一种太阳能电池及太阳能电池正面电极设计方法

摘要

本发明公开了一种太阳能电池，其特征在于包括背电极和正面电极，其中在正面电极上印刷有具备嵌套式全副栅设计的栅极结构，所述栅极结构具体包括：细栅结构，所述细栅结构由四边环形构成，所述四边环形由细栅线构成；密集副栅结构，所述密集副栅结构由若干个逐层嵌套的所述细栅结构构成；全副栅结构，所述全副栅结构由至少两组相邻的所述密集副栅结构构成。本发明还公开了一种太阳能电池正面电极设计方法。上述太阳能电池中的正面电极上的栅极结构的全副栅设计可有效解决传统主栅与副栅之间由于高度差而引起的焊接不良问题，同时，节省了导电银浆料的使用量，节约了成本。

权利要求

1.一种太阳能电池正面电极设计方法，所述太阳能电池包括背电极和正面电极，所述正面电极上印刷有嵌套式全副栅结构，该方法包括以下步骤：形成细栅结构的步骤，所述细栅结构由四边环形构成，所述四边环形由细栅线构成；

形成密集副栅结构的步骤，所述密集副栅结构由若干个逐层嵌套的细栅结构构成；

形成所述全副栅结构的步骤，所述全副栅结构由至少两组相邻的密集副栅结构构成；

所述密集副栅结构的最内层纵向细栅线和最外层纵向细栅线的间距在10um~12um之间；

所述密集副栅结构中的横向细栅线线间间距为2.30~2.80mm，且均匀地分布在所述正面电极表面。

2.如权利要求1所述的太阳能电池正面电极设计方法，其中所述密集副栅结构包含的细栅线为20-80条。

3.如权利要求1所述的太阳能电池正面电极设计方法，其中所述细栅线是直线结构或曲线结构。

4.一种太阳能电池，其包括背电极和正面电极，其中在正面电极上印刷有具备嵌套式全副栅设计的栅极结构，所述栅极结构具体包括：细栅结构，所述细栅结构由四边环形构成，所述四边环形由细栅线构成；

密集副栅结构，所述密集副栅结构由若干个逐层嵌套的所述细栅结构构成；

全副栅结构，所述全副栅结构由至少两组相邻的所述密集副栅结构构成；

所述密集副栅结构的最内层纵向细栅线和最外层纵向细栅线的间距在10um~12um之间；

所述密集副栅结构中的横向细栅线线间间距为2.30~2.80mm，且均匀地分布在电池表面。

5.如权利要求4所述的太阳能电池，其中所述密集副栅结构包含的细栅线为20-80条。

6.如权利要求4所述的太阳能电池，其中所述的细栅线是直线结构或曲线结构。

说明书

一种太阳能电池及太阳能电池正面电极设计方法

技术领域

[0001] 本发明涉及太阳能电池中的正面电极印刷的栅极结构设计，更具体地，本发明涉及一种太阳能电池及太阳能电池嵌套式全副栅正面电极设计方法。

背景技术

[0002] 当前能源危机日益严重的情况下，太阳能电池行业受到极大的关注与追捧，不断有大型的太阳能电池厂在世界各地建立。在追求高转化效率的同时，减低成本也成了各厂家提高自身竞争力的关键点之一。

[0003] 由于金属具有良好的导电特性，因此被广泛用做太阳能电池的电极材料，尤其是金属银。电极的具体制备方法是利用丝网印刷技术将金属浆料按一定的印刷图案印刷到硅片表面，然后进行高温烧结，使得金属与硅片之间形成良好的银硅合金及良好的欧姆接触。

[0004] 目前传统的太阳能电池正面电极由主栅和副栅组成，其中主栅的金属浆料(通常为银浆料)用量约占正面电极金属浆用量的50％。而如何降低太阳能电池印刷过程中金属浆料的使用量成为降低成本的主要手段之一，因此函待提供一种全新的正面电极设计。本发明提供了一种太阳能电池及太阳能电池嵌套式全副栅正面电极设计，可有效减少太阳能电池导电浆料使用量。

发明内容

[0005] 为了有效减少在太阳能正面电极印刷中导电浆料(通常是银浆料)的使用量，本发明提出一种在所述栅极结构设计上利用逐层嵌套副栅代替原有主栅，从而形成一种太阳能电池及太阳能电池正面电极设计方法。

[0006] 根据本发明的一个方面，提供一种太阳能电池，其包括背电极和正面电极，其中在正面电极上印刷有具备嵌套式全副栅设计的栅极结构，所述栅极结构具体包括：细栅结构，所述细栅结构由四边环形构成，所述四边环形由细栅线构成；密集副栅结构，所述密集副栅结构由若干个逐层嵌套的所述细栅结构构成；全副栅结构，所述全副栅结构由至少两组相邻的所述密集副栅结构构成。

[0007] 根据本发明的一个优选实施例，其中所述的太阳能电池中，所述的密集副栅结构的最内层纵向细栅线和最外层纵向细栅线的间距在10um-12um之间。

[0008] 根据本发明的一个优选实施例，其中所述的太阳能电池中，所述密集副栅结构中的横向细栅线线间间距为2.30-2.80mm，且均匀地分布在电池表面。

[0009] 根据本发明的再一个优选实施例，其中所述的太阳能电池中，所述密集副栅结构包含的细栅线为20-80条。

[0010] 根据本发明的另外一个优选实施例，其中所述的太阳能电池中，所述的细栅线可以是直线结构或曲线结构。

[0011] 根据本发明的另一个方面，提供一种太阳能电池正面电极设计方法，所述太阳能电池包括背电极和正面电极，所述正面电极上印刷有嵌套式全副栅结构，该方法包括以下步骤：形成细栅结构的步骤，所述细栅结构由四边环形构成，所述四边环形由细栅线构成；形成所述密集副栅结构的步骤，所述密集副栅结构由若干个逐层嵌套的细栅结构构成；形成所述全副栅结构的步骤，所述全副栅结构由至少两组相邻的密集副栅结构构成。

[0012] 本发明的优势在于：

[0013] 1、所述正面电极上印刷的栅极结构由全副栅组成，传统主栅部分由逐层嵌套的四边环形组成的密集副栅代替。可有效解决传统主栅与副栅之间由于高度差而引起的焊接不良问题；

[0014] 2、所述密集副栅由四边环形组成，能合理均匀分散烧结过程中有机物挥发产生的应力，从而改善电池片弯曲及终端组件焊接的破片率；

[0015] 3、在不影响电性能、测试准确性以及焊接性能的情况下可有效降低银导电浆料使用量，进而降低成本。

附图说明

[0016] 通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

[0017] 图1是传统的太阳能电池结构示意图以及在所述太阳能电池正面电极上的栅极结构的示意图。其中，图1a示出了传统的太阳能电池结构示意图，图1b示出了在所述太阳能电池的正面电极上的栅极结构的示意图。

[0018] 图2是根据本发明一个实施例的一种太阳能电池正面电极设计的俯视图。

[0019] 图3是根据本发明一个实施例的一种太阳能电池正面电极设计中相邻单元交界处逐层嵌套的细栅结构组成的密集副栅图。

[0020] 图4是根据本发明一个实施例的太阳能电池正面电极设计中全副栅代替传统主栅的细节示意图。

[0021] 附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

[0022] 下面将参照附图1-4对本发明做进一步的详细描述。

[0023] 图1是传统的太阳能电池结构示意图以及在所述太阳能电池正面电极上的栅极结构的示意图。如图1所示，图1a示出了传统的太阳能电池结构示意图，图1b示出了在所述太阳能电池的正面电极上的栅极结构的示意图。其中，在图1a中，我们可以看出，传统的太阳能电池中从下往上依次包括有金属层112，背面电极层110，N型层108，本征层106，P型层104以及正面电极层102，而在正面电极层102上印刷有栅极结构，所述栅极结构在图1b中示出；在图1b中是传统的太阳能电池正面电极上印刷的栅极结构的示意图，所述栅极结构包括主栅线1和与主栅线1垂直的细栅线2，细栅线均匀分布在电池表面，形成副栅结构。这种印刷形式完全适应现有的丝网印刷和烧结工艺。可见，传统的栅极结构中主栅结构和副栅结构是分别独立设计的。

[0024] 图2是根据本发明一个实施例的一种太阳能电池正面电极设计的俯视图。如图2所示，图中201为全副栅结构，202为细栅结构，所述细栅结构202由若干个四边环形构成，所述四边环形由细栅线构成，而通过若干个逐层嵌套的细栅结构构成传统的副栅结构，而所述全副栅结构201由两组密集副栅结构构成，其中所述密集副栅结构的最内层纵向细栅线和最外层纵向细栅线的间距在10um-12um之间，以保证不影响电池片测试的准确性，所述纵向通常指传统正面电极中的传统主栅结构的方向。而所述密集副栅结构中的横向细栅线线间间距为2.30-2.80mm，且均匀地分布在所述正面电极表面，所述横向通常是指垂直于传统正面电极中的传统主栅结构的方向。所述细栅线可以是直线结构或曲线结构，细栅线条数为20-80条，优选为50条。

[0025] 在传统电极的主栅和副栅结构中，主栅线主要是用于收集从细栅线汇集来的电流，通常是两根，但是根据电池面积、收集效率和成产成本，也可以做成三栅线，本发明图示的即是三栅线结构，只是本发明利用全副栅结构代替了传统的主栅结构，其中所述密集副栅结构由逐层嵌套的由若干个四边环形组成的细栅结构构成。

[0026] 在图2所示的太阳能电池正面电极中，传统的主栅结构中含有导电浆料，而导电浆料约占正面银浆印刷总量的50％，在具体的实施例中，导电浆料通常是银浆料，银浆料的导电性能较好。而本发明所述的全副栅正面电极由于利用全副栅代替传统主栅结构，因此大大节省了导电浆料的使用量，此外，在具体的实施例中，所述副栅结构通常是通过丝网印刷、烘干、快速烧结热处理等工序制得，在烘干和快速烧结过程导电浆料中的有机物被去除。同时，副栅结构由四边环形组成，能合理均匀分散烧结过程中有机物会发产生的应力，从而改善电池片弯曲及终端组件焊接的破片率。

[0027] 图3是根据本发明一个实施例的一种太阳能电池正面电极设计中相邻单元交界处逐层嵌套的细栅结构组成的密集副栅图。如图3所示，全副栅结构由组成细栅结构的若干个逐层嵌套的四边环形的一条边逐个嵌套形成，这样使得全副栅结构呈现中间最厚，往上下方向(图示的上下方向，也即传统主栅的方向)逐渐变薄的结构，实现了与传统主栅相同的结构，同时由于实质上去除了传统主栅的结构，因此有效地解决了传统主栅与副栅之间由于高度差而引起的焊接不良问题。

[0028] 图示中示出了逐层嵌套细栅线组成的副栅结构，而细栅线通常用于汇集电流，因此通常也利用银浆料通过丝网印刷、烘干、快速烧结热处理等工序制得，这样可以保证较好的导电性能，而同时，利用逐层嵌套形成的两组密集副栅所构成的全副栅结构，也汇集了来自细栅线的电流，因此实现了与传统主栅结构相同的技术效果。此外，由于传统主栅线和副栅线通常是垂直设置，因此所述四边环形的结构也满足了这种垂直设置的需要，当然，根据不同的电极设计的需要，也可以将图中所述的细栅结构设置为其他几何形状。

[0029] 图4是根据本发明一个实施例的一种太阳能电池正面电极设计中全副栅代替传统主栅的细节示意图。如图4所示，图中显示的是全副栅结构最宽部分的示意图，可见，由多个组成细栅结构的四边环形的边组成的主栅结构实质上是上述边的组合，摒除了传统的主栅结构，而是全部利用副栅结构来代替，同时由于传统主栅和副栅结构的制作工艺相同，如通常都采用银浆料通过丝网印刷、烘干、快速烧结热处理等工序制得，因此，该全副栅结构完全可以实现传统主栅所达到的技术效果，同时，由于副栅由细栅结构组成，同时细栅结构为四边环形结构，这使得全副栅最宽处与电池片边缘有一定距离，而该距离即为释放应力距离，这种设计达到了有效释放应力的效果，并且在实验和生产中取得了良好效果，解决了目前太阳能电池片较薄易碎的问题，适应行业的发展需要。

[0030] 在图4所示的结构图中，组成副栅的细栅线以及组成全副栅结构的密集副栅中的细栅线均为直线结构，当然，也可以采用曲线结构，采用曲线结构时通常也优选选择对称分布，这样对汇集电流是比较便利的，而采用曲线结构的优点是增加了栅线在硅片上的长度，硅片上产生的电荷被收集利用率高。

[0031] 可见，本发明不仅通过四边环形组成的密集副栅结构来代替传统主栅，从而实现合理均匀分散烧结过程中有机物挥发产生的应力问题，从而改善电池片弯曲及终端组件焊接的破片率问题；同时通过设计实质上无主栅的全副栅正面电极设计，有效降低了银导电浆料的使用量，进而有效地降低了生产成本；此外，由于是全部副栅设计，也不存在传统主栅与副栅之间的焊接不良问题。

[0032] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他部件、单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个部件、单元或装置也可以由一个部件、单元或装置通过软件或者硬件来实现。