CN206059403U - 一种弱光型非晶硅薄膜太阳能电池的背电极 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种弱光型非晶硅薄膜太阳能电池背电极，属太阳能电池技术领域，其特征在于将薄膜太阳能电池的背电极层制成导电碳浆和金属导电浆料两层复合导电膜层，金属导电浆料层完全覆盖在导电碳浆层上，金属导电浆料层通过光电转换层上的沟槽与前电极层相连接而形成欧姆连接，本实用新型降低了背电极层体电阻，进一步降低了电池内部的串联电阻，提高了电池在弱光和中强光下的光电转换效率，实现了电池在弱光和中强光下的对外高输出功率。

Description

一种弱光型非晶硅薄膜太阳能电池的背电极

技术领域

本实用新型涉及一种薄膜太阳能电池的背电极，特别是一种弱光型非晶硅薄膜太阳能电池的背电极，属太阳能电池技术领域。

背景技术

弱光型非晶硅薄膜电池主要用于在室内弱光或中强光照条件下使用，一般电池尺寸比较小、输出功率小，如计算器、太阳花等电子产品上使用的太阳能电池，已知技术中的弱光型非晶硅薄膜电池主要由前电极层、非晶硅层和背电极层之间通过相互错位的分割沟槽将各层分割成单元图形，各层的单元图形通过分割沟槽之间的相互内部串联连接而成（如图4所示），在背电极层上覆盖有背保护漆层，在背保护漆层上开有焊点窗口，便于将电极从背电极层由焊线引出，从电池结构角度来讲，弱光型非晶硅薄膜电池内部的串联电阻主要由以下几个部位的电阻组成：前电极的体电阻、前电极与P型层的接触电阻、p-n结内部电阻、背电极与n型层的接触电阻、背电极的体电阻、单元子电池间串接部位背电极与前电极的接触电阻和串接材料的体电阻共同组成，而电池内部单元电池间串接部位背电极层与前电极层的接触电阻和串接材料的体电阻是电池内阻的重要组成部分，其电阻值的大小，会严重影响非晶硅薄膜太阳能电池的对外输出功率，由于弱光型薄膜太阳能电池的尺寸较小，电池的有效光电转换区域面积相对较小，因此太阳能电池的输出电流也相对较小，因此太阳能电池内部的串联电阻的大小对电池的对外输出功率的影响就非常明显。背电极层图形主要通过激光刻划或掩膜丝印形成，中国专利申请号98115382.8《一种非晶硅太阳能电池的制造方法》给出了通过丝印非金属导电碳浆直接形成背电极的方法，但是同导电金属浆料相比，非金属导电碳浆也存在其固有的缺点，即：1.体电阻大（丝印固化后的非金属导电碳浆的体电阻为20~50欧姆，而同等厚度的导电金属浆料的体电阻为0.5~5欧姆）；2.同电池前电极的接触电阻较大的问题（非金属材料和金属薄膜之间为非欧姆接触，接触电阻相对较大），非金属导电碳浆的这些缺点，造成了弱光型非晶硅薄膜太阳能电池的内阻增大，限制了电池对外输出功率的进一步提高，特别是在中强光照条件下，这种影响更为显著。

发明内容

本发明的目的就是要通过对弱光型非晶硅薄膜太阳能电池的背电极层结构设计，来降低电池内部单元电池间串接部位背电极与前电极的接触电阻、串接材料的体电阻以及背电极材料的体电阻，达到降低弱光型非晶硅薄膜太阳能电池的内阻，提升弱光型非晶硅薄膜太阳能电池的光电转换效率，使得电池在弱光和中强光照条件下都能获得更好的对外输出性能。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种弱光型非晶硅薄膜太阳能电池的背电极，由背电极和光电转换层、前电极层的相互错位沟槽分割成的单元图形所形成内部连接的单元电池，其特征在于背电极为第一层导电碳浆和第二层导电金属浆料的复合导电膜层，第一层导电碳浆的单元图形位于光电转换层对应的单元图形上，对应的第二层导电金属浆料的单元图形完全覆盖在第一层导电碳浆的单元图形上，第一层导电碳浆的单元图形等于或大于单元电池的有效光电转换面积，第二层导电金属浆料的单元图形横跨光电转换层对应的相邻的单元图形上，并通过光电转换层上的沟槽与前电极层对应的单元图形相连接而形成欧姆连接。

前电极层为氧化铟锡（ITO）或二氧化锡（SnO₂）。

光电转换层为非晶硅（a-Si）。

背电极导电金属浆料层为可焊接材料如导电铜浆（C_U），或不可焊接如导电银浆（Ag），若为不可焊接材料可在其上丝印可焊接焊点，如铜浆，并位于背电极层上的背保护漆层的焊点窗口下方。

光电转换层上的沟槽的宽度为：80μm~300μm。

背电极的第一层导电碳浆的厚度为：5μm~50μm。

背电极的第二层导电金属浆料的厚度为：20μm~120μm。

本发明产生的积极效果：1.本发明在背电极层上采用电阻率更低的导电金属浆料代替现有技术中的非金属导电碳浆作为电池内部相邻单元子电池间的串联物质，降低串联用导电体的体电阻，从而降低了电池内部的串联电阻；同时实现了串接处金属背电极和前电极之间的金属与金属的欧姆接触，降低了电池内部的串联电阻，提高了电池的对外输出性能，特别是在中强光下的对外输出性能。

2.背电极层是在较薄的导电碳浆层上再丝印一层低阻值的导电金属浆料层做为背电极材料，把导电碳浆层作为介质层，制作在电池内部单元子电池有效发电区域的非晶硅光电转换层和导电金属浆料层之间，利用导电碳浆与电池光电转换层及导电金属层之间的良好接触性能，解决了导电金属浆料层和电池光电转换层之间直接接触存在的不匹配性，实现了导电金属层和电池光电转换层的良好接触，降低了背电极层和电池光电转换层之间的接触势垒，降低了电池内部的串联电阻；同时，通过用导电碳浆层和导电金属浆料层叠加组成电池的背电极层，进一步降低了背电极层体电阻，进一步降低了电池内部的串联电阻，提高了电池在弱光和中强光下的光电转换效率，提高了电池在弱光和中强光下的对外输出功率。

3.通过加宽光电转化层上的激光刻槽的宽度，增大了背电极导电金属浆料和前电极的接触面积，提高了串接部位导电体的导电性，提高了串接部位导电体同前电极之间的欧姆接触，进一步降低了电池内部的串联电阻，提高了电池在弱光和中强光下的光电转换效率，提高了电池在弱光和中强光下的对外输出功率。

4当背电极层的导电金属浆料层采用可焊材料时，解决了导电碳浆的不可焊性，产品只需在背保护漆层上预留出电极焊接口即可，不需要再进行焊点处可焊导电浆的丝印，减少了工艺步骤。

5.采用本发明工艺方案生产非晶硅薄膜太阳能电池，减少了夹、治具数量，作业过程简化、方便操作，降低了生产成本，提高了电池产品的合格率。

附图说明

图1：本发明的局部剖视的外观结构示意图。图中，1、基片玻璃，2、前电极层，3、光电转换层，4、背电极的第一层导电碳浆，5、背电极的第二层导电金属浆料，6、背保护漆层，601、焊点窗口，P2、光电转换层的图形分割沟槽。

图2：本发明的剖面结构示意图。

图3：本发明中丝印焊点的结构示意图，图中，7、焊点。

图4：已知技术中的剖面结构示意图，图中，1、基片玻璃，2、前电极层，3、光电转换层，4、背电极的第一层导电碳浆， 6、背保护漆层，601、焊点窗口，7、焊点。

具体实施方式

实施例1：本实施例的弱光型非晶硅薄膜太阳能电池的主要结构依次为基片玻璃1、前电极层2、光电转换层3、背电极的第一层导电碳浆4、背电极的第二层导电金属浆料5和背保护漆层6，其中基片玻璃1为1.1mm的超白玻璃，尺寸为355.6X406.4mm，前电极层2为ITO，光电转换层3为非晶硅，第一层导电碳浆4为导电碳浆，第二层导电金属浆料5为可焊接导电银浆，背保护漆层6为耐焊环氧树脂，制作用于太阳能计算器上的弱光型非晶硅太阳能电池，尺寸规格为10X35mm，光电转换层3上的激光刻槽的宽度为150μm，第一层导电碳浆4的厚度为20μm，第一层导电碳浆4的单元图形等于电池单元子电池有效光电转换区域，第二层导电金属浆料5的厚度为50μm，第二层导电金属浆料5的图形完全覆盖第一层导电碳浆4的图形，第二层导电金属浆料5通过光电转换层上3的分割沟槽P2与前电极层2的图形相连接，在背保护漆层6上开有焊点窗口601。

实施例2：将实施例1中的前电极层1材料更换为SnO₂，第二层导电金属浆料5更换为不可焊接的导电银浆，在背保护漆层6的焊点窗口601处的第二层导电金属浆料5上丝印铜浆焊点作为焊点7，光电转换层3上的分割沟槽的宽度为80μm，第一层导电碳浆4的厚度为5μm，第一层导电碳浆4图形大于电池单元子电池有效光电转换区域，第二层导电金属浆料层5的厚度为20μm，其它不变。

Claims (8)

1.一种弱光型非晶硅薄膜太阳能电池的背电极，由背电极、光电转换层、前电极层的相互错位的沟槽分割成的多个单元图形所形成内部连接的单元电池，其特征在于：所说的背电极为第一层导电碳浆和第二层导电金属浆料的复合导电膜层，其第一层导电碳浆的单元图形位于所说的光电转换层对应的单元图形上，对应的第二层导电金属浆料的单元图形完全覆盖在第一层导电碳浆的单元图形上。

2.如权利要求1所述的弱光型非晶硅薄膜太阳能电池的背电极，其特征在于：所说的背电极的第一层导电碳浆的单元图形等于或大于单元电池的有效光电转换面积。

3.如权利要求1所述的弱光型非晶硅薄膜太阳能电池的背电极，其特征在于：所说的背电极的第二层导电金属浆料的单元图形横跨所说的光电转换层对应的相邻的单元图形上，并通过光电转换层上的沟槽与所说的前电极层对应的单元图形相连接而形成欧姆连接。

4.如权利要求3所述的弱光型非晶硅薄膜太阳能电池的背电极，其特征在于：所说的背电极的第二层导电金属浆料为导电铜浆或导电银浆，其上覆盖有开有焊点窗口的背保护漆层。

5.如权利要求4所述的弱光型非晶硅薄膜太阳能电池的背电极，其特征在于：所说的第二层导电金属浆料为导电银浆，其上有铜浆焊点，铜浆焊点在所说的背保护漆层的焊点窗口下方。

6.如权利要求1所述的弱光型非晶硅薄膜太阳能电池的背电极，其特征在于：所说的前电极层为氧化铟锡或二氧化锡。

7.如权利要求1所述的弱光型非晶硅薄膜太阳能电池的背电极，其特征在于：所说的光电转换层为非晶硅。

8.如权利要求1所述的弱光型非晶硅薄膜太阳能电池的背电极，其特征在于：所说的光电转换层的沟槽的宽度为80μm~300μm，所说的背电极的第一层导电碳浆的厚度为5μm~50μm，第二层导电金属浆料的厚度为20μm~120μm。