CN109037368A - 太阳能电池组件及电极引出方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及太阳能电池技术领域，公开了一种太阳能电池组件。本发明中，太阳能电池组件包括：玻璃基板、以及设置于玻璃基板上的太阳能电池，太阳能电池包括电极层，电极层上形成有太阳能电池的引出电极，玻璃基板包括承载所述太阳能电池的第一表面、与第一表面相对设置且背离太阳能电池的第二表面，以及连接第一表面和第二表面的侧面，侧面上设有电极引出槽，电极引出槽贯穿第一表面和第二表面，电极引出槽内填充有导电胶，导电胶与引出电极电连接。本发明还提供了一种太阳能电池组件的电极引出方法，本发明提供的太阳能电池组件及电极引出方法能够提高太阳能电池的产品良率及可靠性的同时，不减小太阳能电池的有效面积，保证其光转换效率。
Description
技术领域
本发明实施例涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种太阳能电池组件及太阳能电池电极引出方法。
背景技术
当今全球光伏市场是以晶体硅太阳能电池为主，但高能耗的生产工艺导致能源资源的快速消耗将使社会无法承受，也必将制约着光伏产业更大规模的发展。因此，发展低成本、新型薄膜太阳能电池是未来国际光伏产业的必然趋势。CIGS(CuInxGa(1-x)Se2的简称)薄膜太阳能电池，由Cu(铜)、In(铟)、Ga(镓)、Se(硒)四种元素构成最佳比例的黄铜矿结晶薄膜太阳能电池，是在玻璃或其它廉价衬底上沉积6层以上化合物半导体和金属薄膜料，薄膜总厚度约3～4微米。该电池成本低、性能稳定、抗辐射能力强，其光电转换效率目前是各种薄膜太阳能电池之首，光谱响应范围宽，在阴雨天光强下输出功率高于其它任何种类太阳能电池，被国际上称为下一时代最有前途的廉价太阳能电池之一。现有技术中的薄膜太阳能电池引出的做法是用钻孔设备在GIGS玻璃的中心区域上钻两个孔，直径为4～5mm。孔打完后用于将电极从玻璃一面引到另外一面。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题：玻璃打孔会瞬时积聚很大的热量，若将打孔位置设置在玻璃的中心区域，容易造成玻璃破裂，进而减小了产品良率；在玻璃的中心区域打孔会使孔的边缘产生一些微小的裂纹，导致后期使用过程中有破裂的风险，进而降低了太阳能电池的可靠性；玻璃打孔的位置与玻璃边缘的距离需要为玻璃厚度的至少两倍，且直径不小于玻璃厚度，使得电池的有效面积减小，进而导致光转换效率变低。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种太阳能电池组件及电极引出方法，使其能够提高太阳能电池的产品良率及可靠性的同时，不减小太阳能电池的有效面积，保证太阳能电池的光转换效率。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种太阳能电池组件，包括：玻璃基板、以及设置于所述玻璃基板上的太阳能电池，所述太阳能电池包括电极层，所述电极层上形成有所述太阳能电池的引出电极，其特征在于，所述玻璃基板包括承载所述太阳能电池的第一表面、与所述第一表面相对设置且背离所述太阳能电池的第二表面，以及连接所述第一表面和所述第二表面的侧面，所述侧面上设有电极引出槽，所述电极引出槽贯穿所述第一表面和所述第二表面，所述电极引出槽内填充有导电胶，所述导电胶与所述引出电极电连接。
本发明的实施方式还提供了一种太阳能电池组件的电极引出方法，包括以下步骤：在太阳能电池的玻璃基板外周缘上划刻贯穿玻璃基板的电极引出槽，其中所述玻璃基板包括承载所述太阳能电池的第一表面、与所述第一表面相对设置且背离所述太阳能电池的第二表面，所述太阳能电池包括电极层，所述电极层上形成有所述太阳能电池的引出电极；在所述电极引出槽内注入导电胶，在所述玻璃基板的第一表面上制作连接所述导电胶和所述引出电极的第二导电部；在所述玻璃基板的第二表面制作连接所述导电胶和接线盒的第一导电部。
本发明实施方式相对于现有技术而言，在玻璃基板的侧面设置电极引出槽，且电极引出槽贯穿玻璃基板的第一表面及第二表面，一方面，引出槽位于玻璃基板外边缘，可以减小现有技术在玻璃基板中心区域开孔而产生的内部应力，避免了现有技术中“在玻璃的中心区域打孔容易造成玻璃破裂，进而减小了产品良率；孔的边缘会产生一些微小的裂纹，导致后期使用过程中有破裂的风险，进而减小了太阳能电池的可靠性”的情况的发生，提高了太阳能电池的产品良率及可靠性；另一方面，使得电极引出槽的位置与玻璃边缘(即玻璃基板的侧面)的距离不受局限，避免占用过多的玻璃基板面积从而使太阳能电池的有效面积不会被缩小，保证太阳能电池的发光效率也不会因太阳能电池有效面积的缩小而受到影响。
可选的，所述引出电极包括正电极和负电极，所述电极引出槽包括第一电极引出槽及第二电极引出槽，所述第一电极引出槽及所述第二电极引出槽内的导电胶分别与所述正电极和所述负电极电连接。
可选的，所述太阳能电池组件还包括设置于所述第二表面上的接线盒、设置于所述第二表面上并电连通所述导电胶与所述接线盒的第一导电部、以及设置于所述第一表面上并电连通所述引出电极和所述导电胶的第二导电部。
可选的，所述第二导电部的材质为所述导电胶，所述太阳能电池组件还包括覆盖所述第二导电部的保护层。在导电胶上覆盖保护层，有效的防止了导电胶在空气中氧化，延长了太阳能电池的使用寿命。
可选的，所述保护层包括设置在所述第二导电部上的胶层、以及粘结在所述胶层上的绝缘薄膜。
可选的，所述电极层包括背电极层及前电极层，所述正电极和所述负电极分别设置于所述背电极层和所述前电极层上。
可选的，所述电极层包括背电极层及前电极层，所述正电极和所述负电极均设置于所述背电极层上或均设置于所述前电极层上。
可选的，所述电极引出槽与所述第一表面相接形成第一开口、并与所述第二表面相接形成第二开口，所述第二开口的口径大于所述第一开口的口径。
可选的，所述引出电极包括正电极和负电极，所述在太阳能电池的玻璃基板的周缘上划刻贯穿玻璃基板的电极引出槽的步骤包括：利用激光在太阳能电池的玻璃基板外周缘上划刻贯穿玻璃基板的第一电极引出槽及第二电极引出槽；所述在所述电极引出槽内注入导电胶，在所述玻璃基板的第一表面上制作连接所述导电胶和所述引出电极的第二导电部的步骤包括：在所述第一电极引出槽及所述第二电极引出槽内均注入导电胶，并在所述玻璃基板的第一表面上制作使所述第一电极引出槽内的导电胶电连接至所述正电极、使所述第二电极引出槽内的导电胶电连接至所述负电极的第二导电部。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是现有太阳能电池组件的结构示意图；
图2是本发明第一实施方式提供的太阳能电池组件的平面结构示意图；
图3是本发明第一实施方式提供的太阳能电池组件的三视图；
图4是本发明第三实施方式提供的太阳能电池组件的电极引出方法的流程图；
图5是本发明第四实施方式提供的太阳能电池组件的电极引出方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种太阳能电池组件100，参见图1至图3，包括：
玻璃基板1、以及设置于玻璃基板1上的太阳能电池2，太阳能电池2包括电极层21，电极层21上形成有太阳能电池的引出电极(图未示出)，玻璃基板1包括承载太阳能电池2的第一表面11、与第一表面11相对设置且背离太阳能电池2的第二表面12，以及连接第一表面11和第二表面12的侧面13，侧面13上设有电极引出槽130，电极引出槽130贯穿第一表面11和第二表面12，电极引出槽130内填充有导电胶(图未示出)，导电胶与引出电极电连接。需要说明的是，图3中的A为太阳能电池组件100能看见第一表面11的方向上的俯视图，B为太阳能电池组件100能看见电极引出槽130的方向上的侧视图，C为太阳能电池组件100能看见第二表面12的方向上的俯视图。
本发明实施方式相对于现有技术而言，在玻璃基板1的侧面13设置电极引出槽130，且电极引出槽130贯穿玻璃基板1的第一表面11及第二表面12，一方面，电极引出槽130位于玻璃基板1外边缘，可以减小现有技术在玻璃基板1中心区域开孔而产生的内部应力，避免了现有技术中“在玻璃的中心区域打孔容易造成玻璃破裂，进而减小了产品良率；孔的边缘会产生一些微小的裂纹，导致后期使用过程中有破裂的风险，进而减小了太阳能电池的可靠性”的情况的发生，提高了太阳能电池的产品良率及可靠性；另一方面，使得电极引出槽130的位置与玻璃边缘(即玻璃基板1的侧面13)的距离不受局限，避免占用过多的玻璃基板1面积从而使太阳能电池的有效面积不会被缩小，保证太阳能电池的发光效率也不会因太阳能电池有效面积的缩小而受到影响。
下面对本实施方式的太阳能电池组件100的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。
本实施方式中，引出电极包括正电极(图未示出)和负电极(图未示出)，电极引出槽130包括第一电极引出槽1301及第二电极引出槽1302，第一电极引出槽1301及第二电极引出槽1302内的导电胶分别与正电极和负电极电连接。需要说明的是，本实施方式中的电极层21包括背电极层212和前电极层213，在一实施例中，正电极形成于背电极层212上，负电极形成于前电极层213上。
可以理解的是，太阳能电池组件100还包括设置于第二表面12上的接线盒3、设置于第二表面12上并电连通导电胶与接线盒3的第一导电部6、以及设置于第一表面11上并电连通引出电极和导电胶的第二导电部7。
优选的，第二导电部7的材质为导电胶，太阳能电池组件100还包括覆盖第二导电部7的保护层(图未示出)。由于导电胶直接与空气接触，在导电胶上覆盖保护层，有效的防止了导电胶在空气中氧化，延长了太阳能电池的使用寿命。此外，在本实施方式中，保护层还可以覆盖电极层，以防止电极层被氧化或被外界环境侵蚀，从而进一步延长了太阳能电池的使用寿命。
具体的说，保护层包括设置在所述导电胶上的胶层、以及粘结在所述胶层上的绝缘薄膜。可以理解的是，绝缘薄膜是能够保证良好电绝缘性的薄膜，通过在导电胶上设置绝缘薄膜，有效的避免了导电胶与外界的物体电性接触，进一步延长了太阳能电池的使用寿命。值得一提的是，本实施方式中绝缘薄膜的材质优选为聚酰亚胺。聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一，具有优良的机械性能、很高的耐辐照性能及良好的介电性能。
值得一提的是，在本实施方式中，导电胶为银胶，银胶是一种固化或干燥后具有一定导电性能的胶黏剂，它通常以基体树脂和导电填料即导电粒子为主要组成成分，通过基体树脂的粘接作用把导电粒子结合在一起，形成导电通路，实现被粘材料的导电连接。导电银胶工艺简单，易于操作，可提高生产效率，避免了锡铅焊料中重金属铅引起的环境污染。导电银胶也是替代铅锡焊接，实现导电连接的理想选择。
可以理解的是，如图3所示，电极引出槽130与第一表面11相接形成第一开口1303、并与第二表面12相接形成第二开口1304，第二开口1304的口径大于第一开口1303的口径。此种结构使得导电胶3更容易注入电极引出槽130内，使得太阳能电池组件的组装工艺更为简便。另外，电极引出槽130通常为梯形槽。
优选的，本实施中的太阳能电池可以为薄膜太阳能电池，薄膜太阳能电池是缓解能源危机的新型光伏器件。薄膜太阳能电池可以使用在价格低廉的陶瓷、石墨、金属片等不同材料当基板来制造，形成可产生电压的薄膜厚度仅需数μm，目前转换效率最高可以达13％。薄膜电池太阳电池除了平面之外，也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大，可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份，应用非常广泛。
本发明的第二实施方式涉及一种太阳能电池组件200，第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：电极层21包括背电极层212和前电极层213，正电极和负电极均设置于背电极层212或前电极层213上。如此设计，使得电极引出槽130能够设置在侧面13的任何位置，从而使薄膜太阳能电池2的结构多样化，工艺流程简单化。本领域技术人员可以理解，本实施方式能够达到与第一实施方式相同的技术效果。
本发明的第三实施方式涉及一种太阳能电池电极引出方法，具体流程如图4所示，包括：
S201：在太阳能电池的玻璃基板周缘上划刻贯穿玻璃基板的电极引出槽。
关于步骤S201，具体的说，玻璃基板包括承载所述太阳能电池的第一表面、与所述第一表面相对设置且背离所述太阳能电池的第二表面，所述太阳能电池包括电极层，所述电极层上形成有所述太阳能电池的引出电极。可以利用激光在太阳能电池的玻璃基板周缘上划刻贯穿玻璃基板的电极引出槽，激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工的，激光加工不需要工具、加工速度快、表面变形小，可加工各种材料。在利用激光在太阳能电池的玻璃基板周缘上划刻贯穿玻璃基板的电极引出槽的过程中，由于激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有或影响极小，因此，其热影响区小，玻璃基板的热变形小，后续加工量小，也有效的减少玻璃基板在加工过程中的应力，避免了“在玻璃基板上钻孔时会产生小的碎片，不易收集，影响工厂洁净度”的情况的发生。
另外，由于采用激光划刻贯穿玻璃基板，所述与激光率先接触的玻璃基板的第一表面会受热较长时间，因此划刻出来的电极引出槽通常为梯形槽。将梯形槽直接作为电极引出槽，无需额外加工整形，可以在不影响电极引出的前提下简化制作工艺。
S202：在电极引出槽内注入导电胶，在玻璃基板的第一表面上制作连接导电胶和引出电极的第二导电部。
关于步骤S202，具体的说，电极引出槽包括第一电极引出槽及第二电极引出槽，电极层包括背电极及设置在背电极上方的前电极，电极层上形成有太阳能电池的引出电极，导电胶分别与正电极和负电极电连接。在所述第一电极引出槽及所述第二电极引出槽内均注入导电胶，并在所述玻璃基板的第一表面上制作使所述第一电极引出槽内的导电胶电连接至所述正电极、使所述第二电极引出槽内的导电胶电连接至所述负电极的第二导电部。通常采用移印/点胶的方式在电极引出槽注入导电胶，点胶，是一种工艺，也称施胶、涂胶、灌胶、滴胶等，是把电子胶水、油或者其他液体涂抹、灌封、点滴到产品上，让产品起到黏贴、灌封、绝缘、固定、表面光滑等作用。在本实施方式中，通过点胶的方式向电极引出槽注入银胶，无需复杂的操作过程，简化了薄膜太阳能电池的制作工艺。
S203：在玻璃基板的第二表面制作连接导电胶和接线盒的第一导电部。
关于步骤S203，具体的说，所述电极即为第一导电部，在玻璃基板的第一表面上还设有电连通引出电极和导电胶的第二导电部，可以理解的是第二导电部的材质可以为导电银胶，也可以为导线等其他具有电连通功能的元件。
本发明实施方式相对于现有技术而言，在玻璃基板的侧面设置电极引出槽，且电极引出槽贯穿玻璃基板的第一表面及第二表面，一方面，引出槽位于玻璃基板外边缘，可以减小现有技术在玻璃基板中心区域开孔而产生的内部应力，避免了现有技术中“在玻璃的中心区域打孔容易造成玻璃破裂，进而减小了产品良率；孔的边缘会产生一些微小的裂纹，导致后期使用过程中有破裂的风险，进而减小了太阳能电池的可靠性”的情况的发生，提高了太阳能电池的产品良率及可靠性；另一方面，使得电极引出槽的位置与玻璃边缘(即玻璃基板的侧面)的距离不受局限，避免占用过多的玻璃基板面积从而使太阳能电池的有效面积不会被缩小，保证太阳能电池的发光效率也不会因太阳能电池有效面积的缩小而受到影响。
本发明的第四实施方式涉及一种太阳能电池电极引出的实现方法，第四实施方式是在第三实施方式的基础上做了进一步的改进，具体改进之处在于，在所述在没有电极层的第二表面涂布用于连接接线盒的电极之后，还包括：在电连通引出电极和导电胶的第二导电部上形成覆盖所述导电胶的保护层。在导电胶上覆盖保护层，有效的防止了导电胶在空气中氧化，延长了太阳能电池的使用寿命。本实施方式的具体流程如图5所示，包括：
S301：在太阳能电池的玻璃基板周缘上划刻贯穿玻璃基板的电极引出槽。
S302：在电极引出槽内注入导电胶，在玻璃基板的第一表面上制作连接导电胶和引出电极的第二导电部。
S303：在玻璃基板的第二表面制作连接导电胶和接线盒的第一导电部。
本实施方式中的步骤S301至步骤S303与第二实施方式的步骤S201至步骤S203类似，为了避免重复，此处不再赘述。
S304：在第二导电部上形成覆盖导电胶的保护层。
关于步骤S304，具体的说，第二导电部的材质为导电银胶，保护层包括设置在所述导电胶上的胶层、以及粘结在所述胶层上的绝缘薄膜，绝缘薄膜是能够保证良好电绝缘性的薄膜，通过在导电胶上设置绝缘薄膜，有效的避免了导电胶与外界的物体电连接，进一步延长了太阳能电池的使用寿命。
本发明实施方式相对于现有技术而言，在玻璃基板的侧面设置电极引出槽，且电极引出槽贯穿玻璃基板的第一表面及第二表面，一方面，引出槽位于玻璃基板外边缘，可以减小现有技术在玻璃基板中心区域开孔而产生的内部应力，避免了现有技术中“在玻璃的中心区域打孔容易造成玻璃破裂，进而减小了产品良率；孔的边缘会产生一些微小的裂纹，导致后期使用过程中有破裂的风险，进而减小了太阳能电池的可靠性”的情况的发生，提高了太阳能电池的产品良率及可靠性；另一方面，使得电极引出槽的位置与玻璃边缘(即玻璃基板的侧面)的距离不受局限，避免占用过多的玻璃基板面积从而使太阳能电池的有效面积不会被缩小，保证太阳能电池的发光效率也不会因太阳能电池有效面积的缩小而受到影响。
上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.一种太阳能电池组件，包括玻璃基板、以及设置于所述玻璃基板上的太阳能电池，所述太阳能电池包括电极层，所述电极层上形成有所述太阳能电池的引出电极，其特征在于，所述玻璃基板包括承载所述太阳能电池的第一表面、与所述第一表面相对设置且背离所述太阳能电池的第二表面，以及连接所述第一表面和所述第二表面的侧面，所述侧面上设有电极引出槽，所述电极引出槽贯穿所述第一表面和所述第二表面，所述电极引出槽内填充有导电胶，所述导电胶与所述引出电极电连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述引出电极包括正电极和负电极，所述电极引出槽包括第一电极引出槽及第二电极引出槽，所述第一电极引出槽及所述第二电极引出槽内的导电胶分别与所述正电极和所述负电极电连接。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述太阳能电池组件还包括设置于所述第二表面上的接线盒、设置于所述第二表面上并电连通所述导电胶与所述接线盒的第一导电部、以及设置于所述第一表面上并电连通所述引出电极和所述导电胶的第二导电部。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述第二导电部的材质为导电银胶，所述太阳能电池组件还包括覆盖所述第二导电部的保护层。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述保护层包括设置在所述第二导电部上的胶层、以及粘结在所述胶层上的绝缘薄膜。
6.根据权利要求2所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述电极层包括背电极层及前电极层，所述正电极和所述负电极分别设置于所述背电极层和所述前电极层上。
7.根据权利要求2所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述电极层包括背电极层及前电极层，所述正电极和所述负电极均设置于所述背电极层上或均设置于所述前电极层上。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述电极引出槽与所述第一表面相接形成第一开口、并与所述第二表面相接形成第二开口，所述第二开口的口径大于所述第一开口的口径。
9.一种太阳能电池组件的电极引出方法，其特征在于，包括：
在太阳能电池的玻璃基板外周缘上划刻贯穿玻璃基板的电极引出槽，其中所述玻璃基板包括承载所述太阳能电池的第一表面、与所述第一表面相对设置且背离所述太阳能电池的第二表面，所述太阳能电池包括电极层，所述电极层上形成有所述太阳能电池的引出电极；
在所述电极引出槽内注入导电胶，在所述玻璃基板的第一表面上制作连接所述导电胶和所述引出电极的第二导电部；
在所述玻璃基板的第二表面制作连接所述导电胶和接线盒的第一导电部。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池组件的电极引出方法，其特征在于，所述引出电极包括正电极和负电极，所述在太阳能电池的玻璃基板的周缘上划刻贯穿玻璃基板的电极引出槽的步骤包括：
利用激光在太阳能电池的玻璃基板外周缘上划刻贯穿玻璃基板的第一电极引出槽及第二电极引出槽；
所述在所述电极引出槽内注入导电胶，在所述玻璃基板的第一表面上制作连接所述导电胶和所述引出电极的第二导电部的步骤包括：
在所述第一电极引出槽及所述第二电极引出槽内均注入导电胶，并在所述玻璃基板的第一表面上制作使所述第一电极引出槽内的导电胶电连接至所述正电极、使所述第二电极引出槽内的导电胶电连接至所述负电极的第二导电部。
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