CN110112231A - 一种太阳能叠瓦电池组件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能叠瓦电池组件，其包括至少两个太阳能电池条，所述太阳能电池条依次层叠排布，形成太阳能叠瓦电池组件；所述太阳能电池条包括正面电极和背面电极，所述正面电极包括至少一根正面主栅与至少一根正面副栅；所述背面电极包括至少一根背面主栅；所述正面主栅与背面主栅的均设有留边；所述背面主栅的宽度大于所述正面主栅的宽度；相邻的所述太阳能电池条通过所述正面主栅与背面主栅相连，形成太阳能叠瓦电池组件。本发明的正面电极与背面电极的重叠宽度可调，实现了叠瓦电池串长度的调节；进而使得本发明中一种电池图形可兼容不同的重叠宽度，拓宽了太阳能叠瓦电池片的应用范围，简化了生产工艺。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种太阳能叠瓦电池组件及其制备方法。
背景技术
传统的太阳能电池条采用金属焊带连接，其容易发生断裂和腐蚀，且焊带占用组件受光面积；降低了太阳能电池组件的效率。
较先进的技术是采用叠瓦的形式进行连接，通过调整组件串、并联设计，改变电池片间的焊接方式(采用导电胶粘结)，相同组件面积有效增加了电池片的数量，从而提升单位面积的组件功率。例如，中国专利申请201820495566.X即公开了一种PERC太阳能电池条叠瓦组件，其将太阳能电池条的正面主栅线和背电场通过导电胶粘结，在背电场不设背电极。然而，这种连接方式不稳固，且电流汇集效率差，影响整体的光电转化效率。
另外，对于现有的叠瓦太阳能电池条，其一般是一种电池图形对应一种重叠宽度，在实际使用过程中，往往造成使用不便。具体的，现有的太阳能叠瓦电池组件，太阳能电池条之间通过正面主栅与背面主栅连接，正面主栅与背面主栅之间具有一定的重叠宽度，以提高连接稳定性；但是，重叠部分也减小电池片的吸光面积，降低电池效率。为此，现有通用的做法是采用某固定的重叠宽度，以达到电池效率与连接稳定性的统一。这就使得现有的叠瓦组件一般是一种电池图形对应一种重叠宽度，也就是说，在太阳能电池条图形印刷固定后，其仅适应于一种特定尺寸的太阳能组件，调节宽度的难度很高，或者调节范围很窄；而对于特定尺寸的组件，这种固定的重叠宽度使得调节十分不便。或者，为了调整整体组件的宽度，在太阳能电池切片时，增加留边的宽度，以从整体上减小宽度。但这样会造成太阳能电池条吸光面积减少，降低太阳能电池效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种太阳能叠瓦电池组件，其电池串长度可调，可满足不同尺寸太阳能电池组件的要求。
本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种太阳能叠瓦电池组件的制备方法，其工艺流程简单，成本低。
为了解决上述问题，本发明提供了一种太阳能叠瓦电池组件，其包括至少两个太阳能电池条，所述太阳能电池条依次层叠排布，形成太阳能叠瓦电池组件；
所述太阳能电池条包括正面电极和背面电极，所述正面电极包括至少一根正面主栅与至少一根正面副栅；所述背面电极包括至少一根背面主栅；所述正面主栅与背面主栅的两侧均设有留边；
所述背面主栅的宽度大于所述正面主栅的宽度；
相邻的所述太阳能电池条通过所述正面主栅与背面主栅相连，形成太阳能叠瓦电池组件。
作为上述技术方案的改进，所述背面主栅宽度：正面主栅宽度＝(1.5-4):1，所述正面主栅的宽度为0.3-1.5mm；
所述留边的宽度为0.2-1.0mm。
作为上述技术方案的改进，所述正面主栅与背面主栅错开设置。
作为上述技术方案的改进，所述太阳能电池条还包括第二太阳能电池条，所述第二太阳能电池条设有倒角，并在所述倒角出设有加粗的正面主栅。
作为上述技术方案的改进，所述背面主栅包括若干分段结构，每个分段结构内均设有至少一个镂空结构，所述镂空结构内不填充浆料。
作为上述技术方案的改进，所述镂空结构呈正方形、长方形、六边形、八边形或星形。
作为上述技术方案的改进，所述太阳能电池条背面包括至少一根背面主栅和覆盖太阳能电池条背面整面的铝背场；所述背面主栅贯穿所述铝背场并与所述太阳能电池条连接，所述太阳能电池条背面不具有由贵金属形成的背面副栅。
作为上述技术方案的改进，所述背面电极包括至少一根背面主栅与至少一根背面副栅。
相应的，本发明还公开了一种上述的太阳能叠瓦电池组件的制备方法，其包括：
(1)对硅片进行预处理，并在硅片表面形成正面电极和背面电极；
(2)对硅片进行切割，形成太阳能电池条；
(3)将太阳能电池条逐个层叠排布，相邻的太阳能电池条通过背面主栅与正面主栅相连，并烘干；形成叠瓦电池串；
(4)对叠瓦电池串进行高温烧结，使浆料固化；
(5)对叠瓦电池串进行抗LID退火，分档测试后，封装成太阳能叠瓦电池组件。
相应的，本发明还公开了另一种上述太阳能叠瓦电池组件的制备方法，其包括：
(1)对硅片进行预处理，并在硅片表面印刷正面电极和背面电极；
(2)烧结硅片，使所述浆料固化；并对硅片进行抗LID退火，分档测试，得到电池片；
(3)对电池片的背面进行切割，在电池片正面主栅或背面主栅附近形成切割槽；
(4)在电池片背面主栅上印刷或者喷涂导电胶；
(5)沿所述切割槽分割电池片，形成太阳能电池条；
(6)将太阳能电池条逐个层叠排布，然后加热固化，形成叠瓦电池串；
(7)将叠瓦电池串排版后，层叠并封装形成太阳能叠瓦电池组件。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明提供一种太阳能叠瓦电池组件，包括至少两个太阳能电池条，太阳能电池条之间通过正面主栅与背面主栅相连，形成太阳能叠瓦电池组件，其具有以下优点：
1.本发明通过设计背面电极宽度大于正面电极的宽度，使得正面电极与背面电极的重叠宽度可调，从而实现了叠瓦电池串长度的调节；进而使得本发明中一种电池图形可兼容不同的重叠宽度，拓宽了太阳能叠瓦电池片的应用范围，简化了生产工艺。
2.本发明在太阳能电池条边缘设置了倒角，并对倒角内的主栅进行了加粗设计，其有助于电流收集，能够解决倒角电池串制成的叠瓦组件边缘EL发黑的问题。
3.本发明在太阳能电池条背面设计镂空结构，由于镂空处没有铝硅合金，会使得铝硅合金的应力得到释放，进而在形成组件之后，有效提升机械载荷；同时，这种镂空结构也可节省银浆用量，节省成本。
附图说明
图1是本发明一种太阳能叠瓦电池组件的结构示意图；
图2是本发明太阳能叠瓦电池组件的连接结构示意图；
图3是本发明太阳能电池条正面结构示意图；
图4是本发明太阳能电池条背面结构示意图；
图5是本发明另一实施例太阳能电池条背面结构示意图；
图6是本发明太阳能叠瓦电池组件的连接结构示意图；
图7是本发明另一实施例中太阳能电池条背面的结构示意图；
图8是本发明另一实施例中太阳能电池条背面的结构示意图；
图9是图7和图8中E位置的局部放大图；
图10是本发明太阳能电池条层叠排布的结构示意图；
图11是本发明另一种太阳能电池条层叠排布的结构示意图；
图12是本发明一种太阳能叠瓦电池组件的制备方法流程图；
图13是本发明一种太阳能叠瓦电池组件的另一制备方法流程图。
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。
现有的太阳能叠瓦电池组件重叠宽度不可调，实际使用不便。为了克服上述问题，本发明提供了一种太阳能叠瓦电池组件，请参见图1-图4；其包括至少两个太阳能电池条1，所述太阳能电池条1依次层叠排布，形成太阳能叠瓦电池组件；所述太阳能电池条1包括正面电极和背面电极；所述正面电极包括至少一根正面主栅11和至少一根正面副栅12(虚线为激光切割线)；所述背面电极包括至少一根背面主栅13；相邻的所述太阳能电池条1通过所述正面主栅11与背面主栅13相连，形成太阳能叠瓦电池组件。
其中，所述背面主栅13的宽度大于所述正面主栅11的宽度；正面主栅11和背面主栅13的一侧都设有留边14。本发明通过设计背面电极宽度大于正面电极的宽度，使得正面电极和背面电极的重叠宽度可调，从而实现了叠瓦电池串长度的调节，进而使得本发明中的同一种电池图形可兼容不同的重叠宽度，拓宽了太阳能叠瓦电池片的应用范围。特别的，对于一些特定尺寸的组件，可调节重叠宽度的太阳能电池条会极大程度地方便组件组装，提升组件效率：具体的，在一些情况下，增加重叠宽度，可增加组件内太阳能电池条的数量，提升组件整体的效率；在另一些情况下，减少重叠宽度，可提高组件的有效受光面积，提高组件的功率。
参见图6，在本实施例之中，正面主栅11与背面主栅13错开设置，每一个太阳能电池条1的正面主栅11连接于前一片太阳能电池条1的背面主栅13；相邻的太阳能电池条1的长边重叠，形成面接触，降低了串联电阻和电阻损耗，显著提升了叠瓦组件的效率。
其中，正面主栅11与背面主栅13两侧均设有留边14；优选的，所述留边14的宽度为0.2-1.0mm；留边14的存在进一步拓宽了叠瓦组件重叠宽度调节范围，同时也可满足丝网印刷工艺的需求，此外，留边14也可起到降低串联电阻的作用。需要说明的是，在常用的叠瓦太阳能电池组件之中，通常通过调整留边宽度来调整重叠宽度，故留边宽度一般大于1.0mm，会造成浪费。而本发明通过拓宽背电极13的宽度解决了此问题，使得留边14的宽度大幅降低，提升了叠瓦太阳能电池组件的效率。
通过正面主栅11、背面主栅13以及留边14的调节，本实施例之中最小重叠宽度＝正面主栅宽度+2×留边宽度；最大重叠宽度＝背面主栅宽度+2×留边宽度；重叠宽度的可调整范围＝背面主栅宽度-正面主栅宽度。
进一步的，为了提升叠瓦电池组件重叠宽度的可调性，在本实施例中，背面主栅13的宽度：正面主栅11的宽度＝(1.5-4)：1；具体的背面主栅13的宽度可为正面主栅11宽度的1.5倍、2倍、3倍、3.5倍或4倍，但不限于此。具体的，本实施例中，所述正面主栅11的宽度为0.3-1.5mm。背面主栅的宽度为0.45-8mm；优选的为1-6mm；当背面主栅过宽时，会增加电池背面的金属复合，导致电池片的效率下降；同时对于双面组件来说也会造成太阳能电池背面吸光面积的下降，降低太阳能电池条组件整体功率；此外也会造成浪费浆料的缺陷。当背面主栅13过窄时，叠瓦电池组件的重叠宽度调节范围过窄，电池片之间的连接不稳固；接触电阻过高，组件的功率及可靠性会有一定的下降。
为了调整重叠宽度，本发明拓宽了背面主栅13的宽度；但为了克服调宽背面主栅带来的金属复合、降低效率、浪费浆料的缺陷，参见图7-图9，在本发明的另一实施例之中，设计了特殊形状的背面主栅13。具体的，所述背面主栅13包括若干分段结构15；每段分段结构内均设有至少一个镂空结构16；所述镂空结构16内部不填充导电浆料，以节省浆料；这种镂空结构16会使得铝硅合金的应力得到释放，压成组件之后，有利于提高组件的机械载荷；同时镂空结构也增加太阳能电池条的吸光面积。进一步的，可将上述镂空结构设计成正方形、长方形、六边形、八边形或星形；进一步优选的，镂空设计为长方形，长方形的镂空便于网版图形设计，节省生产成本；同时也能达到不降低背面吸光面积，降低浆料使用量的目的。
需要说明的是，本发明的主栅和副栅可以是直线、分段、曲线等形式，激光切割线也可以是直线或曲线，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。
参见图6，在本实施例之中，相邻太阳能电池条1之间通过正面主栅11与背面主栅13相连接；所述正面主栅11与背面主栅13之间通过导电胶2连接；优选的，所述导电胶2的宽度与正面主栅11的宽度比例为0.5-0.9:1，进一步优选为0.7-0.9:1；此宽度范围的导电胶能确保电流的充分传导，也能确保组件的机械强度。在另一实施例之中，正面主栅11与背面主栅13之间通过共用正面主栅或背面主栅浆料的方式进行连接。采用浆料连接，可将叠瓦电池的激光切割与叠瓦连接工序融入到电池制造过程之中，大幅简化太阳能叠瓦电池组件的制造流程，降低成本。
参见图4，在本实施例中，太阳能电池条为单面电池条。具体的，所述太阳能电池条背面包括至少一根背面主栅13和覆盖太阳能电池条背面整面的铝背场17；所述背面主栅13贯穿所述铝背场17并与所述太阳能电池条连接，所述太阳能电池条背面不具有由贵金属浆料形成的背面副栅。
参见图5，在本发明的另一实施例中，太阳能电池条为双面电池条。具体的，所述太阳能电池条背面包括至少一根背面主栅13与至少一根背面副栅18。即在太阳能电池条1背面不设置全铝背电场17，使得太阳能电池条可以双面吸光，进一步提升太阳能电池条的效率。
为了更好的说明本发明的方案，本发明将太阳能电池条分为第一太阳能电池条与第二太阳能电池条，其中，参见图3，第一太阳能电池条为矩形；其正面设有至少一根正面主栅11与至少一根正面副栅12；背面设有至少一根背面主栅13。参见图9，第二太阳能电池条为矩形，但其设有倒角，并在所述倒角出设有加粗的正面主栅11。
相应的，本发明中的太阳能叠瓦电池组件也可分为两种：一种是由第一太阳能电池条形成的第一太阳能叠瓦电池组件(如图9)；第二种是由第二太阳能电池条形成的第二太阳能叠瓦电池组件(如图10)；本发明在第二种太阳能片的倒角处设计了加粗的正面主栅11，其有助于电流收集，能够解决此种太阳能电池条组成的叠瓦组件边缘处EL发黑的问题。
需要说明的是，本发明对太阳能电池条的形状没有特殊的限制；其优选为矩形、梯形，或类似矩形，类似梯形，但不限于此。
相应的，本发明还公开了一种太阳能叠瓦组件的制备方法，如图11所示，其包括：
S101：对硅片进行预处理，并在硅片表面印刷正面电极和背面电极；
具体的，依照电极图案设计，在硅片正面印刷正面主栅11和正面副栅12，在硅片背面印刷背面主栅13。优选的，还包括在硅片背面印刷背面副栅18。
S102：对硅片进行切割，形成太阳能电池条；
切割后的太阳能电池条分为第一太阳能电池条和第二太阳能电池条；所述第一太阳能电池条呈矩形，其正面设有正面主栅11和正面副栅12；其背面设有背面主栅13和背面副栅18；所述第二太阳能电池条呈矩形，其设有倒角，在倒角处设有加粗的正面主栅11；第二太阳能电池条正面还设有正面主栅11和正面副栅12，背面设有背面主栅13和背面副栅18。
S103：将太阳能电池条逐个层叠排布，相邻的太阳能电池条通过背面主栅与正面主栅相连，并烘干；形成叠瓦电池串；
具体的，将第一太阳能电池条层叠排布，形成第一太阳能电池叠瓦串；将第二太阳能电池条层叠排布，形成第二太阳能电池叠瓦串。
S104：对叠瓦电池串进行高温烧结，使浆料固化；
S105：对叠瓦电池串进行抗LID退火，分档测试后，封装成太阳能叠瓦电池组件。
其中，将退火后的太阳能电池叠瓦串排版、层叠、封装后形成太阳能叠瓦电池组件。
采用该方法，可将激光切割和分片的叠瓦连接融入到电池制造过程中，相邻分片之间通过电极浆料连接，通过烧结形成太阳能叠瓦电池组件，简化了工艺流程，降低了成本。
本发明亦可采用下述方法制得(图12)：
S201：对硅片进行预处理，并在硅片表面印刷正面电极和背面电极；
具体的，依照电极图案设计，在硅片正面印刷正面主栅11和正面副栅12，在硅片背面印刷背面主栅13。优选的，还包括在硅片背面印刷背面副栅18。
S202：烧结硅片，并对硅片进行抗LID退火，得到电池片；
S203：对电池片的背面进行切割，在电池片正面主栅或背面主栅附近形成切割槽；
S204：在电池片背面主栅上印刷或者喷涂导电胶；
具体的，在背面主栅上通过丝网印刷印刷导电胶，或者喷涂导电胶；
S205：沿所述切割槽对电池片进行分裂，形成太阳能电池条；
其中，通过专门的裂片机构对电池片沿切割槽进行分离成电池条；
具体的，分离后的电池片形成第一太阳能电池条与第二太阳能电池条；其中，第一太阳能电池条正面包括正面主栅11与正面副栅12；背面包括背面主栅13与铝背场17；第二太阳能电池条为矩形，但其设有倒角，并在倒角出设有加宽的正面主栅11；第二太阳能电池条正面还包括正面主栅11和正面副栅12；背面包括背面主栅13和铝背场17。
S206：将太阳能电池条逐个层叠排布，然后加热固化，形成叠瓦电池串；
具体的，将第一太阳能电池条层叠排布形成第一太阳能电池叠瓦串；将第二太阳能电池条层叠排布形成第二太阳能电池叠瓦串。
S207：将叠瓦电池串排版，层叠并封装形成太阳能叠瓦电池组件。
进一步的，所述预处理包括：
(1.1)在硅片形成绒面；
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；
(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)
1.一种太阳能叠瓦电池组件，其特征在于，包括至少两个太阳能电池条，所述太阳能电池条依次层叠排布，形成太阳能叠瓦电池组件；
所述太阳能电池条包括正面电极和背面电极，所述正面电极包括至少一根正面主栅与至少一根正面副栅；所述背面电极包括至少一根背面主栅；所述正面主栅与背面主栅的两侧均设有留边；
所述背面主栅的宽度大于所述正面主栅的宽度；
相邻的所述太阳能电池条通过所述正面主栅与背面主栅相连，形成太阳能叠瓦电池组件。
2.如权利要求1所述的太阳能叠瓦电池组件，其特征在于，所述背面主栅宽度：正面主栅宽度＝(1.5-4):1，所述正面主栅的宽度为0.3-1.5mm；
所述留边的宽度为0.2-1.0mm。
3.如权利要求2所述的太阳能叠瓦电池组件，其特征在于，所述正面主栅与背面主栅错开设置。
4.如权利要求3所述的太阳能叠瓦电池组件，其特征在于，所述太阳能电池条还包括第二太阳能电池条，所述第二太阳能电池条设有倒角，并在所述倒角出设有加粗的正面主栅。
5.如权利要求4所述的太阳能叠瓦电池组件，其特征在于，所述背面主栅包括若干分段结构，每个分段结构内均设有至少一个镂空结构，所述镂空结构内不填充浆料。
6.如权利要求5所述的太阳能叠瓦电池组件，其特征在于，所述镂空结构呈正方形、长方形、六边形、八边形或星形。
7.如权利要求1-6任一项所述的太阳能叠瓦电池组件，其特征在于，所述太阳能电池条背面包括至少一根背面主栅和覆盖太阳能电池条背面整面的铝背场；所述背面主栅贯穿所述铝背场并与所述太阳能电池条连接，所述太阳能电池条背面不具有由贵金属形成的背面副栅。
8.如权利要求1-6任一项所述的太阳能叠瓦电池组件，其特征在于，所述背面电极包括至少一根背面主栅与至少一根背面副栅。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的太阳能叠瓦电池组件的制备方法，其特征在于，包括：
(1)对硅片进行预处理，并在硅片表面形成正面电极和背面电极；
(2)对硅片进行切割，形成太阳能电池条；
(3)将太阳能电池条逐个层叠排布，相邻的太阳能电池条通过背面主栅与正面主栅相连，并烘干；形成叠瓦电池串；
(4)对叠瓦电池串进行高温烧结，使浆料固化；
(5)对叠瓦电池串进行抗LID退火，分档测试后，封装成太阳能叠瓦电池组件。
10.一种如权利要求1-8任一项所述的太阳能叠瓦电池组件的制备方法，其特征在于，包括：
(1)对硅片进行预处理，并在硅片表面印刷正面电极和背面电极；
(2)烧结硅片，使所述浆料固化；并对硅片进行抗LID退火，分档测试，得到电池片；
(3)对电池片的背面进行切割，在电池片正面主栅或背面主栅附近形成切割槽；
(4)在电池片背面主栅上印刷或者喷涂导电胶；
(5)沿所述切割槽分割电池片，形成太阳能电池条；
(6)将太阳能电池条逐个层叠排布，然后加热固化，形成叠瓦电池串；
(7)将叠瓦电池串排版后，层叠并封装形成太阳能叠瓦电池组件。
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