CN110828598B - 一种半片叠瓦组件及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半片叠瓦组件，电池片正面电极包括上下两部分，上下两部分中间区域无细栅线连接；电池片背面电极包括上下两部分，下两部分中间区域无铝背场和主栅线；半片叠瓦组件由电池片分片和焊带焊接而成，其中电池片分片由电池片经激光切割为两个相同的电池片分片后得到，电池片分片的正极与相邻电池片分片的负极用焊带进行连接，相邻电池片分片交叠处的焊带进行冲压处理以降低交叠处焊带的厚度，同时分布于电池片分片背面靠近交叠处的焊带经整形后为圆弧或S型以降低热胀冷缩或形变时焊带对电池片的拉伸力。有益效果在于：减小半片叠瓦组件焊接裂片率高抗机械载荷性能低的缺点，实现更高的生产良率和更好的组件可靠性。

Description

一种半片叠瓦组件及其制作方法

技术领域

本发明涉及光伏技术领域，尤其涉及一种半片叠瓦组件及其制作方法。

背景技术

半片光伏组件技术和叠瓦光伏组件技术是目前高效太阳能组件技术的两个重要发展方向。半片光伏组件技术采用激光划片设备将电池片等分为2片电池片分片，降低组件内阻损耗从而提高组件功率，而叠瓦光伏组件技术由于消除了电池片片间距，从而使单位面积内排列更多数量的电池片而具有大幅提高组件功率的效应。

现发明一种用于半片叠瓦光伏组件的制作方法，可将半片技术、叠瓦技术融为一体，获得更高功率组件的同时，组件功率与可靠性得到进一步提升。

具体地，半片叠瓦组件将相邻电池片的边缘重叠，其中一片电池片正面的边缘置于相邻电池片背面的边缘，正面电极与另一片电池片背面电极之间采用镀锡铜焊带形成电性能和机械性能连接。

在目前的光伏行业中，半片组件的电池片与电池片之间连接的焊带为直线连接，无缓冲结构，导致组件制作过程中焊接碎片率较高，组件实际使用过程中产生的热应力与形变应力极易造成组件电池片隐裂，降低组件可靠性；叠瓦组件电池片与电池片之间使用导电胶连接，导电胶施胶工艺复杂，工艺控制难度大，且导电胶成分为有机材料，使用导电胶制作的组件耐老化性能低于使用焊带焊接的组件。

有鉴于此，有必要提供一种改进的半片叠瓦组件的制作方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种半片叠瓦光伏组件及其制作方法，它包括中间设置有激光划片区的电池片，电池片经激光分切后得到两片相同的电池片分片，使用焊带将相邻两片电池片分片连接在一起，焊带经冲压和整形后具有圆弧型或S型的形变缓冲区，该设计可有效降低半片叠瓦组件焊接碎片率和组件抗热应力、形变力的能力，增加半片叠瓦组件的可靠性和功率。

为了达到以上目的，本发明提供如下技术方案：

一种半片叠瓦组件，所述半片叠瓦电池片正面主要包括：正面主栅线，正面副栅线，正面激光划片区，正面主栅线与正面副栅线相互垂直且相交，正面主栅线的头尾两端为分叉结构，正面主栅线与正面副栅线包括上下中心对称的两部分，半片叠瓦电池片上部分正面主栅线与下部分正面主栅线为交叉平行分布，上下部分的中间区域为正面激光划片区，该部分无栅线连接，所述半片叠瓦电池片背面主要包括：背面主栅线，背面铝背场，背面激光划片区，背面主栅线与正面主栅线的位置相对应，且上下两部分的背面主栅线为两分段，靠近中间激光划片道的主栅分段长度要小于另一分段。

具体的，正面主栅线的栅线数可以是五栅线、六栅线、九栅线和十二栅线。

具体的，正面主栅线的栅线宽度为0.05～0.8mm。

具体的，正面主栅线的栅线为实心或镂空结构。

具体的，正面激光划片区的宽度为0.3～3mm。

具体的，背面主栅线的栅线宽度大于正面主栅线。

具体的，背面激光划片区的宽度为0.3～3mm。

所述半片叠瓦组件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

A）准备一定数量的电池片；

B）利用激光划片设备沿着背面激光划片区进行切割，制备半片叠瓦电池片分片；

优选的，激光切割电池片时，激光作用在电池片背面激光划片区，该区域的位置与正面激光划片区对应；

优选的，采用1024nm波长激光，激光热影响区域宽度小于110um，切割深度为电池片厚度的50%±10%，后经机械掰片工装将激光划片后的电池片分切为两片电池片分片；

优选的，激光切割次数为1次或多次；

C）准备镀锡铜焊带，焊带拉直后采用工装冲压焊带中部焊带冲压区，将焊带冲压区由一定厚度冲压减薄至特定厚度，同时采用工装整形焊带形变缓冲区，将其整形为圆弧或S型，随后利用电池片焊接设备将镀锡铜焊带焊接至电池片分片的正反面主栅线处，焊带正面栅线焊接区焊接在电池片正面栅线处，焊带冲压区为相邻电池片交叠处，焊带形变缓冲区和焊带背面主栅线焊接区铺设于相邻电池片背面，其中焊带形变缓冲区不与背面主栅线接触，焊带背面主栅线焊接区与背面主栅线接触并焊接在一起；

优选的，镀锡铜焊带横截面为矩形或圆形，镀锡铜焊带的具体厚度视情况而定，总体厚度范围0.12~0.4mm，镀锡层总体厚度0.015~0.08mm，冲压区域厚度减薄至0.07~0.15mm；

进一步的，镀锡铜焊带冲压区冲压后厚度减薄但宽度增加，总体横截面积基本不变，为提高半片叠瓦组件的机械载荷性能，可于冲压焊带冲压区冲孔，冲孔形状可为菱形、矩形、圆形和椭圆形；

具体的，镀锡铜焊带冲压区为非焊接区域，该区域与相邻电池片分片的重叠区域接触，需要确保其冲压的长度大于相邻电池片分片重叠区域的宽度，焊带形变缓冲区分布于电池片背面不与背面主栅接触，因此为非焊接区域，镀锡铜焊带正面栅线焊接区与电池片正面主栅线接触并焊接在一起，镀锡铜焊带背面主栅线焊接区与相邻电池片背面主栅线接触并焊接在一起，焊接温度185℃~380℃，焊接时间1~3s；

进一步的，焊带冲压区可以有多种截面形状，冲压区域截面为S型时，该焊带截面可保证相邻电池片之间的交叠高度最小，冲压区域截面为凹型时，该焊带截面可保证电池片激光划片区域不与焊带接触，可提升组件可靠性并降低电池片短路风险；

D）利用机械手将两片焊接后的电池片分片边缘精准的重叠在一起，焊带自电池片分片正面延伸至相邻电池片分片的背面，相邻电池片分片重叠区域的宽度小于焊带冲压区；

具体的，相邻电池片边缘重叠的宽度为0.2~2.0mm；

优选的，相邻电池片边缘重叠的精度为±100um；

具体的，焊带形变缓冲区的长度为2~10mm；

优选的，焊带形变缓冲区经整形后由直线变为圆弧或S型，其厚度基本不变或轻微变小；

E）重复步骤D）完成半片叠瓦电池串制作，将一定数量的电池片分片通过焊带叠焊成电池串，不同电池串之间采用汇流条串联或并联在一起，相邻汇流条之间焊接旁路二极管来保护电池片，共有3处二极管焊接点焊接点a、焊接点b、焊接点c，组件的正极引出线在焊接点a，负极引出线在焊接点c，组件的等效电路中，电池串a、电池串b、电池串c、电池串d、电池串e和电池串f串联在一起组成组件的上半部分，正极引出线、负极引出线、电池串g、电池串h、电池串i、电池串j、电池串k和电池串l串联在一起组成组件的下半部分，组件的上半部分与下半部分并联在一起，采用三个旁路二极管保护电池片；

具体的，组件上半部分与下半部分电池串的电池片数量相等；

具体的，每一串电池串的电池片分片数量为6～14片；

优选的，汇流条为镀锡铜焊带，宽度为3～8mm，厚度为0.12～0.45mm；

F）采用玻璃、封装胶膜、背板、接线盒、边框、密封胶将步骤E）得到的叠瓦电池串组装并层压成组件。

具体的，玻璃为超白压延钢化玻璃，厚度2.0～4.0mm；

优选的，玻璃表面可镀减反膜，以提高入射光透射率；

优选的，封装胶膜为EVA，共2层结构，分别位于玻璃面和背板面；

与现有技术相比，本发明的有益效果是：相比于常规的半片/叠瓦电池组件，本发明在半片叠瓦组件制作中，通过焊带整形得到焊带形变缓冲区域，在半片叠瓦组件制作过程中降低了半片叠瓦电池片焊接碎片率提高了半片叠瓦组件抗热应力和形变的能力，同时在电池片与电池片重叠区域的电性能和机械性能连接使用焊带代替了导电胶，提高了组件的可靠性。

附图说明

图1是本发明中电池片正面网版示意图。

图2是本发明中电池片背面网版示意图。

图3是本发明中焊带冲压整形示意图。

图4是本发明中菱形、矩形、圆形和椭圆形冲孔形状的焊带冲压整形示意图。

图5是本发明中半片叠瓦电池片分片交叠示意图。

图6是图5中交叠区域为S型和凹型的放大示意图。

图7是本发明中半片叠瓦电池片正面交叠示意图。

图8是本发明中半片叠瓦电池片背面交叠示意图。

图9是本发明中半片叠瓦组件示意图。

图10是本发明中半片叠瓦组件电路结构示意图。

附图标记列表：

100-正面主栅线，101-正面副栅线，102-正面激光划片区，103-背面主栅线，104-背面铝背场，105-背面激光划片区，106-焊带正面栅线焊接区，107-焊带冲压区，108-焊带形变缓冲区，109-焊带背面主栅线焊接区，206-重叠区域，207-焊带，210-汇流条，211-焊接点a，212-焊接点b，213-焊接点c，214-正极引出线，215-旁路二极管，216-负极引出线，2141-电池串a，2142-电池串b，2143-电池串c，2144-电池串d，2145-电池串e，2146-电池串f，2151-电池串g，2152-电池串h，2153-电池串i，2154电池串j，2155电池串k，2156-电池串l。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述。但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围之内。

在本发明申请的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本申请的主体的基本结构。

另外，本文使用的例如“上”、“下”等表示空间相对位置的术语是处于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的单元翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下”或“上”的单元将位于其他单元或特征“上”。因此，实例性术语“下”可以囊括上和下这两种方位。设备可以以其他方式被定向（旋转90°或其他朝向），并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。

实施例1：半片叠瓦电池片制作。

如图1所示，一种半片叠瓦电池片正面网版，包括正面主栅线100、正面细栅线101以及中间的激光划片区域102，正面主栅线100与正面副栅线101相互垂直且相交，正面主栅线100的头尾两端为分叉结构，正面主栅线100与副栅线101包括上下中心对称的两部分，上下部分的中间区域为正面激光划片区102，该部分无栅线连接，正面主栅线根数为5，宽度0.6mm，正面主栅线之间间距为31.35mm，电池片分为上下两部分，上部分旋转180°即为下部分。正面细栅线根数为110根，上半部分为55根，下半部分为55根，细栅线宽度45um，激光划片区域102宽度2mm。

如图2所示，电池片背面主栅线103位置与正面主栅线100位置相对，同时每根背面主栅线为4分段，其中靠近激光划片道105的2段长度小于另外2段，电池片背面分为上下两部分，上部分旋转180°即为下部分，背面激光划片区域105宽度2mm，同时无铝背场覆盖。

采用激光划片设备居中沿背面激光划片区105进行激光切割，激光功率50W，波长1024nm，激光切割时激光切割作用在电池片背面与正面激光划片区102对应。激光划片深度为50%±10%，划片后采用机械手将电池片沿划片道掰开，得到相同的2个电池片分片。

实施例2：半片叠瓦组件制作方法

所述半片叠瓦组件的制作方法，包括以下步骤：

A）准备66片半片叠瓦电池片，电池片边长156.75mm，电池片厚度180um，主栅线数5根，电池片正面网版图形如实施方式1所述；

B）利用激光划片设备沿着激光划片区进行切割，制备半片叠瓦电池片分片；激光作用在电池片背面以避免损伤正面的PN结，激光波长1024nm，激光功率50W，激光波形为0#波形，热影响区域宽度105um，切割深度50%，后经机械掰片工装将激光划片后的电池片分切为2片电池片分片，将电池片分片上半部分旋转180°，即可得到132片半片叠瓦电池片分片；

C）准备镀锡铜焊带，焊带拉直后采用工装冲压焊带中部焊带冲压区107，焊带冲压区107由一定厚度冲压减薄至特定厚度，焊带形变缓冲区108通过整形工装加工为圆弧型或S型，随后利用电池片焊接设备将镀锡铜焊带焊接至电池片分片的正反面主栅线处；镀锡铜焊带横截面为0.9mm宽、0.25mm厚的矩形，冲压区域长度3.0mm，冲压后厚度由0.25mm降低至0.12mm，宽度增加至1.9mm；焊带缓冲区108长度4mm。如图7所示，焊带长度135mm，其中约70.5mm居中敷设在电池片分片正面主栅线上，剩余64.5mm敷设在相邻电池片分片背面主栅线，采用红外线加热方式将焊带焊接至电池片分片正反面主栅线上，焊接温度240℃，焊接时间1.5s，电池片分片正面焊带起焊点靠近激光划片道；

D）利用机械手将两片焊接后的电池片边缘精准的重叠在一起，如图7所示，焊带自电池片正面延伸至相邻电池片分片的背面，相邻电池片分片之间的交叠为矩形，相邻电池片分片边缘重叠的宽度为1.5mm，相邻电池片分片边缘重叠的精度为±100um，焊带缓冲区位于电池片分片背面；

E）重复步骤D）完成半片叠瓦电池串制作，将12串电池串按图9所示的分布排列，将11片电池片分片通过焊带叠焊成电池串，按图9所示的分布排列成组件，不同电池串之间采用汇流条210串联或并联在一起，相邻汇流条之间焊接旁路二极管来保护电池片，共有3处二极管焊接点焊接点a211、焊接点b212、焊接点c213，组件的正极引出线在焊接点a 211，负极引出线在焊接点c 213。组件的等效电路如图10所示，电池串a2141、电池串b2142、电池串c2143、电池串d2144、电池串e2145和电池串f2146串联在一起组成组件的上半部分，正极引出线214，负极引出线216，电池串g2151、电池串h2152、电池串i2153、电池串j2154、电池串k2155和电池串l2156串联在一起组成组件的下半部分，组件的上半部分与下半部分并联在一起，采用3个旁路二极管215保护电池片分片。组件上半部分与下半部分电池串的电池片分片数量相等，汇流条210为镀锡铜焊带，宽度为5mm，厚度为0.4mm；

F）采用玻璃、封装胶膜、背板、接线盒、边框、密封胶将步骤E得到的叠瓦电池串组装并层压成组件。玻璃为超白压延钢化镀膜玻璃，厚度3.2mm，镀膜层为光学厚度650nm的SiO₂，玻璃尺寸1750*986mm，透射率≥94.1%，采用2层EVA胶膜封装，靠近玻璃面EVA胶膜对太阳光的紫外波段吸收率低，以提高组件功率，EVA克重500g/m²，靠近背板面EVA胶膜对太阳的紫外波段吸收率高，以延长背板使用寿命，EVA克重480g/m²；背板为KPF结构背板。组件组装完毕后，将其放入层压机中，层压温度141℃，层压时间15min。

本发明的有益效果是：相比于常规的半片/叠瓦电池组件，本发明在半片叠瓦组件制作中，通过焊带整形得到焊带形变缓冲区域，在半片叠瓦组件制作过程中降低了半片叠瓦电池片焊接碎片率提高了半片叠瓦组件抗热应力和形变的能力，同时在电池片与电池片重叠区域的电性能和机械性能连接使用焊带代替了导电胶，提高了组件的可靠性。

Claims (4)

1.一种半片叠瓦组件，其特征在于：由电池片分片和焊带焊接而成，所述电池片分片为电池片的二分之一结构，所述电池片分片的正极与相邻电池片分片的负极通过焊带连接，且相邻两电池片分片的边缘重叠，其中一片电池片分片的边缘置于相邻电池片分片背面的边缘，分布于电池片分片背面靠近交叠处的焊带为圆弧型或S型；

所述电池片的正面电极包括关于其中心呈中心对称的上部分和下部分，且电池片正面的上部分与下部分之间区域为正面激光划片区；所述电池片的背面电极包括关于其中心呈中心对称的上部分和下部分，且电池片背面的上部分与下部分之间区为背面激光划片区；

所述正面激光划片区宽度≥0.3mm；

所述电池片正面的上部分和下部分上均设有正面主栅线和正面副栅线，所述正面主栅线与正面副栅线相互垂直且相交，正面主栅线的头尾两端为分叉结构，其中，靠近正面激光划片区的分叉结构宽度与正面主栅线一致，另一端的分叉结构宽度大于正面主栅线的宽度，电池片正面的上部分与下部分的正面主栅线相互平行且交错设置；所述电池片背面的上部分和下部分上均设有背面主栅线和背面铝背场，所述背面主栅线与正面主栅线的位置相对应，且电池片背面的上部分和下部分的背面主栅线均分别为两分段，其中靠近中间背面激光划片区的分段长度要小于远离背面激光划片区的分段长度；

所述电池片分片交叠处的焊带的厚度为0.07～0.15mm。

2.根据权利要求1所述的一种半片叠瓦组件，其特征在于：所述正面激光划片区正面副栅线，所述背面激光划片区无背面铝背场和背面主栅线。

3.根据权利要求1所述的一种半片叠瓦组件，其特征在于：所述焊带为横截面为矩形或圆形的镀锡铜焊带。

4.根据权利要求1所述的一种半片叠瓦组件的制作方法，其特征在于，具体步骤为：

A）准备一定数量的电池片；

B）利用激光划片设备沿着背面激光划片区进行切割，制备半片叠瓦电池片分片；

C）准备镀锡铜焊带，焊带拉直后采用工装冲压焊带中部焊带冲压区，将焊带冲压区由一定厚度冲压减薄至特定厚度，同时采用工装整形焊带形变缓冲区，将其整形为圆弧或S型，随后利用电池片焊接设备将镀锡铜焊带焊接至电池片分片的正反面主栅线处，焊带正面栅线焊接区焊接在电池片分片正面栅线处，焊带冲压区为相邻电池片分片交叠处，焊带形变缓冲区和焊带背面主栅线焊接区铺设于相邻电池片分片背面，其中焊带形变缓冲区不与背面主栅线接触，焊带背面主栅线焊接区与背面主栅线接触并焊接在一起；

D）利用机械手将两片焊接后的电池片分片边缘精准的重叠在一起，焊带自电池片分片正面延伸至相邻电池片分片的背面，相邻电池片分片重叠区域的宽度小于焊带冲压区；

E）重复步骤D）完成半片叠瓦电池串制作，将一定数量的电池片分片通过焊带叠焊成电池串，不同电池串之间采用汇流条串联或并联在一起，相邻汇流条之间焊接旁路二极管来保护电池片分片；

F）采用玻璃、封装胶膜、背板、接线盒、边框、密封胶将步骤E）得到的叠瓦电池串组装并层压成组件。