一种晶硅太阳能电池正面电极的制备方法

摘要

本发明公开了一种晶硅太阳能电池正面电极的制备方法，包括在太阳能电池上形成主栅线和副栅线的步骤，该方法包括：S101、提供一具有主栅线图形的丝网印刷网版，通过丝网印刷工艺在太阳能电池上形成主栅线；S102、提供一具有副栅线图形的钢网印刷网版，通过钢网印刷工艺在太阳电池上形成副栅线；S103、对形成有所述主栅线和副栅线的太阳电池进行烧结。该方法通过两种印刷工艺分别制备主栅线和副栅线，可以提高的副栅线的高宽比，不仅可以降低栅线电阻的带来功率损失，同时也可以降低光学损失。

权利要求

1.一种晶硅太阳能电池正面电极的制备方法，包括在太阳能电池上形成主栅线和副栅线的步骤，其特征在于，该方法包括：S101、提供一具有主栅线图形的丝网印刷网版，通过丝网印刷工艺在太阳能电池上形成主栅线；首先将所述丝网印刷网版设置于所述太阳能电池上，然后在所述丝网印刷网版上添加电极浆料，最后移动刮刀使电极浆料透过所述丝网印刷网版，在所述太阳能电池上形成所述主栅线；在丝网印刷工艺中，刮刀的移动速度为180～220mm/s，刮刀压力为7～

9kgf，丝网印刷网版的离网间距为1.25～1.35mm；所述主栅线的数量为5条，所述主栅线的宽度为0.8mm，所述主栅线包括依次连接的多个实心部和多个镂空部，所述实心部和所述镂空部交替间隔设置；

S102、提供一具有副栅线图形的钢网印刷网版，通过钢网印刷工艺在太阳电池上形成副栅线；首先将所述钢网印刷网版设置于所述太阳能电池上，然后在所述钢网印刷网版上添加电极浆料，最后移动刮刀使电极浆料透过所述钢网印刷网版，在所述太阳能电池上形成所述副栅线；在钢网印刷工艺中，刮刀的移动速度为220～240mm/s，刮刀压力为4.5～

5.5kgf，钢网印刷网版的离网间距为1.48～1.55mm；所述副栅线的数量为106条，所述副栅线的宽度为0.25μm，相邻两条副栅线的间距为1.7213mm；

S103、对形成有所述主栅线和副栅线的太阳电池进行烧结。

说明书

一种晶硅太阳能电池正面电极的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及太阳能电池制造技术领域，具体涉及一种晶硅太阳能电池正面电极的制备方法。

背景技术

[0002] 晶硅太阳能电池是一种可以将太阳光能转化成为电能的电子元器件。晶体硅类太阳能电池的制备一般经过制绒、扩散、镀膜、丝网印刷、烧结等工序。制绒分为单晶、多晶制绒，单晶电池是使用碱制绒的方法在硅片表面形成金字塔绒面，多晶电池使用酸刻蚀的方法在硅片表面形成凹坑绒面，硅表面的绒面可以增加太阳光在电池表面的吸收，达到陷光作用；扩散工序是通过热扩散的方式向硅片内部形成P-N结，这样当有光照射时，硅片内部就可以形成电压，是太阳电池发电的基础；镀膜工艺是为了减少少数载流子在电池表面的复合，可以提高晶体硅太阳能电池片的转换效率；丝网印刷工序就是制作太阳能电池的电极，这样当光照射时就可以把电流导出。丝网印刷是现在晶硅电池制备中应用最广泛的一种工艺，工艺顺序为先进行背面电极印刷和烘干，然后进行铝背场的印刷和烘干，最后进行正面电极的印刷、烘干，在进行烧结，让制备电极使用的银浆和电池形成接触。

[0003] 晶硅太阳能电池的正面电极中，电极结构通常包括纵横交错的主栅线和副栅线，主栅线与副栅线电性相连。当有光照时，电池片就会产生电流，电流经过内部发射极流向表面电极副栅线，经由副栅线收集然后汇流到电池主栅线上进行导出。电流在副栅线收集的过程中会产生损失，这种我们称为是电阻的功率损失。电池主栅线和副栅线处于电池的受光面，这样必然会遮挡一部分光照射在电池表面，从而减少了电池的有效受光面积，这部分损失我们称之为光学损失。增加主栅线和副栅线的数量可以提高对于太阳电池形成电流的收集能力，提高电池的转换效率，但是如果栅线宽度不进行降低，增加数量便会增加遮挡损失。

[0004] 目前，正面电极的制备通常都使用的丝网印刷工艺，正面电极的主栅线和副栅线的图形形成在同一丝网网版中，通过一次丝网印刷工艺直接制备形成主栅线和副栅线，其制备得到的正面电极的图形如图1所示，正面电极中包括纵横交错的主栅线1和副栅线2，主栅线1与副栅线2电性相连。通常地，副栅线2的数量是90条，副栅线2的宽度是40μm，副栅线2之间的间距是1.724mm；主栅线1的数量是3条，主栅线1的最宽处是1.5mm，主栅线1较窄处宽度为0.1mm，主栅线1之间的间距是52mm。

[0005] 图2为丝网网版的结构示意图，如图2所示，丝网网版3是使用金属丝网制成，网版图形部分就不可避免的有金属丝3a和金属丝3a交叉的结点，它们阻碍浆料的通过，而浆料又有粘性，导致浆料穿透的过程中受到的阻碍更严重，限制了高宽比。特别是对于副栅线图形2a的部分，由于副栅线2的宽度本身就比较小，采用丝网印刷制备副栅线2，限制了副栅线2的高宽比。图3是采用丝网印刷制备得到的副栅线的3D形貌图，如图3所示，由于丝网网版图形中具有金属丝和金属丝结点，制备得到的副栅线表面不平整，增大了电阻，不利于电流收集。

[0006] 在太阳能的推广应用中，最大的障碍就是成本太高，优化各工序的工艺条件，是提高效率、降低成本的有效途径。如果可以有效地降低副栅线宽度，提高副栅线高度，这样不仅可以降低栅线电阻的带来功率损失，同时也可以降低光学损失。

发明内容

[0007] 鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种晶硅太阳能电池正面电极的制备方法，该方法通过两种印刷工艺分别制备主栅线和副栅线，可以提高的副栅线的高宽比，不仅可以降低栅线电阻的带来功率损失，同时也可以降低光学损失。

[0008] 为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

[0009] 一种晶硅太阳能电池正面电极的制备方法，包括在太阳能电池上形成主栅线和副栅线的步骤，该方法包括：S101、提供一具有主栅线图形的丝网印刷网版，通过丝网印刷工艺在太阳能电池上形成主栅线；S102、提供一具有副栅线图形的钢网印刷网版，通过钢网印刷工艺在太阳电池上形成副栅线；S103、对形成有所述主栅线和副栅线的太阳电池进行烧结。

[0010] 其中，步骤S101具体包括：首先将所述丝网印刷网版设置于所述太阳能电池上，然后在所述丝网印刷网版上添加电极浆料，最后移动刮刀使电极浆料透过所述丝网印刷网版，在所述太阳能电池上形成所述主栅线。

[0011] 其中，在丝网印刷工艺中，刮刀的移动速度为180～220mm/s，刮刀压力为7～9kgf，丝网印刷网版的离网间距为1.25～1.35mm。

[0012] 其中，所述主栅线的数量为4～6条，所述主栅线的宽度为0.68～1.0mm。

[0013] 其中，所述主栅线的数量为5条，所述主栅线的宽度为0.8mm。

[0014] 其中，步骤S102具体包括：首先将所述钢网印刷网版设置于所述太阳能电池上，然后在所述钢网印刷网版上添加电极浆料，最后移动刮刀使电极浆料透过所述钢网印刷网版，在所述太阳能电池上形成所述副栅线。

[0015] 其中，在钢网印刷工艺中，刮刀的移动速度为220～240mm/s，刮刀压力为4.5～5.5kgf，丝网印刷网版的离网间距为1.48～1.55mm。

[0016] 其中，所述副栅线的数量为100～110条，所述副栅线的宽度为0.20～0.25μm。

[0017] 其中，所述副栅线的数量为106条，所述副栅线的宽度为0.25μm，相邻两条副栅线的间距为1.7213mm。

[0018] 其中，所述主栅线包括依次连接的多个实心部和多个镂空部，所述实心部和所述镂空部交替间隔设置。

[0019] 相比于现有技术，本发明实施例中提供的晶硅太阳能电池正面电极的制备方法，正面电极的制备分两部印刷工艺，通过丝网印刷工艺制备形成主栅线，通过钢网印刷工艺制备形成副栅线。由于钢网印刷工艺所使用的钢网印刷网版中，其图形中不具有金属丝和金属丝结点，使用该种网版制备宽度小、密度大的副栅线，电极浆料可以顺利通过钢网印刷网版，其制备得到的副栅线具有更大的高宽比，并且副栅线的高度更加平整均匀，最终得到的正面电极不仅可以降低栅线电阻的带来功率损失，同时也可以降低光学损失从而提高光电转换效率。并且，使用该方法制备得到的正面电极，电极浆料的用量可以节省10％左右，降低了生产成本。

附图说明

[0020] 图1是现有的晶硅太阳能电池正面电极的结构示意图；

[0021] 图2是丝网印刷网版的结构图示；

[0022] 图3是采用丝网印刷工艺制备得到的副栅线的3D形貌图；

[0023] 图4是本发明实施例提供的太阳能电池正面电极的制备方法的工艺流程图；

[0024] 图5是钢网印刷网版的结构图示；

[0025] 图6是采用钢网印刷工艺制备得到的副栅线的3D形貌图；

[0026] 图7是本发明实施例制备得到的太阳能电池正面电极的结构示意图。

具体实施方式

[0027] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。

[0028] 在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

[0029] 本实施例提供了一种晶硅太阳能电池正面电极的制备方法，该方法包括在太阳能电池上形成主栅线和副栅线的步骤。参阅图4，该方法包括以下步骤：

[0030] S101、提供一具有主栅线图形的丝网印刷网版，通过丝网印刷工艺在太阳能电池上形成主栅线。具体地，该步骤中，首先将所述丝网印刷网版设置于所述太阳能电池上，然后在所述丝网印刷网版上添加电极浆料，最后移动刮刀使电极浆料透过所述丝网印刷网版，在所述太阳能电池上形成所述主栅线。其中，在丝网印刷工艺中，刮刀的移动速度可以选择为180～220mm/s，刮刀压力可以选择为7～9kgf，丝网印刷网版的离网间距可以选择为1.25～1.35mm。最为优选的是，刮刀的移动速度选择为200mm/s，刮刀压力选择为8kgf，丝网印刷网版的离网间距选择为1.3mm。

[0031] S102、提供一具有副栅线图形的钢网印刷网版，通过钢网印刷工艺在太阳电池上形成副栅线。具体地，该步骤中，首先将所述钢网印刷网版设置于所述太阳能电池上，然后在所述钢网印刷网版上添加电极浆料，最后移动刮刀使电极浆料透过所述钢网印刷网版，在所述太阳能电池上形成所述副栅线。其中，在钢网印刷工艺中，刮刀的移动速度可以选择为220～240mm/s，刮刀压力可以选择为4.5～5.5kgf，丝网印刷网版的离网间距可以选择为1.48～1.55mm。最为优选的是，刮刀的移动速度选择为230mm/s，刮刀压力选择为5kgf，丝网印刷网版的离网间距选择为1.5mm。

[0032] S103、对形成有所述主栅线和副栅线的太阳电池进行烧结，获得晶硅太阳能电池的正面电极。

[0033] 其中，步骤S102所使用的钢网印刷网版的结构图示如图5所示，钢网印刷网版100的图形101中不具有金属丝和金属丝结点，使用该种网版制备宽度小、密度大的副栅线，电极浆料可以顺利通过，其制备得到的副栅线具有更大的高宽比。并且，如图6所示的3D形貌图，其制备得到的副栅线的高度更加平整均匀，因此最终得到的正面电极不仅可以降低栅线电阻的带来功率损失，同时也可以降低光学损失从而提高光电转换效率。

[0034] 图7是如上的制备方法获得的太阳能电池正面电极的结构示意图。如图7所示，制备得到的正面电极包括沿第一方向(如图7中的X方向)平行排列的多条主栅线10，以及沿第二方向(如图7中的Y方向)平行排列的多条副栅线20，所述多条副栅线20与所述多条主栅线10相互电性连接；其中，第二方向与第一方向相互垂直。副栅线20主要用于收集太阳能电池产生的光生电流，主栅线10用于将副栅线10收集的电流汇集输出。

[0035] 其中，所述主栅线10的数量根据实际的需要设定，主栅线10的数量越多，电流导出性能越好，但是遮光面积也越大、生产成本更高，因此需要平衡电流导出性能和遮光面积的关系，通常可以选择设置为3～6条。每条主栅线10的长度需要根据晶硅太阳能电池的尺寸(面积)设定，通常设定在130～160mm之间。其中，两条相邻主栅线10之间的距离通常设定为电池尺寸除以主栅线10的数量，最靠边的主栅线10离电池边缘的距离通常设定为电池尺寸除以2倍的主栅线10数量。使用本实施例提供的制备方法，在主栅线10的数量设置为4～6条时优势更加明显，特别是当前已经开发出的使用5条主栅线10的太阳能电池。如图7中，本实施例中的正面电极包括5条主栅线10，主栅线10的宽度为0.8mm。主栅线的宽度需要根据主栅线10的数量来设计，并且通过丝网印刷网版的图形来控制，可以设定在0.68～1.0mm的范围内。

[0036] 其中，所述副栅线20的数量和长度需要根据晶硅太阳能电池的尺寸(面积)设定。使用本实施例提供的制备方法，副栅线20的数量通常可以设定为100～110条，副栅线20的宽度可以为0.20～0.25μm，通过钢网印刷网版的图形来控制。具体到本实施例中，所述副栅线20的数量为106条(图7中仅示出了部分数量的副栅线20)，所述副栅线20的宽度为0.25μm，相邻两条副栅线20的间距为1.7213mm。

[0037] 其中，如图7所示，所述主栅线10包括依次连接的多个实心部10a和多个镂空部10b，所述实心部10a和所述镂空部10b交替间隔设置。实心部10a主要用于后期电池的焊接，采用实心结构使得焊接面积大，焊带与电池之间拉脱力大，焊接更牢固；镂空部10b可以减小遮光面积和降低银浆耗量。

[0038] 综上所述，本发明实施例中提供的晶硅太阳能电池正面电极的制备方法，正面电极的制备分两部印刷工艺，通过丝网印刷工艺制备形成主栅线，通过钢网印刷工艺制备形成副栅线。由于钢网印刷工艺所使用的钢网印刷网版中，其图形中不具有金属丝和金属丝结点，使用该种网版制备宽度小、密度大的副栅线，电极浆料可以顺利通过钢网印刷网版，其制备得到的副栅线具有更大的高宽比，并且副栅线的高度更加平整均匀，最终得到的正面电极不仅可以降低栅线电阻的带来功率损失，同时也可以降低光学损失从而提高光电转换效率。并且，使用该方法制备得到的正面电极，电极浆料的用量可以节省10％左右，降低了生产成本。

[0039] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0040] 以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。