[發(fā)明專利]一種副柵電極及太陽能電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910938102.0
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110660874A
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王嵐;楊蕾;尹丙偉;謝毅;張忠文
• 申請（專利權(quán)）人: 通威太陽能(合肥)有限公司;通威太陽能(安徽)有限公司
• 主分類號: H01L31/05
• 分類號: H01L31/05;H01L31/0224;H01L31/042
• 代理公司: 34134 安徽知問律師事務(wù)所
• 代理人: 代群群

本發(fā)明公開了一種副柵電極及太陽能電池，屬于太陽能電池領(lǐng)域。本方案采用若干與太陽能電池主柵搭接的副柵，與對應(yīng)主柵接觸的副柵在垂直于太陽能電池平面的高度，在遠(yuǎn)離主柵的方向上呈線性/非線性的連續(xù)/分段降低。可以為連續(xù)線性的，如楔形的結(jié)構(gòu)，也可以為連續(xù)的非線性的，如呈一個弧面進(jìn)行下降，第三種可以為不連續(xù)的多層的梯形結(jié)構(gòu)，梯形的上下平面可以水平，可以呈斜面設(shè)置，也可以形成如銳角的斜面，只要能保證副柵降低就可，保證其電特性，減少銀漿的用量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能電池領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種副柵電極及太陽能電池。

背景技術(shù)

太陽電池是產(chǎn)生光生伏打效應(yīng)(簡稱光伏效應(yīng))的半導(dǎo)體器件。太陽電池的外形及基本結(jié)構(gòu)如圖1。基本材料為襯底基片，多為P型單/多晶硅片，厚度為0.15—0.2mm左右。上表面為N+型區(qū)，構(gòu)成一個PN+結(jié)。在結(jié)區(qū)表面有柵狀金屬電極，如圖2，粗而少的縱向排布柵狀電極為主柵，細(xì)而密的橫向排布柵狀電極為副柵，另一面則為金屬底電極。上下電極分別與N+區(qū)和P區(qū)形成歐姆接觸，整個上表面還均勻覆蓋著納米級減反鈍化膜層。當(dāng)入射光照在電池表面時，光子穿過減反鈍化膜層進(jìn)入襯底基片中，能量大于禁帶寬度的光子在N+區(qū)，PN+結(jié)空間電荷區(qū)和P區(qū)中激發(fā)出光生電子——空穴對。各區(qū)中的光生載流子如果在復(fù)合前能越過耗盡區(qū)，就對發(fā)光電壓作出貢獻(xiàn)。光生電子留于N+區(qū)，光生空穴留于P區(qū)，在PN+結(jié)的兩側(cè)形成正負(fù)電荷的積累，產(chǎn)生光生電壓，此為光生伏打效應(yīng)。

太陽電池兩面通過金屬電極傳導(dǎo)接出，組件焊帶再與前后兩面電池片形成交叉焊接，并經(jīng)過層壓封裝后鏈接負(fù)載，負(fù)載中就有功率輸出。合理的電極接觸設(shè)計(jì)可以達(dá)到降低串聯(lián)電阻、提升電池效率等目的，其中位于結(jié)區(qū)表面的柵狀主/副柵金屬電極既要穿透覆蓋減反鈍化膜層，與結(jié)區(qū)形成牢固的接觸，又要有優(yōu)良的導(dǎo)電性、收集電流能力佳，接觸電阻較小(應(yīng)是一種歐姆接觸)，同時遮擋面積小，因遮擋面積與入發(fā)射光子數(shù)正相關(guān)，近年的高效太陽電池遮擋面積一般小于5％。金屬電極主柵直接將電流輸?shù)酵獠拷M件，需要與組件鍍錫焊帶緊密焊接在一起；而副柵線數(shù)量多，要求高而寬，價(jià)格不菲，是為了把整片電池的電流收集起來傳遞到主柵上去。

值得注意的是，太陽電池的主柵、副柵電極多采用銀漿絲網(wǎng)印刷，銀漿是電池片生產(chǎn)過程中最貴的輔料之一，在電池制造端非主料成本中，漿料成本占50％以上。而電池片生產(chǎn)用銀漿又與傳統(tǒng)銀漿有較大的性能差別，存在技術(shù)壟斷，導(dǎo)致導(dǎo)電銀漿價(jià)格一直居高不下。因此降低主柵、副柵電極漿料的單片消耗量對成本控制大有幫助。

制造電極的方法主要有：真空蒸鍍、化學(xué)鍍、絲網(wǎng)印刷燒結(jié)、電鍍技術(shù)等。絲網(wǎng)印刷燒結(jié)技術(shù)是近幾年比較成熟和在商業(yè)化電池生產(chǎn)中大量被采用的工藝方法。太陽電池的主柵、副柵電極多采用絲網(wǎng)印刷工藝將電極漿料由網(wǎng)版擠壓到襯底基片上塑形成型，然后經(jīng)烘干燒結(jié)反應(yīng)固化，與襯底基片形成牢固的化學(xué)原子鍵接觸。但是絲網(wǎng)印刷燒結(jié)并不是太陽電池行業(yè)獨(dú)有的工藝方式，在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用。在電池片生產(chǎn)環(huán)節(jié)中應(yīng)用降低了工藝成本和原材料消耗，提高了可控性，也減小了環(huán)保審批壓力。

為了提高副柵電極的導(dǎo)電性、電流收集能力，降低傳導(dǎo)電阻，商業(yè)化電池生產(chǎn)中甚至多次引入絲網(wǎng)印刷柵狀金屬電極成型工藝，如二次印刷(Double printing)和分次印刷(Dual printing)技術(shù)。通過重復(fù)印刷副柵，以及主柵、副柵電極分印不同電極漿料的方式(如圖3-6所示)，以墊高副柵高度，增加原有單次絲網(wǎng)印刷副柵高寬比，使傳輸路徑傳導(dǎo)橫截面整體增加1.2～2倍，降低收集電流的沿途功率損耗；但這無疑沿遠(yuǎn)離主柵的X方向開始，浪費(fèi)了約一半的副柵漿料單片消耗量，Y方向值由印刷方式、設(shè)計(jì)參數(shù)、網(wǎng)版、漿料匹配鎖定不變。另一方面適當(dāng)犧牲主柵高度以降低主柵用量，并采用低成本化主柵漿料分次搭配副柵使用；這樣主柵、副柵的銜接處存在一高度差，并不利于后端組件焊帶焊接平整，后續(xù)與主柵焊接區(qū)不便于緊密焊接在一起，有焊接粘連虛焊、露白等不良增多。