JP7210696B2 - 正極くり抜き成型用の結晶シリコン系太陽電池スクリーン印刷版 - Google Patents

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Description

本発明は太陽電池構造に関し、具体的には、正極くり抜き成型用の結晶シリコン系太陽電池スクリーン印刷版に関する。
結晶シリコン系太陽電池の正極はバスバー及びバスバーに垂直な細グリッドを含むように設計され、細グリッド線は光生成電流をバスバー線に収集するためのものであり、印刷の時にグリッド線に破断や誤印刷が発生した場合、光生成電流の収集に影響を与え、セル（電池）の効率を影響してしまう。グリッドが破断されたセルピースを使用してモジュールを製造すると、グリッドが破断された箇所に局部的に発熱したホットスポット現象が生じ、モジュールの寿命に影響を与える。
太陽電池を印刷する時に発生したグリッド破断の原因は、スクリーンパラメータの設定が不正確であり、スクリーン印刷版の線幅がペーストに合わず、スクリーン印刷版の塞ぎ、スクレーパーの摩耗、ペーストの粘度が過剰に大きくなり或いは乾き、シリコンウェハに線痕が存在する等いくつかあり、いずれも異なる程度でグリッドの破断を引き起こす。スクリーン印刷の時に、スクレーパーがバスバーを通してバスバーとグリッドとの接合部に到達すると、インクの浸透量が急激に低下し、それに伴い、グリッド線の印刷の高さが低くなり、一定の比率のグリッド破断が生じる。この場合を考慮して、通常、このようなグリッド破断の問題を解決するために、バスバーと細グリッドとの接合部に一定幅の台形の破断防止グリッドを追加する。
従来の破断防止グリッド設計は、電池の表面に印刷を行う場合のグリッド破断の確率を低減するが、モジュールが電池の品質に対する要求はますます高くなることから、従来の設計に起因するグリッド破断の比率が市場の要求を満たすことができなくなるため、グリッド破断の比率を低下するようにより合理的、かつ実用的な設計が必要とされる。
本発明は、正極くり抜き成型用の結晶シリコン系太陽電池スクリーン印刷版を提供することを目的とし、当該スクリーン印刷版が正極を印刷するときに、破断防止グリッド構造においてくり抜き溝を形成することができ、表面電極を印刷する際のグリッド破断の確率を効率的に低減するとともに、グリッドの破断を防止することで、モジュールの局部的な発熱によるホットスポット効果を低減する。
本開示の内容によれば、結晶シリコン系太陽電池を製造するためのスクリーン印刷版を提供する。当該結晶シリコン系太陽電池の正極は正極バスバー、正極細グリッド及び破断防止グリッド構造を含む。スクリーン印刷版は少なくとも正極細グリッドと破断防止グリッド構造とが一体的に印刷して成型されることに使用される。スクリーン印刷版にはペーストの通過を遮断する遮断部が設けられる。当該遮断部は、正極を印刷するときに破断防止グリッド構造の内の、遮断部に対応する位置箇所にくり抜き溝を形成するように正極の破断防止グリッド構造に対応する。遮断部は、くり抜き溝が破断防止グリッド構造における、正極バスバーと正極細グリッドとの間の部分内に形成されるように位置決められる。くり抜き溝の存在により、正極を印刷する際のグリッド破断の確率を低減することができる。
本発明のスクリーン印刷版には遮断部が設けられ、正極を印刷するときに、破断防止グリッド構造の内の遮断部に対応する位置箇所にくり抜き溝が設けられ、正極を印刷する際のグリッド破断の確率を低減し、細グリッド線が光生成キャリアを最大限に収集することを保証し、セルの効率を向上させる。同時に、グリッドが破断されたセルピースを使用してモジュールを製造することに起因するモジュールのホットスポット効果の増加に対して、正極がくり抜き溝を使用してグリッドの破断を防止し、モジュールの局部の発熱によるホットスポット効果を低減する機能を図る。
正極のくり抜き設計によれば、バスバーと細グリッドとの接続箇所における破断防止グリッド効果を向上させ、印刷の時に、スクレーパーが四角状のくり抜き領域を通過する際に、印刷方向に沿って、当該破断防止グリッド領域の高さが徐々に高くなり、これにより、破断防止グリッド効果を向上させる。
いくつかの実施例において、遮断部は感光乳剤又は感光しない乳剤である。
いくつかの実施例において、スクリーン印刷版は、破断防止グリッド構造を形成するようにペーストを通過させる破断防止グリッド成型領域を含む。破断防止グリッド成型領域は八角状であり、当該八角状は中央に位置する矩形、及び矩形の両側に位置し、かつ矩形を中心として対称的に設けられる２つの等脚台形を含む。矩形は正極バスバーに跨り、その左右の両端が正極バスバーの外まで延出した。延出した領域は矩形の延出される破断防止領域である。等脚台形の両端は、それぞれ、延出される破断防止領域及び正極細グリッドに接する。等脚台形は、その断面が正極バスバーから正極細グリッドに向かう方向に徐々に減少する先細りの領域である。遮断部は等脚台形内に位置し、又は延出される破断防止領域及び等脚台形に跨る。
いくつかの実施例において、遮断部は正極細グリッドの長手方向に沿って配置される。オプションとして、遮断部は正極細グリッドの長手方向に垂直な方向に沿って配置される。
いくつかの実施例において、遮断部の数は１つまたは複数であり、各破断防止グリッド構造のそれぞれに１つまたは複数のくり抜き溝が設けられる。
いくつかの実施例において、遮断部の形状は矩形又は円形である。いくつかの例において、矩形の長さ及び幅は０．０３４～０．０８４ｍｍの範囲内で選択され、円形の直径は０．０３４～０．０８４ｍｍである。遮断部の中心と正極バスバーの辺縁との間の距離は０．０３３～０．０６８ｍｍである。
いくつかの実施例において、破断防止グリッド成型領域の等脚台形は、その下底の幅が０．０５０～０．５００ｍｍであり、その上底の幅が正極細グリッドの幅と同様であり、その高さが０．４００～１．６００ｍｍである。
従来技術に比べて、本発明のスクリーン印刷版には遮断部が設けられ、正極を印刷するときに、破断防止グリッド構造の内の、遮断部に対応する位置箇所にくり抜き溝が設けられるため、表面電極を印刷する際のグリッド破断の確率を効率的に低減し、細グリッド線が光生成キャリアを最大限に収集することを保証し、セルの効率を向上させる。同時に、グリッドが破断されたセルピースを使用してモジュールを製造することに起因するモジュールのホットスポット効果の増加に対して、グリッドの破断を防止することで、モジュールの局部の発熱によるホットスポット効果を低減し、モジュールの寿命を高める。本発明は、スクリーン印刷版の構造の設計が簡単であり、かつ、適用できる範囲も広い。
以下、図面及び特定の実施の形態を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。
本発明に係るスクリーン印刷版を使用して製造した結晶シリコン系太陽電池の正面図である。 本発明に係るスクリーン印刷版を使用して製造した結晶シリコン系太陽電池の正極の表面構造を模式的に示す図である。 本発明に係るスクリーン印刷版を使用して製造した結晶シリコン系太陽電池の正極の裏面構造を模式的に示す図である。 本発明に係るスクリーン印刷版を使用して製造した結晶シリコン系太陽電池の正極における破断防止グリッド構造の裏面構造を模式的に示す図である。 本発明に係るスクリーン印刷版の表面構造を模式的に示す図である。 本発明に係るスクリーン印刷版を使用して製造した結晶シリコン系太陽電池の正極における四角状のくり抜き領域の印刷前後の高さの変化を模式的に示す図である。
図１～図６に示す正極くり抜き成型用の結晶シリコン系太陽電池スクリーン印刷版において、結晶シリコン系太陽電池の正極は正極バスバー１、正極細グリッド２及び破断防止グリッド構造３を含み、破断防止グリッド構造３及び正極細グリッド２は一体的に印刷して成型され、印刷後の破断防止グリッド構造３及び正極細グリッド２は１つの線を形成し、両者がともに正極バスバー１に垂直であり、破断防止グリッド構造３は八角状であり、中央に配置された矩形グリッド部と、矩形グリッド部の両側に配置され、かつ矩形グリッド部を中心として対称的に設けられる２つの等脚台形グリッド部とを備え、等脚台形グリッド部は、その断面が正極バスバー１から正極細グリッド２に向かう方向に徐々に減少する先細りのグリッド部である。
上記正極を得るために、スクリーン印刷版５は破断防止グリッド成型領域を含む。破断防止グリッド成型領域は破断防止グリッド構造３を形成するようにペーストを通過させる。上記破断防止グリッド構造３を得るために、スクリーン印刷版５の破断防止グリッド成型領域は八角状であり、当該八角状は中央に位置する矩形と、矩形の両側に位置し、かつ矩形を中心として対称的に設けられる２つの等脚台形とを含む。矩形は正極バスバー１に跨り、その左右の両端が正極バスバー１の外まで延出した。延出した領域は矩形の延出される破断防止領域である。等脚台形の両端は、それぞれ、延出される破断防止領域及び正極細グリッド２に接する。等脚台形は、その断面が正極バスバー１から正極細グリッド２に向かう方向に徐々に減少する先細りの領域である。
本実施例において、非限定的な形態では、感光乳剤６はスクリーン印刷版５の表面に突出して設けられ、当該感光乳剤６は正極の破断防止グリッド構造３に対応し、正極を印刷するときに破断防止グリッド構造３の裏面の内の、感光乳剤６に対応する位置箇所にくり抜き溝４が形成され、これにより、正極を印刷する際のグリッド破断の確率を低減する。感光乳剤６がスクリーン印刷版５の裏面に設けられてもよいと理解できる。又は、感光乳剤６の代わりに、感光しない乳剤又はペーストの通過を遮断する他の遮断部を使用してもよい。いくつかの実施例において、遮断部は等脚台形内に位置し、又は延出される破断防止領域及び等脚台形に跨る。
いくつかの実施例において、遮断部の数は１つまたは複数であり、これにより、各破断防止グリッド構造３の裏面のそれぞれには１つまたは複数のくり抜き溝４が形成される。いくつかの実施例において、感光乳剤６は同じ構造のものが複数存在する。複数の感光乳剤６は正極細グリッド２の長手方向に沿って配置され、又は正極細グリッド２の長手方向に垂直な方向に沿って配置されてもよい。示された形態で、かつ図４及び図５に示されるように、感光乳剤６の数は破断防止グリッド構造３の数の２倍であり、これにより、各破断防止グリッド構造３の裏面のそれぞれに２つのくり抜き溝４が形成され、この２つのくり抜き溝４が正極バスバー１の両側に位置する。各破断防止グリッド構造３は他の数のくり抜き溝４を含んでもよいと理解できる。
一例として、当該感光乳剤６は正方形のものであり、その辺の長さが０．０５０ｍｍである。感光乳剤６の中心と正極バスバー１の辺縁との間の距離は０．０３８ｍｍである。又は、感光乳剤６は例えば矩形、円形、楕円等の他の形状を有してもよい。
本実施例の変形として、感光乳剤６の辺の長さは、０．０３４～０．０８４ｍｍの範囲内に設定されてもよく、感光乳剤６の中心と正極バスバー１の辺縁との間の距離は０．０３３～０．０６８ｍｍの範囲内に設定されてもよい。示された形態では、感光乳剤６が矩形の場合に、その長さ及び幅の値が０．０３４～０．０８４ｍｍの範囲内で選択される。感光乳剤６が円形の場合に、その直径が０．０３４～０．０８４ｍｍである。
いくつかの実施例において、破断防止グリッド成型領域の等脚台形は、その下底の幅が０．０５０～０．５００ｍｍであり、その上底の幅が正極細グリッド２の幅と同様であり、その高さが０．４００～１．６００ｍｍである。
本発明のスクリーン印刷版を正極くり抜き成型に適用する原理は以下のようである。スクリーン印刷版が太陽電池用に設計される場合、スクリーン印刷版の内の破断防止グリッド構造のくり抜き溝に対応する箇所に突出する四角状の感光乳剤を追加し、破断防止グリッド構造をくり抜く目的を達成し、実際に正極を印刷するときに、破断防止グリッド構造３の裏面にくり抜き溝４が形成される。
本開示のスクリーン印刷版を正極くり抜き成型に使用する場合、破断防止グリッド構造３の裏面に形成されたくり抜き溝４の辺の長さは０．０３４～０．０８４ｍｍであり、くり抜き溝４の機能原理を図６に示す。印刷の時に、スクレーパーがバスバー領域７を通過し、対応するペーストの印刷の高さが徐々に低くなり、くり抜き溝と重ね合っていない破断防止グリッド領域８まで入ると、印刷の高さが徐々に高くなり、一方、印刷がくり抜き溝と重ね合う破断防止グリッド領域９に入るときに、印刷の高さが急速に上昇し、これにより、破断防止グリッド効果を一層向上させる。
従って、本発明のスクリーン印刷版は表面に感光乳剤が突出して設けられ、正極を印刷するときに、破断防止グリッド構造の裏面の、感光乳剤に対応する位置箇所にくり抜き溝が設けられ、表面電極を印刷する際のグリッド破断の確率を効率的に低減し、細グリッド線が光生成キャリアを最大限に収集することを保証し、セルの効率を向上させると同時に、本発明は、グリッドが破断されたセルピースを使用してモジュールを製造することに起因するモジュールのホットスポット効果の増加に対して、グリッドの破断を防止することで、モジュールの局部の発熱によるホットスポット効果を低減し、モジュールの寿命を高める。本発明は、構造の設計が簡単であり、かつ、適用できる範囲も広い。
本発明の上記した実施例は、本発明の保護範囲を限定するものではなく、本発明の実施的形態はこれに限定されない。本発明の上記した内容を基にして、本分野の一般的な技術知識及び常用手段を利用して、本発明の上記した基本的な技術思想を逸脱しない範囲に本発明の上記構成に対する様々な補正、置換及び変更はすべて本発明の保護範囲内に含まれる。
１、正極バスバー、２、正極細グリッド、３、破断防止グリッド構造、４、くり抜き溝、５、スクリーン印刷版、６、感光乳剤、７、バスバー領域、８、くり抜き溝と重ね合っていない破断防止グリッド領域、９、くり抜き溝と重ね合う破断防止グリッド領域。

Claims (9)

  1. 結晶シリコン系太陽電池を製造するためのスクリーン印刷版であって、
    前記結晶シリコン系太陽電池の正極は正極バスバー（１）、正極細グリッド（２）及び印刷時に前記正極細グリッドが破断することを防止する破断防止グリッド構造（３）を含み、前記スクリーン印刷版は少なくとも前記正極細グリッド（２）と前記破断防止グリッド構造（３）とが一体的に印刷して成型されることに使用され、前記スクリーン印刷版（５）にはペーストの通過を遮断する遮断部が設けられ、前記遮断部は、前記正極を印刷するときに前記破断防止グリッド構造（３）の内の、前記遮断部に対応する位置箇所にくり抜き溝（４）を形成するように前記正極の前記破断防止グリッド構造（３）に対応し、前記遮断部は、前記くり抜き溝（４）が前記破断防止グリッド構造（３）における、前記正極バスバー（１）と前記正極細グリッド（２）との間の部分内に形成されるように位置決められ、
    前記スクリーン印刷版（５）は、前記破断防止グリッド構造（３）を形成するようにペーストを通過させる八角状の破断防止グリッド成型領域を含み、前記八角状は中央に位置する矩形、及び前記矩形の両側に位置し、かつ前記矩形を中心として対称的に設けられる２つの等脚台形を含み、前記矩形は前記正極バスバー（１）に跨り、その左右の両端が前記正極バスバー（１）の外まで延出し、延出した領域は矩形の延出される破断防止領域であり、前記等脚台形の両端は、それぞれ、前記延出される破断防止領域及び前記正極細グリッド（２）に接し、前記等脚台形は、その断面が前記正極バスバー（１）から前記正極細グリッド（２）に向かう方向に徐々に減少する先細りの領域であり、前記遮断部は前記等脚台形内に位置する、
    ことを特徴とする結晶シリコン系太陽電池を製造するためのスクリーン印刷版。
  2. 前記遮断部は感光乳剤（６）又は感光しない乳剤である、
    ことを特徴とする請求項１に記載の結晶シリコン系太陽電池を製造するためのスクリーン印刷版。
  3. 前記遮断部は前記正極細グリッド（２）の長手方向に沿って配置される、
    ことを特徴とする請求項１に記載の結晶シリコン系太陽電池を製造するためのスクリーン印刷版。
  4. 前記遮断部は前記正極細グリッド（２）の長手方向に垂直な方向に沿って配置される、
    ことを特徴とする請求項１に記載の結晶シリコン系太陽電池を製造するためのスクリーン印刷版。
  5. 前記遮断部の数は１つまたは複数であり、各破断防止グリッド構造（３）のそれぞれに１つまたは複数のくり抜き溝（４）が設けられる、
    ことを特徴とする請求項１に記載の結晶シリコン系太陽電池を製造するためのスクリーン印刷版。
  6. 前記遮断部の形状は矩形又は円形である、
    ことを特徴とする請求項１に記載の結晶シリコン系太陽電池を製造するためのスクリーン印刷版。
  7. 前記矩形の長さ及び幅は０．０３４～０．０８４ｍｍの範囲内で選択され、前記円形の直径は０．０３４～０．０８４ｍｍである、
    ことを特徴とする請求項６に記載の結晶シリコン系太陽電池を製造するためのスクリーン印刷版。
  8. 前記遮断部の中心と前記正極バスバー（１）の辺縁との間の距離は０．０３３～０．０６８ｍｍである、
    ことを特徴とする請求項１に記載の結晶シリコン系太陽電池を製造するためのスクリーン印刷版。
  9. 前記破断防止グリッド成型領域の前記等脚台形は、その下底の幅が０．０５０～０．５００ｍｍであり、その上底の幅が前記正極細グリッド（２）の幅と同様であり、その高さが０．４００～１．６００ｍｍである、
    ことを特徴とする請求項１に記載の結晶シリコン系太陽電池を製造するためのスクリーン印刷版。
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