一種3d打印的太陽能電池錐形漸變式電極結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種3D打印的太陽能電池錐形漸變式電極結(jié)構(gòu)，包括襯底、主柵線及副柵線，主柵線與副柵線均由3D打印形成，主柵線與副柵線垂直交叉設(shè)置在襯底上，且副柵線為分段結(jié)構(gòu)，主柵線包括主柵線導(dǎo)電層與主柵線種子層，主柵線種子層敷設(shè)在襯底上，主柵線導(dǎo)電層敷設(shè)在主柵線種子層上，副柵線包括副柵線導(dǎo)電層與副柵線種子層，副柵線種子層敷設(shè)在襯底上，副柵線導(dǎo)電層敷設(shè)在副柵線種子層上，副柵線導(dǎo)電層為錐形漸變式層狀體。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的電極結(jié)構(gòu)柵線形貌精細(xì)可控，距離主柵線距離越近的副柵線高度越大，增強(qiáng)了副柵線收集載流子的能力，改善了柵線導(dǎo)電性能。
【專利說明】一種3D打印的太陽能電池錐形漸變式電極結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種太陽能電池的電極結(jié)構(gòu)，尤其是涉及一種3D打印的太陽能電池錐形漸變式電極結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)發(fā)展以及人類活動(dòng)的日趨活躍，人類對(duì)能源的消耗日趨增大，而地下非可再生的礦物能源日趨短缺，能源供需矛盾日益激化，能源問題己成為影響人類生存和發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。與風(fēng)力發(fā)電、海洋發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電等許多可再生能源相比，太陽能光伏發(fā)電具有清潔性、安全性、廣泛性、無噪聲、無污染、能量隨處可得、無需消耗燃料、無機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件、維護(hù)簡便、可以無人值守、建設(shè)周期短、規(guī)模大小隨意、可以方便地與建筑物相結(jié)合等諸多無可比擬的優(yōu)點(diǎn)。太陽能電池是利用光生伏特效應(yīng)將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的半導(dǎo)體器件，然后組裝成不同電壓、電流和功率的裝置，從而使人們獲得新能源。太陽能電池被廣泛地用于空間技術(shù)、兵站、航標(biāo)、家電及其他缺電無電的邊遠(yuǎn)地區(qū)，其中晶體硅電池片由于成本低廉成為主流的商業(yè)化產(chǎn)品。
[0003]硅基太陽能電池單體的主要制造工藝主要包括化學(xué)預(yù)清洗和表面織構(gòu)化、擴(kuò)散制結(jié)、刻蝕磷娃玻璃或者硼娃玻璃、沉積減反射膜、制作電極和燒結(jié)。金屬化處于太陽電池工藝的后端，金屬電極的優(yōu)劣是決定轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。太陽能電池的正面電極是與PN結(jié)兩端形成緊密歐姆接觸的導(dǎo)電材料，它具有收集硅片中的載流子并將其輸送至外部電路的作用。
[0004]3D打印是非接觸式印刷方式，無機(jī)臺(tái)碎片，可應(yīng)用于更薄的硅片(〈140 μ m)將導(dǎo)電墨水按設(shè)定的程序高速通過細(xì)小的噴嘴，直接噴射到基材表面的特定位置形成電極圖案。導(dǎo)電墨水為含有納米級(jí)微粒的聞分辨率墨水，除含有納米銀粉、玻璃粉和有機(jī)相，還含有N1、Cu等賤金屬元素。3D打印通過疊加多個(gè)導(dǎo)電膠薄層可以打印更細(xì)更飽滿的金屬線條，柵線高寬比接近1.0，增加了電極橫截面積，提升了導(dǎo)電能力。
[0005]現(xiàn)階段太陽能晶體硅電池片正電極圖形采用的設(shè)計(jì)由多條主柵(I?100根)和多條與之垂直的副柵線(5?200根)，主柵之間互相平行，副柵線之間也互相平行。這種電極結(jié)構(gòu)中主柵線和副柵線采用相同的導(dǎo)電銀漿，不同位置的副柵線也具有相近的截面形貌，由于載流子是經(jīng)副柵線收集到主柵線后導(dǎo)出至外部電路，若距離主柵線不同位置的副柵線叫保持均一的導(dǎo)電能力就會(huì)影響載流子收集效果。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種柵線形貌精細(xì)可控、柵線導(dǎo)電性能良好的3D打印的太陽能電池錐形漸變式電極結(jié)構(gòu)。
[0007]本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0008]一種3D打印的太陽能電池錐形漸變式電極結(jié)構(gòu)，包括襯底、主柵線及副柵線，所述的主柵線與副柵線均由3D打印形成，所述的主柵線與副柵線垂直交叉設(shè)置在襯底上，且副柵線為分段結(jié)構(gòu)，所述的主柵線包括主柵線導(dǎo)電層與主柵線種子層，所述的主柵線種子層敷設(shè)在襯底上，所述的主柵線導(dǎo)電層敷設(shè)在主柵線種子層上，所述的副柵線包括副柵線導(dǎo)電層與副柵線種子層，所述的副柵線種子層敷設(shè)在襯底上，所述的副柵線導(dǎo)電層敷設(shè)在副柵線種子層上，所述的副柵線導(dǎo)電層為錐形漸變式層狀體。
[0009]所述的副柵線導(dǎo)電層為錐形漸變式層狀體，副柵線導(dǎo)電層靠近主柵線處高度最大，距離主柵線越遠(yuǎn)副柵線導(dǎo)電層高度越小。
[0010]所述的副柵線導(dǎo)電層為通過3D打印控制不同位置副柵線導(dǎo)電層的堆疊層數(shù)而形成的錐形漸變式層狀體。
[0011]所述的主柵線種子層為等厚度層狀體，所述的副柵線種子層為等厚度層狀體，所述的主柵線導(dǎo)電層為等厚度層狀體。
[0012]所述的副柵線以主柵線為中心分段設(shè)置，同一個(gè)主柵線兩側(cè)、且處在同一直線的兩個(gè)副柵線的間隔為0.05?10mm。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014]一、種子層和導(dǎo)電層采用不同電學(xué)特性的導(dǎo)電墨水，兩種墨水化學(xué)配比和摻雜元素均不相同，其中導(dǎo)電層含有Cu等賤金屬，與種子層相比玻璃粉含量減少、銀含量提高，可以根據(jù)電池片前道工藝靈活調(diào)節(jié)兩層的配比以提高轉(zhuǎn)換效率；
[0015]二、主柵線與副柵線采用納米微粒金屬墨水，納米微粒金屬墨水與傳統(tǒng)含玻璃料的Ag漿相比，可降低接觸電阻；
[0016]三、按需打印，使用的導(dǎo)電墨水較傳統(tǒng)銀漿節(jié)省耗量30%以上；
[0017]四、柵線形貌精細(xì)可控，距離主柵線距離越近的副柵線高度越大，增強(qiáng)了副柵線收集載流子的能力，改善了柵線導(dǎo)電性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型的局部剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中，I為襯底，2為主柵線，21為主柵線導(dǎo)電層，22為主柵線種子層，3為副柵線，31為副柵線導(dǎo)電層，32為副柵線種子層。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0022]實(shí)施例1
[0023]一種3D打印的太陽能電池錐形漸變式電極結(jié)構(gòu)，如圖1、圖2所示，包括襯底1、主柵線2及副柵線3，主柵線2與副柵線3均由3D打印形成，主柵線2與副柵線3垂直交叉設(shè)置在襯底I上，且副柵線3為分段結(jié)構(gòu)，主柵線2包括主柵線導(dǎo)電層21與主柵線種子層22，主柵線種子層22敷設(shè)在襯底I上，主柵線導(dǎo)電層21敷設(shè)在主柵線種子層22上，副柵線3包括副柵線導(dǎo)電層31與副柵線種子層32，副柵線種子層32敷設(shè)在襯底I上，副柵線導(dǎo)電層31敷設(shè)在副柵線種子層32上，副柵線導(dǎo)電層31為錐形漸變式層狀體。
[0024]副柵線導(dǎo)電層31為錐形漸變式層狀體，副柵線導(dǎo)電層31靠近主柵線2處高度最大，距離主柵線2越遠(yuǎn)副柵線導(dǎo)電層31高度越小。副柵線導(dǎo)電層31為通過3D打印控制不同位置副柵線導(dǎo)電層31的堆疊層數(shù)而形成的錐形漸變式層狀體。副柵線3以主柵線2為中心分段設(shè)置，副柵線3間隔為0.05?10mm。
[0025]主柵線種子層22為等厚度層狀體，副柵線種子層32為等厚度層狀體，主柵線導(dǎo)電層21為等厚度層狀體。
[0026]主柵線導(dǎo)電層21或副柵線導(dǎo)電層31內(nèi)均含有導(dǎo)電金屬元素。
[0027]主柵線種子層22或副柵線種子層32采用接觸電阻較小和與襯底I結(jié)合力較大的墨水3D打印而成，該墨水中Ag、玻璃粉、乙二醇醚及Ni的重量比為30: 5: 40: 0.1。
[0028]主柵線導(dǎo)電層21或副柵線導(dǎo)電層31采用電導(dǎo)率較大的墨水3D打印而成，該墨水中Ag、玻璃粉、乙二醇醚及Cu的重量比為35: 5: 40: 0.1。
[0029]本實(shí)施例中，柵線形貌精細(xì)可控，距離主柵線距離越近的副柵線高度越大，增強(qiáng)了副柵線收集載流子的能力，改善了柵線導(dǎo)電性能。
[0030]實(shí)施例2
[0031]一種3D打印的太陽能電池錐形漸變式電極結(jié)構(gòu)，如圖1、圖2所示，包括襯底1、主柵線2及副柵線3，主柵線2與副柵線3均由3D打印形成，主柵線2與副柵線3垂直交叉設(shè)置在襯底I上，且副柵線3為分段結(jié)構(gòu)，主柵線2為完整結(jié)構(gòu)，主柵線2包括主柵線導(dǎo)電層21與主柵線種子層22，主柵線種子層22敷設(shè)在襯底I上，主柵線導(dǎo)電層21敷設(shè)在主柵線種子層22上，副柵線3包括副柵線導(dǎo)電層31與副柵線種子層32，副柵線種子層32敷設(shè)在襯底I上，副柵線導(dǎo)電層31敷設(shè)在副柵線種子層32上，副柵線導(dǎo)電層31為錐形漸變式層狀體。
[0032]副柵線導(dǎo)電層31為錐形漸變式層狀體，副柵線導(dǎo)電層31靠近主柵線2處高度最大，距離主柵線2越遠(yuǎn)副柵線導(dǎo)電層31高度越小。副柵線導(dǎo)電層31為通過3D打印控制不同位置副柵線導(dǎo)電層31的堆疊層數(shù)而形成的錐形漸變式層狀體。副柵線3以主柵線2為中心分段設(shè)置，副柵線3間隔為0.05?10mm。
[0033]主柵線種子層22為等厚度層狀體，副柵線種子層32為等厚度層狀體，主柵線導(dǎo)電層21為等厚度層狀體。
[0034]主柵線導(dǎo)電層21或副柵線導(dǎo)電層31內(nèi)均含有導(dǎo)電金屬元素。
[0035]主柵線種子層22或副柵線種子層32采用接觸電阻較小和與襯底I結(jié)合力較大的墨水3D打印而成，該墨水中Ag、玻璃粉、乙二醇醚及Ni的重量比為70: 25: 70: 25。
[0036]主柵線導(dǎo)電層21或副柵線導(dǎo)電層31采用電導(dǎo)率較大的墨水3D打印而成，該墨水中Ag、玻璃粉、乙二醇醚及Cu的重量比為75: 25: 70: 25。
[0037]本實(shí)施例中，柵線形貌精細(xì)可控，距離主柵線距離越近的副柵線高度越大，增強(qiáng)了副柵線收集載流子的能力，改善了柵線導(dǎo)電性能。
[0038]實(shí)施例3
[0039]一種3D打印的太陽能電池錐形漸變式電極結(jié)構(gòu)，如圖1、圖2所示，包括襯底1、主柵線2及副柵線3，主柵線2與副柵線3均由3D打印形成，主柵線2與副柵線3垂直交叉設(shè)置在襯底I上，且副柵線3為分段結(jié)構(gòu)，主柵線2為完整結(jié)構(gòu)，主柵線2包括主柵線導(dǎo)電層21與主柵線種子層22，主柵線種子層22敷設(shè)在襯底I上，主柵線導(dǎo)電層21敷設(shè)在主柵線種子層22上，副柵線3包括副柵線導(dǎo)電層31與副柵線種子層32，副柵線種子層32敷設(shè)在襯底I上，副柵線導(dǎo)電層31敷設(shè)在副柵線種子層32上，副柵線導(dǎo)電層31為錐形漸變式層狀體。
[0040]副柵線導(dǎo)電層31為錐形漸變式層狀體，副柵線導(dǎo)電層31靠近主柵線2處高度最大，距離主柵線2越遠(yuǎn)副柵線導(dǎo)電層31高度越小。副柵線導(dǎo)電層31為通過3D打印控制不同位置副柵線導(dǎo)電層31的堆疊層數(shù)而形成的錐形漸變式層狀體。副柵線3以主柵線2為中心分段設(shè)置，副柵線3間隔為0.05?10mm。
[0041 ] 主柵線種子層22為等厚度層狀體，副柵線種子層32為等厚度層狀體，主柵線導(dǎo)電層21為等厚度層狀體。
[0042]主柵線導(dǎo)電層21或副柵線導(dǎo)電層31內(nèi)均含有導(dǎo)電金屬元素。
[0043]主柵線種子層22或副柵線種子層32采用接觸電阻較小和與襯底I結(jié)合力較大的墨水3D打印而成，該墨水中Ag、玻璃粉、乙二醇醚及Ni的重量比為50: 10: 50: 5。
[0044]主柵線導(dǎo)電層21或副柵線導(dǎo)電層31采用電導(dǎo)率較大的墨水3D打印而成，該墨水中Ag、玻璃粉、乙二醇醚及Cu的重量比為50: 10: 50: 5。
[0045]本實(shí)施例中，柵線形貌精細(xì)可控，距離主柵線距離越近的副柵線高度越大，增強(qiáng)了副柵線收集載流子的能力，改善了柵線導(dǎo)電性能。
【權(quán)利要求】
1.一種3D打印的太陽能電池錐形漸變式電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括襯底、主柵線及副柵線，所述的主柵線與副柵線均由3D打印形成，所述的主柵線與副柵線垂直交叉設(shè)置在襯底上，且副柵線為分段結(jié)構(gòu)，所述的主柵線包括主柵線導(dǎo)電層與主柵線種子層，所述的主柵線種子層敷設(shè)在襯底上，所述的主柵線導(dǎo)電層敷設(shè)在主柵線種子層上，所述的副柵線包括副柵線導(dǎo)電層與副柵線種子層，所述的副柵線種子層敷設(shè)在襯底上，所述的副柵線導(dǎo)電層敷設(shè)在副柵線種子層上，所述的副柵線導(dǎo)電層為錐形漸變式層狀體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3D打印的太陽能電池錐形漸變式電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的副柵線導(dǎo)電層為錐形漸變式層狀體，副柵線導(dǎo)電層靠近主柵線處高度最大，距離主柵線越遠(yuǎn)副柵線導(dǎo)電層高度越小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種3D打印的太陽能電池錐形漸變式電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的副柵線導(dǎo)電層為通過3D打印控制不同位置副柵線導(dǎo)電層的堆疊層數(shù)而形成的錐形漸變式層狀體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3D打印的太陽能電池錐形漸變式電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的主柵線種子層為等厚度層狀體，所述的副柵線種子層為等厚度層狀體，所述的主柵線導(dǎo)電層為等厚度層狀體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3D打印的太陽能電池錐形漸變式電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的副柵線以主柵線為中心分段設(shè)置，同一個(gè)主柵線兩側(cè)、且處在同一直線的兩個(gè)副柵線的間隔為0.05?IOmm0
【文檔編號(hào)】H01L31/04GK203721738SQ201320888687
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】胡劍豪, 張忠衛(wèi), 尹振忠, 周利榮, 劉穆清, 馬賢芳 申請(qǐng)人:上海神舟新能源發(fā)展有限公司