CN106981530B - 太阳能电池片及其制备方法及光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能电池片，其包括若干主栅线；主栅线包括：栅基底层，附于硅片表面且呈线性延伸；以及泡沫铜线，附于所述栅基底层上且与所述栅基底层的延伸方向一致；所述泡沫铜线与所述栅基底层相对的面锡焊在一起；所述泡沫铜线的孔径为0.05～0.15mm，孔隙率为50～80％，通孔率≥90％。该太阳能电池片，有利于降低太阳能电池片的成本、不易出现不良品、降低热斑导致的自燃风险，进而提升光伏组件的安全性；避免应力集中，从而避免因锡焊应力而造成的太阳能电池片隐裂或者破片的风险，提升光伏组件及其后续产品的合格率。本发明还公开了一种太阳能电池片的制备方法及光伏组件。
Description
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，特别是涉及一种太阳能电池片及其制备方法及光伏组件。
背景技术
太阳能是一种清洁绿色可再生能源，在煤、石油、天然气等传统化学能源日益枯竭、环境污染愈来愈烈的背景下，太阳能发电越来越受到人们的关注。
目前硅太阳能电池是利用太阳能发电的主流形式，常规量产的硅太阳能电池主要有4条主栅线，主栅线的作用在于汇集和传导电流；然而，太阳光从电池正面进入电池，传统的主栅线会遮挡一部分太阳光，从而影响着太阳能电池的光电转换效率。
目前为了降低主栅线对光电转换效率的影响，出现了多条细主栅线的正面电极结构，这种结构可以降低主栅线的遮光影响，且这种多条细主栅结构使副栅线电流的传输长度更加的短，使副栅线上的电阻功率损失更加的小，进而提升太阳能电池的光电转换效率。
但是，目前的多条细主栅线的正面电极结构，都是采用丝网印刷银浆形成多条细主栅线。银作为细主栅线的主体材料，对于银的需求量大，由于银价格昂贵，不有利于太阳能电池成本的降低。
另外，多条细主栅线的正面电极结构，容易出现断栅等现象，易造成不良品，同时断栅处将出现局部发热的热斑现象，影响太阳能电池片所组成的组件寿命。
发明内容
基于此，有必要针对现有的太阳能电池片的细主栅结构具有材料成本高、易造成不良品、易出现热斑现象的问题，提供一种材料成本低、不易造成不良品、不易出现热斑的太阳能电池片。
一种太阳能电池片，包括硅片以及附于硅片表面上的电极栅线；所述电极栅线包括若干主栅线、以及与所述主栅线连接的若干副栅线；
所述主栅线包括：
栅基底层，附于硅片表面且呈线性延伸；
以及泡沫铜线，附于所述栅基底层上且与所述栅基底层的延伸方向一致；所述泡沫铜线与所述栅基底层相对的面锡焊在一起；
所述泡沫铜线的孔径为0.05～0.15mm，孔隙率为50～80％，通孔率≥90％。
上述太阳能电池片，采用泡沫铜线与栅基底层结合形成的主栅线，可以减少对银的需求量，从而降低材料成本，进而有利于降低整个太阳能电池片的成本。
另外，采用泡沫铜线与栅基底层结合形成的主栅线，不易产生主栅线断裂的情况(即断栅现象)，进而不易出现不良品；并且不易因断栅造成局部发热；即时局部发热，主栅线中的泡沫铜线具有优良的导热性能，可以快速将热量传递出去，降低热斑导致的自燃风险，进而提升光伏组件的安全性。
此外，主栅线中的泡沫铜线具有良好的导电性能，可以有效降低光伏组件内的串联电阻，提升光伏组件输出功率。
更重要的是，主栅线中的泡沫铜线，具有蜂窝状结构且具有上述参数的孔洞，在泡沫铜线与栅基底层锡焊时亦或主栅线与焊带焊接时，可以避免应力集中，泡沫铜线可以自释放应力，从而避免因锡焊应力而造成的太阳能电池片隐裂或者破片的风险，提升光伏组件及其后续产品的合格率。
在其中一个实施例中，所述泡沫铜线的铜含量≥99.95％，氧含量≤0.003％，杂质总含量≤0.05％。
在其中一个实施例中，所述泡沫铜线的截面呈圆形、椭圆形、或方形。
在其中一个实施例中，当所述泡沫铜线的截面呈圆形时，所述泡沫铜线的直径为0.4mm～0.8mm；当所述泡沫铜线的截面呈椭圆形时，所述泡沫铜线的弦长为0.4mm～0.8mm；当所述泡沫铜线的截面呈方形时，所述泡沫铜线的宽度为0.4mm～0.8mm。
在其中一个实施例中，所述栅基底层包括附于硅片表面的银种子层以及位于所述银种子层上的镀银层。
在其中一个实施例中，所述主栅线的条数为5～12。
本发明还提供了一种上述太阳能电池片的制备方法。
一种太阳能电池片的制备方法，包括如下步骤：
在硅片的表面上形成所述栅基底层；
在所述栅基底层上锡焊所述泡沫铜线。
上述制备方法，得到的太阳能电池片，有利于降低太阳能电池片的成本、不易出现不良品、降低热斑导致的自燃风险，进而提升光伏组件的安全性；避免应力集中，从而避免因锡焊应力而造成的太阳能电池片隐裂或者破片的风险，提升光伏组件及其后续产品的合格率。
在其中一个实施例中，形成所述栅基底层的步骤包括：
在硅片的表面上喷墨打印银浆并烧结形成银种子层；
在所述银种子层上光诱导电镀银。
在其中一个实施例中，在所述栅基底层上锡焊所述泡沫铜线的步骤包括：
将泡沫铜线浸渍在锡液中；
将浸渍后的泡沫铜线铺设在所述栅基底层上并烧结。
本发明还提供了一种光伏组件。
一种光伏组件，包括本发明所提供的太阳能电池片。
上述光伏组件，由于采用本发明所提供的太阳能电池片，故而有利于降低太阳能电池片的成本、不易出现不良品、降低热斑导致的自燃风险，进而提升光伏组件的安全性；避免应力集中，从而避免因锡焊应力而造成的太阳能电池片隐裂或者破片的风险，提升光伏组件及其后续产品的合格率。
附图说明
图1为本发明一实施方式的太阳能电池片一主栅线处的截面结构示意图。
图2为本发明一实施方式的光伏组件的焊带截面结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参见图1，本发明一优选实施方式的太阳能电池片1000，包括硅片200以及附于硅片200表面上的电极栅线。
其中，硅片200是太阳能电池片的核心部件。本发明对硅片200不作特殊限制，可以采用本领域技术人员所公知的各种硅片，在此不再赘述。
其中，电极栅线的主要作用是，将硅片200产生的光生电流导出。电极栅线包括若干主栅线100、以及与主栅线100连接的若干副栅线(未示出)。
主栅线100的主要作用是，将副栅线的电流汇集，并将电流传导出太阳能电池外。本发明的主栅线100包括栅底基层110以及附于栅基底层110上的泡沫铜线120。
其中，栅基底层110附于硅片90表面且呈线性延伸。栅底基层110的主要作用是，为泡沫铜线120提供附着支撑，同时栅基底层110也起到汇集电流并将电流传导至太阳能电池片外的作用。
在本实施例中，栅基底层110为复合层结构。具体地，栅基底层110包括附于硅片表面的银种子层111以及位于银种子层上的镀银层112。
当然，可以理解的是，栅基底层110并不局限于上述形式，还可以是单层。例如印刷银层。
其中，泡沫铜线120的主要作用是，也是汇流电流并将电流传导至太阳能电池片外。泡沫铜线120附于栅基底层110上，且与栅基底层110的延伸方向一致；也就是说，泡沫铜线120与栅底基层110上下对应设置。泡沫铜线120与栅基底层110相对的面锡焊在一起，也就是说，泡沫铜线120的下表面与栅基底层110的上表面通过焊锡130焊接在一起，从而实现泡沫铜线120与栅基底层110之间的电传导以及固定。
泡沫铜线120本身呈蜂窝结构，即在本体上分布着大量连通或不连通孔洞121。
在本发明中，泡沫铜线120的孔径为0.05～0.15mm，孔隙率为50～80％，通孔率≥90％。这样的泡沫铜线120更有利于应力释放，在泡沫铜线120与栅基底层110锡焊时亦或主栅线与焊带焊接时，可以避免应力集中，从而避免因锡焊应力而造成的太阳能电池片隐裂或者破片的风险，提升光伏组件及其后续产品的合格率。
优选地，泡沫铜线120的铜含量≥99.95％，氧含量≤0.003％，杂质总含量≤0.05％。这样可以进一步减低电阻率，提高导电性，进而提高太阳能电池片的性能。
在一实施例中，泡沫铜线120的截面呈圆形。这样当太阳光照射到主栅线100上，由于主栅线100的上端呈圆形，有利于光的反射，反射光再经光伏组件的盖板的反射，可以被硅片吸收利用，从而增强的光利用率。
更优选地，泡沫铜线120的直径为0.4mm～0.8mm。这样可以进一步提高太阳能电池片的性能。
在另一实施例中，泡沫铜线120的截面呈椭圆形。同样地，椭圆形也具有一定的光发射作用，有利于二次反射光利用。
更优选地，泡沫铜线的弦长为0.4mm～0.8mm。这样可以进一步提高太阳能电池片的性能。
在又一实施例中，泡沫铜线的截面呈方形。
更优选地，泡沫铜线的宽度为0.4mm～0.8mm。这样可以进一步提高太阳能电池片的性能。
当然，可以理解的是，本发明的泡沫铜线120的截面形状并不局限于圆形、椭圆形、方形，还可以是其它形状。例如三角形、梯形等。
在本实施方式中，副栅线与主栅线垂直，副栅线采用直通式和间断式。当然，可以理解的是，本发明并不局限于此。
在本实施方式中，主栅线的条数为5-12条。这样更有利于焊接操作，避免栅线太多不利于焊接操作，同时可以有效降低成本，还可以保证较低的电阻率，使太阳能电池片综合性能优异。
当然，可以理解的是，本发明的主栅线的条数并不局限于此，还可以是其它条数，例如4条、13条甚至更多。
上述太阳能电池片，采用泡沫铜线与栅基底层结合形成的主栅线，可以减少对银的需求量，从而降低材料成本，进而有利于降低整个太阳能电池片的成本。
另外，采用泡沫铜线与栅基底层结合形成的主栅线，不易产生主栅线断裂的情况(即断栅现象)，进而不易出现不良品；并且不易因断栅造成局部发热；即时局部发热，主栅线中的泡沫铜线具有优良的导热性能，可以快速将热量传递出去，降低热斑导致的自燃风险，进而提升光伏组件的安全性。
此外，主栅线中的泡沫铜线具有良好的导电性能，可以有效降低光伏组件内的串联电阻，提升光伏组件输出功率。
更重要的是，主栅线中的泡沫铜线，具有蜂窝状结构且具有上述参数的孔洞，在泡沫铜线与栅基底层锡焊时亦或主栅线与焊带焊接时，可以避免应力集中，泡沫铜线可以自释放应力，从而避免因锡焊应力而造成的太阳能电池片隐裂或者破片的风险，提升光伏组件及其后续产品的合格率。
本发明还提供了一种上述太阳能电池片的制备方法。
一种太阳能电池片的制备方法，包括如下步骤：
在硅片的表面上形成栅基底层；
在栅基底层上锡焊泡沫铜线。
优选地，形成栅基底层的步骤包括：在硅片的表面上喷墨打印银浆并烧结形成银种子层；在银种子层上光诱导电镀银。这样更有利于提升栅底基层的性能。
优选地，在栅基底层上锡焊泡沫铜线的步骤包括：将泡沫铜线浸渍在锡液中；将浸渍后的泡沫铜线铺设在栅基底层上并烧结。这样通过最后的烧结，可以进一步提高焊锡与栅基底层的结合力，进一步提高主栅线的性能。
优选地，本发明的太阳能电池片，先制作形成副栅线，然后形成主栅线。这样可以有利于副栅线的形成，避免主栅线的泡沫铜线对副栅线印刷所造成的影响。
当然，可以理解的是，太阳能电池片的制备方法还包括其它步骤，其它步骤本领域人员可以根据实际情况选择合适的步骤，在此不再赘述。
上述制备方法，得到的太阳能电池片，有利于降低太阳能电池片的成本、不易出现不良品、降低热斑导致的自燃风险，进而提升光伏组件的安全性；避免应力集中，从而避免因锡焊应力而造成的太阳能电池片隐裂或者破片的风险，提升光伏组件及其后续产品的合格率。
本发明还提供了一种光伏组件。
一种光伏组件，包括本发明所提供的太阳能电池片。
光伏组件中的太阳能电池片之间通过焊带联接在一起。参见图2，优选地，光伏组件中的焊带900包括基带910和覆于基带910外表面的锡层920，基带910为泡沫铜带。
优选地，基带910的宽度为0.8～1.2mm，厚度为0.2～0.27mm。
优选地，基带910的铜含量≥99.95％，杂质含量≤0.05％，氧含量≤0.003％，孔径为0.05～0.15mm，孔隙率为50～80％，通孔率≥90％。
优选地，锡层920的厚度为20-25微米。
优选地，锡层920镀覆于基带910的外表面或涂覆于基带910的外表面。
优选地，锡层920包括如下重量百分比的组分：
Sn 60-62％；
Pb 36-40％；
Ag 0-2％。
优选地，焊带900的镰刀弯曲度≤3％；焊带900的延伸率≥25％，屈服强度≤65MPa，抗拉强度≥170MPa。
采用上述焊带，由于采用泡沫铜带，更进一步避免焊接时应力集中，减少了太阳能电池片隐裂的风险。另外，采用上述焊带，由于泡沫铜具有较多的内部孔隙，能更进一步提高光伏组件局部散热性能，进而进一步降低热斑导致的自燃风险。还有，采用上述焊带，以泡沫铜带作为焊带的基带，泡沫铜具有优良的导电性能，进一步能有效降低光伏组件的串联电阻，进一步提升光伏组件的输出功率。采用上述焊带，可以更好地与本发明的太阳能电池片的主栅线配合，从而更进一步提升光伏组件的性能。
当然，可以理解的是，本发明的焊带并不局限于上述形式，也可以采用本领域技术所公知的其它焊带。
当然，可以理解的是，光伏组件除了太阳能电池片以及焊带外，还包括其它部件，例如盖板、上密封层、下密封层、以及背板。本发明对光伏组件的其它部件以及光伏组件的具体结构不作特殊限制，可以采用本领域技术人员认为合适各种的形式，在此不再赘述。
上述光伏组件，由于采用本发明所提供的太阳能电池片，故而有利于降低太阳能电池片的成本、不易出现不良品、降低热斑导致的自燃风险，进而提升光伏组件的安全性；避免应力集中，从而避免因锡焊应力而造成的太阳能电池片隐裂或者破片的风险，提升光伏组件及其后续产品的合格率。
以上所述实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种太阳能电池片，其特征在于，包括硅片以及附于硅片表面上的电极栅线；所述电极栅线包括若干主栅线、以及与所述主栅线连接的若干副栅线；
所述主栅线包括：
栅基底层，附于硅片表面且呈线性延伸；
以及泡沫铜线，附于所述栅基底层上且与所述栅基底层的延伸方向一致；所述泡沫铜线与所述栅基底层相对的面锡焊在一起；
所述泡沫铜线的孔径为0.05～0.15mm，孔隙率为50～80％，通孔率≥90％。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于，所述泡沫铜线的铜含量≥99.95％，氧含量≤0.003％，杂质总含量≤0.05％。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于，所述泡沫铜线的截面呈圆形、椭圆形、或方形。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池片，其特征在于，
当所述泡沫铜线的截面呈圆形时，所述泡沫铜线的直径为0.4mm～0.8mm；
当所述泡沫铜线的截面呈椭圆形时，所述泡沫铜线的弦长为0.4mm～0.8mm；
当所述泡沫铜线的截面呈方形时，所述泡沫铜线的宽度为0.4mm～0.8mm。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于，所述栅基底层包括附于硅片表面的银种子层以及位于所述银种子层上的镀银层。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于，所述主栅线的条数为5～12。
7.一种权利要求1所述的太阳能电池片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
在硅片的表面上形成所述栅基底层；
在所述栅基底层上锡焊所述泡沫铜线。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池片的制备方法，其特征在于，形成所述栅基底层的步骤包括：
在硅片的表面上喷墨打印银浆并烧结形成银种子层；
在所述银种子层上光诱导电镀银。
9.根据权利要求7所述的太阳能电池片的制备方法，其特征在于，在所述栅基底层上锡焊所述泡沫铜线的步骤包括：
将泡沫铜线浸渍在锡液中；
将浸渍后的泡沫铜线铺设在所述栅基底层上并烧结。
10.一种光伏组件，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的太阳能电池片。
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