專利名稱：太陽能電池正面電極的設計方法以及太陽能電池的制作方法
技術領域：
本發明涉及太陽能電池中的正面電極印刷的柵極結構設計，更具體地，本發明涉及一種太陽能電池分段主柵的正面電極設計方法以及太陽能電池。
背景技術：
在當今能源短缺的情況下，太陽能電池作為一種可再生資源，引起了廣泛關注。另夕卜，由于太陽能電池不會引起環境污染，因此太陽能電池行業受大了極大的關注，不斷有大型的太陽能電池廠在世界各地建立。在追求高轉化效率的同時，減低成本也成了各個廠家提高自身競爭力的關鍵點。晶體硅太陽能電池的正面電極的主要作用為通過使用高導電率金屬將PN結產生的載流子導出，供外電路使用。傳統的正面電極為連續的“H”型柵線結構，由主柵和副柵組·成。副柵的作用是從PN結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給焊帶。現有太陽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，進而提高晶體硅太陽能電池的轉換效率，晶體硅太陽能電池電極通常使用貴金屬銀制成的導電漿料來制備。常規的晶體硅太陽能電池主柵一般被導電銀漿料完全填充，這不僅增加了巨額的銀漿單耗成本，而且在焊接過程中容易造成錫溢流，產生錫絲，“拉錫現象”的產生進一步抬高了成本。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換效率。為了降低太陽能電池印刷過程中金屬漿料的使用量，進而降低太陽能電池的制造成本，有技術采用分段主柵的來代替傳統主柵。分段主柵即在主柵上分段采用鏤空結構。分段主柵的采用解決了折光率高以及銀漿使用成本過高的問題，但同時也帶來了弊端，即降低了太陽能電池正面導電能力，增加了電阻。
發明內容
為了有效減少在太陽能電池正面電極印刷中導電漿料(通常是銀漿料)的使用量，并且在降低導電漿料成本的過程中有效保持太陽能電池電性能，本發明提出一種采用多根分段主柵的太陽能電池正面電極的設計方法。根據本發明的一個方面，提供一種太陽能電池正面電極設計方法，所述太陽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，該設計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構，鏤空段與實體段交替連接，所述主柵至少包括2個所述鏤空段；形成副柵的步驟，所述副柵與所述主柵成一定角度設置。根據本發明的另一個方面，提供一種太陽能電池，所述太陽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置的副柵組成，所述主柵為多段鏤空結構，鏤空段與實體段交替連接，所述主柵至少包括2個鏤空段。本發明中的主柵為多段鏤空結構，鏤空段與實體段交替連接，節省了制造主柵的金屬漿料的用量；采用多根主柵代替傳統2 3根主柵，可以在節省制作材料的基礎上，保持太陽能電池的電性能。
通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯圖I為傳統的連續三主柵的太陽能電池正面電極的俯視圖；圖2為根據本發明的一種太陽能電池正面電極的設計方法的一個具體實施方式
的正面電極的柵結構的俯視圖； 圖3為根據本發明的一種太陽能電池正面電極的設計方法的一個具體實施方式
的正面電極的柵結構的主柵實體段的局部放大俯視圖；附圖中相同或相似的附圖標記代表相同或相似的部件。
具體實施例方式下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本發明的不同結構。為了簡化本發明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。參考圖1，圖I是傳統的連續三主柵的太陽能電池正面電極的俯視圖。從圖I中可以看出太陽能電池正面電極的主柵2和副柵I的分布。圖I所示的傳統太陽能電池的正面電極為連續的“H”型結構，由3根主柵2和若干根與主柵2垂直分布的副柵I組成。在現有技術中，主柵2通常為2 3條實心主柵線，這樣可以有效保證太陽能電池正面電極的導電能力。但是從圖I中可以看出，主柵2在太陽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，這種正面電極結構下，太陽能電池的正面電極與硅片之間的接觸電阻比較大，最終導致太陽能電池片的利用效率低。參考圖2，圖2為根據本發明的一種太陽能電池正面電極的設計方法的一個具體實施方式
的正面電極的柵結構的俯視圖。本發明公開的太陽能電池的正面電極設計方法中，所述太陽能電池包括背電極和正面電極(負極)，本方法包括形成主柵的步驟和形成副柵的步驟，下面結合附圖對該設計方法進行具體說明。形成主柵2的步驟，所述主柵2為多段鏤空結構，鏤空段22與實體段21交替連接，所述主柵2至少包括2個所述鏤空段。其中主柵2至少有4根，多根鏤空設計的主柵，可以在節省漿料成本的情況下，保持或增加太陽能電池正面電極的導電能力。可選的，主柵2的印空比(實體段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。可選的，主柵2的寬度范圍在O. 5mnT5mm之間，例如0. 5mm、2. 3mm或5mm。在現有技術中，主柵之間通常采取平行對稱分布，副柵之間也多見于平行分布，且主柵與副柵之間采取垂直分布。而在本發明中，多根主柵2在太陽能電池正面電極上既可采取對稱分布，又可以采取非對稱式分布。各根主柵2之間除了可以采取平行布置，還可以進行交匯。主柵2的實體段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的實體段21的形狀還可以為非封閉多邊形，亦或是任意線條的組合。如圖3所示的主柵2的實體段和副柵1，其中，主柵2的實體段21由與副柵I相連的線條組成。因此，可以看出，主柵2的實體段21內部既可以鋪滿電極材料，又可以有鏤空區域。采用有鏤空區域的實體段21結構，可以進一步節省漿料的用量以及減小對硅片的遮擋。值得注意的是，實體段21中的鏤空部分可以如圖3所示的線條狀也可以為任意形狀的多邊形。此外，主柵2的鏤空段22與實體段21類似，也可為任意封閉多邊形，或是非封閉多邊形，亦或是任意線條或點的組合。通常其采用如圖2中所示的矩形框的形式。接下來闡釋形成副柵I的步驟，副柵I與主柵2成一定角度設置。優選的，副柵I 垂直于主柵2。組成正面電極的副柵I根數在5(Γ500之間，例如，50、276或500。可選的，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更好地進行連接，在與主柵2進行連接的連接點附近的副柵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。優選的，多根副柵I之間相互平行。但是具體實踐中并不限于此，各副柵I之間可以不平行設置，甚至進行交匯。在太陽能電池中，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，本發明還提供一種太陽能電池，所述太陽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成一定角度設置的副柵I組成，所述主柵2為多段鏤空結構，鏤空段22與實體段21交替連接，所述主柵2至少包括2個鏤空段。采用多根鏤空設計的主柵2，可以在節省漿料成本的情況下，保持或增加太陽能電池正面電極的導電能力。可選的，主柵2的印空比(實體段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。可選的，主柵2之間的間距在5mnTl20mm之間，例如5mm、75mm或120mm。可選的，主柵2的寬度范圍在O. 5mnT5mm之間，例如0. 5mm、2. 3mm或5mm。在本發明中，多根主柵2在太陽能電池正面電極上既可采取對稱分布，又可以采取非對稱式分布。各根主柵2之間除了可以采取平行布置，還可以進行交匯。主柵2的實體段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的實體段21的形狀還可以為非封閉多邊形，亦或是任意線條的組合。如圖3所示的主柵2的實體段和副柵1，其中，主柵2的實體段21由與副柵I相連的線條組成。因此，可以看出，主柵2的實體段21內部既可以鋪滿電極材料，又可以有鏤空區域。采用有鏤空區域的實體段21結構，可以進一步節省漿料的用量以及減小對硅片的遮擋。值得注意的是，實體段21中的鏤空部分可以如圖3所示的線條狀也可以為任意形狀的多邊形。此外，主柵2的鏤空段22與實體段21類似，也可為任意封閉多邊形，或是非封閉多邊形，亦或是任意線條或點的組合。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成一定角度設置。優選的，副柵I垂直于主柵2。組成正面電極的副柵I根數在50 500之間，例如，50、276或500。可選的，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更好地進行連接，在與主柵2進行連接的連接點附近的副柵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。優選的，多根副柵I之間相互平行。但是具體實踐中并不限于此，各副柵I之間可以不平行設置，甚至進行交匯。
在太陽能電池中，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。采用本發明的方法可以在有效降低金屬漿料用量的同時保持太陽能電池的電性倉泛。雖然關于示例實施例及其優點已經詳細說明，應當理解在不脫離本發明的精神和所附權利要求限定的保護范圍的情況下，可以對這些實施例進行各種變化、替換和修改。對于其他例子，本領域的普通技術人員應當容易理解在保持本發明保護范圍內的同時，工藝步驟的次序可以變化。
權利要求
1.一種太陽能電池正面電極設計方法，所述太陽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，該設計方法包括以下步驟 形成主柵的步驟，所述主柵為多段鏤空結構，鏤空段與實體段交替連接，所述主柵至少包括2個所述鏤空段； 形成副柵的步驟，所述副柵與所述主柵成一定角度設置。
2.根據權利要求I所述的太陽能電池正面電極設計方法，其中，所述主柵之間的間距為 5mm 120mmo
3.根據權利要求I所述的太陽能電池正面電極設計方法，其中，所述主柵的寬度范圍為 O. 5mm 5mm。
4.根據權利要求I所述的太陽能電池正面電極設計方法，其中，所述主柵在所述太陽能電池正面對稱分布。
5.根據權利要求I所述的太陽能電池正面電極設計方法，其中，所述主柵之間相互平行。
6.根據權利要求廣5中任一項所述的太陽能電池正面電極設計方法，其中，所述主柵的印空比為O. Γ90
7.根據權利要求I所述的太陽能電池正面電極設計方法，其中，所述副柵的根數范圍為50 500。
8.根據權利要求I所述的太陽能電池正面電極設計方法，其中，所述副柵的寬度為15 μ m 800 μ mD
9.根據權利要求I所述的太陽能電池正面電極設計方法，其中，所述副柵之間相互平行。
10.根據權利要求I所述的太陽能電池正面電極設計方法，其中，所述副柵寬度沿所述副柵方向不一致。
11.根據權利要求I所述的太陽能電池正面電極設計方法，其中，所述實體段的形狀包括封閉多邊形、非封閉多邊形或線條組合。
12.根據權利要求I所述的太陽能電池正面電極設計方法，其中，所述實體段內部包括鏤空區域。
13.根據權利要求12所述的太陽能電池正面電極設計方法，其中，所述鏤空區域為任意多邊形。
14.根據權利要求I所述的太陽能電池正面電極設計方法，其中，所述鏤空段的形狀包括封閉多邊形、非封閉多邊形、線條組合或點組合。
15.一種太陽能電池，所述太陽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置的副柵組成，所述主柵為多段鏤空結構，鏤空段與實體段交替連接，所述主柵至少包括2個鏤空段。
16.根據權利要求15所述的太陽能電池，其中，所述主柵之間的間距為5mnTl20mm。
17.根據權利要求15所述的太陽能電池，其中，所述主柵的寬度范圍為O.5mnT5mm。
18.根據權利要求15所述的太陽能電池，其中，所述主柵在所述太陽能電池正面對稱分布。
19.根據權利要求15所述的太陽能電池，其中，所述主柵之間相互平行。
20.根據權利要求15 20中任一項所述的太陽能電池，其中，所述主柵的印空比為O.I 9。
21.根據權利要求15所述的太陽能電池，其中，所述副柵的根數范圍為5(Γ500。
22.根據權利要求15所述的太陽能電池，其中，所述副柵的寬度為15μπΓ800μπι。
23.根據權利要求15所述的太陽能電池，其中，所述副柵之間相互平行。
24.根據權利要求15所述的太陽能電池，其中，所述副柵寬度沿所述副柵方向不一致。
25.根據權利要求15所述的太陽能電池，其中，所述實體段的形狀包括封閉多邊形、非封閉多邊形或線條組合。
26.根據權利要求15所述的太陽能電池，其中，所述實體段內部包括鏤空區域。
27.根據權利要求26所述的太陽能電池，其中，所述鏤空區域為任意多邊形。
28.根據權利要求15所述的太陽能電池，其中，所述鏤空段的形狀包括封閉多邊形、非封閉多邊形、線條組合或點組合。
全文摘要
本發明公開了一種太陽能電池正面電極的設計方法，所述太陽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，該設計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構，鏤空段與實體段交替連接，所述主柵至少包括2個所述鏤空段；形成副柵的步驟，所述副柵與所述主柵成一定角度設置。相應的，本發明還提供一種太陽能電池，所述太陽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置的副柵組成，所述主柵為多段鏤空結構，鏤空段與實體段交替連接，所述主柵至少包括2個鏤空段。采用本發明的方法可以在有效降低金屬漿料用量的同時保持太陽能電池的電性能。
文檔編號H01L31/0224GK102956751SQ20121048891
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月26日 優先權日2012年11月26日
發明者韓瑋智, 胡金艷, 牛新偉, 蔣前哨, 李永輝, 仇展煒 申請人:浙江正泰太陽能科技有限公司