CN106653880A - Ibc电池的电极互联结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种IBC电池的电极互联结构，包括正极细栅线、负极细栅线、电池正极连接线和电池负极连接线，IBC电池的背面电极采用二维无主栅结构，正极细栅线、负极细栅线置于减反射钝化膜上，减反射钝化膜下设有发射极和背场区域，正极细栅线、负极细栅线穿透减反射钝化膜分别与发射极和背场区域形成欧姆接触，电池正极连接线、电池负极连接线均采用导电材料制成，电池正极连接线将相邻的IBC电池片的垂直方向上的负极细栅线与正极细栅线连接，电池负极连接线将相邻IBC电池片的垂直方向上的正极细栅线与负极细栅线连接；该种IBC电池的电极互联结构，可以降低浆料的耗量，降低成本，并缩短电流的收集距离，从而提高电池效率。

Description

IBC电池的电极互联结构
技术领域
本发明涉及一种IBC电池的电极互联结构。
背景技术
IBC（Interdigitated back contact指交叉背接触）电池，是指电池正面无电极，正负两极金属栅线呈指状交叉排列于电池背面。IBC电池最大的特点是PN结和金属接触都处于电池的背面，正面没有金属电极遮挡的影响，因此具有更高的短路电流Jsc，同时背面可以容许较宽的金属栅线来降低串联电阻Rs从而提高填充因子FF；加上电池前表面场（Front Surface Field, FSF）以及良好钝化作用带来的开路电压增益，使得这种正面无遮挡的电池不仅转换效率高，而且看上去更美观，同时，全背电极的组件更易于装配。IBC电池是目前实现高效晶体硅电池的技术方向之一。
在IBC电池制备中非常重要的步骤是金属化。因目前现有的结构中存在很多的主栅和细栅，如图1中的正极主栅线5、负极主栅线6、正极细栅线1和负极细栅线2，具有很高的银浆耗量，并且在常规的IBC电池主栅线在电池中间区域等间距分布，增加了主栅金属化工艺的复杂性和浆料的成本。
上述问题是在IBC电池制备过程中应当予以考虑并解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种IBC电池的电极互联结构解决现有技术中存在的上述问题。
本发明的技术解决方案是：
一种IBC电池的电极互联结构，电池正极连接线、电池负极连接线和两个以上的IBC电池片，相邻的两个IBC电池片中心对称设置，每个IBC电池片背面电极采用二维无主栅结构，包括正极细栅线和负极细栅线，正极细栅线、负极细栅线置于减反射钝化膜上，减反射钝化膜下设有发射极和背场区域，正极细栅线、负极细栅线分别穿透减反射钝化膜与发射极和背场区域形成欧姆接触，电池正极连接线与电池负极连接线也设于减反钝化膜之上，并不与其下的发射极或者背场形成欧姆接触。电池正极连接线、电池负极连接线均采用导电材料制成，电池正极连接线将相邻IBC电池片垂直方向上的负极细栅线与正极细栅线连接，电池负极连接线将相邻IBC电池片垂直方向上的正极细栅线与负极细栅线连接。
进一步地，正极细栅线与负极细栅线均匀分布在电池的金属化区域内；正极细栅线、负极细栅线相互平行，并呈插指状交错，即如双手十指交叉相握时交替排布；同一水平线上正极细栅线、负极细栅线分别由多根线段组成，正极细栅线、负极细栅线的各段间分别设有间隙，正极细栅线的分段处位于相互平行的负极细栅线的中心线上，负极细栅线的分段处也位于相互平行的正极细栅线的的中心线上。
进一步地，正极细栅线、负极细栅线的相邻段之间的水平间距为0.5-2mm，垂直间距为0.6-2mm。
进一步地，正极细栅线包括位于水平方向的金属化区域侧部的边缘正极细栅线和位于水平方向的金属化区域中部的中心正极细栅线；负极细栅线包括位于水平方向的金属化区域侧部的边缘负极细栅线和位于水平方向的金属化区域中部的中心负极细栅线，电池边缘连接线分别穿过边缘负极细栅线与边缘正极细栅线，且电池边缘连接线距离边缘负极细栅线或边缘正极细栅线的一个端部0-0.5mm，电池中心连接线分别穿过中心负极细栅线与中心正极细栅线的中心线。
进一步地，电池正极连接线通过焊接或粘接将相邻IBC电池片垂直方向上的负极细栅线与正极细栅线连接，电池负极连接线通过焊接或粘接将相邻IBC电池片的垂直方向上的正极细栅线与负极细栅线连接。
进一步地，导电材料采用包覆有低温金属合金的金属线、低温合金或者采用导电的有机、无机材料与金属的混合物。其中，低温金属合金是焊接温度<250oC的低温金属合金。
进一步地，电池正极连接线和电池负极连接线的横截面积分别为2500-90000平方微米，数目分别为4-25根。
进一步地，正极细栅线、负极细栅线分别采用丝网印刷、化学镀、电镀、PVD法、喷墨打印、激光转印形成。
进一步地，正极细栅线、负极细栅线的宽度分别为20-150微米，高度分别为5-40微米，数目分别为500-4000根。
进一步地，发射极和背场区域为连续区域或分段区域，在采用分段区域时，正极细栅线、负极细栅线分别位于各分段区域内。
本发明的有益效果是：该种IBC电池的电极互联结构，IBC电池的背面电极采用二维无主栅结构，可以降低主栅线浆料的耗量，降低成本，并缩短电流的收集距离，从而提高电池效率。
附图说明
图1是常规IBC电池主栅、细栅的结构示意图；
图2是本发明实施例IBC电池的电极互联结构的结构示意图；
图3是实施例中正极细栅线、电池正极连接线与减反射钝化膜、掺杂层的结构示意图；
其中：1-正极细栅线，2-负极细栅线，3-电池正极连接线，4-电池负极连接线，5-正极主栅线，6-负极主栅线，7-减反射钝化膜，8-掺杂层，9-绝缘胶。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例
一种IBC电池的电极互联结构，如图2，电池正极连接线3、电池负极连接线4和两个以上的IBC电池片，相邻的两个IBC电池片中心对称设置，每个IBC电池片分别包括正极细栅线1和负极细栅线2，IBC电池的背面电极采用二维无主栅结构，正极细栅线1、负极细栅线2置于减反射钝化膜7上，减反射钝化膜7下设有发射极或者背场区域，如图3，正极细栅线1、负极细栅线2分别穿透减反射钝化膜7与发射极和背场区域形成欧姆接触，电池正极连接线3、电池负极连接线4均采用导电材料制成，电池正极连接线3将相邻IBC电池片垂直方向上的负极细栅线2与正极细栅线1连接，电池负极连接线4将相邻IBC电池片垂直方向上的正极细栅线1与负极细栅线2连接。
该种IBC电池的电极互联结构，IBC电池的背面电极采用二维无主栅结构，可以降低主栅线浆料的耗量，降低成本，并缩短电流的收集距离，从而提高电池效率。
正极细栅线1与负极细栅线2均匀分布在电池的金属化区域内；正极细栅线1、负极细栅线2相互平行，并呈插指状交错；同一水平线上正极细栅线1、负极细栅线2分别由多根线段组成，正极细栅线1、负极细栅线2的各段间分别设有间隙，正极细栅线1的分段处位于相互平行的负极细栅线2的中心线上，负极细栅线2的分段处也位于相互平行的正极细栅线1的的中心线上。正极细栅线1、负极细栅线2的相邻段之间的水平间距为0.5-2mm，垂直间距为0.6-2mm。
正极细栅线1包括位于水平方向的金属化区域侧部的边缘正极细栅线1和位于水平方向的金属化区域中部的中心正极细栅线1；负极细栅线2包括位于水平方向的金属化区域侧部的边缘负极细栅线2和位于水平方向的金属化区域中部的中心负极细栅线2，电池边缘正极连接线3穿过边缘正极细栅线1，且电池正极连接线3距离边缘正极细栅线1的一个端部0-0.5mm，电池负极连接线4穿过边缘负极细栅线2，且电池负极连接线4距离边缘负极细栅线2的一个端部0-0.5mm。电池正极连接线3穿过中心正极细栅线1的中心线，电池负极连接线4分别穿过中心负极细栅线2的中心线。
电池正极连接线3通过焊接或粘接将相邻IBC电池片垂直方向上的负极细栅线2与正极细栅线1连接，电池负极连接线4通过焊接或粘接将相邻IBC电池片垂直方向上的正极细栅线1与负极细栅线2连接。
导电材料采用包覆有低温金属合金的金属线、低温合金或者采用导电的有机、无机材料与金属的混合物。发射极和背场区域为连续区域或分段区域，在采用分段区域时，正极细栅线1、负极细栅线2分别位于各分段区域内。正极细栅线1、负极细栅线2分别采用丝网印刷、化学镀、电镀、PVD法、喷墨打印、激光转印形成。正极细栅线1、负极细栅线2的宽度分别为20-150微米，高度分别为5-40微米，数目分别为500-4000根。电池正极连接线3和电池负极连接线4的横截面积分别为2500-90000平方微米，数目分别为4-25根。
以下为实施例的两个优选示例。
示例1，如图2，IBC电池背面电极采用二维无主栅结构，分为正极细栅线1和负极细栅线2，细栅线分段设置，每段之间间距优选为1mm，且正极细栅线1分段处位于与之平行的负极栅线段的中心，其中细栅线下的掺杂层8为连续掺杂层8。
将相邻电池片旋转180oC，使相邻电池的正负极细栅线1，2位于一条垂直线上，将相邻电池的与上一片电池在垂直距离上的正负电极采用同一根镀锡铜线进行连接。中心区域镀锡铜线位于分段栅线中心，边缘镀锡铜线位于分段栅线边缘，距离栅线边缘0.5mm，镀锡铜线的直径为300微米，数目为10。
示例2，IBC电池背面电极采用二维无主栅结构，分为正极细栅线1和负极细栅线2，细栅线分段设置，每段之间间距为0.8mm，且正极细栅线1分段处位于与之平行的负极栅线段的中心。其中细栅线下的掺杂层8为不连续掺杂层8，水平距离上相邻掺杂层8之间的间距为0.3mm。
将相邻电池片旋转180oC，使相邻电池的正负极细栅1，2保持位于一条垂直线上，将相邻电池的与上一片电池在垂直距离上的正负电极采用同一根包覆有铟锡合金的铜线进行连接。中心区域包覆有铟锡合金的铜线位于分段栅线中心，边缘包覆有铟锡合金的铜线位于分段栅线边缘，距离栅线边缘0.5mm，包覆有铟锡合金的铜线的直径为200微米，数目为30。
实施例采用在电池端设置二维电极图形，在组件端将相邻电池中垂直于同一直线的正负极相连，连接线可以采用镀锡铜线，线的直径为100微米-300微米，每串组件包括10-12 pcs电池片，采用整根铜线。电池中间的铜线位于电极图形的中心位置，两边的铜线距离电极图形的末端0.1mm，不与连接线连接的电极与连接线之间的间距保持0.3mm，以避免发生短路。连接线的数目为8-40根。
实施例IBC电池的电极互联结构的原理：细栅线的串联电阻与电流传输距离成反比，传输距离越短则串联电阻越小，根据此原理，增加连栅线的数目可以有效降低串联电阻，从而增加电池效率。

Claims (10)

1.一种IBC电池的电极互联结构，其特征在于：电池正极连接线、电池负极连接线和两个以上的IBC电池片，相邻的两个IBC电池片中心对称设置，每个IBC电池片背面电极采用二维无主栅结构，包括正极细栅线和负极细栅线，正极细栅线、负极细栅线置于减反射钝化膜上，减反射钝化膜下设有发射极和背场区域，正极细栅线、负极细栅线分别穿透减反射钝化膜与发射极和背场区域形成欧姆接触，电池正极连接线与电池负极连接线设于减反钝化膜之上，并不与其下的发射极和背场形成欧姆接触，电池正极连接线、电池负极连接线均采用导电材料制成，电池正极连接线将相邻的IBC电池片的垂直方向上的负极细栅线与正极细栅线连接，电池负极连接线将相邻IBC电池片的垂直方向上的正极细栅线与负极细栅线连接。
2.如权利要求1所述的IBC电池的电极互联结构，其特征在于：正极细栅线与负极细栅线均匀分布在电池的金属化区域内；正极细栅线、负极细栅线相互平行，并呈插指状交错；同一水平线上正极细栅线、负极细栅线分别由多根线段组成，正极细栅线、负极细栅线的各段间分别设有间隙，正极细栅线的分段处位于相互平行的负极细栅线的中心线上，负极细栅线的分段处也位于相互平行的正极细栅线的的中心线上。
3.如权利要求2所述的IBC电池的电极互联结构，其特征在于：正极细栅线、负极细栅线的相邻段之间的水平间距为0.5-2mm，垂直间距为0.6-2mm。
4.如权利要求2所述的IBC电池的电极互联结构，其特征在于：正极细栅线包括位于水平方向的金属化区域侧部的边缘正极细栅线和位于水平方向的金属化区域中部的中心正极细栅线；负极细栅线包括位于水平方向的金属化区域侧部的边缘负极细栅线和位于水平方向的金属化区域中部的中心负极细栅线，电池边缘连接线分别穿过边缘负极细栅线与边缘正极细栅线，且电池边缘连接线距离边缘负极细栅线或边缘正极细栅线的一个端部0-0.5mm，电池中心连接线分别穿过中心负极细栅线与中心正极细栅线的中心线。
5.如权利要求1-4任一项所述的IBC电池的电极互联结构，其特征在于：电池正极连接线通过焊接或粘接将相邻IBC电池片垂直方向上的负极细栅线与正极细栅线连接，电池负极连接线通过焊接或粘接将相邻IBC电池片的垂直方向上的正极细栅线与负极细栅线连接。
6.如权利要求1-4任一项所述的IBC电池的电极互联结构，其特征在于：导电材料采用包覆有低温金属合金的金属线、低温合金或者采用导电的有机、无机材料与金属的混合物。
7.如权利要求1-4任一项所述的IBC电池的电极互联结构，其特征在于：电池正极连接线和电池负极连接线的横截面积为2500-90000平方微米，数目分别为4-25根。
8.如权利要求1-4任一项所述的IBC电池的电极互联结构，其特征在于：正极细栅线、负极细栅线分别采用丝网印刷、化学镀、电镀、PVD法、喷墨打印或者激光转印形成。
9.如权利要求1-4任一项所述的IBC电池的电极互联结构，其特征在于：正极细栅线、负极细栅线的宽度分别为20-150微米，高度分别为5-40微米，数目分别为500-4000根。
10.如权利要求1-4任一项所述的IBC电池的电极互联结构，其特征在于：发射极为连续区域或分段区域，背场区域为连续区域或分段区域，在采用分段区域时，正极细栅线、负极细栅线分别位于各分段区域内。
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