CN103208538A

CN103208538A - 一种高性能太阳能电池的制备方法

Info

Publication number: CN103208538A
Application number: CN2013100883132A
Authority: CN
Inventors: 杨伟强; 严金梅; 王士钊; 张鹏程
Original assignee: Ja Solar Co Ltd
Current assignee: Jingao Solar Co Ltd
Priority date: 2013-03-20
Filing date: 2013-03-20
Publication date: 2013-07-17

Abstract

本发明公开了一种高性能太阳能电池的制备方法，将常规晶体硅电池的正电极由n条单一宽度的正电极变更为n条以上由窄正电极和宽正电极交替连接而成的正电极，且每条正电极均起始于窄正电极并终止于窄正电极，其中窄正电极的宽度为0.08~0.3mm，宽正电极的宽度W′为0.5~2.0mm。该制备方法能减少正电极金属所占面积，降低对金属银的消耗量，并能使衰减测试小，输出功率更高。

Description

一种高性能太阳能电池的制备方法

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种高性能太阳能电池的制备方法。

背景技术

随着国际光伏市场形式的变化，客户对组件输出功率衰减要求越来越高，为了满足客户的需求，提高产品的竞争力，在硅片、电池、组件的各环节都在为提高终端产品的性能而不断做技术改进。目前电池普遍还在采用连续正电极设计，如图1中所示，正电极数量以2-3条作为主流，其中6’和6.5’以2条为主，8’以3条为主，根据正电极的作用和组件制作的特点，正电极的设计影响焊接的效果和电池焊接后的功率损失，这方面还有明显的优化空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高性能太阳能电池的制备方法，该制备方法能减少正电极金属所占面积，降低对金属银的消耗量，并能使衰减测试小，输出功率更高。

本发明的上述目的是通过如下技术方案来实现的：一种高性能太阳能电池的制备方法，将常规晶体硅电池的正电极由n条单一宽度的正电极变更为n条以上（包括n条）由窄正电极和宽正电极交替连接而成的正电极，且每条正电极均起始于窄正电极并终止于窄正电极，其中窄正电极的宽度为0.08~0.3mm，宽正电极的宽度W′为0.5~2.0mm。

本发明主要针对电池的正电极和细栅的设计，采用两方面参数相结合改进电池和组件的性能：

一是，将正电极由连续设计变更为两种宽度正电极交替的样式，两端为窄正电极，往中部宽、窄正电极交替连接，二是降低正电极宽度、增加正电极数量，这两种技术方案可以作为配合变更的项目，且正电极始终平行且沿晶体硅片的轴线对称分布。

通过这两方面调整，通过降低正电极的金属化面积，可以减少正电极对光的遮挡，增加电池的电流密度Jsc，并且正电极中心距减小，电流运动到达正电极所需路径减小，这样可以降低细栅对电流的热损耗，提高电流流通量，从而提高电池和组件填充因子，以期更好优化组件发电效率。

本申请对晶体硅太阳电池正电极方面的改进可以通过对丝网图形进行设计来实现，该方式推广性强，操作简单。

本发明所述单一宽度的正电极的宽度W为1.5~4.0mm。

本发明所述n条以上由窄正电极和宽正电极交替连接组成的正电极的条数小于等于nW/ W′。

例如，对于6.5’单晶电池，通常设计2条连续正电极，正电极规格为124mm×（1.5~4.0）mm（长×宽，后文皆相同，假设宽度由W代表），采用本发明中第一种方案为2条交替正电极，正电极长度仍为124mm，其中6段宽正电极（1~15）mm×（1.5~4.0）mm，7段窄正电极（5~20）mm×（0.08~0.3）mm，结合本发明的第二种技术方案，将宽正电极设计为（1~15）mm×（0.5~2.0）mm（假设宽度由W’代表），窄正电极为（5~20）mm×（0.08~0.3）mm，且正电极条数n满足条件：n≤[2W/W’]。

本发明所述N条以上由窄正电极和宽正电极交替连接而成的正电极以晶体硅片的中心轴线为中心线相对称分布。

本发明在晶体硅片上还设有多条与所述N条以上由窄正电极和宽正电极交替连接而成的正电极相垂直设置的细栅线。

本发明所述多条与所述N条以上由窄正电极和宽正电极交替连接而成的正电极相垂直设置的细栅线间距相同，位于靠近晶体硅片边缘处的细栅线距离电池边缘的距离为1~1.5mm。

本发明细栅线始终保持与正电极及正电极的对称轴相垂直。

本发明所述细栅线的条数为60~150根，细栅线的宽度为15~80μm。

本发明对于6.5’晶体硅片，每条正电极可以由7段窄正电极和6段宽正电极交替连接组成，对于8’晶体硅片，每条正电极可以由9段窄正电极和8段宽正电极交替连接组成。

本发明位于每条正电极起始端的窄正电极和终止端的窄正电极的宽度尺寸与位于每条正电极中间部位的窄正电极的宽度尺寸相同。

本发明位于每条正电极起始端的窄正电极和终止端的窄正电极的宽度尺寸与位于每条正电极中间部位的窄正电极的宽度尺寸不同。

每条正电极的宽正电极的对称轴始终沿晶体硅片的对称轴均匀分布，无论正电极数量是奇数还是偶数。

本发明中的晶体硅片优选为单晶硅片。

本发明具有如下优点：采用本发明中的技术方案，可以降低晶体硅片正面2%以上的金属化面积，减少2%以上的电池银消耗，同时将晶硅电池到组件的封装功率损失控制在1.5%以内，提高采用本发明中的方法制成的晶体硅电池焊接而成的太阳能组件的转换效率；且该方法推广性强，操作简单。

附图说明

图1是8’电池正电极的传统图形设计；

图2是本发明实施例3中制备的8’晶体硅电池；

图3是本发明实施例4中制备的8’晶体硅电池；

图4是本发明实施例5中制备的8’晶体硅电池；

图5本发明由实施例6中制备的8’晶体硅电池所封装的晶体硅组件实物图。

具体实施方式

以下列举具体实施例对本发明进行说明。需要指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明的提示做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

对于6.5’单晶电池，常规晶体硅电池的传统设计为2条单一宽度的连续正电极，正电极规格为124mm×2.0mm，本实施例将其变更为2条由宽正电极、窄正电极交替连接而成，正电极长度仍为124mm，其中6段宽正电极8.4mm×2.0mm，7段窄正电极10.5mm×0.2mm。

这2条由窄正电极和宽正电极交替连接组成的正电极以晶体硅片的中心轴线为中心线相对称分布。在晶体硅片上还设有多条与2条由窄正电极和宽正电极交替连接而成的正电极相垂直设置的细栅线。细栅线的条数为55根，细栅线的宽度为75μm。

多条与2条由窄正电极和宽正电极交替连接而成的正电极相垂直设置的细栅线间距相同，位于靠近晶体硅片边缘处的细栅线距离电池边缘的距离为1.5mm。

按照上述参数设计成印刷图形，硅片经过表面织构化、扩散、沉积减反射层、丝网印刷背面金属等过程，而正面通过上述图形的网版丝网印刷正面金属图案，经过烧结为成品电池，利用1.8~2.0mm的涂锡铜带将电池串并连接并封装成电池组件。

实施例2

对于6.5’单晶电池，常规晶体硅电池的传统设计为2条单一宽度的连续正电极，正电极规格为124mm×3.0mm，本实施例将其变更为4条由宽正电极窄正电极交替连接而成，正电极长度仍为124mm，其中6段宽正电极7.83mm×1.2mm，7段窄正电极11.0mm×0.15mm，且正电极条数满足条件：n≤[2×3.0/1.2]=5。

这2条由窄正电极和宽正电极交替连接组成的正电极以晶体硅片的中心轴线为中心线相对称分布。在晶体硅片上还设有多条与4条由窄正电极和宽正电极交替连接而成的正电极相垂直设置的细栅线。细栅线的条数为55根，细栅线的宽度为50μm。

多条与4条由窄正电极和宽正电极交替连接而成的正电极相垂直设置的细栅线间距相同，位于靠近晶体硅片边缘处的细栅线距离电池边缘的距离为1.0mm。

按照上述参数设计成印刷图形，硅片经过表面织构化、扩散、沉积减反射层、丝网印刷背面金属等过程，而正面通过上述图形的网版丝网印刷正面金属图案，经过烧结为成品电池，利用1.0~1.2mm的涂锡铜带将电池串并连接并封装成电池组件。

实施例3

如图2中所示，对于8’单晶电池，常规晶体硅电池的传统设计为2条单一宽度的连续正电极，正电极规格为154mm×2.0mm，本实施例将其变更为2条由宽正电极、窄正电极交替连接而成，正电极长度仍为154mm，其中8段宽正电极9.0mm×2.0mm，9段窄正电极，其中两端2段窄正电极为9.5mm×0.2mm，中部7段窄正电极为9.0mm×0.2mm。

其中2条由窄正电极和宽正电极交替连接组成的正电极以晶体硅片的中心轴线为中心线相对称分布。

在晶体硅片上还设有多条与2条由窄正电极和宽正电极交替连接而成的正电极相垂直设置的细栅线。细栅线的条数为70根，细栅线的宽度为50μm。

位于每条正电极起始端的窄正电极和终止端的窄正电极的宽度尺寸与位于每条正电极中间部位的窄正电极的宽度尺寸可以不同，也可以相同。

实施例4

如图3中所示，对于8’单晶电池，常规晶体硅电池的传统设计为2条单一宽度的连续正电极，正电极规格为124mm×3.0mm，本实施例将其变更为4条交替正电极，正电极长度仍为154mm，其中8段宽正电极8.0mm×1.3mm，9段窄正电极10.0mm×0.18mm，正电极条数满足条件：n≤[2×3.0/1.3]=4.6。

其中4条由窄正电极和宽正电极交替连接组成的正电极以晶体硅片的中心轴线为中心线相对称分布。

在晶体硅片上还设有多条与4条由窄正电极和宽正电极交替连接而成的正电极相垂直设置的细栅线。细栅线的条数为80根，细栅线的宽度为40μm。

多条与4条由窄正电极和宽正电极交替连接而成的正电极相垂直设置的细栅线间接相同，位于靠近晶体硅片边缘处的细栅线距离电池边缘的距离为1.0mm。

按照上述参数设计成印刷图形，硅片经过表面织构化、扩散、沉积减反射层、丝网印刷背面金属等过程，而正面通过上述图形的网版丝网印刷正面金属图案，经过烧结为成品电池，利用1.1~1.3mm的涂锡铜带将电池串并连接并封装成电池组件。

将本实施例4的电池片焊接做成组件，如图5中所示，测量功损大约在0.8%左右（如下表1所示），而同物料组合的传统2根正电极的电池到组件的封装损失大约1.8%，由此结合测试数据，说明本发明的设计在电池及组件效率提升、封装损失上都有明显的改善。

表1 由实施例4制成的晶体硅电池片焊接成的组件的性能

实施例5

如图4中所示，对于8’单晶电池，常规晶体硅电池的传统设计为2条单一宽度的连续正电极，正电极规格为124mm×3.5mm，本实施例将其变更为6条交替正电极，正电极长度仍为154mm，其中8段宽正电极6.5mm×1.0mm，9段窄正电极中，两端2段窄正电极为10.5 mm×0.15mm，中部7段窄正电极为9.0mm×0.15mm，正电极条数满足条件：n≤[2×3.5/1]=7。

其中6条由窄正电极和宽正电极交替连接组成的正电极以晶体硅片的中心轴线为中心线相对称分布。

在晶体硅片上还设有多条与6条由窄正电极和宽正电极交替连接而成的正电极相垂直设置的细栅线。细栅线的条数为90根，细栅线的宽度为30μm。

多条与6条由窄正电极和宽正电极交替连接而成的正电极相垂直设置的细栅线间接相同，位于靠近晶体硅片边缘处的细栅线距离电池边缘的距离为1.0mm。

按照上述参数设计成印刷图形，硅片经过表面织构化、扩散、沉积减反射层、丝网印刷背面金属等过程，而正面通过上述图形的网版丝网印刷正面金属图案，经过烧结为成品电池，利用0.8~1.0mm的涂锡铜带将电池串并连接并封装成电池组件。

以上列举的具体实施例是对本发明进行的说明。需要指出的是，以上实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明的提示做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种高性能太阳能电池的制备方法，其特征是：将常规晶体硅电池的正电极由n条单一宽度的正电极变更为n条以上由窄正电极和宽正电极交替连接而成的正电极，且每条正电极均起始于窄正电极并终止于窄正电极，其中窄正电极的宽度为0.08~0.3mm，宽正电极的宽度W′为0.5~2.0mm。

2.根据权利要求1所述的高性能太阳能电池的制备方法，其特征是：所述单一宽度的正电极的宽度W为1.5~4.0mm。

3.根据权利要求2所述的高性能太阳能电池的制备方法，其特征是：所述n条以上由窄正电极和宽正电极交替连接组成的正电极的条数小于等于nW/ W′。

4.根据权利要求1所述的高性能太阳能电池的制备方法，其特征是：所述N条以上由窄正电极和宽正电极交替连接组成的正电极以晶体硅片的中心轴线为中心线相对称分布。

5.根据权利要求1所述的高性能太阳能电池的制备方法，其特征是：在晶体硅片上还设有多条与所述N条以上由窄正电极和宽正电极交替连接而成的正电极相垂直设置的细栅线。

6.根据权利要求5所述的高性能太阳能电池的制备方法，其特征是：所述多条与所述N条以上由窄正电极和宽正电极交替连接而成的正电极相垂直设置的细栅线间距相同，位于靠近晶体硅片边缘处的细栅线距离电池边缘的距离为1~1.5mm。

7.根据权利要求5所述的高性能太阳能电池的制备方法，其特征是：所述细栅线的条数为60~150根，细栅线的宽度为15~80μm。

8.根据权利要求1所述的高性能太阳能电池的制备方法，其特征是：对于6.5’晶体硅片，每条正电极由7段窄正电极和6段宽正电极交替连接组成，对于8’晶体硅片，每条正电极由9段窄正电极和8段宽正电极交替连接组成。

9.根据权利要求1所述的高性能太阳能电池的制备方法，其特征是：位于每条正电极起始端的窄正电极和终止端的窄正电极的宽度尺寸与位于每条正电极中间部位的窄正电极的宽度尺寸不同。

10.根据权利要求1所述的高性能太阳能电池的制备方法，其特征是：位于每条正电极起始端的窄正电极和终止端的窄正电极的宽度尺寸与位于每条正电极中间部位的窄正电极的宽度尺寸相同。