[發明專利]拓撲學原理設計的硅太陽能電池正電極

有效

• 申請號: 201010620111.4
• 申請日: 2010-12-31
• 公開（公告）號: CN102130193A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 陳蘇平
• 申請（專利權）人: 常州天合光能有限公司
• 主分類號: H01L31/042
• 分類號: H01L31/042;H01L31/0224
• 代理公司: 常州市維益專利事務所 32211
• 代理人: 王凌霄

技術領域

本發明涉及硅太陽能電池正電極設計領域，特別是一種拓撲學原理設計的硅太陽能電池正電極。

背景技術

目前晶體硅太陽能電池產業化技術已經非常成熟，然而與常規能源相比，相對較高的成本與較低的效率制約了其發展，對于如何降低成本及提高轉換效率，人們進行了大量的研究。

在影響效率的因素中，柵線是其中一個關鍵因素。硅太陽能表面的柵線設計是為了最大限度的收集光電流，并盡可能的降低串聯電阻，這就意味著柵線應越密越粗越好，然而這必然減少了硅電池的受光面積。因此柵線的設計應是受光面積與收集光電流及降低串聯電阻之間的折中。為了將光電流收集起來并輸送到負載上使用，存在一個與高效電池結構設計相應的電池柵線結構的最佳設計問題。柵線結構設計得好，將使電池的串聯電阻最小，從而使功率損耗最小、輸出功率最大，這對大面積功率輸出的單體太陽能電池尤為重要。

為了獲得盡可能高的光電轉換效率，對電池的結構必須進行詳細設計。而設計時需要考慮的原則有：

1.如何減小入射光的反射和透射損失；

2.如何使光生載流子盡可能地被P-n結收集，以使光電流最大、暗電流最小；

3.功率損耗最小的電流收集柵線的設計。

而現在的電極設計是一至兩條主柵線和多條與主柵線垂直的細柵線，細柵線收集電池片產生的電流匯集到到主柵線上后導出。雖然這種設計減少了硅電池?的受光面積，但增加電池片的串聯電阻，對硅片的轉化效率產生了很大影響。雖然現在可以通過將柵線作的很高和很窄的截面積來降低串聯電阻，但這樣增加了漿料的使用量，增加制造成本。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：克服上述現有技術存在的缺陷，在降低成本的同時，不影響受光面積的情況下，增加光電流的收集，并最終提高硅太陽能電池的光電轉換效率。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種拓撲學原理設計的硅太陽能電池正電極，包括細柵線和主柵線，電池片正面的多根細柵線為同心圓和同心圓弧形，相鄰細柵線之間的距離為2～3mm。本發明所設計的硅太陽能電池柵線傳導結構，運用拓撲學規律，改變其分布狀況，增加電池片表面的電子的傳輸速度，增加電子的有效傳導。

進一步限定，所有細柵線1的圓心位于電池片的中心

再進一步限定，相鄰的同心圓之間的距離為2～2.5mm，同時細柵線寬度為70～80um。柵線的增加會增大遮光面積，為了保證有效面積的不變，將柵線的寬度降低，同時也能控制印刷質量不變。柵線的形狀的改變有效的解決了電子傳輸問題，同時通過降低柵線的寬度也沒有影響電池的制造成本。

優選，相鄰的同心圓之間的距離為2.39mm，同時細柵線寬度為75um。

主柵線有三根，分為中部主柵線和兩個兩側主柵線，兩側主柵線位于中部主柵線兩側，中部主柵線穿過細柵線的圓心，兩側主柵線的分為四段，分別是兩頭的垂直段和中間的傾斜段，中間的兩個傾斜段在硅片邊緣處相交，構成外凸的凸角。因為細柵線的形狀，設計主柵線具有凸角，以利于更有效的將電子迅速導出。

主柵線的圖形以中部主柵線為對稱軸對稱，同時主柵線的圖形以凸角的頂角之間的連線為對稱軸對稱。

本發明的有益效果是：根據拓撲學原理，對現有的網板的設計進行修改，不增加額外的成本；本發明中增加了電流的收集量，電池片串聯電阻降低，提升FF，提升電性能效率。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的結構示意圖；

圖中：1.細柵線，2.主柵線，21.中部主柵線，22.兩側主柵線，221.豎直段，222.傾斜段。

具體實施方式

通過對現有電池片進行理論計算，應用光電子壽命W-2000的方法測試進行了驗證，能夠完全解析得到電池片表面的少子壽命的分布規律。發現少子因沒有及時到處而被湮沒，所以應該為了增加電池片表面的電子的傳輸速度，增加電子的有效傳導，同時降低串聯電阻。通過拓撲學規律，改變其分布狀況，增加電池片表面的電子的傳輸速度，增加電子的有效傳導。同時通過降低柵線的寬度，進而維持了印刷漿料的重量，有效的控制制造成本