CN201877439U - 一种高效晶体硅太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种太阳能电池，尤其是一种高效晶体硅太阳能电池。一种高效晶体硅太阳能电池，面电极设置在晶体硅片的光照面上，背面电极设置在晶体硅片的背光面上，表面电极包括线状栅线，还包括阶梯状主栅线，阶梯状主栅线水平截面为三角形，阶梯状主栅线垂直水平面的截面为阶梯状，线状栅线与阶梯状主栅线连接。上述结构将主栅线设置成阶梯状的，而且水平截面为三角形遮光面积减少到原来的1/2，做成阶梯状的形状增加了栅线的厚度，相当于两层栅线并联，电阻会大大减小，增加晶体硅太阳能电池的发电效率，而且只要上阶梯的高度不超过下阶梯的高度就节省了栅线的用料，不仅提高了太阳能电池的能源利用率，而且减少了成本。

Description

一种高效晶体硅太阳能电池
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能电池，尤其是一种高效晶体硅太阳能电池。
背景技术
随着社会的发展，太阳能电池的应用也越来越广泛，太阳能电池的种类繁多，按材料可大致分为晶体硅太阳能电池、非晶硅薄膜电池、化合物太阳能电池和染料敏化纳米晶太阳能电池等。其中晶硅太阳能电池占据目前80％以上的市场份额，它又主要分为单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池。
太阳光照在半导体pn结上，激发出电子-空穴对，并扩散进空间电荷区；在pn结内建电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，在pn结两端产生一个光生电动势，接通两端后就形成电流，这就是太阳能电池工作原理。
丝网印刷是制作太阳能电池的关键环节，即在电池的光照面印刷一层金属栅线电极【材质为银，主栅和细栅(线状栅线)垂直分布，细栅是为了收集电流，主栅线为长方形片状，为了将单体电池串焊成组件】，在电池的背面印刷一层金属导电浆料(背电场和背电极)。在丝网印刷环节中，影响太阳能电池转换效率的因素主要有两个：一是印刷上去的正面栅线电极的遮光面积越小越好；二是正面金属栅线电极的电阻越小越好；
传统工艺采用一次印刷形成正面栅线电极。如果要降低栅线的遮光面积，必须降低金属银的用量，但同时也会增加金属栅线的电阻，最终导致太阳能电池的转换效率变低，得不偿失。相反，如果要降低金属栅线电阻，就必须增加金属银的用量，这样不仅增加成本，同时也增加了金属栅线的遮光面积，同样不利于太阳能电池效率的提升。所以要提高太阳能电池的转换效率是很困难的。
发明内容
本实用新型提供一种结构简单，减少成本的前提下提高能源利用率的高效晶体硅太阳能电池。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高效晶体硅太阳能电池，包括晶体硅片、表面电极、背面电极，表面电极设置在晶体硅片的光照面上，背面电极设置在晶体硅片的背光面上，表面电极包括线状栅线，其特征在于还包括阶梯状主栅线，阶梯状主栅线水平截面为三角形，阶梯状主栅线垂直水平面的截面为阶梯状，线状栅线与阶梯状主栅线连接。
此项设置将传统的主栅线通过两次丝网印刷形成阶梯状主栅线，由于在传统的栅线布置上，由于工艺、材料价格的限制，一直是采用一次丝网印刷将银浆涂在太阳能电池片上，然而这样在使用相同重量的银浆下，不仅增加了正面栅线的遮光面积，而且达不到到所需的栅线高度，导致栅线电阻变大，使太阳能电池效率的提升遇到了瓶颈。而本实用新型将主栅线设置成阶梯状的，而且水平截面为三角形，这样的形状，在面积上，假设传统长方形栅线的长边为a，短边为b，遮光面积S＝a*b，而等底同高的三角形遮光面积S＝(a*b)/2，可见遮光面积减少到原来的1/2，做成阶梯状的形状增加了栅线的厚度，相当于两层栅线并联，电阻会大大减小，增加晶体硅太阳能电池的发电效率，而且这样的结构，只要上阶梯的高度不超过下阶梯的高度就节省了栅线的用料，不仅提高了高效晶体硅太阳能电池的能源利用率，而且减少了成本。
本实用新型的进一步设置为：阶梯状主栅线由上下两层片状栅线构成，上层片状栅线与下层片状栅线的形状和尺寸均一样，上层片状栅线的长度短于下层片状栅线。
此项设置阶梯状主栅线可以是一体设置的，也可以是分体设置的，此项设置是采用分体设置，通过两次丝网印刷形成正面栅线电极。丝网印刷是把带有图像或图案的模版被附着在丝网上进行印刷的，浆料渗透到丝网上的网孔中，在刮刀的作用力下，一部分被模板挡住，一部分附着在目标物体上，栅线的材料主要为银浆，价格昂贵，为了控制成本，传统的太阳能电池正面栅线是通过一次丝网印刷形成电极，而且这样的方式已经延用多年，从未改变过。而此项设置采用的上下两层三角形阶梯的形状，而且上层栅线和下层主栅线的三角形部分尺寸一样，上层主栅线的长度短于下层主栅线的长度，这样叠加在一起就构成一个阶梯状栅线，上层主栅线是通过二次印刷印上去的，因此上下两层的厚度其实是一样的，按照电阻的计算公式，栅线并联后的电阻1/R＝1/R上+1/R下，并联后的电阻基本为每个主栅线电阻的一半，大大提高了本实用新型的发电效率，当然在这里指的是上下完全重合部分的电阻，不是总阻值。
本实用新型的进一步设置为：在晶体硅片的表面还设有增透膜，表面栅线设置在增透膜上，经过高温烧结，表面栅线穿透增透膜与晶体硅片连接。
此项设置在表面栅线与晶体硅片表面之间设置了一层增透膜，增透膜的作用是减少晶体硅片表面的反射光，加强晶体硅片的光电效应，提高能源转换率，由于增透膜是绝缘的，所以表面的栅线要经过高温烧结，穿透增透膜，并使栅线与晶体硅电池形成接触连接，高温烧结燃尽了浆料的有机成分，使栅线与晶体硅电池板形成良好的欧姆接触，减小阻值。
附图说明
图1为本实施例的结构示意图；
图2为本实施例阶梯状主栅线的示意图；
图3为图1的A-A剖面图；
具体实施方式
参考图1、图2、图3可知，本实用新型一种高效晶体硅太阳能电池，包括晶体硅片1、表面电极、背面电极5，表面电极设置在晶体硅片1的光照面上，背面电极5设置在晶体硅片1的背光面上，表面电极包括线状栅线2和阶梯状主栅线3，阶梯状主栅线3水平截面为三角形，阶梯状主栅线3垂直水平面的截面为阶梯状，并由上下两层片状栅线构成，上层片状栅线31与下层片状栅线32的形状和尺寸均一样，上层片状栅线31的长度短于下层片状栅线32，线状栅线2与阶梯状主栅线3连接，呈横竖状分布，在晶体硅片1的表面还设有增透膜4，表面栅线设置在增透膜4上，经过高温烧结，表面栅线穿透增透膜4与晶体硅片1连接(图1和图3为本实用新型烧结前的图纸)。其中阶梯状主栅线3较矮的台阶作为外接电极，用于与其他太阳能电池连接。
本实用新型的主要创新结构在于，将主栅线制作成阶梯形的，改变了主栅线的形状，并增加了主栅线的厚度，这样不仅增加了本实用新型的光照面积，而且减小了栅线电阻，使本实用新型提高了光能转换率和太阳能电池本身的性能，由于采用的是三角形叠加的结构，阶梯状主栅线的高台阶至三角形的顶部，所用的料与传统的一样，阶梯状主栅线的低台阶至尾部，面积比传统主栅线的小，因此节省了原料，由于栅线的原料为银浆，价格昂贵，因此成本的减少也是可观的。

Claims (3)

1.一种高效晶体硅太阳能电池，包括晶体硅片、表面电极、背面电极，表面电极设置在晶体硅片的光照面上，背面电极设置在晶体硅片的背光面上，表面电极包括线状栅线，其特征在于：还包括阶梯状主栅线，阶梯状主栅线水平截面为三角形，阶梯状主栅线垂直水平面的截面为阶梯状，线状栅线与阶梯状主栅线连接。
2.按照权利要求1所述的高效晶体硅太阳能电池，其特征在于：阶梯状主栅线由上下两层片状栅线构成，上层片状栅线与下层片状栅线的形状和尺寸均一样，上层片状栅线的长度短于下层片状栅线。
3.按照权利要求1或2所述的高效晶体硅太阳能电池，其特征在于：在晶体硅片的表面还设有增透膜，表面栅线设置在增透膜上，经过高温烧结，表面栅线穿透增透膜与晶体硅片连接。
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