CN210607282U - 一种异质结太阳电池的金属电极组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种异质结太阳电池的金属电极组件，该金属电极包括：一组主栅线，所述主栅线包括多根竖直方向平行布置的的主栅线；两组粘结端，所述粘结端分别位于正面主栅线的一侧和背面主栅线的另一侧；或正面主栅线的两端或背面主栅线的两端。一组副栅线，所述副栅线包括多根水平方向平行布置且与所述主栅线垂直相交设置。粘结端将各单片电池串联以实现异质结太阳电池的组串导通；该金属电极对电池光作用面遮挡减小，使Ag浆的用量大大减少，节约成本。避免了传统叠瓦技术中切割对于电池片的损伤，增加了组件的功率密度，更有效地利用组件的面积，使得单片组件电池的发电量提升。

Description

一种异质结太阳电池的金属电极组件

技术领域

本实用新型属于异质结太阳电池领域，涉及一种异质结太阳电池的金属电极组件。

背景技术

随着能源危机和环境污染问题的加重，人们对于可再生能源的研究和应用开发更加关注，其中太阳能光伏发电技术是最有前途的可再生能源技术之一。近年来，异质结太阳电池(SHJ)凭借其低的制作工艺温度、简单的工艺流程、高的开路电压、高的转换效率、低的温度系数、优异高温/弱光发电特性和低衰减等特点，得到了迅速的发展。

异质结太阳电池(SHJ)表面的金属电极一般包括主栅线和副栅线两部分，到达表面的光生电流首先经由副栅线收集并汇流至主栅线，然后再与主栅线连接的焊带传至外部。对位于太阳电池光入射面的金属电极，其设计通常需要综合考虑以下两方面：一方面是希望提高电流收集效率、降低串联电阻；另一方面是希望减小栅线对电池光作用面的遮挡。目前，常规的异质结太阳电池通常设置5根主栅线，其宽度为0.8-1mm左右，载流子的传输距离较大，并且银的消耗量很大，成本也很高。随着主栅线数量的增加，串联电阻降低，但电极的遮光面积增加，影响电池转换效率的提高。因此，为了不增加电极的遮光面积，相应地，我们将主栅线的宽度减小，并且条数增加。异质结太阳电池(SHJ)中，在电池功能层的两侧分别设置有前电极层和背电极层，在前电极层一侧设置有前栅线，在背电极一侧设置有背栅线。前栅线与背栅线Ag的重量大约为0.35-0.4g，而P型高效电池(PERC 电池，PassivatedEmitter Rear Contact)，正面电极采用Ag浆料，其消耗量低于0.1g，背面电极采用Al浆。

异质结太阳电池的多主栅技术(SWCT)，采用12-18条的主栅，每条主栅的宽度为0.2mm左右，其中材质为Cu，用PET把Cu线贴在膜上，Cu线外包裹一层其他金属层，再进行烧结，经过一系列复杂的步骤最终完成整个工艺，虽然采用Cu线来代替Ag浆，降低了成本，但是此技术制作工艺太过复杂。设备成本较高，增加一层PET 膜厚影响组件的光吸收，铜线与副栅线是点接触，容易脱落影响组件的可靠性。

近年来，为了有效地利用太阳能电池组件的面积，部分公司开发叠瓦技术，是增加组件功率密度的一种新型技术，但是叠瓦技术需要对电池片进行切割，对于PERC电池来说，对于电池片切割会使串联电阻减小，使得电压增大。但是对SHJ太阳电池来说，则对钝化是致命的损伤，开路电压会降低5-6mV，导致最终的转换效率降低0.8％左右。因此，本实用新型提供一种异质结太阳电池的金属电极组件。既能降低银的耗量，节约成本，也可以避免叠瓦技术中对于电池片的损伤，也能更好地利用组件的面积，提高单个组件的发电量。

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，本实用新型的一个目的在于提出一种异质结太阳电池的金属电极组件。该金属电极对电池光作用面遮挡小，降低了Ag浆的耗量，将叠瓦技术与多主栅技术相结合，能降低电池光作用面的遮挡，减少Ag浆的耗量，既能实现电流收集和电极遮光之间的良好平衡，也可降低成本，且能有效利用组件的面积。

本实用新型提出了一种异质结太阳电池的金属电极组件。根据本实用新型的实施例，该金属栅线电极包括：一组主栅线，所述该组主栅线包括多根竖直方向平行布置的主栅线；两组粘结端，所述粘结端包括多个粘结端，每一条主栅线对应一个粘结端，一组粘结端位于正面主栅线的一端，一组粘结端位于背面主栅线的一端；或两组粘结端均位于正面主栅线的两端，或两组主栅线均位于背面主栅线的两端。一组副栅线，所述副栅线包括多根水平方向平行布置的副栅线，该组副栅线与所述主栅线垂直相交设置。

任选的，所述的主栅线为等间距布置，主栅线条数为5-100条。

任选的，所述的主栅线的宽度为10-1000μm，高度为10-50μm。

任选的，所述粘结端分别位于正面主栅线的一端和背面主栅线的另一端。或两组粘结端均位于正面主栅线的两端，或两组主栅线均位于背面主栅线的两端。

任选的，所述的副栅线为等间距布置且与主栅线垂直相交设置，所述的副栅线条数为50-200条。

任选的，所述的该组副栅线的宽度为20-100μm，高度为10-50μm。

任选的，所述的主栅线和所述副栅线以及所述的粘结端包括Cu 与Mo、Ni、Cr、Al、Sn、Zn、P中的至少之一所形成的合金或Cu 或Ag或Al。

任选的，所述的主栅线与所述的粘结端的制备方法包括丝网印刷、电镀、化学镀、喷墨打印、纳米压印、物理气相沉积中的一种或多种。

根据本实用新型实施例的金属电极，采用多根主栅线且减小宽度的设计可减少对光作用面的遮挡，同时通过主栅线宽度的降低，数目的增加，可以补偿载流子的传输能力，提高串联电阻。既减少了金属电极对电池光作用面的遮挡，又通过多主栅降低Ag的耗量，减少成本，将多主栅技术与叠瓦技术相结合，各个电池片通过主栅线两端的粘结端连接，避免电池片的切割损伤，增加了有效利用了电池组件的面积。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1中(1)为第一种电池片的正面和背面的栅线示意图；

图1中(2)为第二种电池片的正面和背面的栅线示意图；

图2为第一种金属电极图案的示意图；

图3为第二种金属电极图案的示意图。

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原件或具有相同或类似功能的原件。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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“竖直”、“水平”、“宽度”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原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。

此外，术语中的“第一”、“第二”仅用与描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地至少包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多根”的含义是至少两根，例如两根，三根等，除非另有明确具体的限定。

本实用新型提出了一种异质结太阳电池的金属电极组件。根据本实用新型的实施例，该金属栅线电极包括：一组主栅线，所述该组主栅线包括多根竖直方向平行布置的主栅线；两组粘结端，所述粘结端包括多个粘结端，每一条主栅线对应一个粘结端，一组粘结端位于正面主栅线的一端，一组粘结端位于背面主栅线的一端；或两组粘结端均位于正面主栅线的两端，或两组主栅线均位于背面主栅线的两端，如图1所示；一组副栅线，所述副栅线包括多根水平方向平行布置的副栅线，该组副栅线与所述主栅线垂直相交设置。

所述的主栅线为等间距布置，主栅线条数为5-100条。

所述的主栅线的宽度为10-1000μm，高度为10-50μm。

所述粘结端分别位于正面主栅线的一端和背面主栅线的另一端。或两组粘结端均位于正面主栅线的两端，或两组主栅线均位于背面主栅线的两端。

所述的副栅线为等间距布置且与主栅线垂直相交设置，所述的副栅线条数为50-200条。

所述的该组副栅线的宽度为20-100μm，高度为10-50μm。

所述的主栅线和所述副栅线以及所述的粘结端包括Cu与Mo、 Ni、Cr、Al、Sn、Zn、P中的至少之一所形成的合金或Cu或Ag或 Al。

所述的主栅线与所述的粘结端的制备方法包括丝网印刷、电镀、化学镀、喷墨打印、纳米压印、物理气相沉积中的一种或多种。

所述的组件工艺，通过主栅线正面与背面的粘结端对应重叠，或者将正面主栅线两端的粘结端与背面主栅线两端的粘结端直接相连。

所述的组件工艺，不同电池间的串接方法，可以包括串焊、红外焊接、磁感应焊接、导电胶等，所述的焊接温度不超过250℃。

根据本实用新型实施例的金属电极，采用多根主栅线且减小宽度的设计可减少对光作用面的遮挡，同时通过主栅线宽度的降低，数目的增加，可以补偿载流子的传输能力，提高串联电阻。既减少了金属电极对电池光作用面的遮挡，又通过多主栅降低Ag的耗量，减少成本，将多主栅技术与叠瓦技术相结合，各个电池片通过主栅线两端的粘结端连接，避免电池片的切割损伤，增加了有效利用了电池组件的面积。

下面参考具体实施例，对本实用新型进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本实用新型。

一般方法

以156mm×156mm的n型单晶硅为基底制备的硅异质结太阳电池。所述的制备工艺步骤是：

a)n型单晶硅衬底的损伤去除及表面织构化；

b)沉积本征非晶硅层(i-type a-Si)，约0-50nm；

c)沉积n型非晶硅层(n-type a-Si)，约1-50nm；

d)沉积本征非晶硅层(i-type a-Si)，约0-50nm；

e)沉积p型非晶硅层(p-type a-Si)，约1-50nm；

f)P面沉积透明导电薄膜；

g)N面沉积透明导电薄膜。

实施例

采用一般方法制备得到的异质结结构，在该结构的前表面和背表面制备如图1中(1)和(2)所示电极图案的金属电极。

参考图1中(1)和(2)，主栅线位于电池片的竖直方向且平行布置，其宽度为10-1000μm，高度为10-50μm，数目为5-100条，主栅线为整体实心的，在电池片的表面等间距排布；副栅线位于电池片的水平方向且平行布置，其的宽度为20-100μm，高度为10-50μm，数目为50-200条，在电池片表面等间距排布。电池的前表面和背表面采用对称的电极结构，且两组粘结端分别位于正面主栅线的一端和背面主栅线的另一端。或电池的前表面和背表面采用对称的电极结构，且两组粘结端均位于正面主栅线的两端或均位于背面主栅线的两端。

在上述已沉积透明导电薄膜(TCO)的SHJ基底的双面，按照如下步骤制备的金属电极结构：

a)采用已设计的确定目数以及主副栅线主栅的条数、粘结端的数目的网版。

b)采用包括丝网印刷、电镀、化学镀、喷墨打印、纳米压印、物理气相沉积等方法中的一种或多种，在TCO薄膜表面得到正面电池片和背面电池片所需要的金属电极图案，再进行烧结，如图1中(1) 和(2)所示。

c)通过不同电池间的串接方法，将各单片通过正面或背面的粘结端以及均位于正面或者背面的粘结端，采用包括串焊、红外焊接、磁感应焊接、导电胶等的方法进行串接，得到如图2与如图3所示的金属电极图案，所述的焊接温度不超过250℃。相比于图2的串接方法，图3的串接方法得到的叠片应力更小。

Claims (8)

1.一种异质结太阳电池的金属电极组件，其特征在于，包括：

异质结衬底，包括双面沉积的本征非晶硅钝化层、双面沉积相反导电类型的掺杂非晶硅层及双面沉积的透明导电薄膜；

一组主栅线，所述该组主栅线包括多根竖直方向平行布置的主栅线；

两组粘结端，所述粘结端包括多个粘结端，每一条主栅线对应一个粘结端，一组粘结端位于正面主栅线的一端，一组粘结端位于背面主栅线的一端；或两组粘结端均位于正面主栅线的两端，或两组主栅线均位于背面主栅线的两端；

一组副栅线，所述副栅线包括多根水平方向平行布置的副栅线，该组副栅线与所述主栅线垂直相交设置。

2.根据权利要求1所述的一种异质结太阳电池的金属电极组件，其特征在于，所述的主栅线为等间距布置，主栅线条数为5-100条。

3.根据权利要求1所述的一种异质结太阳电池的金属电极组件，其特征在于，所述的主栅线的宽度为10-1000μm，高度为10-50μm。

4.根据权利要求1所述的一种异质结太阳电池的金属电极组件，其特征在于，所述粘结端分别位于正面主栅线的一端和背面主栅线的另一端，或两组粘结端均位于正面主栅线的两端，或两组主栅线均位于背面主栅线的两端。

5.根据权利要求1所述的一种异质结太阳电池的金属电极组件，其特征在于，所述的副栅线为等间距布置且与主栅线垂直相交设置，所述的副栅线条数为50-200条。

6.根据权利要求1所述的一种异质结太阳电池的金属电极组件，其特征在于，所述的该组副栅线的宽度为20-100μm，高度为10-50μm。

7.根据权利要求1所述的一种异质结太阳电池的金属电极组件，其特征在于，所述的主栅线和所述副栅线以及所述的粘结端包括Cu与Mo、Ni、Cr、Al、Sn、Zn、P中的至少之一所形成的合金或Cu或Ag或Al。

8.根据权利要求1所述的一种异质结太阳电池的金属电极组件，其特征在于，所述的主栅线与所述的粘结端的制备方法包括丝网印刷、电镀、化学镀、喷墨打印、纳米压印、物理气相沉积中的一种或多种。

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