一种太阳电池的多级栅线布局结构及方法技术

本发明专利技术提供一种太阳电池的多级栅线布局结构，包括设置在太阳电池上的主栅线、次主栅线和细栅线，次主栅线与主栅线平行，主栅线与次主栅线之间通过细栅线垂直联通，次主栅线远离主栅线一端垂直联通细栅线，主栅线和细栅线构成第一区域，次主栅线和细栅线构成第二区域。本发明专利技术的有益效果是：通过对太阳电池不同区域的细栅线的粗细、细栅线间距的分别优化，对太阳电池各个区域的电流实现了有效收集，次主栅线的设置，同时起到防止细栅线断裂和提高电池成品率的作用。

Multi stage grid layout structure and method for solar cell

Multi gate line layout structure of the invention provides a solar cell, which comprises a main grid line, set in the solar cell on the main grid and fine grid line, main line and main gate gate line parallel between the main gate line and main gate line vertical communicated through the thin grid line, main gate line from the end of the main gate line vertical Unicom thin grid line and fine line, the main gate gate line constitute the first region, main gate line and a gate line composed of second regional fine. The beneficial effects of the invention are respectively optimized by fine grid line in different regions of the solar cell thickness, fine grating spacing, the current regional solar cell to achieve the effective collection, main gate line setting, at the same time to prevent fine grid line faults and improve the battery product rate.

【技术实现步骤摘要】
一种太阳电池的多级栅线布局结构及方法
本专利技术涉及太阳能利用
，尤其涉及一种太阳电池的多级栅线布局结构及方法。
技术介绍
太阳电池是一种可以将太阳光能转换成电能的能量转换器件，目前的应用领域十分广泛，除了可以在地面、屋顶、水面进行发电以外，在卫星、小型飞机、小型汽车等特殊领域也有广泛的应用。随着太阳电池的迅速发展，针对太阳电池的不同设计优化也不断涌现，使得太阳电池的成本不断下降，效率不断提高。常用的太阳电池的材料为硅以及砷化镓等半导体材料，大多数商用太阳电池都采用上下电极的方式，阳光从上电极栅线间照射进太阳电池，产生的电流从下电极和上电极向外流出，常用的正面栅状金属电极由两到三条主栅线与多条细栅线组成，主栅线与细栅线相互垂直相交且导通，在印刷过程中，一旦出现断栅或虚印现象，无法构成有效回路，电流在电池上的内耗增加，严重影响电流的收集汇聚。太阳电池的上电极需要足够稀疏，以促使尽量多的阳光照射太阳电池，另一方面，上电极还需要确保有足够覆盖面积，以保证太阳电池产生的电流能够尽量多的被有效收集，因此电池的优化非常重要。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是提供一种太阳电池的多级栅线布局方法，可以提高效率，特别适用于大面积、高电流密度的太阳电池中。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是:一种太阳电池的多级栅线布局结构，包括设置在太阳电池表面上的主栅线、次主栅线和细栅线，所述细栅线包括第一细栅线和第二细栅线，所述次主栅线与所述主栅线平行，所述主栅线与所述次主栅线之间通过所述第一细栅线垂直联通，所述次主栅线远离所述主栅线一端垂直联通所述第二细栅线，所述主栅线、所述次主栅线和所述细栅线将所述太阳电池分为两个区域。进一步的，所述主栅线和所述第一细栅线构成第一区域，所述次主栅线和所述第二细栅线构成第二区域。进一步的，所述第一细栅线连接所述主栅线一端粗，所述第一细栅线连接所述次主栅线一端细，所述第二细栅线连接所述次主栅线一端粗，所述第二细栅线另一端细。进一步的，所述区域大于或等于两个。进一步的，所述太阳电池为砷化镓大面积太阳电池或硅大面积太阳电池。还包括一种太阳电池的多级栅线布局方法，该方法包括以下步骤，分区步骤，以主栅线为基准，向远离主栅线的电池两端进行区域划分，每一个区域靠近主栅的一端都设有一个次主栅，次主栅与主栅平行，并且每个区域的细栅分布进行分别优化，根据优化的结果不同，不同区域的细栅粗细、细栅间距存在差异；优化步骤，将太阳电池分为两个区域，靠近主栅线的区域为第一区域，远离主栅线的区域为第二区域，对所述区域进行优化，在优化过程中，首先对第二区域的细栅线进行优化，通过测量该电池的技术参数，确定第二区域的细栅线长度，第二区域的细栅线间距，计入流入第一区域的电流，然后对第一区域的细栅线进行优化；区域长度划分步骤，将太阳电池划分为两个区域，以方便区域优化，电池长度为L，指定第二区域的长度为X×L(0<X<1)，并在此面积上对第二区域进行优化，获得细栅线的粗细优化值和细栅线间距优化值，使得第二区域的栅线发热功率、电池表面发热功率和栅线遮挡功率，损失之和最小，为第一损失；在第二区域电流全部流到第一区域的条件下，对第一区域进行优化，获得细栅线的粗细优化值和细栅线间距优化值，使得第一区域的栅线发热功率、电池表面发热功率和栅线遮挡功率，损失之和最小，为第二损失；当X取得某一值时，第一损失和第二损失的和P达到最小，此时可以确定第二区域的长度为X×L，第一区域的长度为(1-X)×L，细栅线的粗细和细栅线间距亦分别采取各区域的优化值。进一步的，所述第一损失和第二损失的和P可通过下列公式计算：P＝PfingerA+PfingerB+PspaceA+PspaceB+PshadeA+PshadeB+Pshade-busbar其中PfingerA为第二区域栅线发热功率，PfingerB为第一区域栅线发热功率，可通过下列公式计算：PspaceA为第二区域电池表面发热功率，PspaceB为第一区域栅线发热功率，可通过下列公式计算：PshadeA为第二区域栅线遮挡功率，PshadeB为第一区域栅线遮挡功率，可通过下列公式计算：Pshade-busbar为主栅遮挡功率损失，可通过下列公式计算：其中，Im(mA/cm2)为电池片工作点电流密度，Vm(V)为电池片工作点电压，length(cm)为栅线长度，myheight(um)为栅线高度，resisivity(Ω-cm)为栅线电阻率，sheet(Ω)为电池片表面方阻，mywidthA(um)为第二细栅线粗端宽度，mynarrowA(um)为第二细栅线细端宽度，lengthA(cm)为第二细栅线长度，myspaceA(mm)为第二细栅线间距，mywidthB(um)为第一细栅线粗端宽度，mynarrowB(um)为第一细栅线细端宽度，lengthB(cm)为第一细栅线长度，myspaceB(mm)为第一细栅线间距其中，widthA(um)＝mywidthA/10000，narrowA(um)＝mynarrowA/10000，spaceA(cm)＝myspaceA/10，widthB(um)＝mywidthA/10000，narrowB(um)＝mynarrowA/10000，spaceB(cm)＝myspaceA/10进一步的，所述技术参数包括理想最大功率工作点电压、最大功率工作点电流、栅线的电阻率、栅线高度和电池的表面方阻。进一步的，所述区域大于或等于两个。本专利技术具有的优点和积极效果是：1.本专利技术在优化过程中，首先对第N区域的细栅线进行优化，计入流入第N-1区域的电流，然后依次对第N-2区域……第一区域的细栅线进行优化。这样通过对太阳电池不同区域的细栅线的粗细、细栅线间距的分别优化，对太阳电池各个区域的电流实现了有效收集。2.本专利技术的次主栅线同时起到防止断栅和提高电池成品率的作用。附图说明图1是本专利技术实施例1的一般砷化镓太阳电池的栅线布局示意图图2是本专利技术实施例1的分区砷化镓太阳电池的栅线布局示意图图3是本专利技术实施例2的一般硅太阳电池的栅线布局示意图图4是本专利技术实施例2的分区硅太阳电池的栅线布局示意图图中：1、细栅线2、主栅线3、次主栅线4、第二区域5、第一区域具体实施方式将太阳电池沿着连接外电极的主栅线2，向远离主栅线2的电池端方向，将太阳电池分为N(N≥2)个区域，记入靠近主栅线2的区域为第一区域5，记入远离主栅线2的区域为第N区域。在优化过程中，首先对第N区域的细栅线1进行优化，计入流入第N-1区域的电流，然后依次对第N-2……第一区域的细栅线1进行优化。本专利技术提供的一种太阳电池的多级栅线布局方法，对区域长度划分的依据为：根据实际电池需要，确定太阳电池划分区域的个数，一般可以设置2-3个区域，以方便区域优化。以2个区域，电池长度为L为例，指定第二区域4的长度为X×L(0<X<1)，并在此面积上对第二区域4进行优化，获得细栅线1的粗细优化值和细栅线1间距优化值，使得第二区域4的发热功率和遮挡功率损失之和最小，为第一损失；在第二区域4电流全部流到第一区域5的条件下，对第一区域5进行优化，获得细栅线1的粗细优化值和细栅线间距优化值，使得第一区域5的发热功率和遮挡功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳电池的多级栅线布局结构，包括设置在太阳电池表面上的主栅线、次主栅线和细栅线，所述细栅线包括第一细栅线和第二细栅线，其特征在于：所述次主栅线与所述主栅线平行，所述主栅线与所述次主栅线之间通过所述第一细栅线垂直联通，所述次主栅线远离所述主栅线一端垂直联通所述第二细栅线，所述主栅线、所述次主栅线和所述细栅线将所述太阳电池分为两个区域。

【技术特征摘要】
1.一种太阳电池的多级栅线布局结构，包括设置在太阳电池表面上的主栅线、次主栅线和细栅线，所述细栅线包括第一细栅线和第二细栅线，其特征在于：所述次主栅线与所述主栅线平行，所述主栅线与所述次主栅线之间通过所述第一细栅线垂直联通，所述次主栅线远离所述主栅线一端垂直联通所述第二细栅线，所述主栅线、所述次主栅线和所述细栅线将所述太阳电池分为两个区域。2.根据权利要求1所述的一种太阳电池的多级栅线布局结构，其特征在于：所述主栅线和所述第一细栅线构成第一区域，所述次主栅线和所述第二细栅线构成第二区域。3.根据权利要求1或2所述的一种太阳电池的多级栅线布局结构，其特征在于：所述第一细栅线连接所述主栅线一端粗，所述第一细栅线连接所述次主栅线一端细，所述第二细栅线连接所述次主栅线一端粗，所述第二细栅线另一端细。4.根据权利要求1或2所述的一种太阳电池的多级栅线布局结构，其特征在于：所述区域大于或等于两个。5.根据权利要求3所述的一种太阳电池的多级栅线布局结构，其特征在于：所述太阳电池为砷化镓大面积太阳电池或硅大面积太阳电池。6.一种太阳电池的多级栅线布局方法，其特征在于：该方法包括以下步骤，分区步骤，以主栅线为基准，向远离主栅线的电池两端进行区域划分，每一个区域靠近主栅的一端都设有一个次主栅，次主栅与主栅平行，并且每个区域的细栅分布进行分别优化，根据优化的结果不同，不同区域的细栅粗细、细栅间距存在差异；优化步骤，将太阳电池分为两个区域，靠近主栅线的区域为第一区域，远离主栅线的区域为第二区域，对所述区域进行优化，在优化过程中，首先对第二区域的细栅线进行优化，通过测量该电池的技术参数，确定第二区域的细栅线长度，第二区域的细栅线间距，计入流入第一区域的电流，然后对第一区域的细栅线进行优化；区域长度划分步骤，将太阳电池划分为两个区域，以方便区域优化，电池长度为L，指定第二区域的长度为X×L(0<X<1)，并在此面积上对第二区域进行优化，获得细栅线的粗细优化值和细栅线间距优化值，使得第二区域的栅线发热功率、电池表面发热功率和栅线遮挡功率，损失之和最小，为第一损失；在第二区域电流全部流到第一区域的条件下，对第一区域进行优化，获得细栅线的粗细优化值和细栅线间距优化值，使得第一区域的栅线发热功率、电池表面发热功率和栅线遮挡功率，损失之和最小，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓东，杜永超，肖志斌，铁剑锐，孙希鹏，王鑫，梁存宝，刘春明，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十八研究所，天津恒电空间电源有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12