CN104752560A - 一种背接触太阳能电池组件的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种背接触太阳能电池组件的制作方法，包括背接触太阳能电池片与导电背板连接步骤和层压步骤，在层压步骤前增加预层压步骤，通过对电池片与导电背板相连接部位进行预层压处理，使电池片固定并与导电背板之间形成导电通道，所述的预层压处理为对电池片与导电背板相连接部位进行加热和/或加压处理。该方法在层压前增加预层压步骤，通过施加短时间的热处理和/或加压处理以完成电池片与导电背板之间的电学导通，使之可以通电进行EL测试，用以检查每片电池的工作状况，还能减少电池到组件的功率损失，并能有效的避免常规背接触组件制作过程中所存在的组件无法返修的弊端，与常规产线搭配良好，是一种高效并适合量产的技术方案。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池组件技术领域，具体涉及一种高效适合量产的背接触太阳能电池组件的制作方法。
背景技术
随着太阳能电池产业日益发展成熟，晶体硅太阳能电池的转化效率也日渐提高，目前不管是p型硅片还是n型硅片，其电池效率均已能达到20%以上。但随着电池效率的提升，如果仍然采用常规的焊带互连方法用高效电池制备组件，电池到组件（CTM:Cell To Module）的功率损失将会很大，电池的高效率在制成的组件上并不能很好的体现。电池到组件的功率损失主要体现在光学和电学上。常规晶体硅太阳能电池组件制备方法需要重复地用焊带从一片电池的正面串联到另一片电池的背面（电池与电池正负极之间的连接）。焊带的引入必然会增加串联电阻，导致电池到组件的功率损失。为了降低电阻损耗，需要尽可能增加焊带的横截面积，但另一方面，如果焊带过宽，势必会光学遮挡，造成电池受光面积减小，降低组件电流。因此常规组件的制备需要在光学和电学上寻找一个最佳平衡，由此导致电池到组件的功率损失降低的空间有限。
近年来新发展的MWT（Metal Wrap Through, 金属穿孔卷绕）电池技术将电池的正负电极均处在电池的背面（E.van Kerschaver et al., "A Novel Silicon Solar Cell Structure with Both External Polarity Contacts on the Back Surface", Proceedings of the 2nd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, Vienna, Austria, 1998, pp.1479-1482.），这样的电池结构既减小了电极对电池正面受光面积的影响，提高了电池的输出电流和功率，同时也使得在组件制作时不需再考虑电池正面遮光的影响，因此在降低电池到组件功率损耗上具有较大操作空间。
目前用背接触MWT电池进行组件制作方法基本有两种，一种采用与常规组件一样的制作方法，用焊带互连技术，在电池片背面采用焊带连接将电池串联后封装成组件。例如，中国专利CN203134815U就提供了这样一种采用导电金属带制作背接触组件的方法，用导电金属带串联电池背电极，并用介电层隔离电池背面不需要与导电金属带接触的部位，形成绝缘。这种方法与现有组件生产产线结合良好，易于返修，但缺点在于电池串制备过程中焊带需要经过一定的弯折才能保证正负极之间的串联连接，电池碎片率会受到影响，而且在电学损失降低上没有太大的改进空间，电池到组件功率损失仍然较大。
另一种用背接触MWT电池制作组件的方法是采用导电背板对电池进行串联连接。至今，对此种方法来讲，已有很多文献发表和专利申请（J.Govaerts et al., “An Overview of Module Fabrication Technologies for Back-contact Solar Cells”,www.pv-tech.org,pp.112-116,2012）。其制作方法如中国专利申请102810604A所述，采用导电浆料对电池片与具有事先已经制成导电线路的金属背板进行连接，并利用穿孔EVA对电池片和背板间不需要接触的区域进行绝缘。这种导电背板由于导电横截面积大，电流传输损失较小，与前述的常规焊接方法制成的相同组件相比，电池到组件功率损失大大降低。但是，这种制作方法有一个棘手的问题，那就是在电池与导电背板在层压之前无法用电致发光（EL）的方法检查电池与导电背板连接后的状况，如果组件层压后有电池片出现问题则无法返修，生产良率不能保证。
发明内容
本发明的目的是提供一种更有效且适合量产的背接触太阳能电池组件的制作方法，该方法也是以导电背板为基础，通过将电池片连接在导电背板上，然后在层压前增加预层压步骤，通过施加短时间的热处理或加压处理以完成电池片与导电背板之间的电学导通，使之可以通过电致发光EL测试，同时该方法既能减少电池到组件的功率损失，又能有效的避免常规背接触组件制作过程中所存在的组件无法返修的弊端，且与常规产线搭配良好，适宜大规模量产。
本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：一种背接触太阳能电池组件的制作方法，包括背接触太阳能电池片与导电背板连接步骤和层压步骤，在层压步骤前增加预层压步骤，通过对电池片与导电背板相连接部位进行预层压处理，使电池片固定在导电背板上并与导电背板之间形成导电通道，所述的预层压处理为对电池片与导电背板相连接部位进行加热和/或加压处理。
本发明方法在层压前增加预层压步骤，通过施加短时间的热处理和/或加压处理以完成电池片与导电背板之间的电学导通，使之可以通电进行EL测试，用以检查每片电池的工作状况，还能减少电池到组件的功率损失，并能有效的避免常规背接触组件制作过程中所存在的组件无法返修的弊端，与常规产线搭配良好，是一种高效并适合量产的技术方案。
作为本发明的一种优选的实施方案：加热时温度优选为100~300℃，时间优选为1s~600s；加压时压力优选为0.1~10MPa，时间优选为1s~800s。
作为本发明的另外一种优选的技术方案，电池片与导电背板连接步骤中，利用导电材料将电池片连接在导电背板上，其中导电材料与导电背板为一体或分体设置。
也就是说导电材料可以直接设置在导电背板上，也可以分开制作，在需要将电池片连接到导电背板上时，再将导电材料设置在导电背板上。
作为本发明的一种的改进：对预层压处理后的导电背板和电池片先进行电致发光EL测试再进行层压步骤，电致发光EL测试中如有连接不良和/或损坏的电池片出现，则进行返修。
返修处理时，选择连接不良区域进行单独加热，和/或取下损坏的电池片，并清理残留导电材料，在导电背板上重新放置导电材料和电池片。
选择连接不良区域进行单独加热时，加热温度优选为100~400℃，加热时间优选为1~30min。
本发明所述的导电材料为导电浆料或导电胶，其中所述的导电浆料优选包括金属，或优选包括金属和聚合物的混合物，如果只是用焊锡，可以只有金属，但一般导电浆料中通常含有聚合物材料，用于加强电池与导电背板之间的连接，所述金属优选为Ag颗粒、Cu颗粒、Sn-Bi合金颗粒、Sn颗粒和锡膏中的一种或几种，所述聚合物优选为环氧树脂或硅胶，也可以是其它聚合物，其中金属在初步加热时或加压时可以与导电背板间连接形成导电通道，聚合物在短时间加热后可成熔融状态，具有一定的粘性，但不会完全固化，再次加热或施加一定外力可将电池片取下，粘性聚合物在层压机中处于长时间高温状态时会完全固化，从而实现电池片与背板之间的良好连接。
本发明所述的导电背板包括基底层、导电层和缓冲粘合层；所述的基底层优选为玻璃、塑料、陶瓷和金属中的一种或几种；塑料优选PET、PVC等，金属优选Cu、Al、Ag、Ni、Cr等，所述的导电层的材料优选为Cu、Al、Ni、Cr和Ag中的一种或几种，所述的缓冲粘合层优选为EVA、PVB和聚氨酯中的一种或几种。缓冲粘合层应具有绝缘性能，在加热或加压之后能够将电池片固定于导电背板上，再次加热后施加一定外力时能够将电池片取下。
基底层、导电层和缓冲粘合层可以是集合成一个整体作为导电背板使用，也可以在需要使用时，按照基底层、导电层和缓冲粘合层的顺序逐层铺覆制成导电背板使用。
本发明上述的背接触太阳能电池，包括所有的正负电极均在电池背面的电池，如n型MWT电池，p型MWT电池，全背接触IBC电池等，对所有的背接触太阳能电池都适用。
作为本发明的一种优选的实施方式，本发明中的背接触太阳能电池组件的制作方法，进一步包括以下步骤：
（1）将导电背板置于导电背板承载工具上，在导电背板需要与背接触太阳能电池片正负极连接处设置导电材料；
（2）将电池片逐片定位，依次排列放置于导电背板上；
（3）对电池片与导电背板相连接部位进行预层压处理，使电池片固定并与导电背板之间形成导电通道；
（4）将导电背板连同电池片一起进行电致发光EL测试，确定每片电池片均完好，并与导电背板之间形成良好连接，EL图片无明显发暗现象；
（5）如有连接不良和/或损坏电池片出现，则进行返修，对连接不良区域进行单独加热，和/或取下损坏电池片，并清理残留导电材料，在导电背板上重新放置导电材料和电池片；
（6）重复步骤（3）~（5）直至所有电池片与导电背板之间的连接达到量产质量要求；
（7）在电池片上方分别铺设EVA和盖板材料，获得半成品；
（8）将上述半成品送往层压机完成层压，层压完成后进行削边装框及测试，即制得背接触太阳能电池组件。
在上述背接触太阳能电池组件的制作方法中：
步骤（1）中的导电背板和导电材料同上所述，且导电材料与导电背板，两者可以集成为一体，也可以分开制作；导电背板承载工具可以为托盘或垫板等。
步骤（2）及步骤（3）中的电池片放置和预层压步骤，二者可以分开进行也可以同时进行。
步骤（3）中预层压处理为对电池片与导电背板相连接部位进行加热和/或加压处理。
加热时温度优选为100~300℃，加热时间优选为1s~600s；加压时压力优选为0.1~10MPa，加压时间优选为1s~800s。
步骤（5）中对连接不良区域进行单独加热时，加热温度优选为100~400℃，加热时间优选为1~30min。
该制作背接触组件的方法，对所有背接触电池都适用， 包括n型MWT电池，p型MWT电池，全背接触IBC电池以及其他正负电极均在电池背面的太阳能电池等。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）本发明提供的方法优选采用集成导电背板对电池进行连接，这种方式可以简化背接触太阳能组件的制作方法，降低组件的串联电阻，提升组件的功率，根据实施例1中的数据可以看出，可以将CTM损失降低1%~3%；
（2）本发明提供的方法在组件层压前增加了一步预层压步骤，通过适度的加热和/或加压步骤，使背接触太阳能电池片与导电背板在层压之前已经形成导电通道，但又没有完全固定在导电背板上，从而有利于组件的层压前检测和返修，从而可以提高最终组件的成品率，是一种适合量产的技术方案。
附图说明
图1是本发明实施例1-5中的背接触太阳能电池组件制作流程图。
具体实施方式
实施例1
本实施例说明了采用Sn-Bi合金导电胶作为导电材料制作背接触组件的过程，其中导电胶与导电背板一体设置，所用电池为长×宽=156mm×156mm的 p-型单晶MWT电池，效率范围为19.0~19.2%，如图1中所示，其具体步骤如下：
（1）将导电背板平铺放置在托盘上，用胶带将导电背板固定以防翘曲，采用点胶方式将Sn-Bi合金导电胶点在导电背板金属开孔处；
其中导电背板包括基底层、导电层和缓冲粘合层；基底层为玻璃；导电层的材料为Al，缓冲粘合层为EVA。
（2）将背接触电池片逐片定位，使得电池正负极与导电胶所在处对准后依次将电池排列放置于导电背板上；
（3）对电池片与导电背板接触部位进行加热加压处理，加热温度为180℃，加热的同时施加压力，压力为0.1~10MPa，时间为3s，此时导电胶融化并与电池片间形成电学接触；
（4）将导电背板连同电池片一起进行电致发光（EL）测试，确定每片电池片均完好，并与背板之间形成良好连接，EL图片无明显发暗现象；
（5）如有连接不良和/或损坏电池片出现，则需返修，选择连接不良区域进行单独加热以恢复连接，加热温度为300℃，加热时间为1min，和/或取下损坏电池片，清理残留导电胶，在导电背板上重新放置导电胶并对位电池片；
（6）重复步骤（3）~（5）直至组件达到量产质量要求；
（7）在电池片上方分别铺设EVA和钢化玻璃；
（8）将上述半成品送往层压机完成层压，层压完成后进行削边装框及测试，制得背接触太阳能电池组件。
本实施例以Sn-Bi合金导电胶为导电材料制作了背接触太阳能电池组件，表1列出了太阳能电池组件最终测试功率及CTM损失，与同档位普通电池采用焊带互连方式制备的组件相比，背接触组件功率提升了约5W，功率损失降低了2%。
且在制备背接触太阳能电池组件的过程中可以进行电致发光EL测试，还能有效的避免常规背接触组件制作过程中所存在的组件无法返修的弊端。
表1本实施例背接触太阳能电池组件与常规背接触太阳能组件测试性能比较
实施例2
本实施例说明了采用含金属（铜）薄膜导电胶带作为导电材料制作背接触组件的过程，所用电池为长×宽=156mm×156mm 的n-型单晶MWT电池，如图1中所示，其具体步骤如下：
（1）将导电背板平铺放置在托盘上，用胶带将背板固定以防翘曲，在导电背板金属开孔处粘贴导电胶带；
其中导电背板包括基底层、导电层和缓冲粘合层；基底层为PET；导电层的材料为Ni，缓冲粘合层为PVB。
（2）将背接触电池片逐片定位，并按电路设计将电池依次排列放置于导电背板上；
（3）对电池片与导电胶粘贴部位进行加压处理，压力为3MPa，时间为5s，此时金属颗粒与电池片和背板间形成电学接触；
（4）将背板连同电池片一起进行电致发光（EL）测试，确定每片电池片均完好，并与背板之间形成良好连接，EL图片无明显发暗现象；
（5）如有连接不良或损坏电池片出现，则需返修，选择连接不良区域进行单独加热以恢复连接，加热温度为400℃，加热时间为1min，和/或取下损坏电池片，清理背板上残留导电胶带，并重新贴上导电胶带后放置电池片；
（6）重复步骤（3）~（5）直至组件达到量产质量要求；
（7）在电池片上方分别铺设EVA和钢化玻璃；
（8）将上述半成品送往层压机完成层压，层压完成后进行削边装框及测试。
本实施例以含金属薄膜导电胶带为导电材料制作了背接触组件，制作过程较为简单，方便人工操作。且在制备背接触太阳能电池组件的过程中可以进行电致发光EL测试，还能有效的避免常规背接触组件制作过程中所存在的组件无法返修的弊端。
实施例3
本实施例说明了采用锡膏作为导电材料制作背接触组件的过程，所用电池为长×宽=156mm×156mm的多晶MWT电池，如图1中所示，其具体步骤如下：
（1）将导电背板平铺放置在托盘上，用胶带将背板固定以防翘曲，在导电背板金属开孔处印刷锡膏；
其中导电背板包括基底层、导电层和缓冲粘合层；基底层为陶瓷；导电层的材料为Ag，缓冲粘合层为聚氨酯，分体设置，需要时再组装在一起。
（2）将背接触电池片逐片定位，并按电路设计将电池依次排列放置于导电背板上；
（3）对电池片电极所在处进行加热加压处理，加热温度为300℃，加热的同时施加压力，压力为0.1~10MPa，时间为2s，此时锡膏融化与电池片背极连接形成电学接触；
（4）将背板连同电池片一起进行电致发光（EL）测试，确定每片电池片均完好，并与背板之间形成良好连接，EL图片无明显发暗现象；
（5）如有连接不良和/或损坏的电池片出现，则需返修，选择连接不良区域进行单独加热以恢复连接，加热温度为100℃，加热时间为30min，和/或待锡膏融化后取下损坏电池片，清理背板上残留锡膏，并重新放置锡膏后放置电池片；
（6）重复步骤（3）~（5）直至组件达到量产质量要求；
（7）在电池片上方分别铺设EVA和钢化玻璃；
（8）将上述半成品送往层压机完成层压，层压完成后进行削边装框及测试。
本实施例以锡膏为导电材料制作了背接触组件，电池与背板之间的连接与常规组件制作类似，制作过程简便，方便人工操作。且在制备背接触太阳能电池组件的过程中可以进行电致发光EL测试，还能有效的避免常规背接触组件制作过程中所存在的组件无法返修的弊端。
实施例4
本实施例说明了采用低温银浆，低温银浆中通常含有Ag颗粒和聚合物，聚合物为环氧树脂，作为导电材料制作背接触组件的过程，所用电池为全背接触电池，如图1中所示，其具体步骤如下：
（1）将导电背板平铺放置在托盘上，用胶带将背板固定以防翘曲，在导电背板金属开孔处以点胶方式放置低温银浆；
其中导电背板包括基底层、导电层和缓冲粘合层，基底层为玻璃，导电层的材料为Ni，缓冲粘合层为EVA。
（2）将背接触电池片逐片定位，并按电路设计将电池依次排列放置于导电背板上；
（3）对电池片电极所在处进行加热加压处理，加热温度为100℃，加热的同时施加压力，压强为0.1MPa，时间为600s，此时Ag颗粒之间互相连接形成电学接触；
（4）将背板连同电池片一起进行电致发光（EL）测试，确定每片电池片均完好，并与背板之间形成良好连接，EL图片无明显发暗现象；
（5）如有连接不良和/或损坏电池片出现，则需返修，连接不良时，则选择不良区域进行单独加热以恢复连接，加热温度为300℃，加热时间为5min，和/或待环氧树脂熔融后取下损坏电池片，清理背板上残留银浆，并重新放置银浆后替换新的电池片；
（6）重复步骤（3）~（5）直至组件达到量产质量要求；
（7）在电池片上方分别铺设EVA和钢化玻璃；
（8）将上述半成品送往层压机完成层压，层压完成后进行削边装框及测试。
本实施例以低温银浆为导电材料制作了全背接触组件，导电材料电阻率低，有效降低了全背接触电池组件的CTM损失。且在制备背接触太阳能电池组件的过程中可以进行电致发光EL测试，还能有效的避免常规背接触组件制作过程中所存在的组件无法返修的弊端。
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)
1.一种背接触太阳能电池组件的制作方法，包括背接触太阳能电池片与导电背板连接步骤和层压步骤，其特征是：在层压步骤前增加预层压步骤，通过对电池片与导电背板相连接部位进行预层压处理，使电池片固定在导电背板上并与导电背板之间形成导电通道，所述的预层压处理为对电池片与导电背板相连接部位进行加热和/或加压处理。
2.根据权利要求1所述的背接触太阳能电池组件的制作方法，其特征是：加热时温度为100~300℃，时间为1s~600s；加压时压力为0.1~10MPa，加压时间为1s~800s。
3.根据权利要求2所述的背接触太阳能电池组件的制作方法，其特征是：背接触太阳能电池片与导电背板连接步骤中，利用导电材料将电池片连接在导电背板上，其中导电材料与导电背板为一体或分体设置。
4.根据权利要求3所述的背接触太阳能电池组件的制作方法，其特征是：对预层压处理后的导电背板和电池片先进行电致发光EL测试再进行层压步骤，电致发光EL测试中如有连接不良和/或损坏的电池片出现，则进行返修。
5.根据权利要求4所述的背接触太阳能电池组件的制作方法，其特征是：返修处理时，选择连接不良区域进行单独加热，和/或取下损坏的电池片，并清理残留导电材料，在导电背板上重新放置导电材料和电池片。
6.根据权利要求5所述的背接触太阳能电池组件的制作方法，其特征是：选择连接不良区域进行单独加热时，加热温度为100~400℃，加热时间为1~30min。
7.根据权利要求3所述的背接触太阳能电池组件的制作方法，其特征是：所述的导电材料为导电浆料或导电胶，其中所述的导电浆料包括金属，或所述的导电浆料包括金属和聚合物的混合物，所述金属为Ag颗粒、Cu颗粒、Sn-Bi合金颗粒、Sn颗粒和锡膏中的一种或几种，所述聚合物为环氧树脂或硅胶。
8.根据权利要求1-7任一项所述的背接触太阳能电池组件的制作方法，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；所述的基底层为玻璃、塑料、陶瓷和金属中的一种或几种；所述的导电层的材料为Cu、Al、Ni、Cr和Ag中的一种或几种，所述的缓冲粘合层为EVA、PVB和聚氨酯中的一种或几种。
9.根据权利要求8所述的背接触太阳能电池组件的制作方法，其特征是：所述的背接触太阳能电池包括正负电极均在电池背面的太阳能电池，所述正负电极均在电池背面的太阳能电池为n型MWT电池、p型MWT电池或全背接触太阳能电池。
10.根据权利要求9所述的背接触太阳能电池组件的制作方法，其特征是进一步包括以下步骤：
（1）将导电背板置于导电背板承载工具上，在导电背板需要与背接触太阳能电池片正负极连接处设置导电材料；
（2）将电池片逐片定位，依次排列放置于导电背板上；
（3）对电池片与导电背板相连接部位进行预层压处理，使电池片固定并与导电背板之间形成导电通道；
（4）将导电背板连同电池片一起进行电致发光EL测试，确定每片电池片均完好，并与导电背板之间形成良好连接，EL图片无明显发暗现象；
（5）如有连接不良和/或损坏电池片出现，则进行返修，对连接不良区域进行单独加热，和/或取下损坏电池片，并清理残留导电材料，在导电背板上重新放置导电材料和电池片；
（6）重复步骤（3）~（5）直至所有电池片与导电背板之间的连接达到量产质量要求；
（7）在电池片上方分别铺设EVA和盖板材料，获得半成品；
（8）将上述半成品送往层压机完成层压，层压完成后进行削边装框及测试，即制得背接触太阳能电池组件。
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