[實(shí)用新型]一種3D打印的太陽(yáng)能電池錐形漸變式電極結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320888687.8
• 申請(qǐng)日: 2013-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN203721738U
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡劍豪;張忠衛(wèi);尹振忠;周利榮;劉穆清;馬賢芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海神舟新能源發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): H01L31/0224
• 分類號(hào): H01L31/0224;H01L31/04
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)能電池的電極結(jié)構(gòu)，尤其是涉及一種3D打印的太陽(yáng)能電池錐形漸變式電極結(jié)構(gòu)。?

背景技術(shù)

隨著工業(yè)發(fā)展以及人類活動(dòng)的日趨活躍，人類對(duì)能源的消耗日趨增大，而地下非可再生的礦物能源日趨短缺，能源供需矛盾日益激化，能源問(wèn)題己成為影響人類生存和發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題之一。與風(fēng)力發(fā)電、海洋發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電等許多可再生能源相比，太陽(yáng)能光伏發(fā)電具有清潔性、安全性、廣泛性、無(wú)噪聲、無(wú)污染、能量隨處可得、無(wú)需消耗燃料、無(wú)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件、維護(hù)簡(jiǎn)便、可以無(wú)人值守、建設(shè)周期短、規(guī)模大小隨意、可以方便地與建筑物相結(jié)合等諸多無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。太陽(yáng)能電池是利用光生伏特效應(yīng)將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)化為電能的半導(dǎo)體器件，然后組裝成不同電壓、電流和功率的裝置，從而使人們獲得新能源。太陽(yáng)能電池被廣泛地用于空間技術(shù)、兵站、航標(biāo)、家電及其他缺電無(wú)電的邊遠(yuǎn)地區(qū)，其中晶體硅電池片由于成本低廉成為主流的商業(yè)化產(chǎn)品。?

硅基太陽(yáng)能電池單體的主要制造工藝主要包括化學(xué)預(yù)清洗和表面織構(gòu)化、擴(kuò)散制結(jié)、刻蝕磷硅玻璃或者硼硅玻璃、沉積減反射膜、制作電極和燒結(jié)。金屬化處于太陽(yáng)電池工藝的后端，金屬電極的優(yōu)劣是決定轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。太陽(yáng)能電池的正面電極是與PN結(jié)兩端形成緊密歐姆接觸的導(dǎo)電材料，它具有收集硅片中的載流子并將其輸送至外部電路的作用。?

3D打印是非接觸式印刷方式，無(wú)機(jī)臺(tái)碎片，可應(yīng)用于更薄的硅片(<140μm)將導(dǎo)電墨水按設(shè)定的程序高速通過(guò)細(xì)小的噴嘴，直接噴射到基材表面的特定位置形成電極圖案。導(dǎo)電墨水為含有納米級(jí)微粒的高分辨率墨水，除含有納米銀粉、玻璃粉和有機(jī)相，還含有Ni、Cu等賤金屬元素。3D打印通過(guò)疊加多個(gè)導(dǎo)電膠薄層可以打印更細(xì)更飽滿的金屬線條，柵線高寬比接近1.0，增加了電極橫截面積，提升?了導(dǎo)電能力。?

現(xiàn)階段太陽(yáng)能晶體硅電池片正電極圖形采用的設(shè)計(jì)由多條主柵(1～100根)和多條與之垂直的副柵線(5～200根)，主柵之間互相平行，副柵線之間也互相平行。這種電極結(jié)構(gòu)中主柵線和副柵線采用相同的導(dǎo)電銀漿，不同位置的副柵線也具有相近的截面形貌，由于載流子是經(jīng)副柵線收集到主柵線后導(dǎo)出至外部電路，若距離主柵線不同位置的副柵線叫保持均一的導(dǎo)電能力就會(huì)影響載流子收集效果。?

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種柵線形貌精細(xì)可控、柵線導(dǎo)電性能良好的3D打印的太陽(yáng)能電池錐形漸變式電極結(jié)構(gòu)。?

本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：?

一種3D打印的太陽(yáng)能電池錐形漸變式電極結(jié)構(gòu)，包括襯底、主柵線及副柵線，所述的主柵線與副柵線均由3D打印形成，所述的主柵線與副柵線垂直交叉設(shè)置在襯底上，且副柵線為分段結(jié)構(gòu)，所述的主柵線包括主柵線導(dǎo)電層與主柵線種子層，所述的主柵線種子層敷設(shè)在襯底上，所述的主柵線導(dǎo)電層敷設(shè)在主柵線種子層上，所述的副柵線包括副柵線導(dǎo)電層與副柵線種子層，所述的副柵線種子層敷設(shè)在襯底上，所述的副柵線導(dǎo)電層敷設(shè)在副柵線種子層上，所述的副柵線導(dǎo)電層為錐形漸變式層狀體。?

所述的副柵線導(dǎo)電層為錐形漸變式層狀體，副柵線導(dǎo)電層靠近主柵線處高度最大，距離主柵線越遠(yuǎn)副柵線導(dǎo)電層高度越小。?

所述的副柵線導(dǎo)電層為通過(guò)3D打印控制不同位置副柵線導(dǎo)電層的堆疊層數(shù)而形成的錐形漸變式層狀體。?

所述的主柵線種子層為等厚度層狀體，所述的副柵線種子層為等厚度層狀體，所述的主柵線導(dǎo)電層為等厚度層狀體。?

所述的副柵線以主柵線為中心分段設(shè)置，同一個(gè)主柵線兩側(cè)、且處在同一直線的兩個(gè)副柵線的間隔為0.05～10mm。?

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：?

一、種子層和導(dǎo)電層采用不同電學(xué)特性的導(dǎo)電墨水，兩種墨水化學(xué)配比和摻雜元素均不相同，其中導(dǎo)電層含有Cu等賤金屬，與種子層相比玻璃粉含量減少、銀含量提高，可以根據(jù)電池片前道工藝靈活調(diào)節(jié)兩層的配比以提高轉(zhuǎn)換效率；?

二、主柵線與副柵線采用納米微粒金屬墨水，納米微粒金屬墨水與傳統(tǒng)含玻璃料的Ag漿相比，可降低接觸電阻；?

三、按需打印，使用的導(dǎo)電墨水較傳統(tǒng)銀漿節(jié)省耗量30％以上；?

四、柵線形貌精細(xì)可控，距離主柵線距離越近的副柵線高度越大，增強(qiáng)了副柵線收集載流子的能力，改善了柵線導(dǎo)電性能。?

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖；?

圖2為本實(shí)用新型的局部剖面結(jié)構(gòu)示意圖。?