CN110634981B - 一种新型叠片组件用超薄端引线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型叠片组件用超薄端引线，通过互插式原理，形成左右两部分超薄端引线；制备时准备左端引线图形、右端引线图形和冲压残料图形，以上三个冲压图形无间隙排布在待冲压超薄基片上，其中左端引线图形与右端引线图形对称且相互交叉，一次冲压形成两条端引线和一条冲压残料，去除冲压残料，得到的两条端引线配合常规汇流条，实现叠片电池串串并联。本发明采用互插式原理，充分利用超薄汇流条基片有效面积，一次冲压可形成2条超薄端引线，且冲压后残留量较少，提高超薄端引线冲压效率，降低材料成本；冲压后端引线配合常规汇流条，可实现叠片组件串并联，且降低回流端电学损耗，提高叠片组件功率，提高叠片技术市场竞争力。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池组件技术领域，具体涉及一种新型叠片组件用超薄端引线。
背景技术
太阳能电池的叠片技术通过导电胶或其他导电体连接，将激光切割后的长条形电池片通过“叠瓦”方式重叠焊接，形成一条无片间距的长条形电池串。叠片组件通过消除电池片片间距，提高组件有效发电面积，在组件尺寸不变或小幅增加的条件下大幅提高组件功率。叠片组件目前是高功率组件主要技术路线之一，具有组件有效发光面积大、高组件功率和效率、高电池片回收利用率等特点。
叠片技术需要通过导电介质粘接，前一片电池片背电极和后一电池正面电极项链，形成一长串无片间距的长条形电池串。叠片电池串由于其特殊的“叠瓦”方式，电池串两端需通过在正/背面主栅线上焊接锡铅焊带或锡铅汇流条才可实现不同电池串的串并联结构。由于叠片电池片正/背面主栅线采用连续直线或密堆分段模式，采用常规厚度焊带或汇流条焊接叠片电池片主栅线时，由于硅片和焊带热膨胀系数不同，导致焊接后电池片翘曲。常规焊带（厚度0.25mm）或常规汇流条（厚度0.35mm或0.4mm）焊接叠片电池串端正/背主栅线，会导致严重翘曲以至于电池串焊接处开胶或电池片碎片。为了降低端引线焊接导致的电池片翘曲，故采用超薄汇流条，超薄汇流条厚度≤0.15mm，厚度优选0.1-0.12mm。
采用超薄端引线可降低叠片电池串焊接后翘曲，但超薄端引线过窄，组件汇流产生电学损耗较大。端引线加宽，虽可降低汇流产生的电学损耗，但增加电池片翘曲程度，目前采用的手段是对超薄汇流条进行冲压，有两种冲压模式：（1）采用基片宽度16-20mm超薄汇流条，采取中间冲矩形孔，冲压后图形为两边宽度不同的梯子形状，使用时窄边焊接叠片电池串主栅线，宽边翻折，汇流条与电池片重叠部分采用绝缘垫条隔离；（2）采用基片宽度7-10mm超薄汇流条，采取中间冲长条形孔，形成左右宽度均等的梯形超薄端引线，使用时一边焊接叠片电池串主栅线，一边焊接常规汇流条，实现叠片组件串并联。
两种冲压模式存在以下缺点：
（1）冲压后残料较多，且残料暂无办法有效回收利用，超薄汇流条本身成本较高，冲压残料较大进一步提高超薄端引线成本，提高叠片组件成本。
（2）目前叠片端引线需采用超薄基片冲压后成形，一次冲压只能产生一段端引线，速率较慢。
以上两点提高了超薄端引线制作难度，提高叠片组件成本，不利于叠片技术产业化发展。
山东力诺太阳能电力股份公司通过设计了一种左右厚度不一致的端引线，对超薄端采取冲压形成分段式花纹，超薄端焊接电池串正/背面主栅线，常规厚度部分承担叠片组件汇流部分。申请专利的名称是《一种使用复合焊带的光伏叠片组件》，专利号：CN207068890 U
这个技术方案有以下缺点：
（1）左右厚度不同汇流条实际制作工艺难度较大，且厚度不同冲压难度较大，超薄边易出现卷边；
（2）分段式超薄焊接端适用于连续性主栅电极，分段式电极必须满足电极位和分段焊带位匹配，否则提高端引线焊接难度；
（3）一次冲压仅形成一条端引线，冲压效率低且冲压残料较多。
因此需要提高超薄端引线冲压效率，降低超薄基片冲压残留量，提高利用率。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种新型叠片组件用超薄端引线，一次冲压形成两条互插式超薄端引线，结构新颖，充分利用超薄基片有效空间，提高超薄端引线冲压效率，降低超薄基片冲压残留量；配合常规汇流条使用，有效降低叠片组件汇流电损，达到降本增效的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种新型叠片组件用超薄端引线，包括左端引线和右端引线，所述左端引线和右端引线结构对称，二者为互插式结构且互插后彼此之间缝隙小于1mm。
本发明所述的左端引线，包括一个长条区和数个T字区，左边为长条区域，右边为T字区域，T字区域底端和长条区长边相连，长条区焊接叠片电池串主栅线，T字区远离长条区一端焊接常规汇流条，实现叠片电池串串并联。长条区域长度等于端引线长度，宽度1-2mm，优选1-1.5mm；T字区域个数根据T字部分尺寸设计，要求相邻T区域与长条区相连处间隔≥10mm，间隔优选≥15mm。
右端引线，包括1个长条区和数个T字区，右边为长条区域，左边为T字区域，T字区域底端和长条区长边相连，长条区焊接叠片电池串主栅线，T字区远离长条区一端焊接常规汇流条，实现叠片电池串串并联。长条区域长度等于端引线长度，宽度1-2mm，优选1-1.5mm；T字区域个数根据T字部分尺寸设计，要求相邻T区域与长条区相连处间隔≥10mm，间隔优选≥15mm。
一种新型叠片组件用超薄端引线的制备方法，准备三个冲压图形，分别是左端引线图形、右端引线图形和冲压残料图形，以上三个冲压图形无间隙排布在待冲压超薄基片上，其中左端引线图形与右端引线图形对称且相互交叉，一次冲压形成两条端引线和一条冲压残料，去除冲压残料后得到两条端引线。
其中冲压残料为一段超薄基片冲压后残料废料，本发明经过互插图形冲压后残料为长条形工字结构，可大幅降低超薄超薄端引线冲压残料余量，提高超薄基片利用率。
超薄基片为端引线冲压前超薄汇流条，超薄基片厚度≤0.15mm，厚度优选0.1-0.12mm；超薄基片宽度15-25mm，优选16-20mm；超薄基片基材为铜基材，镀层可采用锡铅合金，也可采用其他组分可焊接合金。
一种新型叠片组件用超薄端引线的使用方法，冲压后端引线可配合常规汇流条，实现叠片电池串串并联。
常规汇流条要求厚度≥0.35mm，厚度优选≥0.4mm，常规汇流条要求横截面积≥1.75mm2，电阻率≤0.0245Ω*mm2/m，在满足横截面积的条件下，常规汇流条宽度可调整。
本发明的有益效果是：
本发明设计一种叠片组件用超薄端引线，其图形结构采用互插式原理，充分利用超薄汇流条基片有效面积，一次冲压可形成2条超薄端引线，且冲压后残留量较少，提高超薄端引线冲压效率，降低材料成本。冲压后端引线配合常规汇流条，可实现叠片组件串并联，且降低回流端电学损耗，提高叠片组件功率，提高叠片技术市场竞争力。
附图说明
图1本发明设计的互插式超薄端引线冲压图形及冲压后各部分形状。
图2为目前20mm宽超薄端引线冲压后图形及使用方式。
图3为目前7-10mm宽超薄端引线冲压后图形及使用方式。
图4为本发明冲压后左端引线使用方式。
图5为本发明冲压后右端引线使用方式。
图6为本发明所述超薄端引线实际应用方式。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
图1为实施例采用的叠片用超薄端引线冲压设计图，超薄基片1-1上密集排布左端引线1-2，右端引线1-3和冲压残料1-4。实施例1中超薄基片1-1长度150mm，宽度10mm；冲压后左右端引线1-2和1-3长150mm，宽8mm；冲压残料1-4成条状工字纹，宽度1mm，残料总长度290mm，残料占基片比例为19.3%。
图2为目前常用的20mm宽超薄端引线冲压图形，该图形采用中间矩形孔，形成左右宽度不一的梯形镂空冲压图形，窄端2-1链接叠片电池串正/背主栅线，宽端2-2作为叠片组件汇流部分，冲孔2-3为矩形孔，孔长15-20mm。实际使用中该汇流条窄端焊接电池串，宽端首尾连接实现叠片电池串串并联，完成组件焊接后，端引线沿着翻折线2-4翻折，翻折部分堆叠在叠片电池串背面，采用绝缘垫条与电池串绝缘隔离。此种方案不仅超薄端引线成本较高，且制作过程需增加端引线翻折工艺，增加绝缘垫条使用量，增加组件制作耗时和成本。
图3为目前常用的7mm款超薄端引线冲压图形，该图形采用中间长条形冲孔3-3，形成左右宽度相等的镂空冲压图形。端引线一端3-1焊接叠片电池串正/背主栅线，另一端3-2与常规汇流条焊接，实现叠片电池串串并联。由于此款汇流条汇流部分端引线横截面积过小，必须焊接常规汇流条，避免汇流部分电学损耗过大降低叠片组件功率。7mm端引线增加了少量常规汇流条成本，大幅降低超薄端引线以及绝缘垫条成本，且采用更快的焊接工艺代替翻折工艺，提高叠片组件制作效率。
电学功率计算
目前超薄短引线的汇流部分电学损耗计算分为两种，一种为图2所显示20mm端引线汇流模式，直接采用超薄焊带进行电流汇流，汇流部分界面宽4.45mm，厚0.12mm；另一种为图3所显示7mm端引线或图1本发明设计的互插式端引线，，此模式下超薄端引线焊接常规汇流条，常规汇流条承担汇流工作，常用的常规汇流条宽度6mm，厚度0.4mm。表1对比了竖排6并联排版下两种模式下汇流部分电学损耗：
表1 竖排6并联叠片组件不同模式汇流条电学损耗
表1显示采用超薄端引线搭配常规汇流条，汇流部分电学损耗为0.1408W，比单纯使用超薄端引线汇流电学损耗降低0.4929W。
超薄端引线成本计算
表2对比了竖排6并联组件分别采用20mm、7mm和本发明设计的互插式超薄端引线成本，根据目前厂商报价，未冲压超薄基片成本140元/Kg，常规汇流条成本72.5元/Kg：
表2 叠片组件采用不同端引线成本对比
根据表2对比结果，采用本专利设计的互插式叠片端引线，每块组件超薄端引线和常规汇流条成本为4.29元，比采用20mm汇流条1.13元，比采用7mm汇流条降低0.48元。
图4为左端引线1-2应用情况，左端引线长条区焊接叠片电池串4-1正/背面主栅线，T字区域焊接常规汇流条4-2，叠片电池串通过常规汇流条链接形成组件串并联结构。
图5为右端引线1-3应用情况，左端引线长条区焊接叠片电池串4-1正/背面主栅线，T字区域焊接常规汇流条4-2，叠片电池串通过常规汇流条链接形成组件串并联结构。
图6为左右端引线实际串并联情况，端引线1-1或1-2的长条区域和叠片电池串4-1正/背电极焊接，T字区域与常规汇流条4-2焊接，常规汇流条4-2可为一体式也可为分段焊接，通过焊接常规汇流条4-2实现叠片组件串并联。
本发明有三个优点：
1、采用互插式设计，降低超薄汇流条冲压残料；
2、一次冲压形成2条超薄端引线，提高端引线冲压效率；
3、超薄端引线和常规汇流条搭配使用，降低叠片组件汇流电学损耗。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
Claims (6)
1.一种新型叠片组件用超薄端引线，其特征在于：包括左端引线和右端引线，所述左端引线和右端引线结构对称，二者为互插式结构且互插后彼此之间缝隙小于1mm；左端引线和右端引线厚度≤0.15mm；
所述的左端引线，包括一个长条区和数个T字区，长条区在左边，T字区在右边，T字区底端和长条区长边相连，长条区焊接叠片电池串主栅线，T字区远离长条区一端焊接常规汇流条，实现叠片电池串串并联，长条区长度等于端引线长度，宽度1-2mm，T字区个数根据T字部分尺寸设计，相邻T区与长条区相连处间隔≥10mm；
所述的右端引线，包括1个长条区和数个T字区，长条区在右边， T字区在左边，T字区底端和长条区长边相连，长条区焊接叠片电池串主栅线，T字区远离长条区一端焊接常规汇流条，实现叠片电池串串并联，长条区长度等于端引线长度，宽度1-2mm，T字区个数根据T字部分尺寸设计，相邻T区域与长条区相连处间隔≥10mm。
2.根据权利要求1所述的一种新型叠片组件用超薄端引线的制备方法，其特征在于：准备三个冲压图形，分别是左端引线图形、右端引线图形和冲压残料图形，以上三个冲压图形无间隙排布在待冲压超薄基片上，其中左端引线图形与右端引线图形对称且相互交叉，一次冲压形成两条端引线和一条冲压残料，去除冲压残料后得到两条端引线。
3.根据权利要求2所述的一种新型叠片组件用超薄端引线的制备方法，其特征在于：其中冲压残料为一段超薄基片冲压后残料废料，经过互插图形冲压后残料为长条形工字结构。
4.根据权利要求2所述的一种新型叠片组件用超薄端引线的制备方法，其特征在于：所述超薄基片为端引线冲压前超薄汇流条，超薄基片厚度≤0.15mm；超薄基片宽度15-25mm，超薄基片基材为铜基材，镀层采用锡铅合金或其他组分可焊接合金。
5.利用权利要求2所述的一种新型叠片组件用超薄端引线的制备方法制备出的端引线的使用方法，其特征在于：冲压后端引线配合常规汇流条，实现叠片电池串串并联。
6.根据权利要求5所述的端引线的使用方法，其特征在于：常规汇流条厚度≥0.35mm，常规汇流条横截面积≥1.75mm2，电阻率≤0.0245Ω*mm2/m。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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