CN109802002B - 叠瓦双面电池组件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及叠瓦双面电池组件及其制造方法。叠瓦双面电池组件由多个电池片叠置构成，每个电池片具有正面和与正面相对的背面，正面具有正面电极，背面具有平行于正面电极且位于对侧的背面电极，背面还包括彼此平行地延伸且与背面电极相交的多条背面栅线，电池片叠置时两相邻电池片中上方电池片的背面电极与下方电池片的正面电极连接。背面电极包括主体和连接到主体侧部的用于与多条背面栅线进行搭接的搭接部，用于粘结两相邻电池片中上方电池片的背面电极与下方电池片的正面电极的导电胶涂覆在背面电极的主体上。制造方法包括在电池片的印刷步骤中印刷出背面电极，背面电极包括主体和连接到主体侧部的用于与多条背面栅线进行搭接的搭接部。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池及其制造方法，特别涉及一种叠瓦双面电池组件及其制造方法。
背景技术
随着全球煤炭、石油、天然气等常规化石能源消耗速度加快，生态环境不断恶化，特别是温室气体排放导致日益严峻的全球气候变化，人类社会的可持续发展已经受到严重威胁。考虑到不可再生能源的存量有限，并且常规化石能源带来严重的环境污染，世界各国纷纷制定各自的能源发展战略，以应对常规化石能源资源的有限性和开发利用带来的环境问题。在这种世界潮流之下，太阳能凭借其可靠性、安全性、广泛性、长寿性、环保性、资源充足性的特点已成为最重要的可再生能源之一，有望成为未来全球电力供应的主要支柱。
在大力推广和使用太阳能绿色能源的背景下，经科研人员研究发现，叠瓦组件技术能明显提升组件功率。叠瓦技术通过特殊图形设计，将整片太阳能电池重新切割成小的图形，再将相邻两片利用导电胶粘合起来，从而制备成组件。叠瓦技术通过对组件结构的优化，减少互联条，能够减少组件损耗，提高组件的输出功率。叠瓦双面双玻能明显提升组件的综合功率，降低叠瓦重叠量能明显提升组件功率，而低重叠量要求窄的电极宽度。
此外，叠瓦双面电池的背面栅线和背面电极的连接也影响到叠瓦组件功率的提升。现有的双面电池背面栅线与背面电极搭接方式有直接搭接方式和栅线搭接背面电极方式。直接搭接方式如图7A、7B所示，其中图7A为未搭接状态，图7B为已搭接状态，从图中清楚可见，每一条栅线1直接搭接在背面电极2上，形成背面栅线1与背面电极2的搭接区域。栅线搭接背面电极方式如图8A、8B所示，其中图8A为未搭接状态，图8B为已搭接状态，从图中清楚可见，所有栅线1连接在一起之后再搭接至背面电极2上，形成背面栅线1与背面电极2的搭接区域。
现有技术中的这些搭接方式均存在以下问题：首先，背面栅线与背面电极搭接区域在背面电极处形成高度差。如图9A和图9B所示，其中背面栅线1与背面电极2及正面电极5相交接处由于多个表面相会会形成高度差，图9A和图9B分别为导电胶过多和多少的情况，其中导电胶过多导致连接不平、浪费导电胶，导电胶过少导致背面栅线1架空相邻电池片8，导电胶不能有效填充电池片之间的空隙。再次，如图9C所示，在背面栅线和焊带的搭接区域，背面栅线1架空焊带7，在背面栅线1、背面电极2和焊带7之间形成空隙，造成有效焊接面积变小。
由于以上三个因素的影响，造成叠瓦组件制造过程中电池片与电池片之间连接不良，背面电极与引出线的焊接容易形成虚焊，影响制程良率，限制重叠宽度，不利于叠瓦组件功率的提升。
因此亟需一种能够克服以上缺陷的改进的叠瓦双面电池组件及其制造方法。
发明内容
为克服现有技术中的上述问题，本发明提供了一种叠瓦双面电池组件及其制造方法。具体内容如下。
(1)一种叠瓦双面电池组件，其由多个电池片叠置构成，每个电池片具有正面和与所述正面相对的背面，正面具有正面电极，背面具有平行于正面电极且位于对侧的背面电极，背面还包括彼此平行地延伸且与背面电极相交的多条背面栅线，叠置时两相邻电池片中上方电池片的背面电极与下方电池片的正面电极连接，其中，背面电极包括主体和连接到主体侧部的用于与多条背面栅线进行搭接的搭接部，用于粘结两相邻电池片中上方电池片的背面电极与下方电池片的正面电极的导电胶涂覆在背面电极的主体上。
(2)如第(1)项所述的叠瓦双面电池组件，其中，在叠瓦双面电池组件的边沿处设有将电流引出的引出线，所述引出线仅与背面电极的主体连接。
(3)如第(1)项或第(2)项所述的叠瓦双面电池组件，其中，所述搭接部是突出于主体侧部之外沿着侧面延伸的多个部分。
(4)如第(3)项所述所述的叠瓦组件，其中，所述多个部分为突出于主体外、沿着侧面延伸的截锥形、半圆形、三角形、或多边形部分。
(5)如第(1)项或第(2)项所述的叠瓦双面电池组件，其中，所述搭接部是增设在主体之外沿着侧面延伸的加宽部。
(6)如第(1)项或第(2)项所述的叠瓦双面电池组件，其中，背面电极的厚度小于背面栅线的厚度。
(7)如第(3)项所述的叠瓦双面电池组件，其中，所述背面电极(2)的搭接部(3)和主体是一体印刷而成。
(8)一种制造如第(1)至(7)项中任一项所述的叠瓦双面电池组件的制造方法，包括在电池片的印刷步骤中印刷出背面电极，所述背面电极包括主体和连接到主体侧部的用于与多条背面栅线进行搭接的搭接部。
(9)如第(8)项所述的制造方法，其中，印刷出的搭接部是突出于主体侧部之外沿着侧面延伸的多个部分。
(10)如第(9)项所述的制造方法，其中，印刷的所述多个部分为突出于主体外沿着侧面延伸的截锥形、半圆形、三角形、或多边形部分。
(11)如第(8)项所述的制造方法，其中，印刷出的搭接部是增设在主体之外沿着侧面延伸的加宽部。
(12)如第(9)项或第(11)项所述的制造方法，其中，在电池片的印刷步骤中，通过激光对位点精准对位印刷背面电极和背面栅线，使得多条背面栅线搭接到背面电极的搭接部。
(13)如第(12)项所述的制造方法，其中，在粘结两相邻电池片中上方电池片的背面电极与下方电池片的正面电极时，导电胶涂覆在背面电极的主体上。
(14)如第(13)项所述的制造方法，其中，在叠瓦双面电池组件的边沿处设置将电流引出的引出线时，引出线仅与背面电极的主体连接。
根据本发明的叠瓦双面电池组件及其制造方法，克服了现有技术中存在的前述问题，避免在背面电极焊接区域形成高度差，改善了电池片与电池片之间的连接，同时增大了背面电极与引出线的有效焊接面积，提升了组件的焊接能力，并且允许设计更窄的电极面积，以匹配叠瓦组件更低重叠量的趋势。
附图说明
图1示出了本发明实施例未切割电池片的背面电极。
图2示出了本发明实施例未切割电池片的背面栅线。
图3示出了本发明实施例的未切割电池片的正视图。
图4A示出了本发明实施例的未搭接状态下的背面栅线和背面电极。
图4B示出了本发明实施例的已搭接状态下的背面栅线和背面电极。
图5示出了本发明实施例的叠瓦双面电池组件。
图6A示出了本发明实施例的图5中A区域的沿C-C剖切的放大截面图，其中为清楚起见，仅仅示出了上方电池片背面和下方电池片正面的电极和栅线和其间的导电胶。
图6B示出了本发明实施例的图5中B区域的沿C-C剖切的放大截面图，其中为清楚起见，仅仅示出了电池片背面的电极和栅线以及焊带。
图7A示出了一种现有技术中未搭接状态下的背面栅线和背面电极。
图7B示出了一种现有技术中已搭接状态下的背面栅线和背面电极。
图8A示出了另一种现有技术中未搭接状态下的背面栅线和背面电极。
图8B示出了另一种现有技术中已搭接状态下的背面栅线和背面电极。
图9A和图9B分别示出了现有技术中背面栅线和背面电极的搭接区域的截面图，其中图9A和图9B分别为导电胶过多和多少的情况，其中仅示出了相关部分。
图9C示出了现有技术中背面栅线和焊带的搭接区域的截面图，其中仅示出了相关部分。
图中各附图标记分别表示：1、背面栅线；2、背面电极；3、搭接区域；4、对位点；5、正面电极；6、导电胶；7、焊带；8、电池片。
具体实施方式
以下结合附图以具体实施例的方式对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
参见图1、图2和图3，用于叠瓦双面电池组件的电池片在切割前通常为正方形或者近似正方形，其具有正面和与正面相对的背面。如图1所示，在未切割电池片的背面形成有多条彼此平行地延伸的背面电极2，其沿着平行于电池片的一组平行边的方向延伸。图2示出了本发明实施例未切割电池片的背面栅线1，这些背面栅线1的方向与背面电极2的方向相交，优选是与背面电极2的方向垂直，用于收集电池片所产生的电流并通过电极输送到电池外部加以利用。如图3所示，在未切割电池片的正面形成有多条彼此平行地延伸的正面电极，其也沿着平行于电池片的相同一组平行边的方向延伸，与背面电极2存在对应关系。正面电极5与背面电极2的主要材料一般为银。
上述未切割电池片被切割后，即形成用于叠瓦双面电池组件的多个电池片8。每个电池片8在正面具有正面电极5，在背面具有背面电极2，且同一电池片8的正面电极5和背面电极2分别位于该电池片8的对侧。多个电池片8叠置后通过导电胶6粘接等形成叠瓦双面电池组件。
图5示出了本发明实施例的叠瓦双面电池组件，其包括多个叠置的双面电池片8。如图所示，在本发明中，叠瓦双面电池组件由多个电池片8在其两端处上下叠置构成，电池片8具有正面和与所述正面相对的背面，多条正面栅线位于电池片8的正面并且彼此平行地延伸，同时多条背面栅线1位于电池片8的背面并且平行于多条正面栅线延伸。叠瓦双面电池组件形成的电流由位于组件边沿处的引出线导出。其中，通过位于上方的电池片8的背面电极2与位于下方的电池片8的正面电极5形成电连接。根据本发明，在背面电极2主体之外增加搭接部3，用于与背面栅线1连接。使背面栅线1搭接到背面电极2主体之外的搭接部3，可以避免在电池片连接区域形成高度差，改善电池片8与电池片8之间的连接，同时保证了背面电极2与引出线(焊带)之间的有效焊接面积，提升组件的焊接能力，可以设计更窄的电极面积，匹配叠瓦组件更低重叠量趋势。
图4A和图4B分别示出了本发明实施例的未搭接状态下和搭接状态下的背面栅线1和背面电极2。如图所示，根据本发明的背面电极2包括主体和连接到主体侧部的搭接部3(还可参照图6A和图6B的剖面所示)，搭接部3用于与多个背面栅线1进行搭接。优选地，该搭接部3可以是突出于主体侧部之外沿着侧面延伸的多个部分，也可以是增设在主体之外沿着侧面延伸的加宽部。图4A和4B示出的是突出于背面电极2主体的多个大致截锥形搭接部3，用于与多个背面栅线1进行搭接。当然，搭接部3的形状不限于此，可以是突出于背面电极2主体外的沿着侧面延伸的半圆形、三角形、多边形或其它不规则形状，只要确保搭接部3能够用于与多个背面栅线1进行搭接即可。单纯地给背面电极2设置加宽部作为搭接部3，使得背面栅线1与背面电极2的搭接区域只位于该加宽部上，避开该电池片8的背面电极2和另一电池片8的正面电极5接合的区域以及与引出线(焊带)与背面电极4接合的区域也是可行的。优选该搭接部3与背面电极2主体是一体的，例如一体印刷而成。
参见图6A，该图是本发明实施例的图5中A区域的沿C-C剖切的放大截面图，其中为清楚起见，仅仅示出了上方电池片8背面和下方电池片8正面的电极和栅线和其间的导电胶6。其中，为了区分出搭接部3，在图6A和6B中将搭接部3绘制成与背面电极2主体不同，但是优选该搭接部3与背面电极2主体是一体的，例如一体印刷而成。根据本发明的实施例，叠瓦双面电池组件的电池片8两两搭接时，按图中方位，上方电池片8的背面栅线1的右端搭接背面电极2的左端的搭接部3，图中所示的背面电极2及其搭接部3的厚度小于背面栅线1的厚度。背面栅线1的右端搭接背面电极2的左端搭接部3的具体结构为：背面栅线1的右端的上半部向左缩进，下半部包住位于背面电极2的左端的部分搭接部3。下方电池片8的上侧从左至右为正面电极5和正面栅线，正面电极5的右端与所述正面栅线的左端接触。导电胶6涂覆在上方电池片8的背面电极2的主体和下方电池片8的正面电极5之间。更具体地，如图所示，在下方电池片8的上侧与上方电池片8连接处，按图中方位，在下方电池片8的上侧左端为正面电极5，其上涂覆导电胶6，导电胶6的上侧与背面电极2的主体下侧(而非搭接部3)接触，且导电胶6的宽度小于背面电极2主体的宽度，导电胶6与背面电极2(含主体和搭接部3)的厚度之和大致等于上方电池片8的背面栅线1的厚度。并且，由于搭接部3突出于背面电极2主体，因而导电胶6的左端不与上方电池片8的背面栅线1的右端相接触，而是在导电胶6的左端与上方电池片8的背面栅线1的右端突出的下半部之间留有一段空隙。通过这种构造，使得导电胶6仅与背面电极2主体相接触，从而避免了前述多平面汇合出现的高度差问题，背面栅线1不会架空相邻电池片8，导电胶6不仅能有效填充电池片之间的空隙，并且减少了导电胶6的用量。
参见图6B，是本发明实施例的图5中B区域的沿C-C的放大截面图，其中为清楚起见，仅仅示出了电池片背面的电极和栅线以及引出线(焊带)。其中，为了区分出搭接部3，将搭接部3绘制成与背面电极2主体不同，但是优选该搭接部3与背面电极2主体是一体的，例如一体印刷而成。根据本发明的实施例，按图中方位，电池片8的背面栅线1的右侧搭接到背面电极2主体之外的搭接部3，背面电极2的厚度小于背面栅线1的厚度。背面栅线1的右端搭接到背面电极2的左端的搭接部3的具体结构为：背面栅线1的右端的上半部向左缩进，下半部包住背面电极2的左端的部分搭接部3。在背面电极2的主体下侧为引出线即焊带7，焊带7的左端的上侧与背面电极2的主体下侧接触。焊带7和背面电极2的厚度之和大致等于上方电池片8的背面栅线1的厚度。并且，由于搭接部3突出于背面电极2主体，因而焊带7的左端不与上方电池片8的背面栅线1的右端相接触，而是在焊带7的左端与上方电池片8的背面栅线1的右端突出的下半部之间留有一段空隙。
以下描述根据本发明实施例的叠瓦双面电池组件的制造方法。根据本发明的实施例，在制造时，使背面电极2和背面栅线1的搭接部3在背面电极2主体外，避免相邻电池片8连接部处各平面之间的高度差，以免影响电池片8与电池片8之间的连接以及电池片8与引出线之间的焊接。
制造方法主要包括以下步骤：
制绒步骤：对单/多晶硅片进行表面制绒以获得良好的绒面结构，从而增大硅片的表面积以接收更多的光子(能量)，同时减少入射光的反射。
可选地，在制绒步骤之后可以清洗制绒时残留的液体，以减少酸性和碱性物质对电池制结的影响。
扩散制结步骤：通过例如三氯氧磷和硅片进行反应，得到磷原子。经过一段时间，磷原子进入硅片的表面层，并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散，形成N型半导体和P型半导体的交界面，完成扩散制结工序，实现光能到电能的转换。可以理解，其他类型的电池片制结技术可替代本步骤。
刻蚀步骤：由于扩散制结在硅片边缘形成了短路通道，PN结的正面所收集到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面而造成短路，因此需要通过例如等离子刻蚀将边缘PN结刻蚀去除，避免边缘造成短路。
由于扩散制结工序会使硅片表面形成一层磷硅玻璃，因此可选地可以通过去磷硅玻璃工序减少对叠瓦电池效率的影响。
镀膜步骤：采用原子层沉积(ALD)方法或者钝化发射极和背面电池(PERC)方式在背面层积一定厚度的三氧化二铝钝化层。为了减少硅片的表面反射，提高电池的转换效率，需要在硅片正面表面上沉积一层或多层的氮化硅减反射膜，可以通过例如等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)工序完成减反射膜制备。另外，为了实现良好的钝化效果，可以在电池片的相反的背面表面沉积背钝化膜以降低载流子的复合。
印刷步骤：在该步骤，按照背面栅线图形，在对应位置进行激光开槽，背面设计激光对位点4，利用一道CCD相机捕捉激光对位点4与一道印刷网版的对位点4进行精度对位以印刷背面电极2，根据本发明，在印刷时印刷出背面电极2主体和连接到主体侧部的搭接部3，之后利用二道CCD相机捕捉一道印刷后的对位点4与二道印刷网版的对位点4进行精度对位以印刷背面栅线。优选地，所印刷的搭接部3可以是突出于主体之外沿着主体侧部延伸的多个部分，也可以是增设在主体之外沿着侧部延伸的加宽部。参照图4A和4B可以印刷突出于背面电极2主体的沿着侧部延伸的多个大致截锥形搭接部3，用于与多个背面栅线1进行搭接。当然，所印刷的搭接部3的形状不限于此，可以是突出于背面电极2主体外的沿着侧部延伸的半圆形、三角形、多边形或其它不规则形状，只要确保搭接部3能够用于与多个背面栅线1进行搭接即可。
在印刷步骤中，还进行正面电极和正面栅线印刷，正面电极和正面栅线可以采用单次印刷工艺、二次印刷工艺或者分步印刷工艺完成。
烧结固化步骤：将经丝网印刷的硅片在高温下进行烧结固化，以实现有效的欧姆接触，形成叠瓦电池片。
测试步骤：经切割分离后的叠瓦电池小片可以按照先后顺序进入在线测试单元，例如，可以包括电性能(IV)测试单元、电致发光(EL)测试单元、外观视觉(VI)测试单元等，完成单独电池小片的测试分选，从而测试叠瓦片的性能。
在所述的制造方法，在粘结两相邻电池片8中上方电池片的背面电极2与下方电池片8的正面电极5时，导电胶6涂覆在背面电极2的主体上，而不涂覆在背面电极2的搭接部3，并且，背面栅线1仅与背面电极2的搭接部3搭接，而不与背面电极2的主体接触。
在所述的制造方法，其中，在叠瓦双面电池组件的边沿处设置将电流引出的引出线时，引出线仅与背面电极2的主体连接。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (16)
1.一种叠瓦双面电池组件，其由多个电池片(8)叠置构成，每个电池片(8)具有正面和与所述正面相对的背面，正面具有正面电极(5)，背面具有平行于正面电极且位于对侧的背面电极(2)，背面还包括彼此平行地延伸且与背面电极(2)相交的多条背面栅线(1)，叠置时两相邻电池片(8)中上方电池片(8)的背面电极(2)与下方电池片(8)的正面电极(5)连接，其特征在于：
背面电极(2)包括主体和连接到主体侧部的用于与多条背面栅线(1)进行搭接的搭接部(3)，用于粘结两相邻电池片(8)中上方电池片(8)的背面电极(2)与下方电池片(8)的正面电极(5)的导电胶(6)涂覆在背面电极(2)的主体上，
其中，当所述背面栅线的右端搭接到所述背面电极的左端的所述搭接部时，所述背面栅线的右端的上半部向左缩进，所述背面栅线的下半部包住所述搭接部的一部分。
2.如权利要求1所述的叠瓦双面电池组件，其中，在叠瓦双面电池组件的边沿处设有将电流引出的引出线，所述引出线仅与背面电极(2)的主体连接。
3.如权利要求1或2所述的叠瓦双面电池组件，其中，所述搭接部(3)是突出于主体侧部之外沿着侧面延伸的多个部分。
4.如权利要求3所述的叠瓦双面电池组件，其中，所述多个部分为突出于主体外、沿着侧面延伸的半圆形或多边形部分。
5.如权利要求1或2所述的叠瓦双面电池组件，其中，所述搭接部(3)是增设在主体之外沿着侧面延伸的加宽部。
6.如权利要求1或2所述的叠瓦双面电池组件，其中，背面电极(2)的厚度小于背面栅线(1)的厚度。
7.如权利要求3所述的叠瓦双面电池组件，其中，所述背面电极(2)的搭接部(3)和主体是一体印刷而成。
8.如权利要求3所述的叠瓦双面电池组件，其中，所述多个部分为突出于主体外、沿着侧面延伸的截锥形或三角形部分。
9.一种制造如权利要求1-8中任一项所述的叠瓦双面电池组件的制造方法，包括在电池片(8)的印刷步骤中印刷出背面电极(2)，所述背面电极(2)包括主体和连接到主体侧部的用于与多条背面栅线(1)进行搭接的搭接部(3)。
10.如权利要求9所述的制造方法，其中，印刷出的搭接部(3)是突出于主体侧部之外沿着侧面延伸的多个部分。
11.如权利要求10所述的制造方法，其中，印刷的所述多个部分为突出于主体外沿着侧面延伸的半圆形或多边形部分。
12.如权利要求9所述的制造方法，其中，印刷出的搭接部(3)是增设在主体之外沿着侧面延伸的加宽部。
13.如权利要求10或12所述的制造方法，其中，在电池片(8)的印刷步骤中，通过激光对位点(4)精准对位印刷背面电极(2)和背面栅线(1)，使得多条背面栅线(1)搭接到背面电极(2)的搭接部(3)。
14.如权利要求13所述的制造方法，其中，在粘结两相邻电池片(8)中上方电池片(8)的背面电极(2)与下方电池片(8)的正面电极(5)时，导电胶(6)涂覆在背面电极(2)的主体上。
15.如权利要求14所述的制造方法，其中，在叠瓦双面电池组件的边沿处设置将电流引出的引出线时，引出线仅与背面电极(2)的主体连接。
16.如权利要求10所述的制造方法，其中，印刷的所述多个部分为突出于主体外沿着侧面延伸的截锥形或三角形部分。
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