一种适用于分步印刷的高效太阳电池的电极结构的制作方法

本实用新型涉及太阳能电池的制造领域，尤其涉及一种适用于分步印刷的高效太阳电池的电极结构。

背景技术：

近年来，太阳能电池的主流产品已经从传统电池过渡到高效perc电池，而随着电池产品转换效率趋于瓶颈和生产工艺的不断成熟，太阳电池持续降本增效面临着巨大的挑战。

当前太阳电池生产非硅成本中，银浆成本独占鳌头。当前的电极的印刷方法主要有三种：(1)单次丝网印刷技术；(2)二次印刷技术：先印细栅，然后主细栅一起再次印刷。(3)分步印刷技术：主栅和细栅分开印刷。

如图1所示，单次丝网印刷的印刷图形由主栅1、主细栅间渐变结构2和细栅3组成，由于单次印刷网版的局限，太阳电池成本很难降低，而且，采用单次丝网印刷技术，电池可靠性也较难达到要求；

如图2a、2b、2c所示，二次印刷，第一步先印刷细栅3(如图2a)，第二次印刷主细栅(如图2b)，第二次印刷的主细栅图形与第一次印刷的细栅图形重叠，得到图形一致的二次印刷图形(如图2c)。二次印刷技术可有效提高太阳电池效率，但其印刷需要精准对位，且印刷良率、印刷可靠性和印刷单耗等问题无法得到有效解决，量产难度较高。

如图3a、3b、3c所示，分步印刷采用主栅和细栅分开印刷方式，第一步先印刷带有主栅1和主细栅渐变结构2的主栅图形(如图3a)；然后印刷带有细栅3和主栅位置镂空的细栅图形(如图3b)，从而形成与单次印刷图形一致的正面栅线(如图3c)。分步印刷技术能有效提高太阳电池效率，同时降低生产成本，但目前分步印刷设计还存在印刷对位偏移，电池组件端可焊接性较差等问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种适用于分步印刷的高效太阳电池的电极结构，有效避免现有分步印刷对位偏移造成的外观和el不良问题和搭接处平行叠印的印刷不良问题，同时避免了电池主栅和细栅搭接不良造成组件端焊接问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种适用于分步印刷的高效太阳电池的电极结构，包括主栅和细栅，所述主栅和细栅连接；

其中，所述主栅包括焊接区主栅线和主栅搭接结构，所述主栅搭接结构与焊接区主栅线连接，且所述主栅搭接结构的宽度自靠近焊接区主栅线至远离焊接区主栅线的方向逐渐变小；

所述细栅包括细栅线和连接相邻两根细栅线的细栅搭接结构，所述细栅线的一端与细栅搭接结构连接形成封闭结构，另一端与细栅搭接结构连接形成封闭结构或者为开放结构；

相邻两根主栅之间的距离为主栅搭接结构间距，所述主栅搭接结构间距与所述细栅线的长度相匹配，所述主栅搭接结构与细栅搭接结构相交叠印，每一主栅的两侧以及每一细栅线的两侧均形成至少两个相交叠印的交点。

作为上述方案的改进，所述主栅选用非烧穿型银浆印刷形成，所述细栅选用烧穿型银浆印刷形成。

作为上述方案的改进，所述非烧穿型银浆由银粉、银包铜粉、玻璃粉、添加剂和有机载体组成；

所述烧穿型银浆由银粉、玻璃粉和有机载体组成。

作为上述方案的改进，所述非烧穿型银浆由银粉55～80％、银包铜粉15～40％、玻璃粉1～3％、添加剂1～3％和有机载体1～3％组成；

所述烧穿型银浆由94～98％银粉、1～3％玻璃粉和1～3％有机载体组成。

作为上述方案的改进，所述主栅搭接结构为三角形、梯形、半圆形或半椭圆形；

所述细栅搭接结构为一字型、v形、u形、半圆形或半椭圆形。

作为上述方案的改进，所述主栅搭接结构为三角形，所述细栅搭接结构为v形，所述主栅搭接结构与细栅搭接结构相交叠印，每一主栅的两侧以及每一细栅线的两侧均形成两个相交叠印的交点。

作为上述方案的改进，所述焊接区主栅线和主栅搭接结构同步印刷形成；

所述细栅线与细栅搭接结构同步印刷形成。

作为上述方案的改进，所述主栅根数为4～20根，且等距分布，所述焊接区主栅线的线宽为10～1000μm，所述主栅搭接结构的宽度为10～2000μm；

所述细栅线的线宽为10～100μm，细栅间距为10～2000μm，且等距分布；连接相邻两根细栅线的细栅搭接结构的线宽为10～300μm；

作为上述方案的改进，所述主栅搭接结构设置为镂空；

或者所述主栅搭接结构设置为实心。

实施本实用新型，具有如下有益效果：

本实用新型的主栅图形包括焊接区主栅线和主栅搭接结构，细栅包括细栅线和连接相邻两根细栅线的细栅搭接结构，其通过焊接区主栅线宽、主栅搭接结构间距和细栅线长度相匹配，可使相邻的两根细栅线同时从两侧与主栅搭接结构相交叠印形成至少两个交点，从而使每一主栅的两侧以及每一细栅线的两侧均形成至少两个相交叠印的交点。相比现有的主栅渐变与细栅单点搭接方案，本实用新型对分步印刷对位误差精度容错率更高，搭接可靠性更好，可有效减少因分步印刷搭接偏移造成的外观和el不良等问题。

本实用新型采用主栅浆料印刷主栅搭接结构，可有效防止细栅断栅对电流传输造成影响，搭接部位距离主栅焊接区较远，可避免搭接处对组件端焊接性能的影响。而且，主栅选用焊接性好，附着力较高且成本较低的非烧穿型银浆，在保证太阳电池焊接可靠性的同时，能避免主栅区钝化膜破坏，可有效提高太阳电池开路电压，从而提高转换效率；细栅选用印刷性较强且塑形较好的烧穿型银浆，在保证与电池片正面接触的同时，能降低传输电流损失和正面遮光损失，有效提高太阳电池短路电流和填充因子，从而提高转换效率。

附图说明

图1是现有单次丝网印刷得到栅线的效果图；

图2a是现有二次印刷过程中对细栅印刷的示意图；

图2b是现有二次印刷过程中对主细栅印刷的示意图；

图2c是现有二次印刷得到栅线的效果图；

图3a是现有分步印刷过程中对主栅印刷的示意图；

图3b是现有分步印刷过程中对细栅印刷的示意图；

图3c是现有分步印刷得到栅线的效果图；

图4a是本实用新型主栅的结构示意图；

图4b是本实用新型细栅的结构示意图；

图4c是本实用新型电极结构的结构示意图；

图5是图4c所示a部的局部放大图；

图6是本实用新型主栅的另一种结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型作进一步地详细描述。

本实用新型提供了一种适用于分步印刷的高效太阳电池的电极结构，包括主栅1和细栅3，所述主栅1和细栅3连接，优选为垂直连接，其中：

如图4a所示，所述主栅1包括焊接区主栅线11和主栅搭接结构12，所述主栅搭接结构12与焊接区主栅线11连接。

所述主栅搭接结构12的宽度a自靠近焊接区主栅线11至远离焊接区主栅线11的方向逐渐变小，能有效减少主栅浆料的用量，搭接部位距离主栅焊接区较远，可避免搭接处对组件端焊接性能的影响。而且，本实用新型采用主栅浆料印刷主栅搭接结构，可有效防止细栅断栅对电流传输造成影响。

所述焊接区主栅线11的内部填充主栅浆料，并可根据产品具体要求进行设计，例如镂空，非焊点区域收窄，主栅两端优化串焊应力的尖端或分叉结构等。

如图4b所示，所述细栅3包括细栅线31和连接相邻两根细栅线31的细栅搭接结构32，所述焊接区主栅线11与细栅线31相互垂直。印刷主栅1和细栅3之后，形成图4c的栅线的效果图。

所述细栅线31的一端与细栅搭接结构32连接形成封闭结构，另一端与细栅搭接结构32连接形成封闭结构或者为开放结构。具体的，结合图4b，其包括四个部分的细栅，从左到右依次为细栅ⅰ部、细栅ⅱ部、细栅ⅲ部、细栅ⅳ部，中间的镂空部位对应主栅位置。其中，细栅ⅰ部和细栅ⅳ部的细栅线31的一端与细栅搭接结构32连接形成封闭结构，另一端为开放结构；细栅ⅱ部、细栅ⅲ部的细栅线31的两端均与细栅搭接结构32连接形成封闭结构。

相邻两根主栅1之间的距离为主栅搭接结构间距b，所述主栅搭接结构间距b与所述细栅线31的长度相匹配，所述主栅搭接结构12与细栅搭接结构32相交叠印，可使相邻的两根细栅线同时从两侧与主栅搭接结构相交叠印形成至少两个交点，以使每一主栅的两侧以及每一细栅线的两侧均形成至少两个相交叠印的交点。相比现有的主栅渐变与细栅单点搭接方案，本实用新型对分步印刷对位误差精度容错率更高，搭接可靠性更好，可有效减少因分步印刷搭接偏移造成的外观和el不良等问题。

优选的，所述主栅1的根数为4～20根，且等距分布，所述焊接区主栅线11的线宽为10～1000μm，所述主栅搭接结构12的宽度为10～2000μm；所述细栅线31的线宽为10～100μm，细栅间距为10～2000μm，且等距分布；连接相邻两根细栅线31的细栅搭接结构32的线宽为10～300μm；

所述主栅搭接结构12和细栅搭接结构32的形状有多种实施方式，所述主栅搭接结构12优选为三角形、梯形、半圆形或半椭圆形；所述细栅搭接结构32优选为一字型、v形、u形、凹槽形、半圆形或半椭圆形，但不限于此。更佳的，所述主栅搭接结构12优选为等腰三角形、等腰梯形、弧形、半圆形或半椭圆形；所述细栅搭接结构32优选为一字型、v形或等腰凹槽形。更佳的，所述主栅搭接结构12为三角形，所述细栅搭接结构32为v形，所述主栅搭接结构12与细栅搭接结构32相交叠印，可使相邻的两根细栅线同时从两侧与主栅搭接结构相交叠印形成至少两个交点，以使每一主栅的两侧以及每一细栅线的两侧均形成两个相交叠印的交点，实现更好的搭接可靠性。

需要说明的是，图4a、图4b、图4c所示的实施例即为主栅搭接结构12为三角形，细栅搭接结构32为v形。

其中，等腰三角形的主栅搭接结构的底边长度范围为10～2000μm，顶角角度范围为20～160°；等腰梯形的主栅搭接结构的底边长度范围为10～2000μm，底边与腰的夹角范围为20～90°；半圆形的主栅搭接结构的直径范围为10～2000μm；半椭圆的主栅搭接结构与焊接区主栅线11的交点长度范围为10～2000μm。

一字型的细栅搭接结构32的长度为细栅间距；v形的细栅搭接结构32的夹角范围为20～160°；等腰凹槽形的细栅搭接结构32的底边长度范围为10～2000μm，底边与腰的夹角范围为90～160°；半圆形的细栅搭接结构32的直径范围为10～2000μm；半椭圆的细栅搭接结构32的与细栅线的交点长度范围为10～2000μm；

如图5所示，主栅搭接结构12优选设置为镂空，其图形内不填充浆料，能有效减少主栅浆料的用量，而且,镂空的主栅搭接结构12与细栅搭接结构32的相交处，也会形成两个交点，进一步保证搭接的可靠性。

如图6所示，本实用新型提供了另一种实施方式的主栅，其与图4a所示主栅所不同的是，主栅搭接结构12设置为实心，其图形内填充浆料。

所述焊接区主栅线和主栅搭接结构同步印刷形成，所述细栅线与细栅搭接结构同步印刷形成，可以简化印刷步骤。

所述主栅选用焊接性好，附着力较高且成本较低的非烧穿型银浆，在保证太阳电池焊接可靠性的同时，能避免主栅区钝化膜破坏，可有效提高太阳电池开路电压，从而提高转换效率；所述细栅选用印刷性较强且塑形较好的烧穿型银浆，在保证与电池片正面接触的同时，能降低传输电流损失和正面遮光损失，有效提高太阳电池短路电流和填充因子，从而提高转换效率。

具体的，所述非烧穿型银浆由银粉、银包铜粉、玻璃粉、添加剂和有机载体组成。非烧穿型银浆用于主栅的印刷，可以仅实现电流传输的功能，而不破坏主栅下的钝化介质膜，避免造成多余复合，提升电池的开路电压。同时由于其和副栅分开印刷，不需要考虑到副栅的高度，在网版可做更多优化，减少浆料的使用量，提高串焊可靠性，从而降低晶体硅太阳电池制造成本，提高太阳电池可靠性。所述非烧穿型银浆各组分的用量可以根据实际情况进行设计，优选的，所述非烧穿型银浆由银粉55～80％、银包铜粉15～40％、玻璃粉1～3％、添加剂1～3％和有机载体1～3％组成。

所述烧穿型银浆由银粉、玻璃粉和有机载体组成。传统单次印刷浆料均采用烧穿型浆料，可以穿透钝化减反射膜与太阳电池正面形成接触导出电流，同时维持较好的印刷线型兼顾良好的印刷可靠性。而本实用新型分步印刷细栅浆料选用能优化印刷线型和接触性能的烧穿型银浆，与非烧穿型主栅搭配使用，达到最佳的效果。所述烧穿型银浆各组分的用量可以根据实际情况进行设计，优选的，所述烧穿型银浆由94～98％银粉、1～3％玻璃粉和1～3％有机载体组成。

下面以具体实施例进一步阐述本实用新型

实施例1

采用156.75*156.75mm尺寸的电池；

在电池的正面先按主栅图形来印刷主栅1，主栅1包括焊接区主栅线11和主栅搭接结构12，焊接区主栅线11的宽度为700μm，主栅搭接结构12为等腰三角形，三角形边长为713.5μm，顶角为60°，印刷主栅的浆料采用非烧穿型银浆，网版为325目数丝网印刷网版；

再按细栅图形来印刷细栅3，所述细栅3包括细栅线31和连接相邻两根细栅线31的细栅搭接结构32，细栅线31的宽度为30μm，细栅搭接结构32为v形，细栅搭接结构的线宽为100μm，印刷细栅的浆料采用烧穿型银浆；

实施例1的印刷正面电极的综合银耗较单次印刷银耗低11mg，平均转换效率提高了0.124％，主要体现在开路电压提高了2.5mv，短路电流提高了38ma；分步印刷电池的主栅拉力均值较传统单次印刷主栅拉力高1～2n。

实施例2

采用158.75*158.75mm尺寸的电池；

在电池的正面先按主栅图形来印刷主栅1，主栅1包括焊接区主栅线11和主栅搭接结构12，焊接区主栅线11的宽度为700μm，主栅搭接结构12为等腰三角形，三角形边长为722.7μm，顶角为60°，印刷主栅的浆料采用非烧穿型银浆，网版为325目数丝网印刷网版；

再按细栅图形来印刷细栅3，所述细栅3包括细栅线31和连接相邻两根细栅线31的细栅搭接结构32，细栅线31的宽度为30μm，细栅搭接结构32为凹槽形，顶边的长度为481.8μm，顶边与腰边的夹角为120°，细栅搭接结构的线宽100μm，印刷细栅的浆料采用烧穿型银浆；

实施例2的印刷正面电极的综合银耗较单次印刷银耗低12.3mg，平均转换效率提高了0.132％，主要体现在开路电压提高了2.5mv，短路电流提高了39ma；分步印刷电池的主栅拉力均值较传统单次印刷主栅拉力高1～2n。

实施例3

采用161.7*161.7mm尺寸的电池；

在电池的正面先按细栅图形来印刷细栅3，所述细栅3包括细栅线31和连接相邻两根细栅线31的细栅搭接结构32，细栅线31的宽度为30μm，细栅搭接结构32为v形，细栅搭接结构的线宽为100μm，印刷细栅的浆料采用烧穿型银浆；

再按主栅图形来印刷主栅1，主栅1包括焊接区主栅线11和主栅搭接结构12，焊接区主栅线11的宽度为700μm，主栅搭接结构12为等腰梯形，等腰梯形的底边长为736.2μm，底边与腰边的夹角为60°，印刷主栅的浆料采用非烧穿型银浆，网版为325目数丝网印刷网版；

实施例3的印刷正面电极的综合银耗较单次印刷银耗低13.5mg，平均转换效率提高了0.152％，主要体现在开路电压提高了2.7mv，短路电流提高了43ma；分步印刷电池的主栅拉力均值较传统单次印刷主栅拉力高1～2n。

实施例4

采用161.7*161.7mm尺寸的电池；

在电池的正面先按细栅图形来印刷细栅3，所述细栅3包括细栅线31和连接相邻两根细栅线31的细栅搭接结构32，细栅线31的宽度为30μm，细栅搭接结构32为凹槽形，顶边长为504μm，顶边与腰边的夹角为120°，细栅搭接结构的线宽为100μm，印刷细栅的浆料采用烧穿型银浆；

再按主栅图形来印刷主栅1，主栅1包括焊接区主栅线11和主栅搭接结构12，焊接区主栅线11的宽度为700μm，主栅搭接结构12为等腰梯形，等腰梯形的底边长为756μm，底边与腰边的夹角为60°，印刷主栅的浆料采用非烧穿型银浆，网版为325目数丝网印刷网版；

实施例4的印刷正面电极的综合银耗较单次印刷银耗低14.7mg，平均转换效率提高了0.165％，主要体现在开路电压提高了2.8mv，短路电流提高了48ma；分步印刷因采用高可靠性的主栅浆料，分步印刷电池的主栅拉力均值较传统单次印刷主栅拉力高1～2n。

以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。