本實(shí)用新型涉及一種太陽能電池，尤其涉及一種四主柵N型雙面發(fā)電太陽電池。

背景技術(shù)：

目前市場(chǎng)上大部分晶硅太陽電池使用的都是P型硅片，即在硅片中摻入硼的硅片。但近些年采用N型硅片制作的N型電池越來越受到關(guān)注。N型硅片由于其材料本身的特點(diǎn)，材料體壽命高，因此做成電池可以獲得更高的光電轉(zhuǎn)換效率，另外，N型電池對(duì)金屬污染的容忍度更強(qiáng)，具有更好的忍耐性能，穩(wěn)定性強(qiáng)。N型硅片摻入磷，沒有硼-氧對(duì)，電池?zé)o硼氧對(duì)引起的光致衰減現(xiàn)象。就因?yàn)镹型晶體硅的這些優(yōu)點(diǎn)，使得N型硅片非常適合制作高效的太陽電池。

并且，N型電池通常在正面采用硼擴(kuò)散形成P-N結(jié)，背面采用磷擴(kuò)散形成背面場(chǎng)，兩面均鍍有減反膜，屬于雙面電池結(jié)構(gòu)，這使得N型雙面晶體硅電池能更加充分的利用太陽光，不僅能夠利用正面入射的太陽光，還能有效利用背面的散射光等，提高了電池的發(fā)電量。但實(shí)際要實(shí)現(xiàn)N型高效電池的規(guī)模化生產(chǎn)并非易事。

在影響太陽能電池轉(zhuǎn)換效率及組件壽命的因素中，電池表面柵線電極是其中一個(gè)關(guān)鍵因素，它負(fù)責(zé)把電池體內(nèi)的光生電流引至電池外部；同時(shí)在將電池做成組件時(shí)和焊條起傳導(dǎo)電流的作用，其設(shè)計(jì)是為了最大限度的收集光電流。在光照下晶體硅太陽能電池產(chǎn)生的電流通過副柵線和主柵線相互導(dǎo)通，副柵線用來收集電流傳輸給主柵線，主柵線構(gòu)成電池的負(fù)電極，電流匯聚到主柵線上，將焊帶焊接在主柵上可將電流引出。

現(xiàn)有的N型晶體硅雙面發(fā)電太陽能電池電極結(jié)構(gòu)中主柵線和副柵線通常都是等間距均勻分布。但是，硅片經(jīng)過擴(kuò)散后的薄層電阻(擴(kuò)散方阻)并不是均勻分布的。因?yàn)樵诂F(xiàn)有的工藝中擴(kuò)散過程中需要在管式擴(kuò)散爐中進(jìn)行摻雜，由于硅片在石英爐管中距離很小，擴(kuò)散氣流進(jìn)入到硅片中心區(qū)域的難度較邊緣區(qū)域大，硅片的中心部位難以獲得與周圍等量的摻雜源，導(dǎo)致擴(kuò)散后方阻均勻性變差，硅片中心部位雜質(zhì)濃度低，從而導(dǎo)致硅片中心部分的方阻因結(jié)深偏低而形成高方阻區(qū)域。這些都將對(duì)太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的提高帶來不利影響。

其次在銀漿印刷和燒結(jié)過程中，電池正面副柵線往往還會(huì)存在斷柵和虛印的問題，在該斷點(diǎn)處或虛印處將形成很高的電阻，這樣光電流的傳輸路線被阻斷，相當(dāng)于電路斷路，這樣虛印或者斷柵部分的電子需要通過其它副柵線將電流匯聚至主柵線上，消耗一部分電流，這樣就增加了太陽電池的串聯(lián)電阻，導(dǎo)致電流收集率下降，從而降低了電池的效率；這些發(fā)生斷柵、虛印的電池片在進(jìn)行封裝做成組件后，斷柵、虛印處還可能出現(xiàn)局部發(fā)熱的熱斑現(xiàn)象，降低組件的使用壽命。并且，在形成組件過程中，焊接焊帶時(shí)副柵線和主柵線接觸處也容易造成過焊或斷焊，會(huì)導(dǎo)致電池片電致發(fā)光(EL)發(fā)黑。

在所述背景技術(shù)部分公開的上述信息僅用于加強(qiáng)對(duì)本實(shí)用新型的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光電轉(zhuǎn)換效率較高的四主柵N型雙面發(fā)電太陽電池。

本實(shí)用新型的額外方面和優(yōu)點(diǎn)將部分地在下面的描述中闡述，并且部分地將從描述中變得顯然，或者可以通過本實(shí)用新型的實(shí)踐而習(xí)得。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，一種四主柵N型雙面發(fā)電太陽電池，包括N型硅片以及分別位于N型硅片正面和背面的正面電極和背面電極，所述正面電極和背面電極各自包括四條相互平行的主柵線、與所述主柵線垂直連接的橫向副柵線以及與所述橫向副柵線垂直連接的縱向副柵線；所述N型硅片的正面和背面各自由中心部位向外依次分為第一區(qū)域、環(huán)繞第一區(qū)域的第二區(qū)域以及環(huán)繞第二區(qū)域的第三區(qū)域，并且所述第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域內(nèi)等距設(shè)置有所述橫向副柵線，且所述第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域內(nèi)的相鄰兩條橫向副柵線之間的間距依次增大。

根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式，所述正面電極在第一區(qū)域內(nèi)的相鄰兩條主柵線之間等距設(shè)置有三條縱向副柵線；

所述正面電極在第二區(qū)域內(nèi)的兩條相鄰主柵線之間等距設(shè)置有兩條縱向副柵線；

所述正面電極在第三區(qū)域內(nèi)的兩條相鄰主柵線之間以及N型硅片的側(cè)邊和與該側(cè)邊平行的位于最外側(cè)的主柵線之間均等距設(shè)置有一條縱向副柵線。

根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式，所述N型硅片正面和背面的第一區(qū)域、第二區(qū)域與第三區(qū)域的面積比為1：3～3.5：2～2.5。

根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式，所述第一區(qū)域內(nèi)的橫向副柵線的寬度為0.042mm，兩個(gè)相鄰的橫向副柵線之間的間距為1.45mm；

所述第二區(qū)域內(nèi)的橫向副柵線的寬度為0.042mm，兩個(gè)相鄰的橫向副柵線之間的間距為1.5mm；

所述第三區(qū)域內(nèi)的橫向副柵線的寬度為0.042mm，兩相鄰橫向副柵線之間的間距為1.6mm。

根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式，所述主柵線寬度為0.8-2mm，且在所述主柵線包括多個(gè)鏤空段，相鄰兩個(gè)鏤空段之間通過兩條平行的細(xì)線相連接，所述細(xì)線的寬度為0.2-0.4mm；所述主柵線的兩端分別設(shè)有與邊框電極柵線相連接的末端直線部，所述末端直線部的寬度為0.2-0.4mm，相鄰兩條主柵線之間的距離為39.5mm。

根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式，所述橫向副柵線與主柵線的連接處為寬度漸變段，所述寬度漸變段靠近主柵線一端的寬度大于遠(yuǎn)離主柵線一端的寬度。

根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式，所述寬度漸變段的形狀為梯形。

根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式，所述寬度漸變段最寬處的寬度比所述橫向副柵線的寬度大18微米。

根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式，所述寬度漸變段的長(zhǎng)度為2-3mm。

根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式，所述縱向副柵線由多個(gè)間隔排布的微型段組成，每個(gè)所述微型段連接兩條相鄰的橫向副柵線，且所述微型段的寬度為0.042mm。

由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：

本實(shí)用新型四主柵N型雙面發(fā)電太陽電池，其正面和背面的第一區(qū)域、第二區(qū)域以及第三區(qū)域內(nèi)的相鄰兩條橫向副柵線之間的間距依次變大，使得橫向副柵線的排列與N型硅片上的擴(kuò)散方阻相匹配，解決了方阻不均勻?qū)е碌碾姵卣妗⒈趁骐姌O電阻較大的問題，從而提高了光電轉(zhuǎn)換效率。

附圖說明

通過參照附圖詳細(xì)描述其示例實(shí)施方式，本實(shí)用新型的上述和其它特征及優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。

圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施方式的四主柵N型雙面發(fā)電太陽電池的正面示意圖；

圖2是顯示圖1中N型硅片正面的第一區(qū)域的示意圖；

圖3是顯示圖1中N型硅片正面的第二區(qū)域的示意圖；

圖4是顯示圖1中N型硅片正面的第三區(qū)域的示意圖；

圖5是主柵線的局部細(xì)節(jié)圖；

圖6是本實(shí)用新型一實(shí)施方式的四主柵N型雙面發(fā)電太陽電池的背面示意圖；

圖7是顯示圖6中N型硅片背面的第一區(qū)域的示意圖；

圖8是顯示圖6中N型硅片背面的第二區(qū)域的示意圖

圖9是顯示圖6中N型硅片背面的第三區(qū)域的示意圖。

圖中：10、主柵線；101、末端直線部；102、鏤空段；103、細(xì)線；12、橫向副柵線；13、縱向副柵線；15、橫向副柵線；16、縱向副柵線；22、橫向副柵線；23、縱向副柵線；25、橫向副柵線；26、縱向副柵線；32、橫向副柵線；321、寬度漸變段；33、縱向副柵線；35、橫向副柵線；36、縱向副柵線；40、主柵線。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實(shí)施方式。然而，示例實(shí)施方式能夠以多種形式實(shí)施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實(shí)施方式；相反，提供這些實(shí)施方式使得本實(shí)用新型將全面和完整，并將示例實(shí)施方式的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的結(jié)構(gòu)，因而將省略它們的詳細(xì)描述。

參見圖1，本實(shí)用新型實(shí)施方式公開了一種四主柵N型雙面發(fā)電太陽電池，該電池包括一雙面的N型硅片以及分別位于N型硅片正面和背面的正面電極和背面電極。其中，該電池是以產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的156.75mm×156.75mm規(guī)格為例，其也可為其他尺寸。該正面電極和背面電極各自包括四條相互平行的主柵線、與主柵線垂直連接的橫向副柵線以及與橫向副柵線垂直連接的縱向副柵線。

參見圖1至圖4，在N型硅片的正面設(shè)有四條主柵線10，這些主柵線10等間距地排列，兩條相鄰的主柵線10之間的距離為39.5mm，每條主柵線的寬度為0.8-2mm，其較佳為1mm。這些主柵線10可為實(shí)心線條，也可有多個(gè)鏤空段組成，結(jié)合圖1及圖5可知，在本實(shí)施方式中，主柵線10包括多個(gè)鏤空段102，相鄰兩個(gè)鏤空段102之間通過兩條平行的細(xì)線103相連接，該細(xì)線的寬度為0.3mm，在主柵線10的兩端分別設(shè)有與邊框電極柵線相連接的末端直線部101，末端直線部101的寬度小于鏤空段102的寬度，一般而言，末端直線部的寬度可為0.2-0.4mm，通過設(shè)置鏤空段102和末端直線部101，能夠減少主柵線10兩端的寬度，從而大幅減少主柵線10在制造時(shí)的銀漿耗量，降低主柵線遮光面積，并提高電池短路電流和填充因子，有效地降低了電池的制造成本。

參見圖1至圖9可知，在N型硅片的正面和背面各自由中心部位向外依次分為第一區(qū)域、第二區(qū)域以及第三區(qū)域。其中，第一區(qū)域位于N型硅片的正中心部位，第二區(qū)域環(huán)繞該第一區(qū)域，第三區(qū)域環(huán)繞該第二區(qū)域。在第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域內(nèi)均等間距設(shè)置有橫向副柵線。N型硅片正面和背面的第一區(qū)域、第二區(qū)域與第三區(qū)域的面積比為1：3～3.5：2～2.5，較佳可為1：3：2.25。這樣第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域的面積比例能夠較佳地適配于硅片在管式擴(kuò)散爐中進(jìn)行摻雜時(shí)的方阻分布關(guān)系。

對(duì)于N型硅片的正面來說，在其第一區(qū)域內(nèi)等間距設(shè)置有橫向副柵線12、在第二區(qū)域內(nèi)等間距設(shè)置有橫向副柵線22，在第三區(qū)域內(nèi)等間距設(shè)置有橫向副柵線32，這里所說的“等距設(shè)置”是指在縱向方向上，在同一個(gè)區(qū)域內(nèi)的相鄰兩條橫向副柵線之間距離是相等的。對(duì)于N型硅片的背面來說，在其第一區(qū)域內(nèi)等間距設(shè)置有橫向副柵線15，在第二區(qū)域內(nèi)等間距設(shè)置有橫副柵線25，在第三區(qū)域內(nèi)等間距設(shè)置有橫向副柵線35。

N型硅片的正面和背面的橫向副柵線的排布密度都是由中心向外逐漸變小的，也就是說，越靠近中心部位，橫向副柵線的排布越密，第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域內(nèi)的相鄰兩條橫向副柵線之間的間距依次增大。這種橫向副柵線的排布形式針對(duì)采用正面硼擴(kuò)散、背面磷擴(kuò)散方法制備的雙面N型硅片表面擴(kuò)散方阻的分布特點(diǎn)，使電池正面與背面電極柵線設(shè)計(jì)與擴(kuò)散方阻相匹配，解決了擴(kuò)散方阻不均勻?qū)е碌碾姵卣妗⒈趁骐姌O電阻較大問題，提高了N型晶體硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，降低了生產(chǎn)成本。

具體地，在本實(shí)用新型實(shí)施方式中，N型硅片的正面和背面的橫向副柵線排布如下。分別位于正面和背面的第一區(qū)域內(nèi)的橫向副柵線12和橫向副柵線15的寬度為0.042mm，在第一區(qū)域內(nèi)的兩個(gè)相鄰的橫向副柵線之間的間距為1.45mm。位于第二區(qū)域內(nèi)的橫向副柵線22和橫向副柵線25的寬度為0.042mm，在第二區(qū)域內(nèi)的兩個(gè)相鄰的橫向副柵線之間的間距為1.5mm。位于第三區(qū)域內(nèi)的橫向副柵線32和橫向副柵線35的寬度為0.042mm，在第三區(qū)域捏的兩個(gè)相鄰的橫向副柵線之間的間距為1.6mm。應(yīng)當(dāng)指出的是，本實(shí)施方式中的橫向副柵線的寬度以及間距僅為示例性的，本實(shí)用新型的其他實(shí)施方式中，橫向副柵線也可以有其他的尺寸規(guī)格。

此外，參見圖5還可知，在橫向副柵線與主柵線的連接處為寬度漸變段321，該寬度漸變段321的兩端分別連接橫向副柵線32和主柵線10，該寬度漸變段321靠近主柵線10一端的寬度大于遠(yuǎn)離主柵線10一端的寬度。如此一來，既能夠保證組件在焊接時(shí)焊帶與主柵線以及副柵線的接觸面積和焊接深度，又能夠避免過焊或斷焊，從而降低了電池片電致發(fā)光發(fā)黑的幾率。

進(jìn)一步而言，在本實(shí)施方式中的寬度漸變段321的形狀為梯形，該寬度漸變段321最寬處的寬度比橫向副柵線的寬度大18微米，而寬度漸變段321的長(zhǎng)度為2-3mm，較佳為2.5mm。這樣可以方便寬度漸變段321的形成，并且比較節(jié)省材料。當(dāng)然，在本實(shí)用新的其他實(shí)施方式中，寬度漸變段321的形狀也可為其他寬度漸變的形狀。

參見圖1至圖9，下面介紹縱向副柵線在N型硅片上的排列情況。在本實(shí)施方式中，縱向副柵線在N型硅片的正面和背面的排列形式并不相同。具體而言，正面電極在N型硅片的正面的第一區(qū)域內(nèi)的相鄰兩條主柵線10之間等距設(shè)置有三條縱向副柵線13，在第二區(qū)域內(nèi)的兩條相鄰的主柵線之間等距設(shè)置有兩條縱向副柵線23，而在第三區(qū)域內(nèi)的兩條相鄰主柵線之間以及該N型硅片的側(cè)邊和與該側(cè)邊平行的位于最外側(cè)的主柵線之間均等距設(shè)置有一條縱向副柵線33。

背面電極在N型硅片的任意兩個(gè)相鄰的主柵線40之間以及主柵線40與N型硅片的側(cè)邊之間均設(shè)置有一條縱向副柵線。具體地，在N型硅片的背面的第一區(qū)域內(nèi)設(shè)有一條縱向副柵線16、在第二區(qū)域內(nèi)的兩條相鄰的主柵線之間各設(shè)有一條縱向副柵線26，在第三區(qū)域內(nèi)的兩條相鄰主柵線之間以及該N型硅片的側(cè)邊和與該側(cè)邊平行的位于最外側(cè)的主柵線之間均等距設(shè)置有一條縱向副柵線36。

請(qǐng)主要參見圖1及圖6，上面所說的“等距設(shè)置”指的是，當(dāng)縱向副柵線位于兩條主柵線之間時(shí)，這些縱向副柵線之間的距離是相等的，而且臨近主柵線到最近的副柵線之間的距離也等于這些副柵線之間的距離。當(dāng)其中一條縱向副柵線位于主柵線和N型硅片的側(cè)邊之間時(shí)，該縱向副柵線到主柵線的距離等于該縱向副柵線到N型硅片的側(cè)邊的距離。

通過設(shè)置這些縱向副柵線，可以在不增加生產(chǎn)成本的前提下，達(dá)到對(duì)電池正面和背面電極柵線優(yōu)化的目的，提高電池對(duì)電流的收集效率，同時(shí)盡可能的改善斷柵對(duì)電池片效率及組件壽命的影響。通過設(shè)置縱向副柵線之后，在很大程度上優(yōu)化了光電流傳輸至主柵線的路徑，且該縱向副柵線還能夠?qū)⒔z網(wǎng)印刷過程中斷掉的副柵線重新連接，修復(fù)電極圖形，減少斷柵、虛印發(fā)生后光電流傳輸對(duì)短路電流及電池轉(zhuǎn)換效率的影響，同時(shí)也降低了組件端局部發(fā)熱所造成的組件熱斑現(xiàn)象及對(duì)組件壽命的不良影響。由于電池正面接收光照強(qiáng)度較高，因而在電池正面的縱向副柵線數(shù)量較電池背面多。在電池正面，越靠近中部，縱向副柵線數(shù)量越多，這樣能夠提高發(fā)光效率。

進(jìn)一步而言，本實(shí)施方式中的縱向副柵線是由多個(gè)間隔排布的微型段組成的，這些微型段整體上呈線性分布，每個(gè)微型段連接兩條相鄰的橫向副柵線，且微型段的寬度為0.042mm。這樣一來，由于縱向副柵線是間斷的，顯然能夠減少縱向副柵線的用量，有利于減輕重量，降低成本，還能夠減少縱向副柵線的遮光面積，進(jìn)一步提高發(fā)光效率。

以上具體地示出和描述了本實(shí)用新型的示例性實(shí)施方式。應(yīng)該理解，本實(shí)用新型不限于所公開的實(shí)施方式，相反，本實(shí)用新型意圖涵蓋包含在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效布置。