CN112635604B - 光伏玻璃及其制备方法、光伏组件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于光伏技术领域，提供了一种光伏玻璃及其制备方法、光伏组件及其制备方法。光伏玻璃包括玻璃基板、以及印制于玻璃基板表面的导电线路；导电线路包括电极栅线、互联栅线和汇流栅线，电极栅线用于与电池片上的TCO导电膜相接并接收其传导出来的光生电流，互联栅线用于收集电极栅线的电流并将多个电池片串联成电池串，汇流栅线用于收集电池串的电流并将其导出到组件电源盒。本发明还提供了一种光伏玻璃的制备方法、光伏组件及其制备方法。本发明还提供了光伏玻璃及其制备方法、光伏组件及其制备方法，改变了光伏玻璃和电池片的结构，将原本印刷在电池片上的电极栅线印制在了玻璃基板上，有效提高了导电性能，并降低了银用量及生产价格。
Description
技术领域
本发明属于光伏技术领域，尤其涉及一种光伏玻璃及其制备方法、光伏组件及其制备方法。
背景技术
目前，异质结光伏电池因其高效、高可靠性及相对简单的低温制造工艺等特点，表现出广阔的应用前景。异质结光伏电池包括两个基板和位于两个基板之间呈阵列分布的多个电池片。其中，电池片具有非硅晶层、TCO导电膜和电极栅线。由于TCO导电膜位于电池片的最外层，非晶硅层在200℃以上处理会导致性能降低。因此，电池片的电极栅线只能采用低温导电银浆制成。这就导致目前的异质结光伏电池银用量大，价格昂贵。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光伏玻璃及其制备方法、光伏组件及其制备方法，旨在解决现有技术中异质结光伏电池银用量大、价格昂贵的技术问题。
本发明是这样实现的，第一方面，本发明提供了一种光伏玻璃，包括玻璃基板、以及印制于所述玻璃基板表面的导电线路；所述导电线路包括电极栅线、互联栅线和汇流栅线，所述电极栅线用于与电池片上的TCO导电膜相接并接收其传导出来的光生电流，所述互联栅线用于收集所述电极栅线的电流并将多个所述电池片串联成电池串，所述汇流栅线用于收集所述电池串的电流并将其导出到组件电源盒。
进一步地，所述光伏玻璃还包括形成于所述导电线路表面的镀金层或镀银层，以及印刷于所述互联栅线和所述汇流栅线上的焊球、焊柱或导电胶。
第二方面，本发明提供了一种光伏玻璃的制备方法，包括以下步骤：
在所述玻璃基板的其中一面上印刷导电金属浆料或喷印导电金属墨水；
通过热处理完成所述导电线路的制作；
在所述导电线路的表面进行上镍钯金、镍金或上银处理，完成所述镀金层或所述镀银层的制作；
在所述导电线路中的所述互联栅线和所述汇流栅线上印刷所述焊球、所述焊柱或所述导电胶。
进一步地，所述导电金属浆料包括用于绘制所述电极栅线的第一浆料、用于绘制所述互联栅线的第二浆料、以及用于绘制所述汇流栅线的第三浆料；所述导电金属墨水包括用于绘制所述电极栅线的第一墨水、用于绘制所述互联栅线的第二墨水、以及用于绘制所述汇流栅线的第三墨水；
所述第一浆料和所述第一墨水分别包括质量比为5-15：1-5：0.5-5：82-92：1-5的具有极性基团的有机溶剂、聚合物树脂、添加剂、金属粉和高温粘结剂；
所述第二浆料、所述第三浆料、所述第二墨水和所述第三墨水分别包括质量比为5-35：1-15：0.5-5：45-92：1-5的具有极性基团的有机溶剂、聚合物树脂、添加剂、金属粉和高温粘结剂。
进一步地，所述聚合物树脂包括乙基纤维素、醋酸丁基纤维素、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、聚酯树脂、丙烯酸酯树脂及单体中的一种或多种。
进一步地，所述添加剂包括润湿分散剂、触变剂、表面张力控制剂、消泡剂、增稠剂、增塑剂和热固化剂中的一种或多种。
进一步地，所述高温粘接剂包括软化点或熔点低于玻璃基板的软化点的玻璃料或氧化物。
进一步地，所述热处理包括以下步骤：
在100-300℃进行大于5分钟的烘干处理；
在300-600℃进行1-5分钟的排胶处理；
在400-600℃进行1-3分钟的烧结处理；
冷却处理，降温速度大于所述玻璃基板的钢化过冷度。
第三方面，本发明提供了一种光伏组件，包括两个光伏玻璃、以及压合于两个所述光伏玻璃之间的电池片组，所述电池片组包括多个呈矩形分布的多个电池片，各个所述电池片的正面和背面均具有TCO导电膜，各个所述光伏玻璃上的所述电极栅线一一对应的与多个所述TCO导电膜一一对应贴合，两个所述光伏玻璃上的所述互联栅线相互焊接以使得位于同一列的多个所述电池片形成电池串，所述电池串的两端与相应所述汇流栅线电连接。
第四方面，本发明提供了一种光伏组件的制备方法，包括以下步骤：
按照光伏玻璃的制备方法制备两个所述光伏玻璃；
将所述电池片组中的多个所述电池片一一对应地铺设于其中一个所述光伏玻璃上，使得多个所述电池片中的其中一面上的所述TCO导电膜一一对应的覆盖于相应所述光伏玻璃的所述电极栅线上；
将另一个所述光伏玻璃扣设于多个所述电池片上，使得该所述光伏玻璃上的所述电极栅线一一对应的覆盖于多个所述电池片的另一面上；
将两个所述光伏玻璃和所述电池片组填胶压合成型；
将两个所述光伏玻璃上的相应栅线焊接，实现所述电池串的制作和相应所述电池串与相应所述汇流栅线的串联。
本发明提供的光伏玻璃及其制备方法、光伏组件及其制备方法相对于现有技术的技术效果是：改变了光伏玻璃和电池片的结构，将原本印刷在电池片上的电极栅线印制在了玻璃基板上。这样在制造异质结光伏电池时，无需在电池片上做任何印刷和热处理，直接将表面具有TCO导电膜的电池片贴装在具有导电线路的光伏玻璃上，即可得到线路精度高、导电性好、接触电阻优异、工艺过程简单、且对电池无伤害的异质结光伏电池。
与此同时，电极栅线的印制无需受到电池片本身结构的限制，制作材料可不局限于导电银浆。电极栅线可采用含铜、银、镍等具有导电性的金属或其合金的导电金属浆料或导电金属墨水制成，从而有效提高了导电性能，并降低了异质结光伏电池的银用量及生产价格。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的光伏玻璃的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的光伏玻璃的工艺流程图。
图3是本发明实施例提供的光伏组件的制备工艺示意图。
附图标记说明：
100、玻璃基板；200、导电线路；210、电极栅线；220、互联栅线；230、汇流栅线；300、镀金层；400、焊柱；500、电池片；600、TCO导电膜。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
需要理解的是，本发明实施例中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明公开的范围之内。具体地，本发明实施例中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
另外，除非上下文另外明确地使用，否则词的单数形式的表达应被理解为包含该词的复数形式。术语“包括”或“具有”旨在指定特征、数量、步骤、操作、元件、部分或者其组合的存在，但不用于排除存在或可能添加一个或多个其它特征、数量、步骤、操作、元件、部分或者其组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
第一方面，请参照附图1及图2，本发明实施例提供了光伏玻璃，包括玻璃基板100、以及印制于玻璃基板100表面的导电线路200。导电线路200包括电极栅线210、互联栅线220和汇流栅线230，电极栅线210用于与电池片500的TCO导电膜600相接并接收其传导出来的光生电流，互联栅线220用于收集电极栅线210的电流并将多个电池片500串联成电池串，汇流栅线230用于收集电池串的电流并将其导出到组件电源盒。
本发明实施例提供的光伏玻璃，改变了传统的光伏玻璃结构，将原本印刷在电池片500上的电极栅线210印制在了玻璃基板100上。这样在制造异质结光伏电池时，无需在电池片500上做任何印刷和热处理，直接将表面具有TCO导电膜的电池片贴装在具有导电线路200的光伏玻璃上，即可得到线路精度高、导电性好、接触电阻优异、工艺过程简单、且对电池无伤害的异质结光伏电池。
与此同时，电极栅线210的印制无需受到电池片500本身结构的限制，制作材料可不局限于导电银浆。电极栅线210可采用含铜、银、镍等具有导电性的金属或其合金的导电金属浆料或导电金属墨水制成，从而有效提高了导电性能，并降低了异质结光伏电池的银用量及生产价格。
进一步地，制作电极栅线210的材料还可采用烧结型导电浆料，以使得采用本实施例提供的光伏玻璃制成的异质结光伏电池的导电性能和线路精细度不逊于采用烧结型导电浆料制作电极栅线的其他光伏电池。
参照附图2，光伏玻璃还包括形成于导电线路200表面的镀金层300或镀银层，以及印刷于互联栅线220和汇流栅线230上的焊球、焊柱400或导电胶。这样当玻璃基板100与电池片组装时无需现场印刷镀金层300或镀银层，以及焊球、焊柱400或导电胶，大大提高了异质结光伏电池的组装效率。具体的，焊球、焊柱400或导电胶印制在互联栅线220和汇流栅线230上的镀金层300或镀银层上。
优选地，导电胶可采用无溶剂型的导电胶。
第二方面，本发明实施例提供了上述光伏玻璃的制备方法。上述光伏玻璃的制备方法工艺流程如图2所示，其包括如下步骤：
在玻璃基板100的一面印刷导电金属浆料或喷印导电金属墨水；
通过热处理完成导电线路200的制作；
在导电线路200的表面进行上镍钯金、镍金或上银处理，完成镀金层300或镀银层的制作；
在导电线路200中的互联栅线220和汇流栅线230上印刷焊球、焊柱400或导电胶。具体为，在导电线路200中的互联栅线220和汇流栅线230上的镀金层300或镀银层上印刷焊球、焊柱400或导电胶。
本实施例中热处理可为高温热处理、激光、脉冲光波、气相沉积、化学镀中任一种处理方式。
本发明实施例提供的光伏玻璃的制备方法将导电金属浆料或导电金属墨水直接制在玻璃基板100上制作电极栅线210、互联栅线220和汇流栅线230，代替异质结光伏电池所需的低温银浆、焊带、汇流条等所有导电线路，精简了工艺步骤、大幅降低了材料成本，并且可以进一步降低电阻、提高性能。这样在制造异质结光伏电池时，无需在电池片上做任何印刷和热处理，直接将表面具有TCO导电膜的电池片贴装在有导电线路的光伏玻璃上，即可得到线路精度高、导电性好、接触电阻优异、工艺过程简单、且对电池无伤害的异质结光伏电池。
与此同时，电极栅线210的印制无需受到电池片500本身结构的限制，制作材料可不局限于导电银浆。电极栅线210可采用含铜、银、镍等具有导电性的金属或其合金的烧结型导电金属浆料或导电金属墨水制成，从而有效降低了异质结光伏电池的银用量及生产价格，同时还可有效提高异质结光伏电池的导电性能和线路精细度。
更进一步，导电金属浆料或导电金属墨水可采用以铜为导电相的高温烧结型导电浆料或导电墨水。由于可以使用铜作为导电线路材料，采用本专利特有的铜浆配方和烧结工艺，可随玻璃钢化一同处理，节省工艺成本，其导电效果不亚于银材料，但成本大幅低于银材料。
一个具体的实施例中，导电金属浆料包括用于绘制电极栅线210的第一浆料、用于绘制互联栅线220的第二浆料、以及用于绘制汇流栅线230的第三浆料；导电金属墨水包括用于绘制电极栅线210的第一墨水、用于绘制互联栅线220的第二墨水、以及用于绘制汇流栅线230的第三墨水。
第一浆料和第一墨水分别包括质量比为5-15：1-5：0.5-5：82-92：1-5的具有极性基团的有机溶剂、聚合物树脂、添加剂、金属粉和高温粘结剂；
第二浆料、第三浆料、第二墨水和第三墨水分别包括质量比为5-35：1-15：0.5-5：45-92：1-5的具有极性基团的有机溶剂、聚合物树脂、添加剂、金属粉和高温粘结剂。
不同栅线采用不同的导电金属浆料或导电金属墨水，可以更好的保证不同栅线的特性，进而确保异质结光伏电池的线路精细度。
上述导电金属浆料或导电金属墨水由有机溶剂、聚合物树脂、添加剂、金属粉、高温粘结剂组成。有机溶剂包括醇、醚、酯、酮具有极性基团、沸点在160℃-350℃之间，过低则施工过程中容易挥发干燥，过高则难以通过热处理去除。进一步说明，有机溶剂的表面张力在18-42达因之间，过低则线路精度较差，过高则难以施工。
在一个具体的实施例中，聚合物树脂包括乙基纤维素、醋酸丁基纤维素、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、聚酯树脂、丙烯酸酯树脂及单体中的一种或多种。聚合物树脂可溶于有机溶剂中，其完全热分解温度相较热处理中的烧结温度低100℃，高于有机溶剂的沸点温度。
在一个具体的实施例中，添加剂包括润湿分散剂、触变剂、表面张力控制剂、消泡剂、增稠剂、增塑剂和热固化剂中的一种或多种。使用时，可根据使用需要选择合适的试剂作为添加剂添加至导电金属浆料或导电金属墨水中。
在一个具体的实施例中，高温粘接剂为软化点或熔点低于玻璃基板的软化点的玻璃料或氧化物，使用时可根据使用需要进行选取。
具体的，上述热处理包括以下步骤：
在100-300℃进行大于5分钟的烘干处理；
在300-600℃进行1-5分钟的排胶处理；
在400-600℃进行1-3分钟的烧结处理；
冷却处理，降温速度大于玻璃基板100的钢化过冷度。
本实施例中热处理温度不高于玻璃基板100的软化点，热处理降温速度大于玻璃基板100所需要的钢化过冷度，以实现导电线路200的制作和玻璃基板100钢化的同步进行，从而进一步简化光伏玻璃的制作工艺，提高光伏玻璃的制作效率。
第三方面，请参照附图3，本发明实施例提供了光伏组件，包括两个光伏玻璃、以及压合于两个光伏玻璃之间的电池片组，电池片组包括多个呈矩形分布的多个电池片500，各个电池片500的正面和背面均具有TCO导电膜600，各个光伏玻璃上的电极栅线210一一对应的与多个TCO导电膜600一一对应贴合，两个光伏玻璃上的互联栅线220相互焊接以使得位于同一列的多个电池片500形成电池串，电池串的两端与相应汇流栅线230电连接。
使用时，电池片500生成的光生电流经TCO导电膜600传导至电极栅线210上，再经电极栅线210传导至互联栅线220上，实现多个电池片500的串联，同时电池串产生的电流再经汇流栅线230传导至组件电源盒内。
本发明实施例提供的光伏组件采用了上述光伏玻璃，该光伏玻璃与上述各实施例中的光伏玻璃具有相同的结构特征，且所起作用相同，此处不赘述。同时，通过电极栅线210与TCO导电膜600的贴合实现两者的电连接，通过焊接两个光伏玻璃上的互联栅线220实现电池串的制造，大大减小了光伏组件制造时对电池片500的伤害，同时提高了光伏组件的制造效率。
第四方面，请参照附图3，本发明实施例提供了上述光伏组件的制备方法，包括以下步骤：
按照上述光伏玻璃的制备方法制备两个所述光伏玻璃；
将电池片组中的多个电池片500一一对应地铺设于其中一个光伏玻璃上，使得多个电池片500中的其中一面上的TCO导电膜600一一对应的覆盖于相应光伏玻璃的电极栅线210上；
将另一个光伏玻璃扣设于多个电池片500上，使得该光伏玻璃上的电极栅线210一一对应的覆盖于多个电池片500的另一面上；
将两个光伏玻璃和电池片组填胶压合成型；
将两个光伏玻璃上的相应栅线焊接，实现电池串的制作和相应电池串与相应汇流栅线230的串联。
本发明实施例提供的光伏组件的制备方法包括上述光伏玻璃的制备方法，同时，通过电极栅线210与TCO导电膜600的贴合实现两者的电连接，通过焊接两个光伏玻璃上的互联栅线220实现电池串的制造，制造工艺简单，大大减小了光伏组件制造时对电池片500的伤害，同时提高了光伏组件的制造效率，便于推广。
进一步地，上述压合温度和焊接温度均小于200℃。
具体的，将两个光伏玻璃和电池片组填胶压合成型步骤包括以下步骤：
在光伏玻璃和电池片500之间填充EVA树脂；
将两个光伏玻璃和电池片500压合成一体。
这样可进一步提高光伏玻璃和电池片500压合后的粘结性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，仅具体描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，及本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其他具体实施方式，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.光伏玻璃，其特征在于，包括玻璃基板、以及印制于所述玻璃基板表面的导电线路；所述导电线路包括电极栅线、互联栅线和汇流栅线，所述电极栅线用于与电池片上的TCO导电膜相接并接收其传导出来的光生电流，所述互联栅线用于收集所述电极栅线的电流并将多个所述电池片串联成电池串，所述汇流栅线用于收集所述电池串的电流并将其导出到组件电源盒；所述光伏玻璃还包括形成于所述导电线路表面的镀金层或镀银层，以及印刷于所述互联栅线和汇流栅线的镀金层或镀银层上的焊球、焊柱或导电胶；所述互联栅线沿所述光伏玻璃竖向延伸，所述汇流栅线位于所述光伏玻璃沿竖直方向的一端且沿横向延伸。
2.权利要求1所述光伏玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在所述玻璃基板的其中一面上印刷导电金属浆料或喷印导电金属墨水；
通过热处理完成所述导电线路的制作；
在所述导电线路的表面进行上镍钯金、镍金或上银处理，完成所述镀金层或所述镀银层的制作；
在所述导电线路中的所述互联栅线和所述汇流栅线上印刷所述焊球、所述焊柱或所述导电胶。
3.如权利要求2所述的光伏玻璃的制备方法，其特征在于，所述导电金属浆料包括用于绘制所述电极栅线的第一浆料、用于绘制所述互联栅线的第二浆料、以及用于绘制所述汇流栅线的第三浆料；所述导电金属墨水包括用于绘制所述电极栅线的第一墨水、用于绘制所述互联栅线的第二墨水、以及用于绘制所述汇流栅线的第三墨水；
所述第一浆料和所述第一墨水分别包括质量比为5-15：1-5：0.5-5：82-92：1-5的具有极性基团的有机溶剂、聚合物树脂、添加剂、金属粉和高温粘结剂；
所述第二浆料、所述第三浆料、所述第二墨水和所述第三墨水分别包括质量比为5-35：1-15：0.5-5：45-92：1-5的具有极性基团的有机溶剂、聚合物树脂、添加剂、金属粉和高温粘结剂。
4.如权利要求3所述的光伏玻璃的制备方法，其特征在于，所述聚合物树脂包括乙基纤维素、醋酸丁基纤维素、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、聚酯树脂、丙烯酸酯树脂及单体中的一种或多种。
5.如权利要求3所述的光伏玻璃的制备方法，其特征在于，所述添加剂包括润湿分散剂、触变剂、表面张力控制剂、消泡剂、增稠剂、增塑剂和热固化剂中的一种或多种。
6.如权利要求3所述的光伏玻璃的制备方法，其特征在于，所述高温粘结剂包括软化点或熔点低于玻璃基板的软化点的玻璃料或氧化物。
7.如权利要求3-6任一项所述的光伏玻璃的制备方法，其特征在于，所述热处理包括以下步骤：
在100-300℃进行大于5分钟的烘干处理；
在300-600℃进行1-5分钟的排胶处理；
在400-600℃进行1-3分钟的烧结处理；
冷却处理，降温速度大于所述玻璃基板的钢化过冷度。
8.光伏组件，其特征在于，包括两个权利要求1所述的光伏玻璃、以及压合于两个所述光伏玻璃之间的电池片组，所述电池片组包括多个呈矩形分布的多个电池片，各个所述电池片的正面和背面均具有TCO导电膜，各个所述光伏玻璃上的所述电极栅线一一对应的与多个所述TCO导电膜一一对应贴合，两个所述光伏玻璃上的所述互联栅线相互焊接以使得位于同一列的多个所述电池片形成电池串，所述电池串的两端与相应所述汇流栅线电连接。
9.权利要求8所述的光伏组件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照权利要求2-7任一项所述的光伏玻璃的制备方法制备两个所述光伏玻璃；
将所述电池片组中的多个所述电池片一一对应地铺设于其中一个所述光伏玻璃上，使得多个所述电池片中的其中一面上的所述TCO导电膜一一对应的覆盖于相应所述光伏玻璃的所述电极栅线上；
将另一个所述光伏玻璃扣设于多个所述电池片上，使得该所述光伏玻璃上的所述电极栅线一一对应的覆盖于多个所述电池片的另一面上；
将两个所述光伏玻璃和所述电池片组填胶压合成型；
将两个所述光伏玻璃上的相应栅线焊接，实现所述电池串的制作和相应所述电池串与相应所述汇流栅线的串联。
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