CN111668331A - 一种背接触太阳能电池互联结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种背接触太阳能电池互联结构，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。互联结构包括多个背接触太阳能电池片和电连接层，电连接层包括若干导电金属线、汇流带和封装材料，导电金属线与汇流带均嵌于封装材料中；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电池片的背面电极连接，以使得本发明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。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，具体涉及一种背接触太阳能电池的互联结构。
背景技术
目前，背接触太阳能电池(如IBC、MWT、EWT太阳能电池)得到了广泛关注，由于其正面没有主栅线，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。由于背接触太阳能电池的短路电流较常规电池要高出许多，因此背接触太阳能电池的组件制作就要求尽可能降低其串联电阻，以减少组件的欧姆损耗，提高组件的光电转化效率。
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。
现有的背接触太阳能电池组件之间的互联主要包括焊带焊接或导电背板连接两种方式。其中，焊带焊接的连接方式不能直接使用传统焊接方式进行电池片间的连接，因为使用平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，为了解决平面焊接产生的这些问题，需要先将电池片在弯曲机构上进行一定程度的预弯曲，再焊接串联成电池串，而弯曲焊接是通过手工焊接过程实现的，生产效率较低，可靠性差，无法进行产业化生产；导电背板一般是通过采用整面的铜箔加工出导电电路图形，其因铜箔使用量大，价格高，从而导致导电背板的生产成本高，亦不利于产业化生产。
因此，研究一种能实现背接触太阳能电池的低成本、高可靠性互联方案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，提供一种背接触太阳能电池互联结构，能够解决组件在层压过程中导致的碎片发生的问题。
本发明提供的一种背接触太阳能电池互联结构，其技术方案为：
一种背接触太阳能电池互联结构，其特征在于：互联结构包括多个背接触太阳能电池片和电连接层，所述电连接层包括若干导电金属线、汇流带和封装材料，所述导电金属线与汇流带均嵌于所述封装材料中；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；所述封装材料为具有热塑性的封装材料。
本发明提供的一种背接触太阳能电池互联结构，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，每排或列的所述导电金属线呈多段式结构排布，相邻排或列的所述导电金属线排布位置不同，间隔排或列的所述导电金属线排布位置相同。
其中，每排的第n段导电金属线的末尾端靠近相邻排或列的第n段导电金属线的中心位置处，每排的第n+1段导电金属线的起始端靠近相邻排的第n段导电金属线的中心位置处；或，每列的第n段导电金属线的末尾端靠近相邻列的第n段导电金属线的中心位置处，每列的第n+1段导电金属线的起始端靠近相邻列的第n段导电金属线的中心位置处。
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，所述互联结构还包括电连接材料，所述电连接材料设置在所述导电金属线上，所述电连接材料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。
其中，所述导电金属线的表面设置有热熔导电层，所述热熔导电层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。
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，所述电连接层通过层压工艺形成，其中，层压温度为135～165℃，层压时间为6～30min。
其中，所述封装材料为聚乙烯醇缩丁醛、聚烯烃或乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或任几种的组合。
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。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。
附图说明
图1为本发明的一个实施例中的太阳能电池互联结构的示意图。
图2为本发明的另一个实施例中的太阳能电池互联结构的示意图。
图3为本发明的又一个实施例中的太阳能电池互联结构的示意图。
图4为本发明的一个实施例的太阳能电池互联结构的截面示意图。
图5为本发明的另一个实施例的太阳能电池互联结构的截面示意图。
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-太阳能电池片，2-导电金属线，3-汇流带，4-封装材料，5-绝缘介质层，6-电连接材料，21-第一导电金属线，22-第二导电金属线，23-第三导电金属线，24-热熔导电层，11-P型掺杂区域，12-N型掺杂区域12，13-P型电极，14-N型电极，131-P型细栅线电极，132-P型连接电极，141-N型细栅线电极，142-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，本发明提供的一种背接触太阳能电池互联结构，包括多个背接触太阳能电池片1和电连接层，所述电连接层包括若干导电金属线2、汇流带3和封装材料4，所述导电金属线2与汇流带3均嵌于所述封装材料4中；所述导电金属线2用于与所述背接触太阳能电池片1的背面电极连接，所述汇流带3用于汇流、输出导电金属线2收集到的太阳能电池片1上的电流；所述封装材料4为具有热塑性的封装材料。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。
如图4-5所示，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11接触的P型电极13和与N型掺杂区域12接触的N型电极14。
如图6-8所示，所述P型电极13包括P型细栅线电极131和P型连接电极132，所述N型电极14包括N型细栅线电极141和N型连接电极142；所述P型细栅线电极131与P型连接电极132连接，所述N型细栅线电极141与N型连接电极142连接；所述P型连接电极132用于导出所述P型细栅线电极131上的电流，所述N型连接电极142用于导出所述N型细栅线电极141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2呈多段式结构排布，相邻排或列的所述导电金属线2排布位置不同，间隔排或列的所述导电金属线2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2的末尾端靠近相邻排的第n段导电金属线2的中心位置处，每排的第n+1段导电金属线2的起始端靠近相邻排的第n段导电金属线2的中心位置处；或，每列的第n段导电金属线2的末尾端靠近相邻列的第n段导电金属线2的中心位置处，每列的第n+1段导电金属线2的起始端靠近相邻列的第n段导电金属线2的中心位置处。
如图1所示，在一些实施例中，所述汇流带3设置于电连接层的两端，所述导电金属线2包括相互平行且错开排列的第一导电金属线21和第二导电金属线22；所述第一导电金属线21与第2n太阳能电池片的P型连接电极132和第2n-1太阳能电池片的N型连接电极142连接，第二导电金属线22与第2n+1太阳能电池片的P型连接电极132和第2n太阳能电池片的N型连接电极142连接；每片背接触太阳能电池片上相连的第一导电金属线21和第二导电金属线22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3设置于电连接层的两端，所述导电金属线2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142与相邻前一片太阳能电池片的P型连接电极132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。
如图3所示，在又一些实施例中，所述导电金属线还包括离散型分布的第三导电金属线23，所述第三导电金属线23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2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。
优选地，如图4所示，所述互联结构还包括电连接材料6，所述电连接材料6设置在所述导电金属线2上，所述电连接材料6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，所述电连接材料包括导电浆料、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24，所述热熔导电层24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24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。
在其中一个实施例中，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的电连接是通过设置在导电金属线表面的热熔导电层经过层压后实现连接的。在另一个实施例中，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的电连接是通过电连接材料将背接触太阳能电池的背面连接电极和导电金属线连接实现连接的。
优选地，所述电连接层通过层压工艺形成，其中，层压温度为135～165℃，层压时间为6～30min。
优选地，所述封装材料4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。
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 (16)
1.一种背接触太阳能电池互联结构，其特征在于：所述互联结构包括多个背接触太阳能电池片和电连接层，所述电连接层包括若干导电金属线、汇流带和封装材料，所述导电金属线与汇流带均嵌于所述封装材料中；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所述的一种背接触太阳能电池互联结构，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所述的一种背接触太阳能电池互联结构，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所述的一种背接触太阳电池互联结构，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所述的一种背接触太阳能电池互联结构，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所述的一种背接触太阳能电池互联结构，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所述的一种背接触太阳能电池互联结构，其特征在于，每排或列的所述导电金属线呈多段式结构排布，相邻排或列的所述导电金属线排布位置不同，间隔排或列的所述导电金属线排布位置相同。
8.根据权利要求7所述的一种背接触太阳能电池互联结构，其特征在于，每排第n段导电金属线的末尾端靠近相邻排的第n段导电金属线的中心位置处，每排的第n+1段导电金属线的起始端靠近相邻排的第n段导电金属线的中心位置处；或，每列的第n段导电金属线的末尾端靠近相邻列的第n段导电金属线的中心位置处，每列的第n+1段导电金属线的起始端靠近相邻列的第n段导电金属线的中心位置处。
9.根据权利要求3所述的一种背接触太阳能电池互联结构，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。
10.根据权利要求3所述的一种背接触太阳能电池互联结构，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。
11.根据权利要求9所述的一种背接触太阳能电池互联结构，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。
12.根据权利要求1所述的一种背接触太阳能电池互联结构，其特征在于，所述互联结构还包括电连接材料，所述电连接材料设置在所述导电金属线上，所述电连接材料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。
13.根据权利要求1所述的一种背接触太阳能电池互联结构，其特征在于，所述导电金属线的表面设置有热熔导电层，所述热熔导电层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。
14.根据权利要求1所述的一种背接触太阳能电池互联结构，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。
15.根据权利要求1所述的一种背接触太阳能电池互联结构，其特征在于，所述电连接层通过层压工艺形成，其中，层压温度为135～165℃，层压时间为6～30min。
16.根据权利要求1所述的一种背接触太阳能电池互联结构，其特征在于，所述封装材料为聚乙烯醇缩丁醛、聚烯烃或乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或任几种的组合。
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