CN106531829B - 一种太阳能叠片电池片间互连结构与太阳能叠片电池 - Google Patents

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Abstract

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种太阳能叠片电池片间互连结构与太阳能叠片电池，用于将至少两个电池切片依次粘接并形成良好的电学连接，电池切片的正面电极和/或背面电极设为镂空结构，前一个电池切片的背面电极同与其相邻的下一个电池切片的正面电极通过导电胶连接，因此能够节省大量正面与背面电极浆料，降低叠片电池的成本，对于采用背面分段镂空的设计方案，本设计同样可以降低导电胶的用量，降低叠片电池的成本。

Description

一种太阳能叠片电池片间互连结构与太阳能叠片电池
【技术领域】
本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种太阳能叠片电池片间互连结构与太阳能叠片电池。
【背景技术】
太阳能电池是一种利用光生伏特效应将光能直接转化为直流电的器件。根据光电转换材料的不同，太阳能电池包括单晶硅，多晶硅，非晶硅薄膜，碲化镉薄膜，铜铟镓锡薄膜，砷化镓，燃料敏化，钙钛矿，叠层等多个种类。其中最常见的是晶体硅太阳能电池，包括单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池。
将多个太阳能电池电学互连后封装在玻璃或有机聚合物中，得到的可以长期使用的光伏设备，称为光伏组件。晶体硅光伏组件中的电池片互联方式，常见的有将电池片顺序排列，以含铜基材的涂锡焊带作为互联条，互联条一端焊接在第一片电池片的正面主栅线上，互联条另一端焊接在相邻的第二片电池片的背面栅线上。第二根互联条的两端分别焊接在第二片电池片的正面主栅线和第三片电池片的背面栅线上，依次类推。由此将所有的电池片串联成一串。
叠片组件采用的是另外一种电池片互联的技术。将太阳能电池片甲的一侧置于另一电池片乙的下方，使得甲正面的电极与乙背面的电极相互重合。在两个电极之间采用导电材料形成导电连接。与此同时，电池片乙被置于电池片丙的下方，使得乙正面的电极与丙背面的电极相互重合，在两个电极之间采用导电材料形成导电连接。按照同样的方法，可以将多片电池片依次互连形成电池串。
叠片电池片正面和背面的电极图案，通过在太阳能电池表面金属化的方法制备。常用的金属化方法是采用丝网印刷加烧结的方式将含有银颗粒的导电浆料印制在电池表面，通过调整丝网印刷的网版图形设计，可以改变电极图案。
叠片组件中电池片电极之间的导电材料包括导电胶，焊带或锡膏等材料。根据导电材料的特性，应选择相应的制备方法。对于导电胶材料，可以采用点胶或丝网印刷的方法制备。
与本发明相关的现有技术一：
现有技术一的技术方案如图1所示是一种叠片电池的正面电极设计方案，图2是该叠片电池的背面电极设计方案。每一片叠片电池片在后续步骤中会被切成5个小片，每一小片的正面和背面分别有1根电极。该技术方案的特点是电极均为实心连续的图案，电极材料为银浆料。图3为现有叠片组件一个电池串的截面示意图。从图3中可见，导电胶图形的宽度小于正面与背面银电极的宽度，且导电胶与电池接触的区域完全位于电池表面银电极区域内部。
现有技术一的缺点：该技术方案的缺点是正面和背面电极的银浆料用量较大，因此叠片电池片的成本较高。
其它现有技术：
除了前面提到的方案，还有其它的叠片电池电极设计方案。每一片电池除了切成5小片外，也可以切成2，3，4，6，7或8片。对于有倒角的单晶硅电池片，采用与图1，图2类似的电极设计方案，将有倒角与无倒角的切片分别组成电池串。对于方形的单晶硅或多晶硅电池片，现有方案包括正面电极全部位于切片的右侧，背面电极全部位于切片的左侧的方案，即将图1中最右边的一个切片的正面电极移到该切片的右端，将同一切片的背面电极移到该切片的左端。
以上现有技术中的这些电极设计方案的共同之处，在与所用的正面和背面电极均为实心银电极。因此都有银浆料耗量大，成本较高的缺点。
【发明内容】
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的旨在于提供一种太阳能叠片电池片间互连结构与太阳能叠片电池，通过该结构能够大大减少银浆料耗量，降低太阳能叠片电池的成本。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种太阳能叠片电池片间互连结构，用于将至少两个电池切片依次连接，电池切片的正面电极和/或背面电极设为镂空结构，前一个电池切片的背面电极同与其相邻的下一个电池切片的正面电极通过导电胶连接。
所述导电胶与正面电极和背面电极连接时，导电胶填充在具有镂空结构的电极的镂空区域处，并且导电胶两侧边缘分别与具有镂空结构的电极的镂空区域两侧的电极本体粘接。
所述正面电极设为细栅结构，背面电极设为镂空结构，导电胶的上表面与背面电极以及它的镂空区域粘接，导电胶的下表面与正面电极及该正面电极附近的电池切片粘接。
所述正面电极和/或背面电极设置为分段结构。
所述电池切片的电极在电池切片中部和/或两端的分段长度大于其余部分的分段长度。
所述分段结构中每段的长度为0.5mm-30mm。
所述电池切片的基体为N型或P型的单晶或多晶硅片。
所述电池切片为PERC太阳能电池片、异质结电池片、PERL电池片、TOPcon电池片或PERT电池片。
一种太阳能叠片电池，所述太阳能叠片电池的电池切片之间通过前述结构依次连接。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明的太阳能叠片电池片间互连结构通过将正面电极和/或背面电极设为镂空结构，能够节省大量电极浆料，降低叠片电池的成本，而且，通过导电胶将前一个电池切片的背面电极同与其相邻的下一个电池切片的正面电极连接，导电胶不仅能够和银浆料的电极形成良好的机械粘接力与导电连接，同时也能够与电池切片的基体表面，如氮化硅膜层，或是硅材料形成良好的粘接，因此使得叠片电池切片之间的连接可靠，稳固。
进一步的，本发明在导电胶与正面电极和背面电极连接时，导电胶填充在具有镂空结构的电极的镂空区域处，并且导电胶两侧边缘分别与具有镂空结构的电极的镂空区域两侧的电极本体粘接，因此即保证了导电胶与电极的连接可靠性，还保证了它们之间的导电性，还尽可能的节省了导电胶的用量。
进一步的，将正面电极和/或背面电极设置为分段结构能够减少导电胶量的使用，以及进一步节省电极浆料，降低叠片电池的成本。
进一步的，将电池切片的电极在电池切片中部和两端的分段长度大于其余部分的分段长度，能够增强两片电池切片通过导电胶粘接的粘接力。
综上所述，本发明的太阳能叠片电池片间互连结构与太阳能叠片电池能够节省大量正面与背面电极浆料，降低叠片电池的成本，对于采用背面分段镂空的设计方案，本设计同样可以降低导电胶的用量，降低叠片电池的成本。
【附图说明】
图1为现有技术的叠片电池的正面电极设计图；
图2为现有技术的叠片电池的背面电极设计图；
图3为现有技术的叠片电池的电池片之间连接部的结构示意图；
图4为本发明的正面电极示意图；
图5为本发明的背面电极示意图；
图6为本发明的电池片带有倒角的背面电极示意图；
图7为本发明的背面电极分段式示意图1；
图8为本发明的背面电极分段式示意图2；
图9为本发明的背面电极分段式示意图3；
图10为本发明的正面电极细栅方案示意图；
图11为本发明的具有镂空结构的背面电极示意图；
图12为本发明的背面电极分段式示意图4；
图13(a)为两片电池切片在叠片前正面的示意图；
图13(b)为两片电池切片在叠片前背面的示意图；
图13(c)为两片电池切片在叠片后正面的示意图；
图13(d)为两片电池切片在叠片后背面的示意图；
图14为本发明的正面电极镂空与背面电极镂空情形下的电池串截面示意图；
图15为本发明的正面电极为细栅与背面电极镂空情形下的电池串截面示意图。
其中，1-正面电极，2-背面电极，3-镂空区域，4-电池切片，5-导电胶，6-太阳能电池。
【具体实施方式】
下面结合附图来对本发明作进一步的说明。
如图13(a)至图15所示，本发明的太阳能叠片电池片间互连结构，用于将至少两个电池切片4依次连接，电池切片4为PERC太阳能电池片，导电胶5与正面电极1和背面电极2连接时，导电胶5填充在具有镂空结构的电极的镂空区域3处，并且导电胶5两侧边缘分别与具有镂空结构的电极的镂空区域3两侧的电极本体粘接；
如图10、图15，结合图4至图9，图11和图12所示，正面电极1设为细栅结构，背面电极2设为镂空结构，导电胶5的上表面与背面电极2和镂空区域3粘接，下表面与正面电极1及该正面电极所在电池切片的表面粘接。
如图7至图9，图12，图13(b)和图13(d)所示，正面电极1和/或背面电极2设置为分段结构，各分段部分也设置为镂空结构。
如图9所示，电池切片4的电极在电池切片4中部和两端的分段长度大于其余部分的分段长度，分段结构中每段的长度为0.5mm-30mm。
如图13(a)至图15所示，本发明的一种太阳能叠片电池，该太阳能叠片电池通过将若干个电池切片4通过前述结构依次连接。
下面进一步地对本发明做阐述：
本发明特别针对导电胶这种导电材料。与常用的涂锡铜带相比，导电胶不仅可以和银浆料形成良好的机械粘接力与导电连接，同时也可以与电池切片的其它表面，如氮化硅膜层，或是硅材料形成良好的粘接。
晶体硅太阳能电池除了电极区域外，正面通常采用氮化硅膜，背面通常为丝网印刷的铝浆料。氮化硅薄膜与导电胶可以形成良好的粘接。
如图4和图5所示，太阳能电池6的正面和背面的电极均为镂空设计。对于正面电极1，镂空部分表面为氮化硅膜，对于常规电池的背面电极，镂空部分表面为硅，对于PERC电池的背面电极，镂空部分表面为氮化硅膜。太阳能电池6正面与背面的氮化硅膜都可以通过现有的镀膜工艺完成，不需要增加额外的工艺步骤。通过这种设计，可以节省大量电极浆料，降低叠片电池的成本。
图14所示，可以看到，由于正面与背面电极均采用镂空设计，在镂空区域3处导电胶5与电池切片4的非电极区域直接接触，对于下方的电池切片，该区域为氮化硅膜层，对于上方的电池切片，该区域为电池片背面的硅材料本身。
上述设计方案也可以用于有倒角的电池片，如图6所示，为有倒角的叠片电池片的背面电极设计，除了电池片四个角上有倒角，以及倒角处的电极长度相应缩短外，其它与方形电池片相同。
太阳能电池6的背面电极2也可以采用分段设计，如图7所示，每段电极仍为镂空设计，导电胶可以贯穿同一背面电极的所有分段，也可以根据电极的图案对导电胶图案进行分段。这种方案适用于采用丝网印刷技术印制导电胶的方式以及采用点胶机涂覆导电胶的方式，与整根背面电极相比，该方案可以节约电极浆料，降低成本如果导电胶图案也分段，还可以节约导电胶，进一步降低成本。
同样的，太阳能电池6的正面电极1也可以采用分段设计。
对于电池背面电极采用分段设计的方案，分段电极的长度可以在0.5mm-30mm之间，且各分段的长度可以相同，也可以不同。
如图8所示，即为一种短的分段电极的设计方案。
图9所示为分段长度不同的设计，在太阳能电池6的上下两端和中央的电极分段比其它部分更长，对于导电胶图案随电极图案分段的方案，这种设计可以增强两片电池切片4通过导电胶粘接的粘接力。
如图10所示，对于太阳能电池6的正面电极1，除了采用镂空设计外，也可以采用细栅的设计方案，电池正面的电极为垂直于副栅线的细栅，图11为与该设计相对应的背面电极的设计方案。
如图11所示，对于叠片电池的电极图案设计，除了采用将一整片太阳能电池6切成5片电池切片4的方案外，也可以采用将整片太阳能电池6切成2，3，4，6，7或8片的设计方案，即为将整片PERC电池切成6片的方案之一。
如图4所示，对于叠片电池的电极图案设计，在太阳能电池6上，将相邻2个电池切片4的同一面的电极可以相邻，如图4中最右边2根正面电极1，也可以各不相邻，如图11中的6根正面电极。
如图12所示，对于采用细栅线为正面电极1的叠片电池，电池背面的电极也可以采用分段设计，分段电极的长度可以在0.5mm-30mm之间，且各分段的长度可以相同，也可以不同。即为一种分段式设计的背面电极。
图13(a)至图13(d)所示，为两片电池切片4在叠片前后的外观变化，图13(a)和图13(c)分别为叠片前后2片电池切片正面的外观。图13(b)和图13(d)分别为叠片前后的2片电池切片背面的外观，在叠片前，在背面电极上涂覆导电胶，电池切片背面的若干矩形区域内为导电胶，导电胶采用丝网印刷方式涂覆。导电胶也可以通过丝网印刷或点胶的方式施加在正面电极上。
图15所示，背面电极采用镂空设计，在上部的电池切片的背面电极间的镂空区域处，导电胶5与该电池切片背面的氮化硅膜层直接接触。下部的电池切片的正面电极1采用细栅设计，在下部的电池切片的正面电极1两侧的区域，导电胶5与电池切片正面的氮化硅膜层直接接触。
通过本发明设计方案能够节省大量正面与背面电极浆料，降低叠片电池的成本。对于采用背面分段镂空的设计方案，本设计同样可以降低导电胶的用量，降低叠片电池的成本。
除了常规的晶体硅太阳能电池与PERC太阳能电池外，本方案同样可以采用异质结电池，TOPcon电池，PERL电池，PERT电池等其它电池技术的叠片电池电极设计。

Claims (7)

1.一种太阳能叠片电池，包括依次连接的至少两个电池切片（4）所构成的叠片组件，其特征在于，电池切片（4）的正面电极（1）和背面电极（2）均设为镂空结构并具有镂空区域（3），前一个电池切片的背面电极（2）同与其相邻的下一个电池切片的正面电极（1）通过导电胶（5）连接；
所述导电胶（5）与正面电极（1）和背面电极（2）连接时，导电胶（5）填充在具有镂空结构的电极的镂空区域（3）处，并且导电胶（5）两侧边缘分别与具有镂空结构的电极的镂空区域（3）两侧的电极本体粘接，在镂空区域（3）处的导电胶（5）还与电池切片（4）的非电极区域直接接触，该非电极区域为电池切片（4）的氮化硅膜层或硅材料本身。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能叠片电池，其特征在于，导电胶（5）的上表面与背面电极（2）以及它的镂空区域（3）处的基体粘接，导电胶（5）的下表面与正面电极（1）及该正面电极附近的电池切片粘接。
3.根据权利要求1-2任意一项所述的一种太阳能叠片电池，其特征在于，所述正面电极（1）和/或背面电极（2）设置为分段结构。
4.根据权利要求3所述的一种太阳能叠片电池，其特征在于，所述电池切片的电极在电池切片中部和/或两端的分段长度大于其余部分的分段长度。
5.根据权利要求3所述的一种太阳能叠片电池，其特征在于，所述分段结构中每段的长度为0.5mm-30mm。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能叠片电池，其特征在于，所述电池切片的基体为N型或P型的单晶或多晶硅片。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能叠片电池，其特征在于，所述电池切片为PERC太阳能电池片、异质结电池片、TOPCon电池片、PERL电池片或PERT电池片。
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