WO2013091476A1 - 一种晶体硅太阳能电池 - Google Patents

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张永红
赵建华
王艾华
邱凯坤
吕俊
刘磊
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Abstract

本发明公开了一种晶体硅太阳能电池，包括设在电池正面的主电极，其特征是：主电极的数量为 4～10 根，每根主电极的宽度为 0.1～3mm，最佳选择主电极的数量为 5 根，本发明，由于增加了电池主电极的数量，使得收集电流回路缩短，从而有效的降低了电池串联电阻Rse，使得电池输出效率得到提高。

Description

一种晶体硅太阳能电池 技术领域
本发明涉及一种晶体硅太阳能电池。 背景技术
目前丝网印刷的太阳能电池正面主电极， 按照晶体硅材料的尺寸， 边长
125mm的电池一般采用 2条主电极结构（如图 1 )， 边长 156mm电池片一般采用 3 条主电极结构 （如图 2 )， 晶体硅太阳能电池的等效电路如图 （图 3 )， 而随着市 场对电池效率越来越高的要求， 希望尽可能的减小电池的串联电阻。
根据等效电路， 可以写出 p-n结太阳电池的 I-V特性方程如下：
Figure imgf000003_0001
其中二极管正向电流 Λ的数值一般依赖与所用的材料和扩散过程，在分析电 极结构时可以认为是一个常数； 为串联电阻， Rsh为并联电阻； 当并联电阻 足 够大， 并联电阻引起的旁路电流可以忽略不记， 输出功率可以表示为： P = \lV\ = l[Yoc - IRse] , 其中 为开路电压； 可以看出串联电阻 Rse的降低能够有效的 提高电池的输出功率及效率； 对于高效电池， 由于输出电流越大， 的影响越 大。 发明内容
本发明所要解决的问题在于， 克服现有技术存在的缺陷， 提供一种晶体硅 太阳能电池， 增加电池主电极的数量， 使得收集电流回路缩短， 从而有效的降 低电池串联电阻 I ; 提高电池输出效率。 本发明一种晶体硅太阳能电池， 包括设在电池正面的主电极， 其特征是： 主电极的数量为 4 10根， 每根主电极的宽度为 0. 1 3
电极的宽度最小可以设计成 0. lmm, 可以保证总的印刷面积保持不变， 不会 增加浆料的耗量而达到很好的效果。 电极的形状可以是平头结构或尖头结构。
电极数量、 电极宽度、 电极间距可参考下表进行设计 （156电池为例）：
Figure imgf000004_0001
发明人基于理论分析，经过实际试验结果验证， 5条主电极为最佳。一方面， 从 4条开始增加主电极的数量， 栅线电阻会降低， Rs减小； 另一方面， 随着主 电极数量的增加， 整体表面复合及光损失会增加， 同时成本会明显提升， 试验 结果如下：
Figure imgf000004_0002
注： 以 5条为基础
其中： Eff 表示电池片光电转换效率； Voc表示电池片的开路电压； Isc表 示电池片的短路电流； FF表示电池片的填充因子。 从以上数据可以看出， 虽然 6条电极的电性能略高于 5条电极， 但提升幅 度非常小， 而无论是对于测试工艺还是焊接工艺， 成本都会大大增加， 因此综 合考虑最终选择 5条主电极。 本发明， 由于增加了电池主电极的数量， 使得收集电流回路缩短， 从而有 效的降低了电池串联电阻 ， 使得电池输出效率得到提高。 附图说明
图 1是现有技术的 S125太阳能电池正面主电极结构示意图。
图 2是现有技术的 M156太阳能电池正面主电极结构示意图。
图 3 是晶体硅太阳能电池的等效电路图。
图 4是本发明晶体硅太阳能电池 （S125 ) 结构示意图 （4条平头主电极）。 图 5是本发明晶体硅太阳能电池 （S156 ) 结构示意图 （4条尖头主电极）。 图 6是本发明晶体硅太阳能电池 （M156 ) 结构示意图 （10条主电极）。
图 7是本发明晶体硅太阳能电池 （S 156 ) 结构示意图 （5条主电极）。
图 8是本发明晶体硅太阳能电池 （M156 ) 结构示意图 （5条主电极）。
图 9是电池功率损耗随主电极数目增加的变化图。
图 10是焊带产生的遮光示意图。
图 11是焊锡延展产生遮光示意图。 具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做详细说明。
本发明的适用范围： 适用于各种晶硅电池。 根据不同电池结构要求和工艺 匹配原则， 电池片的主电极的数量可以设计成 4-10根不等， 主电极的宽度变化 范围为 0. 1-3匪。 主电极的端部可以是平头结构或尖头结构。
实施例 1 : 如图 4所示， 本发明 S125晶体硅太阳能电池， 在电池正面， 设 有 4条平头主电极。 主电极的宽度为 3匪。
实施例 2、 如图 5所示， 本发明 S156晶体硅太阳能电池， 在电池正面， 设 有 4条尖头主电极。 主电极的宽度为 3匪。 实施例 3、 如图 6所示， 本发明 M156晶体硅太阳能电池， 在电池正面， 设 有 10条主电极。 主电极的宽度为 0. 1匪。
实施例 4、 如图 7所示， 本发明 M156晶体硅太阳能电池， 在电池正面， 设 有 5条主电极。 主电极的宽度为 0. 5匪。
从理论分析结合实际生产来讲 5条主电极为最佳。
一方面， 从 4条开始增加主电极的数量， 栅线电阻会降低， 对应的功率损 耗减小， 综合栅线遮光、 栅线电阻及主电极遮光和发射结的扩散浓度等因素进 行计算， 考虑到对于实际电极制作工艺栅线宽度不会无限制减小， 计算结果表 明随着主电极数目从 4根到 10根的增加， 不同数目主电极对应的最优的功率损 耗也逐渐降低， 但在 5根主电极处出现拐点， 如图 9所示， 从 5根到 10根的降 低速度明显减缓。
另一方面， 随着主电极数量的增加， 对应组件焊接工艺的难度会逐渐增加 显著。 其中包括： 1.焊带偏移和焊带延展所导致的遮光因主电极数目增加而累 计增多， 如图 10、 11所示， 并且露白的比例会增加， 导致封装损失的负效应和 成品率的下降； 2.由于焊带变细所对应的焊接工时 （手工） 及焊带价格会增加； 3.对于电池 I-V测试， 受到探针直径及加工工艺的限制， 探针架宽度很难进一 步降低宽度， 随着电池主电极数量的增加， 测试误差必然增加。
综合以上因素， 根据理论计算以及结合实际的量产情况， 本案巧妙选取 5 条主电极作为最优方案， 在较低的生产成本下实现组件功率的输出最大化。

Claims

权利要求
1、 一种晶体硅太阳能电池， 包括设在电池正面的主电极， 其特征是： 主电 极的数量为 4 10根， 每根主电极的宽度为 0. 1 3
2、 根据权利要求 1所述晶体硅太阳能电池， 其特征是： 所述主电极的数量
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