[發(fā)明專利]一種硅太陽能電池的柵線結(jié)構(gòu)

無效

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• 申請日: 2010-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN102446986A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任金枝
• 申請（專利權(quán)）人: 常州天合光能有限公司
• 主分類號(hào): H01L31/0224
• 分類號(hào): H01L31/0224
• 代理公司: 常州市維益專利事務(wù)所 32211
• 代理人: 王凌霄

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及硅太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種硅太陽能電池的柵線結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

目前晶體硅太陽能電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)已經(jīng)非常成熟，然而與常規(guī)能源相比，相對(duì)較高的成本與較低的效率制約了其發(fā)展，對(duì)于如何降低成本及提高轉(zhuǎn)換效率，人們進(jìn)行了大量的研究。

在影響效率的因素中，柵線是其中一個(gè)關(guān)鍵因素。硅太陽能表面的柵線設(shè)計(jì)是為了最大的限度的收集光電流，并盡可能的降低串聯(lián)電阻，這就意味著柵線應(yīng)越密越粗越好，然而這必然減少了硅電池的受光面積。因此柵線的設(shè)計(jì)應(yīng)是受光面積與收集光電流及降低串聯(lián)電阻之間的折中。

為了達(dá)到對(duì)柵線的優(yōu)化，在不影響電流的收集，同時(shí)不增加串聯(lián)電阻的前提下，盡可能的增大受光面積。例如，中國發(fā)明專利200910085472.0中提到一種將電極設(shè)計(jì)成點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)的方法，該方法有效增加了硅電池的受光面積，但增加了一次額外的電鍍過程，既增加了成本，對(duì)硅片的壽命及潔凈度的要求都比較高，同時(shí)此發(fā)明中空洞尺寸為10um，尺寸過大，在一定程度上影響電流的收集。又如中國發(fā)明專利200910060836.X中提到柵線與太陽能受光基片之間至少兩個(gè)焊點(diǎn)，然后通過金屬導(dǎo)線將電流匯集到金屬帶。此種方法有效增加了硅電池的受光面積，但需在硅片外延設(shè)計(jì)金屬帶，增加了成本；同時(shí)大量的焊接點(diǎn)，對(duì)生產(chǎn)工藝的要求也較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種硅太陽能電池的柵線結(jié)構(gòu)，在降低硅太陽能電池制作成本的同時(shí)，增大電池的受光面積，且不影響光電流的收集，最終提高硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種硅太陽能電池的柵線結(jié)構(gòu)，硅太陽能電池表面平行設(shè)置有兩根以上的主柵線，所述的主柵線是經(jīng)燒結(jié)爐燒結(jié)的寬度為1～2mm的金屬絲線，每根主柵線上具有周期性開設(shè)的孔洞，所述的孔洞為正方形孔洞，孔洞的尺寸為30～500nm，所述的孔洞的周期間距為40～1000nm。

進(jìn)一步地，所述的主柵線的印刷材質(zhì)為顆粒度小于20nm的漿料。

進(jìn)一步地，所述的兩條主柵線之間的間距為30～60mm。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的主柵線為帶有周期性的孔洞，根據(jù)物理學(xué)的超透射理論及利用本征模展開的分析方法，可解析得到此柵線結(jié)構(gòu)與光波作用規(guī)律，在孔洞的尺寸為30～500nm，小于1um時(shí)，既能最大限度的增加太陽能電池的受光面積，同時(shí)又不影響光電流的收集。同時(shí)制作工藝也相對(duì)簡單，印刷時(shí)，只須制作如本發(fā)明柵線結(jié)構(gòu)的絲網(wǎng)印刷網(wǎng)版或電鍍網(wǎng)板進(jìn)行印刷燒結(jié)，即可使硅片表面形成本發(fā)明的柵線結(jié)構(gòu)。通過在主柵線上設(shè)計(jì)周期性孔洞，使主柵線成為有效利用光波作用規(guī)律的透光系統(tǒng)，硅太陽能電池的受光面積由93.63％提高到96.71％，最終提高了硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的光譜響應(yīng)圖；

其中：1.主柵線，2.細(xì)柵線，3.孔洞。

具體實(shí)施方式

如圖1所示的硅太陽能電池的柵線結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例以156mm*156mm準(zhǔn)方形多晶硅太陽能電池為例，硅太陽能電池表面設(shè)置有三根156mm*1.6mm互相平行的主柵線1、65根156mm*0.2mm互相平行的細(xì)柵線2，主柵線1與細(xì)柵線2垂直，主柵線的印刷材質(zhì)為顆粒度小于20nm的漿料，圖1所示為其中一根主柵線，每根主柵線上具有若干個(gè)周期性開設(shè)的孔洞3，孔洞3為正方形孔洞，孔洞3的尺寸為400nm，孔洞3的周期間距為1000nm。帶有孔洞3結(jié)構(gòu)的主柵線和細(xì)柵線2均是由Ag漿燒結(jié)爐在300℃～800℃的高溫?zé)Y(jié)而成。

本發(fā)明由以下步驟制備：

(1)制備含本發(fā)明柵線結(jié)構(gòu)的絲網(wǎng)印刷網(wǎng)板或電鍍網(wǎng)板；

(2)作為硅襯底的硅片經(jīng)過常規(guī)工藝制絨、擴(kuò)散制結(jié)、后清洗去PSG、化學(xué)氣相沉積法制備一層或者多層具有鈍化性能的介質(zhì)膜，然后在介質(zhì)膜上用第一步制作的網(wǎng)版印刷含有孔洞結(jié)構(gòu)的柵線結(jié)構(gòu)，將硅片置于燒結(jié)爐中，在300℃～800℃的高溫下燒結(jié)柵線。上述具有鈍化性能的介質(zhì)膜可以是SiO₂、SiN₂、a-Si:H(氫化非晶硅薄膜)、a-SiC薄膜的單層或者多層復(fù)合膜。

本實(shí)施例的光譜響應(yīng)參見圖2，應(yīng)用本發(fā)明的主柵線結(jié)構(gòu)，可將遮光面積由6.37％減少到3.29％。

綜上所述，本發(fā)明以含有若干孔洞的主柵線結(jié)構(gòu)代替現(xiàn)有完全遮光的主柵線結(jié)構(gòu)，在降低硅太陽能電池制作成本的同時(shí)，增大電池的受光面積，且不影響光電流的收集，最終提高硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。