太阳电池栅线的设计
光伏组件 栅线 设计
光伏组件栅线设计光伏组件栅线设计是太阳能光伏发电系统中的重要环节，它直接影响着光伏组件的性能和效率。
在光伏发电系统中，栅线负责将光伏组件上的电流导出，同时保证电流的平衡和传输效率。
因此，一个合理设计的栅线可以提高光伏组件的发电能力。
栅线的位置和形状需要经过精确计算和优化。
栅线的位置应该尽可能靠近光伏组件的正面，以便充分接收太阳能。
而栅线的形状则需要根据光伏组件的尺寸和结构进行调整，以最大程度地减少栅线对光伏组件表面的遮挡，从而提高光伏组件的光吸收率。
栅线的电导率也是一个重要考虑因素。
栅线的电导率直接影响着电流的传输效率，因此应选择电导率较高的材料来制作栅线。
铜是目前使用最广泛的栅线材料，它具有良好的电导率和耐腐蚀性能，可以有效提高光伏组件的发电效率。
栅线的宽度和间距也需要合理设计。
栅线的宽度应该足够窄，以减少遮挡面积，同时保证足够的电流传输能力。
栅线的间距则需要根据光伏组件的电流密度和电阻特性进行优化，以保证电流的均匀分布和传输效率。
除了以上几点，栅线的制作工艺也是一个重要考虑因素。
栅线应该采用先进的微纳加工技术，以保证栅线的精确度和稳定性。
同时，栅线的连接方式也需要注意，应该采用可靠的连接方式，以确保栅线和光伏组件之间的良好接触和电流传输。
光伏组件栅线设计是光伏发电系统中的关键环节。
合理设计的栅线可以提高光伏组件的发电能力和效率。
因此，在光伏发电系统中，我们需要精确计算栅线的位置和形状，选择合适的材料和制作工艺，以及优化栅线的宽度和间距。
通过这些设计和优化，我们可以最大程度地提高光伏组件的发电能力，实现可持续的清洁能源供应。
晶体硅太阳电池正面栅线电极的制作
晶体硅太阳电池正面栅线电极的制作——超细栅线技术关于晶体硅太阳能电池的正面电极外观图形，不同的生产厂家会有所不同，并且每一家也在不断的优化种，但改变的方向均为将栅线制作的越来越细、越来越高、数目越来越多。
从2006年之前的120um到2010年的80um甚至有的厂家达到了60um。
随着副栅线宽度变的越来越窄，对于传统的丝网印刷和浆料来说制作难度也变的越来越大，暴露的问题包括断栅增多、结点、栅线边缘不平整等等，从而会导致电性能的不稳定及损失。
而作为细栅线制作的潜在技术，Ink Jet Printing（IJP）和Aerosol Jet Printing（AJP）技术开始逐渐应用到太阳电池制作，下面将对这几种印刷方式进行简单的介绍和比较。
1、Ink Jet Printing、Aerosol Jet Printing技术的工业应用和基本原理1.1 IJP技术的工业应用和基本原理IJP技术已经被广泛应用在显示器件、生物科学等领域，如图1所示；其在生产、科研领域的应用也越来越广泛，如图2所示，主要的设备厂家包括Dimatix，OTB等。
图1. Ink Jet Printing技术的应用图2. Ink Jet Printing技术主要应用领域IJP印刷的基本原理是将过滤后的墨水利用压电陶瓷的压电效应，使小墨水滴透过喷嘴喷射到器件表面，如图3所示。
图3. Ink Jet Printing的印刷头的原理示意图1.2 Aerosol Jet Printing的工业应用和基本原理AJP广泛应用在集成电路和生命科学领域，如图4所示，主要的设备厂家如与Manz合作的Optomec等，其工作原理如图5所示，气流从入口将墨滴带到大腔室，其中大的墨滴在重力的作用下会被筛选掉重新回到原来的溶液，小墨滴在气流的吹动下进入喷嘴，在喷嘴处有两路气流夹着小液滴吹到器件表面形成图形，图形的宽度会大大小于喷嘴的宽度。
图4. Aerosol Jet Printing的工业应用图5 Aerosol Jet Printing的工作原理2. Ink Jet Printing、Aerosol Jet Printing技术在太阳电池电极制作中的应用IJP和AJP应用到电极制作中的步骤如图6所示，由于所采用的墨水的价格相对昂贵，一般仅用其来做种子层如步骤2所示，通过IJP或AJP技术在氮化硅表面形成栅线较细的电极图形，经过烧结后该层与PN结形成良好的欧姆接触，然后通过电镀的方式增加电极的导电性，从而可以得到栅线宽度在40um左右的电极，如图7所示。
光伏组件 栅线 设计
光伏组件栅线设计
光伏组件的栅线设计是影响光伏电池性能的重要因素之一。
栅线的主要作用是收集电流并将其导出，同时还能影响电池的光学和电学性能。
在设计光伏组件的栅线时，需要考虑以下几个方面：
1. 线宽和线距：栅线的宽度和间距会影响电池的填充因子和转换效率。
较窄的栅线宽度可以减少遮光损失，提高光吸收效率，但过窄可能导致电阻增加。
同时，合适的线距可以确保电流的均匀收集。
2. 形状和布局：栅线的形状和布局也会对电池性能产生影响。
常见的栅线形状包括直线、之字形和交错式等。
不同的布局方式可以影响光的入射和反射，从而影响光吸收效率。
3. 材料和导电性：选择合适的栅线材料对于保证良好的导电性和低电阻非常重要。
常用的栅线材料包括银浆、铝浆和铜浆等。
4. 制造工艺：栅线的制造工艺需要与光伏电池的制造工艺相匹配，以确保良好的兼容性和可靠性。
5. 光学管理：栅线的设计还应考虑对光线的管理，以减少反射和光损失。
可以采用抗反射涂层、陷光结构等技术来提高光吸收效率。
综上所述，光伏组件的栅线设计需要综合考虑光学、电学和制造工艺等因素，以优化电池性能和提高转换效率。
最佳的栅线设计应该根据具体的应用需求和制造条件进行优化。
太阳能电池片栅线介绍
太阳能电池片栅线介绍在阳光明媚的日子里，大家都喜欢躺在草地上，晒太阳，感觉那股温暖真是惬意得不要不要的。
说到太阳，今天要聊的可是一件跟阳光有密切关系的东西——太阳能电池片，特别是它的栅线。
嘿，别以为栅线就是那条小小的线，这里面可是大有讲究呢！栅线就像是电池片里的“交通警察”，它们负责把太阳光转化成电能的“小能手”，让我们在家里享受电的便利。
咱们得明白，栅线可不是随便画几道线那么简单。
它们通常是用银来制作的，银的导电性超级好，就像牛奶和咖啡的搭配，简直天生一对。
要知道，太阳能电池片的工作原理是这样的：阳光照射到电池片上，电池片里的电子就像小鱼儿一样开始游动，这个时候栅线就得及时出马，把这些电子引导到正确的方向，确保它们能顺利地流动，最终形成电流，真的是“有条不紊”。
而且栅线的设计也不是随随便便的哦，得讲究“阴阳平衡”。
如果栅线设计得太粗，就会遮挡住太阳光，造成能量的损失；如果太细，又可能无法承载足够的电流。
所以，科学家们真是费尽心思，终于找到一个平衡点，让栅线既能发挥作用，又不遮挡阳光。
就像打麻将时，出牌要讲究策略，一不小心就得丢分！说到栅线，大家可能会想到它的形状，通常都是像蛛网一样的网状结构，乍一看还挺好玩的。
这种设计的目的是为了最大限度地利用阳光，让每一寸电池片都能发挥最大的能量。
就像你去吃自助餐，肯定得把每一样好吃的都尝一尝，不然就亏大了嘛！栅线还有一个不为人知的小秘密，那就是它的耐用性。
想想，如果这条线在阳光下待得时间长了，容易老化、褪色，那可真是让人捉急。
为了应对这个问题，科学家们通常会在栅线上涂上一层保护膜，就像给手机贴膜一样，确保它能够抵御风吹雨打，继续在阳光下“奋斗”。
不过，栅线在整个太阳能电池片中的比例也不容小觑哦，虽然看似不起眼，但它的存在可是至关重要。
没有栅线，电子就像没有方向的迷失小孩，根本无法形成电流。
就像一场足球赛，前锋再厉害，如果没有好的传球，那也只能干瞪眼。
再来谈谈栅线的未来吧！随着科技的发展，很多新材料也开始进入这个领域，甚至有些人提到用碳纳米管替代银。
光伏组件 栅线 设计
光伏组件栅线设计光伏组件栅线设计是太阳能光伏系统中的重要环节，它直接影响着光伏组件的能量转化效率和稳定性。
在这篇文章中，我们将详细探讨光伏组件栅线设计的重要性以及一些常用的设计原则。
光伏组件的栅线是用于收集光能并将其转化为电能的关键部件。
栅线的设计需要考虑到光伏组件的材料特性、电流传输能力以及工作环境等因素。
合理的栅线设计可以最大限度地提高光伏组件的能量转化效率，并保证其长期稳定运行。
栅线的宽度和间距是影响光伏组件性能的关键因素之一。
较宽的栅线可以提供更大的电流传输能力，但同时也会增加光能的吸收和反射损失。
因此，栅线的宽度应根据光伏组件的工作电流和材料特性进行合理选择。
此外，栅线之间的间距也需要适当设计，以避免电流热效应和栅线间的电压损失。
栅线的材料选择也至关重要。
常用的栅线材料包括银、铝和铜等。
银具有优异的导电性能和稳定性，但成本较高；铝成本低廉，但导电性能和稳定性相对较差；铜导电性能和稳定性都很好，但成本较高。
根据具体需求和经济性考虑，应选择合适的栅线材料。
栅线的排列方式也需要考虑。
常见的栅线排列方式有直线型和网状型两种。
直线型栅线排列简单直接，适用于大面积的光伏组件；而网状型栅线排列可以增加光能的吸收和反射效果，适用于小面积的光伏组件。
根据具体应用需求，选择合适的栅线排列方式可以提高光伏组件的能量转化效率。
栅线的连接方式也需考虑。
栅线连接的质量直接影响着光伏组件的性能和寿命。
常用的连接方式有焊接和印刷两种。
焊接连接可提供较好的电流传输和稳定性，但操作复杂；印刷连接成本低廉，但容易受到材料和工艺的限制。
根据具体需求和制造工艺的要求，选择合适的连接方式可以确保栅线的可靠性和稳定性。
光伏组件栅线设计是光伏系统中不可忽视的重要环节。
合理的栅线设计可以提高光伏组件的能量转化效率和稳定性。
在设计栅线时，需要考虑栅线的宽度、间距、材料选择、排列方式和连接方式等因素，以确保光伏组件的性能和寿命。
通过科学合理的栅线设计，我们可以使光伏组件发挥出最大的能量转化效率，为可持续发展做出贡献。
太阳能电池栅线电极的优化设计
太阳能电池栅线电极的优化设计
现代太阳能电池栅线电极的优化设计是一个比较复杂的过程，它必须考虑太阳能电池栅线电极的光学、电气和热性能，以及整个系统的可靠性和可行性。
首先，在光学性能方面，太阳能电池栅线电极的外形、尺寸、形状、材料以及抛光方法必须经过计算机仿真，分析和改进，以充分发挥电极的反射和折射能力，以提高太阳能电池的光伏效率。
其次，在电气性能方面，太阳能电池栅线电极的电阻、电容、线路布线和绝缘处理等将直接影响到电路的可靠性和可行性，必须经过多项技术处理，以提高电路的可靠性和稳定性。
最后，在热性能方面，太阳能电池栅线电极的外壳材料、型号、尺寸和结构设计必须采用具有良好热传导性能的材料，采用经过特殊处理的技术，以提高太阳能电池栅线电极的温度稳定性，使太阳能电池能长期稳定地发电。
此外，在设计优化时，还需要考虑太阳能电池栅线电极的经济性和可靠性，市场有效性，以及整个系统的实用性等因素，使太阳能电池栅线电极有优质的综合性能，满足客户的需求。
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太阳电池栅线的设计Ξ施小忠,汪 乐,夏冠群(中国科学院上海冶金研究所,上海200050) 摘 要:本文分析了主线上的电压降对电池栅线设计的影响.讨论了电池的功率损耗与电池栅线尺寸及厚度的关系,探讨了如何在原始设计的基础上设计出理想尺寸的太阳电池栅线.关键词:太阳电池;栅线设计;功率损耗The G rid2Line s De sign of Solar CellsSHI Xiao2zhong,WAN G Le,XIA Guan2qun(S hanghai Instit ute of Metall urgy,Chi nese Academy of Science,S hanghai200050,Chi na)Abstract: The influence of the decreasing of the voltage along the grid line on the design of front contact was ana2 lyzed.The relation between the power loss and the width of the finger and grid was discussed and the method of obtaining the ideal finger and grid from the preliminary design has been shown in this paper.K ey words: solar cell;grid2line design;power loss一、引 言 太阳电池是将太阳能转换成电能的半导体器件.栅线是电池的重要组成部分,它负责把电池体内的光生电流引到电池外部.研制太阳电池前总要预先进行栅线设计,制作出栅线的光刻板,栅线的尺寸是根据预先设定的电池参数(开路电压V oc、短路电流密度J sc、最大工作点的输出电压V m和输出电流密度J m等)值设计的.电池制成后,实际测得的电池特性参数的值与设定的值有一定的偏差,因此,预先设计的栅线的尺寸与理想的尺寸也会有一定的偏差,所以有必要探讨如何在原始设计的基础上进行调整以得到较理想的栅线.在求解金属栅线的体电阻引起的功率损耗时认为金属栅线各处是等电位的,实际上栅线各处是不等电位的.本文讨论了金属栅线各处电位不一致给栅线最优设计带来的影响.二、栅线设计 11常规太阳电池栅线的设计方法太阳电池栅线的最优设计是以电池总功率损耗最小为依据的.功率损耗的计算公式可参阅文献[1].此外还有太阳电池衬底的体电阻,背面电极与衬底的接触电阻,背面电极的体电阻等引起的功率损耗.通常这几项较小,可忽略不计.以往人们设计栅线时往往不考虑主线上的电位变化引起的功率损耗,主要有两个原因:其一是时常认为其值很小,可忽略不计:其二是若要考虑,通常需要用传输线理论来求解,十分麻烦.本文在Boone工作的基础上,结合传统的栅线设计方法,能较简捷地获得所需的参数值[2].Boone计算了硅太阳电池的主线上有电位降时的输出电流,得到了相应的计算公式,只要将他们推导时的I2V关系式中的指数因子1换成某一常数n,同样可以得到针对G aAs 电池的计算公式.这两种电池的计算公式相同,如下所示:I L=NL N[6R s+(N2-1)R g]3R s+N(N-1)R g(1)由于主线上的电压降对电池输出电压的影响很小,因此主线上的电位降引起的功率损耗的归一化量可近似认为是:ρrs=1-(I L/N I N)(2)其中I L为总的输出光生电流,I N为最靠近接触点的单元电池的光生电流,N为栅线数,R s为单元电池的串联电阻,R g 为单元电池的主线部分的体电阻.21原始设计的栅线的调整栅线的原始设计指的是在制作太阳电池之前对栅线的设计.主栅线W b的大小为:W b=AB(ρsmb J m)/(m V m)(3)其中ρsmb是主栅线的薄层电阻率.栅线和主线设计成线性结构时m取3.A和B分别为电池的长和宽,本文中假设A等于B.总的功率损耗的归一化量为ρloss=ρrf+ρrb+ρcf+ρsf+ρsb+ρtl+ρrs(4)栅间距s的值可对ρloss求极小值得到.因原始设计是根据预先设定的J m和V m设计的,真实的J′m和V′m与J m和V m有一定的偏差.对栅线进行调整的最一般的办法是用J′m和V′m 代替J m和V m设计板子.此时电池的最大功率点的电流密度和电压分别为J″m和V″m.再用J″m、V″m代替J m和V m进行设计,反复几次,可使得栅线的尺寸越来越接近理想的尺寸.这样设计栅线重复的次数较多,用以下方法能较快地得到所 第11期1999年11月电 子 学 报ACTA EL ECTRONICA SINICAVol.27 No.11Nov. 1999Ξ收稿日期:1998205209;修订日期:1998209220.863资助课题需的栅线尺寸及栅间距.由文献[3]可知,不考虑电池的系统电阻时电池在最大功率点的电流密度为:J m =(J sc (A a /A t )+J oo )qV mA o k T (1+(qV m /A o k T ))(5)其中A a 为有效受光面积,A t 为电池总面积,A o 为结的品质因子,J oo 为饱和暗电流密度,k 为玻耳兹曼常数,T 为绝对温度.因J oo νJ sc ,所以J m p 与A a 成正比.又因A aA t=(1-(W f /s ))(1-(W b /B ))=(1-βsf )(1-βsb )(6)即J m 与(1-ρsf )(1-ρsb )成正比.栅线的再设计时主要考虑栅线的遮挡引起的J m 的变化,电池串联电阻的微小变化对V m 的影响很小.先测定用初始设计的板子制作的太阳电池的J ′m 和V ′m .设最佳的主线宽度为W ″b ,最佳的栅线宽度为W ″f ,最佳的栅线间距为s ″,最佳设计时对应的电池的最大功率点的电流密度和电压为J ″m 和V ″m ,则J ″m 和V ″m 近似为:J ″m =(1-(W ″b /B ″))(1-(W ″f /s ″))(1-(W b /B ))(1-(W f /s ))(7)V ″m =V ′m(8)将J ″m 和V ″m 代替J m 和V m ,用非线性规化的方法求所有功率损耗之和的极小值,与功率损耗极小值对应的主线的宽度和栅间距就是所要求解的W ″b 和s ″.三、实例分析 图1是电池的剖面图.设电池的光照下的最大工作点的图1 电池的剖面图输出电压为0188V ,输出电流为24mA ,正面电极的接触电阻率为110×10-4Ω・cm 2,发射层的电阻率为115×10-2Ω・cm ,厚度为210μm ,正面主线和栅线的厚度都为310μm.图2和图3是各种尺寸的电池的最佳s ,W f 和W b 及各损耗与总损耗之比及总损耗的归一化量.由图2可知,电池的主线的宽度几乎随电池的尺寸的增大而逐步增大,而栅线的尺寸及栅间距随着电池尺寸的增大有一定的起伏,不过整体上随电池尺寸的增大而增大,只是栅线的宽度变化不大.栅线尺寸的起伏是由于各损耗的相对比例随电池大小的变化而变化的结果.图3表明发射层的薄层电阻及正面电极的接触电阻引起的功率损耗相对总的功率损耗很小,主线及栅线的体电阻的损耗及遮光损耗是电池功率损耗的主要部分.对于各种尺寸的太阳电池,主线上的电压降引起的功率损耗大约是总损耗的20%.因此,在设计电池栅线时应该考虑这一损耗.从图3也可看出,总的功率损耗的归一化量随电池尺寸的增大而增大.这表明电池尺寸增大时,栅线的优化设计尤为重要.图4显示了当s ,w f 及w b 取h m 等于310μm 时对应的最优值,然后改变h m 的大小,不同的h m 下功率损耗的归一化量.从图中可见,当栅线的厚度小于110μm 时,总功率损耗迅速增大.而当栅线的厚度大于110μm 时,总功率的损耗趋于稳定,即栅线的体电阻引起的功率损耗相对很小.图2各种尺寸的电池的最佳s , W f 和W b .s 的值放大了5 倍,W f 的值放大了500倍图3各种尺寸的电池的各损耗 与总损耗的百分比及总损 耗的归一化量(纵坐标)图4 正面电极的厚度与 电池总损耗的归一 化量之间的关系 图5 s ,w f ,w b 与ρloss 之间 的关系,其中w f 的横 坐标增大了100倍图5是s ,w f ,w b 与ρloss 之间的关系.图中的三条曲线的最低点对应栅线的三个最佳参数值.曲线s 是指w f 和w b 取最佳时,s 随与ρloss 的变化关系.其他两条曲线依次类推.曲线w b 的向上的开口最大,说明主线允许的偏离范围较大,s 次之,w f 最小.当以上三个参数小于最佳值时,总的功率损耗迅速增大,说明在选择栅的尺寸时十分重要.四、结 论 在对电池进行栅线设计时,应该考虑主线上的电压降引起的电池功率损耗.在电池栅线最优时,主线上的电压降引起的功率损耗通常在20%左右.此外,电池的主线和栅线的体电阻引起的功率损耗及遮光损耗分别占40%左右.用公式(5)至(8)可方便地得到实际需要正面电极的最佳尺寸.在制作正面电极时,栅线的厚度不能低于110μm ,栅线的尺寸最好选最优值,可偏大一点,但不能过小.施小忠 1968年生,中国科学院上海冶金研究所95级博士生,从事G aAs 太阳电池的研制和应用,参与了863航天领域高效G aAs 太阳电池研究,在国内外发表论文6篇.(下转第119页)721第 11 期施小忠:太阳电池栅线的设计图2 正弦信号作用时SMC 与FNNSMC 仿真结果图3 正弦信号作用时自适应控制与SMCDZ 的仿真结果 (3)采用FNNSMC 作为控制器时,系统可以消除高频颤动,但是存在着一定的跟踪误差.(4)当FNNSMC 和SMCDZ 有机结合构成自适应控制器时,则能结合二者的优点,得到较好的跟踪精度同时又消除了颤动.参 考 文 献[1] Utkin V.I.Variable structure systems with sliding mode :A sur 2vey.IEEE Trans A C ,1977,AC (22):212～222[2] Slotine J.J.E.Sliding controller design for nonlinear systems.IntJ.Contr.,1984,40(2):421～434[3] Sanner R M ,Slotine J J E.G aussian networks for direct adaptivecontrol.IEEE Trans N N ,1992,3(6):837～863[4] 达飞鹏,宋文忠.一类非线性系统的直接自适应控制.东南大学学报,1998,28(2):124～129达飞鹏 1968年生.1998年毕业于东南大学自动化研究所,获博士学位.现从事企业博士后工作.研究方向为模糊控制、神经网络及快速制造系统.宋文忠 1936年生.1960年毕业于南京工学院,现任东南大学自动化研究所教授,博士生导师.从事生产过程自动化及计算机集成制造系统的研究.(上接第127页)参 考 文 献[1] 马丁.格林.太阳电池—工作原理、工艺和系统的应用.北京:电子工业出版社,1987[2] J.L.Boone and T.P.Van Doren.Solar 2cell design based on a dis 2tributed diode analysis.IEEE Trans.on Electron Devices ,1978,ED 225(7):767～771[3] H.J.Hovel.Semiconductors and Semimetals ,11,Solar Cells.Aca 2demic Press ,1975911第 11 期达飞鹏:基于模糊神经网络滑模控制器的一类非线性系统自适应控制。