CN106449796B - 一种用于太阳电池的电极 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电极，用于接触电传导性表面，特别涉及一种通过接触作为光电电池或太阳电池的一部分的一个或多个光电元件。一种用于太阳电池的电极，包括支撑层、透明薄膜层和至少一根导电线，其中所述透明薄膜层包括衬底层和涂覆在衬底层上的胶层，所述至少一根导电线与透明薄膜层涂敷胶层的一面相连，支撑层覆盖于透明薄膜层的衬底层上，并将透明薄膜层和至少一根导电线封装成一个整体。本发明所述一种用于太阳电池的电极，将利用导电线替代镀锡铜带做为电极与太阳电池传导表面形成欧姆接触实现电能的传输，降低了接触电阻和生产成本，提高了生产效率。

Description

一种用于太阳电池的电极

技术领域

本发明涉及一种电极，用于接触电传导性表面，特别涉及一种通过接触作为光电电池或太阳电池的一部分的一个或多个光电元件。

背景技术

在光伏领域，将太阳电池表面电流引出一般采用互联条，互联条一般为镀锡铜带，因铜丝较细，为了便于将导电的铜丝牢固的焊接在太阳电池导电区域，则需要将铜丝做成铜带，在铜带上面镀锡，利用铜丝上面的锡将铜带焊接在太阳电池片的导电区域。目前商业化生产的多数晶体硅太阳电池，其正负极分别位于太阳电池片的背表面和正表面，在晶体硅太阳电池正表面一般通过H型银电极收集电流，H型银电极包括主栅电极和细栅电极，细栅电极均匀分布在太阳电池片表面，用于收集p-n结上产生的电流电流，主栅电极将细栅电流汇集，并且作为焊盘与互联条接触；而在太阳电池背面，其主栅位置设置银电极，其他位置设置铝背场或者细栅线，铝背场或细栅线用于收集p-n结产生的电流，银电极将铝背场或者细栅上产生的电流收集，并且作为焊盘和互联条接触；同时铝背场还具有钝化太阳电池背表面的作用。

理论上主栅数量越多，细栅功率损失越小，电池片导电效率越高；但是为了提高太阳电池片导电效率，就需要增加更多的主栅，同时需要更多的互联条，然而互联条是具有一定宽度的镀锡铜带，其不具有透光性，因此过多的主栅势必会对太阳电池表面的入射光有遮挡，反而降低了太阳电池的光生电流。然而，由于串联工艺的限制，互联条宽度降低的空间是有限的，因此为了保证太阳电池的光生电流，主栅的数量不能过多。目前主栅数量已从早期的两主栅增加到四至五主栅，但是想要在增加主栅数量的情况下，进一步提升光电转化效率，就需要提升串联工艺或者通过开发新的电极来实现。

另一方面，为了保证焊接可靠性，就需要保证主栅的焊盘面积，势必会带来几方面的问题，第一，较大的焊盘面积增加了对太阳电池表面的遮挡；第二焊盘面积越大，所需材料越多，成本越高；第三，对于常规晶体硅太阳电池，焊盘越大，开路电压和短路电流越低，从而降低电池片光电转换效率；第四，传统的串联工艺为接触式加热焊接工艺，制造过程中碎片率较高，增加了太阳电池的制造成本。

发明内容

本发明提出一种在增加电传输效率的基础上进一步提升光电转化效率的用于太阳电池的电极。

本发明所述一种用于太阳电池的电极，包括支撑层、透明薄膜层和至少一根导电线，其中所述透明薄膜层包括衬底层和涂覆在衬底层上的胶层，所述至少一根导电线与透明薄膜层涂敷胶层的一面相连，支撑层覆盖于透明薄膜层的衬底层上，并将透明薄膜层和至少一根导电线封装成一个整体。

优选地，所述透明薄膜层为柔性可弯曲透明薄膜层。

较优选地，所述透明透明薄膜层为多个，每一透明薄膜层的最小长度均至少大于与其对应相连的导电线的直径。

较优选地，其特征在于所述透明透明薄膜层上分布有镂空图案或镂空孔。

优选地，所述导电线多于一根时，导电线之间相互平行设置，且导电线之间的间距在1毫米-20毫米之间。

优选地，所述导电线包括主线与之相交的副线，且主线与副线均分别为至少一根，其中副线与太阳电池表面导电区域相接触。

较优选地，主线与副线之间相互垂直设置。

较优选地，所述副线大于一根时，主线与主线之间的间距在5毫米-20毫米之间；副线与副线之间的间距在0.5毫米-3毫米之间。

优选地，所述导电线与太阳电池表面导电区域相接触的接触面设有敷层,该敷层为高反光复合材料敷层。

优选地，所述衬底层的厚度在20-50微米之间。

较优选地，所述衬底层的厚度为30微米。

优选地，所述胶层厚度在5微米-35微米之间。

优选地，所述支撑层为连续表层。

优选地，所述支撑层材料与太阳电池组件封装用热熔胶层材料相同。

优选地，所述支撑层厚度在0.05mm-0.5mm之间。

较优选地，所述支撑层厚度为0.3mm。

本发明所述一种用于太阳电池的电极，利用导电线和透明薄膜层的配合了替代镀锡铜带，由于导电线的直径远小于镀锡铜带的宽度，因此可以在太阳电池表面设置大量导电线用于电的传输；另一方面，透明薄膜层具有透光的特性，因此可以保证入射光，并且不会对太阳电池表面形成大面积遮挡，提升了太阳电池表面的转化效率；再者，由导电线代替了镀锡铜带，减少了铜的使用量，降低了生产成本，提高了生产效率。

附图说明

图1A为一种不带栅线的太阳电池结构。

图1B为一种带有栅线的太阳电池结构。

图2为覆盖有透明薄膜层的太阳电池局部横截面图。

图3为实施例6透明薄膜层覆盖导电线的3种方式的示意图。

图4为实施例3透明薄膜层覆盖导电线的2种方式的示意图。

图5为透明薄膜层覆盖带有栅线的太阳电池一种方式的示意图。

图6为透明薄膜层覆盖带有栅线的太阳电池另一种方式的示意图。

图7A为覆盖有透明薄膜层的太阳电池与覆盖有透明薄膜层的汇流电极连接示意图。

图7B为两片覆盖有透明薄膜层的太阳电池之间的连接示意图。

图中：s-太阳电池；1-中间层；2-太阳电池上敷层；3-太阳电池下敷层4-平行栅线；4’-垂直栅线；5-导电线；6-透明薄膜层；7-胶层；8-衬底层；9-支撑层；15-汇流电极。

具体实施方式

实施例1。

一种用于太阳电池的电极，包括支撑层9、透明薄膜层6和至少一根导电线5，其中所述透明薄膜层6包括衬底层8和涂覆在衬底层8上的胶层7，所述至少一根导电线5与透明薄膜层6涂敷胶层7的一面相连，支撑层9覆盖于透明薄膜层6的衬底层8上，并将透明薄膜层6和至少一根导电线5封装成一个整体，所述整体结构便于层压好的太阳电池的铺设、调整、维修以及运输过程中的搬送。本发明所述包括支撑层9、衬底层8导电线5封装成的整体称为导电带。

在使用时，将本发明所述导电带覆盖于太阳电池s表面，所述导电带设有导电线5的一面与太阳电池s表面的导电区域相接触，形成欧姆接触，利用层压工艺将支撑层9融化，将透明薄膜层6和导电线5覆盖于太阳电池s表面，并与太阳电池s表面形成一个整体。本发明所述透明薄膜层6包括衬底层8和涂覆在衬底层8上的胶层7，透明薄膜层6涂覆胶层7的一面与导电线5相连。在层压过程中，由于透明薄膜层6的衬底层8和胶层7均为柔性材料，因此在压力作用下，透明薄膜层6会沿着导电线5表面弯曲，胶层7受到挤压后向导电线5与太阳电池s表面的接触位置周围的缝隙延伸，填补了缝隙之间的空间，从而将导电线5与太阳电池s表面的紧密连接在一起，保证了电能的输出，提升了导电线5的电输出效率。

本发明由于支撑层9材料与太阳电池s组件封装用热熔胶层7材料相同，为EVA层或POE层或PVB层，本实施例优选为EVA层。EVA：ethylene-vinyl acetate copolyme 乙烯-醋酸乙烯共聚物；POE：Polyolefin elastomer 聚烯烃弹性体；PVB：polyvinyl butyral 聚乙烯醇缩丁醛。

本实施例所述支撑层9厚度在0.05mm-0.5mm之间，优选厚度为0.3mm。

进一步地，由于支撑层9为连续表面，其面积应小于或等于太阳电池s表面面积。同时由于支撑层9的作用在于将透明薄膜层6和导电线5固定在太阳电池s表面，因此衬底层8和胶层7都不具有承载作用，为了提升光电转化效率，胶层7和衬底层8的厚度均可以降低。本实施例所述衬底层8的厚度在20-50微米之间，优选厚度为30微米；所述胶层7厚度在5微米-35之间。

本发明透明薄膜层6为柔性可弯曲透明薄膜层6，且其胶层7的厚度应小于等于导电线5横截面的1/2，一方面不会将导电线5完全覆盖以影响它的电传输性能，另一方面使太阳电池s表面吸收更多的入射光，提高了光电转化效率。

当导电线5数量大于一根时，导电线5与导电线5之间相互平行设置，且形成间距，覆盖于每一导电线5上的透明薄膜层6之间也形成间距，避免了太阳电池s表面全部被透明薄膜层6覆盖，提高了太阳电池s表面的透光率，提升了光电转化效率。

下面结合说明书附图对本实施例做进一步解释和说明：

本发明适用的太阳电池s包括其表面带有栅线的太阳电池s和不带有栅线的太阳电池s。

实施例2。

本实施例为表面不带有栅线的一种太阳电池结构和其实施方式的结构说明，如图1A和图2。

图1A为表面不带有栅线的一种太阳电池结构，所述太阳电池s具有中间层1和太阳电池上敷层2和太阳电池下敷层3，其中，中间层1为具有P-N结的半导体结构，可选择的结构例如（1）同质结晶体硅太阳电池结构；（2）晶体硅和非晶硅相结合的异质结结构；（3）CIGS等薄膜太阳电池结构等；中间层1上表面覆盖有具有导电性的敷层，太阳电池上敷层2和太阳电池下敷层3的材料为透明导电材料，如氧化铟锡（ITO）；其下表面覆盖有导电性敷层，太阳电池上敷层2和太阳电池下敷层3的材料为透明导电材料，例如氧化铟锡，或者为金属材料，例如铝。

图2为不带有栅线太阳电池的实施方式的结构示意图。导电带分别铺设在太阳电池s的上表面和下表面，导电线5与太阳电池s表面的导电区域相接触形成欧姆接触，透明薄膜层6分别覆盖在太阳电池s的上表面和下表面的导电线5上，并将其固定在太阳电池s表面，支撑层9将透明薄膜层6、导电线5和太阳电池s表面包裹成一个整体。

实施例3。

本实施例为表面带有栅线的一种太阳电池结构和其覆盖导电线5、透明薄膜层6和支撑层9的结构说明，如图1B和图5。所述金属栅线可为平行的栅线，也可以是井字结构的栅线，也可以是特殊结构的栅线，例如如叶脉状，图中1B图中为井字结构的栅线。

图1B中所述太阳电池s，其中间层1材料与图1A相同，其上表面具有井字结构的金属栅线，其平行栅线为4，垂直栅线为4’，常规晶体硅太阳电池采用这种井字形结构的栅线，其中平行栅线4主要作用是收集中间层1上产生的电流，而栅线4’主要作用是作为镀锡铜带的焊盘，其与平行栅线4接触，将栅线4上收集的电流传导到镀锡铜带上。

图5为带有栅线的太阳电池一种实施方式的示意图，太阳电池s表面分别设有四根平行栅线4和1根垂直栅线4’， 平行栅线4和1根垂直栅线4’相交形成交点10、11、12、13、14，本实施例导电带中导电线5位置与垂直栅线4’位置重合，因此导电线5与平行栅线4相交的交点也为10、11、12、13、14，本实施例在相应地在五个交点处分别覆盖一个圆形的透明薄膜层6，分别为10’、11’、12’、13’、14’，支撑层9经过层压使导电线5与太阳电池s表面的导电区域紧密结合，形成欧姆接触。本实施例在垂直栅线4’上设置与之重合的导电线5，其目的在于如果导电线5与平行栅线4的某个接触点没有实现有效的欧姆接触，该接触点上的电流可通过垂直栅线4’流入相邻的接触点，再传导给线材5。同时本实施例还可以节省一部分透明薄膜层6，例如仅仅保留10’、12’、14’这三块透明薄膜层6，平行栅线4中，11、13点所在的两根栅线上的电流通过垂直栅线4’流入相邻的点10、12、14，流入导电线5。从而实现导电线5对平行栅线4每根栅线的电流的有效收集。或者仅仅保留10’、14’这两块透明薄膜层6。同时本专利直接将导电线5代替了传统的镀锡铜带，垂直栅线4’不用需要焊接镀锡铜带，也不需要保持1毫米宽度，其作用仅仅是将平行栅线4中的每根栅线连通，提高电极接触的可靠性。

同时本发明所述透明薄膜层6将导电线5紧密地贴合在太阳电池s表面，以保证导电线5可以和太阳电池s表面的导电区域充分接触后，就可以去除垂直栅线4’以降低生产成本，减少太阳电池s表面的遮盖面，提升太阳电池s的光电转化效率。

实施例4。

本实施例与实施例1或实施例2基本相同，不同之处在于本实施例所述导电线5包括主线与之相交的副线，本实施例优选主线与副线之间相互垂直设置，且主线与副线均分别至少一根，其中副线的作用是与太阳电池s表面导电区域相接触；主线的作用是与副线接触，将副线上的电流汇集后直接输出或者与下一太阳电池s副线相连，将电流汇集后统一输出。在本实施例中根据主线和副线的作用不同，可以设置主线与副线的横截面积也不相同，副线可以比主线细；同时主线间和副线间的间距也不相同，主线之间的间距大于副线之间的间距，主线间的间距在5毫米-20毫米之间；副线间的间距在0.5毫米-3毫米之间。

在本实施例中，副线与副线之间间距相等，可以均匀地将电流从太阳电池s表面汇集输出；同时主线之间间距相等，主线所有导电线5的截面尺寸均相同，保证每一条主线的电流均相同，主线可以均匀地分担副线上的电流，避免了在电流传输过程中副主线某一导电线5电流过大出现的电路故障。

图4为本实施例的其中两种实现方式，在图4A中主线为1条，副线为4条，其中副线沿水平方向均匀分布，主线垂直于副线，透明薄膜层6为4条，所述透明薄膜层6沿副线延伸方向，分别覆盖于副线和主线上面。图4B与图4A的不同之处在于透明薄膜层6为5条，沿主线延伸方向相互平行设置，每一透明薄膜层6均覆盖所有副线上表面，其中一条透明薄膜层6覆盖于主线上表面。

图6中有5根副线，1跟主线，主线垂直与副线，并与之相交，图中沿主线平行方向设置有5条透明薄膜层6，其中一条与覆盖于主线表面，另外4条每一条均分别覆盖于5根副线。

实施例5。

本实施例所述导电线5为金属材料或掺杂金属粉末的材料，优选铜丝，因为铜丝有比较低的电阻率，且价格适中。为了降低导电线5与太阳电池s表面导电区域的接触电阻，降低线材的电阻率，导电线5表面设有敷层，该敷层为导电敷层，且所述导电敷层为高反光复合材料，优选为银材料。太阳入射光照射在导电线5敷层上，在敷层上经多次反射进入太阳电池s表面，增加了入射光，使太阳电池s表面获得更多太阳光，增加了阳光入射率。本发明敷层的金属稳定性高于导电线5的金属稳定性，敷层表面具有更好的抗氧化作用，很好地保护了导电线5，保证了电流的输出，同时敷层的柔软度要优于导电线5，柔软的敷层增加了导电线5的接触面积，提升了光电转化效率。

实施例6。

本实施例所述透明薄膜层6为条形或圆形或三角形或其他任意形状。由于透明薄膜层6的作用是将导电线5固定在太阳电池s表面，不起支撑作用，因此本实施例将透明薄膜层6设计为条形或三角形或圆形或其他任意形状，尤其是圆形或三角形在使用过程中极大地降低了透明薄膜层6的使用量，节约了生产成本，同时进一步地减少了透明薄膜层6对入射光的遮挡，增加了太阳电池s的发电量，提升了光电转化效率。

图3A圆形透明薄膜层6的设置结构，图3B和图3C为条形透明薄膜层6的两种设置结构。

实施例7。

本实施例与实施例1-6基本相同，不同之处在于所述透明薄膜层6上分布有镂空图案或镂空孔，大大降低衬底层8和胶层7的使用量，减少了材料成本，同时减少了透明薄膜层6对入射光的遮挡，增加了太阳电池的发电量，提升了光电转化效率。

实施例8

本发明可用于相同朝向的多个太阳电池相连，也可以用于多个太阳电池与汇流条之间的连接，连接方式可以串联也可以并联。

图7A为本发明的太阳电池与汇流电极15的连接结构示意图，图中，导电线5有5根，相互平行设置，每一根导电线5均分别连接太阳电池s表面和汇流电极15表面，每一根导电线5上均分别设置5个透明薄膜层6，其中4个贴在太阳电池s表面，一个贴在汇流电极15上，利用这种方式将太阳电池s表面的电流导入汇流电极15中。

图7B为两片太阳电池之间的相互连接示意图，两片太阳电池s之间的导电线5相互连接。也可以将每一根导电线5的长度延长，用一根导电线5连接两片太阳池。

Claims (13)

1.一种用于太阳电池的电极，其特征在于：包括支撑层（9）、透明薄膜层（6）和至少一根导电线（5），其中所述透明薄膜层（6）包括衬底层（8）和涂覆在衬底层（8）上的胶层（7），所述至少一根导电线（5）与透明薄膜层（6）涂敷胶层（7）的一面相连，支撑层（9）覆盖于透明薄膜层（6）的衬底层（8）上，并将透明薄膜层（6）和至少一根导电线（5）封装成一个整体,所述透明薄膜层（6）为柔性可弯曲透明薄膜层（6），所述透明薄膜层（6）为多个，每一透明薄膜层（6）的最小长度均至少大于与其对应相连的导电线（5）的直径，所述透明薄膜层（6）上分布有镂空图案。

2.如权利要求1所述一种用于太阳电池的电极，其特征在于所述导电线（5）多于一根时，导电线（5）之间相互平行设置，且导电线（5）之间的间距在1毫米-20毫米之间。

3.如权利要求1所述一种用于太阳电池的电极，其特征在于所述导电线（5）包括主线与之相交的副线，且主线与副线均分别为至少一根，其中副线与太阳电池表面导电区域相接触。

4.如权利要求3所述一种用于太阳电池的电极，其特征在于主线与副线之间相互垂直设置。

5.如权利要求4所述一种用于太阳电池的电极，其特征在于所述副线大于一根时，主线与主线之间的间距在5毫米-20毫米之间；副线与副线之间的间距在0.5毫米-3毫米之间。

6.如权利要求1所述一种用于太阳电池的电极，其特征在于所述导电线（5）与太阳电池表面导电区域相接触的接触面设有敷层,该敷层为高反光复合材料敷层。

7.如权利要求1所述一种用于太阳电池的电极，其特征在于所述衬底层（8）的厚度在20-50微米之间。

8.如权利要求7所述一种用于太阳电池的电极，其特征在于所述衬底层（8）的厚度为30微米。

9.如权利要求1所述一种用于太阳电池的电极，其特征在于所述胶层（7）厚度在5微米-35微米之间。

10.如权利要求1所述一种用于太阳电池的电极，其特征在于所述支撑层（9）为连续表层。

11.如权利要求1所述一种用于太阳电池的电极，其特征在于所述支撑层（9）的材料与胶层（7）材料相同。

12.如权利要求1所述一种用于太阳电池的电极，其特征在于所述支撑层（9）厚度在0.05mm-0.5mm之间。

13.如权利要求12所述一种用于太阳电池的电极，其特征在于所述支撑层（9）厚度为0.3mm。