CN204760393U - Mwt太阳能电池的正面电极结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种MWT太阳能电池的正面电极结构，包括至少2个重复单元，每个重复单元包括：位于重复单元中心的贯穿孔电极；12条主栅线，12条主栅线以贯穿孔电极为中心呈放射状均匀分布；以及分布在每条主栅线两侧的多对副栅线，每对副栅线与相应的主栅线交于同一点以构成一个箭头结构。其中，各条副栅线与对应的主栅线的夹角等于相邻的两条所述主栅线的夹角的一半，任何两条平行且相邻的副栅线之间的间距均相等，每条主栅线终止于位于该条主栅线最外侧的一对副栅线的交点处。根据本实用新型实施例的MWT太阳能电池的正面电极结构，提高电极对电流的收集效率，提高太阳能电池的转化效率，并降低印刷成本。

Description

MWT太阳能电池的正面电极结构

技术领域

本实用新型涉及太阳能应用技术领域，尤其涉及一种MWT太阳能电池的正面电极结构。

背景技术

作为传统化石能源的替代，清洁、安全、普遍和取之不竭的太阳能拥有巨大的发展潜力。太阳能电池是基于pn结光生伏特效应将光能转化为电能的半导体器件，其正面和背面都印刷有金属电极。发电时，将太阳能电池的正面置于光照下，照射到半导体的光子被捕获产生电子，在外置偏压的作用下，电子被正面电极收集，并输送到终端电路，实现太阳能发电。但在实际应用中，一方面电子在收集和输送过程中均有电阻损耗；另一方面正面电极的分布遮挡部分光照，从而造成电流损失。

传统太阳能电池片在组件封装时采用正面电极接触，一般手动将汇流带(镀锡的铜带)从位于一块电池正面的发射区电极焊接到位于另一块电池背面的基区电极。为保证焊接的空间，其电极的主栅线一般比较粗，从而导致主栅遮光率比较大。另外，在太阳能电池正面的焊接操作容易导致电池产生隐裂和碎片，焊料的残渣也会溅射到电池片上遮挡部分光照，降低太阳能电池片的转化效率。为消除正面焊接的不良影响和提高电池连接方式的自动化，研究人员提出了目前广泛使用的背接触结构太阳能电池。背接触太阳能电池是指电池的发射区电极和基区电极均位于电池背面的一种硅太阳能电池，其特点是取消了太阳能电池正面为了焊接使用的主栅线，只保留副栅线收集电流并通过技术手段输送到电池背面，正负电极的焊接都在背面进行，减少正面的遮光损失，提高转化率。

金属穿孔卷绕(MetallizationWrapThrough，MWT)太阳能电池是背接触结构电池中的一种，它通过激光穿孔和灌空印刷技术将正面发射极的接触电极穿过硅片基体引导到硅片背面，相比于传统太阳能电池正面电极7％-8％的遮光率，MWT太阳能电池直接减少主栅的遮光面积和银浆耗量，在降低生产成本的同时提高了太阳能的光电转化效率。

为了尽可能的收集太阳能电池表面溢出的电流，受光面的正面电极要求尽可能细而密的分布在电池表面，但过细的栅线导致电阻增大，运输电流时损耗大，过密的栅线会消耗大量的浆料且遮光大，电池成本增加而转化效率反而降低。因此，一个优越的电极图案是电流损失，遮光损失和浆料消耗量的最佳匹配。即，在可接受的浆料成本下，通过栅线的粗细疏密结构调节电流损耗和遮光损耗，最终实现电池转化效率的提升。对电池组阵列来说，电极上微小的优化也会积少成多带来可观的效益。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出一种优化的MWT太阳能电池的正面电极结构，以提高电极对电流的收集效率，提高太阳能电池的转化效率，并降低印刷成本。

根据本实用新型实施例的MWT太阳能电池的正面电极结构，包括至少2个重复单元，每个重复单元包括：位于重复单元中心的贯穿孔电极；12条主栅线，12条主栅线以贯穿孔电极为中心呈放射状均匀分布；以及分布在每条主栅线两侧的多对副栅线，每对副栅线与相应的主栅线交于同一点以构成一个箭头结构。其中，各条副栅线与对应的主栅线的夹角等于相邻的两条所述主栅线的夹角的一半，任何两条平行且相邻的副栅线之间的间距均相等，每条主栅线终止于位于该条主栅线最外侧的一对副栅线的交点处。

根据本实用新型实施例的MWT太阳能电池的正面电极结构，具有以下优点：

(1)通过在电池片表面设置12栅线结构，相对于传统的8栅线结构更细密，更好的优化匹配电流损耗和遮光损耗，在降低银浆消耗的同时提高太阳能电池的转化效率；

(2)该结构可确保在丝网印刷过程中，每条副栅线与其对应的主栅线的夹角与丝网印刷的张网角度不一致，从而避免构成会导致线电阻增大的“波浪状”栅线；

(3)放射状的主栅线终止于其最外侧的一对副栅线的交点处的设计，可以降低栅线的遮光率，从而提高太阳能电池的转化效率；

(4)银浆的消耗相对传统的MWT太阳能电池的正面电极结构小，节约印刷成本。

另外，根据本实用新型上述实施例的MWT太阳能电池的正面电极结构还可以具有如下附加的技术特征：

在本实用新型实施例中，当每个重复单元的尺寸为38.5mm×38.5mm时，每条主栅线两侧分布有3对或4对副栅线。由于副栅线过疏不利于电流的收集，副栅线过密会遮挡部分阳光，不利于电流的产生，故在本实用新型实施例中，每条主栅线配置3对或4对箭头结构的副栅线，从而实现电流损耗和遮光损耗的优化匹配。副栅线的数量还受副栅线的宽度制约，副栅线的宽度越细，副栅线的数量可以相应地增多。

在本实用新型实施例中，每条主栅线的宽度自贯穿孔电极向外扩散方向逐渐递减，以合理减少遮光率和电流输送损耗。优选地，每条主栅线的宽度自贯穿孔电极向外扩散方向线性递减。

在本实用新型实施例中，竖直方向和水平方向的主栅线的宽度整体上小于倾斜方向的主栅线的宽度，以减小电流的传输损耗。所谓“整体上小于”是指，竖直方向和水平方向的主栅线的最大宽度(靠近贯穿孔电极端的宽度)小于倾斜方向的主栅线的最大宽度，并且竖直方向和水平方向的主栅线的最小宽度(远离贯穿孔电极端的宽度)小于倾斜方向的主栅线的最小宽度。

在本实用新型实施例中，当每个重复单元的尺寸为38.5mm×38.5mm时，竖直方向和水平方向的主栅线的宽度变化范围为150μm-60μm，倾斜方向的主栅线的宽度变化范围为200μm-80μm。

在本实用新型实施例中，每条副栅线的宽度均匀。

在本实用新型实施例中，每条副栅线的宽度小于主栅线的最小宽度。

在本实用新型实施例中，每条副栅线的宽度为丝网印刷技术的极限线宽。

附图说明

图1示出根据本实用新型实施例的MWT太阳能电池的正面电极结构中的一个重复单元。

图2示出根据本实用新型实施例的MWT太阳能电池的正面电极结构。

图3示出根据本实用新型实施例的MWT太阳能电池的正面电极结构中的一个重复单元中的倾斜方向的主栅区域和水平方向的主栅区域的电流收集状况。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型实施例提供一种MWT太阳能电池的正面电极结构，该正面电极结构包括至少2个重复单元。图1所示为重复单元的结构。如图1所示，重复单元包括：位于重复单元中心的贯穿孔电极、12条主栅线和分布在每条主栅线两侧的多对副栅线。

其中，贯穿孔电极用于通过银浆灌孔印刷技术将正面电极贯穿基体引导到背面。

其中，12条主栅线以贯穿孔电极为中心呈放射状均匀分布。所谓“均匀分布”是指相邻主栅线的夹角相同，即理论上均为30°。在实际生产中，考虑到工艺误差，相邻主栅线的夹角可以为30°±0.5°。12条主栅线包括2条水平方向的主栅线、2条竖直方向的主栅线以及8条倾斜方向的主栅线。如图1所示，1.1、1.3、1.2分别表示重复单元中竖直方向、水平方向和倾斜方向的主栅线。通过在电池片表面设置12栅线，相对于传统的8栅线结构更细密，缩短电流在高方阻的衬底(例如硅片)表面的运动路程，丛而达到减小电流运输损耗，提高电流收集效率的目的。

其中，副栅线成对设置在主栅线的两侧，并且每对副栅线与相应的主栅线交于同一点以构成一个箭头结构。如图1所示，1.4、1.5、1.6、1.7分别表示重复单元中的副栅线。各条副栅线与其对应的主栅线的夹角均相同，等于相邻的两条主栅线的夹角的一半，即各条副栅线与其对应的主栅线的夹角理论上为15°。也就是说，对应于同条主栅线的多个箭头结构相互平行，并且相邻的两条主栅线之间的多条副栅线相互平行。任何两条平行且相邻的副栅线之间的间距均相等。举例来说，如图1所示，同一条主栅线1.2对应的两条相邻的副栅线1.4和1.5相互平行，相邻的两条主栅线1.2和1.3各自对应的副栅线1.5和1.6相互平行，并且副栅线1.4和1.5之间的间距d1与副栅线1.5和1.6之间的间距d2相等。也就是说，副栅线1.5和1.6关于主栅线1.2和1.3构成的夹角的角平分线对称，副栅线1.4和1.7关于主栅线1.2和1.3构成的夹角的角平分线对称。根据本实用新型实施的电极图案，每条副栅线与其对应的主栅线的夹角理论上为15°(在实际生产中，考虑到工艺误差，每条副栅线与其对应的主栅线的夹角可以为15°±0.5°)，这与丝网印刷的张网角度(指丝网的经、纬线与网框边的夹角)22.5°不一致，从而避免造成“波浪状”栅线。而“波浪状”栅线会导致线电阻增大，电流运输损耗增大。

另外，每条主栅线终止于位于该条主栅线最外侧的一对副栅线的交点处，而不继续延伸至重复单元的边界。这样设计的效果是，在重复单元的边界处，栅线的分布已经足够密集，即电流的收集损失不再是影响太阳能电池转化效率的主要因素，反而降低栅线的遮光率有利于太阳能电池片产生更多的光生电流，从而提高太阳能电池的转化效率。

具有上述结构的重复单元在MWT太阳能电池的基体上，一般构成3*3或4*4阵列，即9个或16个重复单元构成的阵列。图2所示为根据本实用新型实施例的MWT太阳能电池的正面电极结构。如图2所示的整片MWT太阳能电池的尺寸是156mm×156mm，为防止印刷时电池正面电极与背电极接触短路，正面电极的尺寸略小于整片电池尺寸，是154mm×154mm。故对于图2中4*4阵列而言，每个重复单元的尺寸是38.5mm×38.5mm。

由于副栅线过疏不利于电流的收集，副栅线过密会遮挡部分阳光，不利于电流的产生，故在本实用新型实施例中，当每个重复单元的尺寸为38.5mm×38.5mm时，每条主栅线配置3对或4对箭头结构的副栅线，从而实现电流损耗和遮光损耗的优化匹配。副栅线的数量还受副栅线的宽度制约，副栅线的宽度越细，副栅线的数量可以相应地增多。例如，如果副栅线的宽度取50μm，则每条主栅线优选地配置3对箭头结构的副栅线，如图1所示；当副栅线的宽度可以取得更细时，每条主栅线则可以优选地配置更多对(例如4对)箭头结构的副栅线。对于每个重复单元的尺寸为38.5mm×38.5mm，每条主栅线配置3对副栅线的电极结构而言，图1中任何两条平行且相邻的副栅线之间的间距均为1.75mm，即d1＝d2＝1.75mm。

对于这种放射状主栅线结构而言，越靠近中心贯穿孔电极部分，其电流密度越大，故在本实用新型实施例中，每条主栅线的宽度自贯穿孔电极向外扩散方向逐渐递减，以合理减少遮光率和电流输送损耗。优选地，如图1所示，每条主栅线的宽度自贯穿孔电极向外扩散方向线性递减。

特别地，各条主栅线因为位置不同，其收集的电流量也不同，为了尽量减少电流输送损耗，在本实施例中，各条主栅线的宽度变化范围也不同。具体地，如图3所示，区域1中的电流通过位于该区域中的倾斜方向的主栅线进行收集，区域2中的电流通过位于该区域中的水平方向的主栅线进行收集。由于区域1的面积大于区域2的面积，故区域1中的倾斜方向的主栅线收集的电流更多，为了减小电流的传输损耗，倾斜方向的主栅线的宽度整体上大于水平方向的主栅线的宽度。即，在本实施例中，为了减小电流的传输损耗，竖直方向和水平方向的主栅线的宽度整体上小于倾斜方向的主栅线的宽度。所谓“整体上小于”是指，竖直方向和水平方向的主栅线的最大宽度(靠近贯穿孔电极端的宽度)小于倾斜方向的主栅线的最大宽度，并且竖直方向和水平方向的主栅线的最小宽度(远离贯穿孔电极端的宽度)小于倾斜方向的主栅线的最小宽度。在本实用新型实施例中，当每个重复单元的尺寸为38.5mm×38.5mm时，竖直方向和水平方向的主栅线的宽度变化范围为150μm-60μm，倾斜方向的主栅线的宽度变化范围为200μm-80μm。

在本实用新型实施例中，每条副栅线的宽度均匀，且每条副栅线的宽度小于主栅线的最小宽度。副栅线的宽度理论上是越细越好，从而有利于提高电流收集率同时降低遮光率。优选地，每条副栅线的宽度为丝网印刷技术的极限线宽。在本实用新型的一个实施例中，副栅线的宽度为50μm。

根据本实用新型实施例的MWT太阳能电池的正面电极结构的遮光率可以达到4.54％，远低于普通MWT太阳能电池正面电极结构7％的遮光率，极大的节约银浆的消耗，降低印刷成本。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种MWT太阳能电池的正面电极结构，其特征在于，包括至少2个重复单元，每个所述重复单元包括：

位于所述重复单元中心的贯穿孔电极；

12条主栅线，所述12条主栅线以所述贯穿孔电极为中心呈放射状均匀分布；以及

分布在每条所述主栅线两侧的多对副栅线，每对所述副栅线与相应的主栅线交于同一点以构成一个箭头结构，

其中，各条副栅线与对应的主栅线的夹角等于相邻的两条所述主栅线的夹角的一半，任何两条平行且相邻的副栅线之间的间距均相等，每条所述主栅线终止于位于该条主栅线最外侧的一对副栅线的交点处。

2.根据权利要求1所述的MWT太阳能电池的正面电极结构，其中，当每个所述重复单元的尺寸为38.5mm×38.5mm时，每条所述主栅线两侧分布有3对副栅线。

3.根据权利要求1所述的MWT太阳能电池的正面电极结构，其中，当每个所述重复单元的尺寸为38.5mm×38.5mm时，每条所述主栅线两侧分布有4对副栅线。

4.根据权利要求1-3任一项所述的MWT太阳能电池的正面电极结构，其中，每条所述主栅线的宽度自所述贯穿孔电极向外扩散方向逐渐递减。

5.根据权利要求4所述的MWT太阳能电池的正面电极结构，其中，每条所述主栅线的宽度自所述贯穿孔电极向外扩散方向线性递减。

6.根据权利要求4所述的MWT太阳能电池的正面电极结构，其中，竖直方向和水平方向的所述主栅线的宽度整体上小于倾斜方向的所述主栅线的宽度。

7.根据权利要求6所述的MWT太阳能电池的正面电极结构，其中，当每个所述重复单元的尺寸为38.5mm×38.5mm时，竖直方向和水平方向的所述主栅线的宽度变化范围为150μm-60μm，倾斜方向的所述主栅线的宽度变化范围为200μm-80μm。

8.根据权利要求1-3任一项所述的MWT太阳能电池的正面电极结构，其中，每条所述副栅线的宽度均匀。

9.根据权利要求8所述的MWT太阳能电池的正面电极结构，其中，每条所述副栅线的宽度小于所述主栅线的最小宽度。

10.根据权利要求1-3任一项所述的MWT太阳能电池的正面电极结构，其中，每条所述副栅线的宽度为丝网印刷技术的极限线宽。