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晶硅光伏电池正面电极:从多主栅到无主栅

2014-7-16 09:15| 发布者: echo| 查看: 8724| 评论: 0|来自: pv-tech

摘要: 太阳能电池的正面设计交织着太多的优化、约束和妥协,这里也因此成了厂家专利申请和设备制造商新技术研发的必争之地。传统晶硅电池正面采用银质的细栅和主栅将电池产生的电能收集并传到出去。为什么最近几年陆续有厂 ...
设备制造商的“革新”

       更多更细的主栅正是同一时期设备制造商给出的答案。厂商从新技术降低生产成本带动设备销售的角度出发,以减少银在太阳能电池工艺中的使用为目标,选择了另外一条相对“激进”但眼光更为长远的路径。

       通过新的设计,主栅可直接链接到相邻电池的背面而无需搭配焊带,虽然与电池厂商的“维新”一样提高主栅的数量,但其不再局限于渐进式的从2增加到5,而是直接增加到两位数。由于主栅更密集,电流在细栅上传到的距离大大缩短,这意味着主栅和细栅都可以做的更细更薄,导电性等相对弱一些但价格更低的材料也有机会摆脱冷板凳。由于这一类技术中主栅其实更可以看作是替代了传统焊带的角色,让更多更细的焊带直接链接电池细栅,汇集电流的同时实现电池互连,在电池层面取消了传统的主栅,我们将这一类技术称之为“无主栅”(busbar-free)技术。

       目前市面上出现的无主栅技术基本遵循以下设计。保留传统的第一步正面网印,在电池上制作底层的栅线,我们仍遵循传统称其为细栅。而后通过不同的方法将多条垂直于细栅的栅线覆盖在其上,形成交叉的导电网格结构,为介绍方便,我们仍旧称呼第二层栅线为主栅。主栅的材料目前多为铜线。其具体技术又各有不同,各家也有其独到的优势。
无主栅技术对比

       1. Day4 Energy/Meyer Burger

       最早提出无主栅概念的是加拿大电池和组件公司Day4 Energy,该公司在2008年就获得了后来被称为Day4 Electrode的专利技术。该技术对传统电池工艺的革新体现在金属化和互连两个工艺中,电池在PECVD减反射镀层后网印细栅,而后不网印主栅,而是将一层内嵌铜线的聚合物薄膜覆盖在电池正面,如图一所示。这层薄膜内嵌的铜线表面也镀有特别的低熔点金属,在随后的组件层压工艺中,层压机的压力和温度帮助铜线和网印的细栅结合在一起。这些铜线的一端汇集在一个较宽的汇流带上,在同一步层压工艺中连接在相邻电池的背面。

       2011年,Day4 Energy将更名为DNA技术的电池连技术成功应用于Roth & Rau的异质结电池,并取得了19.3%的组件效率。同年总部位于瑞士的设备制造商Meyer Burger收购Roth & Rau。2012年Day4 Energy因经营不善从股票市场退市,并将其技术出售给Meyer Burger,后者将DNA技术更名为SmartWire并继续开发,并于2013年向市场发布。由于Day4 Energy前期的市场耕耘,Meyer Burger称使用该技术的组件已经在世界各地的电站项目拥有了200MW的安装量。

       与传统3主栅技术相比,由于铜线的截面为圆形,制成组件后可以将有效遮光面积减少30%,同时减少电阻损失,组件总功率提高3%。由于30条主栅分布更密集,主栅和细栅之间的触电多达2660个,在硅片隐裂和微裂部位电流传导的路径更加优化,因此由于微裂造成的损失被大大减小,产线的产量可提高1%。更为重要的是由于主栅材料采用铜线,电池的银材料用量可以减少80%。
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