CN108987510A - 网格状单面直连太阳能电池组件及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种网格状单面直连太阳能电池组件，包括至少两个太阳能电池片，所述太阳能电池片依次层叠排布，形成电池串，其中，所述太阳能电池片包括第一太阳能电池片；所述第一太阳能电池片包括第一正面电极和第一背面电场，所述第一正面电极、第一背面电场均设有横向细栅和触点，所述触点设于横向细栅的端部；相邻的太阳能电池片的长边重叠，形成面接触；相邻的太阳能电池片通过触点连接，并通过在触点上涂覆导电胶，经固化形成电池串。相应的，本发明还提供一种网格状单面直连太阳能电池组件的制备方法。采用本发明，结构简单，减少焊带的使用和电池片之间的缝隙，增强正面电极的电子搜集能力，降低成本。

Description

网格状单面直连太阳能电池组件及制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种网格状单面直连太阳能电池组件及其制备方法。
背景技术
传统晶硅组件电池片基本都采用金属焊带连接。这种连接方式有三个比较明显的缺陷：一是金属焊带和电池片间隙占用组件正面的受光面积；二是金属焊带存在线损；三是焊带受温度变化周期热胀冷缩容易发生断裂和腐蚀，这三种方式均对组件的转换效率和性能稳定性有较大的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种网格状单面直连太阳能电池组件，结构简单，减少焊带的使用和电池片之间的缝隙，增强正面电极的电子搜集能力，降低成本，提高电池组件的可靠性，提高光电转换效率。
本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种网格状单面直连太阳能电池组件的制备方法，减少焊带的使用和电池片之间的缝隙，增强正面电极的电子搜集能力，工艺流程简单，成本较低，易于推广，电池组件的可靠性高，光电转换效率高。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种网格状单面直连太阳能电池组件，包括至少两个太阳能电池片，所述太阳能电池片依次层叠排布，形成电池串，所述太阳能电池片包括第一太阳能电池片；
所述第一太阳能电池片包括第一正面电极和第一背面电场，所述第一正面电极设有横向细栅、纵向细栅和触点，所述触点设于横向细栅的端部，所述横向细栅、纵向细栅垂直连接形成网格状；
所述第一背面电场设有横向细栅和触点，所述触点设于横向细栅的端部；
相邻的太阳能电池片的长边重叠，形成面接触；
相邻的太阳能电池片通过触点连接，并通过在触点上涂覆导电胶，经固化形成电池串。
作为上述方案的优选方式，所述太阳能电池片为经过预处理后的整片硅片或分片。
作为上述方案的优选方式，所述处理依次包括：在整片硅片或分片的正面形成绒面、扩散形成PN结、掺杂、背面抛光、正背面沉积钝化膜、背面开槽、印刷正面电极和背面电场、烧结、抗LID退火、分档测试。
作为上述方案的优选方式，所述第一太阳能电池片的正面横向细栅和背面横向细栅上设有触点，所述触点设于正面横向细栅的端部；
每一太阳能电池片的正面横向细栅的触点设于前一片太阳能电池片的背面，与前一片太阳能电池片的背面横向细栅的触点连接。
作为上述方案的优选方式，所述触点为圆形触点、矩形触点、正多边形触点或线形触点。
作为上述方案的优选方式，所述太阳能电池片还包括第二太阳能电池片，第二太阳能电池片包括第二正面电极和第二背面电场，所述第二正面电极、第二背面电场均设有横向细栅，所述第二正面电极、第二背面电场中的至少之一设有纵向主栅，所述纵向主栅与横向细栅连接。
作为上述方案的优选方式，所述太阳能电池片包括第二太阳能电池片A、第二太阳能电池片B和第一太阳能电池片；
所述第二太阳能电池片A的正面电极包括多条正面横向细栅、1条正面纵向主栅和多条正面纵向细栅，背面电场设有多条背面横向细栅、设于背面横向细栅端部的触点；
所述第二太阳能电池片B的正面电极包括多条正面横向细栅、设于正面横向细栅端部的触点和多条正面纵向细栅，背面电场设有多条背面横向细栅、1条背面纵向主栅；
所述第一太阳能电池片的正面电极包括多条正面横向细栅、设于正面横向细栅端部的触点和多条正面纵向细栅，背面电场设有多条背面横向细栅、设于背面横向细栅端部的触点；
第二太阳能电池片A、第一太阳能电池片、第二太阳能电池片B依次层叠连接。
作为上述方案的优选方式，所述触点的宽度比横向细栅的宽度至少大20％。
相应的，本发明还公开一种网格状单面直连太阳能电池组件的制备方法，包括：
(1)在硅片进行预处理，并在硅片表面印刷正面电极、背面电场和背面纵向主栅，烘干，得到太阳能电池片；
(2)对太阳能电池片进行高温烧结，使浆料固化；
(3)对太阳能电池片进行抗LID退火，并分档测试；
(4)在触点上印刷导电胶；
(5)将太阳能电池片逐个沿着触点所在的边层叠排布，相邻的太阳能电池片触点连接，形成电池串；
(6)对电池串进行加热固化，并封装成单面直连组件。
作为上述方案的优选方式，对硅片进行预处理，所述预处理包括：
(1.1)在硅片正面形成绒面；
(1.2)在硅片正面进行高方阻扩散，形成PN结；
(1.3)对硅片正面进行选择性激光掺杂；
(1.4)去除扩散过程形成的副产物和周边PN结，并对硅片背面进行抛光；
(1.5)在硅片背面沉积钝化膜和保护膜；
(1.6)在硅片正面沉积钝化膜和减反膜；
(1.7)对硅片背面的钝化膜和保护膜进行激光开槽。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明提供一种网格状单面直连太阳能电池组件，包括至少两个太阳能电池片，太阳能电池片为经过处理后的整片硅片或分片,相邻的太阳能电池片的长边重叠，形成面接触；且相邻的太阳能电池片通过触点连接，并通过在触点上涂覆导电胶，经固化形成电池串，具有以下优点：
1、第一正面电极、第一背面电极均设有横向细栅、纵向细栅和触点，所述横向细栅、纵向细栅垂直连接形成网格状，电流按照网格状路径搜集，降低组件的总串联电阻，提高电池效率和组件功率。
2、通过网格状图形的优化设计，可以降低正面电极的遮光面积和正面电极浆料的消耗量。
3、网格状电极的分布使内应力更加均匀，电池不易产生隐裂。在小的隐裂下仍然可以维持高的电流搜集能力，同时降低组件在正常工作条件下内部隐裂形成热阻的几率。
4、传统组件的电池片之间全部由焊带连接，本发明的电池串内部的太阳能电池片之间通过导电胶将相邻电池片的正负极直接相连，大幅度减少了焊带的用量，电池片间也没有间隙，充分利用了组件表面可使用的面积，减少传统金属焊带的线损，因此大幅提升了组件的转换效率；
5、本发明相邻整片或分片之间通过触点和导电胶连接，大大简化了单面组件的制造流程，降低设备成本和生产成本；
6、本发明相邻整片或分片之间通过触点和导电胶连接，降低了串联电阻和电阻损耗，显著提升单面组件的功率；
7、本发明相邻整片或分片之间通过在触点上涂覆导电胶，经固化形成电池串，工艺流程简单，降低成本；
8、本发明的工艺流程较为简单，每一工艺步骤都较为成熟，而且融入普通太阳能电池制造过程中，减少制作过程中出错的几率，增加产品的可靠性；
9、传统的金属焊带连接方式为线连接，而本发明组件则为面连接，有效提升了电池片间的连接力，使组件更可靠。
附图说明
图1是本发明第一太阳能电池片的正面结构示意图；
图2是本发明第一太阳能电池片的背面结构示意图；
图3是本发明单面直连组件第一实施例在层叠过程的示意图；
图4是本发明单面直连组件第一实施例的正面结构示意图；
图5是本发明单面直连组件第一实施例的背面结构示意图；
图6是图3所示单面直连组件的截面图；
图7是本发明第二太阳能电池片A的正面结构示意图；
图8是本发明第二太阳能电池片A的背面结构示意图；
图9是本发明第二太阳能电池片B的正面结构示意图；
图10是本发明第二太阳能电池片B的背面结构示意图；
图11是本发明单面直连组件第二实施例在层叠过程的示意图；
图12是本发明单面直连组件第二实施例的正面结构示意图；
图13是本发明单面直连组件第二实施例的背面结构示意图；
图14是本发明单面直连组件第二实施例的截面图；
图15是本发明网格状单面直连太阳能电池组件的制备方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
本发明提供了一种网格状单面直连太阳能电池组件，其包括至少两个太阳能电池片，所述太阳能电池片依次层叠排布，形成电池串。本发明的太阳能电池片至少包括第一太阳能电池片。
如图1、2所示，所述第一太阳能电池片包括第一正面电极和第一背面电场，所述第一正面电极设有横向细栅、纵向细栅和触点，所述触点设于横向细栅的端部，所述横向细栅、纵向细栅垂直连接形成网格状；所述第一背面电场设有横向细栅和触点，所述触点设于横向细栅的端部。
具体的，所述第一太阳能电池片1A的正面电极包括多条正面横向细栅11、设于正面横向细栅11端部的触点111和多条正面纵向细栅13；背面电场16设有多条背面横向细栅14和设于背面横向细栅14端部的触点111。
正面横向细栅11可以作为太阳能电池正面的主栅使用，正面纵向细栅13可以作为太阳能电池正面的副栅使用；背面横向细栅14可以作为太阳能电池背面的主栅使用，以此构成太阳能电池的正面电极和背面电极。
优选的，横向细栅的宽度比纵向细栅的宽度略大。更佳的，横向细栅的宽度比纵向细栅的宽度大10％-30％。
所述横向细栅、纵向细栅垂直连接形成网格状，具有下述优点：1、电流按照网格状路径搜集，降低组件的总串联电阻，提高电池效率和组件功率。2、通过网格状图形的优化设计，可以降低正面电极的遮光面积和正面电极浆料的耗量。3、网格状电极的分布使内应力更加均匀，电池不易产生隐裂。在小的隐裂下仍然可以维持高的电流搜集能力，同时降低组件在正常工作条件下内部隐裂形成热阻的几率。
本发明网格状直连技术依靠触点和导电胶连接，取消了焊带，可以将横向细栅做的很细，从而充分发挥网格状电极的优势。而常规的多主栅电池技术是按照常规组件的焊带连接，焊带要焊在主栅上，焊带不能做的很细，因而限制了多主栅技术的优势。现在业界研究的多主栅电池主要为12主栅技术，也是采用焊带连接，主栅宽度为0.4mm，电池效率提升有限。而网格状直连技术可以将横向细栅的宽度进一步缩窄，充分发挥网格状电极的优势，大幅度提高电池效率和组件功率，降低成本。
优选的，所述触点111为圆形触点、矩形触点、正多边形触点或线形触点。所述线形触点可以包括多种形态的线形，例如直线、曲线、弧线等。
需要说明的是，所述触点除了上述形状，其还可以设置为其他形状，例如菱形，半圆形，或其他不规则形状，其实施例并不局限于本发明所举实施例。
需要说明的是，本发明的细栅可以是直线、分段、曲线等形式，且并不以此为限。而且，本发明除了主栅、副栅之外，还可以设有脊骨，所述太阳能电池组件的实施方式多样，本发明实施方式并不局限于所举实施例。
如图3所示，本发明在层叠排布过程中，相邻的太阳能电池片1通过触点111连接，每一太阳能电池片1的正面横向细栅11的触点111设于前一片太阳能电池片1的背面，与前一片太阳能电池片1的背面横向细栅14的触点111连接。如图4、图5、图6所示，相邻的太阳能电池片1的长边重叠，形成面接触20；相邻的太阳能电池片1通过触点111连接，并通过在触点111上涂覆导电胶，经固化形成电池串10。
本行业的整片硅片，一般长宽相等，尺寸多为156±2mm，本发明采用整片硅片或分片层叠，简单方便，生产效率高。
本发明相邻整片或分片之间通过触点和导电胶连接，大大简化了单面组件的制造流程，降低设备成本和生产成本；
本发明相邻整片或分片之间通过触点和导电胶连接，降低了串联电阻和电阻损耗，显著提升单面组件的功率；
本发明相邻整片或分片之间通过在触点上涂覆导电胶，经固化形成电池串，工艺流程简单，降低成本。
本发明的电池串10可以设置为一排或多排电池串，每排电池串10的太阳能电池片1之间通过串联连接。而当电池串10设置为多排时，单排电池串10的太阳能电池片1之间通过串联连接；不同排电池串10之间通过并联或者其他方式连接，其连接方式多样，本发明不对此进行限定。优选的，不同排电池串10之间通过焊带并联或串联连接。
在每排电池串中，太阳能电池片采用前后层叠的方式连接，表面没有金属焊带，电池片间也没有间隙，充分利用了组件表面可使用的面积，减少传统金属焊带的线损，因此大幅提升了组件的转换效率；
传统的金属焊带连接方式为线连接，而本发明组件则为面连接，有效提升了电池片间的连接力，使组件更可靠。
如图6至13所示，本发明还提供了网格状单面直连太阳能电池组件的第二实施例，此时还包括所述第二太阳能电池片；
如图7和图8、图9和图10所示，所述第二太阳能电池片包括第二正面电极和第二背面电场，所述第二正面电极、第二背面电场均设有横向细栅，所述第二正面电极、第二背面电场中的至少之一设有纵向主栅，所述纵向主栅与横向细栅连接。
具体的，所示第二太阳能电池片的电极有多种实施方式，包括：
(1)如图7和图8所示，所述第二太阳能电池片1B的正面电极包括多条正面横向细栅11、1条正面纵向主栅12和多条正面纵向细栅13，背面电场16设有多条背面横向细栅14、设于背面横向细栅14端部的触点111，命名为第二太阳能电池片A；
(2)如图9和图10所示，所述第二太阳能电池片1C的正面电极包括多条正面横向细栅11、设于正面横向细栅11端部的触点111和多条正面纵向细栅13，背面电场16设有多条背面横向细栅14、1条背面纵向主栅15，命名为第二太阳能电池片B。
如图11-14所示，本发明的电池串10可以设置为一排或多排电池串，每排电池串包括一个第二太阳能电池片1B、一个或多个第一太阳能电池片1A和一个第二太阳能电池片1C，第二太阳能电池片1B、第一太阳能电池片1A、第二太阳能电池片1C依次层叠连接。第二太阳能电池片1B、第二太阳能电池片1C的纵向主栅用作电池串的正负极。
本发明在层叠排布过程中，相邻的太阳能电池片1通过触点111连接，每一太阳能电池片1的正面电极的触点111设于前一片太阳能电池片1的背面，与前一片太阳能电池片1的背面横向细栅14的触点111连接。相邻的太阳能电池片1的长边重叠，形成面接触20；相邻的太阳能电池片1通过触点111连接，并通过在触点111上涂覆导电胶，经固化形成电池串10。
每排电池串10的太阳能电池片1之间通过串联连接。而当电池串10设置为多排时，单排电池串10的太阳能电池片1之间通过串联连接；不同排电池串10之间通过并联或者其他方式连接，其连接方式多样，本发明不对此进行限定。优选的，不同排电池串10之间通过焊带并联或串联连接纵向主栅即可，连接简单，可靠性强。
进一步，结合图1-14所示的不同实施例，所述太阳能电池片1均为经过处理后的整片硅片或分片。所述处理依次包括：在整片硅片或分片的正面形成绒面、扩散形成PN结、掺杂、背面抛光、正背面沉积钝化膜、背面开槽、印刷正面电极和背面电场、烧结、抗LID退火、分档测试。
本发明把电池串的制备工艺融入普通太阳能电池制造过程中，在普通太阳能电池的烧结步骤之后，在触点处涂覆导电胶，再经过层叠排布，加热固化，就可以实现电池串的连接。本发明的工艺流程较为简单，每一工艺步骤都较为成熟，而且融入普通太阳能电池制造过程中，减少制作过程中出错的几率，增加产品的可靠性。
优选的，所述触点111的宽度比横向细栅的宽度至少大20％。当所述触点111的宽度比横向细栅的宽度大20％时，可以保证相邻的太阳能电池片通过横向细栅相连的稳定性，降低了串联电阻和电阻损耗。当触点111的宽度大至一定比例时，触点111与触点111之间相连，形成一条纵向主栅。
更佳的，所述触点111的宽度比横向细栅的宽度大20-50％，可以保证相邻的太阳能电池片1通过横向细栅相连的稳定性，降低了串联电阻和电阻损耗，显著提升组件的功率。而且，还可以节省重叠区域的浆料，使以较低的成本实施。当触点的宽度比横向细栅的宽度大20-50％时，串联电阻和电阻损耗可以在本发明基础方案的前提下，额外降低25％。
相应的，本发明还公开一种网格状单面直连太阳能电池组件的制备方法，如图15所示，包括：
S101、在硅片进行预处理，并在硅片表面印刷正面电极、背面电场和背面纵向主栅，烘干，得到太阳能电池片。
具体的，依照电极的图案设计，在硅片印刷正面电极和背面电场。
S102、对太阳能电池片进行高温烧结，使浆料固化。
S103、对太阳能电池片进行抗LID退火，并分档测试。
分档测试后，将相同档位的电池封装到同一个组件，保证组件输出最大功率以及保证功率输出的稳定性。
需要说明的是，抗LID退火就是指抗光致衰减退火。
S104、在触点上印刷导电胶。
S105、将太阳能电池片逐个沿着触点所在的边层叠排布，相邻的太阳能电池片触点连接，形成电池串。
S106、对电池串进行加热固化，并封装成单面直连组件。
进一步，所述预处理包括：
(1.1)在硅片正面形成绒面；
所述硅片可以选用P型硅或者N型硅。
(1.2)在硅片正面进行高方阻扩散，形成PN结；
方阻一般优选为80-200Ω/□，但不限于此。
(1.3)对硅片正面进行选择性激光掺杂；
激光掺杂图案需要与后续的正面电极副栅图案相对应，其采用现有技术设计即可。
(1.4)去除扩散过程形成的副产物和周边PN结，并对硅片背面进行抛光；
若采用磷扩散在硅片正面形成N型硅，副产物为磷硅玻璃；
若采用硼扩散在硅片正面形成P型硅,副产物为硼硅玻璃。
(1.5)在硅片背面沉积钝化膜和保护膜；
所述钝化膜优选为二氧化硅膜、三氧化二铝膜或氮化硅膜，而保护膜优选为氮化硅膜、氮氧化硅膜、二氧化硅膜或由上述膜组成的复合膜，但不限于此。
(1.6)在硅片正面沉积钝化膜和减反膜；
所述钝化膜优选为二氧化硅膜、三氧化二铝膜或氮化硅膜；所述减反膜优选为氮化硅膜或二氧化硅膜，但不限于此。
(1.7)对硅片背面的钝化膜和保护膜进行激光开槽。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种网格状单面直连太阳能电池组件，包括至少两个太阳能电池片，所述太阳能电池片依次层叠排布，形成电池串，其特征在于，所述太阳能电池片包括第一太阳能电池片；
所述第一太阳能电池片包括第一正面电极和第一背面电场，所述第一正面电极设有横向细栅、纵向细栅和触点，所述触点设于横向细栅的端部，所述横向细栅、纵向细栅垂直连接形成网格状；
所述第一背面电场设有横向细栅和触点，所述触点设于横向细栅的端部；
相邻的太阳能电池片的长边重叠，形成面接触；
相邻的太阳能电池片通过触点连接，并通过在触点上涂覆导电胶，经固化形成电池串。
2.如权利要求1所述网格状单面直连太阳能电池组件，其特征在于，所述太阳能电池片为经过处理后的整片硅片或分片。
3.如权利要求2所述网格状单面直连太阳能电池组件，其特征在于，所述处理依次包括：在整片硅片或分片的正面形成绒面、扩散形成PN结、掺杂、背面抛光、正背面沉积钝化膜、背面开槽、印刷正面电极和背面电场、烧结、抗LID退火、分档测试。
4.如权利要求1、2或3所述网格状单面直连太阳能电池组件，其特征在于，所述第一太阳能电池片的正面横向细栅和背面横向细栅上设有触点，所述触点设于正面横向细栅的端部；
每一太阳能电池片的正面横向细栅的触点设于前一片太阳能电池片的背面，与前一片太阳能电池片的背面横向细栅的触点连接。
5.如权利要求4所述网格状单面直连太阳能电池组件，其特征在于，所述触点为圆形触点、矩形触点、正多边形触点或线形触点。
6.如权利要求1所述网格状单面直连太阳能电池组件，其特征在于，所述太阳能电池片还包括第二太阳能电池片，第二太阳能电池片包括第二正面电极和第二背面电场，所述第二正面电极、第二背面电场均设有横向细栅，所述第二正面电极、第二背面电场中的至少之一设有纵向主栅，所述纵向主栅与横向细栅连接。
7.如权利要求6所述网格状单面直连太阳能电池组件，其特征在于，所述太阳能电池片包括第二太阳能电池片A、第二太阳能电池片B和第一太阳能电池片；
所述第二太阳能电池片A的正面电极包括多条正面横向细栅、1条正面纵向主栅和多条正面纵向细栅，背面电场设有多条背面横向细栅、设于背面横向细栅端部的触点；
所述第二太阳能电池片B的正面电极包括多条正面横向细栅、设于正面横向细栅端部的触点和多条正面纵向细栅，背面电场设有多条背面横向细栅、1条背面纵向主栅；
所述第一太阳能电池片的正面电极包括多条正面横向细栅、设于正面横向细栅端部的触点和多条正面纵向细栅，背面电场设有多条背面横向细栅、设于背面横向细栅端部的触点；
第二太阳能电池片A、第一太阳能电池片、第二太阳能电池片B依次层叠连接。
8.如权利要求1所述网格状单面直连太阳能电池组件，其特征在于，所述触点的宽度比横向细栅的宽度至少大20％。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的网格状单面直连太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，包括：
(1)在硅片进行预处理，并在硅片表面印刷正面电极、背面电场和背面纵向主栅，烘干，得到太阳能电池片；
(2)对太阳能电池片进行高温烧结，使浆料固化；
(3)对太阳能电池片进行抗LID退火，并分档测试；
(4)在触点上印刷导电胶；
(5)将太阳能电池片逐个沿着触点所在的边层叠排布，相邻的太阳能电池片触点连接，形成电池串；
(6)对电池串进行加热固化，并封装成单面直连组件。
10.如权利要求9所述网格状单面直连太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，对硅片进行预处理，所述预处理包括：
(1.1)在硅片正面形成绒面；
(1.2)在硅片正面进行高方阻扩散，形成PN结；
(1.3)对硅片正面进行选择性激光掺杂；
(1.4)去除扩散过程形成的副产物和周边PN结，并对硅片背面进行抛光；
(1.5)在硅片背面沉积钝化膜和保护膜；
(1.6)在硅片正面沉积钝化膜和减反膜；
(1.7)对硅片背面的钝化膜和保护膜进行激光开槽。
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