CN101483204B - 串并联结构的薄膜太阳电池模块组及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种串并联结构的薄膜太阳电池模块组及其加工方法，该模块组衬底上设置有若干电池模块，每个电池模块包括依次设于衬底上的底层导电膜、发电层、顶层导电膜以及顶层导电膜上的印刷电极，电池模块由切线槽分隔成若干模块单元，底层导电膜于模块单元端部设有缺孔，顶层导电膜和发电层于模块单元分别设有位于缺孔内的窄孔，窄孔一侧向上一模块单元延伸有前延伸孔，印刷电极两端延伸至前延伸孔内上一模块单元的底层导电膜上，并排相邻的两个第一个模块单元的顶层导电膜之间电连接，最后一个模块单元的底层导电膜之间电连接。本发明模块单元之间的串联和并联直接通过印刷电极完成，无需再焊接外接导体和使用导线连接，工艺简单，结构稳定。

Description

串并联结构的薄膜太阳电池模块组及其加工方法

技术领域

本发明涉及一种串并联结构的薄膜太阳电池模块组及其加工方法。

背景技术

薄膜太阳能电池以用料省，成本低，应用广泛等特点成为目前最有前景的新型太阳能电池，已成为当今世界光伏技术研究开发工作的重点项目、热点课题。其类型包括硅基薄膜太阳能电池、CdTe碲化镉系薄膜大阳能电池、CIS铜铟硒系薄膜太阳能电池等若干个品种，这些不同类型的薄膜电池虽然结构并不相同，但一般可以归纳为：衬底、导电层、发电层及导电层依次分布的结构，其中发电层包括缓冲层和半导体吸收层。

为了减少薄膜太阳电池模块在制作时的划线清洗次数，本申请人提出过一种新的薄膜太阳电池模块结构，如图1所示，其包括设于衬底上的底层导电膜和顶层导电膜、以及夹设在底层导电膜和顶层导电膜之间的发电层，所述电池模块由若干切断顶层导电膜、发电层以及底层导电膜的切线槽分隔成若干模块单元，所述衬底于模块单元两端方向向外延伸有伸出部11，所述底层导电膜向外延伸有覆盖于部分伸出部11上的突出部8，所述每个模块单元的顶层导电膜上设有印刷电极，所述印刷电极两端与下一个模块单元的两个突出部8连接。电池模块的首个模块单元的突出部上焊接第一外接导体12，电池模块最后一个模块单元的印刷电极两端与第二外接导体13焊接。所以不同电池模块之间连接时，需另用导线在不同电池模块的第一外接导体12或第二外接导体13之间连接。这样的连接方式一方面需要将外接导体焊接到电池模块上，有可能会在焊接过程中对电池模块造成损坏，另一方面焊接点有可能会松动、氧化等，造成接触不良从而影响电池的使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种串并联结构的薄膜太阳电池模块组及其加工方法，其同一电池模块的模块单元之间的串联和不同电池模块之间的并联或串联直接通过印刷电极完成，无需再焊接外接导体和使用导线连接，工艺简单，结构稳定。

本发明的技术方案是：一种串并联结构的薄膜太阳电池模块组，包括衬底，所述衬底上设置有若干电池模块，所述每个电池模块包括依次设于衬底上的底层导电膜、发电层、顶层导电膜以及顶层导电膜上的印刷电极，所述电池模块由若干切断顶层导电膜、发电层以及底层导电膜的切线槽分隔成若干模块单元，相邻两个电池模块之间通过切线槽分隔开，所述底层导电膜于模块单元端部设有缺孔，所述缺孔靠近上一模块单元的侧边与切线槽重合，所述顶层导电膜和发电层分别设有位于缺孔上的窄孔，所述窄孔一侧向上一模块单元延伸有前延伸孔，所述窄孔于模块单元长度方向的内侧边位于缺孔内；所述印刷电极靠近缺孔的端部由窄孔内延伸至前延伸孔内的上一模块单元的底层导电膜上。

一种串并联结构的薄膜太阳电池模块组的加工方法，包括以下步骤：

1)、在衬底上镀底层导电膜；

2)、在底层导电膜上加工出缺孔，并在底层导电膜上划出分隔模块单元和电池模块的切线槽；

3)、再在底层导电膜上依次镀发电层和顶层导电膜；

4)、在顶层导电膜和发电层上挖出窄孔，并在顶层导电膜和发电层上划出分隔模块单元和电池模块的切线槽；

5)、最后印制印刷电极和印刷连接电极。

本发明进一步的技术方案是：一种串并联结构的薄膜太阳电池模块组，包括衬底，所述衬底上设置有若干电池模块，所述每个电池模块包括依次设于衬底上的底层导电膜、发电层、顶层导电膜以及顶层导电膜上的印刷电极，所述电池模块由若干切断顶层导电膜、发电层以及底层导电膜的切线槽分隔成若干模块单元，相邻两个电池模块之间通过切线槽分隔开，所述底层导电膜于模块单元端部设有缺孔，所述缺孔靠近上一模块单元的侧边与切线槽重合，所述顶层导电膜和发电层分别设有位于缺孔上的窄孔，所述窄孔一侧向上一模块单元延伸有前延伸孔，所述窄孔于模块单元长度方向的内侧边位于缺孔内；所述印刷电极靠近缺孔的端部由窄孔内延伸至前延伸孔内的上一模块单元的底层导电膜上。

所述缺孔为挖去部分底层导电膜形成的露出衬底的开口。

所述缺孔为底层导电膜上由封闭的切线槽组成的孔，所述缺孔的切线槽内填充有发电层。

所述并排相邻的两个电池模块的模块单元排列方向相同，所述并排相邻的两个电池模块的第一个模块单元的顶层导电膜之间电连接，最后一个模块单元的底层导电膜之间电连接。

所述并排相邻的两个电池模块的第一个模块单元的顶层导电膜上的印刷电极之间连通。

所述并排相邻的两个电池模块上相邻的缺孔相互连通，所述窄孔与前延伸孔相对的另一侧向本模块单元的缺孔外延伸有后延伸孔，所述并排相邻的两个电池模块最后一个模块单元后延伸孔内的底层导电膜之间连接有印刷连接电极。

所述并排相邻的两个电池模块的模块单元排列方向相反，上一电池模块的最后一个模块单元与下一电池模块的第一个模块单元相邻设置，所述上一电池模块的最后一个模块单元的底层导电膜与下一电池模块的第一个模块单元的顶层导电膜通过印刷电极电连接。

一种上述串并联结构的薄膜太阳电池模块组的加工方法，包括以下步骤：

1)、在衬底上镀底层导电膜；

2)、在底层导电膜上加工出缺孔，并在底层导电膜上划出分隔模块单元和电池模块的切线槽；

3)、再在底层导电膜上依次镀发电层和顶层导电膜；

4)、在顶层导电膜和发电层上挖出窄孔，并在顶层导电膜和发电层上划出分隔模块单元和电池模块的切线槽；

5)、最后印制印刷电极和印刷连接电极。

所述缺孔靠近上一模块单元的侧边与切线槽重合，所述窄孔位于缺孔内，所述窄孔一侧向上一模块单元延伸有前延伸孔，所述窄孔于模块单元长度方向的内侧边位于缺孔内；所述印刷电极两端由窄孔内延伸至前延伸孔内上一模块单元的底层导电膜上。

所述缺孔为挖去部分底层导电膜形成的露出衬底的开口；或者缺孔为底层导电膜上由封闭的切线槽组成的孔，所述缺孔的切线槽内填充有发电层。

本发明优点是：

1.本发明将薄膜太阳电池的不同电池模块镀膜加工成形于同一衬底上，同一电池模块的模块单元之间的串联及不同电池模块之间的并联或串联直接通过镀膜或者印刷电极完成，无需再进行焊接加工来将外接导体焊在电池模块上，同时也不再需要使用导线连接，简化了加工工艺，同时也避免焊接加工时可能对电池模块造成的损坏。

2.本发明多个电池模块加工在同一块衬底上，同时其串并联连接直接通过印制印刷电极完成，连接可靠，结构稳定。

附图说明

图1为现有技术结构示意图；

图2为本发明具体施例的结构示意图；

图3为图2的I处放大示意图；

图4至图10为本实用新型又一具体实施例的加工步骤示意图。

其中：1电池模块；2衬底；3底层导电膜；4顶层导电膜；5发电层；6切线槽；7模块单元；7a第一个模块单元；7b最后一个模块单元；8突出部；9印刷电极；10印刷连接电极；11伸出部；12第一外接导体；13第二外接导体；14缺孔；141侧边；15窄孔；151内侧边；16前延伸孔；17后延伸孔；18缺口；19电线电极；20透明保护层。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：

具体实施例一：

如图2和图3所示，一种串并联结构的薄膜太阳电池模块组，包括衬底2，所述衬底2上设置有若干电池模块1，所述每个电池模块1包括设于衬底2上的底层导电膜3、底层导电膜3上的发电层5、发电层5上的顶层导电膜4以及顶层导电膜4上的印刷电极9，所述电池模块1由若干切断顶层导电膜4、发电层5以及底层导电膜3的切线槽6分隔成若干模块单元7，所述底层导电膜3于模块单元7两端设有缺孔14，所述缺孔14靠近上一模块单元7的侧边与切线槽6重合，所述顶层导电膜4和发电层5于模块单元7两端分别设有位于缺孔14上的窄孔15，所述窄孔15一侧向上一模块单元7延伸有前延伸孔16，缺孔14和窄孔15重合的地方露出来的就是衬底2，而窄孔15伸出于缺孔14的地方则露出底层导电膜3来，即前延伸孔16内露出来的部分为底层导电膜3。所述窄孔15于模块单元7长度方向的内侧边位于缺孔14内，使得缺孔14边的底层导电膜3不会露出来与印刷电极9连接上。

相邻两个电池模块1之间通过切线槽6分隔开。图2中，相邻两个电池模块1在相邻端的缺孔14、窄孔15分别在该切线槽6处对接连通。

所述印刷电极9两端由窄孔15内的衬底2上延伸至前延伸孔16内上一模块单元7的底层导电膜3上，这样，同一电池模块1上的前后相邻两模块单元7之间通过印刷电极9串联起来。

所述并排相邻的两个电池模块1的第一个模块单元7a的顶层导电膜4上的印刷电极9之间连通。所述窄孔15与前延伸孔16相对的另一侧向本模块单元7的缺孔14外延伸有后延伸孔17，所述并排相邻的两个电池模块1最后一个模块单元7b后延伸孔17内的底层导电膜3之间连接有位于缺孔14内的印刷连接电极10。这样使得不同的电池模块1之间并联起来。

具体实施例二：

一种串并联结构的薄膜太阳电池模块组的加工方法，包括以下步骤：

1)、在衬底2上镀底层导电膜3；

2)、在底层导电膜3上抠挖缺孔14，使得缺孔14处的衬底2露出，并在底层导电膜3上划出分隔模块单元7和电池模块1的切线槽；

3)、再在底层导电膜3上依次镀发电层5和顶层导电膜4，底层导电膜3的切线槽被该处的发电层5填充；

4)、在顶层导电膜4和发电层5上挖出窄孔15，并在顶层导电膜4和发电层5上划出分隔模块单元7和电池模块1的切线槽；

5)、最后印制印刷电极9和印刷连接电极10。

如图2和图3所示，所述缺孔14靠近上一模块单元7的侧边与切线槽6重合，所述窄孔15位于缺孔14内，所述窄孔15一侧向上一模块单元7延伸有前延伸孔16，所述窄孔15于模块单元7长度方向的内侧边位于缺孔14内；所述印刷电极9两端由窄孔15内的衬底2上延伸至前延伸孔16内上一模块单元7的底层导电膜3上；所述并排相邻的两个电池模块1的第一个模块单元7a的顶层导电膜4上的印刷电极9之间连通；所述缺孔14跨设于并排相邻的两个电池模块1之间，所述窄孔15与前延伸孔16相对的另一侧向本模块单元7的缺孔14外延伸有后延伸孔17，所述印刷连接电极10连接于相邻且相通的后延伸孔16内的底层导电膜3上。

具体实施例三：

如图7所示，一种串并联结构的薄膜太阳电池模块组，包括衬底2，所述衬底2上设置有若干电池模块1，所述每个电池模块1包括依次设于衬底2上的底层导电膜3、发电层5、顶层导电膜4以及顶层导电膜4上的印刷电极9，所述电池模块1由若干切断顶层导电膜4、发电层5以及底层导电膜3的切线槽6分隔成若干模块单元7，相邻两个电池模块1之间通过切线槽6分隔开，所述底层导电膜3于所有模块单元7的左端设有缺孔14，所述缺孔14靠近上一模块单元7的侧边141与切线槽6重合，所述顶层导电膜4和发电层5分别设有位于缺孔14上的窄孔15，所述窄孔15一侧向上一模块单元7延伸有前延伸孔16，所述窄孔15于模块单元7长度方向的内侧边151位于缺孔14内；所述印刷电极9靠近缺孔14的端部由窄孔15内延伸至前延伸孔16内的上一模块单元7的底层导电膜3上。

所述缺孔14为底层导电膜3上由封闭的切线槽6组成的孔，所述缺孔14的切线槽6内填充有发电层5，即缺孔14内部和外部的底层导电膜3被切线槽6以及切线槽6内填充的发电层5而绝缘隔开。

本实施例中每个电池模块1发电层5和顶层导电膜4的左端被完全挖除形成前后相连的窄孔15和前延伸孔16，从而使得每个电池模块1左端的底层导电膜3被裸露出，进而该端的部分缺孔14也被露出。

所述并排相邻的两个电池模块1的模块单元7排列方向相反，上一电池模块1的最后一个模块单元7b与下一电池模块1的第一个模块单元7a相邻设置，所述上一电池模块1的最后一个模块单元7b的底层导电膜3与下一电池模块1的第一个模块单元7a的顶层导电膜5通过印刷电极9电连接。其中每个电池模块1的第一个模块单元7a的缺孔14靠近上一个模块单元1的最后一个模块单元7b的一侧的切线槽设有缺口18，因此上一电池模块1的最后一个模块单元7b的底层导电膜3于该缺口18处与下一电池模块1的第一个模块单元7a缺孔14内的底层导电膜3自然电连通，位于该缺孔14内和该第一个模块单元7a的顶层导电膜4上的印刷电极9同时还起到了印刷连接电极10的作用。这样，衬底2上的所有模块单元7全部被串联起来。

当模块单元7的宽度比较大，一般是大于6毫米时，在顶层导电膜5上的印刷电极9上还可以设置若干与印刷电极9的干线交叉的鱼骨状支线，如图8所示。

在与外部连接时，可以在第一个电池模块1的第一个模块单元7a的印刷电极9的连接端以及最后一个电池模块1的最后一个模块单元7b露出于缺孔14外的底层导电膜3上分别焊接电线电极19，如图9所示。在焊接完电线电极19后，还可以在整个薄膜太阳能电池模块组的表面镀透明保护层20，如图10所示。

具体实施例四：

如图4至图10所示，一种上述串并联结构的薄膜太阳电池模块组的加工方法，包括以下步骤：

1)、在衬底2上镀底层导电膜3；

2)、在底层导电膜3划出切线槽，切线槽分别分隔出模块单元7和电池模块1以及构成缺孔14，其中每个电池模块1的第一个模块单元7a的缺孔14靠近上一个模块单元1的最后一个模块单元7b的一侧的切线槽设有缺口18，如图4所示；

3)、再在底层导电膜3上依次镀发电层5和顶层导电膜4；

4)、在顶层导电膜4和发电层5上挖出窄孔15，并在顶层导电膜4和发电层5上划出分隔模块单元7和电池模块1的切线槽，如图5和图6所示；

5)、最后印制印刷电极9，如图7所示；

6)、当模块单元7的宽度大于6毫米时，在顶层导电膜5上的印刷电极9上还可以镀若干与印刷电极9的干线交叉的鱼骨状支线，如图8所示；

7)、在第一个电池模块1的第一个模块单元7a的印刷电极9的连接端以及最后一个电池模块1的最后一个模块单元7b露出于缺孔14外的底层导电膜3上分别焊接电线电极19，以供与外部连接，如图9所示；

8)、在焊接完电线电极19后，还可以在整个薄膜太阳能电池模块组的表面镀透明保护层20，如图10所示。

本发明在一个衬底上设置多个电池模块，同一电池模块的模块单元之间的串联和不同电池模块之间的并联或串联直接通过印刷电极完成，无需再焊接外接导体和使用导线连接，工艺简单，结构稳定。

Claims (14)

1.一种串并联结构的薄膜太阳电池模块组，包括衬底(2)，其特征在于：所述衬底(2)上设置有若干电池模块(1)，所述每个电池模块(1)包括依次设于衬底(2)上的底层导电膜(3)、发电层(5)、顶层导电膜(4)以及顶层导电膜(4)上的印刷电极(9)，所述电池模块(1)由若干切断顶层导电膜(4)、发电层(5)以及底层导电膜(3)的切线槽(6)分隔成若干模块单元(7)，相邻两个电池模块(1)之间通过切线槽(6)分隔开，所述底层导电膜(3)于模块单元(7)端部设有缺孔(14)，所述缺孔(14)靠近上一模块单元(7)的侧边(141)与切线槽(6)重合，所述顶层导电膜(4)和发电层(5)分别设有位于缺孔(14)上的窄孔(15)，所述窄孔(15)一侧向上一模块单元(7)延伸有前延伸孔(16)，所述窄孔(15)于模块单元(7)长度方向的内侧边(151)位于缺孔(14)内；所述印刷电极(9)靠近缺孔(14)的端部由窄孔(15)内延伸至前延伸孔(16)内的上一模块单元(7)的底层导电膜(3)上。

2.根据权利要求1所述的串并联结构的薄膜太阳电池模块组，其特征在于：所述缺孔(14)为挖去部分底层导电膜(3)形成的露出衬底(2)的开口。

3.根据权利要求1所述的串并联结构的薄膜太阳电池模块组，其特征在于：所述缺孔(14)为底层导电膜(3)上由封闭的切线槽(6)组成的孔，所述缺孔(14)的切线槽(6)内填充有发电层(5)。

4.根据权利要求1所述的串并联结构的薄膜太阳电池模块组，其特征在于：并排的所述相邻的两个电池模块(1)的模块单元(7)排列方向相同，所述并排相邻的两个电池模块(1)的第一个模块单元(7a)的顶层导电膜(4)之间电连接，最后一个模块单元(7b)的底层导电膜(3)之间电连接。

5.根据权利要求4所述的串并联结构的薄膜太阳电池模块组，其特征在于：所述并排相邻的两个电池模块(1)的第一个模块单元(7a)的顶层导电膜(4)上的印刷电极(9)之间连通。

6.根据权利要求4所述的串并联结构的薄膜太阳电池模块组，其特征在于：并排的所述相邻的两个电池模块(1)上相邻的缺孔(14)相互连通，所述窄孔(15)与前延伸孔(16)相对的另一侧向本模块单元(7)的缺孔(14)外延伸有后延伸孔(17)，所述并排相邻的两个电池模块(1)最后一个模块单元(7b)后延伸孔(17)内的底层导电膜(3)之间连接有印刷连接电极(10)。

7.根据权利要求1所述的串并联结构的薄膜太阳电池模块组，其特征在于：并排的所述相邻的两个电池模块(1)的模块单元(7)排列方向相反，上一电池模块(1)的最后一个模块单元(7b)与下一电池模块(1)的第一个模块单元(7a)相邻设置，所述上一电池模块(1)的最后一个模块单元(7b)的底层导电膜(3)与下一电池模块(1)的第一个模块单元(7a)的顶层导电膜(4)通过印刷电极(9)电连接。

8.一种如权利要求1所述的串并联结构的薄膜太阳电池模块组的加工方法，其特征在于包括以下步骤：

1)、在衬底(2)上镀底层导电膜(3)；

2)、在底层导电膜(3)上加工出缺孔(14)，并在底层导电膜(3)上划出分隔模块单元(7)和电池模块(1)的切线槽；

3)、再在底层导电膜(3)上依次镀发电层(5)和顶层导电膜(4)；

4)、在顶层导电膜(4)和发电层(5)上挖出窄孔(15)，并在顶层导电膜(4)和发电层(5)上划出分隔模块单元(7)和电池模块(1)的切线槽；

5)、最后印制印刷电极(9)。

9.根据权利要求8所述的串并联结构的薄膜太阳电池模块组的加工方法，其特征在于：所述缺孔(14)靠近上一模块单元(7)的侧边与切线槽(6)重合，所述窄孔(15)位于缺孔(14)内，所述窄孔(15)一侧向上一模块单元(7)延伸有前延伸孔(16)，所述窄孔(15)于模块单元(7)长度方向的内侧边位于缺孔(14)内；所述印刷电极(9)两端由窄孔(15)内延伸至前延伸孔(16)内上一模块单元(7)的底层导电膜(3)上。

10.根据权利要求8所述的串并联结构的薄膜太阳电池模块组的加工方法，其特征在于：所述缺孔(14)为挖去部分底层导电膜(3)形成的露出衬底(2)的开口；或者缺孔(14)为底层导电膜(3)上由封闭的切线槽(6)组成的孔，所述缺孔(14)的切线槽(6)内填充有发电层(5)。

11.根据权利要求8所述的串并联结构的薄膜太阳电池模块组的加工方法，其特征在于：并排的所述相邻的两个电池模块(1)的模块单元(7)排列方向相同，所述并排相邻的两个电池模块(1)的第一个模块单元(7a)的顶层导电膜(4)之间电连接，最后一个模块单元(7b)的底层导电膜(3)之间电连接。

12.根据权利要求11所述的串并联结构的薄膜太阳电池模块组的加工方法，其特征在于：所述并排相邻的两个电池模块(1)的第一个模块单元(7a)的顶层导电膜(4)上的印刷电极(9)之间连通。

13.根据权利要求11所述的串并联结构的薄膜太阳电池模块组的加工方法，其特征在于：并排的所述相邻的两个电池模块(1)上相邻的缺孔(14)相互连通，所述窄孔(15)与前延伸孔(16)相对的另一侧向本模块单元(7)的缺孔(14)外延伸有后延伸孔(17)，所述并排相邻的两个电池模块(1)最后一个模块单元(7b)后延伸孔(17)内的底层导电膜(3)之间连接有印刷连接电极(10)，所述印刷连接电极(10)与步骤5)中的印制印刷电极(9)一起印刷。

14.根据权利要求8所述的串并联结构的薄膜太阳电池模块组的加工方法，其特征在于：并排的所述相邻的两个电池模块(1)的模块单元(7)排列方向相反，上一电池模块(1)的最后一个模块单元(7b)与下一电池模块(1)的第一个模块单元(7a)相邻设置，所述上一电池模块(1)的最后一个模块单元(7b)的底层导电膜(3)与下一电池模块(1)的第一个模块单元(7a)的顶层导电膜(4)通过印刷电极(9)电连接。

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