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一种基于PERC的双面太阳电池背面导电结构及制作方法

一、引言

(1)太阳能光伏产业近年来在全球范围内迅速发展，作为清洁能源的重要组成部分，光伏发电在能源结构转型和环境保护中扮演着关键角色。双面太阳电池因其能够利用背面的反射光，有效提高发电效率，成为了光伏技术领域的研究热点。PERC（PassivatedEmitterandRearCell）电池作为目前主流的双面电池技术，其背面导电结构的设计对电池性能的提升至关重要。

(2)在双面太阳电池中，背面导电结构的性能直接影响着电池的电流收集效率和整体的光电转换效率。传统的背面导电结构多采用铝电极或银浆印刷电极，但这类材料存在导电性能较差、成本较高以及耐腐蚀性不足等问题。为了克服这些限制，研究人员开始探索新型的背面导电结构材料和技术，以期实现更高的光电转换效率和更长的使用寿命。

(3)目前，以铜作为背面导电材料的PERC双面太阳电池已经取得了显著的进展。铜电极具有优异的导电性和较低的制造成本，且在耐腐蚀性方面也有显著优势。根据相关研究，采用铜电极的双面太阳电池在户外环境下运行5年后的衰减率仅为传统铝电极电池的一半。此外，一些高性能的双面PERC电池已实现了超过23%的光电转换效率，展现出巨大的应用潜力。

二、基于PERC的双面太阳电池背面导电结构设计

(1)基于PERC技术的双面太阳电池背面导电结构设计，旨在提高电池的发电效率和稳定性。在设计过程中，导电路径的优化和电极材料的选取是关键。研究表明，采用微米级导电条纹作为导电路径，可以有效提高电流收集效率。例如，某款采用微米级导电条纹设计的双面PERC电池，其背面电流收集效率提高了约10%。

(2)在电极材料的选择上，铜因其优异的导电性和成本效益成为首选。为了进一步提升导电性能，研究人员在铜电极表面进行了特殊处理，如溅射镀膜、化学镀等。这些处理方法能够显著增强铜电极的导电性能和耐腐蚀性。以某款采用化学镀铜电极的双面PERC电池为例，其正面和背面电流收集效率分别提高了15%和12%。

(3)除了导电路径和电极材料，背面导电结构的整体布局也对电池性能有重要影响。合理设计电极间距和形状，可以减少电流的电阻损耗，提高电流传输效率。例如，一种采用优化布局的双面PERC电池，其正面和背面的电流传输效率分别提高了8%和5%，使得电池整体的光电转换效率达到了23.5%。这些设计案例表明，通过精心设计的背面导电结构，可以有效提升双面PERC太阳电池的性能。

三、背面导电结构的制作方法及工艺流程

(1)背面导电结构的制作方法主要包括印刷、溅射、蒸发和化学镀等工艺。其中，印刷工艺因其操作简便、成本低廉而广泛应用于工业生产。在印刷过程中，通常使用银浆或铜浆作为导电材料，通过丝网印刷技术将导电图案转移到电池背面。例如，某生产线上，使用银浆印刷技术制作的双面PERC电池背面导电结构，其导电率达到了105S/m。

(2)溅射工艺是一种高精度的背面导电结构制作方法，适用于对导电性能和均匀性要求较高的场合。在溅射过程中，通过真空环境将金属靶材蒸发，然后在电池表面形成均匀的导电层。以某款高端双面PERC电池为例，采用溅射工艺制作的背面导电结构，其导电率达到了110S/m，且导电层厚度均匀，提高了电池的整体性能。

(3)化学镀工艺是一种在金属表面形成薄膜的工艺，适用于制作耐腐蚀性强的背面导电结构。在化学镀过程中，通过化学反应在电池背面形成一层均匀的金属薄膜。例如，某款采用化学镀铜工艺的双面PERC电池，其背面导电结构的耐腐蚀性提高了30%，有效延长了电池的使用寿命。此外，化学镀工艺还具有操作简便、成本低廉等优点，适用于大规模生产。