CN104701415A - 一种利用不同结构太阳能电池片制作太阳能电池组件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用不同结构太阳能电池片制作太阳能电池组件的方法，包括以下步骤：选取不同结构的太阳能电池片，采用交替排列方式进行互连，互连时相邻两太阳能电池片的同一面连接，即相邻两太阳能电池片的正面与正面相连，背面与背面相连，多个交替排列的太阳能电池片形成串连电池片，再经过层压处理，制成太阳能电池组件，其中不同结构的太阳能电池片指的是相邻两太阳能电池片的正面极性不同，背面极性也不同。该方法可以将组件制作工艺得以简化，从而降低太阳能电池片的碎片率，还能极大的降低组件中的互连电阻，以及进一步减少电池到组件的功率损失。还公开了利用上述方法制成的太阳能电池组件。

Description

一种利用不同结构太阳能电池片制作太阳能电池组件的方法

技术领域

本发明属于太阳能电池组件技术领域，具体涉及一种利用不同结构太阳能电池片制作太阳能电池组件的方法。

背景技术

人类获得能源的最直接的方式是利用太阳能，而太阳能光伏电池是将太阳能转换为电能的最有效方式之一。近几年来，太阳能电池世界产量以每年30~40%的速度增长，成为目前市场上发展最快的行业之一，其中晶体硅太阳能电池日渐发展成熟，占据了市场的主导地位。

随着晶体硅太阳能电池技术的发展，以p型硅片为基础的电池技术也达到了较高的能量转换效率水平，如背钝化局部电接触电池的转换效率也已经达到了21%，与以n型硅片为基础的双面电池技术~21%的转化效率基本持平。

在高效电池的基础上，人们也在寻求各种方案以实现太阳能电池组件功率的提升。由于双面电池的正、反两面都可以接受光照并产生电力，因此与常规单面光照电池相比，在实际应用时具有更高的单片功率，因此用双面太阳能电池制成的双面吸收光线的组件也得以自然产生。中国专利203674235U提供了一种双面受光型太阳能电池组件的制作方法，并在电池间隙间加入了反光体以实现入射光的二次利用，使组件电流得到提升。中国专利203788220U则提供了一种双面电池组件制作的优化改进方案，其将组件基底层设计成锯齿状结构，并在锯齿结构一端设置反射层，同样增加了电池对光线的收集，提升了组件电流。然而，这种光学上的电流优化同时要求组件上的电学损失也必须进一步降低。目前在常规组件制作中，采用的最多也最为成熟的是焊带互连技术，但对于效率高达21%的电池而言，如果组件制作上还是采用传统的焊带互连方法，从电池到组件端的电学损失将会很高，电池的优势不能完全体现。并且，近年来为了进一步降低单片电池成本，硅片厚度在日趋减薄，而传统的组件制作方式需要将相邻电池片正面与背面互连起来，由此带来的碎片率增加也是可以想象。因此，在这种情况下，组件制作上需要新的更为行之有效的生产方式出现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用不同结构太阳能电池片制作太阳能电池组件的方法，该方法可以将组件制作工艺得以简化，从而降低太阳能电池片的碎片率，还能极大的降低组件中的互连电阻，以及进一步减少电池到组件的功率损失。

本发明的目的还在于提供一种利用上述不同结构太阳能电池片制作太阳能电池组件的方法制成的太阳能电池组件。

本发明的第一个目的是通过以下技术方案来实现的：一种利用不同结构太阳能电池片制作太阳能电池组件的方法，包括以下步骤：选取不同结构的太阳能电池片，采用交替排列方式进行互连，互连时相邻两太阳能电池片的同一面相连接，即相邻两太阳能电池片的正面与正面相连，背面与背面相连，多个交替排列的太阳能电池片形成串连电池片，再经过层压处理，制成太阳能电池组件，其中不同结构的太阳能电池片指的是相邻两太阳能电池片正面的极性不同，背面的极性也不同。

本发明中的不同结构太阳能电池进一步是指电池的直接接收入射阳光面的电学性质的不同所致的不同器件结构，例如P型电池的阳光面（受光面或前表面）为电池负极，而N型电池的阳光面（受光面）为电池正极。

本发明中的方法采用交替排列不同结构电池的方式互连太阳能电池，与传统的太阳能电池片之间的互连相比，本发明中不再需要重复翻转太阳能电池，从而像传统方式那样将焊带从一个太阳能电池的正面连接到下一个电池的背面，本发明只需要将交替排列的不同结构太阳能电池正面与正面、背面与背面连接即可。这样既能有效提高生产的速度和效率，又可降低组件生产过程中的碎片率。并且电池正面和背面所采用的导电材料可以分开单独设计，这给降低太阳能电池组件的电学损失进而提升功率带来了极大的操作空间，还可以进一步的通过对电池背面连接导电材料的优化，极大地降低组件中的互连电阻，减少从电池到组件的功率损失。

作为本发明的一种优选的实施方式，本发明中相邻两太阳能电池片的衬底类型可以相同，其中一太阳能电池片具有前表面发射极，剩余一太阳能电池片具有背面发射极。

如基底类型相同，那么这两相邻太阳能电池中其中一个应具有前面发射极，而另外一个则具有背面发射极，这样设计，可以不用翻转电池片，直接将相邻的两太阳能电池的正面与正面、背面与背面连接即可，这样既能有效提高生产的速度和效率，又可降低组件生产过程中的碎片率。

作为本发明的另一种优选的实施方式，本发明中相邻两太阳能电池片的衬底类型也可以不同，此时相邻两太阳能电池片具有相同的前表面发射极或相同的背面发射极。

如基底类型不同，那么这两种太阳能电池应同时具有前面发射极或者同时具有背面发射极，这样设计，可以不用翻转电池片，直接将相邻的两太阳能电池的正面与正面、背面与背面连接即可，这样既能有效提高生产的速度和效率，又可降低组件生产过程中的碎片率。

本发明所述的相邻两太阳能电池片的衬底类型优选为p型或n型。

作为本发明一种优选的实施方式，相邻两太阳能电池片的正面与正面相连时，连接方式有多种，既可以采用传统电池互连所用的焊接方法，也可以采用导电浆料，导电胶带等方式连接，用于连接的导电材料可以为常规焊带，优选的，可以采用焊带或导电胶带进行互连。

用于电池受光面（正面或前表面）连接的导电材料其宽度优选与电池主栅线宽度基本一致，宽度大约为主栅宽度的0.5~1.5倍。

作为本发明一种优选的实施方式，相邻两太阳能电池片的背面与背面相连时，连接方式有多种，既可以采用传统电池互连所用的焊接方法，也可以采用导电浆料，导电胶带等方式连接，用于连接的导电材料可以为常规焊带，也可以为导电背板，优选的，采用焊带、导电胶带或导电背板进行互连。

用于电池片背面连接的导电材料在满足电学性能的前提下其形状可以任意设定。

当采用导电背板互连时，所述的导电背板包括基底层、导电层和缓冲粘合层中的一种或几种。

所述的基底层优选为玻璃、陶瓷、塑料和金属中的一种或几种。其中塑料可以为EVA、PET、PVC或其他聚合物材料，金属可以为Cu、Al、Ag、Ni、Cr及其组合；所述导电层优选为Cu、Al、Ni、Cr和Ag中的一种或几种。

所述缓冲粘合层由聚合物材料组成，所述聚合物可以为EVA、PVB、聚氨酯或其他加热后具有粘性的聚合物中的一种或几种。其中缓冲粘合层应具有绝缘性能并能满足电池片与导电层之间的粘结。

基底层、导电层和缓冲粘合层可以集成为一个整体，也可以分开逐层铺覆在太阳能电池片上。

如相邻两太阳能电池片背面采用焊带或导电胶带互连时，本发明中的层压处理包括按照从下到上的顺序为玻璃、EVA、串连电池片、EVA和背板材料经层压处理，层压件冷却后削除盖板材料边缘残留的背板及EVA材料，进行EL测试，达到质量要求即可完成装框及接线盒连接工作，制成太阳能电池组件。

如相邻两太阳能电池片背面采用导电背板互连时，本发明中的层压处理包括按照从下到上的顺序为导电背板、电池串、EVA和玻璃经层压处理，层压件冷却后削除盖板材料边缘残留的背板及EVA材料，进行EL测试，达到质量要求即可完成装框及接线盒连接工作，制成太阳能电池组件。

作为本发明的一种优选的具体实施方式，本发明提供的一种利用不同结构太阳能电池片制作太阳能电池组件的方法，包括以下步骤：

（1）挑选目标电池片，要求所选电池片至少具有两种不同的电池结构，电池正面光照时在最大功率点电流尽量一致以减少电池到组件的功率损失；

（2）将不同类型电池片交替排布，完成电池片之间的互连，所需电池片数量和电池片连接方式可根据组件功率的需要灵活调节；

（3）将盖板材料、EVA、电池串、EVA、背板材料逐层铺覆，送入层压机层压；

（4）层压件冷却后削除盖板材料边缘残留的背板及EVA材料，进行EL测试，达到质量要求即可完成装框及接线盒连接工作。

步骤（1）中所述目标电池片至少具有两种不同的电池结构，例如P型电池和N型电池，并且所有电池在电学性能上尽量一致，最大功率点电流误差波动范围越小越好，至少在0.2A以内。

步骤（1）所述不同结构太阳能电池，这种结构的不同遵循一条原则，那就是相邻的两片太阳能电池的正面极性不同，背面极性也不同。

步骤（1）所述不同结构太阳能电池，相互串联的太阳能电池的基底类型可以相同也可以不同，如基底类型相同，那么这两种太阳能电池一种应具有前面发射极，而另外一种则具有背面发射极；如基底类型不同，那么这两种太阳能电池应同时具有前面发射极或者同时具有背面发射极；

步骤（2）不同结构太阳能电池的互连，相邻两片电池片之间的连接在同一面连接，即相邻电池片之间正面与正面相连，背面与背面相连。

步骤（2）所述的电池片之间的互连，正面与正面相连，连接方式有多种，既可以采用传统电池互连所用的焊接方法，也可以采用导电浆料，导电胶带等方式连接。用于电池受光面连接的导电材料其宽度与电池主栅线宽度基本一致，宽度为主栅宽度的0.5~1.5倍，用于电池片背面连接的导电材料在满足电学性能的前提下其形状可以任意设定。

背面与背面相连，可以为常规焊带，也可以为导电背板。导电背板应包含以下一种或几种成分：基底层，导电层以及缓冲粘合层。所述基底层可以为玻璃、陶瓷、EVA、PET、PVC、Cu、Al、Ag、Ni、Cr、塑料、金属及其组合，并应满足组件环境测试所需要求，所述导电层可以为Cu、Al、Ni、Cr及其他的金属材料或其混合物制成，所述缓冲层应具有绝缘性能并能满足电池片与导电层之间的粘结。所述几种成分可以集成为一个整体，也可以分开逐层铺覆。

步骤（3）中组件层压前叠层工作，如使用常规焊带进行电池间的互连，则叠层从下到上的顺序为：玻璃、EVA、电池串、EVA、背板材料。

步骤（3）所述组件层压前叠层工作，如使用缓冲层、导电层及基底层集成的导电背板进行电池背面互连，则叠层从下到上的顺序为：导电背板、电池串、EVA、玻璃。

以上所述一种利用不同结构太阳能电池制作太阳能电池组件的方法，对所有太阳能电池都适用。

本发明的第二个目的是通过以下技术方案来实现的：利用上述不同结构太阳能电池片制作太阳能电池组件的方法制成的太阳能电池组件。

与常规组件制作方法相比，本发明具有以下优点：

（1）本发明制作方法中相邻电池片间的互连均为正面与正面相连，背面与背面相连，电池片的翻转连接可以避免，组件制作工艺得到简化，碎片率降低，组件生产良率提高；

（2）本发明制作方法中电池正面和背面所采用的导电材料可以分开单独设计，这给降低太阳能电池组件的电学损失进而提升功率带来了极大的操作空间，还可以进一步的通过对电池背面连接导电材料的优化，极大地降低组件中的互连电阻，减少从电池到组件的功率损失。

附图说明

图1是实施例1中采用P+/N/N+和N+/P/P+两种结构太阳能电池的互连示意图；

图2是实施例2中采用P+/N/N+和N+/N/P+两种结构太阳能电池的互连示意图；

图3是实施例3中采用N+/P/P+和P+/P/N+两种结构太阳能电池的互连示意图；

图4是实施例4中采用的导电背板示意图；

图5是实施例4中采用导电背板将两种不同结构的太阳能电池A、B互连成组件的示意图；

图6是实施例4中制成的太阳能电池组件；

其中1为正面互连条，2为背面互连条，3为减反射膜，4为负电极，5为正电极，6为导电背板。

具体实施方式

实施例1

本实施例说明了采用P+/N/N+和N+/P/P+两种结构的电池片，在N型电池的p+上设有减反射膜3，相邻两电池片的正面与正面之间，背面与背面之间利用传统焊带进行互连的情况，图1为两种电池片互连示意图，具体步骤如下：

（1）挑选目标电池片：所选为P+/N/N+和N+/P/P+两种结构的电池片，电池分选时保证两种电池在正面光照时最大功率点电流尽量一致；

（2）排列太阳能电池：将两种不同类型电池片交替排列好，排列的数目可以根据功率的需要灵活调节；

（3）正面焊接太阳能电池：采用焊接机按照间隔顺序将正面互连条1焊接到太阳能电池的正面负电极4和相邻电池的正面正电极5上，正面互连条为镀锡的铜带；

（4）背面焊接太阳能电池：采用焊接机将背面互连条2焊接到太阳能电池的背面负电极4和相邻电池的背面正电极5上，背面互连条2布置在没有焊接正面互连条的太阳能电池空挡处，互连条为镀锡的铜带；

（5）层压太阳能电池：按照从下到上的顺序，将盖板材料、EVA、焊接好的太阳能电池串、EVA、背板材料敷设好，采用层压机将组件层压；

（6）层压件冷却后削除玻璃边缘残留的背板及EVA材料，进行EL测试，达到质量要求即可完成装框及接线盒连接工作。  

实施例2

本实施例说明了采用P+/N/N+和N+/N/P+两种结构的电池片，在N型电池的p+上设有减反射膜3，相邻两电池片的正面与正面之间，背面与背面之间利用传统焊带进行互连的情况，图2为两种电池片互连示意图，具体步骤如下：

（1）挑选目标电池片：所选为P+/N/N+和N+/N/P+两种结构的电池片，电池分选时保证两种电池在正面光照时最大功率点电流尽量一致；

（2）排列太阳能电池：将两种不同类型电池片交替排列好，排列的数目可以根据功率的需要灵活调节；

（3）正面焊接太阳能电池：采用焊接机按照间隔顺序将互连条焊接到太阳能电池的正面电极上，互连条为镀锡的铜带；

（4）背面焊接太阳能电池：采用焊接机将互连条焊接到太阳能电池的背面电极上，互连条布置在没有焊接正面互连条的太阳能电池空挡处，互连条为镀锡的铜带；

（5）层压太阳能电池：按照从下到上的顺序，将盖板材料、EVA、焊接好的太阳能电池串、EVA、背板材料敷设好，采用层压机将组件层压；

（6）层压件冷却后削除玻璃边缘残留的背板及EVA材料，进行EL测试，达到质量要求即可完成装框及接线盒连接工作。

实施例3

本实施例说明了采用N+/P/P+和P+/P/N+两种结构的电池片，在P型电池的N+上设有减反射膜3，相邻两电池片的正面与正面之间，背面与背面之间利用传统焊带进行互连的情况，图3为两种电池片互连示意图，具体步骤如下：

（1）挑选目标电池片：所选为N+/P/P+和P+/P/N+两种结构的电池片，电池分选时保证两种电池在正面光照时最大功率点电流尽量一致；

（2）排列太阳能电池：将两种不同类型电池片交替排列好，排列的数目可以根据功率的需要灵活调节；

（3）正面焊接太阳能电池：采用焊接机按照间隔顺序将互连条焊接到太阳能电池的正面电极上，互连条为镀锡的铜带；

（4）背面焊接太阳能电池：采用焊接机将互连条焊接到太阳能电池的背面电极上，互连条布置在没有焊接正面互连条的太阳能电池空挡处，互连条为镀锡的铜带；

（5）层压太阳能电池：按照从下到上的顺序，将盖板材料、EVA、焊接好的太阳能电池串、EVA、背板材料敷设好，采用层压机将组件层压；

（6）层压件冷却后削除玻璃边缘残留的背板及EVA材料，进行EL测试，达到质量要求即可完成装框及接线盒连接工作。

实施例4

本实施例说明了采用A和B两种不同结构的电池片（其中电池片A和电池片B是指正面极性不同、背面极性也不同的两种不同结构的电池片），并利用集成的导电背板对电池背面进行互连的情况，图4为导电背板示意图，图5为两种电池片互连示意图，图6为两种电池片互连的立体图，具体步骤如下：

（1）挑选目标电池片：挑选A和B两种不同结构的电池片，电池分选时保证两种电池在正面光照时最大功率点电流尽量一致；

（2）太阳能电池背面互连：将基底层、导电层及缓冲粘合层集成成一体的导电背板6平铺放置，在背板预留与电池接触处印刷导电胶，根据电池导电类型将电池以A-B-A-B交替的形式贴合于导电背板上；

（3）太阳能电池正面互连：按电路设计将将电池正面用导电胶贴上镀锡铜带，完成正面互连；

（4）层压太阳能电池：按照从上到下的顺序，将盖板材料、EVA、太阳能电池/导电背板敷设好，采用层压机将组件层压；

（5）层压件冷却后削除玻璃边缘残留的背板及EVA材料，进行EL测试，达到质量要求即可完成装框及接线盒连接工作。

上面列举一部分具体实施例对本发明进行说明，有必要在此指出的是以上具体实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表对本发明保护范围的限制。其他人根据本发明做出的一些非本质的修改和调整仍属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用不同结构太阳能电池片制作太阳能电池组件的方法，其特征是包括以下步骤：选取不同结构的太阳能电池片，采用交替排列方式进行互连，互连时相邻两太阳能电池片的同一面相连接，即相邻两太阳能电池片的正面与正面相连，背面与背面相连，多个交替排列的太阳能电池片形成串连电池片，再经过层压处理，制成太阳能电池组件，其中不同结构的太阳能电池片指的是相邻两太阳能电池片正面的极性不同，背面的极性也不同。

2.根据权利要求1所述的利用不同结构太阳能电池片制作太阳能电池组件的方法，其特征是：相邻两太阳能电池片的衬底类型相同，其中一太阳能电池片具有前表面发射极，剩余一太阳能电池片具有背面发射极。

3.根据权利要求1所述的利用不同结构太阳能电池片制作太阳能电池组件的方法，其特征是：相邻两太阳能电池片的衬底类型不同，相邻两太阳能电池片具有相同的前表面发射极或相同的背面发射极。

4.根据权利要求2或3所述的利用不同结构太阳能电池片制作太阳能电池组件的方法，其特征是：相邻两太阳能电池片的衬底类型为p型或n型。

5.根据权利要求1所述的利用不同结构太阳能电池片制作太阳能电池组件的方法，其特征是：相邻两太阳能电池片的正面与正面相连时，采用焊带或导电胶带互连。

6.根据权利要求5所述的利用不同结构太阳能电池片制作太阳能电池组件的方法，其特征是：所述焊带或导电胶带的宽度为太阳能电池片主栅线宽度的0.5~1.5倍。

7.根据权利要求1所述的利用不同结构太阳能电池片制作太阳能电池组件的方法，其特征是：相邻两太阳能电池片的背面与背面相连时，采用焊带、导电胶带或导电背板互连。

8.根据权利要求7所述的利用不同结构太阳能电池片制作太阳能电池组件的方法，其特征是：所述的导电背板包括基底层、导电层和缓冲粘合层中的一种或几种。

9.根据权利要求8所述的利用不同结构太阳能电池片制作太阳能电池组件的方法，其特征是：所述的基底层为玻璃、陶瓷、塑料和金属中的一种或几种；所述导电层为Cu、Al、Ni、Cr和Ag中的一种或几种；所述缓冲粘合层为EVA、PVB和聚氨酯中的一种或几种。

10.利用权利要求1-9任一项所述的利用不同结构太阳能电池片制作太阳能电池组件的方法制成的太阳能电池组件。