[发明专利]一种太阳能电池栅线电极

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种太阳能电池的栅线电极。

背景技术

晶硅的太阳能技术正日臻完善，高效率低成本是各大厂商一直追求的目标，也是研发中的各项新技术的主要推动力。大量的研究工作致力于降低生产成本、提高电池效率。

太阳能电池技术中，栅线电极是影像电池与模组效率的重要因素，电池表面栅线的设计目的是最大限度的收集电池中的光生电荷，提高电池效率。因此通过栅线结构图形的优化设计，减少浆料的使用，降低生产成本且减小栅线覆盖面积，同时又能够不影响光生电荷的收集，成为栅线设计的主要挑战。

然而在现有的栅线技术中，图形大多数为等宽的长带形，在栅极的末端不需要很大的电荷收集能力，则长带形的栅极就浪费了银浆浆料，减少了光吸收的有效面积，也将降低太阳能电池效率。在细栅线根部，有更多的电流在此通过，栅线则需要更大的宽度，以便电流快速的收集到主栅线。

为了达到减少银浆浆料、减少栅线遮光面积、提高栅线收集电荷能力的目的，以便尽可能的改善栅线对电池片效率的影像，同时降低太阳能电池制造成本，我们借鉴树叶中收集光合作用产物的叶脉形状，提出一种基于仿生学的栅线结构图形。经优化，我们将栅线的形状设计成叶脉的形状，减少了遮光、提高了电荷收集能力，借助仿生学使得栅线设计实现最优化。

发明内容

为了解决现有的栅线银浆耗量高、遮光面积大、收集电荷能力不足的技术问题，本发明借鉴仿树叶叶脉的结构来设计太阳能电池栅线图形，设计思想是：

将栅线模仿树叶叶脉的形状，该叶脉形状可以是真实的叶脉形状，也可以是经过演变的三角形、椭圆形、弯曲的长带形等。

该图形一般是距离主栅线越近，宽度越大，越是栅线末端宽度越小。

并且该栅线设计既可以用于太阳能电池的正面，也同时适用于太阳能电池的背电极。主栅线数量优先为2至6条。

该栅线结构可以应用于晶硅电池、非晶硅电池、薄膜电池、层叠电池等太阳能电池。

本发明的一种太阳能电池栅线电极，分为(或包括)多级栅线，等级由前至后依次为主栅线、1级栅线、2级栅线……N级栅线，其中N是次级栅线(下文中也称为细栅线)的等级总数，类似于叶脉不断分叉的结构，定义了各级分支，每一级均有多条栅线，N至少为1，即至少包括主栅线和1级栅线；将主栅线视为0级栅线，则n级栅线与n-1级栅线相交且交线只组成两个夹角，n为1至N中的任一整数值，n级栅线表述的即是1级栅线、2级栅线……N级栅线中的任意一级栅线。

在本发明的较佳实施方式中，多条主栅线间不相交，多条n级栅线间不相交。

进一步地，多级栅线均为带状长条形。

进一步地，带状长条形的侧边是直线段、弧线段或任意弯曲的流线型曲线段，可以模仿树叶叶脉的形状，该叶脉形状可以是真实的叶脉形状，也可以是经过演变的三角形、椭圆形、弯曲的长带形。

进一步地，n级栅线的宽度，沿远离n-1级栅线方向，逐渐减小，即栅线从交点至末梢宽度逐渐减小，类似叶脉。

进一步地，n级栅线靠近n-1级栅线一端的端部宽度范围为50微米至500微米，限定了位于交点处的n级栅线的端部(也称为根部)的宽度。

进一步地，n级栅线远离n-1级栅线一端的端部宽度范围为2微米至50微米，限定了n级栅线远离交点一端的端部(也称为末梢)的宽度。栅线的整体宽度(包括根部和末梢)设置是根据所流经的电流大小确定的，流经电流大的位置栅线相应较宽，流经电流小的位置栅线相应较窄。

进一步地，n级栅线与n-1级栅线的夹角为20°至160°。

进一步地，n级栅线的长度为0.1毫米至150毫米，限定了除主栅线外各次级栅线的长度。

进一步地，n-1级栅线上的多条n级栅线，依次交替设置在n-1级栅线的两侧，每两条为一组，每组中的n级栅线在n-1级栅线上的交点沿n-1级栅线相距距离为0、或5/2⁽ⁿ⁺¹⁾毫米(5÷2⁽ⁿ⁺¹⁾毫米)至70/2⁽ⁿ⁺¹⁾毫米(70÷2⁽ⁿ⁺¹⁾毫米)。相距距离为0时即每组中两条n级栅线在n-1级栅线上的两个交点相重合。

本发明将传统的细带状的栅线形状优化为仿叶脉的形状，有效降低了银浆耗量，同时获得更强的电荷收集能力。由于叶脉形状是自然选择的结果，叶片收集光合作用产物与太阳能电池收集光生电荷有相近的形式，我们同时使用计算机进行模拟计算，得到的结果与叶脉相近，证实了本设计的实用性。