专利名称：一种高效晶体硅太阳能电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种太阳能电池，尤其是一种高效晶体硅太阳能电池。
背景技术：
随着社会的发展，太阳能电池的应用也越来越广泛，太阳能电池的种类繁多，按材 料可大致分为晶体硅太阳能电池、非晶硅薄膜电池、化合物太阳能电池和染料敏化纳米晶 太阳能电池等。其中晶硅太阳能电池占据目前80%以上的市场份额，它又主要分为单晶硅 太阳能电池和多晶硅太阳能电池。太阳光照在半导体pn结上，激发出电子_空穴对，并扩散进空间电荷区；在pn结 内建电场的作用下，空穴由η区流向P区，电子由P区流向η区，在pn结两端产生一个光生 电动势，接通两端后就形成电流，这就是太阳能电池工作原理。丝网印刷是制作太阳能电池的关键环节，即在电池的光照面印刷一层金属栅线电 极材质为银，主栅和细栅(线状栅线)垂直分布，细栅是为了收集电流，主栅线为长方形 片状，为了将单体电池串焊成组件，在电池的背面印刷一层金属导电浆料(背电场和背电 极)。在丝网印刷环节中，影响太阳能电池转换效率的因素主要有两个一是印刷上去的正 面栅线电极的遮光面积越小越好；二是正面金属栅线电极的电阻越小越好；传统工艺采用一次印刷形成正面栅线电极。如果要降低栅线的遮光面积，必须降 低金属银的用量，但同时也会增加金属栅线的电阻，最终导致太阳能电池的转换效率变低， 得不偿失。相反，如果要降低金属栅线电阻，就必须增加金属银的用量，这样不仅增加成本， 同时也增加了金属栅线的遮光面积，同样不利于太阳能电池效率的提升。所以要提高太阳 能电池的转换效率是很困难的。
发明内容本实用新型提供一种结构简单，减少成本的前提下提高能源利用率的高效晶体硅 太阳能电池。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种高效晶体硅太阳能电池， 包括晶体硅片、表面电极、背面电极，表面电极设置在晶体硅片的光照面上，背面电极设置 在晶体硅片的背光面上，表面电极包括线状栅线，其特征在于还包括阶梯状主栅线，阶梯状 主栅线水平截面为三角形，阶梯状主栅线垂直水平面的截面为阶梯状，线状栅线与阶梯状 主栅线连接。此项设置将传统的主栅线通过两次丝网印刷形成阶梯状主栅线，由于在传统的栅 线布置上，由于工艺、材料价格的限制，一直是采用一次丝网印刷将银浆涂在太阳能电池片 上，然而这样在使用相同重量的银浆下，不仅增加了正面栅线的遮光面积，而且达不到到所 需的栅线高度，导致栅线电阻变大，使太阳能电池效率的提升遇到了瓶颈。而本实用新型将 主栅线设置成阶梯状的，而且水平截面为三角形，这样的形状，在面积上，假设传统长方形 栅线的长边为a，短边为b，遮光面积S = a*b，而等底同高的三角形遮光面积S = (a*b)/2，可见遮光面积减少到原来的1/2，做成阶梯状的形状增加了栅线的厚度，相当于两层栅线并 联，电阻会大大减小，增加晶体硅太阳能电池的发电效率，而且这样的结构，只要上阶梯的 高度不超过下阶梯的高度就节省了栅线的用料，不仅提高了高效晶体硅太阳能电池的能源 利用率，而且减少了成本。本实用 新型的进一步设置为阶梯状主栅线由上下两层片状栅线构成，上层片状 栅线与下层片状栅线的形状和尺寸均一样，上层片状栅线的长度短于下层片状栅线。此项设置阶梯状主栅线可以是一体设置的，也可以是分体设置的，此项设置是采 用分体设置，通过两次丝网印刷形成正面栅线电极。丝网印刷是把带有图像或图案的模版 被附着在丝网上进行印刷的，浆料渗透到丝网上的网孔中，在刮刀的作用力下，一部分被模 板挡住，一部分附着在目标物体上，栅线的材料主要为银浆，价格昂贵，为了控制成本，传统 的太阳能电池正面栅线是通过一次丝网印刷形成电极，而且这样的方式已经延用多年，从 未改变过。而此项设置采用的上下两层三角形阶梯的形状，而且上层栅线和下层主栅线的 三角形部分尺寸一样，上层主栅线的长度短于下层主栅线的长度，这样叠加在一起就构成 一个阶梯状栅线，上层主栅线是通过二次印刷印上去的，因此上下两层的厚度其实是一样 的，按照电阻的计算公式，栅线并联后的电阻1/R= 1/R±+1/RT，并联后的电阻基本为每个 主栅线电阻的一半，大大提高了本实用新型的发电效率，当然在这里指的是上下完全重合 部分的电阻，不是总阻值。本实用新型的进一步设置为在晶体硅片的表面还设有增透膜，表面栅线设置在 增透膜上，经过高温烧结，表面栅线穿透增透膜与晶体硅片连接。此项设置在表面栅线与晶体硅片表面之间设置了一层增透膜，增透膜的作用是减 少晶体硅片表面的反射光，加强晶体硅片的光电效应，提高能源转换率，由于增透膜是绝缘 的，所以表面的栅线要经过高温烧结，穿透增透膜，并使栅线与晶体硅电池形成接触连接， 高温烧结燃尽了浆料的有机成分，使栅线与晶体硅电池板形成良好的欧姆接触，减小阻值。
图1为本实施例的结构示意图；图2为本实施例阶梯状主栅线的示意图；图3为图1的A-A剖面具体实施方式
参考图1、图2、图3可知，本实用新型一种高效晶体硅太阳能电池，包括晶体硅片 1、表面电极、背面电极5，表面电极设置在晶体硅片1的光照面上，背面电极5设置在晶体 硅片1的背光面上，表面电极包括线状栅线2和阶梯状主栅线3，阶梯状主栅线3水平截面 为三角形，阶梯状主栅线3垂直水平面的截面为阶梯状，并由上下两层片状栅线构成，上层 片状栅线31与下层片状栅线32的形状和尺寸均一样，上层片状栅线31的长度短于下层片 状栅线32，线状栅线2与阶梯状主栅线3连接，呈横竖状分布，在晶体硅片1的表面还设有 增透膜4，表面栅线设置在增透膜4上，经过高温烧结，表面栅线穿透增透膜4与晶体硅片1 连接(图1和图3为本实用新型烧结前的图纸)。其中阶梯状主栅线3较矮的台阶作为外 接电极，用于与其他太阳能电池连接。[0017] 本实用新型的主要创新结构在于，将主栅线制作成阶梯形的，改变了主栅线的形 状，并增加了主栅线的厚度，这样不仅增加了本实用新型的光照面积，而且减小了栅线电 阻，使本实用新型提高了光能转换率和太阳能电池本身的性能，由于采用的是三角形叠加 的结构，阶梯状主栅线的高台阶至三角形的顶部，所用的料 与传统的一样，阶梯状主栅线的 低台阶至尾部，面积比传统主栅线的小，因此节省了原料，由于栅线的原料为银浆，价格昂 贵，因此成本的减少也是可观的。
权利要求1.一种高效晶体硅太阳能电池，包括晶体硅片、表面电极、背面电极，表面电极设置在 晶体硅片的光照面上，背面电极设置在晶体硅片的背光面上，表面电极包括线状栅线，其特 征在于还包括阶梯状主栅线，阶梯状主栅线水平截面为三角形，阶梯状主栅线垂直水平面 的截面为阶梯状，线状栅线与阶梯状主栅线连接。
2.按照权利要求1所述的高效晶体硅太阳能电池，其特征在于阶梯状主栅线由上下 两层片状栅线构成，上层片状栅线与下层片状栅线的形状和尺寸均一样，上层片状栅线的 长度短于下层片状栅线。
3.按照权利要求1或2所述的高效晶体硅太阳能电池，其特征在于在晶体硅片的表 面还设有增透膜，表面栅线设置在增透膜上，经过高温烧结，表面栅线穿透增透膜与晶体硅 片连接。
专利摘要本实用新型涉及一种太阳能电池，尤其是一种高效晶体硅太阳能电池。一种高效晶体硅太阳能电池，面电极设置在晶体硅片的光照面上，背面电极设置在晶体硅片的背光面上，表面电极包括线状栅线，还包括阶梯状主栅线，阶梯状主栅线水平截面为三角形，阶梯状主栅线垂直水平面的截面为阶梯状，线状栅线与阶梯状主栅线连接。上述结构将主栅线设置成阶梯状的，而且水平截面为三角形遮光面积减少到原来的1/2，做成阶梯状的形状增加了栅线的厚度，相当于两层栅线并联，电阻会大大减小，增加晶体硅太阳能电池的发电效率，而且只要上阶梯的高度不超过下阶梯的高度就节省了栅线的用料，不仅提高了太阳能电池的能源利用率，而且减少了成本。
文档编号H01L31/042GK201877439SQ20102056577
公开日2011年6月22日 申请日期2011年2月17日 优先权日2011年2月17日
发明者孙显强 申请人:温州昌隆光伏科技有限公司