CN106653878A - Ibc太阳能电池背电极结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种IBC太阳能电池背电极结构，包括正极细栅线、负极细栅线、正极主栅线及负极主栅线；正极细栅线与负极细栅线相互平行且交叉排列，正极细栅线与负极细栅线的预定位置处设置有绝缘层；正极主栅线与正极细栅线相互垂直，且垂直交叠处电性连接，正极主栅线与负极细栅线的垂直交叠处通过绝缘层绝缘；负极主栅线与负极细栅线相互垂直，且垂直交叠处电性连接，负极主栅线与正极细栅线的垂直交叠处通过绝缘层绝缘；且正极主栅线以及负极主栅线均位于IBC太阳能电池片的内部。该结构避免了传统的IBC太阳能电池片因正极细栅线与负极细栅线存在缺口而导致的收集电流效率降低的问题，提高了电流收集的效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种IBC太阳能电池背电极结构及其制备方法。
背景技术
光伏发电是当前利用太阳能的主要方式之一，太阳能光伏发电因其清洁、安全、便利、高效等特点，已成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴产业。因此，深入研究和利用太阳能资源，对缓解资源危机、改善生态环境具有十分重要的意义。
其中，交错背接触(IBC，Interdigitated back contact)太阳能电池是光伏电池的一种，其通过将正负电极均设计在电池片的背面，将接触发射区的电极与接触基区的电极交错分布，使电池片表面无任何栅线及导电焊带，完全消除了电池片表面的栅线及导电焊带的遮挡，从而使电池片全表面都能够接受光照，能够更有效的收集光生载流子，使能量转换效率得到极大提高。IBC太阳能电池片已实现产业化最高为24.2％的转换效率，目前此转换效率位居所有产业化生产的晶硅电池之首，是未来高效电池发展的重要方向。
IBC太阳能电池的背电极通常包括若干不同极性的细栅线，该些细栅线呈交叉指状排列，其数量通常在100-200根之间，同时，为方便进行电池片到组件的封装，还需要印刷主栅线。现有的IBC太阳能电池背电极的结构如图1所示，其中，1代表正极主栅线，2代表负极主栅线，3代表正极细栅线，4代表负极细栅线，传统的IBC太阳能电池主栅线与细栅线之间绝缘的实现方法为：将细栅线断开一个缺口以使不同极性的主栅线通过，同极性的细栅与主栅则直接相连。该做法存在的缺陷为：
1)细栅线的缺口部分无法收集电流，致使电池效率受损；
2)因细栅线存在缺口，为实现电流收集，必定有电极位于电池片的两侧边缘处。以图1为例，如果没有左侧边缘和右侧边缘的主栅线，则左侧的正极细栅和右侧的负极细栅的电流无法收集。而主栅线整条位于电池片边缘的设计会使得电池片两边对应力极为敏感，因此图1所示的电池片与电池片间不适用传统的涂锡铜带方式进行连接，而只能用导电胶或导电浆料的方式，否则碎片率将大增。
因此，有必要对IBC太阳能电池的背电极结构进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种IBC太阳能电池背电极结构及其制备方法，以解决现有技术的上述问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种IBC太阳能电池背电极结构，包括设置在IBC太阳能电池片背面的正极细栅线、负极细栅线、正极主栅线以及负极主栅线；其中，所述正极细栅线与所述负极细栅线相互平行且交叉排列，所述正极细栅线与所述负极细栅线的预定位置处设置有绝缘层；所述正极主栅线与所述正极细栅线相互垂直，且垂直交叠处电性连接，所述正极主栅线与所述负极细栅线的垂直交叠处通过所述绝缘层绝缘；所述负极主栅线与所述负极细栅线相互垂直，且垂直交叠处电性连接，所述负极主栅线与所述正极细栅线的垂直交叠处通过所述绝缘层绝缘；且正极主栅线以及负极主栅线均位于IBC太阳能电池片的内部，IBC太阳能电池片的边缘无正极主栅线以及负极主栅线。
在本发明的一个实施例中，所述绝缘层的厚度为5-15μm。
在本发明的一个实施例中，所述绝缘层的宽度比对应的正极主栅线或负极主栅线的宽度宽2-4mm。
在本发明的一个实施例中，在多个IBC太阳能电池片的连接过程中，将相邻电池片旋转180°放置，相邻两个电池片的正负极主栅线在一条直线上。
在本发明的一个实施例中，在多个IBC太阳能电池片的连接过程中，相邻电池片旋转180°后相邻两个电池片的正负极主栅线通过焊带进行焊接。
在本发明的一个实施例中，所述正极主栅线以及负极主栅线的数量为2根及以上。
一种上述的IBC太阳能电池背电极结构的制备方法，包括以下步骤：
S1：在IBC太阳能电池片的背面印刷正极细栅线与负极细栅线，其中正极细栅线与负极细栅线相互平行且交叉排列；
S2:在正极细栅线与负极细栅线的预定位置处印刷绝缘层，并对印刷的绝缘层进行烘干；
S3:印刷正极主栅线与负极主栅线，其中正极主栅线与负极细栅线的垂直交叠处通过绝缘层绝缘，所述负极主栅线与所述正极细栅线的垂直交叠处通过绝缘层绝缘；
S4:烧结，使正极主栅线与正极细栅线之间形成欧姆接触，负极主栅线与负极细栅线之间形成欧姆接触。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
1)本发明提供的IBC太阳能电池背电极结构通过在正极细栅线与负极细栅线的预定位置处设置绝缘层，使得正极主栅线与负极细栅线之间以及负极主栅线与正极细栅线之间通过绝缘层绝缘，避免了传统的IBC太阳能电池片因正极细栅线与负极细栅线存在缺口而导致的收集电流效率降低的问题；提高了电流收集的效率；
2)本发明提供的IBC太阳能电池背电极结构，通过在正极细栅线与负极细栅线的预定位置处设置绝缘层，因而可不需在正极细栅线及负极细栅线上设置缺口，从而不需要在电池片的两侧边缘设置正极主栅线与负极主栅线，避免了传统IBC电池因电极在两侧边缘而引起的碎片率高的问题，提高了电池片的成品率；
3)本发明提供的IBC太阳能电池背电极结构，通过在正极细栅线与负极细栅线的预定位置处设置绝缘层，因此在多个电池片的连接过程中，即使焊带轻微偏出正负极主栅线，也不会造成电池片短路，增加了电池焊接工艺中对焊带与正负极主栅线偏焊的容忍度。
附图说明
图1为现有的IBC太阳能电池背电极的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的IBC太阳能电池背电极的结构示意图；
图3为相邻IBC太阳能电池片的焊接示意图；
图4A-图4C为本发明实施例提供的IBC太阳能电池背电极结构的制备方法个步骤对应的结构示意图。
标号说明：
1-正极主栅线，2-负极主栅线，3-正极细栅线，4-负极细栅线，5-绝缘层，6-焊带
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的IBC太阳能电池背电极结构及其制备方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图2,如图2所示，本发明实施例提供的IBC太阳能电池背电极结构包括设置在IBC太阳能电池片背面的正极细栅线3、负极细栅线4、正极主栅线1以及负极主栅线2；其中，正极细栅线3与负极细栅线4相互平行且交叉排列，正极细栅线3与负极细栅线4的预定位置处设置有绝缘层5；正极主栅线1与正极细栅线3相互垂直，且垂直交叠处电性连接，正极主栅线1与负极细栅线4的垂直交叠处通过绝缘层5绝缘；负极主栅线2与负极细栅线4相互垂直，且垂直交叠处电性连接，负极主栅线2与正极细栅线3的垂直交叠处通过绝缘层5绝缘；且正极主栅线1以及负极主栅线2均位于IBC太阳能电池片的内部，IBC太阳能电池片的边缘无正极主栅线以及负极主栅线。
本发明实施例提供的IBC太阳能电池背电极结构通过在正极细栅线与负极细栅线的预定位置处设置绝缘层，使得正极主栅线与负极细栅线之间以及负极主栅线与正极细栅线之间通过绝缘层绝缘，避免了传统的IBC太阳能电池片因正极细栅线与负极细栅线存在缺口而导致的收集电流效率降低的问题；提高了电流收集的效率；
同时，通过在正极细栅线与负极细栅线的预定位置处设置绝缘层，因而可不需在正极细栅线及负极细栅线上设置缺口，从而不需要在电池片的两侧边缘设置正极主栅线与负极主栅线，避免了传统IBC电池因电极在两侧边缘而引起的碎片率高的问题，提高了电池片的成品率。
在本发明的一个实施例中，绝缘层5的厚度为5-15μm。绝缘层5的宽度比对应的正极主栅线1或负极主栅线2的宽度宽2-4mm。由于绝缘层5的存在以及绝缘层5的宽度设置，使得在多个电池片的连接过程中，即使焊带轻微偏出正负极主栅线，也不会造成电池片短路，增加了电池焊接工艺中对焊带与正负极主栅线偏焊的容忍度。如图3所示，多个电池片连接过程中通过焊带6焊接正负主栅线；在多个IBC太阳能电池片的连接过程中，将相邻电池片旋转180°放置，相邻两个电池片的正负极主栅线在一条直线上。相邻电池片旋转180°后相邻两个电池片的正负极主栅线通过焊带6进行焊接。
在本发明的一个实施例中，正极主栅线1以及负极主栅线2的数量为2根，当然，本发明并不以此为限，正极主栅线1与负极主栅线2的数量还可以为其它值，例如3根、4根等。
同时，本发明还提供了一种上述的IBC太阳能电池背电极结构的制备方法，包括以下步骤：
S1：在IBC太阳能电池片的背面印刷正极细栅线3与负极细栅线4，其中正极细栅线3与负极细栅线4相互平行且交叉排列，印刷后的结构如图4A所示。
S2:在正极细栅线3与负极细栅线4的预定位置处印刷绝缘层5，并对印刷的绝缘层5进行烘干；得到的结构如图4B所示；
S3:印刷正极主栅线1与负极主栅线2，其中正极主栅线1与负极细栅线4的垂直交叠处通过绝缘层5绝缘，负极主栅线2与正极细栅线3的垂直交叠处通过绝缘层5绝缘。
S4:烧结，使正极主栅线1与正极细栅线3之间形成欧姆接触，负极主栅线2与负极细栅线4之间形成欧姆接触。其中，绝缘层5采用市面所售玻璃浆料进行印刷，印刷宽度比主栅线宽度增加2-4mm，玻璃浆料选型要求为：烧结温度小于800℃，烧结后无有机残留物，不含重金属、主要成分为SiO2和Al2O3，烧结后绝缘层射率在1.9-2.2之间，电阻率不小于1013Ω·cm。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种IBC太阳能电池背电极结构，其特征在于，包括设置在IBC太阳能电池片背面的正极细栅线、负极细栅线、正极主栅线以及负极主栅线；其中，所述正极细栅线与所述负极细栅线相互平行且交叉排列，所述正极细栅线与所述负极细栅线的预定位置处设置有绝缘层；所述正极主栅线与所述正极细栅线相互垂直，且垂直交叠处电性连接，所述正极主栅线与所述负极细栅线的垂直交叠处通过所述绝缘层绝缘；所述负极主栅线与所述负极细栅线相互垂直，且垂直交叠处电性连接，所述负极主栅线与所述正极细栅线的垂直交叠处通过所述绝缘层绝缘；且正极主栅线以及负极主栅线均位于IBC太阳能电池片的内部，IBC太阳能电池片的边缘无正极主栅线以及负极主栅线。
2.如权利要求1所述的IBC太阳能电池背电极结构，其特征在于，所述绝缘层的厚度为5-15μm。
3.如权利要求1或2所述的IBC太阳能电池背电极结构，其特征在于，所述绝缘层的宽度比对应的正极主栅线或负极主栅线的宽度宽2-4mm。
4.如权利要求1所述的IBC太阳能电池背电极结构，其特征在于，在多个IBC太阳能电池片的连接过程中，将相邻电池片旋转180°放置，相邻两个电池片的正负极主栅线在一条直线上。
5.如权利要求4所述的IBC太阳能电池背电极结构，其特征在于，在多个IBC太阳能电池片的连接过程中，相邻电池片旋转180°后相邻两个电池片的正负极主栅线通过焊带进行焊接。
6.如权利要求1所述的IBC太阳能电池背电极结构，其特征在于，所述正极主栅线以及负极主栅线的数量为各2－6根。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的IBC太阳能电池背电极结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在IBC太阳能电池片的背面印刷正极细栅线与负极细栅线，其中正极细栅线与负极细栅线相互平行且交叉排列；
S2:在正极细栅线与负极细栅线的预定位置处印刷绝缘层，并对印刷的绝缘层进行烘干；
S3:印刷正极主栅线与负极主栅线，其中正极主栅线与负极细栅线的垂直交叠处通过绝缘层绝缘，所述负极主栅线与所述正极细栅线的垂直交叠处通过绝缘层绝缘；
S4:烧结，使正极主栅线与正极细栅线之间形成欧姆接触，负极主栅线与负极细栅线之间形成欧姆接触。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Dong Peng Inventor after: Zhang Yuming Inventor after: Qu Xiaoyong Inventor after: Guo Hui Inventor after: Zhang Chenxu Inventor before: Dong Peng Inventor before: Liu Jianda |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20171025 Address after: 710100, Taibai Road 2, Yanta District, Shaanxi, Xi'an Applicant after: Xidian University Applicant after: Xi'an Electric Power Co., Ltd. Address before: 710100 East Chang'an Avenue, Xi'an, Shaanxi Aerospace base, No. 589 Applicant before: Xi'an Electric Power Co., Ltd. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Qu Xiaoyong Inventor after: Liu Jianda Inventor after: Du Xixia Inventor before: Dong Peng Inventor before: Zhang Yuming Inventor before: Qu Xiaoyong Inventor before: Guo Hui Inventor before: Zhang Chenxu |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20180110 Address after: 710100 East Chang'an Avenue, Xi'an, Shaanxi Aerospace base, No. 589 Applicant after: Xi'an Electric Power Co., Ltd. Address before: 710100, Taibai Road 2, Yanta District, Shaanxi, Xi'an Applicant before: Xidian University Applicant before: Xi'an Electric Power Co., Ltd. |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170510 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |