CN103594533A - 一种背结-背接触太阳能电池三维电极及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种背结-背接触太阳能电池三维电极及其制备方法，其中背结-背接触太阳能电池三维电极包括印刷并烧结在电池背面n+区域的若干条负电极栅线、印刷并烧结在电池背面p+区域并与负电极栅线成叉指状交替排列的若干条正电极栅线、印刷并烘干在正电极栅线和负电极栅线上的绝缘油墨，以及印刷并烘干在具有正电极栅线和负电极栅线上的正主栅电极和负主栅电极；其中，正主栅电极通过绝缘油墨同负电极栅线隔离，负主栅电极通过绝缘油墨同正电极栅线隔离。本发明减小了载流子经由细栅电极传输到主栅电极的距离，降低电池的串联电阻；降低了电极沉积难度和主栅电极处的复合速率。

Description

一种背结-背接触太阳能电池三维电极及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池，尤其是一种背结-背接触太阳能电池三维电极及其制备方法。
背景技术
在背结-背接触太阳电池制备过程中，其背面细栅电极通常设计成交叉排列的叉指状结构，然后将细栅电极末端通过主栅电极连接起来，烧结后形成背面正负电极。
这样设计的背面电极存在一些不足之处：一是电极制备如果采用成本较低的丝网印刷技术，细栅电极可能有断栅出现，如果只有一根主栅电极将细栅电极连接起来，则远离主栅电极的细栅电极断开部分的电流将得不到收集；二是，远离主栅电极处产生的载流子需要通过整个细栅电极而被收集，会导致电池的串联电阻较高；最后，主栅电极和硅基体接触处因复合较大而会降低电池性能。
故，需要一种新的方案来解决上述问题。
发明内容
发明目的：本发明要提供一种背结-背接触太阳能电池三维电极，以解决上述问题。本发明进一步的目的是提供上述电极的制备方法。
技术方案：一种背结-背接触太阳能电池三维电极，包括印刷并烧结在电池背面n+区域的若干条负电极栅线、印刷并烧结在电池背面p+区域并与负电极栅线成叉指状交替排列的若干条正电极栅线、印刷并烘干在正电极栅线和负电极栅线上的绝缘油墨，以及印刷并烘干在具有正电极栅线和负电极栅线上的正主栅电极和负主栅电极；其中，正主栅电极通过绝缘油墨同负电极栅线隔离，负主栅电极通过绝缘油墨同正电极栅线隔离。
所述正主栅电极和负主栅电极均为导电银浆制作的电极。
一种背结-背接触太阳能电池三维电极的制作方法，包括如下步骤：
步骤一、在太阳能电池背面n+区域沉积若干条负电极栅线，在p+区域沉积若干条正电极栅线，负电极栅线与正电极栅线成叉指状交替排列；烧结；
步骤二、在负电极栅线上沉积宽度大于负电极栅线宽度的绝缘油墨，在正电极栅线上沉积宽度大于正电极栅线宽度的绝缘油墨；烘干；
步骤三、在沉积有绝缘油墨的正电极栅线、负电极栅线上分别印刷正主栅电极和负主栅电极，正主栅电极通过绝缘油墨同负电极栅线隔离，负主栅电极通过绝缘油墨同正电极栅线隔离；再次烘干。
进一步地，在所述步骤二中，烘干温度为100～300℃，烘干时间为5～15分钟。在步骤三中，再次烘干的烘干温度为150～300℃，烘干时间为5～10min。所述正主栅电极和负主栅电极的材质为导电银浆。
通过在背结-背接触太阳电池背面叉指状的细栅电极上沉积绝缘油墨，选择性地将沉积油墨处的细栅电极（正电极或负电极）同后续沉积的低温导电银浆料隔离开来，然后通过低温烘干，使沉积的低温导电银主栅电极同未被绝缘油墨隔绝的细栅电极很好地连接起来，从而得到背面三维电极结构。
有益效果：通过绝缘油墨的绝缘作用，本发明将正、负细栅电极同主栅电极绝缘开来，可以在电池背面制备多根正、负主栅电极，从减小载流子经由细栅电极传输到主栅电极的距离，降低电池的串联电阻；本发明采用的多根主栅电极还有利于提高背结-背接触太阳电池对电极细栅断栅的容忍度，降低了电极沉积难度。另外，本发明采用三维结构电极，主栅电极不与硅基体直接接触，降低了主栅电极处的复合速率。
附图说明
图1是本发明步骤一获得的结构示意图
图2是图1中10处的放大示意图；
图3是本发明步骤二获得的结构示意图
图4是图3中20处的放大示意图；
图5是本发明步骤三获得的结构示意图
图6是图5中的30处的放大示意图。
具体实施方式
如图5所示，本发明的背结-背接触太阳能电池三维电极包括印刷并烧结在电池背面n+区域的若干条负电极栅线1、印刷并烧结在电池背面p+区域并与负电极栅线1成叉指状交替排列的若干条正电极栅线2、印刷并烘干在正电极栅线2和负电极栅线2上的绝缘油墨3，以及印刷并烘干在具有正电极栅线和负电极栅线上的正主栅电极和负主栅电极4；其中，正主栅电极通过绝缘油墨同负电极栅线隔离，负主栅电极通过绝缘油墨同正电极栅线隔离。
参照图1至图6描述上述电极的制备方法，其主要步骤如下：
在背结-背结接触太阳电池背面n+区域沉积银细栅电极1（即负电极栅线），电极宽度为A；在p+区域沉积铝细栅电极2（即正电极栅线），电极宽度为B，烧结后得到背面叉指状交替排列的正、负细栅电极；
在电池背面需要制备正电极主栅处的负电极细栅上沉积绝缘油墨3，沉积油墨厚度为10～30μm，油墨宽为C，长为D，且油墨宽C大于银细栅电极宽度A；
在电池背面需要制备负电极主栅处的正电极细栅上沉积绝缘油墨3，沉积油墨厚度为10～30μm，油墨宽为C，长为D，且油墨宽C大于铝细栅电极宽度B；
将上述沉积有绝缘油墨的电池片放入烘干炉中烘干，烘干温度为100～300℃，烘干时间为5～15分钟；
在上述沉积有绝缘油墨的正、负电极细栅上沉积低温烘干导电银浆料4（即正主栅电极或负主栅电极），得到正、负主栅电极，其中正主栅电极通过绝缘油墨同负细栅电极隔离开来，负主栅电极通过绝缘油墨同正细栅电极隔离开来。沉积主栅电极宽度E要小于沉积绝缘油墨图形的长度D；
将上述沉积有主栅电极的电池片放入烘干炉中烘干处理，烘干温度为150～300℃，烘干时间为5～10min，得到背结-背接触太阳电池三维电极。
参照上述方法做了以下几组实验，分别如下：
实施例1
采用1～3.5Ω·cm的N型单晶硅片，制备步骤如下：
步骤一、分别在硅片背面n+区域印刷宽度为150μm的银细栅电极，在p+区域印刷宽度为250μm的铝细栅电极，并放入烧结炉中进行烧结；
步骤二、利用精确对位丝网印刷，在背面需要制备正电极主栅处的负电极细栅上印刷绝缘油墨，印刷油墨厚度为20μm，印刷油墨宽度为300μm，长度为1.5mm；利用精确对位丝网印刷，在背面需要制备负电极主栅处的正电极细栅上印刷绝缘油墨，印刷油墨厚度为20μm，印刷油墨宽度为300μm，长度为1.5mm；将上述硅片放入烘干炉中烘干，温度为200℃，时间为8分钟；
步骤三、再次利用精确对位丝网印刷，在上述印刷有绝缘油墨的正负电极细栅上印刷低温烘干导电银浆料，得到主栅电极，印刷主栅电极宽度为1.2mm；再次将上述印刷有主栅电极的电池片放入烘干炉中烘干，烘干温度为250℃，烘干时间为6min。
实施例2～6基本过程相同，实施例1-6的具体参数如下：
1 2 3 4 5 6
负电极栅线宽度A 150μm 130μm 170μm 160μm 155μm 145μm
正电极栅线宽度B 250μm 200μm 180μm 300μm 220μm 210μm
绝缘油墨厚度 20μm 10μm 30μm 15μm 25μm 23μm
绝缘油墨宽度 300μm 180μm 350μm 250μm 200μm 150μm
绝缘油墨长度 1.5mm 1.8mm 1.2mm 2.0mm 2.5mm 1.0mm
步骤二的烘干温度 200℃ 100℃ 250℃ 300℃ 150℃ 180℃
步骤二的烘干时间 8min 15min 10min 5min 12min 9min
步骤三的烘干温度 250℃ 180℃ 150℃ 220℃ 300℃ 280℃
步骤三的烘干时间 6min 8min 10min 5min 8min 9min
转换效率提高比例 25.3% 30.2% 38.6% 18.5% 22.5% 40.2%
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (6)

1.一种背结-背接触太阳能电池三维电极的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在太阳能电池背面n+区域沉积若干条负电极栅线，在p+区域沉积若干条正电极栅线，负电极栅线与正电极栅线成叉指状交替排列；烧结；
步骤二、在负电极栅线上沉积宽度大于负电极栅线宽度的绝缘油墨，在正电极栅线上沉积宽度大于正电极栅线宽度的绝缘油墨；烘干；
步骤三、在沉积有绝缘油墨的正电极栅线、负电极栅线上分别印刷正主栅电极和负主栅电极，正主栅电极通过绝缘油墨同负电极栅线隔离，负主栅电极通过绝缘油墨同正电极栅线隔离；再次烘干。
2.如权利要求1所述的背结-背接触太阳能电池三维电极的制作方法，其特征在于，在步骤二中，烘干温度为100~300℃，烘干时间为5~15 分钟。
3.如权利要求1或2所述的背结-背接触太阳能电池三维电极的制作方法，其特征在于，在步骤三中，再次烘干的烘干温度为150~300℃，烘干时间为5~10 min。
4.如权利要求1所述的背结-背接触太阳能电池三维电极的制作方法，其特征在于，
所述正主栅电极和负主栅电极的材质为导电银浆。
5.一种背结-背接触太阳能电池三维电极，其特征在于，包括印刷并烧结在电池背面n+区域的若干条负电极栅线（1）、印刷并烧结在电池背面p+区域并与负电极栅线（1）成叉指状交替排列的若干条正电极栅线（2）、印刷并烘干在正电极栅线（2）和负电极栅线（2）上的绝缘油墨（3），以及印刷并烘干在具有正电极栅线和负电极栅线上的正主栅电极和负主栅电极（4）；其中，正主栅电极通过绝缘油墨同负电极栅线隔离，负主栅电极通过绝缘油墨同正电极栅线隔离。
6.如权利要求5所述的背结-背接触太阳能电池三维电极，其特征在于，所述正主栅电极和负主栅电极均为导电银浆制作的电极。
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