一种增大光电转换效益的太阳能电池副栅极及其制作方法与流程

本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种增大光电转换效益的太阳能电池副栅极及其制作方法。

背景技术：

太阳能电池制作过程中，位于硅片表面的金属化电极的为不透明的材料，会对遮挡电极下方的太阳入射光，在栅极对应的硅片的下方形成了遮光区。为提升电池转换效率，细栅线印刷已成为光伏技术发展方向。现有技术主要通过细化栅极来减少遮光损失，但是其中的副栅线遮光面积依旧占总遮光面积的45％到55％。因此本发明设计了一种增大光电转换效益的太阳能电池副栅极及其制作方法，以提高入射到硅片上的太阳光的利用率，从而提高太阳能电池的光电转化率。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种增大光电转换效益的太阳能电池副栅极及其制作方法。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种增大光电转换效益的太阳能电池副栅极，所述的副栅极设置在硅片正表面上的金属电极层中，所述的硅片上依次设置了用于封装硅片的EVA层和玻璃层，所述的副栅极的顶端设有与副栅极同方向延伸的镜面体，所述的镜面体为对称结构，其横切面是等腰三角形，包括两侧的倾斜的镜平面和与副栅极的顶面重合的底面。

作为本发明的进一步改进，所述的镜平面与副栅极顶面之间的夹角大于0°或者小于45°。

作为本发明的进一步改进，所述的夹角优选为30°。

作为本发明的进一步改进，所述的副栅极的宽度为25-45um。

作为本发明的进一步改进，所述的镜面体的顶端到硅片的高度为15-25um。

作为本发明的进一步改进，所述副栅极的含银量为95-99％，所述镜面体的含银量大于99.99％。

根据以上所述的一种增大光电转换效益的太阳能电池副栅极的制备方法，包括：

在电池的正面用银浆A印刷副栅极，烘干后在副栅极的顶端用银浆B套印镜面体的预制体，所示的镜面体预制体的顶端为水平面，并进行烘干烧结；

采用镭射抛光法对镜面体预制体的顶端进行镜面抛光，形成两侧为倾斜对称的镜平面。

作为本发明的进一步改进，所述的镭射抛光法包括冷抛法、三维自持抛光法。

作为本发明的进一步改进，对预制体进行镜面抛光时，所用的激光器发射的激光与垂直平面之间的角度和所形成的镜平面与副栅极之间的夹角相等。

本发明的有益效果：本发明采用通过在副栅极的顶端套印一层高纯度的银，并用镭射抛光法形成顶面对称的具有反射镜平面的镜面体。该镜平面能够对入射的太阳光进行反射，改变太阳光在电池中的传播光路，使得照射到副栅极上的太阳光经反射照射到硅片的受光区域，以提高太阳光的利用率和太阳能电池的光电转换效率。

附图说明

图1为现有技术中的太阳能电池片的结构示意图及太阳光照射到副栅极区的光路图；

图2为本发明中的太阳能电池片的结构示意图及太阳光照射到副栅极区的光路图；

图3为本发明中的副栅极的结构示意图；

图4是图3所述的副栅极的制作过程；

图5为本发明中的第一种实施例的光路图；

图6为本发明中的第二种实施例的光路图；

其中：1-硅片，2-EVA层，3-玻璃层，4-副栅极，5-镜面体，601-ND-YAG激光器，602-ArF/XeCl准分子激光器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图2所示的本发明中所述的太阳能电池的结构，所述的电池包括硅片1和依次设置在硅片1表面用于封装硅片1的EVA层2和玻璃层3，其中本发明中所改进的副栅极4设置在硅片1正面的电极层中。本发明中所述的玻璃层3采用的是全反射玻璃。

如图2和图3所示的本发明的太阳能硅片1的副栅极4的结构，在所述的副栅极4的顶端设置了与副栅极4的延伸方向同步延长的镜面体5，所述的镜面体5是对称结构，其横切面是等腰三角形，其底面与副栅极4的顶面的尺寸相同，二者完全重合。所形成的镜面体5顶部的镜平面为倾斜的平面，与副栅极4的底部平面之间夹角设定为θ，能够对入射的太阳光进行反射，改变光线的传播方向。本发明中，所述的镜面体5使用大于95％高纯度的银浆制作而成，烧结后含银量大于99.99％，该银浆能够形成具有高反射性的镜平面。所述的镜面体5与位于硅片1外层的全反射玻璃相配合，使得照射到副栅极4区域的太阳经过两次反射照射到硅片1上的受光区域，以提高太阳能电池的光电转化率。

太阳光照射到本发明制造的硅片1光路的传播图如图5所示，其中照射到硅片1上的太阳光的入射角为φ，φ的值在0-90°之间。太阳光经镜面体5反射后的反射光线与硅片1表面的反射角Θ与φ和θ之间的关系如公式一所示：

Θ_左＝φ-2θ

或Θ_右＝(180°-φ)-2θ

由公式一可知，由于φ的最大值为90°，因此所述的镜平面与副栅极4顶面之间的夹角θ的最大值不超过45°。且最终所得到的反射角Θ的值随之而φ的增大而增大，θ的减小而增大。由于Θ值过小会使得反射出来的太阳光传播到受光区域的距离增大，反射光线与硅片1表面几近平行，不利于反射光线照射到硅片1的受光区，但是Θ值过大会使得反射光线再次射到经镜平面上造成多次反射现象，因此θ需要选定合适的值。

由于太阳照射到地面的角度随着季节和时间的变化在不断变化着，该入射角φ的角度变化在0-90°之间，为了减小不断变化的太阳光的入射角φ对反射角Θ的影响，会对所述的太阳能电池进行调节，使得太阳的入射光线直射于硅片1的表面，这样入射光线与副栅极4顶面的夹角φ为90°。如图6所示，同时由于所述的镜面体5采用对称的机构，当入射角φ小于90°-θ的差值，所述的镜面体5只能利用其中充分利用左侧的镜面对太阳光进行反射，右侧的反射镜面反射的太阳光无法经反射达到硅片1的有效区域上，削弱了镜面体5的能够反射太阳光的有效面积。当φ的值为90°时，镜面体5两侧所形成的光线传播机构具有对称的路线。因此当太阳光入射角φ的角度为90°时，反射光与硅片1表面的夹角Θ为90°-2θ。

在本发明的一种实施例中，如图2所示，所制备的镜面体5与副栅极4的夹角为30°时，太阳光垂直照射硅片1的表面，经反射93％的光能可实现完全反射。

如上所述，制作以上所述的电极的副栅极4包括以下步骤：

首先，在电极的正面用含银量为90-95％的银浆A印刷副栅极4，在200-350℃的条件下烘干，之后通过4+1CCD进行对位后在副栅极4的顶端用含银量大于95％的银浆B套印棱镜面，最后将硅片1送入烧结炉中，在500-850℃的条件下进行烧结。经烧结后，银浆A在玻璃体的作用下贯穿氮化硅膜，所形成的副栅极的含银量为95-99％，与发射极形成良好的欧姆接触。同时上层高纯度银浆B熔融，与基层银浆形成良好的欧姆接触。

然后，采用镭射抛光法对镜面体5进行镜面抛光。所述的镭射抛光法包括冷抛法、三维自持抛光法。

本发明的一种实施例中，采用的是冷抛光法形成夹角为30°的镜平面。具体如图4所示，将在副栅极的顶端套有高纯度银的预制体放置在水平面上，之后先后采用一对ND-YAG激光器601和ArF/XeCl准分子激光器602按照与垂直平面呈30°的角度对称的放置在所需抛光的镜面体预制体的两侧对顶部平面进行抛光，从而在镜面体预制体顶面的两侧形成了底角θ为30°的镜面体。其中所述的ND-YAG激光器601采用波长532nm，脉冲15ns，能量密度3.2-800J/cm2的激光对预制体顶平面进行粗抛形成倾斜面；所述的ArF/XeCl准分子激光器602采用波长193nm，脉冲15ns，能量密度16.5J/cm2的激光对且倾斜面进行精抛，形成表面光滑的具有高反射率的镜平面。

本发明所采用的冷抛光法通过打断原子键实现材料的去除。作用时，热效应可以被忽略，不产生裂纹；精确的三维自持抛光技术可以让副栅表面形成30°角度的峰状光滑镜平面，同时又不会造成周围材质的损伤。所制作的镜面的反射率可达95％以上。

本发明所制作的电极副栅极4的宽度25-45um，其上方的镜面体5的顶端到硅片1的高度为15-25um。通过镜面的反射提高了照射到太阳能电池上的太阳光的利用率，能够极大的提高所制备的电池的光电转换效率，能够使得电池的短路电流提高100-250mA，而且镜面体能够增加副栅极4的高度使得填充因子增加0.2％-0.5％，从而使得太阳能电池的光电转换效率最终提高0.24％-0.6％。

如表1所示的，采用了本发明所述制备的副栅极4的宽度为30-50μm，镜面体5的高度为8-15μm，镜面体5的底角θ为30°的电池片的电池性能与常规电池片的电池性能之间的变化关系如下：

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。