CN112349609A - 太阳能电池片系统、制造方法和测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能电池片系统、制造方法和测试方法。太阳能电池片系统包括基体片，基体片的表面上印刷有多个电极，电极呈条形并在基体片的表面上沿第一方向延伸，并且任意一对相邻的两个电极之间的间隔不同于另一对相邻的两个电极之间的间隔，基体片的表面上还施加有导电胶，导电胶也呈条形并在基体片的表面上沿垂直于第一方向的第二方向延伸从而跨越在多个电极的上方，用于将各个电极连接起来。本发明能够实现测试导电胶处的电阻值，测试结果相比于现有的测试方法更加准确、过程更加高效；并且，本发明还能够提供测试多种类型电阻值的更多可能性。而这样更准确、更高效、更全面电阻测试则对于光伏产业中的技术革新具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及能源领域，尤其涉及一种太阳能电池片系统、制造方法和测试方法。
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。
但目前行业内对太阳能电池片系统的导电胶处的电阻的测试没有相关标准或有效测试方法，例如，现在常用的测试方法为将探针分别接触间隔一定距离的两个导电胶来进行测试从而得到最终的结果，但这样的测试结果准确度较低。并且，现有的测试方法中，也仅能够通过直接读取测试仪的读数而获得单一的电阻测试结果，而无法获得不能通过测试仪直接测到的其他类型的电阻值。
因而需要提供一种太阳能电池片系统、太阳能电池片系统的制造方法以及电阻的测试方法，以至少部分地解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种太阳能电池片系统、太阳能电池片系统的制造方法以及电阻的测试方法，以能够测试太阳能电池片系统的导电胶处的各类电阻值，且测试结果相比于现有的测试方法更加准确、更加高效。而对电阻的更准确、更高效测试则对于光伏产业中降低能源损耗、提升能源效率方面的技术革新具有重要意义。
根据本发明的一个方面，提供了一种太阳能电池片系统，所述太阳能电池片系统包括基体片，所述基体片的表面上印刷有多个电极，所述电极呈条形并在所述基体片的表面上沿第一方向延伸，并且任意一对相邻的两个所述电极之间的间隔不同于另一对相邻的两个所述电极之间的间隔，所述基体片的所述表面上还施加有导电胶，所述导电胶也呈条形并在所述基体片的表面上沿垂直于所述第一方向的第二方向延伸从而跨越所述多个电极。
在一种实施方式中，所述第二方向为单向方向，且所述多个电极被排布为在所述第二方向上相邻的两个所述电极之间的距离依次增大。
在一种实施方式中，所述电极上与所述导电胶接触的位置设置有供探针接触的测试点结构。
在一种实施方式中，所述基体片的所述上表面设置有用于容纳所述电极且开口向上的凹槽，所述电极配合地印刷在所述凹槽内从而使得所述电极的上表面与所述基体片的上表面平齐。
在一种实施方式中，所述基体片的上表面为平整的表面，所述电极印刷在所述上表面上从而向上突出于所述基体片。
在一种实施方式中，所述基体片包括硅基材基体片。
在一种实施方式中，所述电极为正银或背银。
根据本发明的另一个方面，提供了一种制造上述任意一项方案所述的太阳能电池片系统的制造方法，包括如下步骤：
对所述太阳能电池片系统的基体片进行预处理；
在预处理之后的所述基体片上印刷电极，使得电极呈条形并在所述基体片的表面上沿第一方向延伸，并且任意一对相邻的两个所述电极之间的距离不同于另一对相邻的两个所述电极之间的距离；
进行金属化烧结；
施加导电胶，并进行固化。
在一种实施方式中，所述预处理过程包括：
基体片表面制绒；
在所述基体片的正面和背面均生长沉淀一层内钝化层；
在所述内钝化层上生长沉积一层中钝化层；
在所述中钝化层上生长沉积一层外钝化保护层。
在一种实施方式中，所述内钝化层采用热氧化法或笑气氧化或臭氧化或硝酸溶液化学法沉积，且内钝化层设置为二氧化硅膜层；并且/或者
所述中钝化层采用PECVD或ALD层或固体靶材经PVD层方法沉积，且中钝化层设置为三氧化二铝膜层或含有三氧化二铝的膜层；并且/或者
所述外钝化保护层采用PVD、CVD或者ALD方法沉积。
根据本发明的再一个方面，提供了一种测试太阳能电池片系统的导电胶处的电阻的测试方法，所述测试方法包括：
提供如上述任意一项方案所述的太阳能电池片系统作为测试基体；
使电阻测量仪的探针接触所述太阳能电池片系统的任意相邻的两个电极的靠近所述导电胶的位置处、测得所述两个电极之间的电阻；
计算并获得测试结果。
在一种实施方式中，所示测试结果包括体电阻和/或接触电阻。
在一种实施方式中，所述测试方法还包括：
测试所述相邻的两个电极之间的距离，记录每一对相邻的两个电极之间的间隔L以及测得的电阻值RT从而形成多组(L，RT)坐标，
将多组(L，RT)坐标在坐标系中依次连接从而形成直线型图形：
测量所述电极在第一方向上的尺寸W，测量或计算所述直线型图形的斜率，并基于公式
计算得到所述体电阻RS；
测量或计算该直线型图形在纵轴上的截距2RC，从而得到所述接触电阻RC。
根据本发明，测试太阳能电池片系统的导电胶处的电阻时，可以将探针直接接触印刷导电胶的电极，这样的测试使得最终得出的结果(例如对测试结果进行计算而得到的最终结果)能够较为接近实际的电阻值。并且，本发明还能够提供测试多种类型的电阻值的更多可能性，在一定程度上能够弥补现有的技术空白。而这种更高效、更全面、更准确的测试对于行业内的降低能源损耗、提升能源效率等方面的技术革新具有重要意义。
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示出了根据本发明一种优选实施方式的太阳能电池片系统的俯视示意图；
图2为该实施方式中的太阳能电池片系统的正视剖视示意图；
图3为图2中的太阳能电池片系统的另一替代性实施方式的正视剖视示意图；
图4为该实施方式中的测试方法的部分原理图。
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。
在本发明的一个优选实施方式中，提供了一种太阳能电池片系统、制造该太阳能电池片系统的方法和测试电阻的方法。
如图1和图2所示，本实施方式的太阳能电池片系统包括基体片3，基体片3优选地由硅制成。基体片3的表面印刷有多个电极1，电极1优选地由银制成从而在基体片3上形成正银或背银。每个电极1均形成为条形并在基体片3的表面(例如本实施方式中为上表面)上沿第一方向D1延伸。所有电极1具有大致相等的宽度(即W1)并沿与第一方向D1垂直的第二方向D2依次间隔排布，可以理解，该宽度W1指的是电极1在第二方向D2上的尺寸。
参见图2，在电池片上还施加有导电胶2，其形成为条形并沿第二方向D2延伸从而跨越在各个电极1的上方，用于将各个电极1连接起来。参考图1可以看到，导电胶2的宽度为W2，该宽度W2为导电胶2在第一方向D1上的尺寸。
从图1中可以看到，第一方向D1和第二方向D2为在基体片3的上表面上延伸并互相垂直的两个方向，换句话说，第一方向D1和第二方向D2共同限定了基体片3的上表面所在的平面。进一步地，为了方便描述，将第一方向D1设定为一个双向的方向，如图1中的双箭头所示；而将第二方向D2设定为一个单向的方向，如图1中的单箭头所示。另外，在本实施方式中还定义了第三方向D3，第三方向D3垂直于由第一方向D1和第二方向D2共同限定的表面，且第三方向D3也为一个双向方向，如图2中的双箭头所示。从图2中还可以看到，电极1在第三方向D3上具有尺寸T1，其可以被视为是电极1的厚度；导电胶2在第三方向D3上具有尺寸T2，其可以被视为是导电胶2的厚度。
优选地，如图2所示，可以在基体片3的上表面上设置用于容纳电极1且开口向上的凹槽，电极1配合地印刷在凹槽内从而使得电极1的上表面与基体片3的上表面平齐，在这种情况下，由于导电胶2在各处具有相等的厚度T2，因而导电胶2的上表面也形成为平整的表面。同样优选地，作为图2所示实施方式的替代，基体片3的上表面上也可以不设置凹槽，即基体片3的上表面为平整的表面，电极1印刷在基体片3的上表面上从而使得电极1向上突出于基体片3，由于导电胶2在各处具有相等的厚度T2，因而导电胶2的覆盖电极1的位置处也形成凸起，这种情况在图3中示出。
优选地，各个电极1在第二方向D2上非等间隔排布。具体地，各个电极1被排布为使得在第二方向D2上相邻的两个电极1之间的距离依次增大，即L5＞L4＞L3＞L2＞L1。
上述设置方式能够使得该太阳能电池片系统更适于作为导电胶电阻测试的测试基体。当以本实施方式的太阳能电池片系统作为测试基体进行导电胶电阻测试时，能够将电阻测量仪的探针直接抵靠相邻的两个电极1的靠近导电胶2处的位置并得到电阻读数RT，同时量取这两个电极1在第二方向D2上的距离L，从而得到一组坐标。例如，当将两个探针分别接触图1所示的最左侧的两个相邻电极1时，读取电阻读数RT1，测得这两个相邻电极1之间的距离L1，并记录坐标(L1，RT1)。类似地，测量并记录其他的几组坐标：(L2，RT2)、(L3，RT3)、(L4，RT4)、(L5，RT5)……
随后，根据TLM测试原理，建立一个以相邻的两个电极1之间的距离L为横坐标、以对应的电阻读数RT为纵坐标的平面坐标系，将上述几组坐标值分别在该坐标系中标出并将各个点依次连接形成一条直线。
接下来，一方面测量电极1在第一方向D1上的尺寸W，同时计算或测量该直线的斜率，并基于公式
可以得到体电阻Rs的值；另一方面，通过求出该直线在纵轴上的截距2RC，可以求出接触电阻RC的值。
可以理解，本实施方式中的电阻测试的测试结果即包括导电胶2处的体电阻和接触电阻。但是在其他未示出的实施方式中，以本发明所提供的太阳能电池片系统作为测试基体而进行的电阻测试的最终测试结果，还可以包括除了体电阻、接触电阻以外的其他类型的电阻。而现有的测试方法中，仅能够通过直接读取测试仪的读数而获得单一的电阻测试结果，而无法获得不能通过测试而直接得到的电阻值。因而本发明不仅能够提供更加准确、更加高效的测试基体和测试方法，还能够提供测试其他各类电阻值的更多可能性，在一定程度上能够弥补现有的技术空白。而对各类电阻的更全面的测试则对于光伏产业中降低能源损耗、提升能源效率方面的技术革新具有重要意义。
优选地，为了更加方便测试，电极1上的与导电胶2接触的位置设置有供探针接触的测试点结构，当进行测试时，探针能够被快速地定位至测试点且能够更加高效、准确地得到测试结果。例如，测试点结构可以为标记在电极1上的指示标，或者测试点结构可以为在电极1的表面上的小凹坑以用于容纳探针的尖端。
本实施方式同时还提供了一种制造上述太阳能电池片系统的制造方法，其包括如下步骤：
对基体片3进行预处理；在预处理之后的基体片3上印刷电极1，使得电极1呈条形并在所述基体片3的表面上沿第一方向延伸，并且任意一对相邻的两个所述电极1之间的距离不同于另一对相邻的两个所述电极1之间的距离；
进行金属化烧结；
安装导电胶2，并进行固化。
进一步地，对基体片3的预处理步骤还可以包括如下步骤：
对基体片3经过表面制绒；
制PN结；
采用等离子刻蚀将边缘PN结刻蚀去除，并进行退火氧化；
在所述基体片3的正面和背面均生长沉淀一层内钝化层；
在所述内钝化层上生长沉积一层中钝化层；
在所述中钝化层上生长沉积一层外钝化保护层。
优选地，在另一种实施方式中，可以选择不制作PN结。
同样优选地，可以采用如下几种方案中的至少一种而对上述步骤进一步细化：制PN结的过程包括通入三氯氧磷与基体片进行反应；内钝化层采用热氧化法或笑气氧化或臭氧化或硝酸溶液化学法沉积，且内钝化层设置为二氧化硅膜层；中钝化层采用PECVD或ALD层或固体靶材经PVD层方法沉积，且中钝化层设置为三氧化二铝膜层或含有三氧化二铝的膜层；并外钝化保护层采用PVD、CVD或者ALD方法沉积。
本发明的太阳能电池片系统、制造方法和测试方法，能够使使用者在测试导电胶处的各类型电阻值时，得到准确、高效的测量结果。而对各类型电阻的更准确、更高效测试则对于光伏产业中降低能源损耗、提升能源效率方面的技术革新具有重要意义。
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：
电极1
导电胶2
基体片3
第一方向D1
第二方向D2
第三方向D3
Claims (13)
1.一种太阳能电池片系统，其特征在于，所述太阳能电池片系统包括基体片，所述基体片的表面上印刷有多个电极，所述电极呈条形并在所述基体片的表面上沿第一方向延伸，并且任意一对相邻的两个所述电极之间的间隔不同于另一对相邻的两个所述电极之间的间隔，所述基体片的所述表面上还施加有导电胶，所述导电胶也呈条形并在所述基体片的表面上沿垂直于所述第一方向的第二方向延伸从而跨越在所述多个电极的上方，用于将各个所述电极连接起来。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池片系统，其特征在于，所述第二方向为单向方向，且所述多个电极被排布为在所述第二方向上相邻的两个所述电极之间的间隔依次增大。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池片系统，其特征在于，所述电极上与所述导电胶接触的位置设置有供探针接触的测试点结构。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池片系统，其特征在于，所述基体片的上表面设置有用于容纳所述电极且开口向上的凹槽，所述电极配合地印刷在所述凹槽内从而使得所述电极的上表面与所述基体片的上表面平齐。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池片系统，其特征在于，所述基体片的上表面为平整的表面，所述电极印刷在所述上表面上从而向上突出于所述基体片。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池片系统，其特征在于，所述基体片为硅基材基体片。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池片系统，其特征在于，所述电极为正银或背银。
8.一种制造根据权利要求1-7中任意一项所述的太阳能电池片系统的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
对所述太阳能电池片系统的基体片进行预处理；
在预处理之后的所述基体片上印刷电极，使得电极呈条形并在所述基体片的表面上沿第一方向延伸，并且任意一对相邻的两个所述电极之间的距离不同于另一对相邻的两个所述电极之间的距离；
进行金属化烧结；
施加导电胶，并进行固化。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述预处理过程包括：
基体片表面制绒；
在所述基体片的正面和背面均生长沉淀一层内钝化层；
在所述内钝化层上生长沉积一层中钝化层；
在所述中钝化层上生长沉积一层外钝化保护层。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，
所述内钝化层采用热氧化法或笑气氧化或臭氧化或硝酸溶液化学法沉积，且内钝化层设置为二氧化硅膜层；并且/或者
所述中钝化层采用PECVD或ALD层或固体靶材经PVD层方法沉积，且中钝化层设置为三氧化二铝膜层或含有三氧化二铝的膜层；并且/或者
所述外钝化保护层采用PVD、CVD或者ALD方法沉积。
11.一种测试太阳能电池片系统的导电胶处的电阻的测试方法，其特征在于，所述测试方法包括：
提供如权利要求1-7中任意一项所述的太阳能电池片系统作为测试基体；
使电阻测量仪的探针接触所述太阳能电池片系统的任意相邻的两个电极的靠近所述导电胶的位置处、测得所述两个电极之间的电阻；
计算并获得测试结果。
12.根据权利要求11所示的测试方法，其特征在于，所示测试结果包括体电阻和/或接触电阻。
13.根据权利要求12所述的测试方法，其特征在于，所述测试方法还包括：
测试所述相邻的两个电极之间的距离，记录每一对相邻的两个电极之间的间隔L以及测得的电阻值RT从而形成多组(L，RT)坐标，
将所述多组(L，RT)坐标在坐标系中依次连接从而形成直线型图形：
测量所述电极在第一方向上的尺寸W，测量或计算所述直线型图形的斜率，并基于公式
计算得到所述体电阻RS；
测量或计算该直线型图形在纵轴上的截距2RC，从而得到所述接触电阻RC。
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