CN105355751A - Mwt太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种MWT太阳能电池及其制备方法，其中，制备方法包括以下步骤：形成MWT预制组件，包括依次层叠设置的下封装层、MWT电池层和上封装层，以及贯穿设置于MWT电池层和下封装层中的导电胶，MWT电池层包括多个间隔设置的电池片，相邻的电池片之间具有分隔空间；利用微波对分隔空间进行辐射处理，使上封装层和下封装层融化并分别与MWT电池层粘接。利用上述制备方法不仅减少了MWT太阳能电池出现正负极短路的现象；而且防止了导电胶固化，减少了后续层压工艺引起的碎片和隐裂；并且，通过合理控制微波参数，调节封装层与电池层间的粘接力，还方便了MWT预制组件层压前的返工。

Description

MWT太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体而言，涉及一种MWT太阳能电池及其制备方法。
背景技术
随着地球基于碳、氢元素的油气不可再生资源的日益枯竭，太阳能电池可利用其光生伏打效应将太阳能光线转化为电能，具有绿色环保、取之不尽用之不竭等特点，是人类替代常规油气能源的重要发展方向。太阳能电池一般可分为晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池和有机太阳能电池。经过多年的技术进步和市场推广比较成熟，目前晶体硅太阳能电池逐步在太阳能领域中占据主导地位。
为提高晶体硅太阳能电池的光电转换效率，研究人员期望尽量减少太阳能电池受光面入射光线的遮挡面积。为此，背接触太阳能电池技术开发出来，背接触太阳能电池技术(MWT)是一种将太阳能电池正面电池进入到电池背面，使得电池正负极同时处在电池背面的电池技术，然后采用导电背板和导电胶将所有电池片的正电极进行焊接后实现电气连接。在MWT电池组装后，在层压前如果MWT电池发生移动，将会造成MWT电池正负极短路，一般而言采用红外加热的方式实现MWT电池与封装材料粘接，防止电池片移动。
但是采用红外加热方式一方面使得MWT组件所有材料同步加热，需要冷却才能进行下一道工艺，同时封装材料与玻璃会粘连在一起，造成MWT组件无法返工；另一方面为大面积无差别的加热会造成置于电池片下方的导电胶部分固化，引起层压过程中电池片出现隐裂和破碎。
综上所述，现有技术中亟需一种在防止电池片出现隐裂和破碎的同时方便返工的MWT太阳能电池的制备方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种MWT太阳能电池及其制备方法，以解决现有技术中由于MWT电池在制备中出现的电池片移动而导致的正负极短路的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种MWT太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：形成MWT预制组件，MWT预制组件包括依次层叠设置的下封装层、MWT电池层和上封装层，以及贯穿设置于MWT电池层和下封装层中的导电胶，MWT电池层包括多个间隔设置的电池片，相邻的电池片之间具有分隔空间；利用微波对分隔空间进行辐射处理，使上封装层和下封装层融化并分别与MWT电池层粘接。
进一步地，微波的频率为915MHz～2450MHz。
进一步地，微波的功率为30W～500W。
进一步地，辐射处理的时间为1～10s。
进一步地，各电池片的间距为1～2mm。
进一步地，MWT预制组件还包括玻璃层，设置于上封装层的远离MWT电池层一侧，在利用微波对分隔空间进行辐射处理的步骤中，将微波从玻璃层向内射入至分隔空间内。
进一步地，上封装层和下封装层的材料独立地选自乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛、环氧丙烷、聚乙烯-乙烯酸乙酯、聚乙烯-乙烯酸乙酯甲醛交联物、热塑性聚烯烃、热固性聚烯烃和聚乙烯-乙酸酯离子聚合物中的任一种或多种。
进一步地，MWT电池层包括单晶硅电池、多晶硅电池和异质结晶体硅电池中任一种或多种。
根据本发明的另一方面，提供了一种MWT太阳能电池，包括依次层叠设置的下封装层、MWT电池层和上封装层，以及贯穿设置于MWT电池层和下封装层中的导电胶，MWT太阳能电池由上述的制备方法制备而成。
进一步地，MWT太阳能电池还包括设置于上封装层的远离MWT电池层一侧的玻璃层以及设置于下封装层的远离MWT电池层一侧的导电背板，且导电背板具有与导电胶连接的接触点。
应用本发明的技术方案，本发明提供了一种MWT太阳能电池的制备方法，利用微波辐射MWT太阳能电池中相邻的电池片之间的分隔空间，实现了对分隔空间中MWT电池层与上封装层和下封装层的连接处的加热，从而在其他材料特别是导电胶和电池片温度几乎不变的情况下实现了电池层与受热融化的封装材料地有效粘接，不仅避免了MWT太阳能电池在后续制备过程中出现的电池片移动，减少了MWT太阳能电池出现正负极短路的现象；而且由于导电胶的温度几乎不变，使得导电胶的性能不受影响，防止了导电胶固化，减少了后续层压工艺引起的碎片和隐裂；并且，通过合理控制微波参数，调节封装层与电池层间的粘接力，还方便了MWT预制组件层压前的返工。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明实施方式所提供的利用微波对分隔空间进行辐射处理的MWT预制组件的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
正如背景技术中所介绍的，现有技术中亟需一种在防止电池片出现隐裂和破碎的同时方便返工的MWT太阳能电池的制备方法。本发明的发明人针对上述问题进行研究，提出了一种MWT太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：形成MWT预制组件，包括依次层叠设置的下封装层、MWT电池层和上封装层，以及贯穿设置于所述MWT电池层和所述下封装层中的导电胶，所述MWT电池层包括多个间隔设置的电池片，相邻的所述电池片之间具有分隔空间；利用微波对所述分隔空间进行辐射处理，使所述上封装层和所述下封装层融化并分别与所述MWT电池层粘接。
由于上述制备方法中利用微波辐射MWT太阳能电池中相邻的电池片之间的分隔空间，从而实现了对分隔空间中MWT电池层与上封装层和下封装层的连接处的加热，进而在其他材料特别是导电胶和电池片温度几乎不变的情况下实现了电池层与受热融化的封装材料地有效粘接，不仅避免了MWT太阳能电池在后续制备过程中出现的电池片移动，减少了MWT太阳能电池出现正负极短路的现象，而且由于导电胶的温度几乎不变，使得导电胶的性能不受影响，防止了导电胶固化，减少了后续层压工艺引起的碎片和隐裂；并且，通过合理控制微波参数，调节封装层与电池层间的粘接力，还方便了MWT预制组件层压前的返工。
下面将更详细地描述根据本申请提供的回收方法的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员。
首先，形成MWT预制组件，MWT预制组件的结构如图1所示，包括依次层叠设置的下封装层20、MWT电池层40和上封装层50，以及贯穿设置于所述MWT电池层40和所述下封装层20中的导电胶30，所述MWT电池层40包括多个间隔设置的电池片，相邻的所述电池片之间具有分隔空间。优选地，各所述电池片的间距为1～2mm。上述优选的数值范围能够使电池片之间具有较小的间距，从而在保证上封装层50和下封装层20在加热融化后能够分别与MWT电池层40粘接的前提下，进一步地减少了导电胶30和电池温度的变化，并且，还在设置较多数量的电池以保证MWT太阳能电池发电效率的前提下，使最终形成的MWT太阳能电池具有较小的体积。
在上述形成MWT预制组件的步骤中，所述MWT电池层40中电池片的种类可以有很多种，优选地，MWT电池层40包括单晶硅电池、多晶硅电池和/或异质结晶体硅电池。所述上封装层50和所述下封装层20的材料可以独立地选自乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、环氧丙烷(PO)、聚乙烯-乙烯酸乙酯、聚乙烯-乙烯酸乙酯甲醛交联物、热塑性聚烯烃、热固性聚烯烃和聚乙烯-乙酸酯离子聚合物中的任一种或多种。采用上述材料能够使上封装层50和下封装层20在经过微波辐射时更快地融化，且融化之后的上封装层50和下封装层20的性质更为稳定，从而更为有效地实现上封装层50和下封装层20与所述MWT电池层40之间的粘接。
在上述形成MWT预制组件的步骤中，所述MWT预制组件还可以包括设置于所述上封装层50的远离所述MWT电池层40一侧的玻璃层60以及设置于所述下封装层20的远离所述MWT电池层40一侧的导电背板10，且所述导电背板10具有与所述导电胶30连接的接触点。优选地，上述玻璃层60为钢化光伏玻璃；上述导电背板10由表面具有特定电路图案的铜、铝和/或锡金属箔制成。由于上述导电背板10中具有特定电路图案，从而使得组件内部电流密度更加均匀。
在形成MWT预制组件的步骤之后，利用微波对所述分隔空间进行辐射处理，使所述上封装层50和所述下封装层20融化并分别与所述MWT电池层40粘接，然后再对MWT预制组件进行翻转、层压和后续工艺。由于在上述步骤中利用微波辐射MWT太阳能电池中相邻的电池片之间的分隔空间，从而实现了对分隔空间中MWT电池层40与上封装层50和下封装层20的连接处的加热，进而在其他材料特别是导电胶30和电池片温度几乎不变的情况下实现了电池层与受热融化的封装材料地有效粘接。
在上述对所述分隔空间进行辐射处理的步骤中，可以通过合理控制微波的频率和功率等辐射处理的工艺条件，来调节封装材料与玻璃或电池间的粘接力，以实现MWT组件层压前返工。优选地，所述微波的频率为915MHz～2450MHz；所述微波的功率为30W～500W。上述优选的辐射处理的工艺条件能够在实现电池层与受热融化的封装材料地有效粘接的前提下，更为有效地减少辐射处理对导电胶30和电池片的温度的影响，从而更为有效地减少了对导电胶30性能带来的影响，防止了导电胶30固化，减少了后续层压工艺引起的碎片和隐裂。更为优选地，所述辐射处理的时间为1～10s。上述优选的辐射时间能够进一步地减少辐射处理对导电胶30和电池片的温度的影响。
所述MWT预制组件还包括设置于所述上封装层50的远离所述MWT电池层40一侧的玻璃层60时，在利用微波对所述分隔空间进行辐射处理的步骤中，可以将所述微波从所述玻璃层60向内射入至所述分隔空间内。由于玻璃层60为透明材料，从而使微波能够从玻璃层60有效地入射至电池片间的分隔空间，从而实现对分隔空间中MWT电池层40与上封装层50和下封装层20的连接处的加热，进而在其他材料特别是导电胶30和电池片温度几乎不变的情况下实现了电池层与受热融化的封装材料地有效粘接。
根据本发明的另一方面，提供了一种MWT太阳能电池，如图1所示，包括依次层叠设置的下封装层20、MWT电池层40和上封装层50，以及贯穿设置于所述MWT电池层40和所述下封装层20中的导电胶30，其特征在于，所述MWT太阳能电池有上述权利要求1至8中任一项所述的制备方法制备而成。
上述MWT太阳能电池中由于电池层与封装材料在微波辐射的工艺下进行了有效粘接，从而避免了MWT太阳能电池在后续制备过程中出现的电池片移动，减少了MWT太阳能电池出现正负极短路的现象。
上述MWT太阳能电池还可以包括设置于所述上封装层50的远离所述MWT电池层40一侧的玻璃层60以及设置于所述下封装层20的远离所述MWT电池层40一侧的导电背板10，且所述导电背板10具有与所述导电胶30连接的接触点，如图1所示。优选地，上述玻璃层60为钢化光伏玻璃；上述导电背板10由表面具有特定电路图案的铜、铝和/或锡金属箔制成。由于上述导电背板10中具有特定电路图案，从而使得组件内部电流密度更加均匀。
下面将结合实施例进一步说明本申请提供的MWT太阳能电池的制备方法。
实施例1
本实施例提供的MWT太阳能电池的制备方法包括：
首先，在水平放置的1620m×980mm导电铜箔(铜箔厚度35μm)导电背板上钢板印刷上高度230μm，半径为2mm的1860个导电胶点，然后铺设一层厚度为200μm的对应导电胶位置的EVA材料(共计打孔1860个直径为3mm的圆孔)以形成下封装层；自动排放间隔为1mm的60片多晶硅电池以形成MWT电池层，并保证电池片接触点与导电胶位置接触，然后，铺设厚度为200μm的EVA膜以形成上封装层；最后，盖上1620m×980mm×3.2mm的钢化光伏玻璃。
接着利用频率2450MHz，功率为50W的微波发生器向电池片间隔1mm的分隔空间内进行微波辐射以加热EVA膜1S，使MWT电池层边缘与上封装层和下封装层粘接，然后进行翻转、层压和后续工艺。
实施例2
本实施例提供的MWT太阳能电池的制备方法包括：
首先，在水平放置的1620m×980mm导电铜箔(铜箔厚度35μm)导电背板上钢板印刷上高度230μm，半径为2mm的1860个导电胶点，然后铺设一层厚度为200μm的对应导电胶位置的EVA材料(共计打孔1860个直径为3mm的圆孔)以形成下封装层；自动排放间隔为2mm的60片多晶硅电池以形成MWT电池层，并保证电池片接触点与导电胶位置接触，然后，铺设厚度为200μm的EVA膜以形成上封装层；最后，盖上1620m×980mm×3.2mm的钢化光伏玻璃。
接着利用频率800MHz，功率为50W的微波发生器向电池片间隔2mm的分隔空间内进行微波辐射以加热EVA膜10S，使MWT电池层边缘与上封装层和下封装层粘接，然后进行翻转、层压和后续工艺。
实施例3
本实施例提供的MWT太阳能电池的制备方法包括：
首先，在水平放置的1620m×980mm导电铜箔(铜箔厚度35μm)导电背板上钢板印刷上高度110μm，半径为2mm的1860个导电胶点，然后铺设一层厚度为100μm的对应导电胶位置的PVB材料(共计打孔1860个直径为3mm的圆孔)以形成下封装层；然后，自动排放间隔为2mm的60片多晶硅电池以形成MWT电池层，并保证电池片接触点与导电胶位置接触，铺设厚度为200μm的PVB膜以形成上封装层；最后，盖上1620m×980mm×3.2mm的钢化光伏玻璃。
接着利用频率915MHz，功率为50W的微波发生器向电池片间隔2mm的分隔空间内进行微波辐射以加热PVB膜10S，使MWT电池层边缘与上封装层和下封装层粘接，然后进行翻转、层压和后续工艺。
实施例4
本实施例提供的MWT太阳能电池的制备方法包括：
首先，在水平放置的1620m×980mm导电镀铜铝箔(铜箔厚度5μm，铝箔厚度55μm)导电背板上钢板印刷上高度110μm，半径为2mm的1860个导电胶点，然后铺设一层厚度为100μm的对应导电胶位置的PO材料(共计打孔1860个直径为3mm的圆孔)以形成下封装层；自动排放间隔为1mm的60片单晶硅电池以形成MWT电池层，并保证电池片接触点与导电胶位置接触，然后，铺设厚度为200μm的PO膜以形成上封装层；最后，盖上1620m×980mm×3.2mm的钢化光伏玻璃。
接着利用频率915MHz，功率为50W的微波发生器向电池片间隔1mm的分隔空间内进行微波辐射以加热PO膜5S，使MWT电池层边缘与上封装层和下封装层粘接，然后进行翻转、层压和后续工艺。
实施例5
本实施例提供的MWT太阳能电池的制备方法包括：
首先，在水平放置的1620m×980mm导电镀铜铝箔(铜箔厚度5μm，铝箔厚度55μm)导电背板上钢板印刷上高度110μm，半径为2mm的1860个导电胶点，然后铺设一层厚度为100μm的对应导电胶位置的PO材料(共计打孔1860个直径为3mm的圆孔)以形成下封装层；自动排放间隔为1mm的60片多晶硅电池以形成MWT电池层，并保证电池片接触点与导电胶位置接触，然后，铺设厚度为200μm的PO膜以形成上封装层，最后盖上1620m×980mm×3.2mm的钢化光伏玻璃。
接着利用频率915MHz，功率为50W的微波发生器向电池片间隔1mm的分隔空间内进行微波辐射以加热PO膜5S，使MWT电池层边缘与上封装层和下封装层粘接，然后进行翻转、层压和后续工艺。
对比例1
首先，在水平放置的1620m×980mm导电铜箔(铜箔厚度35μm)导电背板上钢板印刷上高度230μm，半径为2mm的1860个导电胶点，然后铺设一层厚度为200μm的对应导电胶位置的EVA材料(共计打孔1860个直径为3mm的圆孔)以形成下封装层；自动排放60片多晶硅电池以形成MWT电池层，并保证电池片接触点与导电胶位置接触，然后，铺设厚度为200μm的EVA膜以形成上封装层；最后，盖上1620m×980mm×3.2mm的钢化光伏玻璃。
接着采用功率为850W的红外线灯管加热EVA膜10S，使MWT电池层边缘与上封装层和下封装层粘接，然后进行翻转、层压和后续工艺。
对上述实施例1至5的制备方法制备出的MWT太阳能电池与上封装层和下封装层的粘接力进行测试，测试方法为180度剥离拉力测试法，测试结果如下：
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1
拉力(N/cm) 1.4 1.8 2.2 1.2 1.1 24.6
从上述测试结果可以看出，对本申请实施例1至5的制备方法制备出的MWT太阳能电池进行粘接力测试，其拉力值远小于对比例1的制备方法制备出的MWT太阳能电池，可见，由于实施例1至5的MWT太阳能电池中MWT电池层与封装层具有较小的粘接力，从而方便了MWT预制组件层压前的返工。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
1、在其他材料特别是导电胶和电池片温度几乎不变的情况下实现了电池层与受热融化的封装材料地有效粘接，避免了MWT太阳能电池在后续制备过程中出现的电池片移动，减少了MWT太阳能电池出现正负极短路的现象；
2、而且由于导电胶的温度几乎不变，使得导电胶的性能不受影响，防止了导电胶固化，减少了后续层压工艺引起的碎片和隐裂；
3、通过合理控制微波参数，调节封装层与电池层间的粘接力，还方便了MWT预制组件层压前的返工。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种MWT太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
形成MWT预制组件，所述MWT预制组件包括依次层叠设置的下封装层(20)、MWT电池层(40)和上封装层(50)，以及贯穿设置于所述MWT电池层(40)和所述下封装层(20)中的导电胶(30)，所述MWT电池层(40)包括多个间隔设置的电池片，相邻的所述电池片之间具有分隔空间；
利用微波对所述分隔空间进行辐射处理，使所述上封装层(50)和所述下封装层(20)融化并分别与所述MWT电池层(40)粘接。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述微波的频率为915MHz～2450MHz。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述微波的功率为30W～500W。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述辐射处理的时间为1～10s。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，各所述电池片的间距为1～2mm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述MWT预制组件还包括玻璃层(60)，设置于所述上封装层(50)的远离所述MWT电池层(40)一侧，在利用微波对所述分隔空间进行辐射处理的步骤中，将所述微波从所述玻璃层(60)向内射入至所述分隔空间内。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述上封装层(50)和所述下封装层(20)的材料独立地选自乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛、环氧丙烷、聚乙烯-乙烯酸乙酯、聚乙烯-乙烯酸乙酯甲醛交联物、热塑性聚烯烃、热固性聚烯烃和聚乙烯-乙酸酯离子聚合物中的任一种或多种。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述MWT电池层(40)包括单晶硅电池、多晶硅电池和异质结晶体硅电池中任一种或多种。
9.一种MWT太阳能电池，包括依次层叠设置的下封装层(20)、MWT电池层(40)和上封装层(50)，以及贯穿设置于所述MWT电池层(40)和所述下封装层(20)中的导电胶(30)，其特征在于，所述MWT太阳能电池由上述权利要求1至8中任一项所述的制备方法制备而成。
10.根据权利要求9所述的MWT太阳能电池，其特征在于，所述MWT太阳能电池还包括设置于所述上封装层(50)的远离所述MWT电池层(40)一侧的玻璃层(60)以及设置于所述下封装层(20)的远离所述MWT电池层(40)一侧的导电背板(10)，且所述导电背板(10)具有与所述导电胶(30)连接的接触点。
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