CN105789345B - 一种太阳能电池的正面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正面电极结构及其制备方法，该正面电极包括印刷于P型硅基体的正表面上的银栅线，经金属化处理后的银栅线上印制金属丝，金属丝通过锡膏与银栅线连接；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、镀膜和印刷背电极工艺处理后的P型硅基体的正表面上印刷上银栅线，然后采用金属丝印制机在金属化处理后的银栅线表面上印制金属丝电极，金属丝和银栅线通过锡膏连接接在一起，优点是用铜电极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的银栅线用量，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。
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的正面电极结构及其制备方法。
背景技术
当前，全球光伏产业中，绝大部分的太阳能电池都是基于晶体硅制作的晶硅太阳能电池，也有小部分光伏电池是利用其他材料制作。传统的晶体硅太阳能电池正面电极绝大部分都是采用传统丝网印刷的方式来制作的，但也有一小部分晶硅电池是利用其他方式制作的，如光刻电镀、喷墨、等。传统的丝网印刷电池使用银作为电极材料，成本高；同时受限于当前网版制作精度，丝网印刷细栅线宽度宽，高宽比小，导致制作的正面电极有比较大的正面电极损耗，包括遮光损耗、电阻损耗、复合损耗等。最近有越来越多的太阳能电池企业开始采用二次叠印的方式增加了细栅线的高度，但这种方式同时增加了银的成本。其他制作正面电极的方法虽然能够制作出相对较细的指栅线，但同时也大幅提工艺复杂度，所以并不是适合于大量工业化生产的低成本技术。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。但是，目前的硅太阳能电池所用的银栅线的成本占了整个硅太阳能电池制造成本的15％，而银栅线的成本比较高，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的正面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：
一种太阳能电池的正面电极结构，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；每条金属丝设置在对应的银栅线上；粘接点为锡膏焊点或透明导电胶。
所述的金属丝的宽度小于银栅线的宽度。
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。
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0.015～0.10mm。
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。
所述的金属丝为铜丝、镀银铜丝或者合金丝。
一种太阳能电池的正面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200-300mm/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、锡膏焊点和金属丝构成，金属丝和银栅线平行设置且通过锡膏焊点接接在一起，是用铜电极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。
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(焊点至少为2个)，再使用铜线印制机将金属丝和银栅线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，提高正面电极的高宽比，从而降低硅太阳能电池的制造成本，提高太阳能电池的转换效率。
附图说明
图1为本发明太阳能电池正面一条电极的示意图。
图2为本发明太阳能电池的正面电极的结构示意图。
图中，1为银栅线；2为粘接点；3为金属丝。
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，为太阳能电极结构正面一条电极结构，该正面电极包括印刷于P型硅基体4的正表面上的线状银栅线1，经金属化处理后的银栅线1上印制金属丝3，金属丝3通过锡膏焊点2与银栅线1连接。
如图2，本发明一种硅太阳能电池的正面电极，包括P型硅基4，在P型硅基体4的正表面上印刷一层宽度为0.02～0.08mm、厚度为0.005～0.030mm的线状银栅线1；在经金属化处理后的银栅线1上通过丝网印刷印刷锡膏焊点2，焊点厚度在0.02～0.15mm、焊点直径为0.015～0.50mm、焊点个数至少为2个、焊点图形可以为圆形、矩形、菱形等其他几何图形；在印刷后的焊点上通过铜线印制机印制金属丝3，金属丝3的直径在0.01～0.08mm，金属丝3可以为银丝、铜丝、镀银铜丝或者合金丝，优选铜丝。金属丝3的横截面形状可以是矩形、梯形、三角形、圆形、椭圆形等图形；印制金属丝的同时通过铜线印制机将金属丝3与银栅线1焊接在一起，焊接温度在80～300℃。
本实施例中，银栅线1的金属化处理在链式烧结炉内进行，金属丝3印制及焊接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4的正表面上的银栅线1的宽度为0.05mm、厚度为0.01mm，印刷在金属化处理后的银栅线1上的焊点为圆形，厚度在0.06mm，直径为0.05mm，个数为156个，印制金属丝的直径为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4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1，该银栅线1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1和印刷于P型硅基体4的背表面上的背面电极进行金属化处理，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栅线1表面上通过丝网印刷印刷锡膏焊点2，焊点厚度在0.06mm、焊点直径为0.05mm、焊点个数156个、焊点等距分布；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2上通过铜线印制机印制截面为圆形的金属丝3，金属丝的直径在0.05mm，印制金属丝的同时通过铜线印制机将金属丝3与银栅线1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 (4)
1.一种太阳能电池的正面电极结构，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(1)、等间距设置在银栅线(1)上的粘接点(2)及通过粘接点(2)与银栅线(1)连接的金属丝(3)；每条金属丝(3)设置在对应的银栅线(1)上；粘接点(2)为锡膏焊点或透明导电胶；所述的金属丝(3)的宽度小于银栅线(1)的宽度；粘接点(2)的形状为圆形、矩形或菱形；圆形粘接点(2)厚度为0.02～0.15mm、焊点直径为0.015～0.10mm；所述的银栅线(1)的宽度为0.02～0.08mm、厚度为0.005～0.030mm；所述的金属丝(3)的直径在0.01～0.08mm；金属丝(3)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(3)为铜丝、镀银铜丝或者合金丝。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池的正面电极结构，其特征在于，每条银栅线(1)上至少为2个粘接点(2)。
3.权利要求1至2任意一项所述的太阳能电池的正面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工艺处理后的硅基体(5)表面丝网印刷一层银栅线(1)，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(1)的硅基体(4)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(1)表面上通过丝网印刷粘接点(2)，丝网印刷工艺为：印刷压力为80-200N，速度200-300mm/s；
4)在印刷后的粘接点(2)上印制金属丝(3)，印制金属丝(3)的同时通过铜线印制机将金属丝(3)与银栅线(1)粘接在一起。
4.根据权利要3所述的太阳能电池的正面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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