CN102646728B - 一种背接触硅太阳能电池片的背面电极结构及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种背接触硅太阳能电池片的背面电极结构，电池片的背面设有第一电极、第二电极和背电场；所述第一电极和第二电极的极性相反，所述第一电极和背电场的极性相同；所述第二电极并列设置，形成至少2列第二电极列；在各个第二电极列所在区域的表面覆盖设有长条形的绝缘胶膜层，绝缘胶膜层的数量与第二电极列的列数相同，且该绝缘胶膜层的至少一端沿其长度方向延伸至电池片的端部；所述绝缘胶膜层上相对于各第二电极的位置开设有电极窗口。本发明通过在背接触硅太阳能电池片的电极处设置绝缘胶膜层的方式，实现了正负电极的绝缘，本发明的背面电极结构可以很好满足绝缘要求，方便了电池片之间的连接，大大提高了背接触电池组件制作的生产效率。

Description

一种背接触硅太阳能电池片的背面电极结构及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种背接触硅太阳能电池片的背面电极结构及其制备方法，属于太阳电池领域。

背景技术

常规的化石燃料日益消耗殆尽，在现有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源。目前，在所有的太阳能电池中，晶体硅太阳能电池是得到大范围商业推广的太阳能电池之一，这是由于硅材料在地壳中有着极为丰富的储量，同时硅太阳能电池相比其他类型的太阳能电池，有着优异的电学性能和机械性能。因此，晶体硅太阳电池在光伏领域占据着重要的地位。高效化是目前晶体硅太阳电池的发展趋势，通过改进表面织构化、选择性发射结、前表面和背表面的钝化，激光埋栅等技术来提高太阳能电池的转化效率，但由于其需要特殊的设备和复杂的工艺流程，产业化进程受到制约。

目前，背接触硅太阳电池（MWT太阳电池）受到了大家的广泛关注，其优点在于：由于其正面没有主栅线，正极和负极都在电池片的背面，减少了电池片的遮光，提高了电池片的转换效率，同时由于正极和负极均在背面，在制作组件时，可以减少焊带对电池片的遮光影响，同时采用新的封装方式可以降低电池片的串联电阻，减小电池片的功率损失。

传统的背接触晶体硅太阳能电池片的制备方法为：制绒、扩散制结、刻蚀、清洗、镀膜、打孔、印刷、烧结。这些步骤完成之后，在电池片背面形成正电极、负电极和背电场。对于常规的P型硅片而言，背接触电池片的正电极联同电池的铝背场构成电池的正极，通过激光打的孔洞引到电池背面负电极构成电池负极。这样在电池片互联时，要把第一片电池负电极和第二片电池正电极进行连接，因而不可避免电池的正电极和负电极出现短路现象。

现有的方法一般是通过在电池的负电极处设置绝缘垫片来达到绝缘的目的，或者通过把背接触电池的正负电极直接粘贴在具有绝缘设计的导电背板上。然而，绝缘垫片需经过剪裁和冲孔等操作，相应组件制作中的操作也比较繁琐。而导电背板和使用导电背板需要用到的导电胶价格比较高昂，成本较高。

发明内容

本发明目的是提供一种背接触硅太阳能电池片的背面电极结构及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种背接触硅太阳能电池片的背面电极结构，所述电池片的背面设有第一电极、第二电极和背电场；所述第一电极和第二电极的极性相反，所述第一电极和背电场的极性相同；所述第二电极并列设置，形成至少2列第二电极列；在各个第二电极列所在区域的表面覆盖设有长条形的绝缘胶膜层，绝缘胶膜层的数量与第二电极列的列数相同，且该绝缘胶膜层的至少一端沿其长度方向延伸至电池片的端部；

所述绝缘胶膜层上相对于各第二电极的位置开设有电极窗口。

上文中，所述各个第二电极列所在区域是指包括第二电极列所在的周边区域，用来设置长条形的绝缘胶膜层，该绝缘胶膜层覆盖整个区域，形成一长条形的绝缘胶膜层。

所述第一电极和第二电极是相对的，例如当第一电极为正极时，第二电极为负极，反之亦然。

所述绝缘胶膜层上相对于各第二电极的位置开设有电极窗口，是为了露出电极，以便后续电池片互联时的电连接。

上述技术方案中，绝缘胶膜的厚度为20~40微米；绝缘胶膜层的宽度为3~10毫米。

优选的技术方案，所述绝缘胶膜层为聚酰胺酰亚胺绝缘胶膜层或甲基封端硅树脂绝缘胶膜层。所述甲基封端硅树脂绝缘胶膜层优选甲基硅羟基封端硅树脂绝缘胶膜层。

优选的技术方案，所述电极窗口呈日字形。所述电极窗口也可以为矩形或其他常规形状。日字形是为了提高第二电极在硅片上的结合力，起到固定电极的作用。

上述技术方案中，所述各第一电极上设有第二绝缘胶膜层，且第二绝缘胶膜层上相对于第一电极的位置开设有电极窗口。该第二绝缘胶膜层的作用是为了提高第一电极在硅片上的结合力，起到固定电极的作用。第二绝缘胶膜层呈块状，可以是矩形，每一块第二绝缘胶膜层设于一个第一电极处。优选的，各个第一电极上均设有第二绝缘胶膜层。

优选的技术方案，所述电极窗口呈日字形。

本发明同时请求一种背接触硅太阳能电池片的背面电极结构的制备方法，包括如下步骤：

(1)将硅片进行打孔、印刷、烧结，在硅片背面形成第一电极、第二电极和背电场；所述第一电极和第二电极的极性相反，所述第一电极和背电场的极性相同；所述第二电极并列设置，形成至少2列第二电极列；

(2)在各第二电极列所在区域的表面设置长条形的绝缘胶膜；该绝缘胶膜层的至少一端沿其长度方向延伸至电池片的端部，且在绝缘胶膜上相对各第二电极的位置设有电极窗口；绝缘胶膜的数量与第二电极列的列数相同；

(3)将所述绝缘胶膜烘干固化，在电池片背面形成绝缘胶膜层。

上文中，所述步骤(1)中，一般是将硅片进行制绒、制结、设置减反射膜、打孔、印刷电极、烧结等常规工艺处理；这些工艺步骤的顺序可以根据现有技术进行调整。

所述绝缘胶膜可以采用丝网印刷、涂覆或点胶的方法设置；然后将绝缘胶膜烘干固化，在电池片背面形成一层绝缘胶膜层。固化方法为红外加热固化；其烘干是在100~150℃度加热1~3min；固化是在200~300℃加热2~5min。

上述技术方案中，所述步骤(2)中的绝缘胶膜为聚酰胺酰亚胺绝缘胶膜或甲基封端硅树脂绝缘胶膜。

优选的技术方案，所述步骤(2)中电极窗口呈日字形。

上述技术方案中，所述步骤(2)中，在各第二电极列所在区域的表面设置长条形的绝缘胶膜的同时，在各个第一电极所在区域的表面设置绝缘胶膜，且绝缘胶膜上相对于第一电极的位置设有电极窗口；所述步骤(3)中，在绝缘胶膜烘干固化之后，在电池片背面形成绝缘胶膜层和第二绝缘胶膜层。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1．本发明通过在背接触硅太阳能电池片的电极处设置绝缘胶膜层的方式，实现了正负电极的绝缘，本发明的背面电极结构可以很好满足绝缘要求，方便了电池片之间的连接，大大提高了背接触电池组件制作的生产效率，具有积极的现实意义。

2．本发明在经过烧结后的电池片背场上印刷绝缘胶，不会破坏铝背场的钝化作用，可以避免电池片的效率降低。

3．本发明在绝缘胶膜层上开设电极窗口，且电极窗口呈日字形，在满足电极电连接的同时可以增加电极与硅片的结合力，增加了组件的可靠性和使用寿命。

4．本发明的制备方法简单，易于实现，且成本较低，适于工业化应用。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图；

图2是本发明实施例二的结构示意图；

图3是本发明实施例三的结构示意图；

图4是本发明实施例一中电池片互联的结构示意图；

图5是图4的局部剖视图；

图6是本发明实施例四的结构示意图；

图7是本发明实施例四中电池片互联的结构示意图。

其中，1、绝缘胶膜层；2、第二绝缘胶膜层；3、电池片；4、正极；5、负极；6、焊带。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例一

参见图1、4、5所示，一种背接触硅太阳能电池片的背面电极结构，所述电池片3的背面设有正极4、负极5和背电场；所述正极和背电场的极性相同；所述负极并列设置，形成4列负极列；在各个负极列所在区域的表面覆盖设有长条形的绝缘胶膜层1，绝缘胶膜层的数量与负极列的列数相同，且该绝缘胶膜层沿其长度方向延伸至电池片的两端；

所述绝缘胶膜层上相对于各负极的位置开设有电极窗口。

所述绝缘胶膜层的厚度为25~30微米，其宽度为5毫米。所述绝缘胶膜层为聚酯绝缘胶膜层。所述电极窗口呈矩形。

上述背接触硅太阳能电池片的背面电极结构的制备方法，包括如下步骤：

(1)在烧结好的背接触电池的负电极处，采用丝网印刷一层聚酰胺酰亚胺绝缘胶膜，负电极处设置绝缘胶膜的形式如图1所示；

(2)使用如下的温度条件对绝缘胶膜加热固化：在100℃度加热2分钟，然后在300℃加热3分钟，烘干后的绝缘胶膜层的厚度为25~30微米。

采用导电焊带6将第一片电池片的负极与第二片电池片的正极互联，第二片电池片的负极与第三片电极的正极互联，依次类推组成一个的电池片串，如图4所示，截面图如图5所示。

实施例二

参见图2所示，一种背接触硅太阳能电池片的背面电极结构，所述电池片3的背面设有正极4、负极5和背电场；所述正极和背电场的极性相同；所述负极并列设置，形成4列负极列；在各个负极列所在区域的表面覆盖设有长条形的绝缘胶膜层1，绝缘胶膜层的数量与负极列的列数相同，且该绝缘胶膜层沿其长度方向延伸至电池片的两端；

所述绝缘胶膜层上相对于各负极的位置开设有电极窗口。

所述绝缘胶膜层的厚度为20微米，其宽度为6毫米。所述绝缘胶膜层为聚酯绝缘胶膜层。所述电极窗口呈日字形。

实施例三

参见图3所示，一种背接触硅太阳能电池片的背面电极结构，所述电池片的背面设有正极、负极和背电场；所述正极和背电场的极性相同；所述负极并列设置，形成4列负极列；在各个负极列所在区域的表面覆盖设有长条形的绝缘胶膜层，绝缘胶膜层的数量与负极列的列数相同，且该绝缘胶膜层沿其长度方向延伸至电池片的两端；

所述绝缘胶膜层上相对于各负极的位置开设有电极窗口。

所述绝缘胶膜层的厚度为40微米。所述绝缘胶膜层为聚酯绝缘胶膜层。所述电极窗口呈日字形。

所述各第一电极上设有第二绝缘胶膜层2，且第二绝缘胶膜层上相对于第一电极的位置开设有电极窗口。所述电极窗口呈日字形。

上述背接触硅太阳能电池片的背面电极结构的制备方法，包括如下步骤：

(1)在烧结好的背接触电池的负电极和正电极处，采用丝网印刷一层聚酰胺酰亚胺绝缘胶膜，设置绝缘胶膜的形式如图3所示；

(2)使用如下的温度条件对绝缘胶膜加热固化：在100℃度加热2分钟，然后在250℃加热3分钟，烘干后的绝缘胶膜层的厚度为25微米。

实施例四

参见图6~7所示，一种背接触硅太阳能电池片的背面电极结构，所述电池片3的背面设有正极4、负极5和背电场；所述正极和背电场的极性相同；所述负极并列设置，形成4列负极列；在各个负极列所在区域的表面覆盖设有长条形的绝缘胶膜层1，绝缘胶膜层的数量与负极列的列数相同，且该绝缘胶膜层的一端沿其长度方向延伸至电池片的端部；

所述绝缘胶膜层上相对于各负极的位置开设有电极窗口。

所述绝缘胶膜层的厚度为25~30微米，其宽度为5毫米。所述绝缘胶膜层为聚酯绝缘胶膜层。所述电极窗口呈矩形。

采用导电焊带6将第一片电池片的负极与第二片电池片的正极互联，第二片电池片的负极与第三片电极的正极互联，依次类推组成一个的电池片串，如图7所示。

Claims (9)

1.一种背接触硅太阳能电池片的背面电极结构，所述电池片的背面设有第一电极、第二电极和背电场；所述第一电极和第二电极的极性相反，所述第一电极和背电场的极性相同；所述第二电极并列设置，形成至少2列第二电极列；其特征在于：在各个第二电极列所在区域的表面覆盖设有长条形的绝缘胶膜层(1)，绝缘胶膜层的数量与第二电极列的列数相同，且该绝缘胶膜层的至少一端沿其长度方向延伸至电池片的端部；

所述绝缘胶膜层上相对于各第二电极的位置开设有电极窗口；

所述电极窗口呈日字形。

2.根据权利要求1所述的背接触硅太阳能电池片的背面电极结构，其特征在于：所述绝缘胶膜层的厚度为20~40微米；绝缘胶膜层的宽度为3~10毫米。

3.根据权利要求1所述的背接触硅太阳能电池片的背面电极结构，其特征在于：所述绝缘胶膜层为聚酰胺酰亚胺绝缘胶膜层或甲基封端硅树脂绝缘胶膜层。

4.根据权利要求1所述的背接触硅太阳能电池片的背面电极结构，其特征在于：所述第一电极上设有第二绝缘胶膜层(2)，且第二绝缘胶膜层上相对于第一电极的位置开设有电极窗口。

5.根据权利要求4所述的背接触硅太阳能电池片的背面电极结构，其特征在于：所述电极窗口呈日字形。

6.一种背接触硅太阳能电池片的背面电极结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将硅片进行打孔、印刷、烧结，在硅片背面形成第一电极、第二电极和背电场；所述第一电极和第二电极的极性相反，所述第一电极和背电场的极性相同；所述第二电极并列设置，形成至少2列第二电极列；

(2)在各第二电极列所在区域的表面设置长条形的绝缘胶膜；该绝缘胶膜层的至少一端沿其长度方向延伸至电池片的端部，且在绝缘胶膜上相对各第二电极的位置设有电极窗口；绝缘胶膜的数量与第二电极列的列数相同；

(3)将所述绝缘胶膜烘干固化，在电池片背面形成绝缘胶膜层。

7.根据权利要求6所述的背接触硅太阳能电池片的背面电极结构的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的绝缘胶膜为聚酰胺酰亚胺绝缘胶膜或甲基封端硅树脂绝缘胶膜。

8.根据权利要求6所述的背接触硅太阳能电池片的背面电极结构的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中电极窗口呈日字形。

9.根据权利要求6所述的背接触硅太阳能电池片的背面电极结构的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，在各第二电极列所在区域的表面设置长条形的绝缘胶膜的同时，在第一电极所在区域的表面设置绝缘胶膜，且绝缘胶膜上相对于第一电极的位置设有电极窗口；所述步骤(3)中，在绝缘胶膜烘干固化之后，在电池片背面形成绝缘胶膜层和第二绝缘胶膜层。