Mwt晶硅太阳能电池的正面电极结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能应用技术领域，尤其涉及一种MWT太阳能电池的正面电极结构。
【背景技术】
[0002]作为传统化石能源的替代，清洁、安全、普遍和取之不竭的太阳能拥有巨大的发展潜力。太阳能电池是基于pn结光生伏特效应将光能转化为电能的半导体器件，其正面和背面都印刷有金属电极。发电时，将太阳能电池的正面置于光照下，照射到半导体的光子被捕获产生电子，在外置偏压的作用下，电子被正面电极收集，并输送到终端电路，实现太阳能发电。但在实际应用中，一方面电子在收集和输送过程中均有电阻损耗；另一方面正面电极的分布遮挡部分光照，从而造成电流损失。
[0003]传统太阳能电池片在组件封装时采用正面电极接触，一般手动将汇流带(镀锡的铜带)从位于一块电池正面的发射区电极焊接到位于另一块电池背面的基区电极。为保证焊接的空间，其电极的主栅线一般比较粗，从而导致主栅遮光率比较大。另外，在太阳能电池正面的焊接操作容易导致电池产生隐裂和碎片，焊料的残渣也会溅射到电池片上遮挡部分光照，降低太阳能电池片的转化效率。为消除正面焊接的不良影响和提高电池连接方式的自动化，研宄人员提出了目前广泛使用的背接触结构太阳能电池。背接触太阳能电池是指电池的发射区电极和基区电极均位于电池背面的一种硅太阳能电池，其特点是取消了太阳能电池正面为了焊接使用的主栅线，只保留副栅线收集电流并通过技术手段输送到电池背面，正负电极的焊接都在背面进行，减少正面的遮光损失，提高转化率。
[0004]金属穿孔卷绕(Metallizat1n Wrap Through，MWT)太阳能电池是背接触结构电池中的一种，它通过激光穿孔和灌空印刷技术将正面发射极的接触电极穿过硅片基体引导到硅片背面，相比于传统太阳能电池正面电极7% -8%的遮光率，MWT太阳能电池直接减少主栅的遮光面积和银浆耗量，在降低生产成本的同时提高了太阳能的光电转化效率。
[0005]为了尽可能的收集太阳能电池表面溢出的电流，受光面的正面电极要求尽可能细而密的分布在电池表面，但过细的栅线导致电阻增大，运输电流时损耗大，过密的栅线会消耗大量的浆料且遮光大，电池成本增加而转化效率反而降低。因此，一个优越的电极图案是电流损失，遮光损失和浆料消耗量的最佳匹配。即，在可接受的浆料成本下，通过栅线的粗细疏密结构调节电流损耗和遮光损耗，最终实现电池转化效率的提升。对电池组阵列来说，电极上微小的优化也会积少成多带来可观的效益。
【发明内容】
[0006]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种优化的MWT太阳能电池的正面电极结构，以提高电极对电流的收集效率，提高太阳能电池的转化效率，并降低印刷成本。
[0007]根据本发明实施例的MWT太阳能电池的正面电极结构，包括至少2个重复单元，每个重复单元包括:位于重复单元中心的贯穿孔电极；12条主栅线，12条主栅线以贯穿孔电极为中心呈放射状均匀分布；以及分布在每条主栅线两侧的多对副栅线，每对副栅线与相应的主栅线交于同一点以构成一个箭头结构。其中，各条副栅线与对应的主栅线的夹角等于相邻的两条所述主栅线的夹角的一半，任何两条平行且相邻的副栅线之间的间距均相等，每条主栅线终止于位于该条主栅线最外侧的一对副栅线的交点处。
[0008]根据本发明实施例的MWT太阳能电池的正面电极结构，具有以下优点:
[0009](I)通过在电池片表面设置12栅线结构，相对于传统的8栅线结构更细密，更好的优化匹配电流损耗和遮光损耗，在降低银浆消耗的同时提高太阳能电池的转化效率；
[0010](2)该结构可确保在丝网印刷过程中，每条副栅线与其对应的主栅线的夹角与丝网印刷的张网角度不一致，从而避免构成会导致线电阻增大的“波浪状”栅线；
[0011](3)放射状的主栅线终止于其最外侧的一对副栅线的交点处的设计，可以降低栅线的遮光率，从而提尚太阳能电池的转化效率；
[0012](4)银浆的消耗相对传统的MWT太阳能电池的正面电极结构小，节约印刷成本。
[0013]另外，根据本发明上述实施例的MWT太阳能电池的正面电极结构还可以具有如下附加的技术特征:
[0014]在本发明实施例中，当每个重复单元的尺寸为38.5mmX38.5mm时，每条主栅线两侧分布有3对或4对副栅线。由于副栅线过疏不利于电流的收集，副栅线过密会遮挡部分阳光，不利于电流的产生，故在本发明实施例中，每条主栅线配置3对或4对箭头结构的副栅线，从而实现电流损耗和遮光损耗的优化匹配。副栅线的数量还受副栅线的宽度制约，副栅线的宽度越细，副栅线的数量可以相应地增多。
[0015]在本发明实施例中，每条主栅线的宽度自贯穿孔电极向外扩散方向逐渐递减，以合理减少遮光率和电流输送损耗。优选地，每条主栅线的宽度自贯穿孔电极向外扩散方向线性递减。
[0016]在本发明实施例中，竖直方向和水平方向的主栅线的宽度整体上小于倾斜方向的主栅线的宽度，以减小电流的传输损耗。所谓“整体上小于”是指，竖直方向和水平方向的主栅线的最大宽度(靠近贯穿孔电极端的宽度)小于倾斜方向的主栅线的最大宽度，并且竖直方向和水平方向的主栅线的最小宽度(远离贯穿孔电极端的宽度)小于倾斜方向的主栅线的最小宽度。
[0017]在本发明实施例中，当每个重复单元的尺寸为38.5mmX38.5mm时，竖直方向和水平方向的主栅线的宽度变化范围为150 μ m-60 μ m，倾斜方向的主栅线的宽度变化范围为200 μ m-80 μ m0
[0018]在本发明实施例中，每条副栅线的宽度均匀。
[0019]在本发明实施例中，每条副栅线的宽度小于主栅线的最小宽度。
[0020]在本发明实施例中，每条副栅线的宽度为丝网印刷技术的极限线宽。
【附图说明】
[0021]图1示出根据本发明实施例的MWT太阳能电池的正面电极结构中的一个重复单
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[0022]图2示出根据本发明实施例的MWT太阳能电池的正面电极结构。
[0023]图3示出根据本发明实施例的MWT太阳能电池的正面电极结构中的一个重复单元中的倾斜方向的主栅区域和水平方向的主栅区域的电流收集状况。
【具体实施方式】
[0024]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0025]本发明实施例提供一种MWT太阳能电池的正面电极结构，该正面电极结构包括至少2个重复单元。图1所示为重复单元的结构。如图1所示，重复单元包括:位于重复单元中心的贯穿孔电极、12条主栅线和分布在每条主栅线两侧的多对副栅线。
[0026]其中，贯穿孔电极用于通过银浆灌孔印刷技术将正面电极贯穿基体引导到背面。
[0027]其中，12条主栅线以贯穿孔电极为中心呈放射状均匀分布。所谓“均匀分布”是指相邻主栅线的夹角相同，即理论上均为30°。在实际生产中，考虑到工艺误差，相邻主栅线的夹角可以为30° ±0.5°。12条主栅线包括2条水平方向的主栅线、2条竖直方向的主栅线以及8条倾斜方向的主栅线。如图1所示，1.1,1.3,1.2分别表示重复单元中竖直方向、水平方向和倾斜方向的主栅线。通过在电池片表面设置12栅线，相对于传统的8栅线结构更细密，缩短电流在高方阻的衬底(例如硅片)表面的运动路程，丛而达到减小电流运输损耗，提尚电流收集效率的目的。
[0028]其中，副栅线成对设置在主栅线的两侧，并且每对副栅线与相应的主栅线交于同一点以构成一个箭头结构。如图1所示，1.4、1.5、1.6、1.7分别表示重复单元中的副栅线。各条副栅线与其对应的主栅线的夹角均相同，等于相邻的两条主栅线的夹角的一半，即各条副栅线与其对应的主栅线的夹角理论上为15°。也就是说，对应于同条主栅线的多个箭头结构相互平行，并且相邻的两条主栅线之间的多条副栅线相互平行。任何两条平行且相邻的副栅线之间的间距均相等。举例来说，如图1所示，同一条主栅线1.2对应的两条相邻的副栅线1.4和1.5相互平行，相邻的两条主栅线1.2和1.3各自对应的副栅线1.5和1.6相互平行，并且副栅线1.4和1.5之间的间距dl与副栅线1.5和1.6之间的间距d2相等。也就是说，副栅线1.5和1.6关于主栅线1.2和1.3构成的夹角的角平分线对称，副栅线1.4和1.7关于主栅线1.2和1.3构成的夹角的角平分线对称。根据本发明实施的电极图案，每条副栅线与其对应的主栅线的夹角理论上为15° (在实际生产中，考虑到工艺误差，每条副栅线与其对应的主栅线的夹角可以为15° ±0.5° )，这与丝网印刷的张网角度(指丝网的经、玮线与网框边的夹角)22.5°不一致，从而避免造成“