用石墨烯汇流线和汇流条提高输电量的晶体硅太阳能电池制造技术

本实用新型专利技术涉及用石墨烯汇流线和汇流条提高输电量的晶体硅太阳能电池，属于石墨烯太阳能电池应用技术领域。安装在单片晶体硅晶片表面的85根银浆汇流线的表面积加三根宽度为2毫米的铝质窄型汇流条的表面积之和占晶体硅晶片表面积的16%，采用新的制造工艺，用极细的85根石墨烯汇流线和三根宽度为1毫米的带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条替换原来的银浆汇流线和铝质窄型汇流条，使汇流线表面积加汇流条表面积之和占晶体硅晶片总面积的比例下降到9%，使太阳光照射晶体硅晶片的面积增加7%，因此产生更大的电流量，同时由于石墨烯比银、铝的导电速度快，加快电子在太阳能电池中的汇流速度，晶体硅太阳能电池的光电转换效率有望提高百分之二。

【技术实现步骤摘要】
用石墨烯汇流线和汇流条提高输电量的晶体硅太阳能电池
本技术涉及用石墨烯汇流线和汇流条提高输电量的晶体硅太阳能电池，属于石墨烯太阳能电池应用
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技术介绍
在人类社会工业化的过程中，使用了大量的化石能源煤炭和石油，在长时间燃烧大量煤炭和石油的过程中，向空气中排放了大量的二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、污染的颗粒物、污染的细颗粒物，污染了生态环境，影响了人体健康。为了保护生态环境，防治大气污染，人类越来越多地使用非化石能源来推动经济的持续发展，光伏电力是人类成功使用的非化石能源之一，在光伏发电的过程中，不向空气中排放任何污染物。人类已在沙漠中、农用大棚上、屋顶面上建造了许多光伏电站，一些国家的政府制订了财政补贴政策，鼓励发展光伏发电项目。 光伏发电的核心技术主要是太阳光照射到晶体硅太阳能电池内的晶体硅晶片的表面时、内部重新产生的电子或空穴等光生载流子。光生载流子在pn结界面处所具有的内电压作用下发生移动，电子向η型一侧的电极移动，空穴向P型一侧的电极移动，P型呈正极，η型呈负极。太阳能电池的制造人员在长度为156毫米，宽度为156毫米的单片晶体硅晶片的表面上粘附85根宽度为0.2毫米的银浆线和三根宽度为2毫米的铝质窄型汇流条的目的就是将晶体硅晶片中移动的电子流逐步引导到外部电路中，供人类的用电器使用光伏电流。目前单片晶体硅晶片表面上的85根宽度为0.2毫米的银浆汇流线的表面积和三根宽度为2毫米的铝质窄型汇流条的表面积之和占晶体硅晶片表面积的16%，太阳光照射到银浆汇流线和铝质窄型汇流条的表面上是不会发生光伏反应产生电流的。同时，铝质窄型汇流条的导电速度不够快，这些都影响了汇流线和汇流条提高输电量，也限制了进一步提高太阳能电池的光电转换效率。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供用石墨烯汇流线和汇流条提高输电量的晶体硅太阳能电池。 石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的、只有一个碳原子厚度的二维新材料，也是只吸收2.3%的光的、几乎完全透明的新材料。 石墨烯最大的特性是其中电子的运动速度达到了光速的三百分之一，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。石墨烯的电子迀移率比晶体硅高，其电阻率比银更低。在无锡举办的科技展览会上，本技术人缪同春和无锡格菲电子薄膜科技有限公司的高级工程师一起观看石墨烯透明导电薄膜，了解到石墨烯导电线可以做得十分细小，其宽度可以小到几个微米。这使我想到单个晶体硅太阳能电池内包含有长度为156毫米，宽度为156毫米的单片晶体硅晶片，在晶体硅晶片的上表面上分布有横向、平行、呈栅格状排列的85根宽度为0.2毫米的银浆汇流线，两根平行的银浆汇流线之间的间距为2毫米，银浆汇流线的表面积只占晶体娃晶片总表面积的10%，其余90%的表面积都是晶体娃晶片的表面积。太阳光照射到晶体硅晶片的表面时，其内部重新产生电子或空穴等光生载流子；太阳光照射到银浆汇流线的表面时，其内部不会产生光生载流子。本技术用宽度为2微米的石墨烯汇流线替换宽度为0.2毫米的银浆汇流线，宽度为2微米的石墨烯汇流线在单位时间内的输电量高于宽度为0.2毫米的银浆汇流线，但是，宽度为2微米的石墨烯汇流线的宽度只有宽度为0.2毫米的银浆汇流线的宽度的百分之一，石墨烯汇流线占表面积的比例减少，晶体硅晶片占表面积的比例增加，太阳光照射晶体硅晶片的表面积变大，进行光伏发电的面积增加后、所产生的电流量相应增加，石墨烯汇流线输送的电流量增加，太阳能电池的光电转换效率得到提高。 在晶体硅晶片的表面上，同时分布有竖向平行排列的、三根宽度为2毫米的铝质窄型汇流条，两条平行的铝质窄型汇流条之间的间距为50毫米，太阳光照射到铝质窄型汇流条上不会产生光生载流子。本技术用宽度为I毫米的带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条替换宽度为2毫米的铝质窄型汇流条，宽度为I毫米的带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条在单位时间内的输电量高于宽度为2毫米的铝质窄型汇流条，但是，宽度为I毫米的带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条的宽度只有宽度为2毫米的铝质窄型汇流条的宽度的一半，带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条占表面积的比例减少，晶体硅晶片占表面积的比例增加，太阳光照射晶体硅晶片的表面积增加后，进行光伏发电的面积相应增加、所产生的电流量便相应增加，带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条输送的电流量增加，太阳能电池的光电转换效率得到提高。 无论是原来的三根铝质窄型汇流条的前段，还是新采用的三根带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条的前段都必须伸出晶体硅晶片的前方15毫米，然后用一根宽度为6毫米的铝质宽型汇流条横向连接三根宽度为2毫米的铝质窄型汇流条的前端，并用锡焊固定连接部位。在带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条与晶体硅晶片之间的晶体硅晶片的表面上安装宽度为60微米的竖条状的石墨烯引出电极，确保在太阳光的日照射量大、光伏作用产生的电流量大时，晶体硅晶片的表面重新产生的光生载流子能顺利汇流到电极，太阳能电池产生的电流能快速输送出去。安装在晶体硅晶片背面的带石墨烯芯线的背电极能让电子快速流过，如果采用已批量生产的透明的石墨烯导电薄膜也是可行的。 由于采用石墨烯汇流线和带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条以后，增加了晶体硅晶片接受太阳光更多照射的表面积，太阳光照射更多的晶体硅晶片的表面积进行光伏发电，能够产生更大的电流量，加上电子在石墨烯汇流线、带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条、竖条状的石墨烯引出电极和带石墨烯芯线的背电极中的迀移速度比在原来的银浆汇流线、铝质窄型汇流条、竖条状的引出电极和背电极中的迀移速度快，不仅增加了晶体硅太阳能电池的发电量，而且将晶体硅太阳能电池的光电转换效率提高2%。 本技术人缪同春从2005年到2014年、每年都到上海参加太阳能光伏展览会，目睹单晶硅太阳能电池的光电转换效率从16%逐步提高到20%，多晶硅太阳能电池的光电转换效率从14%逐步提高到18%.无锡尚德太阳能电力有限公司原副总工程师孟昭渊说:‘太阳能电池的光电转换效率每提高百分之一，都是对人类社会作出了大的贡献。’近年来，由于防治大气污染、抗击雾霾需要减少燃煤发电量，增加光伏发电量，许多国家的政府在支持科学家努力提高各种太阳能电池的光电转换效率。 为了解决上述技术问题，本技术是通过以下技术方案实现的: 由晶体硅太阳能电池1、晶体硅晶片2、石墨烯汇流线3、带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条4、竖条状的石墨烯引出电极5、带石墨烯芯线的背电极6共同组成； 在晶体硅太阳能电池I内包含有晶体硅晶片2，单片晶体硅晶片2的长度为156毫米、宽度为156毫米，在单片晶体硅晶片2的受光面上分布有85条粘贴的、横向的、栅格状的宽度为2微米的石墨烯汇流线3，两条平行的石墨烯汇流线3之间的间距为2毫米，在单片晶体硅晶片2的受光面上焊粘有三条带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条4，带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条4的宽度为I毫米，两条平行的、竖向的、带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条4之间的间距为50毫米，受光面上的三条带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条4各伸出晶体硅晶片2的边沿外面15毫米长，用一根宽度为6毫米的、带石墨烯芯线的铝质宽型汇流条焊接并连接三条带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条4的前端，在单片晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】
用石墨烯汇流线和汇流条提高输电量的晶体硅太阳能电池，其特征是，由晶体硅太阳能电池（1）、晶体硅晶片（2）、石墨烯汇流线（3）、带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条（4）、竖条状的石墨烯引出电极（5）、带石墨烯芯线的背电极（6）共同组成；在晶体硅太阳能电池（1）内包含有晶体硅晶片（2），晶体硅晶片（2）的长度为156毫米、宽度为156毫米，在晶体硅晶片（2）的受光面上分布有85条粘贴的、横向的、栅格状的宽度为2微米的石墨烯汇流线（3），两条平行的石墨烯汇流线（3）之间的间距为2毫米，在晶体硅晶片（2）的受光面上焊粘有三条带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条（4），带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条（4）的宽度为1毫米，两条平行的、竖向的、带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条（4）之间的间距为50毫米，受光面上的三条带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条（4）各伸出晶体硅晶片（2）的边沿外面15毫米长，用一根宽度为6毫米的、带石墨烯芯线的铝质宽型汇流条焊接并连接三条带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条（4）的前端，在晶体硅晶片（2）的背面露出12个分散的带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条（4）的背面露出部分与带石墨烯芯线的背电极（6）连接，然后进行层压、封装成为包括有带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条（4）、石墨烯汇流线（3）的太阳能电池，石墨烯汇流线（3）、带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条（4）、竖条状的石墨烯引出电极（5）构成晶体硅太阳能电池的表面电极；晶体硅晶片（2）通过石墨烯汇流线（3）与带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条（4）连接，带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条（4）通过宽度为3毫米的带石墨烯芯线的铝质宽型汇流条与太阳能光伏组件中的铜芯导电线连接。...

【技术特征摘要】
1.用石墨烯汇流线和汇流条提高输电量的晶体硅太阳能电池，其特征是，由晶体硅太阳能电池(1)、晶体硅晶片(2)、石墨烯汇流线(3)、带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条(4)、竖条状的石墨烯引出电极(5)、带石墨烯芯线的背电极(6)共同组成； 在晶体娃太阳能电池(I)内包含有晶体娃晶片(2)，晶体娃晶片(2)的长度为156晕米、宽度为156毫米，在晶体硅晶片(2)的受光面上分布有85条粘贴的、横向的、栅格状的宽度为2微米的石墨烯汇流线(3)，两条平行的石墨烯汇流线(3)之间的间距为2毫米，在晶体硅晶片(2)的受光面上焊粘有三条带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条(4)，带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条(4)的宽度为I毫米，两条平行的、竖向的、带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条(4)之间的间距为50毫米，受光面上的三条带石墨烯芯线的铝质窄型汇流条(4)各伸出晶体硅晶片(2)的边沿外面15毫米长，用一...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪同春，
申请(专利权)人：无锡同春新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32