[發明專利]一種太陽能電池正面電極和太陽能電池

在審

• 申請號: 201310262805.9
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN103400869A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 潘鋒;林原
• 申請（專利權）人: 北京大學深圳研究生院
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/18;H01L31/04;B41J3/407
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 郭燕;彭家恩

技術領域

本申請涉及太陽能電池領域，特別是涉及一種太陽能電池正面電極以及采用該太陽能電池正面電極的太陽能電池。

背景技術

硅電池和其它太陽能電池的正面電極上的柵線起著收集電流的作用，對太陽能電池的光電轉換效率起著重要影響。柵線的投影面積和電阻是兩個表征柵線性能的重要參數。為了使太陽能電池能接受更多的入射光，柵線的投影面積要盡可能的小；為了減少電池的歐姆損失，柵線的電阻要盡可能的低。目前正面的柵線制備工藝主要有兩類，高導電性銀漿制備的銀柵線的絲網印刷工藝和刻槽電鍍埋柵技術。工業生產基本用的是第一種方法。隨著晶硅太陽能電池技術的成熟與晶硅原料價格的下降，正面電極銀漿料在太陽能電池的材料成本中所占的比重也在不斷上升，已由前幾年的5%上升到約20%。太陽能電池銀漿的材料成本壓力已經引起了國內多數生產廠商的高度重視，太陽能電池銀漿的材料國產化已成為進一步降低晶硅太陽能電池成本，提高產品國際競爭力的一項重要任務。因此，科技部發布的《太陽能發電科技發展“十二五”專項規劃》中材料方向第2項任務提出了突破銀漿等關鍵配套材料的制備技術。工信部2012年2月發布的《太陽能光伏產業“十二五”發展規劃》中也將電子漿料國產化列入“十二五”發展重點。

傳統的絲網印刷工藝制備銀柵線主要存在以下幾個問題：第一，印刷過程中需要對硅片施壓，使用厚度為100微米以下的硅片容易造成壞片率升高；第二，絲網印刷的分辨率低，所印銀線的高寬比低。由于存在絲網的網絡線使得目前的線寬降到50微米以下非常困難，為了使銀漿能通過絲網，且不會斷線，銀漿必須有一定的流動性，這使得印好的銀柵線會向外流淌，使線寬進一步增加，高寬比降低。

相比于絲網印刷技術，噴墨打印技術具有以下優點：噴墨打印是一種非接觸式印刷噴墨頭與硅片之間沒有直接接觸，不會使硅片破裂，適合于印刷目前更薄易碎的硅晶片。噴墨噴頭與基底的距離可調，對硅片厚度不敏感，因而可以使用厚度較小的硅片，有利于降低硅片成本。能在粗糙表面的太陽能電池上制備柵線。噴墨打印可以使電池的制作成本更低，效率更高：精細的打印分辨率，減少了過程的復雜性，可以制備更大高寬比的柵線，從而降低銀用量降低成本，提高電池的光電轉換效率。此外噴墨打印還具有細柵與粗柵可以是不同的厚度等的優點。因此用噴墨打印方式制備正面柵電級對于太陽能產業技術升級具有重要意義。

噴墨打印技術提出以來，已經發展出了多種不同的打印技術。按照打印的液滴形成方式可分為液滴噴射打印和氣溶膠打印兩類技術。

液滴噴射是指將要打印墨水以液滴的方式噴射到待印基底上的方法。液滴噴射打印又可分為連續式的按需式兩類。連續式是指墨滴連續不斷的噴出，在有圖案的地方墨滴打印到基底上，沒有圖案的地方要采用偏轉裝置回收墨滴。按需式是指有圖案的地方噴墨，沒圖案的地方不噴墨。目前商業用打印機主要是按需式，動力分為壓電式和熱氣泡式。

氣溶膠打印技術的基本原理是將墨水霧化成氣溶膠再進行噴印。該技術具有墨水霧化器和打印噴嘴兩部分。霧化器根據使用的墨水可以采用氣動或者超聲兩種霧化方式，霧化后的氣溶膠通過氣體傳送到噴嘴。在噴嘴處設計有環繞氣體可以將霧化后的氣溶膠進行聚集噴射。與液滴噴射法相比氣溶膠有以下的優點：第一，工藝性能優良：氣溶膠打印技術不容易堵塞噴嘴，適合長時間工作，其設備自動化程度高，可控性能好，有利產業化應用；第二，分辨率高，由于氣溶膠的形成對墨水的粘度要求較低，因而打印分辨率可以通過調整墨水的粘度，霧化方式，霧化氣體和遮蓋氣體的流量以及噴墨嘴的孔徑等參數調節。

傳統的柵線都設計近似成矩形。為了獲得高的轉換效率銀與硅基底之間要有較大的接觸面積，接觸電阻低，同時還要遮光少，串聯電阻低。柵線的串聯電阻與截面積成反比。當串聯電阻一定時，扁寬結構有低的接觸電阻，但遮光大，而窄高結構，遮光小但接觸電阻大，正方形的結構處于兩者之間。

發明內容

本申請的目的在于提供一種結構改進的太陽能電池正面電極以及含有該正面電極的太陽能電池，以及該結構改進的太陽能電池正面電極的制備方法。

為了實現上述目的，本申請所采用的技術方案如下：

本申請公開了一種太陽能電池正面電極，該正面電極為陽光入射面的電極，正面電極上設計有柵線，該柵線為銀柵線或復合導電柵線，柵線的截面呈三角形或者梯形，并且截面呈三角形或梯形的柵線與電池接觸的兩個底角的角度介于40-90度之間，梯形的上底的長度小于下底長度的30%。

進一步的，銀柵線與電池接觸的底邊的寬度為50-300微米。