本發(fā)明涉及太陽能電池技術領域，具體地說是一種太陽能電池電流收集極結構及制備方法。

背景技術：

隨著全球氣溫的升高和環(huán)境污染的加重，作為主要能源的石化燃料包括煤、石油、天然氣等的應用越來越受到限制，同時石化燃料其儲藏量也隨著使用量的增加而將逐步耗盡。可再生能源，特別是太陽能的利用將成為主流的清潔能源。太陽能電池作為光伏發(fā)電的核心器件和應用在過去十多年得到了快速發(fā)展。目前光伏發(fā)電的成本還高于傳統(tǒng)的石化能源成本，故盡快提高太陽能電池的光電轉化效率及降低器件的制造成本，光伏發(fā)電才能更早的與石化能源相競爭，推動清潔能源技術的發(fā)展。

目前太陽能電池產(chǎn)品主要有晶體硅包括單晶和多晶硅和薄膜包括非晶硅、碲化鎘、銅銦鎵錫等電池。電池結構為具有P-N結的半導體光電二極管，主要是通過光生電子，即光伏效應，將太陽光的光子能量轉化為電能。電池的P-N結產(chǎn)生電流后通過電池表面的柵電極(細柵線)匯集至收集極(主柵線)后輸出。目前柵極主要是采用絲網(wǎng)印刷工藝制備銀薄膜電極柵線，然后將表面鍍錫的銅箔帶作為電流收集極焊接在銀柵極線上。典型的銀柵線寬度為70-80μm、線間距為2-3mm，銅收集極箔帶寬度為1-2mm，間距為30-100mm，故柵極和收集極在電池表面的遮光面積較大，使得電池的光電轉換效率降低。柵極和收集極的設計和結構對于太陽能電池光電效率的提升有重要的關系。若能在不影響電流傳輸?shù)臈l件下減小電池表面電極的遮光面積，可增加入射電池的光通量，從而有效地提高電池的光電轉換效率。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種太陽能電池鍍膜銅線柵電流收集極結構及制備方法，具有鍍膜的圓柱形細銅線可減小入射光的遮光面積，同時具有高反射的弧度表面可對入射光不同角度進行反射，再經(jīng)封裝玻璃內表面的反射可使得光線再次入射至電池表面而被吸收，可提高電池表面的入射光通量而有效提高電池的光電轉換效率0.3%以上。

為實現(xiàn)上述目的，設計一種太陽能電池鍍膜銅線柵電流收集極結構，包括電池，其特征在于：電池的表面橫向設有若干柵極線，電池的表面豎向設有若干鍍膜銅線，位于柵極線及鍍膜銅線的表面設有透明聚合物，透明聚合物的上層設有保護玻璃；所述的鍍膜銅線為銅線的表面包覆鍍錫薄膜或者納米銀薄膜。

所述的鍍膜銅線與柵極線為相互垂直布置。

所述的鍍膜銅線中的銅線的直徑為100~500μm。

所述的鍍錫薄膜的厚度為0.5~10μm。

所述的納米銀薄膜的厚度為0.5~10μm，并且納米銀薄膜由粒度分布為5~150nm范圍的納米銀顆粒組成。

具體制備方法如下：

（1）將鍍膜的銅線作為電流收集極貼于已有柵極線的太陽能電池表面或者電池背面，鍍膜銅線與柵極線垂直；

（2）采用紅外線輻照或者激光焊或者點焊的工藝將鍍膜銅線與柵極線焊接在一起，焊接溫度為150~250℃。

所述的鍍膜銅線柵電流收集極應用于太陽能電池，包括單晶硅、多晶硅、非晶硅、碲化鎘、銅銦鎵錫一種或多種器件的制造。

本發(fā)明同現(xiàn)有技術相比，提供一種太陽能電池鍍膜銅線柵電流收集極結構及制備方法，具有鍍膜的圓柱形細銅線可減小入射光的遮光面積，同時具有高反射的弧度表面可對入射光不同角度進行反射，再經(jīng)封裝玻璃內表面的反射可使得光線再次入射至電池表面而被吸收，可提高電池表面的入射光通量而有效提高電池的光電轉換效率0.3%以上。

鍍膜銅線作為柵電極的電流收集極，可分布為3-30組，間距在5-50mm范圍，可降低電極間接觸的界面電阻，減小功耗，獲得更均勻高效的電流收集效率。

鍍膜銅線作為柵電極的電流收集極，可作為電池正面電極和背面電極應用，同時在電池模組封裝時可進行電池間的串、并聯(lián)引線使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結構俯視圖。

圖2為本發(fā)明結構放大主視圖。

具體實施方式

下面根據(jù)附圖對本發(fā)明做進一步的說明。

如圖1，圖2所示，電池1的表面橫向設有若干柵極線2，電池1的表面豎向設有若干鍍膜銅線3，位于柵極線2及鍍膜銅線3的表面設有透明聚合物4，透明聚合物4的上層設有保護玻璃5；所述的鍍膜銅線3為銅線的表面包覆鍍錫薄膜或者納米銀薄膜。

鍍膜銅線3與柵極線2為相互垂直布置。

鍍膜銅線3中的銅線的直徑為100~500μm。

鍍錫薄膜的厚度為0.5~10μm。

納米銀薄膜的厚度為0.5~10μm，并且納米銀薄膜由粒度分布為5~150nm范圍的納米銀顆粒組成。

具體制備方法如下：

（1）將鍍膜的銅線作為電流收集極貼于已有柵極線的太陽能電池表面或者電池背面，鍍膜銅線與柵極線垂直；

（2）采用紅外線輻照或者激光焊或者點焊的工藝將鍍膜銅線與柵極線焊接在一起，焊接溫度為150~250℃。

鍍膜銅線柵電流收集極應用于太陽能電池，包括單晶硅、多晶硅、非晶硅、碲化鎘、銅銦鎵錫一種或多種器件的制造。

本發(fā)明的鍍膜銅線電流收集極替代傳統(tǒng)的鍍錫銅箔帶后，一方面因銅線直徑較?。?lt;500μm），可減小入射光的遮光面積；另外一方面，因圓柱形銅線表面具有弧度，在組裝成模組后，銅線表面鍍的錫膜或銀膜會對入射光產(chǎn)生不同角度的反射，再經(jīng)封裝玻璃內表面的反射可使得光線再次入射至電池表面而被吸收，可進一步提高電池表面的入射光通量。綜合此兩種效應，本發(fā)明的鍍膜細銅線電流收集極替代鍍錫銅箔帶后可有效提高電池的光電轉換效率0.3~0.6%。

以晶體硅太陽能電池為例，典型電池表面的金屬化電極，柵極線寬為1.5mm，總寬度為4.5mm；而采用本發(fā)明的電極，鍍膜銅線直徑為0.3mm，總寬度為1.5mm，采用此結構的遮光面積更小，而電流收集效率更高。本發(fā)明因增加了收集極的數(shù)量，使得電流分布更均勻，還可減少銀柵線的數(shù)量，降低銀材料的使用量，從而降低電池的制造成本。如對于尺寸為156mm×156mm的標準硅太陽能電池，傳統(tǒng)的鍍錫銅箔帶柵電極的電流收集極一般可分布為2-3組；而本發(fā)明的鍍膜銅線作為柵電極的電流收集極，可分布為3-30組，可有效降低電極間接觸的界面電阻，減小功耗，獲得更均勻高效的電流收集效率，而提高電池的光電轉換效率。

太陽能電池應用時，是通過將多個電池器件串、并聯(lián)組裝為模組的形式使用的。當電池組裝成為模組時，需要將各電池的電路收集極進行串并聯(lián)，并通過透明聚合物（EVA或PEO）與封裝保護玻璃和鋁框襯底組裝在一起，典型的單元電極結構，采用鍍錫銅箔帶作為電流收集極，如寬度為1.5mm，入射光在鍍錫銅箔表面幾乎全部被遮擋而沿原路被反射，不能被電池吸收，電池的光電轉換效率較低；而采用本發(fā)明結構，鍍膜銅線直徑為0.3mm，與鍍錫銅箔帶相比可減小電極寬度60-80%，可使得入射光6大部分直接照射至電池表面而被吸收。同時因鍍錫或銀膜表面的弧形面反射，使入射至鍍膜銅線3表面的入射光6的一部分經(jīng)薄膜表面的反射而改變了方向，再經(jīng)保護玻璃5內表面的反射使得光線又照射到了電池1的表面而被吸收，增加了入射電池的總光通量，從而提高了電池的光電轉化效率。

本發(fā)明的鍍膜銅線作為太陽能電池的柵極電流收集極的結構和制作方法，可應用于晶體硅包括單晶和多晶太陽能電池和薄膜包括非晶硅、碲化鎘、銅銦鎵錫等太陽能電池表面的柵極電流收集極，克服了現(xiàn)有的鍍錫銅箔帶遮光面積大的缺點，可使得入射光通量增加，顯著提高了電池的光電轉換效率。