CN103456799B - 一种太阳电池正面电极 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳电池点接触正面电极结构。该正面电极结构是由三部分构成的桥梁结构，一是桥梁的基础，该部分具有可焊性，由银浆或镍浆经过烧结得到，与基底半导体形成良好的欧姆接触；二是桥墩部分，由锡浆经过热熔得到，实现桥梁的梁与基础的导电连接和机械连接；三是桥梁的梁，该梁由导电金属丝构成，实现各桥墩电流的汇集和引出。本发明用金属丝完成了点接触电极的点与点的连接，减小了电极区域的总面积，有效降低了光生载流子在电池表面复合，悬空的金属丝可以减小电极的遮挡光照面积，有效增加了光的注入，提高了开路电压和短路电流，从而提高了太阳电池转换效率；同时，该结构减少昂贵的银的用量，从而降低太阳电池的生产成本。

Description

一种太阳电池正面电极

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，特别涉及一种太阳电池正面电极结构。

背景技术

晶体硅太阳电池是目前主流的太阳电池，其生产过程依次是：去损伤层制绒、扩散、去磷硅玻璃、刻蚀周边、PECVD沉积氮化硅钝化减反射膜、丝网印刷正反面电极、正反面电极共烧结。其中丝网印刷是目前主要的电极制作方法，但是丝网印刷细栅线宽度很难做到80微米以下，主流设备只能做到80-120微米，这样正面电极的遮光面积达到5-8％，制约了电池光电转化效率的进一步提高。

专利CN101483199A给出了一种新型电极结构，其用0.1-0.17毫米直径的导电金属丝作为汇流栅线，取消了细栅线，增加了主栅线的数量，减少了约3毫米宽度的遮光面积，可以提高太阳电池的转换效率，其制作方法是先采用常规丝网印刷工艺在电池正面印刷银浆制作均匀分布的点状电极，点状电极面积大于1平方毫米，然后把金属丝逐点焊接在该点上，但是这种工艺过程复杂且耗费时间，将增加工业化成本，并且焊点过大，无法适应目前的高阻密栅工艺。

专利CN102214729A给出了一种正面电极的制作方法，用银浆把细金属丝粘结在硅片表面并经过烧结而得到，该方法可以制作更细的栅线，并且给出了去掉主栅线的方案，大大减小了正面的遮挡，但是由于直径大于30微米粗金属丝线无法通过银浆可靠地烧结到硅片表面，太细的金属丝会增大串联电阻。

随着太阳电池的不断降价，电池成本中银浆的比重越来越高，已经达到15％以上，成为降低成本的障碍，降低银浆的用量是一种有效的方法。

本发明就是在上述专利和技术的基础上提出一种改进的正面电极结构。

发明内容

本发明目的在于提供：一种太阳电池正面电极结构，利用该结构可以进一步缩小遮光面积，实现点接触电极，有效减小光生载流子在太阳电池表面复合，提高开路电压和短路电流，从而提高太阳电池转换效率，同时，减少银浆的用量，从而降低太阳电池生产成本。

本发明的技术方案是：本发明提供一种太阳电池桥梁电极结构包括，具有可焊性与基底半导体形成良好欧姆接触的桥梁基础；由锡浆经过热熔形成焊锡构成用以实现桥梁的梁与桥梁基础电连接和机械连接的桥墩；由导电金属丝构成实现各桥墩电流的汇集和引出的梁。

本发明还提供一种太阳电池正面电极，包括半导体基座，所述半导体基座上均匀分布有点状电极，点状电极的顶端固定有连接部，所述的连接部的另一端连接有金属丝，所述的金属丝沿行的方向将点状电极串联。

上述的一种太阳电池正面电极，所述的连接部的形状和点状电极的形状一致，且连接部的大小不小于点状电极的大小。

上述的一种太阳电池正面电极，所述的点状电极呈长0.1-1毫米，宽0.05-0.2毫米的一字状。

上述的一种太阳电池正面电极，所述的点状电极呈长0.1-1毫米，宽0.05-0.2毫米的十字状。

上述的一种太阳电池正面电极，所述的点状电极在行方向上点间距为0.5-2毫米，行间距离为1-3毫米。

上述的一种太阳电池正面电极，所述金属丝的一端或两端设置有电极引出段，所述电极引出段伸出硅片上表面边缘以引出该正面电极。

上述的一种太阳电池正面电极，所述金属丝直径为0.02至0.10毫米，所述半导体基座单晶硅片或多晶硅片。

上述的一种太阳电池正面电极，所述金属丝为银丝、铜丝、镀银铜丝或者合金丝中的至少一种。

本发明的太阳电池正面电极由以下生产方法实现，包括以下步骤，

步骤一，按照常规太阳电池生产工艺制作太阳电池，在制作正面电极时，把正面电极改成点接触形状；

步骤二，到烧结完成得到具有可焊性的点接触电极的太阳电池；

步骤三，用丝网印刷方法将锡浆或称焊锡膏精准地印在点状电极上，该锡浆点的形状与电极形状相同，大小相等或略大；

步骤四，将金属丝沿行方向贴在硅片锡浆点上；

步骤五，将粘接好金属丝的硅片加热在200℃到400℃的温度条件下进行焊接，完成点电极与金属丝的电连接和机械连接。

本发明的技术效果如下：

用金属丝完成了点接触电极的点与点的连接，减小了电极区域的面积，有效降低了光生载流子在电池表面复合；连接点与点的金属丝处于悬空状态，其下面阴影区域散射光可以照到，金属丝圆柱状高反射表面会反射部分太阳光进入硅片，从而减小了正面电极对于光线的遮挡，并且，金属丝可以直接引出电极，省去了主栅线，减少了遮挡面积，这些都有效增加了光的注入，提高了开路电压和短路电流，从而提高了太阳电池转换效率；同时，减少昂贵的银的用量，从而降低太阳电池生产成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为本发明一种太阳电池桥梁结构电极结构局部示意图。

图2为本发明一种十字状点接触电极局部区域效果示意图。

图3为本发明一种一字状点接触电极局部区域效果示意图。

图4为本发明一种太阳电池点接触电极结构效果示意图。

图5为本发明另一种太阳电池点接触电极结构效果示意图。

图中标记：1、半导体基座，2、点状电极，3、焊锡，4、金属丝。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示本发明一种太阳电池桥梁结构电极结构局部示意图，一种太阳电池正面电极，包括半导体基座1，所述半导体基座1上规则分布有点状电极2，点状电极2的顶端固定有连接部，所述的连接部的另一端连接有金属丝4，所述的金属丝4沿行的方向将点状电极2串联。

如图2、图3所示为本发明提供的一种点接触电极局部区域效果示意图。点状电极2在行方向上点间距为0.5-2毫米，行间距离为1-3毫米。金属丝4沿行方向布置。

如图4所示的一种太阳电池正面电极生产方法主要包括以下步骤：

点状电极2制作步骤，按照常规太阳电池生产工艺制作太阳电池，在丝网印刷正面银浆时，把正面电极的主栅、细栅形状改成点接触形状，该点状形状为长0.5毫米，宽0.08毫米的一字状；该点在半导体基座1上呈规则点阵排列，在行方向上点间距为1毫米，行间距离为2毫米。到烧结完成得到具有可焊性的点接触电极2的太阳电池。

印刷焊料步骤，用丝网印刷方法将锡浆(锡63∶铅37)精准地印在点状电极2上，该锡浆点的形状与电极形状相同，大小相等或略大。

贴金属丝4步骤，将直径0.1毫米的镀银铜丝沿行方向贴在半导体基座1锡浆点上。

焊接步骤，将粘接好金属丝4的半导体基座1用热风在250℃的温度条件下进行焊接，锡浆变成导电的焊锡3，完成点电极与金属丝4的电连接和机械连接。

在本发明制作的桥梁结构电极时，用金属丝4完成了点接触电极2的点与点的连接，由一边引出，大大减小了电极区域的面积，有效降低了光生载流子在电池表面复合；连接点与点的金属丝4处于悬空状态，其下面阴影区域散射光可以照到，金属丝4圆柱状高反射表面会反射部分太阳光进入半导体基座1，从而减小了正面电极对于光线的遮挡，另外，金属丝4替代主栅线引出电流，减少了2-3％的主栅线遮挡，这些都有效增加了光的注入，提高了开路电压和短路电流，从而提高了太阳电池转换效率；同时，该结构不需要用银来实现点与点的连接，可以减少昂贵的银的用量，从而降低太阳电池生产成本。另一方面，正面电极由金属丝4直接引出，省去了常规电池串联时的正面镀锡铜带的焊接步骤，简化了生产工艺。

如图5所示的一种太阳电池正面电极生产方法主要包括以下步骤：

点状电极2制作步骤，按照常规太阳电池生产工艺制作太阳电池，在丝网印刷正面银浆时，把正面电极的主栅、细栅形状改成点接触形状，该点状形状为长0.3毫米，宽0.08毫米的十字状；该点在半导体基座1上呈规则点阵排列，在行方向上点间距为1毫米，行间距离为2毫米。到烧结完成得到具有可焊性的点接触电极2的太阳电池。

印刷焊料步骤，用丝网印刷方法将锡浆(锡63∶铅37)精准地印在点状电极2上，该锡浆点的形状与电极形状相同，大小相等或略大。

贴金属丝4步骤，将直径0.06毫米的镀银铜丝沿行方向贴在半导体基座1锡浆点上。

焊接步骤，将粘接好金属丝4的半导体基座1用红外线加热在250℃的温度条件下进行焊接，锡浆变成导电的焊锡3，完成点电极与金属丝4的电连接和机械连接。

做为本发明的优选方案，所述的点接触电极可以用银浆或镍浆烧结得到。

进一步的，所述金属丝4直径为0.02毫米至0.1毫米。

所述锡浆可以是不含铅锡浆。

本实施例，制作的桥梁结构电极，用金属丝4完成了点接触电极2的点与点的连接，由两边引出，大大减小了电极区域的面积，有效降低了电池表面复合；连接点与点的金属丝4处于悬空状态，其下面阴影区域散射光可以照到，金属丝4圆柱状高反射表面会反射部分太阳光进入半导体基座1，从而减小了正面电极对于光线的遮挡，另外，金属丝4替代主栅线引出电流，减少了2-3％的主栅线遮挡，这些都有效增加了光的注入，提高了开路电压和短路电流，从而提高了太阳电池转换效率；同时，该结构不需要用银来实现点与点的连接，可以减少昂贵的银的用量，降低太阳电池生产成本。本实施例的优点是电流由两边引出，金属丝4的直径可以更细，可以进一步减少遮挡，提高短路电流，提高效率。

以上对本发明实施所提供的技术方案进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种太阳电池正面电极，包括半导体基座，其特征是：所述半导体基座上规则分布有点状电极，点状电极的顶端固定有连接部，所述的连接部的另一端连接有金属丝，所述的金属丝沿行的方向将点状电极串联；所述的连接部的形状和点状电极的形状一致，且连接部的大小不小于点状电极的大小；所述的点状电极在行方向上点间距为0.5-2毫米，行间距离为1-3毫米；所述金属丝的一端或两端设置有电极引出段，所述电极引出段伸出半导体基座上表面边缘以引出该正面电极；所述金属丝直径为0.02至0.10毫米，所述半导体基座为单晶硅片或多晶硅片。

2.根据权利要求1所述的一种太阳电池正面电极，其特征是：所述的点状电极呈长0.1-1毫米，宽0.05-0.2毫米的一字状。

3.根据权利要求1所述的一种太阳电池正面电极，其特征是：所述的点状电极呈长0.1-1毫米，宽0.05-0.2毫米的十字状。

4.根据权利要求1所述的一种太阳电池正面电极，其特征是：所述金属丝为银丝、铜丝、镀银铜丝或者合金丝中的至少一种。