CN102956751A

CN102956751A - 太阳能电池正面电极的设计方法以及太阳能电池

Info

Publication number: CN102956751A
Application number: CN2012104889167A
Authority: CN
Inventors: 韩玮智; 胡金艳; 牛新伟; 蒋前哨; 李永辉; 仇展炜
Original assignee: Zhejiang Chint Solar Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Chint Solar Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2013-03-06

Abstract

本发明公开了一种太阳能电池正面电极的设计方法，所述太阳能电池包括背电极和正面电极，所述正面电极由至少4根主栅和若干根副栅组成，该设计方法包括以下步骤：形成主栅的步骤，所述主栅为多段镂空结构，镂空段与实体段交替连接，所述主栅至少包括2个所述镂空段；形成副栅的步骤，所述副栅与所述主栅成一定角度设置。相应的，本发明还提供一种太阳能电池，所述太阳能电池包括背电极和正面电极，其中，所述正面电极由至少4根主栅和与所述主栅成一定角度设置的副栅组成，所述主栅为多段镂空结构，镂空段与实体段交替连接，所述主栅至少包括2个镂空段。采用本发明的方法可以在有效降低金属浆料用量的同时保持太阳能电池的电性能。

Description

太阳能电池正面电极的设计方法以及太阳能电池

技术领域

本发明涉及太阳能电池中的正面电极印刷的栅极结构设计，更具体地，本发明涉及一种太阳能电池分段主栅的正面电极设计方法以及太阳能电池。

背景技术

在当今能源短缺的情况下，太阳能电池作为一种可再生资源，引起了广泛关注。另外，由于太阳能电池不会引起环境污染，因此太阳能电池行业受大了极大的关注，不断有大型的太阳能电池厂在世界各地建立。在追求高转化效率的同时，减低成本也成了各个厂家提高自身竞争力的关键点。

晶体硅太阳能电池的正面电极的主要作用为通过使用高导电率金属将PN结产生的载流子导出，供外电路使用。传统的正面电极为连续的“H”型栅线结构，由主栅和副栅组成。副栅的作用是从PN结中收集电流并输送至主栅。主栅的作用是将从副栅汇集电流在组件中沿一定方向输送及传导给焊带。现有太阳能电池正面电极上主栅一般为2~3根。

为了降低电极电阻引起的功率损耗，保障电极主栅的可焊性，在硅片与金属栅之间形成良好的欧姆接触，进而提高晶体硅太阳能电池的转换效率，晶体硅太阳能电池电极通常使用贵金属银制成的导电浆料来制备。常规的晶体硅太阳能电池主栅一般被导电银浆料完全填充，这不仅增加了巨额的银浆单耗成本，而且在焊接过程中容易造成锡溢流，产生锡丝，“拉锡现象”的产生进一步抬高了成本。另外，这样制造的主栅覆盖在硅片上的面积较大，增大了折光率，影响了太能电池的光电转换效率。

为了降低太阳能电池印刷过程中金属浆料的使用量，进而降低太阳能电池的制造成本，有技术采用分段主栅的来代替传统主栅。分段主栅即在主栅上分段采用镂空结构。分段主栅的采用解决了折光率高以及银浆使用成本过高的问题，但同时也带来了弊端，即降低了太阳能电池正面导电能力，增加了电阻。

发明内容

为了有效减少在太阳能电池正面电极印刷中导电浆料（通常是银浆料）的使用量，并且在降低导电浆料成本的过程中有效保持太阳能电池电性能，本发明提出一种采用多根分段主栅的太阳能电池正面电极的设计方法。

根据本发明的一个方面，提供一种太阳能电池正面电极设计方法，所述太阳能电池包括背电极和正面电极，所述正面电极由至少4根主栅和若干根副栅组成，该设计方法包括以下步骤：

形成主栅的步骤，所述主栅为多段镂空结构，镂空段与实体段交替连接，所述主栅至少包括2个所述镂空段；

形成副栅的步骤，所述副栅与所述主栅成一定角度设置。

根据本发明的另一个方面，提供一种太阳能电池，所述太阳能电池包括背电极和正面电极，其中，所述正面电极由至少4根主栅和与所述主栅成一定角度设置的副栅组成，所述主栅为多段镂空结构，镂空段与实体段交替连接，所述主栅至少包括2个镂空段。

本发明中的主栅为多段镂空结构，镂空段与实体段交替连接，节省了制造主栅的金属浆料的用量；采用多根主栅代替传统2~3根主栅，可以在节省制作材料的基础上，保持太阳能电池的电性能。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为传统的连续三主栅的太阳能电池正面电极的俯视图；

图2为根据本发明的一种太阳能电池正面电极的设计方法的一个具体实施方式的正面电极的栅结构的俯视图；

图3为根据本发明的一种太阳能电池正面电极的设计方法的一个具体实施方式的正面电极的栅结构的主栅实体段的局部放大俯视图；

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。

参考图1，图1是传统的连续三主栅的太阳能电池正面电极的俯视图。从图1中可以看出太阳能电池正面电极的主栅2和副栅1的分布。图1所示的传统太阳能电池的正面电极为连续的“H”型结构，由3根主栅2和若干根与主栅2垂直分布的副栅1组成。在现有技术中，主栅2通常为2~3条实心主栅线，这样可以有效保证太阳能电池正面电极的导电能力。但是从图1中可以看出，主栅2在太阳能电池正面电极上的遮盖面积比较大，这就造成了制造主栅2时的金属浆料用量比较大，增大了制作成本；另外，这种正面电极结构下，太阳能电池的正面电极与硅片之间的接触电阻比较大，最终导致太阳能电池片的利用效率低。

参考图2，图2为根据本发明的一种太阳能电池正面电极的设计方法的一个具体实施方式的正面电极的栅结构的俯视图。本发明公开的太阳能电池的正面电极设计方法中，所述太阳能电池包括背电极和正面电极（负极），本方法包括形成主栅的步骤和形成副栅的步骤，下面结合附图对该设计方法进行具体说明。

形成主栅2的步骤，所述主栅2为多段镂空结构，镂空段22与实体段21交替连接，所述主栅2至少包括2个所述镂空段。其中主栅2至少有4根，多根镂空设计的主栅，可以在节省浆料成本的情况下，保持或增加太阳能电池正面电极的导电能力。可选的，主栅2的印空比（实体段21的面积与镂空段22的面积的比值）在0.1~9.0之间，例如：0.1、5.6或9.0。

可选的，主栅2之间的间距在5mm~120mm之间，例如：5mm、75mm或120mm。可选的，主栅2的宽度范围在0.5mm~5mm之间，例如：0.5mm、2.3mm或5mm。在现有技术中，主栅之间通常采取平行对称分布，副栅之间也多见于平行分布，且主栅与副栅之间采取垂直分布。而在本发明中，多根主栅2在太阳能电池正面电极上既可采取对称分布，又可以采取非对称式分布。各根主栅2之间除了可以采取平行布置，还可以进行交汇。

主栅2的实体段21的形状可以为：封闭多边形，例如：矩形、梯形、三角形等，例如图2中所示的封闭矩形。主栅2的实体段21的形状还可以为非封闭多边形，亦或是任意线条的组合。如图3所示的主栅2的实体段和副栅1，其中，主栅2的实体段21由与副栅1相连的线条组成。因此，可以看出，主栅2的实体段21内部既可以铺满电极材料，又可以有镂空区域。采用有镂空区域的实体段21结构，可以进一步节省浆料的用量以及减小对硅片的遮挡。值得注意的是，实体段21中的镂空部分可以如图3所示的线条状也可以为任意形状的多边形。

此外，主栅2的镂空段22与实体段21类似，也可为任意封闭多边形，或是非封闭多边形，亦或是任意线条或点的组合。通常其采用如图2中所示的矩形框的形式。

接下来阐释形成副栅1的步骤，副栅1与主栅2成一定角度设置。优选的，副栅1垂直于主栅2。组成正面电极的副栅1根数在50~500之间，例如，50、276或500。可选的，副栅1的宽度范围为15μm~800μm，例如，15μm、600μm或800μm。值得注意的是，为了使副栅1与主栅2更好地进行连接，在与主栅2进行连接的连接点附近的副栅1的宽度可以略宽于副栅1的其他部分，即副栅1的宽度在沿副栅1的方向上可以不一致，即其宽度并非均匀分布。优选的，多根副栅1之间相互平行。但是具体实践中并不限于此，各副栅1之间可以不平行设置，甚至进行交汇。

在太阳能电池中，背电极和正面电极的材料可以由任意纯的金属元素组成，例如，银、铜；也可为任意金属元素间的合金，例如钨合金等；或是金属与非金属的混合物，例如二氧化锰等。

根据需要，主栅2与副栅1的材料组成可以一致也可以不一致。

另外，本发明还提供一种太阳能电池，所述太阳能电池包括背电极和正面电极，其中，所述正面电极由至少4根主栅2和与所述主栅2成一定角度设置的副栅1组成，所述主栅2为多段镂空结构，镂空段22与实体段21交替连接，所述主栅2至少包括2个镂空段。

采用多根镂空设计的主栅2，可以在节省浆料成本的情况下，保持或增加太阳能电池正面电极的导电能力。可选的，主栅2的印空比（实体段21的面积与镂空段22的面积的比值）在0.1~9.0之间，例如：0.1、5.6或9.0。

可选的，主栅2之间的间距在5mm~120mm之间，例如：5mm、75mm或120mm。可选的，主栅2的宽度范围在0.5mm~5mm之间，例如：0.5mm、2.3mm或5mm。在本发明中，多根主栅2在太阳能电池正面电极上既可采取对称分布，又可以采取非对称式分布。各根主栅2之间除了可以采取平行布置，还可以进行交汇。

副栅1与主栅2成一定角度设置。优选的，副栅1垂直于主栅2。组成正面电极的副栅1根数在50~500之间，例如，50、276或500。可选的，副栅1的宽度范围为15μm~800μm，例如，15μm、600μm或800μm。值得注意的是，为了使副栅1与主栅2更好地进行连接，在与主栅2进行连接的连接点附近的副栅1的宽度可以略宽于副栅1的其他部分，即副栅1的宽度在沿副栅1的方向上可以不一致，即其宽度并非均匀分布。优选的，多根副栅1之间相互平行。但是具体实践中并不限于此，各副栅1之间可以不平行设置，甚至进行交汇。

采用本发明的方法可以在有效降低金属浆料用量的同时保持太阳能电池的电性能。

虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。

Claims

1.一种太阳能电池正面电极设计方法，所述太阳能电池包括背电极和正面电极，所述正面电极由至少4根主栅和若干根副栅组成，该设计方法包括以下步骤：

形成副栅的步骤，所述副栅与所述主栅成一定角度设置。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池正面电极设计方法，其中，所述主栅之间的间距为5mm~120mm。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池正面电极设计方法，其中，所述主栅的宽度范围为0.5mm~5mm。

4.根据权利要求1所述的太阳能电池正面电极设计方法，其中，所述主栅在所述太阳能电池正面对称分布。

5.根据权利要求1所述的太阳能电池正面电极设计方法，其中，所述主栅之间相互平行。

6.根据权利要求1~5中任一项所述的太阳能电池正面电极设计方法，其中，所述主栅的印空比为0.1~9。

7.根据权利要求1所述的太阳能电池正面电极设计方法，其中，所述副栅的根数范围为50~500。

8.根据权利要求1所述的太阳能电池正面电极设计方法，其中，所述副栅的宽度为15μm~800μm。

9.根据权利要求1所述的太阳能电池正面电极设计方法，其中，所述副栅之间相互平行。

10.根据权利要求1所述的太阳能电池正面电极设计方法，其中，所述副栅宽度沿所述副栅方向不一致。

11.根据权利要求1所述的太阳能电池正面电极设计方法，其中，所述实体段的形状包括：封闭多边形、非封闭多边形或线条组合。

12.根据权利要求1所述的太阳能电池正面电极设计方法，其中，所述实体段内部包括镂空区域。

13.根据权利要求12所述的太阳能电池正面电极设计方法，其中，所述镂空区域为任意多边形。

14.根据权利要求1所述的太阳能电池正面电极设计方法，其中，所述镂空段的形状包括：封闭多边形、非封闭多边形、线条组合或点组合。

15.一种太阳能电池，所述太阳能电池包括背电极和正面电极，其中，所述正面电极由至少4根主栅和与所述主栅成一定角度设置的副栅组成，所述主栅为多段镂空结构，镂空段与实体段交替连接，所述主栅至少包括2个镂空段。

16.根据权利要求15所述的太阳能电池，其中，所述主栅之间的间距为5mm~120mm。

17.根据权利要求15所述的太阳能电池，其中，所述主栅的宽度范围为0.5mm~5mm。

18.根据权利要求15所述的太阳能电池，其中，所述主栅在所述太阳能电池正面对称分布。

19.根据权利要求15所述的太阳能电池，其中，所述主栅之间相互平行。

20.根据权利要求15~20中任一项所述的太阳能电池，其中，所述主栅的印空比为0.1~9。

21.根据权利要求15所述的太阳能电池，其中，所述副栅的根数范围为50~500。

22.根据权利要求15所述的太阳能电池，其中，所述副栅的宽度为15μm~800μm。

23.根据权利要求15所述的太阳能电池，其中，所述副栅之间相互平行。

24.根据权利要求15所述的太阳能电池，其中，所述副栅宽度沿所述副栅方向不一致。

25.根据权利要求15所述的太阳能电池，其中，所述实体段的形状包括：封闭多边形、非封闭多边形或线条组合。

26.根据权利要求15所述的太阳能电池，其中，所述实体段内部包括镂空区域。

27.根据权利要求26所述的太阳能电池，其中，所述镂空区域为任意多边形。

28.根据权利要求15所述的太阳能电池，其中，所述镂空段的形状包括：封闭多边形、非封闭多边形、线条组合或点组合。