CN111668330A - 一种双面背接触太阳能电池组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种双面背接触太阳能电池组件，涉及太阳能电池领域，能够解决组件在层压过程中导致的碎片发生的问题。电池组件从上至下依次包括前盖板、前封装材料、背接触太阳能电池片、电连接层、后封装材料和后盖板，电连接层嵌于后封装材料中；电连接层包括若干导电金属线和汇流带，导电金属线用于与背接触太阳能电池片的背面电极连接；后封装材料为具有热塑性的封装材料。其有益效果是：通过先将导电金属线与汇流带嵌于具有热塑性的后封装材料中，然后将导电金属线与太阳能电池片的背面电极进行连接，以实现柔性互联，保证了组件层压过程中不会有产生碎片；通过柔性封装和背接触电池组件的双面发电，提高太阳能电池组件的发电输出功率。

Description

一种双面背接触太阳能电池组件
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，具体涉及一种双面背接触太阳能电池组件。
背景技术
目前，背接触太阳能电池(如IBC、MWT、EWT太阳电池)由于具有常规太阳能电池难以达到的高效率而备受业界关注，已经成为新一代太阳能电池技术的研究热点。背接触太阳能电池正面没有主栅线，甚至没有任何电极图形，正极和负极都设在电池片的背面，减少了电池片的遮光，从而有效增加了电池片的短路电流，使电池片的能量转化效率得到提高。
将背接触太阳能电池进行切片，通过串联-并联结构设计封装成电池组件，可以进一步降低组件的欧姆损耗，提供电池组件的输出功率。
双面电池组件的正面和反面均具有把光能转换成电能的能力，与传统的单面发电光伏组件相比，双面发电的组件输出功率更大，从而可降低其在光伏系统应用中的度电成本。
将背接触太阳能电池做成双面发电组件可以进一步提升组件的输出功率。 2017年新加坡的SERIS研究机构发布了60片型双面IBC电池组件，输出功率较常规60组件的270～290瓦提升到400瓦。
但是，目前背接触太阳能电池组件的制作仍然是常规的焊带连接方式，由于使用单面焊接冷却后产生的应力会导致电池片弯曲弓片，破片率非常高，组件也存在隐裂导致失效的风险，工业批量化生产会很困难。
为了最大化地利用背接触太阳能电池以及双面发电组件的发电潜力，避免常规的焊带连接带来的缺陷，开发一种高输出功率、高可靠性、能进行批量化生产的双面太阳能电池组件具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低成本、高生产效率、高输出功率、能批量化生产的双面背接触太阳能电池组件，以满足降本、增效的太阳能电池组件的应用需求。
本发明提供的一种双面背接触太阳能电池组件，其技术方案为：
一种双面背接触太阳能电池组件，其特征在于：所述双面背接触太阳能电池组件从上至下依次包括前盖板、前封装材料、背接触太阳能电池片、电连接层、后封装材料和后盖板，所述电连接层嵌于后封装材料中；所述电连接层包括若干导电金属线和汇流带，所述导电金属线用于与所述背接触太阳能电池片的背面电极连接；所述后封装材料为具有热塑性的封装材料。
本发明提供的一种双面背接触太阳能电池组件，还包括如下附属技术方案：
其中，所述背接触太阳能电池片的背面电极包括与P型掺杂区域接触的P 型电极和与N型掺杂区域接触的N型电极。
其中，所述P型电极包括P型细栅线电极和P型连接电极，所述N型电极包括N型细栅线电极和N型连接电极；所述P型细栅线电极与P型连接电极连接，所述N型细栅线电极与N型连接电极连接；所述P型连接电极用于导出所述P型细栅线电极上的电流，所述N型连接电极用于导出所述N型细栅线电极上的电流。
其中，所述P型细栅线电极为P型连续细栅线电极，所述N型细栅线电极为N型连续细栅线电极，所述P型连接电极为P型连续连接电极，所述N型连接电极为N型连续连接电极，所述P型连续细栅线电极与所述P型连续连接电极相连，所述N型连续细栅线电极与所述N型连续连接电极相连；所述P型连续连接电极与所述N型连续细栅线电极的交叉处设置有绝缘介质层，所述N型连续连接电极与所述P型连续细栅线电极的交叉处设置有绝缘介质层。
其中，所述P型细栅线电极为P型分段细栅线电极，所述N型细栅线电极为N型分段细栅线电极，所述P型分段细栅线电极与N型分段细栅线电极相互错开布置；所述P型连接电极为P型连续连接电极，所述N型连接电极为N型连续连接电极；所述P型连续连接电极用于连接位于同一行或同一列上的P型分段细栅线电极，所述N型连续连接电极用于连接位于同一行或同一列上的N 型分段细栅线电极。
其中，所述P型细栅线电极为P型分段细栅线电极，所述N型细栅线电极为N型分段细栅线电极，所述P型分段细栅线电极与N型分段细栅线电极相互错开布置，所述P型连接电极为P型分段连接电极，所述N型连接电极为N型分段连接电极；所述P型分段连接电极用于分段连接位于同一行或同一列上的 P型分段细栅线电极，所述N型分段连接电极用于分段连接位于同一行或同一列上的N型分段细栅线电极。
其中，所述汇流带设置于电连接层的两端，所述导电金属线包括相互平行且错开排列的第一导电金属线和第二导电金属线；所述第一导电金属线与第2n 太阳能电池片的P型连接电极和第2n-1太阳能电池片的N型连接电极连接，所述第二导电金属线与第2n+1太阳能电池片的P型连接电极和第2n太阳能电池片的N型连接电极连接；其中，第2n太阳能电池片旋转180°后与第2n-1 太阳能电池片对齐排列。
其中，所述汇流带设置于电连接层的两端，所述导电金属线呈Z字形平行且错开排列；后一片太阳能电池片的N型连接电极与相邻前一片太阳能电池片的P型连接电极通过Z字型导电金属线连接；其中，相邻太阳能电池片依次对齐排列。
其中，所述导电金属线还包括离散型分布的第三导电金属线，所述第三导电金属线用于与太阳能电池片背面的P型细栅线电极和/或N型细栅线电极连接。
其中，所述背接触太阳能电池片为整片电池片或切割形成的子太阳能电池片。
其中，所述后盖板采用透明材料或层压后透明的材料制成。
其中，所述后盖板为钢化玻璃，或，所述后盖板为层压后透明的聚合物背板。
其中，所述聚合物背板的基体层为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，所述基体层两侧涂敷有氟碳涂层。
本发明的实施包括以下技术效果：
本发明通过先将导电金属线与汇流带均通过预层压方式嵌于具有热塑性的封装材料中，然后将导电金属线与背接触太阳能电池片的背面电极进行连接，以实现柔性互联，从而保证组件层压过程中不会有产生碎片的现象；通过设置平行且错开的导电金属线与背接触太阳能电池片的背面电极实现电连接，从而使得本发明的背接触太阳能电池片可根据电池片面积大小、电池片背面电极图形灵活设置、切割和进行互联，而且具有互联接触电阻小、连接方式灵活可靠等优点，适用于MWT、EWT、IBC等多种电池；并且，本发明的背接触太阳能电池组件的柔性封装和背接触电池组件的双面发电，提高了太阳能电池组件的发电输出功率。
附图说明
图1为本发明的一个实施例中的太阳能电池串的结构示意图。
图2为本发明的另一个实施例中的太阳能电池串的结构示意图。
图3为本发明的又一个实施例中的太阳能电池串的结构示意图。
图4为本发明的一个实施例的太阳能电池组件的截面结构示意图。
图5为本发明的另一个实施例的太阳能电池组件的示意图。
图6为本发明的一个实施例的太阳能电池的背面电极结构示意图。
图7为本发明的另一个实施例的太阳能电池的背面电极结构示意图。
图8为本发明的又一个实施例的太阳能电池的背面电极结构示意图。
图9为本发明的一个实施例的导电金属线的截面结构示意图。
图10为本发明另一个实施例的导电金属线的截面结构示意图。
图中，1-前盖板，2-前封装材料，3-太阳能电池片，4-后封装材料，5-后盖板，6-导电金属线，61-第一导电金属线，62-第二导电金属线，63-第三导电金属线，64-热熔导电层，7-汇流带，8-绝缘介质层，31-P型掺杂区域，32-N型掺杂区域，33-P型电极，34-N型电极，331-P型细栅线电极，332-P型连接电极， 341-N型细栅线电极，342-N型连接电极。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
如图1-5所示，本发明提供的一种双面背接触太阳能电池组件，所述双面背接触太阳能电池组件从上至下依次包括前盖板1、前封装材料2、背接触太阳能电池片3、电连接层、后封装材料4和后盖板5，所述电连接层嵌于后封装材料4中；所述电连接层包括若干导电金属线6和汇流带7，所述导电金属线6 用于与所述背接触太阳能电池片3的背面电极连接，所述汇流带7用于汇流、输出导电金属线6收集到的太阳能电池片上的电流；所述后封装材料为具有热塑性的封装材料；所述后盖板采用透明材料或层压后透明的材料制成。其中，本发明所述的背接触太阳能电池片可以是整片背接触太阳能电池片，也可以是由该整片背接触太阳能电池片切割形成的子太阳能电池片；子太阳能电池片可以为整片太阳能电池片的二分之一，三分之一，四分之一，五分之一或六分之一等。本发明通过先将导电金属线与汇流带均通过预层压方式嵌于具有热塑性的封装材料中，然后将导电金属线与背接触太阳能电池片的背面电极进行连接，以实现柔性互联，从而保证组件层压过程中不会有产生碎片的现象。并进一步通过设置平行且错开的导电金属线与背接触太阳能电池片的背面电极实现电连接，从而使得本发明的背接触太阳能电池片可根据电池片面积大小、电池片背面电极图形灵活设置、切割和进行互联，而且具有互联接触电阻小、连接方式灵活可靠等优点，适用于MWT、EWT、IBC等多种电池。并且，本发明的背接触太阳能电池组件的柔性封装和背接触电池组件的双面发电，提高了太阳能电池组件的发电输出功率。
如图4所示，所述背接触太阳能电池片1的背面电极包括与P型掺杂区域 31接触的P型电极33和与N型掺杂区域32接触的N型电极34。
如图6-8所示，所述P型电极33包括P型细栅线电极331和P型连接电极 332，所述N型电极34包括N型细栅线电极341和N型连接电极342；所述P 型细栅线电极331与P型连接电极332连接，所述N型细栅线电极341与N型连接电极342连接；所述P型连接电极332用于导出所述P型细栅线电极331 上的电流，所述N型连接电极342用于导出所述N型细栅线电极341上的电流。
如图6所示，在一些实施例中，所述P型细栅线电极131为P型连续细栅线电极，所述N型细栅线电极141为N型连续细栅线电极，所述P型连接电极 132为P型连续连接电极，所述N型连接电极142为N型连续连接电极，所述 P型连续细栅线电极与所述P型连续连接电极相连，所述N型连续细栅线电极与所述N型连续连接电极相连；所述P型连续连接电极与所述N型连续细栅线电极的交叉处设置有绝缘介质层5，所述N型连续连接电极与所述P型连续细栅线电极的交叉处设置有绝缘介质层5。所述P型连接电极132和N型连接电极142的总数为8～250。
如图7所示，在另一些实施例中，所述P型细栅线电极131为P型分段细栅线电极，所述N型细栅线电极141为N型分段细栅线电极，所述P型分段细栅线电极与N型分段细栅线电极相互错开布置；所述P型连接电极132为P型连续连接电极，所述N型连接电极142为N型连续连接电极；所述P型连续连接电极用于连接位于同一行或同一列上的P型分段细栅线电极，所述N型连续连接电极用于连接位于同一行或同一列上的N型分段细栅线电极。本实施例中，通过将P型细栅线电极和N型细栅线电极均设置为分段电极，以降低串联电阻和电流传输的距离，提高效率。
如图8所示，在其它实施例中，所述P型细栅线电极131为P型分段细栅线电极，所述N型细栅线电极141为N型分段细栅线电极，所述P型分段细栅线电极与N型分段细栅线电极相互错开布置，所述P型连接电极132为P型分段连接电极，所述N型连接电极142为N型分段连接电极；所述P型分段连接电极用于分段连接位于同一行或同一列上的P型分段细栅线电极，所述N型分段连接电极用于分段连接位于同一行或同一列上的N型分段细栅线电极。其中，分段连接电极可以为不在同一条直线上的若干段，此时连接电极的总数要远大于8-250，分段连接电极也可以为在同一条直线上的若干段。当分段连接电极在同一条直线上时，导电金属线可以连接所有的分段连接电极；当分段连接电极不在同一条直线上时，导电金属线只能连接到位于同一条直线上的若干段分段连接电极，其他未与导电金属线连接的分段连接电极可以起到第三导电金属线的作用--类似于防断栅的作用，该部分分段连接电极与分段细栅线电极相连接。本实施例中，通过将P型细栅线电极和N型细栅线电极均设置为分段电极，以降低串联电阻和电流传输的距离，提高效率，同时将P型连接电极和N型连接电极均设置为分段电极，以降低银浆的用量；而将细栅线电极和连接电极均设置为分段电极，并使分段连接电极用于分段连接位于同一行或同一列上的分段细栅线电极，从而使电池片的背面电极形成“丰”字形结构后与导电金属线连接，从而可以有效分散应力，降低电池片上的应力。
如图1-3所示，每排或列的所述导电金属线6呈多段式结构排布，相邻排或列的所述导电金属线6排布位置不同，间隔排或列的所述导电金属线6排布位置相同。
优选地，如图1-3所示，每排的第n段导电金属线6的末尾端靠近相邻排的第n段导电金属线6的中心位置处，每排的第n+1段导电金属线6的起始端靠近相邻排的第n段导电金属线6的中心位置处；或，每列的第n段导电金属线6的末尾端靠近相邻列的第n段导电金属线6的中心位置处，每列的第n+1 段导电金属线6的起始端靠近相邻列的第n段导电金属线6的中心位置处。
如图1所示，在一些实施例中，所述汇流带7设置于电连接层的两端，所述导电金属线6包括相互平行且错开排列的第一导电金属线61和第二导电金属线62；所述第一导电金属线与第2n太阳能电池片的P型连接电极332和第2n-1 太阳能电池片的N型连接电极342连接，第二导电金属线62与第2n+1太阳能电池片的P型连接电极332和第2n太阳能电池片的N型连接电极342连接；每片背接触太阳能电池片上相连的第一导电金属线61和第二导电金属线62的总条数为8～50；其中，在本实施例中，先将第2n太阳能电池片1旋转180°后，再与第2n-1太阳能电池片对齐排列，n≥1。
如图2所示，在另一些实施例中，所述汇流带7设置于电连接层的两端，所述导电金属线6呈Z字形平行且错开排列；后一片太阳能电池片的N型连接电极342与相邻前一片太阳能电池片的P型连接电极332通过Z字型导电金属线连接；其中，在本实施例中，直接将相邻太阳能电池片1依次对齐排列，无需翻转。
优选地，所述导电金属线6还包括离散型分布的第三导电金属线，所述第三导电金属线用于与太阳能电池片背面的P型细栅线电极和/或N型细栅线电极连接。
其中，所述导电金属线6的截面形状可以为圆形、方形、椭圆形、矩形、六边形、八边形、梯形、或菱形中的一种或任几种的组合；相邻的导电金属线之间的间距为0.1-20mm。
其中，所属导电金属线6包括镁、铁、钛、钼、钨及其合金或以上任意两种及两种以上的金属和/或合金复合。
优选地，所述导电金属线上设置有热熔连接点，所述热熔连接点用于将所述背接触太阳能电池片1的背面电极与所述电连接层之间进行电连接；其中，所述热熔连接点包括导电浆料、焊料、焊膏、导电墨水、各向同性导电胶、各向异性导电胶或低熔点金属合金中的一种或任几种的组合。
优选地，如图9-10所示，所述导电金属线2的表面设置有热熔导电层64，所述热熔导电层64用于将背接触太阳能电池片的背面电极与所述电连接层之间进行电连接。其中，所述热熔导电层64为熔点在70～300℃之间的金属或合金；或者，所述热熔导电层的材料为软化温度在90～120℃之间的导电树脂。
优选地，所述电连接层通过层压工艺嵌于后封装材料内，其中，层压温度为335～165℃，层压时间为6～30min。
优选地，所述前封装材料2和后封装材料4均为聚乙烯醇缩丁醛、聚烯烃或乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或任几种的组合。
优选地，所述绝缘介质层包括聚酰亚胺(PI)、聚苯并恶唑(PBO)、苯并环丁烯(BCB)环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、聚乙烯醇缩醛树脂或阻焊膜(SR)中的一种或任几种的组合。
优选地，所述后盖板5为钢化玻璃，或，所述后盖板5为层压后透明的聚合物背板。更优选地，所述聚合物背板的基体层为聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)，所述基体层两侧涂敷有氟碳涂层。本实施例通过采用聚对苯二甲酸乙二醇酯制作后盖板，从而使得本实施例制备的太阳能电池组件的质量更轻，从而更有利于组件的安装。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (14)

1.一种双面背接触太阳能电池组件，其特征在于：所述双面背接触太阳能电池组件从上至下依次包括前盖板、前封装材料、背接触太阳能电池片、电连接层、后封装材料和后盖板，所述电连接层嵌于后封装材料中；所述电连接层包括若干导电金属线和汇流带，所述导电金属线用于与所述背接触太阳能电池片的背面电极连接；所述后封装材料为具有热塑性的封装材料。
2.根据权利要求1所述的一种双面背接触太阳能电池组件，其特征在于，所述背接触太阳能电池片的背面电极包括与P型掺杂区域接触的P型电极和与N型掺杂区域接触的N型电极。
3.根据权利要求2所述的一种双面背接触太阳能电池组件，其特征在于，所述P型电极包括P型细栅线电极和P型连接电极，所述N型电极包括N型细栅线电极和N型连接电极；所述P型细栅线电极与P型连接电极连接，所述N型细栅线电极与N型连接电极连接；所述P型连接电极用于导出所述P型细栅线电极上的电流，所述N型连接电极用于导出所述N型细栅线电极上的电流。
4.根据权利要求3所述的双面背接触太阳电池组件，其特征在于，所述P型细栅线电极为P型连续细栅线电极，所述N型细栅线电极为N型连续细栅线电极，所述P型连接电极为P型连续连接电极，所述N型连接电极为N型连续连接电极，所述P型连续细栅线电极与所述P型连续连接电极相连，所述N型连续细栅线电极与所述N型连续连接电极相连；所述P型连续连接电极与所述N型连续细栅线电极的交叉处设置有绝缘介质层，所述N型连续连接电极与所述P型连续细栅线电极的交叉处设置有绝缘介质层。
5.根据权利要求3所述的一种双面背接触太阳电池组件，其特征在于，所述P型细栅线电极为P型分段细栅线电极，所述N型细栅线电极为N型分段细栅线电极，所述P型分段细栅线电极与N型分段细栅线电极相互错开布置；所述P型连接电极为P型连续连接电极，所述N型连接电极为N型连续连接电极；所述P型连续连接电极用于连接位于同一行或同一列上的P型分段细栅线电极，所述N型连续连接电极用于连接位于同一行或同一列上的N型分段细栅线电极。
6.根据权利要求3所述的一种双面背接触太阳电池组件，其特征在于，所述P型细栅线电极为P型分段细栅线电极，所述N型细栅线电极为N型分段细栅线电极，所述P型分段细栅线电极与N型分段细栅线电极相互错开布置，所述P型连接电极为P型分段连接电极，所述N型连接电极为N型分段连接电极；所述P型分段连接电极用于分段连接位于同一行或同一列上的P型分段细栅线电极，所述N型分段连接电极用于分段连接位于同一行或同一列上的N型分段细栅线电极。
7.根据权利要求3所述的一种双面背接触太阳能电池组件，其特征在于，所述汇流带设置于电连接层的两端，所述导电金属线包括相互平行且错开排列的第一导电金属线和第二导电金属线；所述第一导电金属线与第2n太阳能电池片的P型连接电极和第2n-1太阳能电池片的N型连接电极连接，所述第二导电金属线与第2n+1太阳能电池片的P型连接电极和第2n太阳能电池片的N型连接电极连接；其中，第2n太阳能电池片旋转180°后与第2n-1太阳能电池片对齐排列。
8.根据权利要求3所述的一种双面背接触太阳能电池组件，其特征在于，所述汇流带设置于电连接层的两端，所述导电金属线呈Z字形平行且错开排列；后一片太阳能电池片的N型连接电极与相邻前一片太阳能电池片的P型连接电极通过Z字型导电金属线连接；其中，相邻太阳能电池片依次对齐排列。
9.根据权利要求7所述的一种双面背接触太阳能电池组件，其特征在于，所述导电金属线还包括离散型分布的第三导电金属线，所述第三导电金属线用于与太阳能电池片背面的P型细栅线电极和/或N型细栅线电极连接。
10.根据权利要求1所述的一种双面背接触太阳能电池组件，其特征在于，所述导电金属线上设置有热熔连接点，所述热熔连接点用于将所述背接触太阳能电池片的背面电极与所述电连接层之间进行电连接。
11.根据权利要求1所述的一种双面背接触太阳能电池组件，其特征在于，其特征在于，所述背接触太阳能电池片为整片电池片或切割形成的子太阳能电池片。
12.根据权利要求1所述的一种双面背接触太阳能电池组件，其特征在于；所述后盖板采用透明材料或层压后透明的材料制成。
13.根据权利要求12所述的一种双面背接触太阳能电池组件，其特征在于，所述后盖板为钢化玻璃，或，所述后盖板为层压后透明的聚合物背板。
14.根据权利要求13所述的一种双面背接触太阳能电池组件，其特征在于，所述聚合物背板的基体层为聚对苯二甲酸乙二醇酯，所述基体层两侧涂敷有氟碳涂层。
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