CN111640818A - 一种太阳能电池导电电极线的分布和制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能电池导电电极线的分布方法，包括主栅线和细栅线并分别印刷；单根细栅线在长度方向上间断式分割为多段细栅主体，间断处通过主栅导通连接；单根主栅线在长度方向上间断式分割为多段主栅主体，每段主栅主体用于导通同一根细栅线的相邻两段细栅主体；相邻平行的细栅线之间通过连接线导通连接，采用钢箔、PI膜或PET膜等硬质薄材制作对应结构的细栅网版以用于上述细栅线分布结构的导电电极的印刷制作。本发明可以把细栅线宽度做到30μm以下且虚印、断栅现象少，从而降低电阻并提升电池效率，减少银浆使用量以降低制作成本，尤其适用于需要双面印刷且使用昂贵低温银浆的HIT电池的制作，且钢箔、PI膜或PET膜网版的成本低、使用寿命长。

Description

一种太阳能电池导电电极线的分布和制造方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种太阳能电池导电电极线的分布和制造方法。

背景技术

光伏发电已经成为一种可替代化石能源的技术， 这依赖于近年不断降低的生产成本和光电转换效率的提升。按照光伏电池片的材质，太阳能电池大致可以分为两类：一类是晶体硅太阳能电池，包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池；另一类是薄膜太阳能电池，主要包括非晶硅太阳能电池、碲化镉太阳能电池及铜铟镓硒太阳能电池等。目前，以高纯度硅材作为主要原材料的晶体硅太阳能电池是主流产品，所占的比例在80%以上。

当前基于晶硅光伏电池的制造，参考图1，需要在电池片10的表面上通过丝网印刷的方法制造若干根互相平行的（通常是有80~150根）、宽度为20~50μm、高度为10~25μm的导电电极（称之为细栅线11电极或副栅电极）用于收集硅片电池在阳光照射时产生的光电子；同时，通过丝网印刷的方法制造若干根（通常是2~20根）宽度为0.2~1.5mm的垂直于细栅线11电极的主栅线12电极用于收集细栅线11电极上的电流，主栅线12最终跟铜线焊接，铜线导出电流。一个发电电池就是把正面主栅线12作为一极，背面主栅线12作为一极，就可以对外输出电流。

细栅线11通常100多根平行设置在电池表面。细栅线越多，单根线上的电流越低，电阻功率损失越小，细栅线11导电性越好，发电时因其电阻而功率损失就越小。越粗的细栅线电阻越低，但细栅线遮盖的部分无法受光，影响发电，所以细栅线越粗、数量越多，遮盖面积越大而影响发电量，同时银的耗量越多，制造成本越高。因此，相对来说，细栅线越细、数量越多，在总遮光面积相同情况下，对发电最有利（效率最高）。

参考图2，对于丝网印刷所用的网版，它的制造方式是在已经张紧在一个金属框内的由金属丝22构成的金属网布上先涂敷感光性乳胶21，再使用带有图形的菲林通过曝光、显影的方式在乳胶上做出开口线20，在印刷时，在挤压力下，浆料透过开口线20转移到放置在底部的电池片上，通过设计开口线20位置和开口宽度印出银线对应电极位置和线宽，就可以实现丝网印刷银浆。这个制作有图形乳胶的张紧的金属网布和框体称之为网版（如图2所示），银浆印在电池片表面后，再经过必要的加温干燥和更高温固化（或烧结）的处理之后，形成导电电极以用于收集和导出光照电池产生的电子。

现有技术中的另一种制造网版的方式是，直接在金属网布上贴敷有机材料的膜材（比如PI），之后使用激光将有机膜材雕刻出将要印刷在电池片表面（包含位置和宽度参数）对应的图形。

现有技术使用的丝网印刷网版，都是选用适当目数的金属网布360/16（360目16μm直径， “目”表示一英寸内含有的钢丝数量）在其上生产出宽度为30~35μm且长度长达整个硅片长度的通透的槽口。

参考图2，因为编织金属网的经纬两个方向的金属丝22以及金属丝22网结23的存在，以及开口线20边缘处存在的小三角区24，必然在印刷过程中阻挡浆料通过槽口，它会使印刷在电池片上的细栅电极出现高低不平，甚至出现断点，特别是希望获得更细的银线时需要降低乳胶开口而使印刷浆料透过性更差，也就是说印刷流畅性差。高低不平的细栅线会增加导电电极的电阻，断点会完全阻止电流的通过，这样必然影响电池中电流的收集和输出效果，降低电池片的发电能力。

为了减小线宽，降低银耗量，同时实现不断线印刷，目前这种使用金属网做网板的设计已经达到了极限（开口线宽度为30~40μm）。

尤其当前异质结晶硅电池制造过程中（典型的异质结HIT电池，其需要双面印刷银浆，而且需要使用低温银浆，低温银浆的价格要高于常规的高温银浆），浆料的成本更高。如果不能降低细栅线的宽度，必然使贵金属导电浆料（通常是使用白银粉）的使用量比较高，从而导致电池的制造成本高居不下。

针对上述金属丝网版的不足，参考图3，一种解决方案是采用钢箔或PET等硬质薄材30做网版，在同样绷直钢箔或PET等硬质薄材30的网版上用镀掩膜、曝光、显影方法产生开口，或使用激光开口，可以使开口线20的宽度降低到30μm以下以有效降低细栅线的宽度而进一步降低贵金属导电浆料的使用量以降低电池制造成本，且开槽内没有钢丝网结，可以解决印刷细栅线时的流畅性问题。但是由于细栅线很长，相邻两个开口线20之间的钢箔或PET等硬质薄材30无法保持一个平面（卷口），从而无法保持细栅线线型的一致性。同样，主栅线的印刷也存在该种由于卷口等问题导致的线型不一致的问题，目前钢箔或PET等硬质薄材30还无法应用到实际生产中。

基于上述现有技术，本发明的目的是实现更细（窄）细栅线的丝网印刷成型。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明首先提供了一种太阳能电池导电电极线的分布方法，包括电池片表面分别印刷的主栅线和细栅线；其核心思想是将细栅线分段设置，即：单根细栅线包括在长度方向上间断式分布的多段细栅主体，对应相邻两段所述细栅主体之间的间断处通过印刷有主栅线使所述主栅线两侧间断的细栅主体导通连接。

本发明还提供了一种上述结构太阳能电池导电电极线的制造方法，包括如下工序：

（1）细栅网版制作：①把硬质薄材用绷网的方式张紧固定在网框上；②在硬质薄材上刻蚀细栅图形，且单根细栅图形的中间分段形成多段间断式分布的细栅主体网孔，分段数量与主栅线数量和位置相对应，即M根主栅线需要对应M+1段细栅主体网孔；

（2）主栅网版制作：由于主栅线的宽度较大，因此常规的金属线网版完全可以适用，也可以采用（1）中的硬质薄材进行制作，具体不限定；

（3）采用（1）中制作的细栅网版把细栅线银浆印刷到电池片正面上形成间断式分布的细栅主体；

（4）将（3）中印刷形成的间断式细栅主体进行干燥处理；

（5）采用（2）中制作的主栅网版把对应的主栅线银浆印刷到电池片正面上形成主栅线以间断分布的细栅主体导通连接；

（6）将（5）中印刷形成的主栅线进行干燥处理；

（7）将（4）和（6）干燥后的主栅线及细栅主体进行固化处理。

其中，对于HIT电池等需要双面印刷电极线的电池，则重复上述（3）~（6），在电池片背面依次印刷细栅主体和主栅线，然后和电池片正面印刷的细栅主体及主栅线一起进行固化处理。

进一步的，根据需要还可以使主栅线分段设置，即：单根所述主栅线包括在长度方向上间断式分布的多段主栅主体，每段所述主栅主体用于导通同一根所述细栅线的相邻两段所述细栅主体，且相邻两根相互平行的所述细栅线之间通过连接线导通连接。

则基于上述主栅线的分段分布的太阳能电池导电电极线的制造方法，（2）中主栅网版制作：①把硬质薄材用绷网的方式张紧固定在网框上或采用常规的金属线网版并涂覆乳胶；②在硬质薄材或乳胶上刻蚀主栅图形且单根主栅图形的中间分段形成多段间断式分布的主栅主体网孔且每段所述主栅主体网孔均对应（1）中与其交叉细栅线的相邻两段细栅主体网孔之间的间断；③在主栅线长度方向上，相邻两段主栅主体网孔通过连接线网孔连通且连接线网孔的宽度小于主栅主体网孔的宽度；或者，在主栅线长度方向上，相邻两条细栅线的细栅主体网孔通过连接线网孔连通。

其中，（1）中，细栅网版的硬质薄材厚度为10~50μm，硬质薄材面积大于电池片面积；细栅主体网孔的长度为5~30mm，宽度为10~40μm，且相邻两根细栅主体网孔之间的间隔为0.2~2mm，开槽的方法为激光雕刻或光刻掩膜后化学腐蚀硬质薄材或使用电铸工艺制作。

其中，（7）中，用于异质结电池制造时的细栅线和主栅线固化温度为200℃；或者，用于PERC或 TOPCon 电池制造时的细栅线固化温度为700~900℃，主栅线固化温度为200~900℃。

其中，硬质薄材的材质为钢箔、PI膜或PET膜的任一种。

通过上述技术方案，本发明具有如下优点：

1）可以把细栅线的宽度做到30μm 以下，而且虚印、断栅现象少，这样可以设置更多的细栅线以降低电阻并减少了遮光面积，提升电池效率以增加发电量，同时减少银浆使用量而降低电池制作成本，本发明适用于包括HIT电池、TOPCon电池和PERC电池等电池在内的晶硅电池的制作，尤其适用于需要双面印刷且必须使用昂贵的低温银浆的HIT电池的制作以大大降低银的使用量；

2）网版用钢箔、PI膜或PET膜的任一种，成本更低，使用寿命长。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为现有技术的一种导电电极线分布结构示意图；

图2为现有技术的一种金属网网版结构示意图；

图3为现有技术的一种硬质薄材网版结构示意图；

图4为本发明实施例所公开的一种硬质薄材细栅网版示意图；

图5为本发明实施例所公开的一种导电电极线分布结构示意图；

图6为本发明实施例所公开的一种硬质薄材主栅网版示意图；

图7为本发明实施例所公开的另一种导电电极线分布结构示意图；

图8为本发明实施例所公开的再一种导电电极线分布结构示意图；

图9为本发明实施例所公开的再一种导电电极线分布结构示意图。

图中数字表示：10.电池片；11.细栅线；12.主栅线；20.开口线；21.乳胶；22.金属丝；23.网结；24.小三角区；30.硬质薄材；40.细栅网版；41.细栅主体网孔；50.主栅网版；51.主栅主体网孔；52.连接线网孔；60.电池片；61.细栅主体；62.主栅主体；63.连接线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：

参考图5，本发明提供了一种太阳能电池导电电极线的分布方法，其核心思想是将细栅线11分段设置，其包括：电池片60表面分别印刷的主栅线12和细栅线11；单根细栅线11包括在长度方向上间断式分布的多段细栅主体61，对应相邻两段细栅主体61之间的间断处通过印刷有主栅线12使主栅线12两侧间断的细栅主体61导通连接。

上述结构太阳能电池导电电极线的制造方法，包括如下工序：

（1）参考图4，细栅网版40制作：①把硬质薄材用绷网的方式张紧固定在网框上；②在硬质薄材上刻蚀细栅图形，且单根细栅图形的中间分段形成多段间断式分布的细栅主体网孔41，分段数量与主栅线12数量和位置相对应，即M根主栅线12需要对应M+1段细栅主体网孔41；其中，细栅网版40的硬质薄材厚度为10~50μm，硬质薄材面积大于电池片60面积；细栅主体网孔41的长度为5~30mm，宽度为10~40μm，且相邻两根细栅主体网孔41之间的间隔为0.2~2mm，开槽的方法为激光雕刻或光刻掩膜后化学腐蚀硬质薄材；其中，硬质薄材的材质为钢箔、PI膜或PET膜的任一种；

（2）主栅网版50制作：由于主栅线12的宽度较大，因此图2所示的常规的金属线网版完全可以适用或采用图3结构的网版；

（3）采用（1）中制作的细栅网版40把细栅线11银浆印刷到电池片60正面上形成间断式分布的细栅主体61；

（4）将（3）中印刷形成的间断式细栅主体61进行干燥处理；

（5）采用（2）中制作的主栅网版50把对应的主栅线12银浆印刷到电池片60正面上形成主栅线12以间断分布的细栅主体61导通连接；

（6）将（5）中印刷形成的主栅线12进行干燥处理；

（7）将（4）和（6）干燥后的主栅线12及细栅主体61进行固化处理即可获得图5所示的太阳能电池导电电极线分布结构；其中，用于异质结电池制造时的细栅线11和主栅线12固化温度为200℃；或者，用于PERC或 TOPCon 电池制造时的细栅线11固化温度为700~900℃，主栅线12固化温度为200~900℃。

其中，对于HIT电池等需要双面印刷电极线的电池，则重复上述（3）~（6），在电池片60背面依次印刷细栅主体61和主栅线12，然后和电池片60正面印刷的细栅主体61及主栅线12一起进行固化处理。

实施例2：

基于上述实施例1并参考图7，根据需要还可以使主栅线12分段设置，即：单根主栅线12包括在长度方向上间断式分布的多段主栅主体62，每段主栅主体62用于导通同一根细栅线11的相邻两段细栅主体61，且同一条主栅线12方向的多段主栅主体62之间通过连接线63导通连接且连接线63的宽度小于主栅主体62的宽度。

则基于上述主栅线12分段分布的太阳能电池导电电极线的制造方法并参考图6，（2）中主栅网版50制作：①把硬质薄材用绷网的方式张紧固定在网框上或采用常规的金属线网版并涂覆乳胶；②在硬质薄材或乳胶上刻蚀主栅图形且单根主栅图形的中间分段形成多段间断式分布的主栅主体网孔51且每段主栅主体网孔51均对应（1）中与其交叉细栅线11的相邻两段细栅主体网孔41之间的间断；③在主栅线12长度方向上，相邻两段主栅主体网孔51通过连接线网孔52连通且连接线网孔52的宽度小于主栅主体网孔51的宽度。

从而，通过上述结构的主栅网版50并结合实施例1中的细栅网版40，即可获得图7所示的太阳能电池导电电极线分布结构。

实施例3：

基于上述实施例1并参考图8，根据需要还可以使主栅线12分段设置，即：单根主栅线12包括在长度方向上间断式分布的多段主栅主体62，每段主栅主体62用于导通同一根细栅线11的相邻两段细栅主体61，且在主栅线12长度方向上，相邻平行两条细栅线11的细栅主体61通过连接线63连通。

则基于上述主栅线12分段分布的太阳能电池导电电极线的制造方法，（2）中主栅网版50制作：①把硬质薄材用绷网的方式张紧固定在网框上或采用常规的金属线网版并涂覆乳胶；②在硬质薄材或乳胶上刻蚀主栅图形且单根主栅图形的中间分段形成多段间断式分布的主栅主体网孔51且每段主栅主体网孔51均对应（1）中与其交叉细栅线11的相邻两段细栅主体网孔41之间的间断；③在主栅线12长度方向上，相邻平行两条细栅线11的细栅主体网孔41通过连接线网孔52连通且连接线网孔52的宽度小于主栅主体网孔51的宽度。

从而，通过上述结构的主栅网版50并结合实施例1中的细栅网版40，即可获得图8所示的太阳能电池导电电极线分布结构。

实施例4：

基于上述实施例3并参考图9，相邻两根细栅的细栅主体61呈错位设置，且对应的同一根主栅的多段主栅主体62呈错位设置，且对应结构的细栅网版40的细栅主体网孔41呈错位设置，且在主栅线12长度方向上相邻平行两条细栅线11的细栅主体网孔41通过连接线网孔52连通且连接线网孔52的宽度小于主栅主体网孔51的宽度，且对应结构的主栅网版50的主栅主体网孔51呈错位设置，从而获得多段错位分布的细栅主体61及主栅主体62，且在主栅线12长度方向上，相邻平行两条细栅线11的细栅主体61通过连接线63连通。

实施例5：

基于上述实施例1~4任一项获得的HIT电池、TOPCon电池或PERC电池等晶硅电池。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种太阳能电池导电电极线的分布方法，其特征在于，包括电池片表面分别印刷的主栅线和细栅线；单根细栅线包括在长度方向上间断式分布的多段细栅主体，对应相邻两段所述细栅主体之间的间断处通过印刷有主栅线使所述主栅线两侧间断的细栅主体导通连接。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池导电电极线的分布和制造方法，其特征在于，单根所述主栅线包括在长度方向上间断式分布的多段主栅主体，每段所述主栅主体用于导通同一根所述细栅线的相邻两段所述细栅主体，且相邻两根相互平行的所述细栅线之间通过连接线导通连接。

3.一种基于权利要求1或2的太阳能电池导电电极线的制造方法，其特征在于，包括如下工序：

（1）细栅网版制作：①把硬质薄材用绷网的方式张紧固定在网框上；②在硬质薄材上刻蚀细栅图形，且单根细栅图形的中间分段形成多段间断式分布的细栅主体网孔，分段数量与主栅线数量和位置相对应，即M根主栅线需要对应M+1段细栅主体网孔；

（2）主栅网版制作；

（3）采用（1）中制作的细栅网版把细栅线银浆印刷到电池片正面上形成间断式分布的细栅主体；

（4）将（3）中印刷形成的间断式细栅主体进行干燥处理；

（5）采用（2）中制作的主栅网版把对应的主栅线银浆印刷到电池片正面上形成主栅线以间断分布的细栅主体导通连接；

（6）将（5）中印刷形成的主栅线进行干燥处理；

（7）将（4）和（6）干燥后的主栅线及细栅主体进行固化处理。

4.根据权利要求3所述的一种太阳能电池导电电极线的制造方法，其特征在于，重复（3）~（6），在电池片背面依次印刷细栅主体和主栅线，然后和电池片正面印刷的细栅主体及主栅线一起进行固化处理。

5.根据权利要求3所述的一种太阳能电池导电电极线的制造方法，其特征在于，（2）中主栅网版制作：①把硬质薄材用绷网的方式张紧固定在网框上或采用常规的金属线网版并涂覆乳胶；②在硬质薄材或乳胶上刻蚀主栅图形且单根主栅图形的中间分段形成多段间断式分布的主栅主体网孔且每段所述主栅主体网孔均对应（1）中与其交叉细栅线的相邻两段细栅主体网孔之间的间断；③在主栅线长度方向上，相邻两段主栅主体网孔通过连接线网孔连通且连接线网孔的宽度小于主栅主体网孔的宽度；或者，在主栅线长度方向上，相邻两条细栅线的细栅主体网孔通过连接线网孔连通。

6.根据权利要求3所述的一种太阳能电池导电电极线的制造方法，其特征在于，（1）中，细栅网版的硬质薄材厚度为10~50μm，硬质薄材面积大于电池片面积。

7.根据权利要求3所述的一种太阳能电池导电电极线的制造方法，其特征在于，（1）中，细栅主体网孔的长度为5~30mm，宽度为10~40μm，且相邻两根细栅主体网孔之间的间隔为0.2~2mm，开槽的方法为激光雕刻或光刻掩膜后化学腐蚀硬质薄材或使用电铸工艺制作。

8.根据权利要求3所述的一种太阳能电池导电电极线的制造方法，其特征在于，（7）中，用于异质结电池制造时的细栅线和主栅线固化温度为200℃。

9.根据权利要求3所述的一种太阳能电池导电电极线的制造方法，其特征在于，（7）中，用于PERC或 TOPCon 电池制造时的细栅线固化温度为700~900℃，主栅线固化温度为200~900℃。

10.根据权利要求5所述的一种太阳能电池导电电极线的制造方法，其特征在于，硬质薄材的材质为钢箔、PI膜或PET膜的任一种。

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