CN112531039A - 一种双面电池的背面电极和双面电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双面电池的背面电极和双面电池，属于太阳能技术领域，解决了现有技术中主栅线对电池的遮挡导致照射在主栅线上光线不能被电池吸收、影响双面电池的光电转换效率的问题。本发明的背面电极包括主栅线、与主栅线垂直的副栅以及多列焊点，每列焊点中，相邻两个焊点通过主栅线连接，多根主栅线平行设置，同一主栅线在宽度上为渐变结构和/或同一主栅线在厚度上为渐变结构。本发明的背面电极和双面电池可用于太阳能电池。
Description
技术领域
本发明属于太阳能技术领域，具体涉及一种双面电池的背面电极和双面电池。
背景技术
光伏技术是一种利用大面积PN结二极管将太阳能转化为电能的技术。当太阳能电池受到光照时，就会因为光生伏特效应产生电流，通过外部电路连接就可以对外输出功率。
近年来，凭借可以双面受光产生更多能量的双面电池和双面组件逐渐成为行业的主流产品。请参见图1和图2。图1和图2是现有技术的双面电池中背面电极的两种结构示意图。从图1和图2可以看出，目前，双面电池的背面电极通常包括若干个可供焊接的焊点13、连接在焊点13上呈直条状的主栅线11以及与主栅线11垂直的副栅线12，参见图1至图2。主栅线11对双面电池的遮挡，导致照射在主栅线11上光线不能被电池吸收，从而影响了双面电池的光电转换效率。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种双面电池的背面电极和双面电池，解决了现有技术中主栅线对电池的遮挡导致照射在主栅线上光线不能被电池吸收、影响双面电池的光电转换效率的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种双面电池的背面电极包括主栅线、与主栅线垂直的副栅以及多列焊点，每列焊点中，相邻两个焊点通过主栅线连接，多根主栅线平行设置，同一主栅线在宽度上为渐变结构。
进一步地，与两个焊点的连接处的主栅线宽度均为最大宽度，沿逐渐远离焊点的方向，主栅线宽度逐渐减小。
进一步地，主栅线的最小宽度处位于两个焊点之间的任意位置。
进一步地，主栅线为铝主栅线。
进一步地，副栅为铝副栅。
进一步地，焊点为长条状的银焊点。
进一步地，两个焊点之间的中点处的主栅线宽度为最小宽度，也就是说，相邻两个焊点之间，主栅线的最小宽度处位于两个焊点连线的垂直平分线。
进一步地，主栅线的最小宽度为0～2mm，主栅线的最大宽度为1～4mm。
进一步地，同一主栅线在厚度上为渐变结构。
进一步地，与两个焊点的连接处的主栅线厚度均为最大厚度，沿逐渐远离焊点的方向，主栅线厚度逐渐减小。
进一步地，主栅线的最小厚度处位于两个焊点之间的任意位置。
进一步地，两个焊点之间的中点处的主栅线厚度为最小厚度，也就是说，相邻两个焊点之间，主栅线的最小厚度处位于两个焊点连线的垂直平分线。
进一步地，主栅线与焊点采用环绕搭接的方式。
进一步地，焊点包括焊点主体以及设置在焊点主体两端的弧形电极，主栅线通过弧形电极与焊点主体连接。
示例性地，每个弧形电极中两边弧形的宽度之和不小于主栅线的最大宽度。
进一步地，相邻两个焊点之间，与其中一个焊点的连接处的主栅线宽度为最大宽度，与另一个焊点的连接处的主栅线宽度为最小宽度。
进一步地，相邻两个焊点之间，与其中一个焊点的连接处的主栅线厚度为最大厚度，与另一个焊点的连接处的主栅线厚度为最小厚度。
本发明还提供了一种双面电池，包括上述背面电极。
进一步地，双面电池还包括依次层叠在背面电极上的钝化膜、基体、扩散区、减反射膜和正面电极。
进一步地，基体为p型硅基体，扩散区为n+扩散区。
进一步地，正面电极包括主栅以及与主栅垂直的副栅；主栅与主栅线的数量相同且位置对应。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
a)本发明提供的双面电池的背面电极，同一主栅线在宽度上采用渐变结构，有效地减少了主栅线的遮挡面积，从而能够提高双面电池的双面率。
b)本发明提供的双面电池的背面电极，在双面电池的使用过程中，主栅线可能会因为接触到水汽或空气而发生氧化，从而导致传输电阻增加，导电性降低，采用渐变结构的主栅线，能够降低电流在主栅线上传输的电阻，提高电池的填充因子(FF)，在使用过程中即使电阻有所增加也不会导致过大的功率损失，从而能够提高双面电池的功率和可靠性。使用该电池制作的太阳能组件也具有更高的功率、更好的可靠性以及更优异的双面发电性能。
c)本发明提供的双面电池的背面电极，从外观上来说，相比于常规的直条状的主栅线，采用渐变结构的主栅线，在视觉上能够有效提高背面电机和双面电池的美观性和设计感。
d)本发明提供的双面电池的背面电极，两个焊点之间通常具有多个副栅线，电流通过副栅线汇集到主栅线上，再通过主栅线汇集到焊点上，将主栅线的最小宽度处位于两个焊点连线的垂直平分线，这样，主栅线上的线电阻随电流增大而降低，电阻导致的功率损失最小。
e)本发明提供的双面电池的背面电极，主栅线的最小宽度为0～2mm，主栅线的最大宽度为1～4mm。将主栅线的最小宽度限定在上述范围内，能够保证主栅线的传输电阻在合适范围内，不至于过大；将主栅线的最大宽度限定在上述范围内，能够有效降低主栅线的遮挡面积。
f)本发明的提供的双面电池的背面电极，主栅线设计成渐变结构，不仅可以保证主栅线的遮挡面积，而且还可以保证主栅线的导通。然而，如果将副栅线或次栅线设计成渐变结构(如CN103633191A所公开的技术方案)，由于副栅线或次栅线相对于主栅线的宽度非常窄，甚至能够低一个数量级，所以在将副栅线或次栅线设计成渐变结构时，容易出现栅线断裂的几率或风险。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为现有技术的双面电池中背面电极的结构示意图；
图2为现有技术的双面电池中背面电极的另一种结构示意图；
图3为本发明实施例一提供的双面电池的背面电极的结构示意图；
图4为图3的局部放大图；
图5为本发明实施例一提供的双面电池的背面电极的理论计算模型；
图6为本发明实施例一提供的双面电池的背面电极的理论计算结果；
图7为本发明实施例二提供的双面电池的背面电极的结构示意图；
图8为图7的局部放大图；
图9为本发明实施例三提供的双面电池的结构示意图；
图10为本发明实施例三提供的双面电池中正面电极的结构示意图。
附图标记：
11-主栅线；12-副栅线；13-焊点；14-弧形电极；31-正面电极；32-减反射膜；33-扩散区；34-基体；35-钝化膜；36-背面电极；41-主栅；42-副栅。
具体实施方式
实施例一
本实施例提供了一种双面电池的背面电极，参见图3至图6，包括主栅线11(例如，铝主栅线11)、与主栅线11垂直的副栅线12(例如，铝副栅)以及多列焊点13(例如，长条状的银焊点)，每列焊点13中，相邻两个焊点13通过主栅线11连接，多根主栅线11平行设置，同一主栅线11在宽度上为渐变结构，与两个焊点13的连接处的主栅线11宽度均为最大宽度，沿逐渐远离焊点13的方向，主栅线11宽度逐渐减小，需要说明的是，主栅线11的最小宽度处可以位于两个焊点13之间的任意位置。
与现有技术相比，本实施例提供的双面电池的背面电极，同一主栅线11在宽度上采用渐变结构，有效地减少了主栅线11的遮挡面积，从而能够提高双面电池的双面率。同时，在双面电池的使用过程中，主栅线11可能会因为接触到水汽或空气而发生氧化，从而导致传输电阻增加，导电性降低，采用渐变结构的主栅线11，能够降低电流在主栅线11上传输的电阻，提高电池的填充因子(FF)，在使用过程中即使电阻有所增加也不会导致过大的功率损失，从而能够提高双面电池的功率和可靠性。使用该电池制作的太阳能组件也具有更高的功率、更好的可靠性以及更优异的双面发电性能。
此外，从外观上来说，相比于常规的直条状的主栅线11，采用渐变结构的主栅线11，在视觉上能够有效提高背面电机和双面电池的美观性和设计感。
示例性地，两个焊点13之间的中点处的主栅线11宽度为最小宽度，也就是说，相邻两个焊点13之间，主栅线11的最小宽度处位于两个焊点13连线的垂直平分线。这是因为，两个焊点13之间通常具有多个副栅线12，电流通过副栅线12汇集到主栅线11上，再通过主栅线11汇集到焊点13上，将主栅线11的最小宽度处位于两个焊点13连线的垂直平分线，这样，主栅线11上的线电阻随电流增大而降低，电阻导致的功率损失最小。
从传输电阻和遮挡面积两方面考虑，上述主栅线11的最小宽度为0～2mm，主栅线11的最大宽度为1～4mm。将主栅线11的最小宽度限定在上述范围内，能够保证主栅线11的传输电阻在合适范围内，不至于过大；将主栅线11的最大宽度限定在上述范围内，能够有效降低主栅线11的遮挡面积。
为了进一步降低主栅线11的传输电阻，同一主栅线11在厚度上为渐变结构，与两个焊点13的连接处的主栅线11厚度均为最大厚度，沿逐渐远离焊点13的方向，主栅线11厚度逐渐减小，需要说明的是，主栅线11的最小厚度处可以位于两个焊点13之间的任意位置。
示例性地，两个焊点13之间的中点处的主栅线11厚度为最小厚度，也就是说，相邻两个焊点13之间，主栅线11的最小厚度处位于两个焊点13连线的垂直平分线。
对于主栅线11与焊点13之间的连接方式，具体来说，两者采用环绕搭接的方式，为了实现环绕搭接的方式，上述焊点13包括焊点13主体以及设置在焊点13主体两端的弧形电极14，主栅线11通过弧形电极14与焊点13主体连接。
示例性地，每个弧形电极14中两边弧形的宽度之和不小于主栅线11的最大宽度。这是因为，越靠近焊点13主体的电流越大，主栅线11与焊点13主体连接处(也就是弧形电极14的位置)的电流非常大，控制两个弧形电极14的宽度之和不小于主栅线11的最大宽度能够适应大电流通过。
实施例二
本实施例提供了一种双面电池的背面电极，参见图8至图9，其结构与实施例一提供的双面电池的背面电极基本相同，区别在于：相邻两个焊点13之间，与其中一个焊点13的连接处的主栅线11宽度为最大宽度，与另一个焊点13的连接处的主栅线11宽度为最小宽度。
与现有技术相比，本实施例提供的双面电池的背面电极的有益效果与实施例一提供的双面电池的背面电极的有益效果基本相同，在此不一一赘述。
为了进一步降低主栅线11的传输电阻，相邻两个焊点13之间，与其中一个焊点13的连接处的主栅线11厚度为最大厚度，与另一个焊点13的连接处的主栅线11厚度为最小厚度。
实施例三
本实施例提供了一种双面电池，参见图9至图10，包括上述背面电极36。
与现有技术相比，本实施例提供的双面电池的有益效果与实施例一或实施例二提供的双面电池的背面电极的有益效果基本相同，在此不一一赘述。
对于双面电池的结构，具体来说，其还包括依次层叠在背面电极36上的钝化膜35、基体34(例如，p型硅基体)、扩散区33(例如，n+扩散区)、减反射膜32和正面电极31。
示例性地，正面电极31包括主栅41以及与主栅41垂直的副栅42；主栅41与主栅线11的数量相同且位置对应。
为了说明本发明的背面电极的有益效果，下面采用图1所示的第一种现有背面电极作为对比例一，采用图2所示的第二种现有背面电极作为对比例二，将两者与本申请实施例一提供的背面电极应用于双面电池(正面电极结构相同)进行对比实验。
对比例一、对比例二和实施例一的背面电极的各项参数，参见表1。
表1对比例一、对比例二和实施例一的背面电极的各项参数
使用对比例一、对比例二和实施例一的背面电极的双面电池的电性能数据对比，参见表2。
表2使用对比例一、对比例二和实施例一的双面电池的电性能数据
通过表2可知，尽管对比例一能够获得与实施例一相近的双面率，但是其正面效率却因为填充因子FF的降低而损失了0.1％。而对比例二的填充因子FF和正面效率Eta与实施例一相近，但是，其双面率下降较多。
下面通过理论计算来说明本实施例一的有益效果。太阳能组件在工作时，在每一个太阳能电池的整个平面上会均匀的产生电流，该电流通过副栅线汇集到主栅线线上，随后再通过主栅线汇集到焊盘或焊点后被焊丝导出。因此电流强度在越靠近焊盘或焊点的地方会越大。
图7所示是一个上述过程的理想模型，设电流密度为J，则x处的电流大小
I(x)＝Jx,
即I(x)在0到d之间随着x的变大而变大。
功率损失
设
D2:D1＝γ
则，
解得，
图8是γ取值不同时的相对功损。可以看出，随着γ的增大，功损会变得更低，在极限情况(即γ＝∞)下，相对功损只相当于非渐变设计(即γ＝1)的75％。即在同样遮光面积下，渐变的宽度设计可以获得更小的功损，从而在电池电性能上获得更高的FF。反过来说，如果保持功损不变，渐变的宽度设计需要的遮光面积会更小，即在电池电性能上获得更高的双面率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种双面电池的背面电极，其特征在于，包括主栅线、与主栅线垂直的副栅以及多列焊点，每列焊点中，相邻两个焊点通过主栅线连接，多根主栅线平行设置，同一主栅线在宽度上为渐变结构和/或同一主栅线在厚度上为渐变结构。
2.根据权利要求1所述的双面电池的背面电极，其特征在于，与两个焊点的连接处的主栅线宽度均为最大宽度；
与两个焊点的连接处的主栅线厚度均为最大厚度。
3.根据权利要求2所述的双面电池的背面电极，其特征在于，两个焊点之间的中点处的主栅线宽度为最小宽度；
两个焊点之间的中点处的主栅线厚度为最小厚度。
4.根据权利要求1所述的双面电池的背面电极，其特征在于，相邻两个焊点之间，与其中一个焊点的连接处的主栅线宽度为最大宽度，与另一个焊点的连接处的主栅线宽度为最小宽度；
相邻两个焊点之间，与其中一个焊点的连接处的主栅线厚度为最大厚度，与另一个焊点的连接处的主栅线厚度为最小厚度。
5.根据权利要求1至4任一项所述的双面电池的背面电极，其特征在于，所述主栅线的最小宽度为0～2mm，所述主栅线的最大宽度为1～4mm。
6.根据权利要求1至4所述的双面电池的背面电极，其特征在于，所述主栅线与焊点采用环绕搭接的方式。
7.根据权利要求6所述的双面电池的背面电极，其特征在于，所述焊点包括焊点主体以及设置在焊点主体两端的弧形电极，所述主栅线通过弧形电极与焊点主体连接。
8.根据权利要求7所述的双面电池的背面电极，其特征在于，所述两个弧形电极的宽度之和不小于主栅线的最大宽度。
9.一种双面电池，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的背面电极。
10.根据权利要求9所述的双面电池，其特征在于，还包括依次层叠在背面电极上的钝化膜、基体、扩散区、减反射膜和正面电极。
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