一種高倍聚光太陽(yáng)能電池柵線電極及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種高倍聚光太陽(yáng)能電池柵線電極及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]霧霾的頻繁出現(xiàn)，將能源短缺和環(huán)境污染兩個(gè)問(wèn)題推向一個(gè)新的高度。太陽(yáng)能作為一種可再生能源，具有資源豐富、使用方便、清潔等優(yōu)點(diǎn)，成為了世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最具決定性影響的技術(shù)之一。太陽(yáng)能電池是利用PN結(jié)原理，在太陽(yáng)光的照射下，將光能轉(zhuǎn)化成電能的一種半導(dǎo)體發(fā)電裝置，且具有較高的轉(zhuǎn)換效率。相對(duì)晶硅、CuInGaSe、染料敏化等光敏半導(dǎo)體材料而言，第三代高倍聚光三結(jié)GaAs太陽(yáng)能電池具有較大的禁帶寬度、較寬的光譜響應(yīng)、可構(gòu)成多結(jié)級(jí)聯(lián)電池和較高的轉(zhuǎn)換效率等特點(diǎn)，因而備受業(yè)界廣泛關(guān)注。
[0003]一般來(lái)說(shuō)，聚光太陽(yáng)能電池的芯片尺寸較常規(guī)太陽(yáng)能電池組件小。在高倍聚光得情況下，其光生載流子濃度與光強(qiáng)呈正相關(guān)，由此帶來(lái)的功率損耗與串聯(lián)電阻呈指數(shù)形式增長(zhǎng)，而因柵線過(guò)寬使受光面積變小，也是其功率損耗的一個(gè)重要因素。因此，根據(jù)透過(guò)菲涅爾透鏡與二次棱鏡后太陽(yáng)光光強(qiáng)分布，優(yōu)化設(shè)計(jì)太陽(yáng)能電池柵線電極的分布、線寬、間距等因素，從而降低串聯(lián)電阻，提升太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率，間接降低太陽(yáng)能電池單位發(fā)電成本，對(duì)太陽(yáng)能電池的工程化生產(chǎn)及應(yīng)用意義重大。
[0004]如圖2所示，圖2為現(xiàn)有技術(shù)中高倍聚光太陽(yáng)能電池柵線電極結(jié)構(gòu)示意圖。一般的高倍聚光太陽(yáng)能電池柵線電極均有外圍4個(gè)主柵線01與多條細(xì)柵線02組成。其中，所述多條細(xì)柵線02兩兩平行，且所述主柵線01的寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于細(xì)柵線02的寬度?，F(xiàn)有技術(shù)中高倍聚光太陽(yáng)能電池中，主柵線OI與細(xì)柵線02覆蓋于太陽(yáng)能電池表面的面積比較大，這一方面增加了遮光引起的相對(duì)功率損耗，另一方面，兩兩平行的多條細(xì)柵線02結(jié)構(gòu)與透過(guò)菲涅爾透鏡與二次棱鏡后太陽(yáng)光光強(qiáng)分布(光強(qiáng)從太陽(yáng)能電池中心向外擴(kuò)展，在外圍迅速減弱)不符，即不符合透過(guò)菲涅爾透鏡與二次棱鏡后的太陽(yáng)光能量分布趨勢(shì)，不能充分利用太陽(yáng)光能，兩者都會(huì)降低太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率，間接致使高倍聚光太陽(yáng)能電池片的生產(chǎn)成本升高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺點(diǎn)(為解決傳統(tǒng)高倍聚光太陽(yáng)能電池柵線帶來(lái)的電池功率損耗大及與菲涅爾透鏡、二次棱鏡光分布不匹配的問(wèn)題)，提供一種高倍聚光太陽(yáng)能電池柵線電極及其制備方法，可以充分地利用太陽(yáng)光能，并可減小太陽(yáng)能電池電極引起的串聯(lián)電阻，提升太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，進(jìn)而間接降低太陽(yáng)能電池單位發(fā)電成本。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案其高倍聚光太陽(yáng)能電池柵線電極，包括蒸鍍?cè)诟弑毒酃馓?yáng)能電池外延片上的柵線電極圖形，所述柵線電極圖形主要由相互連接的主柵線和細(xì)柵線構(gòu)成，所述細(xì)柵線主要收集太陽(yáng)能電池受光后產(chǎn)生的光生載流子，而所述主柵線主要將細(xì)柵線收集到的光生載流子輸送至外電路中；所述柵線電極圖形的主體為太極形，所述主柵線為太極形的分界中曲線；所述細(xì)柵線為弧形線，分布于太極形的兩半中，位于主柵線的兩側(cè)，并仿葉脈結(jié)構(gòu)沿主柵線的形狀軌跡間隔排布，且位于同一側(cè)的細(xì)柵線朝向一致，主柵線兩側(cè)的細(xì)柵線朝向相反。
[0007]所述主柵線的長(zhǎng)度為2900 μ m至3000 μ m，寬度為4 μ m至10 μ m。
[0008]所述細(xì)柵線的長(zhǎng)度為50 μ m至2000 μ m，寬度為4 μ m至7 μ m。
[0009]所述細(xì)柵線共有20-40條。
[0010]位于同一側(cè)的相鄰兩條細(xì)柵線之間的垂直距離為196 μπι至1070 μm。
[0011]所述主柵線為類S形曲線。
[0012]所述高倍聚光太陽(yáng)能電池的外延片為單節(jié)或多節(jié)結(jié)構(gòu)，其所用材料為S1、Ge、InAs、GaAs、GalnAsN、ZnSeS、GalnP、InGaN、AlGaInP中的一種或幾種組合，其襯底所用材料為 S1、Ge、SiC、A1203 中的一種。
[0013]本發(fā)明所述的高倍聚光太陽(yáng)能電池柵線電極的制備方法，如下:
[0014]首先，對(duì)高倍聚光太陽(yáng)能電池的外延片進(jìn)行表面清洗，以除去外延片表面灰塵顆粒與有機(jī)物殘留；其次，在外延片上均勻涂滿光刻膠，并依次進(jìn)行曝光、顯影工藝；再次，采用電子束蒸鍍的方式在外延片未涂有光刻膠的區(qū)域處進(jìn)行金屬蒸鍍，所用金屬為Ti/Au、Ti/Pt/Au、Ti/Al/Au、N1、Ni/Au, Cr/Au, Pd, Ti/Pd/Au、Pd/Au 中的一種；最后，除去太陽(yáng)能電池柵線電極以外的光刻膠，即可得到所需的高倍聚光太陽(yáng)能電池柵線電極圖形。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果:
[0016]1、本發(fā)明提供的高倍聚光太陽(yáng)能電池柵線電極，由于其主柵線與細(xì)柵線均為曲線，柵線的有效長(zhǎng)度增加，使太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)高倍聚光后，其產(chǎn)生的光電子可以充分被收集。
[0017]2、本發(fā)明提供的高倍聚光太陽(yáng)能電池柵線電極，由于其主柵線與細(xì)柵線之間仿樹葉葉脈結(jié)構(gòu)，根據(jù)自然界中優(yōu)勝略汰法則，此形狀可以將太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)高倍聚光后產(chǎn)生的光電子迅速?gòu)闹行南蛩闹苓\(yùn)送，減小柵線電極串聯(lián)電阻引起的相對(duì)功率損耗，有效提升太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率，進(jìn)而在一定程度上降低了高倍聚光太陽(yáng)能電池片的生產(chǎn)成本。
[0018]3、本發(fā)明的細(xì)柵線結(jié)構(gòu)與透過(guò)菲涅爾透鏡和二次棱鏡后太陽(yáng)光能量分布趨勢(shì)更匹配，可以更加充分地利用太陽(yáng)光能。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明所述高倍聚光太陽(yáng)能電池柵線電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的高倍聚光太陽(yáng)能電池柵線電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明所述的高倍聚光太陽(yáng)能電池柵線電極，包括蒸鍍?cè)诟弑毒酃馓?yáng)能電池外延片3上的柵線電極圖形，所述柵線電極圖形主要由相互連接的主柵線I和細(xì)柵線2構(gòu)成，所述細(xì)柵線2主要收集太陽(yáng)能電池受光后產(chǎn)生的光生載流子，而所述主柵線I主要將細(xì)柵線收集到的光生載流子輸送至外電路中；其中，所述柵線電極圖形的主