CN109326665A - 太阳能电池串、太阳能电池组件及其制备方法 - Google Patents

太阳能电池串、太阳能电池组件及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种太阳能电池串，其包括：以叠瓦方式串联连接的两个以上电池片，其中，所述电池片包括：自下而上依次设置的铝背场、背面钝化层、晶硅基片、正面钝化层、减反膜、正银细栅线和正银电极；以叠瓦方式串联连接方式为前一电池片的正银电极通过导电胶与后一电池片的铝背场连接，在叠瓦方式串联连接的第一个电池片的铝背场上通过导电胶连接汇流条，在最后一个电池片的正银电极上通过导电胶连接汇流条或直接焊接汇流条。实施本发明能够减少背银浆料用量，简化丝网印刷工艺，材料成本低；在省略背银电极的同时，导电能力与其相当；同时增加了导电连接的可靠性和稳定性；增加了铝背场的钝化面积，提高了光子利用效率。另一方面，降低了叠瓦工艺的对准精度要求；并且利用组件内的间隙，在相同的面积下，可以放置多于常规组件13％以上的电池片。

Description

太阳能电池串、太阳能电池组件及其制备方法
技术领域
本发明属于太阳能电池领域；涉及一种太阳能电池串，以及由太阳能电池串形成的太阳能电池组件，及该太阳能电池串的制备方法。
背景技术
太阳能电池是一种把光能转换成电能的能量转换器件，太阳能电池工作原理的基础是半导体P-N结的光生伏特效应。其中，晶硅太阳能电池是推广应用最广泛的一种太阳能电池。
常规晶硅太阳能电池片通过制绒、扩散、刻蚀、镀膜等工序制成含有P-N结的电池片，其在太阳光照射下产生电位差。为了引出电流，需要在P-N结上制作正负两个电极。制作电极最普遍的方法为丝网印刷方法，该方法通常包括背银印刷、铝背场印刷以及正银印刷等工序。
其中，背银印刷和铝背场印刷均在电极片背面进行，具体制作过程如下：首先印刷背银浆并干燥，之后套印铝浆并干燥，两种浆料印刷图案有重叠，背银浆和铝浆成膜后共烧形成背银电极和铝电极。铝浆和背银套印时，背银电极必须宽一些，留出铝背场与其覆盖连接的面积。这种工艺要求高，容易造成部分背银浆料浪费，并减小了铝背场的钝化面积。
在实际应用中，通常将多个电池片串并联封装后形成太阳能电池组件。在太阳能电池组件中，前一电池片的正面电极焊接到后一电池片的背面电极上，形成串联结构。在焊接过程中，由于焊带与铝背场焊接强度极低。为了实现焊带与太阳能电池背面的焊接，必须在铝浆印刷前印刷背银电极，并在套印铝浆时将背银电极留出，工艺步骤多，工艺难度大。
传统组件电池片之间采用焊带连接结构，大量焊带的使用，增加了组件内部电池片间的间隙，同时焊带模量高增加了电池片破损的几率，导致工艺难度增加。切片技术将电池片新设计成可合理切割成小片的图形，使切割后每个小片的正负极按照叠瓦方式进行布置，经过串并联排版后层压成组件。由于组件结构的优化，采用无焊带设计，减少了组件的破损，提高了组件单位面积内有效电池面积，大幅度提高了组件的输出功率。
当常规晶硅太阳能电池片叠瓦串联时，需要利用导电胶将实现两片太阳能电池直接的导电连接，导电胶将一片电池的正银电极与另一片电池的背银电极粘接在一起。然而，这对电池片堆叠的精度要求很高，工艺难度大。
随着市场竞争，使得光伏组件价格持续下跌，造成光伏组件制造商成本压力增大，而减少材料和工艺成本是降低光伏组件制造成本的关键点之一。
因此，亟需寻找一种新的材料成本低、工艺简单同时改善铝背场的钝化面积的无背银电极的太阳能电池、包括该无背银电极的太阳能电池叠瓦组件和系统。
发明内容
本发明涉及一种无背银电极的太阳能电池串和由太阳能电池串形成的太阳能电池组件，以及其制备方法。形成太阳能电池串的太阳能电池片为矩形或实质上为矩形；利用本发明的技术方案，铝背场上不再设有背银电极。太阳能电池串的串联连接方式为直接在前一电池片的正银电极上印刷或涂敷导电胶，再叠加上后一电池片，然后使导电胶固化形成电池之间的导电连接通道。实施本发明能够减少背银浆料用量，简化丝网印刷工艺，材料成本低；在省略背银电极的同时，导电能力与其相当；同时增加了导电连接的可靠性和稳定性；增加了铝背场的钝化面积，提高了光子利用效率。另一方面，降低了叠瓦工艺的对准精度；并且利用组件内的间隙，在相同的面积下，可以放置多于常规组件13％以上的电池片。
本发明所要解决的技术问题之一是提供一种无背银电极的太阳能电池串及其制备方法。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种包括该无背银电极的种太阳能电池串组其制备方法。
本发明所要解决的技术问题之三是提供一种包括该无背银电极的太阳能电池组件。
具体来说，本发明涉及如下内容：
1.一种太阳能电池串，其包括：
以叠瓦方式串联连接的两个以上电池片，其中，
所述电池片包括：
自下而上依次设置的铝背场、背面钝化层、晶硅基片、正面钝化层、减反膜、正银细栅线和正银电极；
以叠瓦方式串联连接方式为前一电池片的正银电极通过导电胶与后一电池片的铝背场连接，
在叠瓦方式串联连接的第一个电池片的铝背场上通过导电胶连接汇流条，在最后一个电池片的正银电极上通过导电胶连接汇流条或直接焊接汇流条。
2.根据项1所述的太阳能电池串，其中，
所述晶硅基片选自P型或N型单面单晶或单面多晶电池片中的任意。
3.根据项1或2所述的太阳能电池串，其中，
所述导电胶固化后形成的胶条中包含2～95质量％的银，优选3～94.6质量％，进一步优选4～93质量％。
4.根据项1～3中任一项所述的太阳能电池串，其中，
所述导电胶为选自环氧树脂类、丙烯酸酯类、以及有机硅类中的任一种。
5.根据项1～4中任一项所述的太阳能电池串，其中，
所述正面电极的数量为1条，固化后形成胶条为连续直线状胶条或不连续间隔线状胶条。
6.根据项1～5中任一项所述的太阳能电池串，其中，
所述正银细栅线为全部的纵向细线；或者
所述正银细栅线的一部分为纵向细线和另一部分为横向细线，并且正银细栅线与正银电极相连。
7.根据项4所述的太阳能电池串，其中，
所述导电胶为环氧树脂类导电胶，其组成按重量百分比为：环氧树脂和/或改性环氧树脂占10-80％，固化剂及固化促进剂占0.1-15％，稀释剂占4-65％，含银填料占20-90％，其他助剂占0-8％，上述各成分总和为100％。
8.根据项7所述的太阳能电池串，其中，
所述环氧树脂选自缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、脂环族环氧树脂或过氧化烯烃中的任意或它们的组合；
所述固化剂及固化促进剂选自胺类及其衍生物、酚醛树脂、阳离子固化剂中的任意或它们的组合；
所述稀释剂选自含有环氧基团的单官或多官小分子中的任意或它们的组合；
所述助剂选自偶联剂，增韧剂，表面活性剂或导电促进剂中的任意或它们的组合；
所述含银填料选自片状银粉或粒状银粉或镀银粉末中的任意或它们的组合。
9.根据权利要求4所述的太阳能电池串，其中，
所述导电胶为丙烯酸酯类导电胶，其组成按重量百分比为：丙烯酸酯类齐聚物或聚合物或过氧化烯烃聚合物中的任意或它们的组合占4-80％，引发剂占0.1-15％，稀释剂占10-65％，含银填料占20-90％，其他助剂占0.05-8％，上述各成分总和为100％。。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池串，其中，
所述引发剂是自由基引发剂；
所述稀释剂是含有双键的单官或多官小分子或它们的组合；
所述丙烯酸酯类齐聚物或聚合物及过氧化烯烃聚合物选自聚酯类丙烯酸酯，聚氨酯类丙烯酸酯，过氧化聚丁二烯中的任意或它们的组合；
所述助剂选自阻聚剂，偶联剂，表面活性剂中的任意或它们的组合；
所述含银填料选自片状银粉或粒状银粉或镀银粉末中的任意或它们的组合。
11.根据权利要求4所述的太阳能电池串，其中，
所述导电胶为有机硅类导电胶，其组成按重量百分比为：乙烯基硅油占30-80％，含氢硅油占10-70％，催化剂占0.05-3％，含银填料占20-90％，其他助剂占0.02-5％，上述各成分总和为100％。
12.根据权利要求11所述的太阳能电池串，其中，
所述乙烯基硅油是端乙烯基硅油和高乙烯基硅油中的任意或它们的组合；
所述含氢硅油是低含氢硅油和高含氢硅油中的任意或它们的组合；
所述催化剂是铂的无机盐及其络合物；
所述助剂选自偶联剂，抑制剂中的任意或它们的组合；
所述含银填料选自片状银粉或粒状银粉或镀银粉末中的任意或它们的组合。
13.一种太阳能电池串组，其包括：
两个以上电池串通过汇流条串联或并联成电池串组，
其中所述电池串为项1～12中任一项所述的电池串。
14.一种太阳能电池组件，其包括：
从上到下依次为玻璃板、EVA胶膜层、1个或两个以上太阳能电池串组、EVA胶膜层、背膜层、以及设置在背膜层上的接线盒，边缘密封材料将玻璃板与背垫层包覆，以及
当电池串组数量为1个时，在该电池串组的首尾通过汇流条形成正负极，
当电池串组数量为两个以上时，通过电池串组上的汇流条互联形成正负极，
其中所述电池串组为项13所述的电池串组。
15.一种制备太阳能电池串的方法，该方法包括下列步骤：
对晶硅基片依次进行制绒、扩散、刻蚀和镀膜处理；
在经上述处理的晶硅基片的背面印刷铝浆，烘干，然后在其正面印刷正银浆料后烘干、烧结以形成正面电极，从而得到电池片，
然后，将上述得到的电池片切割成数个电池切片，且切割得到的每一个切片上均具有一个正面电极，在切割得到的切片的正面涂敷导电胶再与另一切割后的电池切片的铝背场接触，
在叠瓦方式串联连接的第一个电池片的铝背场上通过导电胶连接汇流条，在最后一个电池片的正银电极上通过导电胶连接汇流条或直接焊接汇流条，以及
使导电胶固化。
16.一种制备太阳能电池串的方法，该方法包括下列步骤：
对晶硅基片依次进行制绒、扩散、刻蚀和镀膜处理；
在经上述处理的晶硅基片的背面印刷铝浆，烘干，然后在其正面印刷正银浆料后烘干、烧结以形成正面电极，从而得到电池片，
在上述得到的电池片的正面划出数个划痕，然后在所述电池片的正面电极上印刷导电胶后，再从划痕处裂开成数个电池切片，
且裂开的每一个切片上均有一个正面电极，在裂开得到的切片的正面电极再与另一裂开后的电池切片的铝背场接触，
裂开的前一个电池切片与另一裂开后的电池切片的正面电极接触，在叠瓦方式串联连接的第一个电池片的铝背场上通过导电胶连接汇流条，在最后一个电池片的正银电极上通过导电胶连接汇流条或直接焊接汇流条，以及
使导电胶固化。
17.根项15或16所述的制备方法，其中，所述固化条件为在有温度梯度的加热传送带上，最高温度为90-250℃的温度下固化20～300秒，进一步优选在140-180℃的温度下在传送带上固化20秒～1分钟。
18.一种太阳能电池系统，其包括：
项14所述的太阳能电池组件。
与现有技术相比，本发明具有下列有益效果：
1、减少了背银浆料浪费，简化了丝网印刷工艺，材料成本低；
2、在省略背银电极的同时，导电能力与其相当；同时增加了导电连接的可靠性和稳定性；
3、增加了铝背场的钝化面积，提高了光子利用效率；
4、降低了叠瓦工艺的对准精度；
5、利用组件内的间隙，在相同的面积下，可以放置多于常规组件13％以上的电池片。
附图说明
图1是根据本发明一个具体实施方式的无背银电极的太阳能电池片。
图2是根据本发明一个具体实施方式的包括该无背银电极的太阳能电池叠瓦组件。
具体实施方式
以下详细描述应参考附图阅读，其中在所有不同的图中相同的参考标号都是指相同的元件。图式(未必按比例)描绘选择性实施例并且不打算限制本发明的范围。详细描述以举例的方式而不以限制的方式来说明本发明的原理。这一描述将明确地使所属领域的技术人员能够制造并使用本发明，并且描述了本发明的若干实施例、修改、变化形式、替代方案以及用途，包括目前认为是进行本发明的最佳模式者。
为了解决上述问题，一方面，本发明提供了一种无背银电极的太阳能电池，包括自下而上依次设置的铝背场、背面钝化层、晶硅基片、正面钝化层、减反膜、正银细栅线和正银电极；所述太阳能电池为矩形或实质上为矩形；其特征在于，所述铝背场上不再设有背银电极。
一方面，本发明提供了一种太阳能电池串，其包括：以叠瓦方式串联连接的两个以上电池片，其中，所述电池片包括：自下而上依次设置的铝背场、背面钝化层、晶硅基片、正面钝化层、减反膜、正银细栅线和正银电极；以叠瓦方式串联连接方式为前一电池片的正银电极通过导电胶与后一电池片的铝背场连接，在叠瓦方式串联连接的第一个电池片的铝背场上通过导电胶连接汇流条，在最后一个电池片的正银电极上通过导电胶连接汇流条或直接焊接汇流条。
具体来说，所述晶硅基片选自P型或N型单面单晶或单面多晶电池片中的任意。
根据本发明的无背银电极的太阳能电池串，其中，用于形成电池串的电池片为普通电池片的1/2，1/3，1/4，1/5，1/6，1/7，1/8，1/9或1/10片，优选地，所述电池片为1/5片，即将一个普通电池片分为5个切片，然后用于以叠瓦方式连接。
在本发明中，汇流条是一种镀锡或镀其他低熔点金属或合金的铜带。
在一个具体的实施方式中，可以将标准硅晶片切片形成五个尺寸为31.1mm×156mm的矩形，以用于以叠瓦方式串联形成太阳能电池串。
根据本发明的无背银电极的太阳能电池串，其中，每个电池串的电池片上的铝背场的厚度为10-40μm。优选地，所述铝背场的厚度为10-30μm。
在一个具体的实施方式中，所述铝背场的厚度为15μm。
根据本发明的无背银电极的太阳能电池串，其中，所述每个电池片上的正银电极的数量为1条。
根据本发明的无背银电极的太阳能电池串，其中，所述每个电池片上的正银电极的线宽度为0.5-2mm，长度为120至156mm。优选地，所述正银电极的线宽度为0.8-1.5mm，长度为100至150mm。
在一个具体的实施方式中，所述正银电极的线宽度为1mm，长度为150mm。
根据本发明的无背银电极的太阳能电池串，其中，所述正银细栅线可以全部是纵向细线，也可以包括一些纵向西线和一些横向细线，细栅线与正银电极相连。
所述正银细栅线可以是纵向细线，也可以包括一些纵向西线和一些横向细线，细栅线与正银电极相连。
根据本发明的无背银电极的太阳能电池串，其中，所述正银细栅线的线宽度为30-500μm。优选地，所述正银细栅线的线宽度为60-150μm。
在一个具体的实施方式中，所述正银细栅线的线宽度为80μm。
在本发明中所述导电胶为选自环氧树脂类、丙烯酸酯类、以及有机硅类中的任一种。
在一个具体的实施方式中，导电胶为环氧树脂类导电胶，其组成按重量百分比为：环氧树脂和/或改性环氧树脂占10-80％，固化剂及固化促进剂占0.1-15％，稀释剂占4-65％，含银填料占20-90％，其他助剂占0-8％，上述各成分总和为100％。
具体来说，上述环氧树脂包括但不限于：缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、脂环族环氧树脂或过氧化烯烃。上述固化剂及固化促进剂包括但不限于：胺类及其衍生物、酚醛树脂、阳离子固化剂，例如可以是二胺基二苯砜、1,1-二甲基-3-苯基脲等。上述稀释剂包括但不限于：含有环氧基团的单官或多官小分子，例如可以是1,4-丁二醇二缩水甘油醚，苯基缩水甘油醚等。上述助剂包括但不限于：偶联剂，增韧剂，表面活性剂，导电促进剂，如道康宁的硅烷偶联剂Z-6040、丁二酸等。上述含银填料包括但不限于：片状银粉或粒状银粉或镀银粉末，镀银粉末可以列举例如为镀银铜粉，镀银镍粉，镀银玻璃粉等，也可以是粒状和片状粉末银粉与镀银粉末的混合物。
在一个具体的实施方式中，导电胶为丙烯酸酯类导电胶，其组成按重量百分比为：丙烯酸酯类齐聚物或聚合物及过氧化烯烃聚合物占4-80％，引发剂占0.1-15％，稀释剂占10-65％，含银填料占20-90％，其他助剂占0.05-8％，上述各成分总和为100％。
具体来说，上述引发剂是自由基引发剂，例如过氧类化合物，过硫类化合物，偶氮类化合物等；上述稀释剂是含有双键的单官或多官小分子，例如甲基丙烯酸十二烷基酯，新戊二醇二丙烯酸酯等；上述丙烯酸酯类齐聚物或聚合物及过氧化烯烃聚合物包括但不限于：聚酯类丙烯酸酯，聚氨酯类丙烯酸酯，过氧化聚丁二烯等；所述助剂包括但不限于：阻聚剂，偶联剂，表面活性剂，如MHQ(能否给出公司或具体的描述，我没有搜到)，道康宁的硅烷偶联剂Z-6030等；上述含银填料包括但不限于：片状银粉或粒状银粉或镀银粉末，镀银粉末可以列举例如为镀银铜粉，镀银镍粉，镀银玻璃粉等，也可以是粒状和片状粉末银粉与镀银粉末的混合物。
在一个具体的实施方式中，导电胶为有机硅类导电胶，其组成按重量百分比为：乙烯基硅油占30-80％，含氢硅油占10-70％，催化剂占0.05-3％，含银填料占20-90％，其他助剂占0.02-5％，上述各成分总和为100％。
具体来说，例如上述乙烯基硅油是端乙烯基硅油和高乙烯基硅油及其混合物，如0.22％乙烯基硅油，3.0％乙烯基硅油，10％乙烯基硅油等；所述含氢硅油是低含氢硅油和高含氢硅油及其混合物，如0.1％含氢硅油，1.55％含氢硅油等；所述催化剂是铂的无机盐及其络合物，如氯铂酸，卡斯特催化剂等；所述助剂包括偶联剂，抑制剂，如A-174，乙炔基环己醇等；上述含银填料包括但不限于：片状银粉或粒状银粉或镀银粉末，镀银粉末可以列举例如为镀银铜粉，镀银镍粉，镀银玻璃粉等，也可以是粒状和片状粉末银粉与镀银粉末的混合物。
在本发明的导电胶固化后形成的胶条中包含2～95质量％的银，优选3～94.6质量％，进一步优选4～93质量％。本领域技术人员可以理解，只要固化后的胶条中如果含有银，形成导通电流即可，对于银的含量没有进一步的限制，如果采用含银填料，导电胶固化后形成的胶条中包含4～25质量％的银，如果采用纯银粉填料时，导电胶固化后形成的胶条中包含50～93质量％的银。
在本发明中，可以利用原子吸收法(例如可以参考GB/T15337-2008)或ICP方法(例如可以参考GB/T 30902-2014)来检测导电胶固化后形成的胶条中的银含量。
另一方面，本发明提供了一种制备上述无背银电极的太阳能电池串的方法，该方法包括下列步骤：
a)对硅片依次进行制绒、扩散、刻蚀和镀膜处理；
b)在硅片正面印刷正银电极后烘干并烧结，再在硅片背面印刷铝背场，随后进行烘干及烧结。
根据本发明的制备方法，其中，所述正银电极的烧结温度为750-1000℃；所述铝背场的烧结温度为450-650℃。优选地，所述正银电极的烧结温度为800-950℃；所述铝背场的烧结温度为550-650℃。
在一个具体的实施方式中，所述正银电极的烧结温度为850℃；所述铝背场的烧结温度为580℃。当然，可以在分别干燥后实现对于正银电极和铝背场的同步烧结，一次烧结完成。
在一个具体的实施方式中，本发明的制备太阳能电池串的方法，该方法包括下列步骤：
对晶硅基片依次进行制绒、扩散、刻蚀和镀膜处理；
在经上述处理的晶硅基片的背面印刷铝浆，烘干，然后在其正面印刷正银浆料后烘干、烧结以形成正面电极，从而得到电池片，
然后，将上述得到的电池片切割成数个电池切片，且切割得到的每一个切片上均具有一个正面电极，在切割得到的切片的正面涂敷导电胶再与另一切割后的电池切片的铝背场接触，
在叠瓦方式串联连接的第一个电池片的铝背场上通过导电胶连接汇流条，在最后一个电池片的正银电极上通过导电胶连接汇流条或直接焊接汇流条，以及
使导电胶固化。
在本发明另一具体的实施方式中，本发明的制备太阳能电池串的方法，该方法包括下列步骤：
对晶硅基片依次进行制绒、扩散、刻蚀和镀膜处理；
在经上述处理的晶硅基片的背面印刷铝浆，烘干，然后在其正面印刷正银浆料后烘干、烧结以形成正面电极，从而得到电池片，
在上述得到的电池片的正面划出数个划痕，然后在所述电池片的正面电极上印刷导电胶后，再从划痕处裂开成数个电池切片，
且裂开的每一个切片上均有一个正面电极，在裂开得到的切片的正面电极再与另一裂开后的电池切片的铝背场接触，
裂开的前一个电池切片与另一裂开后的电池切片的正面电极接触，在叠瓦方式串联连接的第一个电池片的铝背场上通过导电胶连接汇流条，在最后一个电池片的正银电极上通过导电胶连接汇流条或直接焊接汇流条，以及
使导电胶固化。
进一步来说，固化条件为在有温度梯度的加热传送带上，最高温度为90-250℃的温度下固化20～300秒，进一步优选在140-180℃的温度下在传送带上固化20秒～1分钟。
又一方面，本发明提供了一种太阳能电池串组，其包括：两个以上电池串通过汇流条串联或并联成电池串组，其中所述电池串为本发明所述的电池串。
又一方面，本发明提供了一种包括该无背银电极的太阳能电池叠瓦组件，所述组件以叠瓦方式串联连接的多个电池片形成的电池串；其特征在于，所述电池片的串联连接方式为直接在前一电池片的正银电极上印刷或涂敷导电胶，再叠加上后一电池片，然后使导电胶固化形成电池之间的导电连接通道，即上述胶条。
又一方面，本发明提供了一种太阳能电池组件，其包括：从上到下依次为玻璃板、EVA胶膜层、1个或两个以上太阳能电池串组、EVA胶膜层、背膜层、背垫层、以及设置在背垫层上的接线盒，边缘密封材料将玻璃板与背垫层包覆，以及当电池串组数量为1个时，在该电池串组的首尾通过汇流条形成正负极，当电池串组数量为两个以上时，通过电池串组上的汇流条形成正负极，其中所述电池串组为本发明的电池串组。
进一步，本发明提供了一种包括该无背银电极的太阳能电池组件，所述组件包括铝框，在铝框内从上到下依次为玻璃板、EVA胶膜层、1个或两个以上太阳能电池串组、EVA胶膜层、背膜层以及设置在背膜层上的接线盒，边缘密封材料将玻璃板与背垫层包覆，以及当电池串组数量为1个时，在该电池串组的首尾通过汇流条形成正负极，当电池串组数量为两个以上时，通过电池串组上的汇流条形成正负极，其中所述电池串组为本发明的电池串组。
根据本发明的包括该无背银电极的太阳能电池叠瓦组件，其中，所述导电连接通道可以是连续的或不连续的。
作为连续的，所述导电连接通道的线宽度为0.5-2mm，长度为100至156mm。优选地，所述导电连接通道的线宽度为0.8-1.5mm，长度为100至150mm。
在一个具体的实施方式中，所述导电连接通道的线宽度为1mm，长度为140mm。
作为不连续的所述导电连接通道可以分为多段，例如三至六段，每段的线宽度为0.5-2mm，长度为10至40mm。优选地，可以分为三至四段，每段的线宽度为0.8-1.5mm，长度为15至30mm。
在一个具体的实施方式中，所述导电连接通道可以分为四段，每段的线宽度为1mm，长度为20mm。
另一方面，本发明提供了一种制备上述包括该无背银电极的太阳能电池叠瓦组件的方法，该方法包括下列步骤：
a)直接在前一电池片的正银电极上印刷或涂敷导电胶，再叠加上后一电池片；
b)使导电胶固化。
根据本发明的上述制备方法，其中，固化条件为在有温度梯度的加热传送带上，最高温度为90-250℃的温度下合计固化20～300秒，
进一步优选在140-180℃的温度下在传送带上固化20秒～1分钟，
在一个具体的实施方式中，所述固化条件为最高温度160℃下固化30秒。
再一方面，本发明还提供了一种包括该无背银电极的太阳能电池系统。所述太阳能电池系统包括根据本发明上述的太阳能电池组件。在一个具体的实施方式中，所述太阳能电池系统包括根据本发明上述的太阳能电池叠瓦组件、蓄电池组、充放电控制器逆变器、交流配电柜和太阳跟踪控制系统。根据本发明的太阳能电池系统既可以设有蓄电池组、充放电控制器逆变器，也可以不设蓄电池组、充放电控制器逆变器，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。
需要说明的是，太阳能电池系统中，除了无背银电极的太阳能电池之外的部件，参照现有技术设计即可。
总而言之，本发明主要提供了一种无背银电极的太阳能电池叠瓦组件及其制备方法。相对于常规制备方法，删除了背银浆的印刷步骤，仅仅需要在电池背面印刷铝浆。工艺步骤少，工艺简单。当晶硅太阳能电池片叠瓦串联时，仅需在电池正银电极上印刷或涂敷导电胶再叠加上后一电池片，经中低温固化后代替背银电极，用于电流收汇流和导电连接。
不希望局限于任何理论，发明人认为，使用特定的导电胶替代背银电极，不仅具有较好的粘接强度和较低的体积电阻率，具备与背银电极相匹配的导电能力。
此外，在印刷或涂覆导电胶前，先将树脂成分等(例如环氧树脂类、丙烯酸酯类、以及有机硅类)和稀释剂混合均匀，然后再加入其他助剂、固化剂和固化促进剂进行搅拌，再缓慢加入银粉搅拌均匀，真空脱除气泡得到导电胶。
在一个具体的实施方式中，本发明的方法包括下列步骤：
a)对晶硅基片依次进行制绒、扩散、刻蚀和镀膜处理；
b)在晶硅基片背面印刷铝背场烘干，正面印刷正银电极后烘干，然后烧结；以及
c)在铝背场上印刷或涂覆导电胶，然后使其固化；固化条件为160℃保持恒温1h。
参见图1。图1是根据本发明一个具体实施方式的无背银电极的太阳能电池片。在该具体实施方式中，无背银电极的太阳能电池片，包括自下而上依次设置的铝背场2、背面钝化层、晶硅基片、正面钝化层、减反膜、正银细栅线4和正银电极3，其中，在所述铝背场与另一电池片正银或汇流条之间由导电胶固化而形成的胶条1。
图1左半边是太阳能电池片的正面部分，显示出正银电极3和正银细栅线4。正银电极4的数量为1条，位于左侧边缘处；正银电极的线宽度为1mm，长度为150mm。正银细栅线与正银电极以垂直正交方式彼此交叠。正银细栅线的线宽度为80μm，数量为8条。
图1右半边是太阳能电池的背面部分，显示出铝背场2以及导电胶固化后形成的导电连接通道。
从图上可以看出，导电连接通道的数量为1条，位于左侧边缘处；线宽度为1.5mm，长度为150mm。铝背场的厚度为15μm。
作为导电连接通道原料的导电胶，不仅应当具有较好的粘接强度和较低的体积电阻率，能够形成稳定的电气连接，并具备与背银电极相匹配的导电能力。
图2是根据本发明一个具体实施方式的包括该无背银电极的太阳能电池串。其包括以叠瓦方式串联连接的多个电池片；该多个电池片为上述根据本发明的无背银电极的太阳能电池，其中，串联连接方式为直接在前一电池片的正银电极上印刷或涂敷导电胶，再叠加上后一电池片，然后使导电胶固化形成电池之间的导电连接通道。导电连接通道的线宽度为1mm，长度为140mm
在其它的具体实施方式中，导电连接通道可以是不连续的。作为不连续的，所述导电连接通道可以分为多段，例如三至六段，每段的线宽度为0.5-3mm，长度为10至40mm。优选地，可以分为三至四段，每段的线宽度为0.6-2mm，长度为15至30mm。
在一个具体的实施方式中，所述导电连接通道可以分为四段，每段的线宽度为1mm，长度为20mm。
为了制备上述包括该无背银电极的太阳能电池叠瓦组件，需要按照下列方法进行。该方法包括下列步骤：
a)直接在前一电池片的正银电极上印刷或涂敷导电胶，再叠加上后一电池片；
b)使导电胶固化。
在步骤b)中，所述固化条件为所述固化条件为在有温度梯度的加热传送带上，最高温度为90-250℃的温度下合计固化20～300秒，进一步优选在140-180℃的温度下在传送带上固化20秒～1分钟。
在一个具体的实施方式中，所述固化条件为最高温度165℃，固化时间40秒。
在进一步的具体实施方式中，本发明还提供了一种包括该无背银电极的太阳能电池系统。该太阳能电池系统包括根据本发明上述的太阳能电池叠瓦组件。该太阳能电池系统包括根据本发明上述的太阳能电池叠瓦组件、蓄电池组，充放电控制器逆变器，交流配电柜和太阳跟踪控制系统。
使用本发明设计思路的无背银电极的太阳能电池串、包括该无背银电极的太阳能电池叠瓦组件和系统能够减少背银浆料浪费，简化丝网印刷工艺，材料成本低；在省略背银电极的同时，导电能力与其相当；同时增加了导电连接的可靠性和稳定性；增加了铝背场的钝化面积，提高了光子利用效率。另一方面，降低了叠瓦工艺的对准精度；并且利用组件内的间隙，在相同的面积下，可以放置多于常规组件13％以上的电池片。
在进一步的具体实施方式中，本发明还提供了一种包括该无背银电极的太阳能电池系统。该太阳能电池系统包括根据本发明上述的太阳能电池组件。该太阳能电池系统包括根据本发明上述的太阳能电池组件、蓄电池组，充放电控制器逆变器，交流配电柜和太阳跟踪控制系统。
使用本发明设计思路的无背银电极的太阳能电池、包括该无背银电极的太阳能电池组件和系统能够减少背银浆料成本，简化丝网印刷工艺步骤，降低丝网印刷工艺难度；在省略背银电极的同时，导电能力与其相当；增加了铝背场的钝化面积，提高了光子利用效率。
实施例
在本文中，除非有特别说明，“份”表示重量份。
实施例1
在本实施例中使用环氧树脂类的导电胶，具体来说环氧树脂的按照如下方法制备。
制备导电胶所使用的组分如下：
环氧树脂DER-354(陶氏化学)6份，环氧树脂DER-852(陶氏化学)4份，固化剂二胺基二苯砜(南京化学试剂股份有限公司)2份，稀释剂1,4-丁二醇二缩水甘油醚(阿拉丁试剂)10份，片状银粉(METALOR)75份，固化促进剂1,1-二甲基-3-苯基脲(阿拉丁试剂)2份，导电促进剂丁二酸(阿拉丁试剂)0.5份，偶联剂Z6040(DOWCORNING)0.5份，上述各成分总和为100份。
导电胶的制备方法如下：
先将上述环氧树脂和上述稀释剂、偶联剂混合均匀，然后再加入上述固化剂、上述导电促进剂、上述和固化促进剂进行搅拌，再缓慢加入上述银粉搅拌均匀，真空脱除气泡得到导电胶。
太阳能电池片的制作方法如下：
对单晶硅片超声清洗后表面粗抛、10％NaOH制绒30min，然后依次清洗、酸洗、干燥，扩散依次经过恒定表面浓度扩散，恒定杂质浓度扩散和退火进行P扩散、刻蚀等离子体刻蚀和镀膜通过直接式PECVD镀膜处理。
在上述处理后的晶硅基片正面印刷正银电极，其配方为银粉85％，玻璃粉5％，有机组分10％。其中玻璃粉组成为Bi2O3占玻璃粉的65％，B2O3占15％，SiO2占16％，Al2O3占2％，ZnO占2％。其中有机组分中乙基纤维素占2％，二乙二醇丁醚醋酸酯占8％。然后烘干并烧结，正银电极的长度为120mm，宽度为2mm，再在晶硅基片背面印刷铝背场，其配方为银粉55％，玻璃粉5％，有机组分40％。其中玻璃粉组成为Bi2O3占玻璃粉的65％，B2O3占15％，SiO2占16％，Al2O3占1％，ZnO占3％。其中有机组分中松油醇15％，二乙二醇丁醚醋酸酯占25％，随后进行烘干及烧结；正银电极的烧结温度为850℃；所述铝背场的烧结温度为580℃；铝背长的厚度为15μm。
将电池片用激光切割为5片切割片。在每个切割片的正银电极上涂敷上述导电胶，将一片涂有导电胶的切割片叠放在另一切割片上，注意保持导电胶与铝背场良好接触，且使位于下方的切割片的正银不暴露，并保持尽量小的重叠面积，然后在最高温度165℃的传送带上合计固化40秒。
由此得到胶条，在此涂敷导电胶的时，涂覆的图案为在铝背长上涂覆1条宽度为0.5mm的直线，从而在固化后在铝背场上形成1个直线状、宽度为1mm，长度为120mm的胶条，得到如图1所示的太阳能电池片以及图2所示的太阳能电池串。
利用原子吸收法GB/T15337-2008对固化后的胶条含量进行检测，胶条中银的含量为80.6质量％。
实施例2
按照与实施例1相同的方法制备，除了仅使用环氧树脂DER-354，5份，不再使用另外的环氧树脂，1,4-丁二醇二缩水甘油醚稀释剂的用量改为5份，二胺基二苯砜固化剂1份，1,1-二甲基-3-苯基脲固化促进剂改为1份，片状银粉改为88份之外，按照与实施例1相同的方式制备了导电胶。
采用与实施例1相同的方式对晶硅基片进行了处理，在此采用的是N型单面单晶电池片(其中与实施例1不同的地方仅在于扩散工艺不同，用粉末氮化硼压片进行扩散，扩散温度950-1000℃，扩散时间15-30min)，除了在铝背场上涂敷1条宽度为2mm、长度为120mm的胶条，由此得到如图1所示的太阳能电池片以及图2所示的太阳能电池串，按照与实施例1相同的方法对固化后的胶条中的银含量进行检测，胶条中银的含量为94.6质量％。
实施例3
按照与实施例1相同的方式制备太阳能电池片，除了在本实施例中采用的是丙烯酸类导电胶，制备导电胶所使用的组分如下：
丙烯酸丁酯(阿拉丁试剂)30份，粘度3000cps的二官聚酯丙烯酸酯(SARTOMER)70份，粘度23000cps的二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(SARTOMER)100份，硅烷偶联剂A174(SPEEDLINE TECHNOLOGIES)1份，过氧化异丁酸叔丁酯4份(兰州助剂厂)，镀银铜粉(20％含银量)140份。
制备导电胶的方法为：将丙烯酸丁酯和过氧化异丁酸叔丁酯混合均匀作为混合物1。将聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯和硅烷偶联剂混合均匀，加入混合物1，再混匀。最后缓慢加入银包铜粉混匀，真空脱气。
随后采用与实施例1完全相同的晶硅基片，形成与实施例1图案相同的胶条，除了胶条的宽度改为2.5mm，长度改为130mm，相应的正银电极的长度也改为130mm，宽度也为2.5mm，由此得到了如图1所示的太阳电池片以及图2所示的太阳能电池串。
按照与实施例1相同的方法对固化后的胶条中的银含量进行检测，胶条中银的含量为45.5质量％。
实施例4
按照与实施例1相同的方式制备太阳能电池片，除了在本实施例中采用的是有机硅类导电胶，制备导电胶所使用的组分如下：
有机硅：0.15％端氢硅油(上海硅友)25份，0.5％含氢硅油(dowcorning)85份，0.45％乙烯基硅油(dowcorning)100份，硅烷偶联剂A174(SPEEDLINETECHNOLOGIES)1份，1000ppm含Pt催化剂(自制)0.5份，乙炔基环己醇(阿拉丁试剂)0.5份，镀银玻璃粉(含银10％)170份。
随后采用与实施例2完全相同的晶硅基片，形成与实施例2图案相同的胶条，由此得到了如图1所示的太阳电池片以及图2所示的太阳能电池串。
按照与实施例1相同的方法对固化后的胶条中的银含量进行检测，胶条中银的含量为4.6质量％。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能电池串，其包括：
以叠瓦方式串联连接的两个以上电池片，其中，
所述电池片包括：
自下而上依次设置的铝背场、背面钝化层、晶硅基片、正面钝化层、减反膜、正银细栅线和正银电极；
以叠瓦方式串联连接方式为前一电池片的正银电极通过导电胶与后一电池片的铝背场连接，
在叠瓦方式串联连接的第一个电池片的铝背场上通过导电胶连接汇流条，在最后一个电池片的正银电极上通过导电胶连接汇流条或直接焊接汇流条。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池串，其中，
所述晶硅基片选自P型或N型单面单晶或单面多晶电池片中的任意。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池串，其中，
所述导电胶固化后形成的胶条中包含2～95质量％的银，优选3～94.6质量％，进一步优选4～93质量％。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的太阳能电池串，其中，
所述导电胶为选自环氧树脂类、丙烯酸酯类、以及有机硅类中的任一种。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的太阳能电池串，其中，
所述正面电极的数量为1条，固化后形成胶条为连续直线状胶条或不连续间隔线状胶条。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的太阳能电池串，其中，
所述正银细栅线为全部的纵向细线；或者
所述正银细栅线的一部分为纵向细线和另一部分为横向细线，并且正银细栅线与正银电极相连。
7.根据权利要求4所述的太阳能电池串，其中，
所述导电胶为环氧树脂类导电胶，其组成按重量百分比为：环氧树脂和/或改性环氧树脂占10-80％，固化剂及固化促进剂占0.1-15％，稀释剂占4-65％，含银填料占20-90％，其他助剂占0-8％，上述各成分总和为100％。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池串，其中，
所述环氧树脂选自缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、脂环族环氧树脂或过氧化烯烃中的任意或它们的组合；
所述固化剂及固化促进剂选自胺类及其衍生物、酚醛树脂、阳离子固化剂中的任意或它们的组合；
所述稀释剂选自含有环氧基团的单官或多官小分子中的任意或它们的组合；
所述助剂选自偶联剂，增韧剂，表面活性剂或导电促进剂中的任意或它们的组合；
所述含银填料选自片状银粉或粒状银粉或镀银粉末中的任意或它们的组合。
9.根据权利要求4所述的太阳能电池串，其中，
所述导电胶为丙烯酸酯类导电胶，其组成按重量百分比为：丙烯酸酯类齐聚物或聚合物或过氧化烯烃聚合物中的任意或它们的组合占4-80％，引发剂占0.1-15％，稀释剂占10-65％，含银填料占20-90％，其他助剂占0.05-8％，上述各成分总和为100％。。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池串，其中，
所述引发剂是自由基引发剂；
所述稀释剂是含有双键的单官或多官小分子或它们的组合；
所述丙烯酸酯类齐聚物或聚合物及过氧化烯烃聚合物选自聚酯类丙烯酸酯，聚氨酯类丙烯酸酯，过氧化聚丁二烯中的任意或它们的组合；
所述助剂选自阻聚剂，偶联剂，表面活性剂中的任意或它们的组合；
所述含银填料选自片状银粉或粒状银粉或镀银粉末中的任意或它们的组合。
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