專(zhuān)利名稱(chēng)：太陽(yáng)能電池正面電極的設(shè)計(jì)方法以及太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池中的正面電極印刷的柵極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，更具體地，本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池分段主柵的正面電極設(shè)計(jì)方法以及太陽(yáng)能電池。
背景技術(shù)：
在當(dāng)今能源短缺的情況下，太陽(yáng)能電池作為一種可再生資源，引起了廣泛關(guān)注。另夕卜，由于太陽(yáng)能電池不會(huì)引起環(huán)境污染，因此太陽(yáng)能電池行業(yè)受大了極大的關(guān)注，不斷有大型的太陽(yáng)能電池廠(chǎng)在世界各地建立。在追求高轉(zhuǎn)化效率的同時(shí)，減低成本也成了各個(gè)廠(chǎng)家提高自身競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵點(diǎn)。晶體硅太陽(yáng)能電池的正面電極的主要作用為通過(guò)使用高導(dǎo)電率金屬將PN結(jié)產(chǎn)生的載流子導(dǎo)出，供外電路使用。傳統(tǒng)的正面電極為連續(xù)的“H”型柵線(xiàn)結(jié)構(gòu)，由主柵和副柵組·成。副柵的作用是從PN結(jié)中收集電流并輸送至主柵。主柵的作用是將從副柵匯集電流在組件中沿一定方向輸送及傳導(dǎo)給焊帶?，F(xiàn)有太陽(yáng)能電池正面電極上主柵一般為2 3根。為了降低電極電阻引起的功率損耗，保障電極主柵的可焊性，在硅片與金屬柵之間形成良好的歐姆接觸，進(jìn)而提高晶體硅太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率，晶體硅太陽(yáng)能電池電極通常使用貴金屬銀制成的導(dǎo)電漿料來(lái)制備。常規(guī)的晶體硅太陽(yáng)能電池主柵一般被導(dǎo)電銀漿料完全填充，這不僅增加了巨額的銀漿單耗成本，而且在焊接過(guò)程中容易造成錫溢流，產(chǎn)生錫絲，“拉錫現(xiàn)象”的產(chǎn)生進(jìn)一步抬高了成本。另外，這樣制造的主柵覆蓋在硅片上的面積較大,增大了折光率，影響了太能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。為了降低太陽(yáng)能電池印刷過(guò)程中金屬漿料的使用量，進(jìn)而降低太陽(yáng)能電池的制造成本，有技術(shù)采用分段主柵的來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)主柵。分段主柵即在主柵上分段采用鏤空結(jié)構(gòu)。分段主柵的采用解決了折光率高以及銀漿使用成本過(guò)高的問(wèn)題，但同時(shí)也帶來(lái)了弊端，即降低了太陽(yáng)能電池正面導(dǎo)電能力，增加了電阻。

發(fā)明內(nèi)容
為了有效減少在太陽(yáng)能電池正面電極印刷中導(dǎo)電漿料(通常是銀漿料)的使用量，并且在降低導(dǎo)電漿料成本的過(guò)程中有效保持太陽(yáng)能電池電性能，本發(fā)明提出一種采用多根分段主柵的太陽(yáng)能電池正面電極的設(shè)計(jì)方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種太陽(yáng)能電池正面電極設(shè)計(jì)方法，所述太陽(yáng)能電池包括背電極和正面電極，所述正面電極由至少4根主柵和若干根副柵組成，該設(shè)計(jì)方法包括以下步驟形成主柵的步驟，所述主柵為多段鏤空結(jié)構(gòu)，鏤空段與實(shí)體段交替連接，所述主柵至少包括2個(gè)所述鏤空段；形成副柵的步驟，所述副柵與所述主柵成一定角度設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種太陽(yáng)能電池，所述太陽(yáng)能電池包括背電極和正面電極，其中，所述正面電極由至少4根主柵和與所述主柵成一定角度設(shè)置的副柵組成，所述主柵為多段鏤空結(jié)構(gòu)，鏤空段與實(shí)體段交替連接，所述主柵至少包括2個(gè)鏤空段。本發(fā)明中的主柵為多段鏤空結(jié)構(gòu)，鏤空段與實(shí)體段交替連接，節(jié)省了制造主柵的金屬漿料的用量；采用多根主柵代替?zhèn)鹘y(tǒng)2 3根主柵，可以在節(jié)省制作材料的基礎(chǔ)上，保持太陽(yáng)能電池的電性能。


通過(guò)閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯圖I為傳統(tǒng)的連續(xù)三主柵的太陽(yáng)能電池正面電極的俯視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的一種太陽(yáng)能電池正面電極的設(shè)計(jì)方法的一個(gè)具體實(shí)施方式
的正面電極的柵結(jié)構(gòu)的俯視圖； 圖3為根據(jù)本發(fā)明的一種太陽(yáng)能電池正面電極的設(shè)計(jì)方法的一個(gè)具體實(shí)施方式
的正面電極的柵結(jié)構(gòu)的主柵實(shí)體段的局部放大俯視圖；附圖中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的部件。
具體實(shí)施例方式下文的公開(kāi)提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)化本發(fā)明的公開(kāi)，下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。參考圖1，圖I是傳統(tǒng)的連續(xù)三主柵的太陽(yáng)能電池正面電極的俯視圖。從圖I中可以看出太陽(yáng)能電池正面電極的主柵2和副柵I的分布。圖I所示的傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池的正面電極為連續(xù)的“H”型結(jié)構(gòu)，由3根主柵2和若干根與主柵2垂直分布的副柵I組成。在現(xiàn)有技術(shù)中，主柵2通常為2 3條實(shí)心主柵線(xiàn)，這樣可以有效保證太陽(yáng)能電池正面電極的導(dǎo)電能力。但是從圖I中可以看出，主柵2在太陽(yáng)能電池正面電極上的遮蓋面積比較大，這就造成了制造主柵2時(shí)的金屬漿料用量比較大，增大了制作成本；另外，這種正面電極結(jié)構(gòu)下，太陽(yáng)能電池的正面電極與硅片之間的接觸電阻比較大，最終導(dǎo)致太陽(yáng)能電池片的利用效率低。參考圖2，圖2為根據(jù)本發(fā)明的一種太陽(yáng)能電池正面電極的設(shè)計(jì)方法的一個(gè)具體實(shí)施方式
的正面電極的柵結(jié)構(gòu)的俯視圖。本發(fā)明公開(kāi)的太陽(yáng)能電池的正面電極設(shè)計(jì)方法中，所述太陽(yáng)能電池包括背電極和正面電極(負(fù)極)，本方法包括形成主柵的步驟和形成副柵的步驟，下面結(jié)合附圖對(duì)該設(shè)計(jì)方法進(jìn)行具體說(shuō)明。形成主柵2的步驟，所述主柵2為多段鏤空結(jié)構(gòu)，鏤空段22與實(shí)體段21交替連接，所述主柵2至少包括2個(gè)所述鏤空段。其中主柵2至少有4根，多根鏤空設(shè)計(jì)的主柵，可以在節(jié)省漿料成本的情況下，保持或增加太陽(yáng)能電池正面電極的導(dǎo)電能力?？蛇x的，主柵2的印空比(實(shí)體段21的面積與鏤空段22的面積的比值)在O. Γ9. O之間，例如0. 1,5. 6或 9. O。可選的，主柵2之間的間距在5mnTl20mm之間，例如5mm、75mm或120mm?？蛇x的，主柵2的寬度范圍在O. 5mnT5mm之間，例如0. 5mm、2. 3mm或5mm。在現(xiàn)有技術(shù)中，主柵之間通常采取平行對(duì)稱(chēng)分布，副柵之間也多見(jiàn)于平行分布，且主柵與副柵之間采取垂直分布。而在本發(fā)明中，多根主柵2在太陽(yáng)能電池正面電極上既可采取對(duì)稱(chēng)分布，又可以采取非對(duì)稱(chēng)式分布。各根主柵2之間除了可以采取平行布置，還可以進(jìn)行交匯。主柵2的實(shí)體段21的形狀可以為封閉多邊形，例如矩形、梯形、三角形等，例如圖2中所示的封閉矩形。主柵2的實(shí)體段21的形狀還可以為非封閉多邊形，亦或是任意線(xiàn)條的組合。如圖3所示的主柵2的實(shí)體段和副柵1，其中，主柵2的實(shí)體段21由與副柵I相連的線(xiàn)條組成。因此，可以看出，主柵2的實(shí)體段21內(nèi)部既可以鋪滿(mǎn)電極材料，又可以有鏤空區(qū)域。采用有鏤空區(qū)域的實(shí)體段21結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步節(jié)省漿料的用量以及減小對(duì)硅片的遮擋。值得注意的是，實(shí)體段21中的鏤空部分可以如圖3所示的線(xiàn)條狀也可以為任意形狀的多邊形。此外，主柵2的鏤空段22與實(shí)體段21類(lèi)似，也可為任意封閉多邊形，或是非封閉多邊形，亦或是任意線(xiàn)條或點(diǎn)的組合。通常其采用如圖2中所示的矩形框的形式。接下來(lái)闡釋形成副柵I的步驟，副柵I與主柵2成一定角度設(shè)置。優(yōu)選的，副柵I 垂直于主柵2。組成正面電極的副柵I根數(shù)在5(Γ500之間，例如，50、276或500?？蛇x的，副柵I的寬度范圍為15μπΓ800μπΜ^Ι^η，15μπ 、600μπ *800μπ 。值得注意的是，為了使副柵I與主柵2更好地進(jìn)行連接，在與主柵2進(jìn)行連接的連接點(diǎn)附近的副柵I的寬度可以略寬于副柵I的其他部分，即副柵I的寬度在沿副柵I的方向上可以不一致，即其寬度并非均勻分布。優(yōu)選的，多根副柵I之間相互平行。但是具體實(shí)踐中并不限于此，各副柵I之間可以不平行設(shè)置，甚至進(jìn)行交匯。在太陽(yáng)能電池中，背電極和正面電極的材料可以由任意純的金屬元素組成，例如，銀、銅；也可為任意金屬元素間的合金，例如鎢合金等；或是金屬與非金屬的混合物，例如
二氧化錳等。根據(jù)需要，主柵2與副柵I的材料組成可以一致也可以不一致。另外，本發(fā)明還提供一種太陽(yáng)能電池，所述太陽(yáng)能電池包括背電極和正面電極，其中，所述正面電極由至少4根主柵2和與所述主柵2成一定角度設(shè)置的副柵I組成，所述主柵2為多段鏤空結(jié)構(gòu)，鏤空段22與實(shí)體段21交替連接，所述主柵2至少包括2個(gè)鏤空段。采用多根鏤空設(shè)計(jì)的主柵2，可以在節(jié)省漿料成本的情況下，保持或增加太陽(yáng)能電池正面電極的導(dǎo)電能力?？蛇x的，主柵2的印空比(實(shí)體段21的面積與鏤空段22的面積的比值)在O. f 9. O之間，例如0. 1、5. 6或9. O?？蛇x的，主柵2之間的間距在5mnTl20mm之間，例如5mm、75mm或120mm?？蛇x的，主柵2的寬度范圍在O. 5mnT5mm之間，例如0. 5mm、2. 3mm或5mm。在本發(fā)明中，多根主柵2在太陽(yáng)能電池正面電極上既可采取對(duì)稱(chēng)分布，又可以采取非對(duì)稱(chēng)式分布。各根主柵2之間除了可以采取平行布置，還可以進(jìn)行交匯。主柵2的實(shí)體段21的形狀可以為封閉多邊形，例如矩形、梯形、三角形等，例如圖2中所示的封閉矩形。主柵2的實(shí)體段21的形狀還可以為非封閉多邊形，亦或是任意線(xiàn)條的組合。如圖3所示的主柵2的實(shí)體段和副柵1，其中，主柵2的實(shí)體段21由與副柵I相連的線(xiàn)條組成。因此，可以看出，主柵2的實(shí)體段21內(nèi)部既可以鋪滿(mǎn)電極材料，又可以有鏤空區(qū)域。采用有鏤空區(qū)域的實(shí)體段21結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步節(jié)省漿料的用量以及減小對(duì)硅片的遮擋。值得注意的是，實(shí)體段21中的鏤空部分可以如圖3所示的線(xiàn)條狀也可以為任意形狀的多邊形。此外，主柵2的鏤空段22與實(shí)體段21類(lèi)似，也可為任意封閉多邊形，或是非封閉多邊形，亦或是任意線(xiàn)條或點(diǎn)的組合。通常其采用如圖2中所示的矩形框的形式。副柵I與主柵2成一定角度設(shè)置。優(yōu)選的，副柵I垂直于主柵2。組成正面電極的副柵I根數(shù)在50 500之間，例如，50、276或500?？蛇x的，副柵I的寬度范圍為15 μ m 800 μ m，例如，15 μ m、600 μ m或800 μ m。值得注意的是，為了使副柵I與主柵2更好地進(jìn)行連接，在與主柵2進(jìn)行連接的連接點(diǎn)附近的副柵I的寬度可以略寬于副柵I的其他部分，即副柵I的寬度在沿副柵I的方向上可以不一致，即其寬度并非均勻分布。優(yōu)選的，多根副柵I之間相互平行。但是具體實(shí)踐中并不限于此，各副柵I之間可以不平行設(shè)置，甚至進(jìn)行交匯。
在太陽(yáng)能電池中，背電極和正面電極的材料可以由任意純的金屬元素組成，例如，銀、銅；也可為任意金屬元素間的合金，例如鎢合金等；或是金屬與非金屬的混合物，例如二氧化錳等。根據(jù)需要，主柵2與副柵I的材料組成可以一致也可以不一致。采用本發(fā)明的方法可以在有效降低金屬漿料用量的同時(shí)保持太陽(yáng)能電池的電性倉(cāng)泛。雖然關(guān)于示例實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解在不脫離本發(fā)明的精神和所附權(quán)利要求限定的保護(hù)范圍的情況下，可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行各種變化、替換和修改。對(duì)于其他例子，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)容易理解在保持本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)的同時(shí)，工藝步驟的次序可以變化。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能電池正面電極設(shè)計(jì)方法，所述太陽(yáng)能電池包括背電極和正面電極，所述正面電極由至少4根主柵和若干根副柵組成，該設(shè)計(jì)方法包括以下步驟 形成主柵的步驟，所述主柵為多段鏤空結(jié)構(gòu)，鏤空段與實(shí)體段交替連接，所述主柵至少包括2個(gè)所述鏤空段； 形成副柵的步驟，所述副柵與所述主柵成一定角度設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池正面電極設(shè)計(jì)方法，其中，所述主柵之間的間距為 5mm 120mmo
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池正面電極設(shè)計(jì)方法，其中，所述主柵的寬度范圍為 O. 5mm 5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池正面電極設(shè)計(jì)方法，其中，所述主柵在所述太陽(yáng)能電池正面對(duì)稱(chēng)分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池正面電極設(shè)計(jì)方法，其中，所述主柵之間相互平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求廣5中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池正面電極設(shè)計(jì)方法，其中，所述主柵的印空比為O. Γ90
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池正面電極設(shè)計(jì)方法，其中，所述副柵的根數(shù)范圍為50 500。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池正面電極設(shè)計(jì)方法，其中，所述副柵的寬度為15 μ m 800 μ mD
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池正面電極設(shè)計(jì)方法，其中，所述副柵之間相互平行。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池正面電極設(shè)計(jì)方法，其中，所述副柵寬度沿所述副柵方向不一致。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池正面電極設(shè)計(jì)方法，其中，所述實(shí)體段的形狀包括封閉多邊形、非封閉多邊形或線(xiàn)條組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池正面電極設(shè)計(jì)方法，其中，所述實(shí)體段內(nèi)部包括鏤空區(qū)域。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的太陽(yáng)能電池正面電極設(shè)計(jì)方法，其中，所述鏤空區(qū)域?yàn)槿我舛噙呅巍?br> 14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池正面電極設(shè)計(jì)方法，其中，所述鏤空段的形狀包括封閉多邊形、非封閉多邊形、線(xiàn)條組合或點(diǎn)組合。
15.一種太陽(yáng)能電池，所述太陽(yáng)能電池包括背電極和正面電極，其中，所述正面電極由至少4根主柵和與所述主柵成一定角度設(shè)置的副柵組成，所述主柵為多段鏤空結(jié)構(gòu)，鏤空段與實(shí)體段交替連接，所述主柵至少包括2個(gè)鏤空段。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述主柵之間的間距為5mnTl20mm。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述主柵的寬度范圍為O.5mnT5mm。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述主柵在所述太陽(yáng)能電池正面對(duì)稱(chēng)分布。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述主柵之間相互平行。
20.根據(jù)權(quán)利要求15 20中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述主柵的印空比為O.I 9。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述副柵的根數(shù)范圍為5(Γ500。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述副柵的寬度為15μπΓ800μπι。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述副柵之間相互平行。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述副柵寬度沿所述副柵方向不一致。
25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述實(shí)體段的形狀包括封閉多邊形、非封閉多邊形或線(xiàn)條組合。
26.根據(jù)權(quán)利要求15所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述實(shí)體段內(nèi)部包括鏤空區(qū)域。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述鏤空區(qū)域?yàn)槿我舛噙呅巍?br> 28.根據(jù)權(quán)利要求15所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述鏤空段的形狀包括封閉多邊形、非封閉多邊形、線(xiàn)條組合或點(diǎn)組合。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種太陽(yáng)能電池正面電極的設(shè)計(jì)方法，所述太陽(yáng)能電池包括背電極和正面電極，所述正面電極由至少4根主柵和若干根副柵組成，該設(shè)計(jì)方法包括以下步驟形成主柵的步驟，所述主柵為多段鏤空結(jié)構(gòu)，鏤空段與實(shí)體段交替連接，所述主柵至少包括2個(gè)所述鏤空段；形成副柵的步驟，所述副柵與所述主柵成一定角度設(shè)置。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種太陽(yáng)能電池，所述太陽(yáng)能電池包括背電極和正面電極，其中，所述正面電極由至少4根主柵和與所述主柵成一定角度設(shè)置的副柵組成，所述主柵為多段鏤空結(jié)構(gòu)，鏤空段與實(shí)體段交替連接，所述主柵至少包括2個(gè)鏤空段。采用本發(fā)明的方法可以在有效降低金屬漿料用量的同時(shí)保持太陽(yáng)能電池的電性能。
文檔編號(hào)H01L31/0224GK102956751SQ20121048891
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者韓瑋智, 胡金艷, 牛新偉, 蔣前哨, 李永輝, 仇展煒 申請(qǐng)人:浙江正泰太陽(yáng)能科技有限公司