CN102130193A - 拓扑学原理设计的硅太阳能电池正电极 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及硅太阳能电池正电极设计领域，特别是一种拓扑学原理设计的硅太阳能电池正电极它，包括细栅线和主栅线，电池片正面的多根细栅线为同心圆和同心圆弧形，相邻细栅线之间的距离为2～3mm。本发明所设计的硅太阳能电池栅线传导结构，运用拓扑学规律，改变其分布状况，增加电池片表面的电子的传输速度，增加电子的有效传导。

Description

拓扑学原理设计的硅太阳能电池正电极
技术领域
本发明涉及硅太阳能电池正电极设计领域，特别是一种拓扑学原理设计的硅太阳能电池正电极。
背景技术
目前晶体硅太阳能电池产业化技术已经非常成熟，然而与常规能源相比，相对较高的成本与较低的效率制约了其发展，对于如何降低成本及提高转换效率，人们进行了大量的研究。
在影响效率的因素中，栅线是其中一个关键因素。硅太阳能表面的栅线设计是为了最大限度的收集光电流，并尽可能的降低串联电阻，这就意味着栅线应越密越粗越好，然而这必然减少了硅电池的受光面积。因此栅线的设计应是受光面积与收集光电流及降低串联电阻之间的折中。为了将光电流收集起来并输送到负载上使用，存在一个与高效电池结构设计相应的电池栅线结构的最佳设计问题。栅线结构设计得好，将使电池的串联电阻最小，从而使功率损耗最小、输出功率最大，这对大面积功率输出的单体太阳能电池尤为重要。
为了获得尽可能高的光电转换效率，对电池的结构必须进行详细设计。而设计时需要考虑的原则有：
1.如何减小入射光的反射和透射损失；
2.如何使光生载流子尽可能地被P-n结收集，以使光电流最大、暗电流最小；
3.功率损耗最小的电流收集栅线的设计。
而现在的电极设计是一至两条主栅线和多条与主栅线垂直的细栅线，细栅线收集电池片产生的电流汇集到到主栅线上后导出。虽然这种设计减少了硅电池 的受光面积，但增加电池片的串联电阻，对硅片的转化效率产生了很大影响。虽然现在可以通过将栅线作的很高和很窄的截面积来降低串联电阻，但这样增加了浆料的使用量，增加制造成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服上述现有技术存在的缺陷，在降低成本的同时，不影响受光面积的情况下，增加光电流的收集，并最终提高硅太阳能电池的光电转换效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种拓扑学原理设计的硅太阳能电池正电极，包括细栅线和主栅线，电池片正面的多根细栅线为同心圆和同心圆弧形，相邻细栅线之间的距离为2～3mm。本发明所设计的硅太阳能电池栅线传导结构，运用拓扑学规律，改变其分布状况，增加电池片表面的电子的传输速度，增加电子的有效传导。
进一步限定，所有细栅线1的圆心位于电池片的中心
再进一步限定，相邻的同心圆之间的距离为2～2.5mm，同时细栅线宽度为70～80um。栅线的增加会增大遮光面积，为了保证有效面积的不变，将栅线的宽度降低，同时也能控制印刷质量不变。栅线的形状的改变有效的解决了电子传输问题，同时通过降低栅线的宽度也没有影响电池的制造成本。
优选，相邻的同心圆之间的距离为2.39mm，同时细栅线宽度为75um。
主栅线有三根，分为中部主栅线和两个两侧主栅线，两侧主栅线位于中部主栅线两侧，中部主栅线穿过细栅线的圆心，两侧主栅线的分为四段，分别是两头的垂直段和中间的倾斜段，中间的两个倾斜段在硅片边缘处相交，构成外凸的凸角。因为细栅线的形状，设计主栅线具有凸角，以利于更有效的将电子迅速导出。
主栅线的图形以中部主栅线为对称轴对称，同时主栅线的图形以凸角的顶角之间的连线为对称轴对称。
本发明的有益效果是：根据拓扑学原理，对现有的网板的设计进行修改，不增加额外的成本；本发明中增加了电流的收集量，电池片串联电阻降低，提升FF，提升电性能效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图中：1.细栅线，2.主栅线，21.中部主栅线，22.两侧主栅线，221.竖直段，222.倾斜段。
具体实施方式
通过对现有电池片进行理论计算，应用光电子寿命W-2000的方法测试进行了验证，能够完全解析得到电池片表面的少子寿命的分布规律。发现少子因没有及时到处而被湮没，所以应该为了增加电池片表面的电子的传输速度，增加电子的有效传导，同时降低串联电阻。通过拓扑学规律，改变其分布状况，增加电池片表面的电子的传输速度，增加电子的有效传导。同时通过降低栅线的宽度，进而维持了印刷浆料的重量，有效的控制制造成本
如图1所示，该拓扑学原理设计的硅太阳能电池正电极，包括细栅线1和主栅线2，电池片正面的多根细栅线1为同心圆和同心圆弧形，相邻细栅线2之间的距离为2～3mm。因为电池片呈方形，直径没有超出电池片的细栅线1为圆形，直径超出电池片的细栅线1被分割成圆弧形，分布在硅片的四角。所有细栅线1的圆心位于电池片的中心。相邻的同心圆之间的距离为2～2.5mm，同时细栅线1宽度为70～80um。优选相邻的同心圆之间的距离为2.39mm，同时细栅线1宽度 为75um。
主栅线2有三根，分为中部主栅线21和两个两侧主栅线22，两侧主栅线22位于中部主栅线21两侧，中部主栅线21穿过细栅线1的圆心，两侧主栅线22的分为四段，分别是两头的竖直段221和中间的倾斜段222，竖直段221用于与互联条连接，中间的两个倾斜段222在硅片边缘处相交，构成外凸的凸角。主栅线2的图形以中部主栅线21为对称轴对称，同时主栅线1的图形以凸角的顶角之间的连线为对称轴对称。
倾斜段222的栅线相对于竖直段221更窄是为了减少因为延长两侧主栅线22带来的浆料用料增加。

Claims (6)

1.一种拓扑学原理设计的硅太阳能电池正电极，包括细栅线(1)和主栅线(2)，其特征是：所述的电池片正面的多根细栅线(1)为同心圆和同心圆弧形，相邻细栅线(2)之间的距离为2～3mm。
2.根据权利要求1所述的拓扑学原理设计的硅太阳能电池正电极，其特征是：所述的所有细栅线(1)的圆心位于电池片的中心。
3.根据权利要求2所述的拓扑学原理设计的硅太阳能电池正电极，其特征是：相邻的同心圆之间的距离为2～2.5mm，同时细栅线(1)宽度为70～80um。
4.根据权利要求3所述的拓扑学原理设计的硅太阳能电池正电极，其特征是：相邻的同心圆之间的距离为2.39mm，同时细栅线(1)宽度为75um。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的拓扑学原理设计的硅太阳能电池正电极，其特征是：所述的主栅线(2)有三根，分为中部主栅线(21)和两个两侧主栅线(22)，两侧主栅线(22)位于中部主栅线(21)两侧，中部主栅线(21)穿过细栅线(1)的圆心，两侧主栅线(22)的分为四段，分别是两头的竖直段(221)和中间的倾斜段(222)，中间的两个倾斜段(222)在硅片边缘处相交，构成外凸的凸角。
6.根据权利要求5所述的拓扑学原理设计的硅太阳能电池正电极，其特征是：所述的主栅线(2)的图形以中部主栅线(21)为对称轴对称，同时主栅线(1)的图形以凸角的顶角之间的连线为对称轴对称。
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