用石墨烯匯流線和匯流條提高輸電量的晶體硅太陽能電池的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及用石墨烯匯流線和匯流條提高輸電量的晶體硅太陽能電池，屬于石墨烯太陽能電池應用技術領域。
【背景技術】
[0002]在人類社會工業化的過程中，使用了大量的化石能源煤炭和石油，在長時間燃燒大量煤炭和石油的過程中，向空氣中排放了大量的二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、污染的顆粒物、污染的細顆粒物，污染了生態環境，影響了人體健康。為了保護生態環境，防治大氣污染，人類越來越多地使用非化石能源來推動經濟的持續發展，光伏電力是人類成功使用的非化石能源之一，在光伏發電的過程中，不向空氣中排放任何污染物。人類已在沙漠中、農用大棚上、屋頂面上建造了許多光伏電站，一些國家的政府制訂了財政補貼政策，鼓勵發展光伏發電項目。
[0003]光伏發電的核心技術主要是太陽光照射到晶體硅太陽能電池內的晶體硅晶片的表面時、內部重新產生的電子或空穴等光生載流子。光生載流子在pn結界面處所具有的內電壓作用下發生移動，電子向η型一側的電極移動，空穴向P型一側的電極移動，P型呈正極，η型呈負極。太陽能電池的制造人員在長度為156毫米，寬度為156毫米的單片晶體硅晶片的表面上粘附85根寬度為0.2毫米的銀漿線和三根寬度為2毫米的鋁質窄型匯流條的目的就是將晶體硅晶片中移動的電子流逐步引導到外部電路中，供人類的用電器使用光伏電流。目前單片晶體硅晶片表面上的85根寬度為0.2毫米的銀漿匯流線的表面積和三根寬度為2毫米的鋁質窄型匯流條的表面積之和占晶體硅晶片表面積的16%，太陽光照射到銀漿匯流線和鋁質窄型匯流條的表面上是不會發生光伏反應產生電流的。同時，鋁質窄型匯流條的導電速度不夠快，這些都影響了匯流線和匯流條提高輸電量，也限制了進一步提高太陽能電池的光電轉換效率。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于克服現有技術中的不足，提供用石墨烯匯流線和匯流條提高輸電量的晶體硅太陽能電池。
[0005]石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構的、只有一個碳原子厚度的二維新材料，也是只吸收2.3%的光的、幾乎完全透明的新材料。
[0006]石墨烯最大的特性是其中電子的運動速度達到了光速的三百分之一，遠遠超過了電子在一般導體中的運動速度。石墨烯的電子迀移率比晶體硅高，其電阻率比銀更低。在無錫舉辦的科技展覽會上，本實用新型人繆同春和無錫格菲電子薄膜科技有限公司的高級工程師一起觀看石墨烯透明導電薄膜，了解到石墨烯導電線可以做得十分細小，其寬度可以小到幾個微米。這使我想到單個晶體硅太陽能電池內包含有長度為156毫米，寬度為156毫米的單片晶體硅晶片，在晶體硅晶片的上表面上分布有橫向、平行、呈柵格狀排列的85根寬度為0.2毫米的銀漿匯流線，兩根平行的銀漿匯流線之間的間距為2毫米，銀漿匯流線的表面積只占晶體娃晶片總表面積的10%，其余90%的表面積都是晶體娃晶片的表面積。太陽光照射到晶體硅晶片的表面時，其內部重新產生電子或空穴等光生載流子；太陽光照射到銀漿匯流線的表面時，其內部不會產生光生載流子。本實用新型用寬度為2微米的石墨烯匯流線替換寬度為0.2毫米的銀漿匯流線，寬度為2微米的石墨烯匯流線在單位時間內的輸電量高于寬度為0.2毫米的銀漿匯流線，但是，寬度為2微米的石墨烯匯流線的寬度只有寬度為0.2毫米的銀漿匯流線的寬度的百分之一，石墨烯匯流線占表面積的比例減少，晶體硅晶片占表面積的比例增加，太陽光照射晶體硅晶片的表面積變大，進行光伏發電的面積增加后、所產生的電流量相應增加，石墨烯匯流線輸送的電流量增加，太陽能電池的光電轉換效率得到提高。
[0007]在晶體硅晶片的表面上，同時分布有豎向平行排列的、三根寬度為2毫米的鋁質窄型匯流條，兩條平行的鋁質窄型匯流條之間的間距為50毫米，太陽光照射到鋁質窄型匯流條上不會產生光生載流子。本實用新型用寬度為I毫米的帶石墨烯芯線的鋁質窄型匯流條替換寬度為2毫米的鋁質窄型匯流條，寬度為I毫米的帶石墨烯芯線的鋁質窄型匯流條在單位時間內的輸電量高于寬度為2毫米的鋁質窄型匯流條，但是，寬度為I毫米的帶石墨烯芯線的鋁質窄型匯流條的寬度只有寬度為2毫米的鋁質窄型匯流條的寬度的一半，帶石墨烯芯線的鋁質窄型匯流條占表面積的比例減少，晶體硅晶片占表面積的比例增加，太陽光照射晶體硅晶片的表面積增加后，進行光伏發電的面積相應增加、所產生的電流量便相應增加，帶石墨烯芯線的鋁質窄型匯流條輸送的電流量增加，太陽能電池的光電轉換效率得到提高。
[0008]無論是原來的三根鋁質窄型匯流條的前段，還是新采用的三根帶石墨烯芯線的鋁質窄型匯流條的前段都必須伸出晶體硅晶片的前方15毫米，然后用一根寬度為6毫米的鋁質寬型匯流條橫向連接三根寬度為2毫米的鋁質窄型匯流條的前端，并用錫焊固定連接部位。在帶石墨烯芯線的鋁質窄型匯流條與晶體硅晶片之間的晶體硅晶片的表面上安裝寬度為60微米的豎條狀的石墨烯引出電極，確保在太陽光的日照射量大、光伏作用產生的電流量大時，晶體硅晶片的表面重新產生的光生載流子能順利匯流到電極，太陽能電池產生的電流能快速輸送出去。安裝在晶體硅晶片背面的帶石墨烯芯線的背電極能讓電子快速流過，如果采用已批量生產的透明的石墨烯導電薄膜也是可行的。
[0009]由于采用石墨烯匯流線和帶石墨烯芯線的鋁質窄型匯流條以后，增加了晶體硅晶片接受太陽光更多照射的表面積，太陽光照射更多的晶體硅晶片的表面積進行光伏發電，能夠產生更大的電流量，加上電子在石墨烯匯流線、帶石墨烯芯線的鋁質窄型匯流條、豎條狀的石墨烯引出電極和帶石墨烯芯線的背電極中的迀移速度比在原來的銀漿匯流線、鋁質窄型匯流條、豎條狀的引出電極和背電極中的迀移速度快，不僅增加了晶體硅太陽能電池的發電量，而且將晶體硅太陽能電池的光電轉換效率提高2%。
[0010]本實用新型人繆同春從2005年到2014年、每年都到上海參加太陽能光伏展覽會，目睹單晶硅太陽能電池的光電轉換效率從16%逐步提高到20%，多晶硅太陽能電池的光電轉換效率從14%逐步提高到18%.無錫尚德太陽能電力有限公司原副總工程師孟昭淵說:‘太陽能電池的光電轉換效率每提高百分之一，都是對人類社會作出了大的貢獻。’近年來，由于防治大氣污染、抗擊霧霾需要減少燃煤發電量，增加光伏發電量，許多國家的政府在支持科學家努力提高各種太陽能電池的光電轉換效率。
[0011]為了解決上述技術問題，本實用新型是通過以下技術方案實現的:
[0012]由晶體硅太陽能電池1、晶體硅晶片2、石墨烯匯流線3、帶石墨烯芯線的鋁質窄型匯流條4、豎條狀的石墨烯引出電極5、帶石墨烯芯線的背電極6共同組成；
[0013]在晶體硅太陽能電池I內包含有晶體硅晶片2，單片晶體硅晶片2的長度為156毫米、寬度為156毫米，在單片晶體硅晶片2的受光面上分布有85條粘貼的、橫向的、柵格狀的寬度為2微米的石墨烯匯流線3，兩條平行的石墨烯匯流線3之間的間距為2毫米，在單片晶體硅晶片2的受光面上焊粘有三條帶石墨烯芯線的鋁質窄型匯流條4，帶石墨烯芯線的鋁質窄型匯流條4的寬度為I毫米，兩條平行的、豎向的、帶石墨烯芯線的鋁質窄型匯流條4之間的間距為50毫米，受光面上的三條帶石墨烯芯線的鋁質窄型匯流條4各伸出晶體硅晶片2的邊沿外面15毫米長，用一根寬度為6毫米的、帶石墨烯芯線的鋁質寬型匯流條焊接并連接三條帶石墨烯芯線的鋁質窄型匯流條4的前端，在單片晶體硅晶片2的背面露出12個分散的帶石墨烯芯線的鋁質窄型匯流條4的背面露出部分與帶石墨烯芯線的背電極6連接，然后進行層壓、封裝成為包括有帶石墨烯芯線的鋁質窄型匯流條4、石墨烯匯流線3的太陽能電池，石墨烯匯流線3、帶石墨烯芯線的鋁質窄型匯流條4、豎條狀的石墨烯引出電極5構成晶體硅太陽能電池的表面電極；
[0014]晶體硅晶片2通過石墨烯匯流線3與帶石墨烯芯線的鋁質窄型匯流條4連接，帶石墨烯芯線的鋁質窄型匯流條4通過寬度為3毫米的帶石墨烯芯線的鋁質寬型匯流條與太陽能光伏組件中的銅芯導電線連接。
[0015]晶體娃晶片2是單晶娃晶體娃晶片或多晶娃晶體娃晶片。
[0016]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:①增加了光伏發電量，提高了清潔能源的產量，人們在增加使用太陽能光伏發電量的同時減少使用燃煤發電量，有利于防治大氣污染和抗擊霧霾。②在提高太陽能電池的光電轉換效率的同時，提高了光伏電站的經濟效益和社會效益。③使太陽能電池內的晶體硅晶片上的電子加快迀移，增加單位時間內的光伏發電量。④在太陽光的照射下，晶體硅晶片表面上重新產生的光生載流子迅速匯流到電極上，加快對外輸送電流供電。⑤提高了太陽能電池的能效，使光伏電站在不增加土地面積的前提下多發電、多供電。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]安裝在單片晶體硅晶片表面的85根銀漿匯流線的表面積加三根寬度為2毫米的鋁質窄型匯流條的表面積之和占晶體硅晶片表面積的16%，采用新的制造工藝，用極細的85根石墨烯匯流線和三根寬度為I毫米的帶石墨烯芯線的鋁質窄型匯流條替換原來的銀漿匯流線和鋁質窄型匯流條，使匯流線表面積加匯流條表面積之和占晶體硅晶片總面積的比例下降到9%，使太陽光照射晶體硅晶片的面積增加7%，因此產生更大的電流量，同時由于石墨烯比銀、銷的導電速度快，加快電子在太陽能電池中的匯流速度，晶體硅太陽能電池的光電轉換效率有望提高百分之二。
[0019]下面本實用新型將結合附圖中的實施例作進一步描述:
[0020]由晶體硅太陽能電池1、晶體硅晶片2、石墨烯匯流線3、帶石墨烯芯線的鋁質窄型匯流條4、豎條狀的石墨烯引出電極5、帶石墨烯芯線的背電極6共同組成；
[0021]在晶體娃太陽能電池I內包含有晶體娃晶片2，單片晶體娃晶片2的長度為156暈米、寬度為156毫米，在單片晶體硅晶片2的受光面上分布有85條粘