CN111403556A - 叠瓦组件的制造方法及叠瓦组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制造叠瓦组件的方法和叠瓦组件。本发明所提供的方法，在预排片步骤中将预排片膜加热以使其至少部分地处于熔融状态并在熔融状态下与所述太阳能电池片接触，以使得所述熔融状态的区域凝固后能够和所述太阳能电池片固定在一起，且相邻的太阳能电池片之间通过主栅线的直接接触而实现导电连接。根据本发明所提供的方案，能够通过预排片膜的加热熔融特性将太阳能电池片相对于彼此固定而形成电池串，而无需额外使用粘结剂。这样的方案能够将排版工序和叠片工序合二为一，这样的方式成本较低、效率较高，易于操作。且无需额外设置粘结剂，从而能够节约成本、提升生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及能源领域，尤其涉及一种叠瓦组件的制造方法和叠瓦组件。
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。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。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。
在新一轮能源变革过程中，我国光伏产业已成长为具有国际竞争优势的战略新兴产业。然而，光伏产业发展仍面临诸多问题与挑战，转换效率与可靠性是制约光伏产业发展的最大技术障碍，而成本控制与规模化又在经济上形成制约。光伏组件作为光伏发电的核心部件，提高其转换效率发展高效组件是必然趋势。目前市场上涌现各种各样的高效组件，如叠瓦、半片、多主栅、双面组件等。随着光伏组件的应用场所和应用地区越来越广泛，对其可靠性要求越来越高，尤其是在一些恶劣或极端天气多发地区需要采用高效、高可靠性的光伏组件。
在大力推广和使用太阳能绿色能源的背景下，叠瓦组件利用小电流低损耗的电学原理(光伏组件功率损耗与工作电流的平方成正比例关系)从而使得组件功率损耗大大降低。其次通过充分利用电池组件中片间距区域来进行发电，单位面积内能量密度高。另外目前使用了具有弹性体特性的导电胶粘剂替代了常规组件用光伏金属焊带，由于光伏金属焊带在整片电池中表现出较高的串联电阻而导电胶粘剂电流回路的行程要远小于采用焊带的方式，从而最终使得叠瓦组件成为高效组件，同时户外应用可靠性较常规光伏组件性能表现更加优异，因为叠瓦组件避免了金属焊带对电池与电池互联位置及其他汇流区域的应力损伤。尤其是在高低温交变的动态(风、雪等自然界的载荷作用)环境下，采用金属焊带互联封装的常规组件失效概率远超过采用弹性体的导电胶粘剂互联切割后的晶硅电池小片封装的叠瓦组件。
当前叠瓦组件的主流工艺使用导电胶粘剂互联切割后的电池片，导电胶主要由导电相和粘接相构成。其中导电相主要由贵金属组成，如纯银颗粒或银包铜、银包镍、银包玻璃等颗粒并用于在太阳能电池片之间起导电作用，其颗粒形状和分布以满足最优的电传导为基准，目前更多采用D50＜10um级的片状或类球型组合银粉居多。粘接相主要有具有耐候性的高分子树脂类聚合物构成，通常根据粘接强度和耐候稳定性选择丙烯酸树脂、有机硅树脂、环氧树脂、聚氨酯等。为了使导电胶粘接达到较低的接触电阻和较低的体积电阻率及高粘接并且保持长期优良的耐候特性，一般导电胶厂家会通过导电相和粘接相配方的设计完成，从而保证叠瓦组件在初始阶段环境侵蚀测试和长期户外实际应用下性能的稳定性。
而对于通过导电胶来实现连接的电池组件，在被封装之后，在户外实际使用时受到环境侵蚀，例如高低温交变热胀冷缩产生导电胶之间的相对位移。最为严重就是导致出现电流虚接甚至断路，主要原因一般都是因为材料组合后相互间连接能力弱。连接能力弱主要表现在制程中导电胶作业需要一个工艺操作窗口，实际生产过程中这个窗口相对较窄，非常容易受到环境因素的影响，比如作业场所的温湿度，涂胶后滞留空气中的时间长短等等都会让导电胶水失去活性。同时对于点胶、喷胶或印刷工艺下受胶水自身特性变化容易出现施胶不均缺失现象，对产品可靠性会有较大隐患。其次导电胶主要由高分子树脂和大量贵金属粉体所构成，成本高昂且一定程度上破坏生态环境(贵金属的生产和加工对环境污染较大)。再者导电胶属于膏状物，在施胶或叠片过程中具备一定的流动性，非常容易溢胶造成叠瓦互联电池串正负极短路。
也就是说，对于大多数采用导电胶粘接方式而制成的叠瓦组件，存在相互连接强度弱特点，制程对环境要求高，工艺使用易溢胶短路，使用成本高昂，生产效率低等问题。
因而需要提供一种制造叠瓦组件的方法和叠瓦组件，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种制造叠瓦组件的方法和叠瓦组件。根据本发明所提供的方案，能够在太阳能电池片的预排片的过程中通过热熔融而将太阳能电池片固定在热塑性的预排片膜上从而形成电池串，并通过底侧膜和/或顶侧膜的加热熔融特性将电池串固定在其上，而无需额外使用导电胶和/或粘结剂。这样的方案将排版工序和叠片工序合二为一，成本较低、效率较高，易于操作。并且，由于不需设置导电胶，也能够避免由于导电胶而可能产生的一系列问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种制造叠瓦组件的方法，所述叠瓦组件包括封装结构和位于所述封装结构内的电池片阵列，所述电池片阵列由电池串构成且每一个所述电池串的顶表面和底表面设置有预排片膜，且所述封装结构包括位于所述电池片阵列底侧的底侧膜和位于所述电池片阵列顶侧的顶侧膜，所述方法包括预排片步骤、在所述底侧膜、所述顶侧膜之间放置多个预排片形成的电池串从而形成电池片阵列的步骤以及施加封装结构和层压的步骤，
在所述预排片的步骤中：
设置热塑性的顶预排片膜和底预排片膜，将太阳能电池片以叠瓦方式置于所述顶预排片膜和所述底预排片膜之间，使得相邻的太阳能电池片之间通过主栅线的直接接触而实现导电连接，且在该步骤中，将所述顶预排片膜和/或底预排片膜加热以使其至少部分地处于熔融状态并在熔融状态下与所述太阳能电池片接触，以使得所述熔融状态的区域凝固后能够和所述太阳能电池片固定在一起；
并且，在所述顶侧膜、所述底侧膜之间放置多个电池串的步骤中：
将所述底侧膜和/或顶侧膜加热以使其至少部分地处于熔融状态并在熔融状态下与所述太阳能电池片接触，以使得熔融状态的区域凝固后能够和所述电池串固定在一起。
在一种实施方式中，所述方法包括将所述底预排片膜加热的步骤，且所述加热步骤和在所述底预排片膜上放置太阳能电池片的步骤同时进行，以使所述底预排片膜的待接收所述太阳能电池片的区域始终保持熔融状态。
在一种实施方式中，所述方法包括：预设加热所述底预排片膜的加热过程的加热参数，以使得对于依次连续放置的两个太阳能电池片，在所述底预排片膜上放置后一个所述太阳能电池片的过程中前一个所述太阳能电池片已固定在所述底预排片膜上，且所述前一个太阳能电池片能够作为放置后一个所述太阳能电池片的基准。
在一种实施方式中，将所述底预排片膜加热的步骤包括：通过独立于所述叠瓦组件的加热机构向所述底预排片膜施加热量。
在一种实施方式中，加热方法为直接加热法、红外加热法、微波加热法、激光加热法中的至少一种。
在一种实施方式中，通过红外和紫外组合光照方式实现加热。
在一种实施方式中，所述方法包括将所述底预排片膜加热的步骤，将所述底预排片膜加热的步骤包括：将自带热量的所述太阳能电池片放置在所述底预排片膜上使所述底预排片膜熔融。
在一种实施方式中，所述方法还包括在将所述太阳能电池片放置在所述底预排片膜之前的在所述底预排片膜和/或所述顶预排片膜上冲孔的步骤，孔的直径为1mm-10mm。
在一种实施方式中，设置机械手来完成所述底预排片膜上的叠片，且所述方法还包括：基于所述太阳能电池片的尺寸以及所述太阳能电池片上的主栅线位置来设置所述机械手的参数，以使所述机械手在操作时能够使相邻的太阳能电池片的主栅线准确接触。
在一种实施方式中，设置多组机械手同时作业。
在一种实施方式中，在将所述太阳能电池片排列成电池串的过程中通过检测机构检测叠片质量，并将检测结果实时地反馈至监控平台。
在一种实施方式中，制造系统中还包括控制装置，所述控制装置和所述检测机构相关联从而能够基于所述检测机构的检测结果对叠片作业机构进行控制。
在一种实施方式中，所述方法包括在所述底侧膜上放置电池片阵列之后的如下步骤：在电池片阵列上设置汇流条以将所述电池片阵列的电流向外引出。
在一种实施方式中，所述封装结构包括底板和顶板，且所述方法依次包括如下步骤：
在所述底板上铺设所述底侧膜；
在所述底侧膜上放置多个电池串，并使所述底侧膜热熔融以将所述多个电池串固定在所述底侧膜上；
在所述多个电池串顶侧铺设所述顶侧膜；
在所述顶侧膜的顶侧放置所述顶板。
在一种实施方式中，所述方法包括制造太阳能电池片的步骤，制造太阳能电池片的步骤包括：
设置太阳能电池片整片；
在所述太阳能电池片整片上激光刻槽；
将所述太阳能电池片整片裂片为多个太阳能电池片。
在一种实施方式中，在层压步骤前采用EL电致发光或PL光致发光对待层压件进行缺陷检测，若检测不合格，则将待层压件修复完成之后重新进行缺陷检测。
在一种实施方式中，所述方法不包括施加粘结剂而将各个太阳能电池片相对于彼此固定的步骤。
在一种实施方式中，所述设置热塑性顶预排片膜和底预排片膜的步骤为：选取与电池串的顶表面和底表面尺寸相适应的TPO膜作为顶预排片膜和底预排片膜。
根据本发明的另一个方面，提供了一种由根据上述任意一项所述的方法制造的叠瓦组件，所述叠瓦组件包括：
封装结构，所述封装结构包括底侧膜和顶侧膜；
电池片阵列，所述电池片阵列位于所述底侧膜和所述顶侧膜之间并与所述顶侧膜、所述底侧膜相接触，所述电池片阵列包括多个电池串，每一个电池串包括沿第一方向以叠瓦方式排列的多个太阳能电池片，所述太阳能电池片上设置有主栅线，在每一个所述电池串中的任意相邻的两个太阳能电池片通过主栅线直接接触而实现导电连接，且每一个电池串的顶表面和底表面设置有预排片膜，
其中，设置在所述电池串顶表面的顶预排片膜和设置在所述电池串底表面的底预排片膜为整体膜结构并能够通过热熔融而将各个太阳能电池片相对于其固定，
并且，所述底侧膜和/或所述顶侧膜为热塑性整体膜结构并能够通过热熔融而与所述电池片阵列固定在一起。
在一种实施方式中，所述太阳能电池片为晶硅太阳能电池片或异质结太阳能电池片。
在一种实施方式中，所述太阳能电池片形成为矩形，且其长度为宽度的2-10倍。
在一种实施方式中，所述底侧膜和所述顶侧膜为EVA整体膜结构、POE整体膜结构或硅胶整体膜结构。
在一种实施方式中，所述封装结构还包括顶板以及位于所述底侧膜下方的底板，所述顶板和所述底板为尺寸大于所述电池串阵列的刚性或柔性耐候整体板结构。
在一种实施方式中，每一个所述电池串的相邻的所述太阳能电池片之间的重叠部分在所述第二方向上的尺寸为0.05mm-5mm。
在一种实施方式中，所述主栅线为设置在所述太阳能电池片的顶表面上的正电极和设置在所述太阳能电池片的底表面上的背电极，其中
所述正电极在其延伸方向上间断设置，所述背电极在其延伸方向上连续设置；或者
所述正电极在其延伸方向上连续设置，所述背电极在其延伸方向上间断设置；或者
所述正电极在其延伸方向上间断设置，所述背电极在其延伸方向上间断设置，所述正电极和所述背电极在所述第二方向上对齐。
在一种实施方式中，所述主栅线为设置在所述太阳能电池片的顶表面上的正电极和设置在所述太阳能电池片的底表面上的背电极，所述正电极和所述背电极均形成为凹凸结构，当两个所述太阳能电池片以叠瓦方式连接时，所述两个太阳能电池片的所述正电极与所述背电极的彼此的凹部和凸部相互配合。
在一种实施方式中，所述正电极和所述背电极形成为锯齿状结构，当两个所述太阳能电池片以叠瓦方式连接时，所述两个太阳能电池片的所述正电极与所述背电极以齿条啮合的形式相互接触。
在一种实施方式中，所述叠瓦组件内的所述太阳能电池片包括多种规格尺寸。
在一种实施方式中，所述叠瓦组件内不设置用于将各个所述太阳能电池片相对于彼此固定的粘结剂。
在一种实施方式中，所述顶预排片膜和所述底预排片膜为尺寸与所述电池串的顶表面和底表面相适应的TPO膜。
根据本发明，能够在太阳能电池片的预排片的过程中通过热熔融而将太阳能电池片固定在热塑性的预排片膜上从而形成电池串，并通过底侧膜和/或顶侧膜的加热熔融特性将电池串固定在其上，而无需额外使用导电胶和/或粘结剂。这样的方案将排版工序和叠片工序合二为一，成本较低、效率较高，易于操作。并且，由于不需设置导电胶，也能够避免由于导电胶而可能产生的一系列问题。
附图说明
为了更好地理解本发明的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的优选实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本发明的优选实施方式，对本发明的范围没有任何限制作用，图中各个部件并非按比例绘制。
图1为根据本发明的一个优选实施方式的制造叠瓦组件的方法的流程图；
图2为根据本发明的一个优选实施方式的电池串的顶表面示意图；
图3为图2中的沿A-A线截取的截面图；
图4为另一实施方式的沿图2中的A-A线截取的截面图；
图5为再一实施方式的沿图2中的A-A线截取的截面图。
具体实施方式
现在参考附图，详细描述本发明的具体实施方式。这里所描述的仅仅是根据本发明的优选实施方式，本领域技术人员可以在所述优选实施方式的基础上想到能够实现本发明的其他方式，所述其他方式同样落入本发明的范围。
本发明提供了一种制造叠瓦组件的方法和叠瓦组件，图1至图3 示出了本发明的优选实施方式。
在一个优选实施方式中，叠瓦组件包括封装结构和位于封装结构内的电池片阵列。封装结构又可以包括顶板、顶侧膜、底板和底侧膜，其中顶侧膜位于电池片阵列的顶表面上并和电池片阵列直接接触，顶板覆盖在顶侧膜上方，底侧膜位于电池片阵列的底表面上并和电池片阵列的底表面直接接触，底板位于底侧膜下方。在本发明中，底侧膜为热塑性底侧膜。顶板和底板例如可以为诸如钢化玻璃的刚性板，顶侧膜和热塑性底侧膜可以为由EVA、POE或硅胶制成的柔性膜结构。电池片阵列又由多个电池串组成，其中，每个电池串的顶表面和底表面还设置有热塑性的顶预排片膜和底预排片膜，顶预排片膜和底预排片膜例如可以为热塑性聚烯烃膜，即TPO膜。后文所说的顶TPO膜可以理解为是顶预排片膜的一个优选示例，底TPO膜可以理解为是底预排片膜的一个优选示例。
制造该叠瓦组件的方法一个优选实施方式大致在图1中示出，从图中可以看到，该方法大致包括步骤S1到步骤S4。
步骤S1为铺设热塑性底侧膜的步骤。具体地，步骤S1还可以包括设置底板，并将热塑性底侧膜铺设到底板上，并使热塑性底侧膜的中心与底板的中心大致重合。
步骤S2为对太阳能电池片预排片的步骤。在该步骤中包括步骤 S21、步骤S22和步骤S23。
步骤S21为设置顶TPO膜和底TPO膜，将底TPO膜的待接收区域加热熔融。
步骤S22为将太阳能电池片以叠瓦方式置于顶TPO膜和底TPO 膜之间，使得相邻的太阳能电池片之间通过主栅线的直接接触而实现导电连接。底TPO膜在熔融状态下与太阳能电池片接触。
步骤S23为底TPO膜的放置有太阳能电池片的区域冷却，使得熔融状态下的区域凝固后能够和太阳能电池片固定在一起。
需要说明的是，步骤S21-步骤S23并不一定是按顺序完成的。例如，可以先将底TPO膜加热再将太阳能电池片放置在其上；或者可以先将太阳能电池片放置在底TPO膜上，再加热底TPO膜。或者，还可以对步骤S21-S23设置多种变形，例如可以将太阳能电池片放置在底TPO膜上，之后将已被加热的顶TPO膜放置在太阳能电池片的顶侧；或者可以将太阳能电池片放置在顶TPO膜和底TPO膜之间之后再加热顶TPO膜和/或底TPO膜。在本实施方式中，是将底TPO 膜加热以使其固定太阳能电池串。
优选地，在本实施方式中，由独立于叠瓦组件的加热机构向底 TPO膜施加热量以完成加热。更优选地，加热过程的加热参数(如加热温度、加热时间等)与TPO膜的特性相匹配，以保证底TPO膜的待接收区域处于可控的熔融状态。加热方法可以为直接加热法、红外加热法、微波加热法或激光加热法，或者也可通过红外和紫外组合光照方式实现加热。更优选地，加热过程可以是对热塑性底TPO膜进行局部加热或者全局加热。
优选地，可以设置机械手来完成该步骤，例如可以基于太阳能电池片的尺寸以及太阳能电池片上的主栅线位置来设置机械手的参数，以使机械手在操作时能够使相邻的太阳能电池片的主栅线准确接触。更优选地，还可以设置多组机械手同时作业、同时排片。更优选地，在将太阳能电池片排列成电池串的过程中通过检测机构检测叠片质量，并将检测结果实时地反馈至监控平台。并且，制造系统中还包括控制装置，控制装置和检测机构相关联从而能够基于检测机构的检测结果对叠片作业机构进行控制。
在步骤S2中，TPO膜在熔融又凝固之后能够将太阳能电池片固定在其上。由于太阳能电池片已经通过此方法固定在TPO膜上，因而无需再额外设置粘结剂等粘结材料。
步骤S3为将各个电池串在热塑性底侧膜上排布的步骤。该步骤还包括步骤S31、S32、S33。
在步骤S31中，将热塑性底侧膜加热以使其待接收区域处于熔融状态；在步骤S32中将每一个电池串均准确放置在热塑性底侧膜的熔融区域上，并使得各个电池串排列成电池片阵列；在步骤S33中，使热塑性底侧膜的放置有电池串的位置冷却，以将各个太阳能电池串固定在热塑性底侧膜上。
类似于步骤S21-S23，步骤S31-S33也不一定是按照上述顺序完成的。例如可以先将各个电池串放置在热塑性底侧膜上，然后在将热塑性底侧膜加热。并且，还可以对步骤S31-S33做一些变形，例如还可以将热塑性顶侧膜加热以使其将各个电池串固定。
步骤S4为后续处理步骤。例如，该步骤中，可以设置其他封装结构。例如，在该步骤中，设置汇流条，将顶侧膜施加在电池片阵列的顶表面上并在顶侧膜上覆盖顶板。该步骤还可以包括整体层压步骤。在层压步骤前可以采用EL电致发光或PL光致发光对待层压件进行缺陷检测，若检测不合格，则将待层压件修复完成之后重新进行缺陷检测。层压后得到的整体件的颜色可以为黑色或白色等外观特征明显的颜色。
需要再次强调的是，上述的各个步骤仅仅是示意性的，其时间上的先后顺序不一定按照上述描述的顺序行进。
这里再给出一些除了上文描述之外的其他可选实施方式。例如，对TPO膜的加热步骤和在TPO膜上放置太阳能电池片的步骤同时进行，以使底TPO膜的待接收太阳能电池片的区域始终保持熔融状态。更优选地，可以预设加热过程的加热参数以使得对于依次连续放置的两个太阳能电池片，在底TPO膜上放置后一个太阳能电池片的过程中前一个太阳能电池片已固定在底TPO膜上，且前一个太阳能电池片能够作为放置后一个太阳能电池片的基准。这样的设置可以使得 TPO膜的熔融状态相对可控，可以避免整体加热温度过高而损伤热塑性底侧膜或太阳能电池片。
再例如，将底TPO膜的待接收区域加热熔融和把太阳能电池片放置在待接收区域的步骤同时发生的实现方式还可以为：将自带热量的太阳能电池片放置在底TPO膜上使底TPO膜熔融。具体地，将太阳能电池片在放置前加热，其放置在底TPO膜上之时能够将其底部的区域加热熔融，该区域熔融又冷却后边能够将该太阳能电池片固定在其上。
优选地，本发明所提供的方法还可以包括一些未在图1中示出的步骤。例如，方法还包括在热塑性底侧膜上放置电池片阵列之后的如下步骤：在电池片阵列上设置汇流条以将电池片阵列的电流向外引出。再例如，可以采用TPT、KPK、KPM、KPC、APE等多层耐候材料制造顶板和底板。再例如，还可以包括预排片前在顶TPO膜和底 TPO膜上冲孔的步骤，孔的直径为1mm-10mm，这样的设置能够使得在预排片过程中顶TPO膜和底TPO膜能够保持平整而避免褶皱。
优选地，本发明所提供的方法还包括制造太阳能电池片的步骤。制造太阳能电池片的步骤包括：设置太阳能电池片整片；在太阳能电池片整片上激光刻槽；将太阳能电池片整片裂片为多个太阳能电池片。
上述各个步骤还可以具有进一步优化设置。例如，太阳能电池片整片上料经视觉检测和位置定位，检测平台上下均有高精度CCD相机抓取电池片正背面特殊图形(如mark点、主副栅等)和PL(光致发光激光探测器)以便实现电池印刷误差超过一定范围以及外观缺陷或内部裂纹进行自动识别并剔除至NG料盒。需要说明的是，叠瓦电池大片经过精准的颜色、效率及高低开压分选，被上料的电池为属性基本一致的电池片(能够匹配小片分选功能)。同时设备上料平台适合于小片上料，有专门的料盒和处理机构。
之后，经检验合格的太阳能电池片整片被精准传递至激光切割平台，传输方式可采用伺服搬运或带有吸附的传输皮带，激光切割轨迹根据电池片视觉定位进行位置补偿，最终太阳能电池片整片被激光沿着电池切割位置精确切割裂片成2～N个太阳能电池片。
对切割后的太阳能电池片进行热影响区、切割深度、切割线宽等进行高精度视觉检验。在线被检验不合格的NG片放置在NG工位，激光切割工艺包括不同波长的激光器使用(比如在红光纳秒基础上，匹配绿光、紫光等更低波段的皮秒或飞秒级激光器)，该方法可同时适合局部热应力低损或无损方式裂片。
进一步地，裂片后的太阳能电池片或线外已单独加工完好的太阳能电池片经过CCD视觉检测筛选外观不良NG自动在线剔除，同时输出相对位置坐标给传输机器人或运动模组实现上片叠片处理。此模组包括多头搬运机械装置，可实现多组多片或单片叠瓦电池的搬运叠片铺设动作。其中处理环节集成机械归正和视觉定位纠偏功能及实现叠片铺设角度和贴片受力控制的模块，各个机械电气系统均可自动化控制且精度可达±0.05mm
之后，底板被输出至热塑性底侧膜铺设单元中，经过归正定位后预裁切或同步裁切完成的热塑性底侧膜被搬运手移栽至底板表面上，移栽包括负压吸附和牵引等实现方式。完成铺设后满足底板和热塑性底侧膜中心重合，避免因铺设歪斜导致制程不良。
采用胶粘端引线工艺时机械手优先铺设预涂导电引线，接着依次铺设太阳能电池片和另一引线直至具备有效连接输出的电池串。采用导电类顶板封装方式，封装包括电池片阵列除主栅线外背面含汇流或旁路焊盘，即叠瓦组件的电池片位置包括多种规格的电池，可根据旁路设计在叠片指定位置上铺设具备焊盘规格的太阳能电池片。
铺设完成后整体输送至下一个工位进行汇流处理，采用金属汇流带通过预涂导电胶或激光指定区域受热完成汇流连接，其中版型旁路保护设置采用同样的方式进行处理。完成汇流和旁路保护连接处理后铺设后胶膜、后盖板和引出线处理，对于叠排一体化用导电类顶板需要新增单独工位对后盖板电路焊盘连接点上预涂导电介质，导电介质如导电胶、锡膏等，涂布方式包括喷胶、印刷。通过设备自动化实现贴合连接导通，贴合动作发生前需对电池串表面铺设顶侧膜且顶侧膜指定位置在预裁切或同步拉伸裁切中完成对于区域冲孔，以便导电介质可以有效连接电池片和顶板电路焊盘。
具备导电连接功能的层压件经过EL(电致发光)和VI(外观视觉)检测后合格后进入层压工艺，层压工序包括三腔层压。其中层压工序结合新互联结构在密闭的腔室中经抽真空加热加压使得热塑性底侧膜进行完全热固化从而紧密贴合叠瓦组件最终层压成一个完整的结构件，结构件中前后太阳能电池片正负极构成良好的物理接触继而实现电传导。紧接着完成层压工艺后层压件需通过装框、接线盒、固化、清洗、安规测试、功率测试、EL测试、成品检验等工序完成最终成品叠瓦组件加工。
另外，如前文所述，在其他未示出的实施方式中，可以将顶TPO 膜加热至热熔融状态时与电池片阵列接触，在热熔融区域冷却之后电池片阵列便相对于顶TPO固定。例如，可以使用太阳能电池片从上一制程中自带的热量，如果叠片速度足够快，在太阳能电池片还未冷却时在其上覆盖顶TPO膜，太阳能电池片的热量能够自动地将其顶部的区域熔融；或者，可以在叠片完成之后，将已被加热到热熔融状态的顶TPO覆盖在电池片阵列上。优选地，可以同时加热顶TPO膜和底TPO膜，二者冷却之后，顶TPO膜、底TPO膜和电池片阵列三者被固定到一起。
本实施方式还提供了一种根据上述方法制造的叠瓦组件，图2示出了由上述方法制造的叠瓦组件的一个电池串的顶表面示意图，图3 为图2中沿A-A线截取的示意图。可以理解，叠瓦组件包括了多个图 2所示的电池串，且各个电池串在平面上能够沿垂直于第一方向D1 的方向排布成电池串阵列。
具体地，叠瓦组件包括封装结构和太阳能电池片阵列。所述封装结构在图中未示出，封装结构大致包括顶板、位于所述顶板和所述电池片阵列之间的顶侧膜以及位于所述热塑性底侧膜下方的底板，所述顶板和所述底板为尺寸大于所述太阳能电池片阵列的刚性或柔性耐候整体板结构。所述电池片阵列位于所述热塑性底侧膜的顶表面上，所述电池片阵列包括沿某直线方向排布多个电池串100，每一个电池串100包括沿垂直于上述直线方向的第一方向D1以叠瓦方式排列的多个太阳能电池片1，所述太阳能电池片1上设置有主栅线，在每一个所述电池串100中的任意相邻的两个太阳能电池片1通过主栅线直接接触而实现导电连接。
其中，每一个电池串100均设置有顶TPO膜22和底TPO膜21，所述底TPO膜21和顶TPO膜22通过热熔融而将太阳能电池片1固定在其上从而形成电池串100。
具体地，参考图3，主栅线为设置在太阳能电池片1的顶表面上的正电极11和设置在太阳能电池片1的底表面上的背电极12。任意相邻的两个太阳能电池片1，其中一个的正电极11与另一个的背电极 12对准并直接接触从而实现导电连接。顶TPO膜22和底TPO膜21设置在电池串100的顶表面和底表面处。其中，各个太阳能电池片1 均是通过顶TPO膜22和/或底TPO膜21的热熔融而固定在顶TPO 膜22和底TPO膜21之间的，从而各个太阳能电池片1之间也实现了相对于彼此固定。需要说明的是，附图是示意性的，图中的顶TPO 膜22、底TPO膜21和太阳能电池片1之间存在间隙，但事实上各个太阳能电池片1是紧紧粘在顶TPO膜22和底TPO膜21上的，顶TPO 膜22和底TPO膜21与太阳能电池片1之间实际上没有间隙。
优选地，叠瓦组件的底侧膜和顶侧膜也可以设置为热塑性材料制成。且各个电池串100是通过热塑性顶侧膜和热塑性底侧膜的热熔融特性固定在顶侧膜和底侧膜之间的。
可以理解，由于太阳能电池片1之间通过主栅线的直接接触而实现导电连接，因而不再需要设置导电胶。而由于通过顶TPO膜22和 /或底TPO膜21的热熔融特性将电池串100中的各个太阳能电池片1 固定、通过热塑性底侧膜和/或热塑性顶侧膜热熔融而实现各个电池串 100彼此之间的固定，因而同样不再需要用于将各个所述太阳能电池片1相对于彼此固定的粘结剂。
上述各个部件可以具有多种优选实施方式。例如，所述太阳能电池片1为晶硅太阳能电池片1或异质结太阳能电池片1；所述太阳能电池片1形成为矩形，且其长度为宽度的2-10倍；所述热塑性底侧膜2和顶侧膜可以为EVA整体膜结构、POE整体膜结构或硅胶整体膜结构；每一个所述电池串100的相邻的所述太阳能电池片1之间的重叠部分在所述第二方向上的尺寸为0.05mm-5mm。
在其他未示出的实施方式中，太阳能电池片的可彼此间直接接触的主栅线也可以具有其他优选结构。例如，正电极在其延伸方向上间断设置，背电极在其延伸方向上连续设置；或者正电极在其延伸方向上连续设置，背电极在其延伸方向上间断设置；或者正电极在其延伸方向上间断设置，背电极在其延伸方向上间断设置，正电极和背电极在第二方向上对齐。优选地，所述主栅线为设置在所述太阳能电池片的顶表面上的正电极和设置在所述太阳能电池片的底表面上的背电极，所述正电极和所述背电极均形成为凹凸结构，凹凸结构例如为锯齿状结构，当两个所述太阳能电池片以叠瓦方式连接时，所述两个太阳能电池片的所述正电极与所述背电极以齿条啮合的形式相互接触。
另外，电池片阵列上还可以设置主汇流条和旁路汇流条，以用于将电流向外引出。
图4示出了根据本发明的另一种实施方式，图4同样可以被理解为沿图2中的A-A线截取的截面图。
从图4中可以看到，太阳能电池片31之间以叠瓦方式相互连接，彼此之间的正电极311和背电极312直接接触而实现导电连接。在本实施方式中，仅在电池串的底表面设置有底TPO膜321。在其制造过程中的预排片步骤中，将各个太阳能电池片31在底TPO膜321上排列成电池串，并通过底TPO膜321的热熔融而固定在底TPO膜321 上。在本实施方式中，电池串的顶表面上不设置预排片膜。
图5示出了根据本发明的再一种实施方式，图5同样可以被理解为是沿图2中的A-A线截取的截面图。
从图5中可以看到，太阳能电池片41之间以叠瓦方式相互连接，彼此之间的正电极411和背电极412直接接触而实现导电连接。在本实施方式中，仅在电池串的顶表面设置有顶TPO膜422。在其制造过程中的预排片步骤中，将各个太阳能电池片41排列成电池串并通过顶TPO膜422的热熔融被固定在顶TPO膜422的底表面上。在本实施方式中，电池串的底表面上不设置预排片膜。
本发明所提供的方案，能够在预排片过程中通过顶TPO膜和/或底TPO膜的加热熔融特性将各个太阳能电池片相对于彼此固定而形成电池串，并且热塑性底侧膜的加热熔融特性将各个电池串固定在底侧膜上，而无需额外使用粘结剂。这样的方案能够将排版工序和叠片工序合二为一，直接在底侧封装材料上将电池片叠片并排版，这样的方式成本较低、效率较高，易于操作。且能够避免许多由于导电胶而可能产生的问题。
本发明的多种实施方式的以上描述出于描述的目的提供给相关领域的一个普通技术人员。不意图将本发明排他或局限于单个公开的实施方式。如上所述，以上教导的领域中的普通技术人员将明白本发明的多种替代和变型。因此，虽然具体描述了一些替代实施方式，本领域普通技术人员将明白或相对容易地开发其他实施方式。本发明旨在包括这里描述的本发明的所有替代、改型和变型，以及落入以上描述的本发明的精神和范围内的其他实施方式。
附图标记：
电池串 100
太阳能电池片 1、31、41
正电极 11、311、411
背电机 12、312、412
底TPO膜 21、321
顶TPO膜 22、422 。
Claims (31)
1.一种制造叠瓦组件的方法，所述叠瓦组件包括封装结构和位于所述封装结构内的电池片阵列，所述封装结构包括位于所述电池片阵列底侧的底侧膜和位于所述电池片阵列顶侧的顶侧膜，所述方法包括预排片步骤、在所述底侧膜、所述顶侧膜之间放置多个预排片形成的电池串从而形成电池片阵列的步骤以及施加封装结构和层压的步骤，
其特征在于，在所述预排片的步骤中：
将太阳能电池片以叠瓦方式排布，使得相邻的太阳能电池片之间通过主栅线的直接接触而实现导电连接，且在该步骤中，设置预排片膜，并将所述预排片膜加热以使其至少部分地处于熔融状态并在熔融状态下与所述太阳能电池片接触，以使得所述熔融状态的区域凝固后能够和所述太阳能电池片固定在一起；
并且，在所述顶侧膜、所述底侧膜之间放置多个电池串的步骤中：
将所述底侧膜和/或顶侧膜加热以使其至少部分地处于熔融状态并在熔融状态下与所述太阳能电池片接触，以使得熔融状态的区域凝固后能够和所述电池串固定在一起。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预排片膜包括热塑性的底预排片膜和/或顶预排片膜，所述预排片步骤包括将所述预排片膜加热的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述加热步骤和将太阳能电池片叠片的步骤同时进行，以使所述预排片膜的待接收所述太阳能电池片的区域始终保持熔融状态。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预排片膜包括热塑性的底预排片膜，所述预排片步骤包括加热所述底预排片膜的步骤，并且，所述方法还包括：预设加热所述底预排片膜的加热过程的加热参数，以使得对于依次连续放置的两个太阳能电池片，在所述底预排片膜上放置后一个所述太阳能电池片的过程中前一个所述太阳能电池片已固定在所述底预排片膜上，且所述前一个太阳能电池片能够作为放置后一个所述太阳能电池片的基准。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述预排片膜加热的步骤包括：通过独立于所述叠瓦组件的加热机构向所述预排片膜施加热量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，加热方法为直接加热法、红外加热法、微波加热法、激光加热法中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过红外和紫外组合光照方式实现加热。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预排片膜包括热塑性的底预排片膜，所述方法包括将所述底预排片膜加热的步骤，将所述底预排片膜加热的步骤包括：将自带热量的所述太阳能电池片放置在所述底预排片膜上使所述底预排片膜熔融。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在将所述太阳能电池片放置在与所述预排片膜接触之前的在所述预排片膜上冲孔的步骤，孔的直径为1mm-10mm。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设置机械手来完成所述预排片步骤中的叠片，且所述方法还包括：基于所述太阳能电池片的尺寸以及所述太阳能电池片上的主栅线位置来设置所述机械手的参数，以使所述机械手在操作时能够使相邻的太阳能电池片的主栅线准确接触。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，设置多组机械手同时作业。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述太阳能电池片排列成电池串的过程中通过检测机构检测叠片质量，并将检测结果实时地反馈至监控平台。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，制造系统中还包括控制装置，所述控制装置和所述检测机构相关联从而能够基于所述检测机构的检测结果对叠片作业机构进行控制。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述底侧膜上放置电池片阵列之后的如下步骤：在电池片阵列上设置汇流条以将所述电池片阵列的电流向外引出。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述封装结构包括底板和顶板，且所述方法依次包括如下步骤：
在所述底板上铺设所述底侧膜；
在所述底侧膜上放置多个电池串，并使所述底侧膜热熔融以将所述多个电池串固定在所述底侧膜上；
在所述多个电池串顶侧铺设所述顶侧膜；
在所述顶侧膜的顶侧放置所述顶板。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括制造太阳能电池片的步骤，制造太阳能电池片的步骤包括：
设置太阳能电池片整片；
在所述太阳能电池片整片上激光刻槽；
将所述太阳能电池片整片裂片为多个太阳能电池片。
17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在层压步骤前采用EL电致发光或PL光致发光对待层压件进行缺陷检测，若检测不合格，则将待层压件修复完成之后重新进行缺陷检测。
18.根据权利要求1-17中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法不包括施加粘结剂而将各个太阳能电池片相对于彼此固定的步骤。
19.根据权利要求1-17中任意一项所述的方法，其特征在于，所述设置所述预排片膜的步骤为：选取与电池串的顶表面和底表面尺寸相适应的TPO膜作为所述预排片膜。
20.一种由根据权利要求1-19中任意一项所述的方法制造的叠瓦组件，其特征在于，所述叠瓦组件包括：
封装结构，所述封装结构包括底侧膜和顶侧膜；
电池片阵列，所述电池片阵列位于所述底侧膜和所述顶侧膜之间并与所述顶侧膜、所述底侧膜相接触，所述电池片阵列包括多个电池串，每一个电池串包括：
沿第一方向以叠瓦方式排列的多个太阳能电池片，所述太阳能电池片上设置有主栅线，任意相邻的两个太阳能电池片通过主栅线直接接触而实现导电连接；以及
位于所述多个太阳能电池片的顶表面和/或底表面并与各个太阳能电池片接触的预排片膜，
其中，所述预排片膜为整体膜结构并能够通过热熔融而将各个太阳能电池片相对于其固定，
并且，所述底侧膜和/或所述顶侧膜为热塑性整体膜结构并能够通过热熔融而与所述电池片阵列固定在一起。
21.根据权利要求20所述的叠瓦组件，其特征在于，所述太阳能电池片为晶硅太阳能电池片或异质结太阳能电池片。
22.根据权利要求20所述的叠瓦组件，其特征在于，所述太阳能电池片形成为矩形，且其长度为宽度的2-10倍。
23.根据权利要求20所述的叠瓦组件，其特征在于，所述底侧膜和所述顶侧膜为EVA整体膜结构、POE整体膜结构或硅胶整体膜结构。
24.根据权利要求20所述的叠瓦组件，其特征在于，所述封装结构还包括顶板以及位于所述底侧膜下方的底板，所述顶板和所述底板为尺寸大于所述电池串阵列的刚性或柔性耐候整体板结构。
25.根据权利要求20所述的叠瓦组件，其特征在于，每一个所述电池串的相邻的所述太阳能电池片之间的重叠部分在所述第二方向上的尺寸为0.05mm-5mm。
26.根据权利要求20所述的叠瓦组件，其特征在于，所述主栅线为设置在所述太阳能电池片的顶表面上的正电极和设置在所述太阳能电池片的底表面上的背电极，其中
所述正电极在其延伸方向上间断设置，所述背电极在其延伸方向上连续设置；或者
所述正电极在其延伸方向上连续设置，所述背电极在其延伸方向上间断设置；或者
所述正电极在其延伸方向上间断设置，所述背电极在其延伸方向上间断设置，所述正电极和所述背电极在所述第二方向上对齐。
27.根据权利要求20所述的叠瓦组件，其特征在于，所述主栅线为设置在所述太阳能电池片的顶表面上的正电极和设置在所述太阳能电池片的底表面上的背电极，所述正电极和所述背电极均形成为凹凸结构，当两个所述太阳能电池片以叠瓦方式连接时，所述两个太阳能电池片的所述正电极与所述背电极的彼此的凹部和凸部相互配合。
28.根据权利要求27所述的叠瓦组件，其特征在于，所述正电极和所述背电极形成为锯齿状结构，当两个所述太阳能电池片以叠瓦方式连接时，所述两个太阳能电池片的所述正电极与所述背电极以齿条啮合的形式相互接触。
29.根据权利要求20所述的叠瓦组件，其特征在于，所述叠瓦组件内的所述太阳能电池片包括多种规格尺寸。
30.根据权利要求20-29中任意一项所述的叠瓦组件，其特征在于，所述叠瓦组件内不设置用于将各个所述太阳能电池片相对于彼此固定的粘结剂。
31.根据权利要求20-29中任意一项所述的叠瓦组件，其特征在于，所述预排片膜为尺寸与所述电池串的顶表面和底表面相适应的TPO膜。
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