四主栅N型双面发电太阳电池的制作方法

本实用新型涉及一种太阳能电池，尤其涉及一种四主栅N型双面发电太阳电池。

背景技术：

目前市场上大部分晶硅太阳电池使用的都是P型硅片，即在硅片中掺入硼的硅片。但近些年采用N型硅片制作的N型电池越来越受到关注。N型硅片由于其材料本身的特点，材料体寿命高，因此做成电池可以获得更高的光电转换效率，另外，N型电池对金属污染的容忍度更强，具有更好的忍耐性能，稳定性强。N型硅片掺入磷，没有硼-氧对，电池无硼氧对引起的光致衰减现象。就因为N型晶体硅的这些优点，使得N型硅片非常适合制作高效的太阳电池。

并且，N型电池通常在正面采用硼扩散形成P-N结，背面采用磷扩散形成背面场，两面均镀有减反膜，属于双面电池结构，这使得N型双面晶体硅电池能更加充分的利用太阳光，不仅能够利用正面入射的太阳光，还能有效利用背面的散射光等，提高了电池的发电量。但实际要实现N型高效电池的规模化生产并非易事。

在影响太阳能电池转换效率及组件寿命的因素中，电池表面栅线电极是其中一个关键因素，它负责把电池体内的光生电流引至电池外部；同时在将电池做成组件时和焊条起传导电流的作用，其设计是为了最大限度的收集光电流。在光照下晶体硅太阳能电池产生的电流通过副栅线和主栅线相互导通，副栅线用来收集电流传输给主栅线，主栅线构成电池的负电极，电流汇聚到主栅线上，将焊带焊接在主栅上可将电流引出。

现有的N型晶体硅双面发电太阳能电池电极结构中主栅线和副栅线通常都是等间距均匀分布。但是，硅片经过扩散后的薄层电阻(扩散方阻)并不是均匀分布的。因为在现有的工艺中扩散过程中需要在管式扩散炉中进行掺杂，由于硅片在石英炉管中距离很小，扩散气流进入到硅片中心区域的难度较边缘区域大，硅片的中心部位难以获得与周围等量的掺杂源，导致扩散后方阻均匀性变差，硅片中心部位杂质浓度低，从而导致硅片中心部分的方阻因结深偏低而形成高方阻区域。这些都将对太阳能电池光电转换效率的提高带来不利影响。

其次在银浆印刷和烧结过程中，电池正面副栅线往往还会存在断栅和虚印的问题，在该断点处或虚印处将形成很高的电阻，这样光电流的传输路线被阻断，相当于电路断路，这样虚印或者断栅部分的电子需要通过其它副栅线将电流汇聚至主栅线上，消耗一部分电流，这样就增加了太阳电池的串联电阻，导致电流收集率下降，从而降低了电池的效率；这些发生断栅、虚印的电池片在进行封装做成组件后，断栅、虚印处还可能出现局部发热的热斑现象，降低组件的使用寿命。并且，在形成组件过程中，焊接焊带时副栅线和主栅线接触处也容易造成过焊或断焊，会导致电池片电致发光(EL)发黑。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本实用新型的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种光电转换效率较高的四主栅N型双面发电太阳电池。

本实用新型的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本实用新型的实践而习得。

根据本实用新型的一个方面，一种四主栅N型双面发电太阳电池，包括N型硅片以及分别位于N型硅片正面和背面的正面电极和背面电极，所述正面电极和背面电极各自包括四条相互平行的主栅线、与所述主栅线垂直连接的横向副栅线以及与所述横向副栅线垂直连接的纵向副栅线；所述N型硅片的正面和背面各自由中心部位向外依次分为第一区域、环绕第一区域的第二区域以及环绕第二区域的第三区域，并且所述第一区域、第二区域和第三区域内等距设置有所述横向副栅线，且所述第一区域、第二区域和第三区域内的相邻两条横向副栅线之间的间距依次增大。

根据本实用新型的一实施方式，所述正面电极在第一区域内的相邻两条主栅线之间等距设置有三条纵向副栅线；

所述正面电极在第二区域内的两条相邻主栅线之间等距设置有两条纵向副栅线；

所述正面电极在第三区域内的两条相邻主栅线之间以及N型硅片的侧边和与该侧边平行的位于最外侧的主栅线之间均等距设置有一条纵向副栅线。

根据本实用新型的一实施方式，所述N型硅片正面和背面的第一区域、第二区域与第三区域的面积比为1：3～3.5：2～2.5。

根据本实用新型的一实施方式，所述第一区域内的横向副栅线的宽度为0.042mm，两个相邻的横向副栅线之间的间距为1.45mm；

所述第二区域内的横向副栅线的宽度为0.042mm，两个相邻的横向副栅线之间的间距为1.5mm；

所述第三区域内的横向副栅线的宽度为0.042mm，两相邻横向副栅线之间的间距为1.6mm。

根据本实用新型的一实施方式，所述主栅线宽度为0.8-2mm，且在所述主栅线包括多个镂空段，相邻两个镂空段之间通过两条平行的细线相连接，所述细线的宽度为0.2-0.4mm；所述主栅线的两端分别设有与边框电极栅线相连接的末端直线部，所述末端直线部的宽度为0.2-0.4mm，相邻两条主栅线之间的距离为39.5mm。

根据本实用新型的一实施方式，所述横向副栅线与主栅线的连接处为宽度渐变段，所述宽度渐变段靠近主栅线一端的宽度大于远离主栅线一端的宽度。

根据本实用新型的一实施方式，所述宽度渐变段的形状为梯形。

根据本实用新型的一实施方式，所述宽度渐变段最宽处的宽度比所述横向副栅线的宽度大18微米。

根据本实用新型的一实施方式，所述宽度渐变段的长度为2-3mm。

根据本实用新型的一实施方式，所述纵向副栅线由多个间隔排布的微型段组成，每个所述微型段连接两条相邻的横向副栅线，且所述微型段的宽度为0.042mm。

由上述技术方案可知，本实用新型的优点和积极效果在于：

本实用新型四主栅N型双面发电太阳电池，其正面和背面的第一区域、第二区域以及第三区域内的相邻两条横向副栅线之间的间距依次变大，使得横向副栅线的排列与N型硅片上的扩散方阻相匹配，解决了方阻不均匀导致的电池正面、背面电极电阻较大的问题，从而提高了光电转换效率。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本实用新型的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是本实用新型一实施方式的四主栅N型双面发电太阳电池的正面示意图；

图2是显示图1中N型硅片正面的第一区域的示意图；

图3是显示图1中N型硅片正面的第二区域的示意图；

图4是显示图1中N型硅片正面的第三区域的示意图；

图5是主栅线的局部细节图；

图6是本实用新型一实施方式的四主栅N型双面发电太阳电池的背面示意图；

图7是显示图6中N型硅片背面的第一区域的示意图；

图8是显示图6中N型硅片背面的第二区域的示意图

图9是显示图6中N型硅片背面的第三区域的示意图。

图中：10、主栅线；101、末端直线部；102、镂空段；103、细线；12、横向副栅线；13、纵向副栅线；15、横向副栅线；16、纵向副栅线；22、横向副栅线；23、纵向副栅线；25、横向副栅线；26、纵向副栅线；32、横向副栅线；321、宽度渐变段；33、纵向副栅线；35、横向副栅线；36、纵向副栅线；40、主栅线。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

参见图1，本实用新型实施方式公开了一种四主栅N型双面发电太阳电池，该电池包括一双面的N型硅片以及分别位于N型硅片正面和背面的正面电极和背面电极。其中，该电池是以产业化生产的156.75mm×156.75mm规格为例，其也可为其他尺寸。该正面电极和背面电极各自包括四条相互平行的主栅线、与主栅线垂直连接的横向副栅线以及与横向副栅线垂直连接的纵向副栅线。

参见图1至图4，在N型硅片的正面设有四条主栅线10，这些主栅线10等间距地排列，两条相邻的主栅线10之间的距离为39.5mm，每条主栅线的宽度为0.8-2mm，其较佳为1mm。这些主栅线10可为实心线条，也可有多个镂空段组成，结合图1及图5可知，在本实施方式中，主栅线10包括多个镂空段102，相邻两个镂空段102之间通过两条平行的细线103相连接，该细线的宽度为0.3mm，在主栅线10的两端分别设有与边框电极栅线相连接的末端直线部101，末端直线部101的宽度小于镂空段102的宽度，一般而言，末端直线部的宽度可为0.2-0.4mm，通过设置镂空段102和末端直线部101，能够减少主栅线10两端的宽度，从而大幅减少主栅线10在制造时的银浆耗量，降低主栅线遮光面积，并提高电池短路电流和填充因子，有效地降低了电池的制造成本。

参见图1至图9可知，在N型硅片的正面和背面各自由中心部位向外依次分为第一区域、第二区域以及第三区域。其中，第一区域位于N型硅片的正中心部位，第二区域环绕该第一区域，第三区域环绕该第二区域。在第一区域、第二区域和第三区域内均等间距设置有横向副栅线。N型硅片正面和背面的第一区域、第二区域与第三区域的面积比为1：3～3.5：2～2.5，较佳可为1：3：2.25。这样第一区域、第二区域和第三区域的面积比例能够较佳地适配于硅片在管式扩散炉中进行掺杂时的方阻分布关系。

对于N型硅片的正面来说，在其第一区域内等间距设置有横向副栅线12、在第二区域内等间距设置有横向副栅线22，在第三区域内等间距设置有横向副栅线32，这里所说的“等距设置”是指在纵向方向上，在同一个区域内的相邻两条横向副栅线之间距离是相等的。对于N型硅片的背面来说，在其第一区域内等间距设置有横向副栅线15，在第二区域内等间距设置有横副栅线25，在第三区域内等间距设置有横向副栅线35。

N型硅片的正面和背面的横向副栅线的排布密度都是由中心向外逐渐变小的，也就是说，越靠近中心部位，横向副栅线的排布越密，第一区域、第二区域和第三区域内的相邻两条横向副栅线之间的间距依次增大。这种横向副栅线的排布形式针对采用正面硼扩散、背面磷扩散方法制备的双面N型硅片表面扩散方阻的分布特点，使电池正面与背面电极栅线设计与扩散方阻相匹配，解决了扩散方阻不均匀导致的电池正面、背面电极电阻较大问题，提高了N型晶体硅太阳能电池的转换效率，降低了生产成本。

具体地，在本实用新型实施方式中，N型硅片的正面和背面的横向副栅线排布如下。分别位于正面和背面的第一区域内的横向副栅线12和横向副栅线15的宽度为0.042mm，在第一区域内的两个相邻的横向副栅线之间的间距为1.45mm。位于第二区域内的横向副栅线22和横向副栅线25的宽度为0.042mm，在第二区域内的两个相邻的横向副栅线之间的间距为1.5mm。位于第三区域内的横向副栅线32和横向副栅线35的宽度为0.042mm，在第三区域捏的两个相邻的横向副栅线之间的间距为1.6mm。应当指出的是，本实施方式中的横向副栅线的宽度以及间距仅为示例性的，本实用新型的其他实施方式中，横向副栅线也可以有其他的尺寸规格。

此外，参见图5还可知，在横向副栅线与主栅线的连接处为宽度渐变段321，该宽度渐变段321的两端分别连接横向副栅线32和主栅线10，该宽度渐变段321靠近主栅线10一端的宽度大于远离主栅线10一端的宽度。如此一来，既能够保证组件在焊接时焊带与主栅线以及副栅线的接触面积和焊接深度，又能够避免过焊或断焊，从而降低了电池片电致发光发黑的几率。

进一步而言，在本实施方式中的宽度渐变段321的形状为梯形，该宽度渐变段321最宽处的宽度比横向副栅线的宽度大18微米，而宽度渐变段321的长度为2-3mm，较佳为2.5mm。这样可以方便宽度渐变段321的形成，并且比较节省材料。当然，在本实用新的其他实施方式中，宽度渐变段321的形状也可为其他宽度渐变的形状。

参见图1至图9，下面介绍纵向副栅线在N型硅片上的排列情况。在本实施方式中，纵向副栅线在N型硅片的正面和背面的排列形式并不相同。具体而言，正面电极在N型硅片的正面的第一区域内的相邻两条主栅线10之间等距设置有三条纵向副栅线13，在第二区域内的两条相邻的主栅线之间等距设置有两条纵向副栅线23，而在第三区域内的两条相邻主栅线之间以及该N型硅片的侧边和与该侧边平行的位于最外侧的主栅线之间均等距设置有一条纵向副栅线33。

背面电极在N型硅片的任意两个相邻的主栅线40之间以及主栅线40与N型硅片的侧边之间均设置有一条纵向副栅线。具体地，在N型硅片的背面的第一区域内设有一条纵向副栅线16、在第二区域内的两条相邻的主栅线之间各设有一条纵向副栅线26，在第三区域内的两条相邻主栅线之间以及该N型硅片的侧边和与该侧边平行的位于最外侧的主栅线之间均等距设置有一条纵向副栅线36。

请主要参见图1及图6，上面所说的“等距设置”指的是，当纵向副栅线位于两条主栅线之间时，这些纵向副栅线之间的距离是相等的，而且临近主栅线到最近的副栅线之间的距离也等于这些副栅线之间的距离。当其中一条纵向副栅线位于主栅线和N型硅片的侧边之间时，该纵向副栅线到主栅线的距离等于该纵向副栅线到N型硅片的侧边的距离。

通过设置这些纵向副栅线，可以在不增加生产成本的前提下，达到对电池正面和背面电极栅线优化的目的，提高电池对电流的收集效率，同时尽可能的改善断栅对电池片效率及组件寿命的影响。通过设置纵向副栅线之后，在很大程度上优化了光电流传输至主栅线的路径，且该纵向副栅线还能够将丝网印刷过程中断掉的副栅线重新连接，修复电极图形，减少断栅、虚印发生后光电流传输对短路电流及电池转换效率的影响，同时也降低了组件端局部发热所造成的组件热斑现象及对组件寿命的不良影响。由于电池正面接收光照强度较高，因而在电池正面的纵向副栅线数量较电池背面多。在电池正面，越靠近中部，纵向副栅线数量越多，这样能够提高发光效率。

进一步而言，本实施方式中的纵向副栅线是由多个间隔排布的微型段组成的，这些微型段整体上呈线性分布，每个微型段连接两条相邻的横向副栅线，且微型段的宽度为0.042mm。这样一来，由于纵向副栅线是间断的，显然能够减少纵向副栅线的用量，有利于减轻重量，降低成本，还能够减少纵向副栅线的遮光面积，进一步提高发光效率。

以上具体地示出和描述了本实用新型的示例性实施方式。应该理解，本实用新型不限于所公开的实施方式，相反，本实用新型意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。