为栅线电极的导电材料，形成太阳能电池栅线电极，该栅线电极连接于电池片表面上。
更进一步地，上述步骤B完成后步骤C开始前，在电池片的另一个表面上重复步骤A、B，使电池片的两个表面上都涂覆有透明绝缘膜层。
上述透明绝缘材料为硅胶或者绝缘高分子材料，绝缘高分子材料如EVA或者PE或者PET等。
上述透明绝缘膜层厚度为2～30微米；上述栅线电极厚度为2～30微米。
上述太阳能电池栅线电极为铜栅。
另外，如果上述电池片包含TCO层（TCO是Transparent Conductive Oxide的简称，是指透明的导电氧化物薄膜），则在实施上述太阳能电池栅线电极的制作方法时，由于铜元素会透过TCO层渗透到电池片的P-N结及硅片中，使得电池片的光转换效率较大程度的降低，为此，上述两种方案在实施电镀步骤前，在栅线网路上可以先覆盖一层金属阻挡薄层，该金属阻挡薄层可以由Cr、Ni、Ti、TiN或者TiW等材料中的一种或者几种的组合制成。
由上述对本发明描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：本制作方法可以实现栅线电极的电路图案一次形成，生产效率得到有效提高，且制作时温度可以是室温，不会影响电池片的性能；该制作方法较为简易，没有多余步骤，设置的透明绝缘材料可以很好地保护电池片，提高产品的使用寿命；该制作方法还可以较为精细地控制栅线电极的厚度和宽度，电极的横截面也较为规整，产品品质较高，金属材料的利用率也高，生产成本较现有技术得到有效降低；另外，该制作方法所制备的产品的栅线电极和电池片连接更紧密，栅线电极的体电阻较现有技术小很多，太阳能电池的光转化效率得到了提高。
附图说明
图1为太阳能电池俯视结构示意图。
图2为实施方式一栅格模架的装配示意图。
图3为太阳能电池横截面结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的具体实施方式。
一种实施下述太阳能电池栅线电极的制作方法的太阳能电池，该太阳能电池包括硅太阳能电池片1以及固定连接于电池片1表面的栅线电极4，电池片1表面除栅线电极4之外的区域固结地连设有透明绝缘膜层3；硅太阳能电池片1包括单晶硅太阳能电池片、多晶硅太阳能电池片。该太阳能电池栅线电极4的制作方法的优选下述两种实施方式：
实施方式一
参照图1、图2，该太阳能电池栅线电极的制作方法包括下述步骤：
A.装模：在电池片1的表面上压装一与所需栅线电极相应的栅格模架2，该栅格状模架2底面紧贴电池片1表面；
B.涂布：在栅格模架2的模腔内填充透明绝缘材料，使该电池片1表面均匀涂覆有透明绝缘膜层3，透明绝缘膜层3厚度为2～30微米，更为具体地，上述透明绝缘材料为硅胶或者绝缘高分子材料，绝缘高分子材料如EVA或者PE或者PET等；
C.拆模：拆除栅格模架2，形成电池片1表面暴露的栅线网路；若电池片1的另一表面也要制备栅线电极4，则在步骤C完成后步骤D开始前，在电池片1的另一个表面上重复步骤A至C，使电池片1的两个表面上都涂覆有透明绝缘膜层3；
D.烘干：对透明绝缘膜层3进行烘干处理，使透明绝缘膜层3与电池片1固结在一起；
E.电镀：采用电镀法在栅线网路上镀上作为栅线电极的导电材料，形成太阳能电池栅线电极4，该栅线电极4连接于电池片1表面上，栅线电极4厚度为2～30微米。
实施方式二
参照图1，该太阳能电池栅线电极4的制作方法包括下述步骤：
A.涂布：在电池片1的表面上均匀涂布透明绝缘材料制成的透明绝缘膜层3，透明绝缘膜层3厚度为2～30微米，更为具体地，上述透明绝缘材料为硅胶或者绝缘高分子材料，绝缘高分子材料如EVA或者PE或者PET等；
B.烘干：对透明绝缘膜层3进行烘干处理，使透明绝缘膜层3与电池片1固结在一起；若电池片1的另一表面也要制备栅线电极4，则在步骤B完成后步骤C开始前，在电池片1的另一个表面上重复步骤A、B，使电池片1的两个表面上都涂覆有透明绝缘膜层3；
C.刻画网路：采用激光刻画或者机械刻画方法去除栅线网路上的绝缘材料，形成电池片1表面暴露的栅线网路；
D.电镀：采用电镀法在栅线网路上镀上作为栅线电极4的导电材料，形成太阳能电池栅线电极4，该栅线电极4连接于电池片1表面上，栅线电极4厚度为2～30微米。
另外，参照图3，如果上述电池片1包含TCO层11（TCO是Transparent Conductive Oxide的简称，是指透明的导电氧化物薄膜），则在实施上述太阳能电池栅线电极的制作方法时，由于铜元素会透过TCO层11渗透到电池片的P-N结及硅片12中，使得电池片1的光转换效率较大程度的降低，为此，上述两种实施方式在实施电镀步骤之前，在栅线网路上可以先覆盖一层金属阻挡薄层，该金属阻挡薄层可以由Cr、Ni、Ti、TiN或者TiW等材料中的一种或者几种的组合制成。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (8)

1.太阳能电池栅线电极的制作方法，其特征在于，该制作方法包括下述步骤：
A.装模：在电池片的表面上压装一与所需栅线电极相应的栅格模架，该栅格状的模架底面紧贴电池片表面；
B.涂布：在栅格模架的模腔内填充透明绝缘材料，使该电池片表面均匀涂覆有透明绝缘膜层；
C.烘干：对透明绝缘膜层进行烘干处理，使透明绝缘膜层与电池片固结在一起；
D.拆模：拆除栅格模架，形成电池片表面暴露的栅线网路；
E.电镀：采用电镀法在栅线网路上镀上作为栅线电极的导电材料，形成太阳能电池栅线电极。
2.如权利要求1所述的太阳能电池栅线电极的制作方法，其特征在于，所述步骤C完成后步骤D开始前，在电池片的另一个表面上重复步骤A至C，使电池片的两个表面上都涂覆有透明绝缘膜层。
3.如权利要求1或2所述的太阳能电池栅线电极的制作方法，其特征在于：所述透明绝缘材料为硅胶或者绝缘高分子材料；
如权利要求1或2所述的太阳能电池栅线电极的制作方法，其特征在于：所述透明绝缘膜层厚度为2～30微米；所述栅线电极厚度为2～30微米。
4.如权利要求1或2所述的太阳能电池栅线电极的制作方法，其特征在于：所述太阳能电池栅线电极为铜栅。
5.太阳能电池栅线电极的制作方法，其特征在于，该制作方法包括下述步骤：
A.涂布：在电池片表面上均匀涂布透明绝缘材料制成的透明绝缘膜层；
B.烘干：对透明绝缘膜层进行烘干处理，使透明绝缘膜层与电池片固结在一起；
C.刻画网路：采用激光刻画或者机械刻画方法去除栅线网路上的绝缘材料，形成电池片表面暴露的栅线网路；
D.电镀：采用电镀法在栅线网路上镀上作为栅线电极的导电材料，形成太阳能电池栅线电极。
6.如权利要求6所述的太阳能电池栅线电极的制作方法，其特征在于：所述透明绝缘材料为硅胶或者EVA或者PE或者PET；
如权利要求6或7所述的太阳能电池栅线电极的制作方法，其特征在于：所述透明绝缘膜层厚度为2～30微米；所述栅线电极厚度为2～30微米。
7.如权利要求6或7所述的太阳能电池栅线电极的制作方法，其特征在于：所述太阳能电池栅线电极为铜栅。
8.一种实施权利要求1或者权利要求6的制作方法的太阳能电池，包括硅太阳能电池片以及固定连接于电池片表面的栅线电极，其特征在于：所述电池片表面固结地连设有透明绝缘膜层。
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