CN217606833U - 一种太阳能电池电极栅线连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能电池电极栅线连接结构，属于太阳能电池技术领域。本实用新型的太阳能电池电极栅线连接结构，包括主栅以及贯穿主栅的副栅，其中副栅上与主栅交叠相连的连接段为纺锤形结构，且连接段的内部设有开孔。本实用新型通过对主栅与副栅的连接结构进行优化设计，从而既可以防止主栅连接区域高低起伏，同时还能有效减少连接区域浆料的交叠面积，保证电池使用性能。

Description

一种太阳能电池电极栅线连接结构

技术领域

本实用新型属于太阳能电池技术领域，更具体的，涉及一种太阳能电池电极栅线连接结构。

背景技术

丝印工序电极设计对电池的电性能有着巨大的影响，而且也与组件的工艺有关。特别是现在的TOPcon以及HIT电池，其需要正面和背面同时印刷银栅线，但是其栅线形貌和导电情况也会严重影响电性能，只有合理的栅线设计才能将高效电池的性能发挥出来。光伏行业内印刷图形从两根主栅，一步一步发展到目前的12根主栅，栅线的宽度也是由最初的150微米线宽，到目前的30微米，甚至最近的无网结工艺可以将栅线设计到17-19微米。栅线设计的方向就是栅线设计更加细，栅线根数更加密集。从电池电学设计的角度上看，上述设计都是为了更加均匀地收集电流。一方面更加细的栅线可以有效降低单耗，降低单片银的耗量，另一方面也可以减少栅线的遮光面积，从而让更多的入射光进入电池正面，同时电池片的尺寸越来越大，一片电池上细栅线的长度也越来越长，栅线横向的导电电阻对电池片串联电阻的影响也越来越大。

目前，行业内电极闪现的印刷工艺主要分为单次印刷和分步印刷方法。其中分步印刷所占的比例更高，因为分布印刷可以分别设计主栅浆料和细栅浆料的性能。主栅浆料主要是满足焊接性能和汇集电流的目的，而细栅浆料则需要保证极细的印刷效果，保证印刷的流畅性，另一方面还要保证银浆烧结时与下方的PN结表层，形成良好的欧姆接触电阻，所以两种浆料的性能是完全不同的，如果使用一种浆料很难兼顾得到。

现在行业主流栅线图案如图1和图2所示，都是若干主栅1，而且垂直设计多根细栅2(副栅)。一种设计方案是直接设计细栅与主栅线直接相交，另一种方案是在主栅上设计蜈蚣腿，细栅线上设计接触端点与蜈蚣腿相交叠。目前行业内的主栅栅线越来越细，主栅宽度都是在100微米以内，细栅线的宽度也在30微米以内，而这么细的两根银浆栅线相交之后叠加的高度可能会达到30微米以上，而目前组件焊接工序都是采用机械化焊接的设备，所以对栅线的平整度要求比较高，如果主栅位置高低起伏过大，可能会导致焊带与主栅接触缝隙过大，温度不均匀，从而带来部分虚焊，部分过焊的情况。同时，如果采用过大的蜈蚣腿方案，会增加印刷面积，增加浆料的使用量，同时也会增加浆料的遮光面积，影响电性能。但是如果完全没有蜈蚣腿的连接，细栅与主栅浆料交叠的面积则会过小，造成细栅内的电流汇集到主栅时，电阻偏高，从而影响电性能。

实用新型内容

1.要解决的问题

本实用新型的目的在于解决现有太阳能电池电极主副栅连接结构存在的主栅位置高低起伏过大易影响焊接性，或者主副栅连接区域浆料印刷面积较大易影响电性能的问题，而提供了一种太阳能电池电极栅线连接结构。本实用新型通过对主栅与副栅的连接结构进行优化设计，从而既可以防止主栅连接区域高低起伏，同时还能有效减少连接区域浆料的交叠面积，保证电池使用性能。

2.技术方案

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

本实用新型的一种太阳能电池电极栅线连接结构，包括主栅以及贯穿主栅的副栅，其中副栅上与主栅交叠相连的连接段为纺锤形结构，且连接段的内部设有开孔。

更进一步的，所述连接段的宽度由主栅中心向两端逐渐减小。

更进一步的，所述连接段的长度为0.8-3mm，最大宽度为50-80微米，最小宽度为15-40微米。

更进一步的，所述开孔位于连接段的中心，其沿副栅宽度方向的最大尺寸为20-50微米。

更进一步的，所述开孔为圆形，其直径为20-50微米。

更进一步的，所述开孔的数量为多个。

更进一步的，所述开孔为方孔，方孔边长为20-50微米。

更进一步的，所述开孔为沿副栅长度方向延伸的长条孔。

更进一步的，所述主栅宽度为50-100微米，副栅宽度为17-30微米。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型的一种太阳能电池电极栅线连接结构，通过将副栅上与主栅交叠相连的连接段设计为纺锤形结构，从而既可以有效防止主栅连接区域高低起伏的现象，同时副栅宽度增加面积极小，相比常规的蜈蚣腿交叠方式，可以明显减少遮光面积，有效提高电池片的电流，从而提高电性能。

(2)本实用新型的一种太阳能电池电极栅线连接结构，其副栅贯穿主栅，且在连接段内部设置开孔，从而可以降低主副栅交叠区域的高度以及银浆的耗量，保证印刷的流畅性，同时也可以保证副栅与主栅交叠位置的高度不会影响焊接，使遮光面积及细栅与主栅的交接面积可以达到最佳的平衡。

(3)本实用新型的一种太阳能电池电极栅线连接结构，该连接结构不仅适用于P型电池正面栅线图案，对于P型背面铝栅图案，N型电池以及正背面都需要印刷银栅线的同样适用。

附图说明

图1为现有常规电极主副栅连接方式(一)的示意图；

图2为现有常规电极主副栅连接方式(二)的示意图；

图3为实施例1的主副栅连接结构的结构示意图；

图4为实施例4的主栅结构示意图；

图5为实施例3的主栅结构示意图；

图6为实施例2中含耽搁开孔主栅的结构示意图；

图7为实施例2中含多个开孔主栅的结构示意图。

图中：1、主栅；2、副栅；3、连接段；4、开孔。

具体实施方式

目前现有太阳能电池通常采用分步印刷工艺，即先使用网版将主栅浆料印刷在硅片基底上，然后烘干，接着再印刷副栅浆料进行烧结，最终在电池片表面形成整体的印刷图形。但是主栅与副栅之间会形成交叠区域，交叠区域的厚度基本等于两次印刷高度的叠加，从而既会导致主栅区域附近形成起伏，容易造成自动焊接移位，同时也会造成底部的浆料在烧结过程中有机物挥发不充分，或者温度和成分与周围正常区域的不同，容易引起焊接或者电性能上的异常。

基于以上情况，本申请通过对副栅与主栅的连接结构进行优化设计，从而既可以有效防止主栅连接区域高低起伏的现象，同时副栅宽度增加面积极小，相比常规的蜈蚣腿交叠方式，可以明显减少遮光面积，有效提高电池片的电流，从而提高电性能。

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

如图3所示，本实施例的一种太阳能电池电极栅线连接结构，包括主栅1以及贯穿主栅1的副栅2，其中副栅2通过连接段3与主栅1交叠相连，该连接段3为纺锤形结构，其宽度由主栅1中心向两端逐渐减小，本实施例中连接段3的长度为2mm，最大宽度为80微米，最小宽度为40微米。本实施例通过将连接段3设计为纺锤形结构，并对其结构尺寸进行优化，由于副栅宽度增加面积极小，相比常规的蜈蚣腿交叠方式，可以明显减少遮光面积，从而能够有效提高电池片的电流，进而提高电性能；同时由于增加的银浆使用量也很小，相比常规的连接方案可以节约浆料，有利于降低成本。

进一步优化的，本实施例中连接段3的内部中心设有开孔4，其沿副栅2宽度方向的最大尺寸为50微米，通过开孔4的设置可以有效降低交叠区域的高度，减少银浆的耗量，从而可以保证印刷的流畅性，同时也可以保证主副栅交叠位置的高度不会影响焊接，遮光面积及主副栅交接面积可以达到最佳的平衡。

本实施例的太阳能电池的生产工艺，具体工艺路线如下：

1.制绒：在单晶P型硅片双面进行碱制绒形成金字塔绒面结构。

2.扩散：制绒后的硅片在高温和通氧气条件下和三氯氧磷反应从而进行磷掺杂得到N型发射极构成太阳能电池的核心PN结，扩散后的薄层方块电阻在200Ω/sq之间。

3.激光SE：将扩散过程中产生的富余磷硅玻璃作为磷源在正面栅线金属化区域进行激光掺杂，形成重扩区，方阻为95Ω/sq。

4.前氧：对激光SE后的电池片正面进行氧化保护。

5.去PSG：在HF作用下，去除背面及边缘的磷硅玻璃层。

6.碱抛：背面抛光及正面去PSG。

7.退火：高温下在背面生成一层氧化层为背钝化做准备。

8.背膜：在硅片背面通过PECVD镀氧化铝加多层氮化硅结构的钝化膜。

9.正膜：在硅片正面镀减反射膜。

10.背激光：用激光对背钝化膜进行开孔。

11.背电极印刷：丝网印刷背面电极及铝栅线。

12.正面电极和栅线印刷：采用与副栅设计对应的SE激光图形，在副栅区域进行SE激光推进；采用丝网印刷方式，在硅片正面对应位置制备主栅和副栅，其中采用高精度相机抓拍激光MARK点方式进行对位，确保精度，网板规格采用低沙厚、低膜厚网板。

13.烧结：高温下进行氢钝化和电极硅片共烧结。

14.电注入：将烧结后的电池片进行电注入处理。

15.成品：将产品电池片测试、分选、包装入库。

实施例2

本实施例的一种太阳能电池电极栅线连接结构，包括主栅1以及贯穿主栅1的副栅2，其中副栅2通过连接段3与主栅1交叠相连，该连接段3为纺锤形结构，其宽度由主栅1中心向两端逐渐减小，本实施例中连接段3的长度为3mm，最大宽度为60微米，最小宽度为27微米。如图6所述，本实施例中连接段3的内部中心设有开孔4，开孔4为圆形，其直径为20微米，且如图7所示，所述开孔数量可以为多个。

本实施例的太阳能电池的生产工艺，具体工艺路线如下：

1.制绒：在单晶P型硅片双面进行碱制绒形成金字塔绒面结构。

2.扩散：制绒后的硅片在高温和通氧气条件下和三氯氧磷反应从而进行磷掺杂得到N型发射极构成太阳能电池的核心PN结，扩散后的薄层方块电阻在150Ω/sq之间。

3.激光SE：将扩散过程中产生的富余磷硅玻璃作为磷源在正面栅线金属化区域进行激光掺杂，形成重扩区，方阻为80Ω/sq。

4.前氧：对激光SE后的电池片正面进行氧化保护。

5.去PSG：在HF作用下，去除背面及边缘的磷硅玻璃层。

6.碱抛：背面抛光及正面去PSG。

7.退火：高温下在背面生成一层氧化层为背钝化做准备。

8.背膜：在硅片背面通过PECVD镀氧化铝加多层氮化硅结构的钝化膜。

9.正膜：在硅片正面镀减反射膜。

10.背激光：用激光对背钝化膜进行开孔。

11.背电极印刷：丝网印刷背面电极及铝栅线。

12.正面电极和栅线印刷：采用与副栅设计对应的SE激光图形，在副栅区域进行SE激光推进；采用丝网印刷方式，在硅片正面对应位置制备主栅和副栅，其中采用高精度相机抓拍激光MARK点方式进行对位，确保精度，网板规格采用低沙厚、低膜厚网板。

13.烧结：高温下进行氢钝化和电极硅片共烧结。

14.电注入：将烧结后的电池片进行电注入处理。

15.成品：将产品电池片测试、分选、包装入库。

实施例3

本实施例的一种太阳能电池电极栅线连接结构，其结构基本同实施例1，其区别在于：如图5所述，本实施例中连接段3的长度为1mm，最大宽度为50微米，最小宽度为15微米，连接段3的内部中心设有开孔4，开孔4为方孔，方孔边长为25微米。

实施例4

本实施例的一种太阳能电池电极栅线连接结构，其结构基本同实施例1，其区别在于：如图4所述，本实施例中开孔4为沿副栅长度方向延伸的长条孔。

Claims (9)

1.一种太阳能电池电极栅线连接结构，其特征在于：包括主栅(1)以及贯穿主栅(1)的副栅(2)，其中副栅(2)上与主栅(1)交叠相连的连接段(3)为纺锤形结构，且连接段(3)的内部设有开孔(4)。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池电极栅线连接结构，其特征在于：所述连接段(3)的宽度由主栅(1)中心向两端逐渐减小。

3.根据权利要求2所述的一种太阳能电池电极栅线连接结构，其特征在于：所述连接段(3)的长度为0.8-3mm，最大宽度为50-80微米，最小宽度为15-40微米。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种太阳能电池电极栅线连接结构，其特征在于：所述开孔(4)位于连接段(3)的中心，其沿副栅(2)宽度方向的最大尺寸为20-50微米。

5.根据权利要求4所述的一种太阳能电池电极栅线连接结构，其特征在于：所述开孔(4)为圆形，其直径为20-50微米。

6.根据权利要求5所述的一种太阳能电池电极栅线连接结构，其特征在于：所述开孔的数量为多个。

7.根据权利要求4所述的一种太阳能电池电极栅线连接结构，其特征在于：所述开孔(4)为方孔，方孔边长为20-50微米。

8.根据权利要求4所述的一种太阳能电池电极栅线连接结构，其特征在于：所述开孔(4)为沿副栅长度方向延伸的长条孔。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的一种太阳能电池电极栅线连接结构，其特征在于：所述主栅(1)宽度为50-100微米，副栅(2)宽度为17-30微米。

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