三角形栅线印刷技术：从遮光到增效，美能3D显微镜助力栅线的精密检测

 

遮光效应：正面栅线是太阳电池表面的金属电极，用于收集光生电流。然而，这些金属栅线会遮挡部分入射光，导致电池的有效光照面积减少。

 

光学损失：被栅线遮挡的光线无法被电池吸收，直接导致光学损失。根据研究，2-3%的前表面金属栅线遮光会带来0.5-0.8%的直接效率损失。

 

优化栅线形状：理想三角形栅线的高宽比大，底部宽度较小，顶部较尖，这种形状使得栅线在垂直方向上的遮光面积最小化。通过优化三角形栅线的高宽比，可以在保证电流收集能力的同时，最大限度地减少遮光面积。理想三角栅线在太阳电池中的作用

 

 

高宽比大：三角形栅线的高度与宽度之比（高宽比）较大，这意味着在相同高度下，三角形栅线的底部宽度较小，遮光面积更小。

 

近乎“透明”：由于三角形栅线的形状特点，入射光在栅线表面反射后，部分光线可以重新进入电池内部，而不是完全被遮挡或反射出去。

 

光滑侧面：三角形栅线的侧面较为光滑，减少了入射光的反射损失。印刷型三角栅线的工艺流程

 

合金薄膜制备：选择适合的合金薄膜材料，确保其具有良好的导电性和可印刷性。通过物理气相沉积（PVD）或化学气相沉积（CVD）等技术，制备出均匀的合金薄膜。

 

张网：选择具有特定开口结构的网版，确保能够印刷出三角形栅线。通过张网工艺，将合金薄膜固定在网版上，为后续印刷做准备。

 

有机膜复合：在合金薄膜表面涂覆一层有机膜，用于保护薄膜并提高印刷精度。通过热压或化学交联等工艺，将有机膜与合金薄膜复合，形成稳定的印刷基底。

 

图形制备：根据太阳电池的设计要求，设计出具有三角形栅线的图形。通过丝网印刷或喷墨印刷等技术，将图形印刷到电池表面，形成三角形栅线。

 

通过开口结构设计实现三角形栅线

 

开口结构：三角形的开口结构，底部宽度较小，顶部较尖。

印刷线型：通过三角形开口结构，可以印刷出高宽比大、底部宽度小的三角形栅线。印刷形貌的精细控制

 

形貌控制：通过精细控制印刷形貌，可以获得三角形、梯形和类矩形等不同形状的栅线。三角形栅线的形貌控制是关键，确保其高宽比大、底部宽度小。

 

表面光滑度：三角形栅线的侧面需要保持光滑，以减少入射光的反射损失。印刷型三角栅线在太阳电池中的应用

 

网版设计

 

常规细栅网纱网版：

 

采用常规的主栅和副栅设计。主栅和副栅的搭接形式较为传统，可能存在一定的遮光和电极接触问题。

 

全开口方案：

 

主副栅搭接形式，采用垂直全开口设计，主栅和副栅的布局更加优化。

 

 

减少了栅线的遮光面积，提高了电池的有效光照面积。

 

 

• 通过优化栅线布局，降低了电极电阻，提升了电池的电流收集效率。

 

• 提高了电池的整体光电转换效率。

印刷型三角栅线在HJT太阳电池中的应用

 

低温浆料与三角设计的匹配

HJT太阳能电池通常需要在低温条件下完成电极的制备，因此低温浆料是其关键材料之一。印刷型三角栅线的设计需要与低温浆料的性能相匹配，以实现最佳的电池效率。为了精确评估三角栅线的形状和表面质量，我们采用了美能光伏3D共聚焦显微镜进行检测。这种先进的检测技术能够提供高分辨率的三维表面形貌图像，帮助我们深入分析栅线的微观结构。

 

实验数据

 

报告中展示了不同三角设计（如三角设计1.0、1.1等）与低温浆料的匹配数据，包括线宽、线高以及对应的电池效率变化。

 

三角设计1.0：线宽为35微米，线高为45微米。

 

三角设计1.1：线宽为45微米，线高为45微米。

 

通过优化三角栅线的设计参数（如线宽和线高），可以更好地匹配低温浆料的性能，从而提高电池的光电转换效率。印刷型三角栅线在TOPCon太阳电池中的应用

 

高温浆料与三角设计的匹配

浆料选择：TOPCon太阳电池采用高温浆料，印刷型三角栅线需要与高温浆料匹配，确保线型和性能一致。

 

线型匹配数据：三角形栅线的线宽和线高得到有效控制，电池的短路电流（Isc）和转换效率（Eta）均有提升。

 

实验数据

客户A数据：某客户实验数据显示，使用三角形栅线后，电池的Eta提升了0.14%，Isc增加了0.013 A。

 

客户B数据：另一客户实验数据显示，使用三角形栅线后，电池的Eta提升了0.12%，Isc增加了0.043 A。

 

效率提升：通过使用三角形栅线，TOPCon太阳电池的转换效率显著提升，光学损失减少。

 

电流收集优化：三角形栅线提供了低电阻的电流收集路径，有助于提升电池的填充因子（FF）。印刷型三角栅线应用前景

 

效率提升：通过三角栅线再利用被遮挡的入射光，转化效率可以提升0.2%以上，栅线宽度从17微米缩减到11微米。

 

产业化进程：2024年，全开口网版在HJT电池上开始批量应用；2025年，TOPCon电池全开口网版将迎来批量应用元年，并结合浆料优化推动印刷线宽进入10微米时代。

 

美能3D共聚焦显微镜凭借其高精度三维成像能力，可对三角形栅线的形貌、高宽比及表面光滑度进行纳米级表征，精准分析栅线对光反射和电流传输的影响，为工艺优化提供数据支持。结合此类先进检测手段，印刷型三角栅线的制造工艺将进一步突破超细线宽与高宽比的极限，推动HJT、TOPCon等高效电池的降本增效。美能3D共聚焦显微镜

 

美能3D共聚焦显微镜ME-PT3000专用于光伏行业对光伏基板表面的栅线及绒面进行质量检测的光学仪器。对光伏基板上的栅线的深度与宽度、绒面上的金字塔数量进行定量检测，以反馈光伏基板的工艺质量。

 

• 精确可靠的3D测量，实现实时共聚焦显微图像

 

• 超高共聚焦镜头，Z轴显示分辨率可达1nm

 

• 高精度、高重复性

 

全自动光栅绒面测量，快速生成数据

 

 

原文参考：《太阳电池印刷型三角形栅线的产业化应用与前景》*特别声明：「美能光伏」公众号所发布的原创及转载文章，仅用于学术分享和传递光伏行业相关信息。未经授权，不得抄袭、篡改、引用、转载等侵犯本公众号相关权益的行为。内容仅供参考，若有侵权，请及时联系我司进行删除。