CN105702759A - 一种太阳能电池主栅电极结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳能电池的主栅电极结构及其制备方法，该正面电极包括细栅银电极，经金属化处理后的细栅银电极上印制金属丝，金属丝通过粘接点与银电极连接；该制备方法采用丝网印刷工艺在已经经过制绒、扩散、后清洗、镀膜和印刷背电极背场工艺处理后的P型硅基体的正表面上印刷上细栅银电极，然后在金属化处理后的银电极表面上印制金属丝主栅电极，金属丝和银电极通过粘接点连接在一起，优点是用铜电极代替了正面主栅银电极，降低了硅太阳电池的正面电极的银电极用量，从而降低了硅太阳电池的制造成本；另外使用铜电极代替烧穿性银浆，降低了钝化膜的破换，提高了表面钝化效率，提升电池效率。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳能电池主栅电极结构及其制备方法。
背景技术
当前，太阳电池的电极材料(主要指副栅及主栅)的主要成分是银，银的成本占目前太阳能电池的15％，耗量巨大且昂贵。降低太阳能电池的制造成本，在对电性能无负面影响的前提下，降低Ag的耗量至关重要。
如图3所示，现有技术的太阳电池前电极通常由副栅2垂直的连续主栅3设计。电池中产生的电流从电池的内部流向电池的表面，然后横向地通过顶部掺杂层，最后在顶部表面的接触被收集到副栅2上，电流沿副栅2到达主栅3上，但是这样的结构，其中制作主栅的银耗量非常大。现在有越来越多的太阳能电池企业开始采用二次套印(先主栅后副栅或先副栅后主栅)的方式来降低银浆成本，副栅2采用通常的正面烧穿性银浆，主栅3采用价格较便宜的非烧穿性银浆(比副栅浆料低约20％)，该结构可以略微降低成本。为有效地促进太阳能电池及光伏系统成本持续下降并实现实质意义上的“平价上网”，太阳能光伏发电系统必须不断向高效率、低成本的方向发展。银电极的成本占了整个硅太阳能电池制造成本的15％且价格昂贵，这就使硅太阳能电池的成本较高，导致硅太阳能电池无法大力推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能电池主栅电极结构及其制备方法，提供一种工艺简单、成本低、效率高的适用于工业化生产的太阳能电池正面电极的制作工艺。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种太阳能电池主栅电极结构，包括等间距均匀分布在硅基体正面的银栅线、等间距设置在银栅线上的粘接点及通过粘接点与银栅线连接的金属丝；所述的金属丝与银栅线交错设置。
所述的粘接点为锡膏焊点或导电胶。
所述的银栅线的宽度为0.02～0.08mm、厚度为0.005～0.030mm。
每条银栅线上至少为2个粘接点；金属丝与银栅线垂直设置。
粘接点的形状为圆形、矩形或菱形；圆形粘接点厚度为0.02～0.15mm、焊点直径为0.015～0.50mm。
所述的金属丝的直径在0.01～0.08mm；金属丝的横截面形状为矩形、梯形、三角形、圆形或椭圆形。
所述的金属丝为银丝、铜丝、镀银铜丝或者合金丝。
一种太阳能电池主栅电极结构的制备方法，包括以下步骤：
1)在经过制绒、扩散、后清洗、镀膜和印刷背面电极背场工艺处理后的硅基体表面丝网印刷一层银栅线，丝网印刷工艺为：印刷压力为80-200N，速度100-300mm/s；
2)对印刷完银栅线的硅基体在链式烧结炉中进行金属化处理，金属化处理工艺为：带速为3000-8000mm/分钟，烧结温度为700-900℃；
3)在金属化处理后的银栅线表面上通过丝网印刷粘接点，丝网印刷工艺为：印刷压力为80-200N，速度700-900mm/s；
4)在印刷后的粘接点上印制金属丝，印制金属丝的同时通过铜线印制机将金属丝与银栅线粘接在一起。
粘接点为锡膏焊点时，焊接温度为80～300℃
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明的电池正面电极是由银栅线、粘接点和金属丝构成，金属丝和银栅线交错设置且通过锡膏焊点接接在一起，用金属丝(如铜)代替了正面电极上的部分银栅线，降低了硅太阳电池的正面电极银的用量，从而降低了硅太阳电池的制造成本；另外铜电极有更高的高度，提升栅线高宽比，提高效率。并且降低了钝化膜的破换，提高了表面钝化效率，提高太阳能电池的转换效率。
本发明的方法是在已经经过制绒、扩散、后清洗、镀膜和印刷背面电极背场工艺处理后的P型硅基体的正表面上印刷上银栅线，然后在金属化处理后的银栅线表面上印刷锡膏焊点(或导电胶)(焊点至少为2个)，再使用铜线印制机将金属丝和银电极通过低温焊接工艺焊接在一起，此方式有效地降低了硅太阳能电池的正面电极的制造成本(根据图形不同，正面银电极用量降低30％～60％)，降低了钝化膜的破换，提高了表面钝化效率，提高太阳能电池的转换效率。
附图说明
图1为常规电池正面电极示意图；
图2为本发明主栅电池正面电极示意图。
图3为沿金属丝剖面示意图；
图4为沿银栅线剖面示意图；
图中，1为硅基体，2为副栅；3为主栅；4为粘接点；5为金属丝，6为银栅线。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，为常规电池正面电极结构，该正面电极包括设置在P型硅基体4的正表面上的副栅2及与副栅2交错设置的主栅3。
如图2所示，本发明提出了一种新的硅太阳能电池的正面电极，包括P型硅基1，在P型硅基体1的正表面上印刷有一层宽度为0.02～0.08mm、厚度为0.005～0.030mm的银栅线6；在经金属化处理后的银栅线6上通过丝网印刷印刷锡膏焊点(或导电胶)4作为粘接点，锡膏焊点(或导电胶)4厚度为0.02～0.15mm，锡膏焊点(或导电胶)4直径为0.02～0.10mm，锡膏焊点(或导电胶)4个数至少为2个、锡膏焊点(或导电胶)图形可以为圆形、矩形、菱形等其他几何图形；在印刷后的锡膏焊点(或导电胶)上通过铜线印制机印制金属丝5，金属丝5的直径在0.5～2.0mm，金属丝5为银丝、铜丝、镀银铜丝或者合金丝，金属丝5的横截面形状可以是矩形、梯形、三角形、圆形、椭圆形等图形；印制金属丝5的同时通过铜线印制机将金属丝5与银栅线6焊接固化在一起，焊接固化温度在80～300℃。
本实施例中，银栅线6的金属化处理在链式烧结炉内进行，金属丝5印制及焊接固化在铜线印制机上完成。
在具体实施过程中，印刷在P型硅基体1的正表面上的银栅线6的宽度为0.05mm、厚度为0.01mm，印刷在金属化处理后的银电极5上的锡膏焊点4为圆形，厚度在0.06mm，直径为0.05mm，个数为360个(每条金属丝5上90个焊点，4条金属丝5共360个焊点，焊点位置为银栅线6与金属丝5交叉位置)，印制金属丝5截面为矩形长度154.75mm、宽度1mm、高度为0.04mm，焊接温度150℃。
本发明的硅太阳能电池的正面电极的制备过程为：
①在已经经过制绒、扩散、后清洗、镀膜和印刷背面电极工艺处理后的P型硅基体1的背面印刷背面电极和背场，然后在正表面上印刷上一层宽度为0.05mm、厚度为0.01mm的银栅线6，该银栅线6的制备采用丝网印刷工艺，其工艺条件为：印刷压力为140N，速度200mm/s,丝网线宽为0.05mm，丝网膜厚度为0.008mm。
②对上述银栅线6和印刷于P型硅基体1的背表面上的背面电极背场进行金属化处理，金属化在链式烧结炉中进行，工艺条件为：带速为6000mm/分钟，烧结温度为860℃。
③在金属化处理后的银电极表面上通过丝网印刷印刷锡膏焊点4，厚度在0.06mm，直径为0.05mm，个数为360个(每条金属丝5上90个焊点、4条金属丝5共360个焊点，焊点位置为银栅线6与金属丝5交叉位置)，其工艺条件为：印刷压力为140N，速度200mm/s,焊点直径为0.05mm，丝网膜厚度为0.005mm。
④在印刷后的焊点上通过铜线印制机印制截面为矩形的金属丝5，金属丝5长度154.75mm、宽度1mm、高度为0.04mm，印制金属丝的同时通过铜线印制机将金属丝与银栅线焊接在一起，焊接温度在150℃
以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种太阳能电池主栅电极结构，其特征在于，包括等间距均匀分布在硅基体(4)正面的银栅线(6)、等间距设置在银栅线(6)上的粘接点(4)及通过粘接点(4)与银栅线(6)连接的金属丝(5)；所述的金属丝(5)与银栅线(1)垂直交错设置。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池主栅电极结构，其特征在于，所述的粘接点(4)为锡膏焊点或导电胶。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池主栅电极结构，其特征在于，所述的银栅线(6)的宽度为0.02～0.08mm、厚度为0.005～0.030mm。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池主栅电极结构，其特征在于，每条银栅线(1)上至少为2个粘接点(4)。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池主栅电极结构，其特征在于，粘接点(4)的形状为圆形、矩形或菱形；圆形粘接点(4)厚度为0.02～0.15mm、焊点直径为0.015～0.5mm。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能电池主栅电极结构，其特征在于，所述的金属丝(5)的直径在0.01～0.08mm；金属丝(5)的横截面形状为矩形、梯形、三角形、圆形或椭圆形。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能电池主栅电极结构，其特征在于，所述的金属丝(5)为铜丝、镀银铜丝或者合金丝。
8.权利要求1至7任意一项所述的太阳能电池主栅电极结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在经过制绒、扩散、后清洗、镀膜和印刷背面电极背场工艺处理后的硅基体(5)表面丝网印刷一层银栅线(6)，丝网印刷工艺为：印刷压力为80-200N，速度100-300mm/s；
2)对印刷完银栅线(6)的硅基体(1)在链式烧结炉中进行金属化处理，金属化处理工艺为：带速为3000-8000mm/分钟，烧结温度为700-900℃；
3)在金属化处理后的银栅线(6)表面上通过丝网印刷粘接点(4)，丝网印刷工艺为：印刷压力为80-200N，速度700-900mm/s；
4)在印刷后的粘接点(4)上印制金属丝(5)，印制金属丝(5)的同时通过铜线印制机将金属丝(5)与银栅线(6)粘接在一起。
9.根据权利要8所述的太阳能电池主栅电极结构的制备方法，其特征在于，粘接点(2)为锡膏焊点时，焊接温度为80～300℃。
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