CN104282772A - 一种四主栅正电极太阳能晶体硅电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种四主栅正电极太阳能晶体硅电池，该晶体硅电池居中设置4条主栅线及与主栅线相垂直设置的副栅线，主栅线相互平行，为实心直线结构或分段的镂空部分及非镂空部分组成的直线结构，主栅线的末端设置尖头或平头电极，副栅线设有80-140条，相互平行设置并均与所述的主栅线相垂直。与现有技术相比，本发明将四主栅电池主栅的宽度可设计为三主栅电池的3/4，可以降低正面浆料的耗用，并且还可以提升转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能晶体硅电池，尤其是涉及一种四主栅正电极太阳能晶体硅电池。
背景技术
随着工业发展以及人类活动的日趋活跃，人类对能源的消耗日趋增大，而地下非可再生的矿物能源日趋短缺，能源供需矛盾日益激化，能源问题已成为影响人类生存和发展的关键问题之一。与风力发电、海洋发电、生物质能发电等许多可再生能源相比，太阳能光伏发电具有清洁性、安全性、广泛性、无噪声、无污染、能量随处可得、无需消耗燃料、无机械转动部件、维护简便、可以无人值守、建设周期短、规模大小随意、可以方便地与建筑物相结合等诸多无可比拟的优点。太阳能电池是利用光生伏特效应将太阳光能直接转化为电能的半导体器件，然后组装成不同电压、电流和功率的装置，从而使人们获得新能源。太阳能电池被广泛地用于空间技术、兵站、航标、家电及其他缺电无电的边远地区，其中晶体硅电池片由于成本低廉成为主流的商业化产品。
硅基太阳能电池单体的主要制造工艺主要包括化学预清洗和表面织构化、扩散制结、刻蚀磷硅玻璃或者硼硅玻璃、沉积减反射膜、制作电极和烧结。在整个太阳能电池制作过程中太阳能电池结构的合理设计、太阳能电池材料的外延生长和电池的后工艺制作是太阳能电池制作的三个最基本环节。电池的正面都制作有用于收集载流子的金属电极，上电极一般为纯的金属银，下电极为金属铝或者铝与银的合金，此外背面还制作有能提高电池转化效率的铝背场。太阳能电池正、背面电极的印刷和烧制工序作为太阳能电池单体制作的最后一道工序，其材料的选择和条件的控制将直接影响着整个太阳能电池的各项性能。太阳能电池的正面电极是与PN结两端形成紧密欧姆接触的导电材料，它承担着收集硅片中的载流子并将其输送至外部电路的责任。在制备太阳能电池的正面电极及选择材料时，一般要满足下列要求：
①能与硅形成牢固的接触；
②接触电阻比较小，应是一种欧姆接触；
③电极本身的体电阻要小，有优良的导电性；
④电极对硅基片的遮挡面积小，一般小于8％；
⑤收集效率高；
⑥可焊性强；
目前，制造正面电极的方法主要有真空蒸镀、化学镀镍、银浆印刷烧结、喷墨印刷等。现阶段业内太阳能晶体硅电池片正电极图形采用的设计由三条主栅和多条与之垂直的副栅线，主栅之间互相平行，副栅线之间也两两平行。随着PN结制作工艺的变革，传统热扩散工艺和新型的离子注入工艺均可以制备优良的低表面浓度浅结，若继续采用上述两栅和三栅正电极设计电池片的接触电阻就很难进一步，串联电阻和功率损失会增加，从而影响电池片转换效率的提升，需要采用多主栅如四主栅图形来优化设计电极构造来保持良好的欧姆接触。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可以降低正面浆料的耗用、提升转换效率的四主栅正电极太阳能晶体硅电池。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种四主栅正电极太阳能晶体硅电池，该晶体硅电池居中设置4条主栅线及与主栅线相垂直设置的副栅线，
所述的主栅线相互平行，为实心直线结构或分段的镂空部分及非镂空部分组成的直线结构，主栅线的末端设置尖头或平头电极，
所述的副栅线设有80-140条，相互平行设置并均与所述的主栅线相垂直。
所述的太阳能晶体硅电池为单晶硅太阳能电池片或多晶硅太阳能电池片。
所述的太阳能晶体硅电池的边长为152-155mm。
所述的主栅线之间的间距为38-40mm。
所述的实心直线结构的主栅线的宽度为0.5-1.5mm。
所述的镂空部分的长度为1-15mm，宽度为0.1-1.0mm，所述的非镂空部分的长度为2-15mm，宽度为0.5-1.5mm。
所述的副栅线的宽度为20-80μm。
所述的太阳能晶体硅电池的外侧四周设置有边框。
所述的太阳能晶体硅电池的外侧四周未设置边框。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、四主栅电池主栅的宽度可设计为三主栅电池的3/4，每根副栅线的总长度保持不变，但主栅之间的三段副栅长度为三栅电池片的3/4，栅线造成的功率损失可以减少9/16。副栅线宽度也可以可以较三主栅电池片制作的更细微而不带来其他电性损失而影响电池片效率，可以降低正面浆料的耗用。
二、四主栅电池主栅的宽度减小后通过每根主栅的电流为三主栅电池的3/4，由主栅导致的功率损失也降到3/4。由于电池片用焊条串并联做成组件后，电流主要通过焊带来导通，主栅的串联电阻不是影响电池片电性能的主要因素，四主栅电池的主栅线宽度可以进一步减小，可以显著降低浆料耗用。
三、由于栅线是和发射极直接接触，载流子符合速率较其他区域要快，四主栅电池减少了主栅和副栅电池片的太阳光遮挡面积，一方面增加受光面积减小了光学损失，一方面减小了载流子复合可以降低电学损失，提高电池片的开路电压和短路电流。主栅宽度为1.0mm的四主栅电池片可提高电流0.3％、提升转换效率0.06％，若宽度进一步减小为0.75mm可提高电流1.03％、提升转换效率0.2％。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中，1为边框、2为非镂空部分、3为镂空部分、4为副栅线、5为主栅线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种四主栅正电极太阳能晶体硅电池，其结构如图1所示，该晶体硅电池居中设置四条主栅线5及与主栅线5相垂直设置的副栅线4。四条主栅线5之间相互平行，可以采用实心直线结构或分段的镂空部分及非镂空部分组成的直线结构，主栅线5的末端设置尖头或平头电极。在本实施例中，主栅线5采用分段的镂空部分3及非镂空部分4组成的直线结构，由于采用四条主栅线的结构，边长为156mm的单晶或多晶硅电池片的边长变成152-155mm。主栅线5之间的间距为38-40mm，本实施例中间距为38.5mm。镂空部分3的长度为1-15mm，宽度为0.1-1.0mm，非镂空部分2的长度为2-15mm，宽度为0.5-1.5mm。副栅线4设有80-140条，相互平行设置的宽度为20-80μm。另外，在太阳能晶体硅电池的外侧四周可以采用有边框或无边框的设计，本实施例中，在太阳能晶体硅电池的外侧四周设置有边框1。
制作时对P或者N型硅片表面进行清洗和织构化(刻蚀量2～6μm)、用热扩散或离子注入工艺对其一面进行磷或硼元素掺杂形成PN(方阻为50～200ohm/sq)、在电池片前表面继续沉积一层钝化膜和减反膜(SiNx厚度50～120nm)、印刷背电极和背场以及正电极后烧结、测试分选。上述工艺中针对PN结还可以额外做背钝化和选择性掺杂处理等以提高电池片转换效率。正电极制作可采用丝网印刷、钢板印刷、真空蒸镀、电镀、喷墨印刷等金属化工艺。
Claims (9)
1.一种四主栅正电极太阳能晶体硅电池，其特征在于，该晶体硅电池居中设置4条主栅线及与主栅线相垂直设置的副栅线，
所述的主栅线相互平行，为实心直线结构或分段的镂空部分及非镂空部分组成的直线结构，主栅线的末端设置尖头或平头电极，
所述的副栅线设有80-140条，相互平行设置并均与所述的主栅线相垂直。
2.根据权利要求1所述的一种四主栅正电极太阳能晶体硅电池，其特征在于，所述的太阳能晶体硅电池为单晶硅太阳能电池片或多晶硅太阳能电池片。
3.根据权利要求1所述的一种四主栅正电极太阳能晶体硅电池，其特征在于，所述的太阳能晶体硅电池的边长为152-155mm。
4.根据权利要求3所述的一种四主栅正电极太阳能晶体硅电池，其特征在于，所述的主栅线之间的间距为38-40mm。
5.根据权利要求3或4所述的一种四主栅正电极太阳能晶体硅电池，其特征在于，所述的实心直线结构的主栅线的宽度为0.5-1.5mm。
6.根据权利要求3或4所述的一种四主栅正电极太阳能晶体硅电池，其特征在于，所述的镂空部分的长度为1-15mm，宽度为0.1-1.0mm，所述的非镂空部分的长度为2-15mm，宽度为0.5-1.5mm。
7.根据权利要求1所述的一种四主栅正电极太阳能晶体硅电池，其特征在于，所述的副栅线的宽度为20-80μm。
8.根据权利要求1所述的一种四主栅正电极太阳能晶体硅电池，其特征在于，所述的太阳能晶体硅电池的外侧四周设置有边框。
9.根据权利要求1所述的一种四主栅正电极太阳能晶体硅电池，其特征在于，所述的太阳能晶体硅电池的外侧四周未设置边框。
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