[实用新型]一种副栅电极及太阳能电池

说明书

本实用新型公开了一种副栅电极及太阳能电池，属于太阳能电池领域。本方案采用若干与太阳能电池主栅搭接的副栅，与对应主栅接触的副栅在垂直于太阳能电池平面的高度，在远离主栅的方向上呈线性/非线性的连续/分段降低。可以为连续线性的，如楔形的结构，也可以为连续的非线性的，如呈一个弧面进行下降，第三种可以为不连续的多层的梯形结构，梯形的上下平面可以水平，可以呈斜面设置，也可以形成如锐角的斜面，只要能保证副栅降低就可，保证其电特性，减少银浆的用量。

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池领域，更具体地说，涉及一种副栅电极及太阳能电池。

背景技术

太阳电池是产生光生伏打效应(简称光伏效应)的半导体器件。太阳电池的外形及基本结构如图1。基本材料为衬底基片，多为P型单/多晶硅片，厚度为0.15—0.2mm左右。上表面为N+型区，构成一个PN+结。在结区表面有栅状金属电极，如图2，粗而少的纵向排布栅状电极为主栅，细而密的横向排布栅状电极为副栅，另一面则为金属底电极。上下电极分别与N+区和P区形成欧姆接触，整个上表面还均匀覆盖着纳米级减反钝化膜层。当入射光照在电池表面时，光子穿过减反钝化膜层进入衬底基片中，能量大于禁带宽度的光子在N+区，PN+结空间电荷区和P区中激发出光生电子——空穴对。各区中的光生载流子如果在复合前能越过耗尽区，就对发光电压作出贡献。光生电子留于N+区，光生空穴留于P区，在PN+结的两侧形成正负电荷的积累，产生光生电压，此为光生伏打效应。

太阳电池两面通过金属电极传导接出，组件焊带再与前后两面电池片形成交叉焊接，并经过层压封装后链接负载，负载中就有功率输出。合理的电极接触设计可以达到降低串联电阻、提升电池效率等目的，其中位于结区表面的栅状主/副栅金属电极既要穿透覆盖减反钝化膜层，与结区形成牢固的接触，又要有优良的导电性、收集电流能力佳，接触电阻较小(应是一种欧姆接触)，同时遮挡面积小，因遮挡面积与入发射光子数正相关，近年的高效太阳电池遮挡面积一般小于5％。金属电极主栅直接将电流输到外部组件，需要与组件镀锡焊带紧密焊接在一起；而副栅线数量多，要求高而宽，价格不菲，是为了把整片电池的电流收集起来传递到主栅上去。

值得注意的是，太阳电池的主栅、副栅电极多采用银浆丝网印刷，银浆是电池片生产过程中最贵的辅料之一，在电池制造端非主料成本中，浆料成本占50％以上。而电池片生产用银浆又与传统银浆有较大的性能差别，存在技术垄断，导致导电银浆价格一直居高不下。因此降低主栅、副栅电极浆料的单片消耗量对成本控制大有帮助。

制造电极的方法主要有：真空蒸镀、化学镀、丝网印刷烧结、电镀技术等。丝网印刷烧结技术是近几年比较成熟和在商业化电池生产中大量被采用的工艺方法。太阳电池的主栅、副栅电极多采用丝网印刷工艺将电极浆料由网版挤压到衬底基片上塑形成型，然后经烘干烧结反应固化，与衬底基片形成牢固的化学原子键接触。但是丝网印刷烧结并不是太阳电池行业独有的工艺方式，在很多领域都有应用。在电池片生产环节中应用降低了工艺成本和原材料消耗，提高了可控性，也减小了环保审批压力。

为了提高副栅电极的导电性、电流收集能力，降低传导电阻，商业化电池生产中甚至多次引入丝网印刷栅状金属电极成型工艺，如二次印刷(Double printing)和分次印刷(Dual printing)技术。通过重复印刷副栅，以及主栅、副栅电极分印不同电极浆料的方式(如图3-6所示)，以垫高副栅高度，增加原有单次丝网印刷副栅高宽比，使传输路径传导横截面整体增加1.2～2倍，降低收集电流的沿途功率损耗；但这无疑沿远离主栅的X方向开始，浪费了约一半的副栅浆料单片消耗量，Y方向值由印刷方式、设计参数、网版、浆料匹配锁定不变。另一方面适当牺牲主栅高度以降低主栅用量，并采用低成本化主栅浆料分次搭配副栅使用；这样主栅、副栅的衔接处存在一高度差，并不利于后端组件焊带焊接平整，后续与主栅焊接区不便于紧密焊接在一起，有焊接粘连虚焊、露白等不良增多。