CN101866970A - 一种太阳能电池片及其太阳能电池串和太阳能电池组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光伏或半导体领域中的一种太阳能电池片及其太阳能电池串和组件；本发明提供了一种高效率的太阳能电池片，包括：硅片1，扩散层2，减反射膜3，细栅4，扩散层2覆盖在硅片1的正面、侧面以及部分背面，位于硅片1的正面的扩散层2上表面还设置有减反射3，减反射膜3的外表面上分布有细栅4，位于硅片1的一个侧面的扩散层2的外表面上分布有细栅4，位于硅片1的部分背面的扩散层2的外表面上分布有细栅4；该电池片做成的电池串，电池片细栅4的一端与其结构相同的电池片的背面采用汇流带6以焊接的方式进行连接；本发明提高了电池片的转化效率，降低了电池片组件的制作成本；同时本发明提供的电池片结构在制作组件时工序简单方便。

Description

一种太阳能电池片及其太阳能电池串和太阳能电池组件
技术领域
本发明涉及光伏或半导体领域中的一种太阳能电池片，本发明还涉及了该太阳能电池片做成的太阳能电池串和太阳能电池组件。
背景技术
制作太阳能电池片的工序通常包括硅片检测、硅片表面制绒、扩散制PN结、去磷硅玻璃、刻蚀、镀减反射膜、制作栅线电极以及铝背场、快速烧结等一系列工序。
太阳能电池片串是采用汇流带将多个太阳能电池片进行串联或并联得到的。
太阳能电池片组件是指将太阳能电池串封装后得到的发电单元。
电池片的背面有背电极，在边长为10～20cm的正方形太阳能电池硅片一般有2～3根背电极，背电极宽度为10微米至200微米。电池片的正面有正电极，正电极上有细栅线以及主栅线，细栅线之间以1mm～10mm的间隔分布，与其垂直相交的主栅线的线幅为1mm～2mm，电池串是采用电池片之间采用汇流带将主栅线与背电极进行连接。主栅线以及汇流带的宽度越小，电池片的有效受光面积就越大，发电量也就越大。但为了将汇流带的电阻维持在一定的范围，汇流带必须要厚，但过厚的汇流带在电池片贴膜时会造成电池片破裂，因此汇流带的宽度在小于1mm以下时会导致在电池片组件安装的时候比较困难。
另外现有的太阳能电池片及其电池串和组件，因受光面的主栅线以及汇流
带会使电池片的受光面的一部分被覆盖，因此电池片受光面积变小，组件的发电量变小。同时其所发的电量因要经过较长的汇流带，汇流带的电阻也会使其电池片组件的电量有一定的损失。针对这两个损耗原因，发明人根据试验结果证明：如被覆盖主栅线以及汇流带的受光面可发电，其发电量约占单片电池发电功率的2.6％；又因汇流带的材料为铜，以纯铜的电阻率计算，汇流带电阻造成的功率损耗约有3.8％的损耗。
同时由于现有的太阳能电池片由于N(或P)型扩散层以及栅线仅覆盖电池片的正面，所以现有电池片在制作组件时需要将汇流带从一电池片的正面连接到另一电池片的背面，操作繁琐，制作工艺麻烦。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种受光面积更大的高效率的太阳能电+池片以及组件，该电池片的转换效率较现有的太阳能电池片有着较大的提高。
本发明的技术方案为：
一种太阳能电池片，电池片包括：硅片，扩散层，减反射膜，细栅，其中：扩散层覆盖在硅片的正面、侧面以及部分背面，位于硅片的正面的扩散层的上表面还设置有减反射膜，减反射膜的外表面上分布有细栅，位于硅片的一个侧面的扩散层的外表面上分布有细栅，位于硅片的部分背面的扩散层的外表面上分布有细栅。
一种太阳能电池片，其中：该电池片细栅的线幅为10-200微米，间隔为1-10mm。本发明所称线幅是指线的宽度。
一种太阳能电池片，其中：电池片的每2～20根的细栅还可以用一根主栅进行连接，主栅与细栅垂直相交。采用主栅进行连接细栅，主要是在保证影响电池片受光面积以及电量损失减少不大的前提下，为了简化电池片及其组件的制作工艺的一种优选方案。
一种太阳能电池片，其中：主栅的线幅小于或等于0.5mm。
本发明所述的电池片是硅片经过表面制绒、扩散制PN结、去磷硅玻璃、刻蚀、镀减反射膜、制作栅线电极以及铝背场、快速烧结等工序制备得到的。所述的制作栅线电极方法可以采用丝网印刷、电镀或其他方法。
一种太阳能电池片做成的太阳能电池串，其中：电池片细栅的一端与其结构相同的电池片的背面采用汇流带以焊接的方式进行连接，汇流带的方向与电池片细栅方向相同。
一种太阳能电池片做成的太阳能电池串，其中：电池片主栅与其结构相同的电池片的背面采用汇流带以焊接的方式进行连接，汇流带的方向与电池片细栅方向相同。
本发明涉及的汇流带的材料一般为铜。
一种太阳能电池片做成的太阳能电池串，其中：主栅的线幅小于或等于0.5mm。
本发明焊接连接所采用的焊液是银浆、钯银浆、铂银浆或其它成分中的一种或几种的混合物。
一种太阳能电池串做成的太阳能电池组件，其中：将太阳能电池串封装为太阳能电池组件。封装的具体步骤为：(1)层压敷设、(2)组件层压、(3)装边框。
层压敷设：将太阳能电池串、玻璃和切割好的EVA、玻璃纤维、背板按照一定的层次敷设好，准备层压。玻璃事先涂一层试剂以增加玻璃和EVA的粘接强度。
组件层压：将敷设好的电池串放入层压机内，通过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热使EVA熔化将电池、玻璃和背板粘接在一起；最后冷却取出组件。
装边框：给玻璃组件装铝框，增加组件的强度，进一步的密封电池组件，延长电池的使用寿命。
本发明提供的太阳能电池片，不同于现有的电池片，现有的电池片主栅方向是与细栅垂直相交的，主栅的线幅粗，一般在1mm～2mm。本发明提供的太阳能硅片的受光面形成收集光生电子的细栅的一端或两端用汇流带采用焊接的方式相连接，汇流带相连接的方向与电池片细栅线方向相同。
本发明提供的太阳能电池片如上述构造，因无粗线幅的主栅，电池片的受光面积比现有的太阳能电池片的大，并且电池片之间相连的汇流带短，电流移动距离短，约为以前的1/100左右，电池片组件的电量损失骤减，同时还节约了汇流带所用铜的总量，降低了太阳能电池片组件的制作成本。
以长×宽规格为156mm×156mm，有2根主栅的电池片为例，主栅的线幅为2mm，所以该电池片主栅的面积为2mm×156mm×2，约占的整个电池片受光面积的2.56％。我们假设现有标准的电池片的转换效率为16.4％，如去除主栅的电池片的转换效率可达到：16.4×(1+0.256)％＝16.82％。
通过公式可以计算得到由于粗线幅的主栅而导致该电池片电量的损失：该电池片的参数为分别：a＝156mm，J＝328.7A/m2，
Figure GSA00000122228400031
Figure GSA00000122228400032
Figure GSA00000122228400033
Wf＝90um，Hf＝15um，Wb＝Wtab＝2mm，Hb＝Htab＝0.2mm，n＝65，L＝3mm。
Figure GSA00000122228400034
根据公式计算得到，每一片该规格的电池片有0.1456W的损失，由此意味着，原本该规格的电池片的转换效率为16.4％(3.99W)，由于主栅的原因电池片的转换效率最终表现为15.8％(3.84W)。
为了再次验证粗线幅的主栅所带来的负面效果，本发明申请人引证日本三菱电力公司提供的商业组件为例：该组件的规格为50片×156mm×156mm，每片电池片的转换效率为15.6％(3.8W)，然而其实日本三菱电力公司提供的电池片真正的转化效率为16.2～16.4％。这一差别正是由于传统的电池测试仪有很多的探针接触电池片的主栅，电流由探针直接引出使得测试中主栅的电量损耗远比实际工作时的损耗低。在有3根主栅的电池中，这一损耗会变小，然而有3根主栅的电池如果去除了主栅，便可以获得更多的受光面积。综上所述，除去主栅所带来的电量损失，组件中的每片电池片可以提高平均0.6％的转换效率。
假设现有标准的电池片的转换效率为16.4％，通过去除由于主栅带来的受光面积以及电量的损失，电池片的平均转换效率会达到17.42％。
所以本发明提供的太阳能电池片去除了粗线幅的主栅是非常有意义的。
本发明的优点：本发明提供的太阳能电池片因无粗线幅的主栅，电池片的受光面积比现有的太阳能电池片的受光面积大，提高了电池片的转化效率，并且本发明提供的电池串的电池片之间相连的汇流带短，电流移动距离短，约为以前的1/100左右，大幅度降低了太阳能电池组件的电量损失，同时还节约了汇流带所用铜的总量，降低了太阳能电池片组件的制作成本。同时本发明提供的太阳能电池片结构在制作太阳能电池串时不需要汇流带从一电池片的正面连接到另一电池片的背面，只需要将汇流带从一电池片的背面直接连接到另一电池片的背面，工序简单方便，所需的汇流带长度也更短，节省了太阳能电池片组件的制作成本。
附图说明
附图1是本发明提供的太阳能电池片的结构示意图；
附图2是本发明提供的太阳能电池串连接的结构示意图；
附图3是本发明提供的太阳能电池串实施例28背面的结构示意图；
附图4是本发明提供的太阳能电池串实施例29背面的结构示意图；
附图5是现有太阳能电池片的结构示意图；
附图6是现有太阳能电池串连接的结构示意图；
附图标记：硅片1、扩散层2、减反射膜3、细栅4、主栅5、汇流带6。
具体实施方式
实施例1、一种太阳能电池片，电池片包括：硅片1，扩散层2，减反射膜3，细栅4，其中：扩散层2覆盖在硅片1的正面、侧面以及部分背面，位于硅片1的正面的扩散层2的上表面还设置有减反射膜3，减反射膜3的外表面上分布有细栅4，位于硅片1的一个侧面的扩散层2的外表面上分布有细栅4，位于硅片1的部分背面的扩散层2的外表面上分布有细栅4。
实施例2、一种太阳能电池片，其中：该电池片细栅4的线幅为10微米，间隔为1mm。其余同实施例1。
实施例3、一种太阳能电池片，其中：该电池片细栅4的线幅为30微米，间隔为2mm。其余同实施例1。
实施例4、一种太阳能电池片，其中：该电池片细栅4的线幅为50微米，间隔为3mm。其余同实施例1。
实施例5、一种太阳能电池片，其中：该电池片细栅4的线幅为70微米，间隔为4mm。其余同实施例1。
实施例6、一种太阳能电池片，其中：该电池片细栅4的线幅为90微米，间隔为5mm。其余同实施例1。
实施例7、一种太阳能电池片，其中：该电池片细栅4的线幅为100微米，间隔为6mm。其余同实施例1。
实施例8、一种太阳能电池片，其中：该电池片细栅4的线幅为120微米，间隔为7mm。其余同实施例1。
实施例9、一种太阳能电池片，其中：该电池片细栅4的线幅为150微米，间隔为8mm。其余同实施例1。
实施例10、一种太阳能电池片，其中：该电池片细栅4的线幅为180微米，间隔为9mm。其余同实施例1。
实施例11、一种太阳能电池片，其中：该电池片细栅4的线幅为200微米，间隔为10mm。其余同实施例1。
实施例12、一种太阳能电池片，其中：电池片的每2根的细栅4还可以用一根主栅5进行连接，主栅5与细栅4垂直相交。其余同实施例1-11中的任意一种实施例。
实施例13、一种太阳能电池片，其中：电池片的每3根的细栅4还可以用一根主栅5进行连接，主栅5与细栅4垂直相交。其余同实施例1-11中的任意一种实施例。
实施例14、一种太阳能电池片，其中：电池片的每4根的细栅4还可以用一根主栅5进行连接，主栅5与细栅4垂直相交。其余同实施例1-11中的任意一种实施例。
实施例15、一种太阳能电池片，其中：电池片的每5根的细栅4还可以用一根主栅5进行连接，主栅5与细栅4垂直相交。其余同实施例1-11中的任意一种实施例。
实施例16、一种太阳能电池片，其中：电池片的每8根的细栅4还可以用一根主栅5进行连接，主栅5与细栅4垂直相交。其余同实施例1-11中的任意一种实施例。
实施例17、一种太阳能电池片，其中：电池片的每10根的细栅4还可以用一根主栅5进行连接，主栅5与细栅4垂直相交。其余同实施例1-11中的任意一种实施例。
实施例18、一种太阳能电池片，其中：电池片的每12根的细栅4还可以用一根主栅5进行连接，主栅5与细栅4垂直相交。其余同实施例1-11中的任意一种实施例。
实施例19、一种太阳能电池片，其中：电池片的每15根的细栅4还可以用一根主栅5进行连接，主栅5与细栅4垂直相交。其余同实施例1-11中的任意一种实施例。
实施例20、一种太阳能电池片，其中：电池片的每18根的细栅4还可以用一根主栅5进行连接，主栅5与细栅4垂直相交。其余同实施例1-11中的任意一种实施例。
实施例21、一种太阳能电池片，其中：电池片的每20根的细栅4还可以用一根主栅5进行连接，主栅5与细栅4垂直相交。其余同实施例1-11中的任意一种实施例。
实施例22、一种太阳能电池片，其中：主栅5的线幅为0.5mm，其余同实施例12-21中的任意一种实施例。
实施例23、一种太阳能电池片，其中：主栅5的线幅为0.4mm，其余同实施例12-21中的任意一种实施例。
实施例24、一种太阳能电池片，其中：主栅5的线幅为0.3mm，其余同实施例12-21中的任意一种实施例。
实施例25、一种太阳能电池片，其中：主栅5的线幅为0.2mm，其余同实施例12-21中的任意一种实施例。
实施例26、一种太阳能电池片，其中：主栅5的线幅为0.1mm，其余同实施例12-21中的任意一种实施例。
实施例27、一种太阳能电池片，其中：主栅5的线幅为0.05mm，其余同实施例12-21中的任意一种实施例。
实施例28、一种太阳能电池片做成的太阳能电池串，其中：电池片细栅4的一端与其结构相同的电池片的背面采用汇流带6以焊接的方式进行连接，汇流带6的方向与电池片细栅4方向相同。其余同实施例1-11中的任意一种实施例。
实施例29、一种太阳能电池片做成的太阳能电池串，其中：电池片主栅5与其结构相同的电池片的背面采用汇流带6以焊接的方式进行连接，汇流带6的方向与电池片细栅4方向相同。其余同实施例1-27中的任意一种实施例。
实施例30、一种太阳能电池片做成的太阳能电池串，其中：焊接连接所采用的焊液为银浆。其余同实施例28或实施例29。
实施例31、一种太阳能电池片做成的太阳能电池串，其中：焊接连接所采用的焊液为钯银浆。其余同实施例28或实施例29。
实施例32、一种太阳能电池片做成的太阳能电池串，其中：焊接连接所采用的焊液为铂银浆。其余同实施例28或实施例29。
实施例33、一种太阳能电池串做成的太阳能电池组件，其中：将太阳能电池串封装为太阳能电池组件。其余同实施例28-32中的任意一种实施例。
实施例34、一种太阳能电池串做成的太阳能电池组件，其中：太阳能电池串封装的具体步骤为：(1)层压敷设、(2)组件层压、(3)装边框。
层压敷设：将太阳能电池串、玻璃和切割好的EVA、玻璃纤维、背板按照一定的层次敷设好，准备层压。玻璃事先涂一层试剂以增加玻璃和EVA的粘接强度。
组件层压：将敷设好的电池串放入层压机内，通过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热使EVA熔化将电池、玻璃和背板粘接在一起；最后冷却取出组件。
装边框：给玻璃组件装铝框，增加组件的强度，进一步的密封电池组件，延长电池的使用寿命。其余同实施例33。
结合实施例解释本发明的工作原理：本发明由于将扩散层2和细栅4覆盖硅片1的正面、侧面以及部分背面，所以在制作电池串时只需要将汇流带6从细栅4的一端(位于电池片的背面)直接连接到另一电池片的背面，工序简单，所需的汇流带6的长度短，节省了太阳能电池片组件的制作成本。同时本发明采用电池片细栅4与汇流带6通过焊接的方式进行连接，通过去除了现有电池片中与其垂直相交方向粗线幅主栅，因此本发明提供的电池片获得了很多的受光面积，同时消除了现有电池电池串采用电池片之间采用汇流带6的连接，因此大幅度降低了电池片组件的电量损失。

Claims (10)

1.一种太阳能电池片，电池片包括：硅片(1)，扩散层(2)，减反射膜(3)，细栅(4)，其特征在于：扩散层(2)覆盖在硅片(1)的正面、侧面以及部分背面，位于硅片(1)的正面的扩散层(2)的上表面还设置有减反射膜(3)，减反射膜(3)的外表面上分布有细栅(4)，位于硅片(1)的一个侧面的扩散层(2)的外表面上分布有细栅(4)，位于硅片(1)的部分背面的扩散层(2)的外表面上分布有细栅(4)。
2.如权利要求1所述的一种太阳能电池片，其特征在于：该电池片细栅(4)的线幅为10-200微米，间隔为1-10mm。
3.如权利要求1或2所述的一种太阳能电池片，其特征在于：电池片的每2～20根的细栅(4)还可以用一根主栅(5)进行连接，主栅(5)与细栅(4)垂直相交。
4.如权利要求3所述的一种太阳能电池片，其特征在于：主栅(5)的线幅小于或等于0.5mm。
5.如权利要求1或2所述的一种太阳能电池片做成的太阳能电池串，其特征在于：电池片细栅(4)的一端与其结构相同的电池片的背面采用汇流带(6)以焊接的方式进行连接，汇流带(6)的方向与电池片细栅(4)方向相同。
6.如权利要求3或4所述的一种太阳能电池片做成的太阳能电池串，其特征在于：电池片主栅(5)与其结构相同的电池片的背面采用汇流带(6)以焊接的方式进行连接，汇流带(6)的方向与电池片细栅(4)方向相同。
7.如权利要求6所述的一种太阳能电池片做成的太阳能电池串，其特征在于：主栅(5)的线幅小于或等于0.5mm。
8.如权利要求5或6所述的一种太阳能电池片做成的太阳能电池串，其特征在于：焊接连接所采用的焊液是银浆、钯银浆、铂银浆或其它成分中的一种或几种的混合物。
9.如权利要求5、6、7、8中任意一项所述的一种太阳能电池串做成的太阳能电池组件，其特征在于：将太阳能电池串封装为太阳能电池组件。
10.如权利要求9所述的太阳能电池组件，其特征在于：封装的具体步骤如下：
(1)层压敷设、(2)组件层压、(3)装边框。
层压敷设：将太阳能电池串、玻璃和切割好的EVA、玻璃纤维、背板按照一定的层次敷设好，准备层压。玻璃事先涂一层试剂以增加玻璃和EVA的粘接强度。
组件层压：将敷设好的电池串放入层压机内，通过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热使EVA熔化将电池、玻璃和背板粘接在一起；最后冷却取出组件。
装边框：给玻璃组件装铝框，增加组件的强度，进一步的密封电池组件，延长电池的使用寿命。
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