电池印刷方法以及太阳能电池

技术领域

本申请实施例涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种电池印刷方法以及太阳能电池。

背景技术

随着化石燃料的日益衰减，尝试着寻找一种清洁无污染、可持续利用的新型能源，太阳能无疑成为了视野中最为普遍且清洁的可再生能源。太阳能电池是利用光生伏特效应，将光能直接转换为电能的一种器件。

太阳能电池的受光面被照射后，会产生光生电流，光生电流被太阳能电池上表面的金属栅线收集输运至电极，提供给外电路。为了提高太阳能电池效率，传统的方法是提高太阳能电池的受光面积，以使太阳能电池能在单位时间内吸收更多的太阳能。金属栅线可以等效为电线，栅线越细，电流输运效率越小；金属栅线越宽，电流输运效率越大，但金属栅线占比增大，太阳能电池的有效受光面积减小，导致光生电流减小。

因此，需要提供一种太阳能电池的印刷方法以形成高宽比较大的金属栅线，提高太阳能电池的效率。

发明内容

本申请实施例提供一种电池印刷方法以及太阳能电池，至少有利于提高太阳能电池的效率。

根据本申请一些实施例，本申请实施例一方面提供一种电池印刷方法，包括：提供电池片，电池片的表面设置有多个电极；采用第一印刷工艺在电池片的表面形成多条沿第一方向延伸的第一栅线，第一栅线与多个电极电连接；采用至少两次第二印刷工艺在电池片的表面形成多条沿第二方向延伸的第二栅线，第二栅线为堆叠结构，第二方向与第一方向相交，且第二栅线与多条第一栅线电连接，其中，第二栅线的排列密度大于第一栅线的排列密度。

在一些实施例中，第一印刷工艺包括网版印刷工艺，第二印刷工艺包括激光转印工艺。

在一些实施例中，采用至少两次第二印刷工艺在电池片的表面形成多条沿第二方向延伸的第二栅线，包括：第一次采用第二印刷工艺，在电池片的表面形成多条沿第二方向延伸的第一子栅线；第二次采用第二印刷工艺，在第一子栅线远离电池片的表面形成第二子栅线，在垂直于第二方向上，第二子栅线的宽度小于第一子栅线的宽度，第一子栅线和第二子栅线共同构成第二栅线。

在一些实施例中，在形成多条第一子栅线之后，还包括：对第一子栅线进行烘干工艺；在形成多条第二子栅线之后，还包括：对第二子栅线进行烘干工艺。

在一些实施例中，对第二子栅线进行烘干工艺的时间小于对第一子栅线进行烘干工艺的时间，和/或，对第二子栅线进行烘干工艺的温度低于对第一子栅线进行烘干工艺的温度。

在一些实施例中，烘干工艺的工艺条件包括：温度范围为50～300℃；烘干时间为1～5分钟。

在一些实施例中，在垂直于电池片的表面的方向上，第一子栅线的高度范围为2～6μm；第二子栅线的高度范围为2～6μm。

在一些实施例中，在垂直于第二方向所在的平面，第二栅线的截面为梯形或者三角形。

在一些实施例中，电池片的表面包括相对的正面和背面，在电池片的表面形成第一栅线和第二栅线，包括：先在背面形成第一栅线和第二栅线，再在正面形成第一栅线和第二栅线，其中，在垂直于电池片表面的方向上，位于背面的第一栅线的高度与位于正面的第一栅线的高度之差范围为1～5μm。

根据本申请一些实施例，本申请实施例另一方面还提供一种太阳能电池，太阳能电池的表面包括：第一栅线和第二栅线，第一栅线和第二栅线采用上述实施例中任一项的电池印刷方法制备。

本申请实施例提供的技术方案至少具有以下优点：先采用第一印刷工艺在电池片的表面形成多条沿第一方向延伸的第一栅线，以将电池片表面的多个电极电连接，再采用至少两次第二印刷工艺在电池片的表面形成多条沿第二方向延伸的第二栅线，第二栅线为堆叠结构，以将第二栅线与多条第一栅线电连接，其中，由于第一栅线的排列密度小于第二栅线，第一栅线和第二栅线分别采用不同的工艺方法形成，可以有利于针对不同尺寸的第一栅线和第二栅线分别选择合适的印刷工艺。此外，第二栅线采用多次第二印刷工艺形成，可以有利于形成堆叠结构的第二栅线，以提高第二栅线的高宽比，从而降低第二栅线的传输电阻，提高电池片的效率；当第二栅线位于太阳能电池片正面时，大的高宽比可以有利于减少第二栅线遮挡电池片的面积，增加太阳能电池片的受光面积，进而提高太阳能电池片的效率。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制；为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为为本申请一实施例提供的一种电池印刷方法的流程图；

图2至图4为本申请一实施例提供的一种电池印刷方法的各个步骤对应的电池结构示意图；

图5为图4沿AA1方向的剖面结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，需要提供一种电池印刷方法以形成高宽比较大的金属栅线，提高太阳能电池的效率。

分析发现，在太阳能电池制造工艺中，金属栅线高度越高，传输电阻越低；金属栅线的宽度越宽，虽然同样可以降低金属栅线的传输电阻，但也会降低太阳能电池的有效受光面积，反而会得不偿失。因此，提高太阳能受光面积的一种有效方法是增加金属栅线的高宽比，将太阳能电池的金属栅线做的又高又细，可以减少金属栅线遮挡太阳能电池的面积以增加受光面积，进而提高太阳能电池片的太阳光获取率。目前传统丝网印刷，由于受到浆料流变性能的制约，金属栅线的印刷高度提升往往需要依赖印刷宽度的增加；另外，由于使用的丝网网板膜厚的限制，也会影响透过丝网网板浆料的下墨量，所以印刷浆料的高度也存在限制。

根据本申请一些实施例，本申请一实施例提供一种电池印刷方法，以提高电池片的效率。

下面将结合附图对本申请的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本申请各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

图1为本申请一实施例提供的一种电池印刷方法的流程图，图2至图4为本申请一实施例提供的一种电池印刷方法的各个步骤对应的电池结构示意图，图5为图4沿AA1方向的剖面结构示意图，以下将结合附图对本实施例提供的电池印刷方法进行详细说明，具体如下：

参考图1至图4，电池印刷方法包括：

步骤S1：参考图2，提供电池片100，电池片100的表面设置有多个电极101。

对于电池片100，电池片100可以为背接触太阳能电池、异质结太阳能电池、PERC(Passivated Emitterand Rear Cell，背钝化电池)电池、N型电池、P型电池、双面电池、Topcon电池(隧穿氧化物钝化接触太阳电池)等。例如，电池片100可以为PERC电池，PERC电池包括P型硅片；正电极，正电极设于P型硅片的正面；钝化层，钝化层设于P型硅片的正背面；铝浆层，铝浆层设于钝化膜的表面；背电极，背电极由铝电极和银电极组成，铝电极穿透钝化层接触硅基底，与常规电池不同之处在于背面，PERC电池采用了钝化膜钝化背面，取代了传统的全铝背场，增强光线在硅基的内背反射，降低了背面的复合速率，使电池的效率提升0.5％～1％。又如，电池片100也可以为Topcon电池，Topcon电池的正面与常规N型太阳能电池或N-PERT太阳能电池没有本质区别，电池核心技术是背面钝化接触，电池背面由氧化层与掺杂多晶硅层组成，二者共同形成钝化接触结构。在本申请实施例中，对电池片100的类型不作具体限定。

需要说明的是，在本实施例提供的附图中，以电池片100上具有多个阵列排布的正方形电极101为例进行说明，并不构成对电池片100形状、电极101形状、电极101数量以及排列方式的限定，电池片100形状、电极101形状、电极101数量以及排列方式均可以根据实际需求进行设计。

步骤S2：参考图3，采用第一印刷工艺在电池片100的表面形成多条沿第一方向X延伸的第一栅线102，第一栅线102与多个电极101电连接。

步骤S3：参考图4，采用至少两次第二印刷工艺在电池片100的表面形成多条沿第二方向Y延伸的第二栅线103，第二栅线103为堆叠结构，第二方向Y与第一方向X相交，且第二栅线103与多条第一栅线102电连接，其中，第二栅线103的排列密度大于第一栅线102的排列密度。

对于第一栅线102和第二栅线103，形成第一栅线102和第二栅线103的材料均可以是银或者铝。

需要说明的是，在本实例提供的附图中，以第一方向X与第二方向Y垂直为例进行说明，并不构成第一方向X与第二方向Y夹角的限定；在其他实施例中，第一方向与第二方向之间的夹角可以是30°、45°或者60°。

在一些实施例中，第一印刷工艺包括网版印刷工艺，第二印刷工艺包括激光转印工艺。由于第二栅线103的排列密度大于第一栅线102的排列密度，第二栅线103对印刷精度的需求高于第一栅线102，因此，第一栅线102可以采用网版印刷工艺，以降低电池片100印刷的成本；第二栅线103的印刷采用激光转印，以满足第二栅线103具有较高排列密度且尺寸较小的需求，且采用多次激光转印可以避免对第二栅线103的形貌造成影响。

对于网版印刷，网版印刷是将含有金属的导电浆料透过丝网网孔压印在电池片上形成栅线的一种制备栅线工艺。

对于激光转印，激光转印是在特定柔性透光材料上涂覆所需浆料，采用高功率激光束高速图形化扫描，将浆料从柔性透光材料上转移至电池片表面形成栅线的一种制备栅线工艺。

在一些实施例中，在电池片100的表面形成多条沿第二方向Y延伸的第二栅线103，以形成堆叠结构的第二栅线，需要至少采用两次第二印刷工艺，例如，采用第二印刷工艺的次数可以2次、3次、5次、8次或者10次等。以下将以采用两次第二印刷工艺在电池片100表面形成多条沿第二方向Y延伸的第二栅线103为例进行说明，并不构成形成第二栅线103所需采用第二印刷工艺的次数限定。

具体地，采用两次第二印刷工艺在电池片100表面形成多条沿第二方向Y延伸的第二栅线103，包括：参考图5，第一次采用第二印刷工艺，在电池片100的表面形成多条沿第二方向Y延伸的第一子栅线113；第二次采用第二印刷工艺，在第一子栅线113远离电池片100的表面形成第二子栅线123，在沿垂直于第二方向Y(即第一方向X)上，第二子栅线123的宽度小于第一子栅线113的宽度，第一子栅线113和第二子栅线123共同构成第二栅线103。在垂直于第二方向Y上，第二子栅线123的宽度小于第一子栅线113的宽度，可以使第一子栅线113和第二子栅线123共同构成的第二栅线103在电池片100表面形成金字塔结构，有利于提高第二栅线103的稳定性。且在垂直于电池片100表面的方向上，第一子栅线113和第二子栅线123堆叠构成的第二栅线103，可以使第二栅线103的高度增加，则相应的第二栅线103的高宽比增大，进而有利于降低第二栅线103的传输电阻，同时不影响太阳能电池的有效受光面积，提高太阳能电池的效率。

需要说明的是，在本实施例提供的附图中，以第一子栅线113和第二子栅线123的截面均为梯形为例进行说明，并不构成第一子栅线113和第二子栅线123的截面形状的限定；在其他实施例中，第一子栅线113的截面形状可以是矩形；第二子栅线123的截面形状可以是矩形。在一些实施例中，第一子栅线113的截面形状可以与第二子栅线123的截面形状不同。

在一些实施例中，在形成多条第一子栅线113之后，还包括：对第一子栅线113进行烘干工艺；在形成多条第二子栅线123之后，还包括：对第二子栅线123进行烘干工艺。也就是说，每进行一次第二印刷工艺后均进行一次烘干，则当第二次第二印刷工艺的浆料覆盖在第一子栅线113上时，不会对第一子栅线113形貌产生影响，有利于堆叠形成较大高宽比的第二子栅线123，进而提高第一子栅线113和第二子栅线123共同构成的第二栅线103的高宽比。

在一些实施例中，对第二子栅线123进行烘干工艺的时间小于对第一子栅线113进行烘干工艺的时间，和/或，对第二子栅线123进行烘干工艺的温度低于对第一子栅线113进行烘干工艺的温度。可以理解的是，第二次第二印刷工艺形成的第二子栅线123堆叠在第一子栅线113上，在垂直于第二方向Y上，第二子栅线123的宽度小于第一子栅线113的宽度，相应的第二子栅线123的印刷用料小于第一子栅线113的印刷用料，需要烘干的时间和/或温度可以低于第一子栅线123，进而有利于提高太阳能电池印刷工艺的效率。

在一些实施例中，烘干工艺的工艺条件包括：温度范围为50～300℃，例如，50℃、56℃、80℃、101.5℃、153℃、201℃、257℃或者300℃等；烘干时间为1～5分钟，例如，1分钟、1.3分钟、2.5分钟、3分钟、3.9分钟、4.8分钟或者5分钟等。可以理解的是，烘干的温度需要满足适当条件才能使印刷的浆料固定成型，但是过高的温度容易导致固化后的栅线产生开裂等问题，进而影响太阳能电池的使用性能，因此烘干过程的温度需要控制在适当的范围内，根据浆料的用量进行相应的调整。另外，烘干的时间过短可能造成栅线内部无法烘干；烘干的时间过长容易导致栅线固化过度，影响栅线的使用性能，因此，烘干的时间需要满足适当的条件能使栅线的内部和外部均匀的被烘干即可。

在一些实施例中，在垂直于电池片的表面的方向上，第一子栅线113的高度范围为2～6μm，例如，2μm、2.1μm、2.85μm、3.2μm、4.1μm、5.5μm或者6μm等；第二子栅线123的高度范围为2～6μm，例如，2μm、2.1μm、2.85μm、3.2μm、4.1μm、5.5μm或者6μm等。由于第一子栅线113和第二子栅线123需要进行堆叠，第一子栅线113和第二子栅线123的高度过高容易导致第二栅线103发生倾倒，第一子栅线113和第二子栅线123的高度过低无法提高第二栅线103的高宽比，因此，为避免第一子栅线113和第二子栅线123发生倾倒，同时有利于提高第二栅线103的高宽比，在垂直于电池片100的表面的方向上，第一子栅线113和第二子栅线123的高度均需要在适当的范围内进行选择。

可以理解的是，当采用多次第二印刷工艺形成第二栅线103时，在形成第二子栅线后还可以继续形成第三子栅线、第四子栅线、第五子栅线……等。通过多层堆叠的子栅线共同构成第二栅线103，在垂直于第二方向Y上，每一层子栅线的宽度沿远离电池片100表面的方向逐渐减小。在垂直于电池片100的表面的方向上，每一层子栅线的高度范围均为2～6μm，例如，2μm、2.1μm、2.85μm、3.2μm、4.1μm、5.5μm或者6μm等。相应的，在每一次采用第二印刷工艺形成一层子栅线后，均可以进行一次烘干工艺，以避免后一次第二印刷工艺形成的浆料对前一次形成的子栅线的形貌造成影响，以利于形成较大高宽比的第二栅线。另外，随着子栅线堆叠层数的增加以及子栅线宽度减小，第二印刷工艺需要的浆料逐渐减少，后一层子栅线烘干所需要的时间可以小于前一次子栅线烘干所需要的时间，和/或，后一层子栅线烘干所需要的温度可以小于前一次子栅线烘干所需要的温度。

在一些实施例中，在垂直于第二方向Y所在的平面，第二栅线103的截面为梯形或者三角形。可以理解的是，通过形成逐层堆叠的子栅线共同构成第二栅线103，在垂直于第二方向Y上，每一层子栅线的宽度沿远离电池片100表面的方向逐渐减小，形成的第二栅线103可以构成金字塔型，相应的，在垂直于第二方向Y所在的平面，第二栅线103的截面可以为梯形或者三角形，以使第二栅线103具有较大的高宽比的同时具有较高的稳定性，避免第二栅线103的高度过高发生倾倒。

在一些实施例中，电池片的表面包括相对的正面和背面，在电池片的表面形成第一栅线和第二栅线，包括：先在背面形成第一栅线和第二栅线，再在正面形成第一栅线和第二栅线，其中，在垂直于电池片表面的方向上，位于背面的第一栅线的高度与位于正面的第一栅线的高度之差范围为1～5μm，例如，1μm、1.2μm、2.5μm、3.7μm、4.6μm或者5μm。由于电池片正面和背面的功能不同，电池片正面和背面上所需要设置的栅线精密程度不同，例如，太阳能电池正面需要接收太阳光，太阳能电池片正面的线路比背面的更细，因此，为了避免太阳能电池先印刷正面再印刷背面时，导致太阳能电池正面的栅线被压坏，可以先制作太阳能电池片背面的栅线，再制作太阳能电池片正面的栅线。

对于电池片背面的第一栅线，在垂直于第一方向上，电池片背面的第一栅线的宽度范围为300～1400μm，例如，300μm、350μm、385μm、500μm、650μm、890μm、1245μm或者1400μm等；在垂直于电池片表面的方向上，电池片背面的第一栅线的高度范围为10～35μm，例如，10μm、12.5μm、16μm、20.2μm、25.8μm、31.2μm或者35μm。

对于电池片背面的第二栅线，在垂直于第二方向上，电池片背面的第二栅线的宽度范围为30～150μm，例如，30.5μm、55μm、87μm、100.1μm、125μm或者150μm等；在垂直于电池片表面的方向上，电池片背面的第二栅线的高度范围为10～40μm，例如，10μm、13.5μm、21.4μm、29.8μm、35.4μm或者40μm。

对于电池片正面的第一栅线，在垂直于第一方向上，电池片正面的第一栅线的宽度范围为30～100μm，例如，30.8μm、42.5μm、56.5μm、67.1μm、78.9μm、86.1μm、95.2μm或者100μm等；在垂直于电池片表面的方向上，电池片正面的第一栅线的高度范围为5～34μm，例如，5μm、5.1μm、8.8μm、11μm、15.4μm、18.9μm、20μm、25.5μm、31.1μm或者34μm。

对于电池片正面的第二栅线，在垂直于第二方向上，电池片正面的第二栅线的宽度范围为5～50μm，例如，5μm、8.8μm、12.5μm、18μm、25.4μm、33.6μm、44.4μm或者50μm等；在垂直于电池片表面的方向上，电池片正面的第二栅线的高度范围为5～20μm，例如，5μm、5.2μm、9.8μm、15.7μm或者20μm。

本申请实施例提供的电池印刷方法，先采用第一印刷工艺在电池片的表面形成多条沿第一方向延伸的第一栅线，以将电池片表面的多个电极电连接，再采用至少两次第二印刷工艺在电池片的表面形成多条沿第二方向延伸的第二栅线，第二栅线为堆叠结构，以将第二栅线与多条第一栅线电连接，其中，由于第一栅线的排列密度小于第二栅线，第一栅线和第二栅线分别采用不同的工艺方法形成，可以有利于针对不同尺寸的第一栅线和第二栅线分别选择合适的印刷工艺。此外，第二栅线采用多次第二印刷工艺形成，可以有利于形成堆叠结构的第二栅线，以提高第二栅线的高宽比，从而降低第二栅线的传输电阻，提高电池片的效率；当第二栅线位于太阳能电池片正面时，大的高宽比可以有利于减少第二栅线遮挡电池片的面积，增加太阳能电池片的受光面积，进而提高太阳能电池片的效率。

根据本申请一些实施例，本申请另一实施例提供一种太阳能电池，太阳能电池的表面包括：第一栅线和第二栅线，第一栅线和第二栅线采用上述实施例中任一项所述的电池印刷方法制备。

对于太阳能电池，太阳能电池可以为背接触太阳能电池、异质结太阳能电池、PERC电池、N型电池、P型电池、双面电池、Topcon电池等。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。