CN110676345A - 晶硅太阳电池串的拼接方法及组件 - Google Patents
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Abstract
本发明采用相邻两片电池拼接的技术，缩短了组件内部太阳电池的间距，在相同规格组件封装中减小了组件内部留白、增加了电池使用数量，大大提升了组件转换效率；电池正面三角焊带的使用，有效提高了晶硅太阳电池对太阳光的吸收率、提高了电池的短路电流；电池背面扁焊带的使用，减小了相邻电池串接时的应力，降低了太阳电池在串接和层压工艺中的隐裂和碎片率。总之，采用本发明进行晶硅太阳电池组件封装时，提升组件功率、转换效率、生产效率和降低组件制备成本的同时，大大降低了组件封装过程中电池因受热产生的应力，减小了出现隐裂和裂片的几率，延长晶硅太阳电池组件生命周期的同时提高了组件可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种晶硅太阳电池串的拼接方法及组件，属于晶硅太阳电池制造技术领域。
背景技术
技术创新是促进光伏行业增效、降本和提质最有效的办法。过去两年组件制备环节中爆发出诸如半片技术、双玻技术、多主栅技术和叠片技术等颇具创新性的封装技术。尤其是叠片技术对组件的互联技术进行了较大的改革，充分利用了原有封装方式中的片间距，对电池及其他封装材料的有效利用都达到了新的水平。
目前，晶硅太阳能组件制备时电池的互联方式从大的方面可以分为两种，一种是焊带连接方式，另一种是无焊带连接方式。焊带连接方式按焊带的形状不同可分为扁焊带互联技术、圆形焊带互联技术；无焊带连接方式如叠片技术和背接触连接技术等。
在焊带连接方式中，电池正背面均采用扁平焊带连接是目前量产规模最大、应用最为广泛和工艺较为成熟的一种，电池正面使用扁平焊带会遮挡一部分太阳电池的受光面积，并对入射太阳光具有反射作用，导致焊带处太阳光的利用不够充分；以常规5BB太阳电池串接为例，5条截面为长方形的扁平焊带连接方法使太阳电池正面有3％左右的面积被扁平焊带遮挡，而由于扁平焊带对光的反射原理，此部分光线大部分会被浪费；电池背面采用与正面厚度一致的扁平焊带，一般厚度在0.20～0.25mm之间，电池焊接时由于焊带本身存在的屈服强度，焊接受热时电池收到的热应力较大，容易产生太阳电池的隐裂和裂片问题。圆形焊带连接方式则从一定程度上提高了入射光的利用率，但大部分的入射光还是被反射到玻璃与空气的界面，在界面上形成全反射后回到电池表面，而玻璃和EVA对光的吸收率高达1.45％和1.79％，所以多次反射后真正能产生光生电流的太阳光少之又少。
无焊带连接方式中目前较为成熟的技术为叠片技术，而叠片对太阳电池的浪费更大，以66片版型组件、相邻电池以1.0mm的重叠宽度计算，重叠部分浪费的电池面积相当于2.5片太阳电池，即因减小组件内部留白多封装的6片太阳电池，真正能有效发电的太阳电池仅为3.5片；另一种无焊带连接方式的背接触连接技术因其电池和组件的制备成本较高，因此目前推向大规模应用的案例不多。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：解决了如何在不增加成本的情况下增加焊带处太阳光利用率的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种晶硅太阳电池串的拼接方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)、预先制备好晶硅太阳电池；
步骤(2)、在自动串焊机的操作界面上设置好电池串焊接参数，启动串焊机上的各系统，开始焊接；
步骤(3)、在焊台上放置前两片晶硅太阳电池的正面导电材料；
步骤(4)、将第一片晶硅太阳电池正面朝下放置在正面导电材料上面，保证晶硅太阳电池的主栅对准正面导电材料的位置；
步骤(5)、放置第一片晶硅太阳电池的背面导电材料；
步骤(6)、放置第二片晶硅太阳电池；
步骤(7)、放置第三片晶硅太阳电池的正面导电材料和第二片晶硅太阳电池的背面导电材料；
步骤(8)、依次类推，重复步骤(6)和(7)，摆放好已设置好的晶硅太阳电池串，再将晶硅太阳电池串移送到焊接工位进行焊接，实现晶硅太阳电池串中相邻晶硅太阳电池的互连；
其中，晶硅太阳电池的正面导电材料为三角焊带，晶硅太阳电池的背面导电材料为扁焊带。
优选地，所述的太阳电池根据晶硅太阳电池印刷图形方案进行制备，晶硅太阳电池印刷图形方案的设计结构包括作为太阳电池细栅线的防断栅和连接主栅线段的细栅线，细栅线由上至下为渐变宽结构，渐变宽度范围为15～30μm。
优选地，相邻所述的两片晶硅太阳电池之间通过正面导电材料和背面导电材料连接，形成晶硅太阳电池串。
优选地，所述的三角焊带为三角形的窄镀锡焊带，材质为镀锡铜带，熔点在140℃～220℃之间，三角焊带的三角形边长在0.35～0.55mm之间。
优选地，所述的扁焊带为柔性超薄扁镀锡焊带，材质为镀锡铜带，熔点在140℃～220℃之间，扁焊带的厚度在0.5～0.9mm之间、宽度在1.0～2.0mm之间。
优选地，所述的相邻两片晶硅太阳电池之间的间距在0.3～1.0mm之间。
一种使用晶硅太阳电池串拼接方法形成的组件，其特征在于，由依次经过排版、叠层、封装的多条晶硅太阳电池串组成；每条晶硅太阳电池串包括多片晶硅太阳电池，任意相邻两片晶硅太阳电池之间通过晶硅太阳电池正面的三角焊带以及晶硅太阳电池背面的扁焊带连接，形成晶硅太阳电池串。
本发明在电池正面使用三角形焊带和背面使用柔性超薄扁焊带的连接方式既沿用了扁平焊带接触电阻低的优点，又弥补了扁平焊带对入射光反射导致利用率低的缺陷。通过使用界面为三角形的焊带，减小遮挡面积以及对焊带处的光线进行二次利用，最终焊带处对光的浪费仅为采用扁平焊带连接5BB太阳电池的20％；电池背面采用超软超薄的扁焊带可有效减少焊接应力、消除焊接时的受力不均及焊接后的焊带冷热膨胀应力，减小电池互连焊接时电池的隐裂、碎片几率，更适用于未来光伏行业薄片化的太阳电池封装发展趋势；同时在组件封装时可使用克重更小的胶膜材料，可有效降低组件制备成本；另外，采用三角焊带拼接的方法，减小了组件内部的留白，正面使用三角焊带，入射光照射到三角形焊带表面后全部被反射到了电池表面，而进入观察者人肉眼的光线很少，所以视觉上三角焊带具有隐形效果，组件外观更加美观大气。
本发明在晶硅太阳电池正面采用截面为三角形的窄镀锡焊带(以下简称三角焊带)、背面采用柔性超薄扁镀锡焊带(以下简称扁焊带)，实现相邻两片晶硅太阳电池的互联，形成晶硅太阳电池串。
由于采用相邻两片电池拼接的技术，电池串内电池之间的间距可控制在0.3～1.0mm之间，缩短了组件内部太阳电池的间距，在相同规格组件封装中减小了组件内部留白、增加了电池使用数量，大大提升了组件转换效率；电池正面三角焊带的使用，有效提高了晶硅太阳电池对太阳光的吸收率、提高了电池的短路电流；电池背面扁焊带的使用，减小了相邻电池串接时的应力，降低了太阳电池在串接和层压工艺中的隐裂和碎片率。总之，采用本发明进行晶硅太阳电池组件封装时，提升组件功率、转换效率、生产效率和降低组件制备成本的同时，大大降低了组件封装过程中电池因受热产生的应力，减小了出现隐裂和裂片的几率，延长晶硅太阳电池组件生命周期的同时提高了组件可靠性。
附图说明
图1为晶硅太阳电池印刷图形方案示意图；
图2为相邻太阳电池拼接在一起的示意图；
图3为三角焊带的截面图；
图4为扁焊带的截面图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
一种晶硅太阳电池串的拼接方法，包括以下步骤：
如图1所示，先按照晶硅太阳电池印刷图形方案制备好晶硅太阳电池备用；在自动串焊机的操作界面上设置好晶硅太阳电池串焊接参数，启动串焊机上的各系统开始焊接。先在焊台上放置前两片晶硅太阳电池3的正面导电材料(即三角焊带)，再将第一片晶硅太阳电池3正面朝下放置在三角焊带上面，保证晶硅太阳电池3的主栅对准三角焊带的位置，再放置第一片晶硅太阳电池3的背面导电材料，然后放置第二片晶硅太阳电池3，接着再放置第三片晶硅太阳电池3的正面导电材料和第二片晶硅太阳电池3的背面导电材料。依次类推，摆放好已设置好的晶硅太阳电池串，再将晶硅太阳电池串移送到焊接工位进行焊接，实现晶硅太阳电池串中相邻晶硅太阳电池的互连。
将若干条晶硅太阳电池串排版、叠层，封装成高转换效率、外观美观的晶硅太阳电池组件。
在晶硅太阳电池印刷图形方案中，太阳电池细栅线的印刷采用防断栅1和连接主栅线段的细栅线2采用渐变宽度方案，渐变宽度范围为15～30μm，此太阳电池可为全片、也可为半片；相邻太阳电池拼接方法为：在晶硅太阳电池3正面采用截面为三角形的三角焊带4、背面采用柔性超薄的扁焊带5，实现相邻两片晶硅太阳电池3的互联，形成晶硅太阳电池串；相邻两片太阳电池3之间的间距在0.3～1.0mm之间；相邻太阳电池拼接的正面导电材料为三角焊带4，材质为镀锡铜带，其熔点在140℃～220℃之间，其三角形边长在0.35～0.55mm之间；相邻太阳电池拼接的背面导电材料为扁焊带5，材质为镀锡铜带，其熔点在140℃～220℃之间，其厚度在0.5～0.9mm之间、宽度在1.0～2.0mm之间；正、背面导电材料的表面均为均匀分布的含锡镀层，其熔点在140℃～220℃之间。
Claims (7)
1.一种晶硅太阳电池串的拼接方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)、预先制备好晶硅太阳电池；
步骤(2)、在自动串焊机的操作界面上设置好电池串焊接参数，启动串焊机上的各系统，开始焊接；
步骤(3)、在焊台上放置前两片晶硅太阳电池的正面导电材料；
步骤(4)、将第一片晶硅太阳电池正面朝下放置在正面导电材料上面，保证晶硅太阳电池的主栅对准正面导电材料的位置；
步骤(5)、放置第一片晶硅太阳电池的背面导电材料；
步骤(6)、放置第二片晶硅太阳电池；
步骤(7)、放置第三片晶硅太阳电池的正面导电材料和第二片晶硅太阳电池的背面导电材料；
步骤(8)、依次类推，重复步骤(6)和(7)，摆放好已设置好的晶硅太阳电池串，再将晶硅太阳电池串移送到焊接工位进行焊接，实现晶硅太阳电池串中相邻晶硅太阳电池的互连；
其中，晶硅太阳电池(3)的正面导电材料为三角焊带(4)，晶硅太阳电池(3)的背面导电材料为扁焊带(5)。
2.如权利要求1所述的一种晶硅太阳电池串的拼接方法，其特征在于，所述的太阳电池根据晶硅太阳电池印刷图形方案进行制备，晶硅太阳电池印刷图形方案的设计结构包括作为太阳电池细栅线的防断栅(1)和连接主栅线段的细栅线(2)，细栅线(2)由上至下为渐变宽结构，渐变宽度范围为15～30μm。
3.如权利要求1所述的一种晶硅太阳电池串的拼接方法，其特征在于，相邻所述的两片晶硅太阳电池(3)之间通过正面导电材料和背面导电材料连接，形成晶硅太阳电池串。
4.如权利要求1或3所述的一种晶硅太阳电池串的拼接方法，其特征在于，所述的三角焊带为三角形的窄镀锡焊带，材质为镀锡铜带，熔点在140℃～220℃之间，三角焊带的三角形边长在0.35～0.55mm之间。
5.如权利要求1或3所述的一种晶硅太阳电池串的拼接方法，其特征在于，所述的扁焊带为柔性超薄扁镀锡焊带，材质为镀锡铜带，熔点在140℃～220℃之间，扁焊带的厚度在0.5～0.9mm之间、宽度在1.0～2.0mm之间。
6.如权利要求3所述的一种晶硅太阳电池串的拼接方法，其特征在于，所述的相邻两片晶硅太阳电池(3)之间的间距在0.3～1.0mm之间。
7.一种使用如权利要求1-6任意一项所述的晶硅太阳电池串拼接方法形成的组件，其特征在于，由依次经过排版、叠层、封装的多条晶硅太阳电池串组成；每条晶硅太阳电池串包括多片晶硅太阳电池(3)，任意相邻两片晶硅太阳电池(3)之间通过晶硅太阳电池(3)正面的三角焊带以及晶硅太阳电池(3)背面的扁焊带连接，形成晶硅太阳电池串。
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