IBC電池的電極互聯結構的製作方法
2023-10-28 21:31:37 3
本發明涉及一種IBC電池的電極互聯結構。
背景技術：
IBC（Interdigitated back contact指交叉背接觸）電池，是指電池正面無電極，正負兩極金屬柵線呈指狀交叉排列於電池背面。IBC電池最大的特點是PN結和金屬接觸都處於電池的背面，正面沒有金屬電極遮擋的影響，因此具有更高的短路電流Jsc，同時背面可以容許較寬的金屬柵線來降低串聯電阻Rs從而提高填充因子FF；加上電池前表面場（Front Surface Field, FSF）以及良好鈍化作用帶來的開路電壓增益，使得這種正面無遮擋的電池不僅轉換效率高，而且看上去更美觀，同時，全背電極的組件更易於裝配。IBC電池是目前實現高效晶體矽電池的技術方向之一。
在IBC電池製備中非常重要的步驟是金屬化。因目前現有的結構中存在很多的主柵和細柵，如圖1中的正極主柵線5、負極主柵線6、正極細柵線1和負極細柵線2，具有很高的銀漿耗量，並且在常規的IBC電池主柵線在電池中間區域等間距分布，增加了主柵金屬化工藝的複雜性和漿料的成本。
上述問題是在IBC電池製備過程中應當予以考慮並解決的問題。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種IBC電池的電極互聯結構解決現有技術中存在的上述問題。
本發明的技術解決方案是：
一種IBC電池的電極互聯結構，電池正極連接線、電池負極連接線和兩個以上的IBC電池片，相鄰的兩個IBC電池片中心對稱設置，每個IBC電池片背面電極採用二維無主柵結構，包括正極細柵線和負極細柵線，正極細柵線、負極細柵線置於減反射鈍化膜上，減反射鈍化膜下設有發射極和背場區域，正極細柵線、負極細柵線分別穿透減反射鈍化膜與發射極和背場區域形成歐姆接觸，電池正極連接線與電池負極連接線也設於減反鈍化膜之上，並不與其下的發射極或者背場形成歐姆接觸。電池正極連接線、電池負極連接線均採用導電材料製成，電池正極連接線將相鄰IBC電池片垂直方向上的負極細柵線與正極細柵線連接，電池負極連接線將相鄰IBC電池片垂直方向上的正極細柵線與負極細柵線連接。
進一步地，正極細柵線與負極細柵線均勻分布在電池的金屬化區域內；正極細柵線、負極細柵線相互平行，並呈插指狀交錯，即如雙手十指交叉相握時交替排布；同一水平線上正極細柵線、負極細柵線分別由多根線段組成，正極細柵線、負極細柵線的各段間分別設有間隙，正極細柵線的分段處位於相互平行的負極細柵線的中心線上，負極細柵線的分段處也位於相互平行的正極細柵線的的中心線上。
進一步地，正極細柵線、負極細柵線的相鄰段之間的水平間距為0.5-2mm，垂直間距為0.6-2mm。
進一步地，正極細柵線包括位於水平方向的金屬化區域側部的邊緣正極細柵線和位於水平方向的金屬化區域中部的中心正極細柵線；負極細柵線包括位於水平方向的金屬化區域側部的邊緣負極細柵線和位於水平方向的金屬化區域中部的中心負極細柵線，電池邊緣連接線分別穿過邊緣負極細柵線與邊緣正極細柵線，且電池邊緣連接線距離邊緣負極細柵線或邊緣正極細柵線的一個端部0-0.5mm，電池中心連接線分別穿過中心負極細柵線與中心正極細柵線的中心線。
進一步地，電池正極連接線通過焊接或粘接將相鄰IBC電池片垂直方向上的負極細柵線與正極細柵線連接，電池負極連接線通過焊接或粘接將相鄰IBC電池片的垂直方向上的正極細柵線與負極細柵線連接。
進一步地，導電材料採用包覆有低溫金屬合金的金屬線、低溫合金或者採用導電的有機、無機材料與金屬的混合物。其中，低溫金屬合金是焊接溫度<250oC的低溫金屬合金。
進一步地，電池正極連接線和電池負極連接線的橫截面積分別為2500-90000平方微米，數目分別為4-25根。
進一步地，正極細柵線、負極細柵線分別採用絲網印刷、化學鍍、電鍍、PVD法、噴墨列印、雷射轉印形成。
進一步地，正極細柵線、負極細柵線的寬度分別為20-150微米，高度分別為5-40微米，數目分別為500-4000根。
進一步地，發射極和背場區域為連續區域或分段區域，在採用分段區域時，正極細柵線、負極細柵線分別位於各分段區域內。
本發明的有益效果是：該種IBC電池的電極互聯結構，IBC電池的背面電極採用二維無主柵結構，可以降低主柵線漿料的耗量，降低成本，並縮短電流的收集距離，從而提高電池效率。
附圖說明
圖1是常規IBC電池主柵、細柵的結構示意圖；
圖2是本發明實施例IBC電池的電極互聯結構的結構示意圖；
圖3是實施例中正極細柵線、電池正極連接線與減反射鈍化膜、摻雜層的結構示意圖；
其中：1-正極細柵線，2-負極細柵線，3-電池正極連接線，4-電池負極連接線，5-正極主柵線，6-負極主柵線，7-減反射鈍化膜，8-摻雜層，9-絕緣膠。
具體實施方式
下面結合附圖詳細說明本發明的優選實施例。
實施例
一種IBC電池的電極互聯結構，如圖2，電池正極連接線3、電池負極連接線4和兩個以上的IBC電池片，相鄰的兩個IBC電池片中心對稱設置，每個IBC電池片分別包括正極細柵線1和負極細柵線2，IBC電池的背面電極採用二維無主柵結構，正極細柵線1、負極細柵線2置於減反射鈍化膜7上，減反射鈍化膜7下設有發射極或者背場區域，如圖3，正極細柵線1、負極細柵線2分別穿透減反射鈍化膜7與發射極和背場區域形成歐姆接觸，電池正極連接線3、電池負極連接線4均採用導電材料製成，電池正極連接線3將相鄰IBC電池片垂直方向上的負極細柵線2與正極細柵線1連接，電池負極連接線4將相鄰IBC電池片垂直方向上的正極細柵線1與負極細柵線2連接。
該種IBC電池的電極互聯結構，IBC電池的背面電極採用二維無主柵結構，可以降低主柵線漿料的耗量，降低成本，並縮短電流的收集距離，從而提高電池效率。
正極細柵線1與負極細柵線2均勻分布在電池的金屬化區域內；正極細柵線1、負極細柵線2相互平行，並呈插指狀交錯；同一水平線上正極細柵線1、負極細柵線2分別由多根線段組成，正極細柵線1、負極細柵線2的各段間分別設有間隙，正極細柵線1的分段處位於相互平行的負極細柵線2的中心線上，負極細柵線2的分段處也位於相互平行的正極細柵線1的的中心線上。正極細柵線1、負極細柵線2的相鄰段之間的水平間距為0.5-2mm，垂直間距為0.6-2mm。
正極細柵線1包括位於水平方向的金屬化區域側部的邊緣正極細柵線1和位於水平方向的金屬化區域中部的中心正極細柵線1；負極細柵線2包括位於水平方向的金屬化區域側部的邊緣負極細柵線2和位於水平方向的金屬化區域中部的中心負極細柵線2，電池邊緣正極連接線3穿過邊緣正極細柵線1，且電池正極連接線3距離邊緣正極細柵線1的一個端部0-0.5mm，電池負極連接線4穿過邊緣負極細柵線2，且電池負極連接線4距離邊緣負極細柵線2的一個端部0-0.5mm。電池正極連接線3穿過中心正極細柵線1的中心線，電池負極連接線4分別穿過中心負極細柵線2的中心線。
電池正極連接線3通過焊接或粘接將相鄰IBC電池片垂直方向上的負極細柵線2與正極細柵線1連接，電池負極連接線4通過焊接或粘接將相鄰IBC電池片垂直方向上的正極細柵線1與負極細柵線2連接。
導電材料採用包覆有低溫金屬合金的金屬線、低溫合金或者採用導電的有機、無機材料與金屬的混合物。發射極和背場區域為連續區域或分段區域，在採用分段區域時，正極細柵線1、負極細柵線2分別位於各分段區域內。正極細柵線1、負極細柵線2分別採用絲網印刷、化學鍍、電鍍、PVD法、噴墨列印、雷射轉印形成。正極細柵線1、負極細柵線2的寬度分別為20-150微米，高度分別為5-40微米，數目分別為500-4000根。電池正極連接線3和電池負極連接線4的橫截面積分別為2500-90000平方微米，數目分別為4-25根。
以下為實施例的兩個優選示例。
示例1，如圖2，IBC電池背面電極採用二維無主柵結構，分為正極細柵線1和負極細柵線2，細柵線分段設置，每段之間間距優選為1mm，且正極細柵線1分段處位於與之平行的負極柵線段的中心，其中細柵線下的摻雜層8為連續摻雜層8。
將相鄰電池片旋轉180oC，使相鄰電池的正負極細柵線1，2位於一條垂直線上，將相鄰電池的與上一片電池在垂直距離上的正負電極採用同一根鍍錫銅線進行連接。中心區域鍍錫銅線位於分段柵線中心，邊緣鍍錫銅線位於分段柵線邊緣，距離柵線邊緣0.5mm，鍍錫銅線的直徑為300微米，數目為10。
示例2，IBC電池背面電極採用二維無主柵結構，分為正極細柵線1和負極細柵線2，細柵線分段設置，每段之間間距為0.8mm，且正極細柵線1分段處位於與之平行的負極柵線段的中心。其中細柵線下的摻雜層8為不連續摻雜層8，水平距離上相鄰摻雜層8之間的間距為0.3mm。
將相鄰電池片旋轉180oC，使相鄰電池的正負極細柵1，2保持位於一條垂直線上，將相鄰電池的與上一片電池在垂直距離上的正負電極採用同一根包覆有銦錫合金的銅線進行連接。中心區域包覆有銦錫合金的銅線位於分段柵線中心，邊緣包覆有銦錫合金的銅線位於分段柵線邊緣，距離柵線邊緣0.5mm，包覆有銦錫合金的銅線的直徑為200微米，數目為30。
實施例採用在電池端設置二維電極圖形，在組件端將相鄰電池中垂直於同一直線的正負極相連，連接線可以採用鍍錫銅線，線的直徑為100微米-300微米，每串組件包括10-12 pcs電池片，採用整根銅線。電池中間的銅線位於電極圖形的中心位置，兩邊的銅線距離電極圖形的末端0.1mm，不與連接線連接的電極與連接線之間的間距保持0.3mm，以避免發生短路。連接線的數目為8-40根。
實施例IBC電池的電極互聯結構的原理：細柵線的串聯電阻與電流傳輸距離成反比，傳輸距離越短則串聯電阻越小，根據此原理，增加連柵線的數目可以有效降低串聯電阻，從而增加電池效率。