一种太阳电池栅线优化设计方法与流程

本发明涉及太阳能电池，具体涉及一种太阳电池栅线优化设计方法。

背景技术：

1、太阳能电池与正面极有关的功率损失机理包括：由电池顶部扩散层的横向电流所引起的损耗、栅线的串联电阻以及这些栅线与半导体之间的接触电阻引起的损耗以及由于栅线遮蔽所引起的遮光损失。

2、为提高太阳能电池的转换效率，提高扩散方阻是较成熟、便捷的选择。高方阻具有较低的表面杂质浓度，可有效降低表面的杂质复合中心，提高表面少子的存活率，同时增加短波的响应，有效的增加了短路电流和开路电压，达到提高效率的目的。但是与此同时表面薄层电阻明显增加，减少了最佳细栅线间距，增加了电极引起的总的功率损耗，降低了填充因子。要使最终的效率有所提高，就需要设计栅线结构以匹配其方阻。为此，我们提出了一种太阳电池栅线优化设计方法。

技术实现思路

1、(一)针对现有技术的不足，本发明提供了一种太阳电池栅线优化设计方法，克服了现有技术的不足，通过对电极栅线设计进行优化处理，使得电极的总功率损耗维持在0.1025，从而提高了光电转换效率。

2、(二)为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种太阳电池栅线优化设计方法，包括以下步骤：

3、步骤一：确定顶层横向电流总相对损耗

4、

5、其中，jmp和vmp分别为最大功率点的电流密度和电压，rs为扩散薄层电阻，a是两条细栅线的间距；

6、步骤二：确定细栅线电阻相对功率损耗

7、

8、确定主栅线电阻相对功率损耗

9、

10、其中，rf是电极的细栅线的金属层的薄层电阻，rb是主栅线的薄层电阻，wf是细栅宽度，wb是主栅宽度；这里考虑焊带电阻

11、

12、

13、步骤三：由式(2)-(5)可知，选用低体电阻率的金属材料，并且增加主栅线和细栅线的厚度，可适当的降低rf和rb

14、确定细栅线遮光相对功率损耗

15、

16、确定细栅线遮光相对功率损耗

17、

18、忽略直接由半导体到主栅线的电流，接触电阻损耗仅仅是由于细栅线所引起，这部分功率损耗一般近似为

19、

20、其中，rc是接触电阻率；

21、步骤四：使这些损失最小的主栅最佳尺寸可通过将式(3)和式(5)相加，然后对wb求导而求出，结果是当主栅线的电阻损耗等于遮光损失时，其尺寸为最佳，公式为

22、

23、步骤五：对于细栅线的最佳尺寸，考虑当栅线的间距变得非常小以致横向电流损耗可忽略不计，即a→0时，细栅线设计出现最佳值，公式为

24、

25、步骤六：给定一个工艺上可实现的wf值，用实验值代入求得一个a0值，取a01＝a0/2为初试值，然后按照牛顿迭代法进行迭代计算

26、

27、这个过程将收敛到一个不变的值上，这个值即为最佳栅线设计。

28、(三)本发明提供了一种太阳电池栅线优化设计方法，具备以下有益效果：

29、本发明通过对电极栅线设计进行优化处理，使得电极的总功率损耗维持在0.1025，从而可提高光电转换效率。

技术特征：

1.一种太阳电池栅线优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及太阳能电池领域，具体涉及一种太阳电池栅线优化设计方法，包括步骤一：确定顶层横向电流总相对损耗；步骤二：确定栅线电阻相对功率损耗；步骤三：确定栅线遮光相对功率损耗；步骤四：求出W<subgt;b</subgt;；步骤五：对于细栅线的最佳尺寸，考虑当栅线的间距变得非常小以致横向电流损耗可忽略不计，即a→0时，细栅线设计出现最佳值；步骤六：给定一个工艺上可实现的W<subgt;f</subgt;值，用实验值代入求得一个a<subgt;0</subgt;值，取a<subgt;01</subgt;＝a<subgt;0</subgt;/2为初试值，按照牛顿迭代法进行迭代算，将收敛到一个不变的值上，即为最佳栅线设计。本发明通过对电极栅线设计进行优化处理，使得电极的总功率损耗维持在0.1025，从而可提高光电转换效率。

技术研发人员：宋清波,苏鹏,宋昊,叶风
受保护的技术使用者：淮安捷泰新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15