CN113299783A - 基于背接触叠片技术的光伏电池组串及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于背接触叠片技术的光伏电池组串及其制备方法，所述光伏电池组串包括若干交替排布的第一电池切片和第二电池切片，所述第一电池切片和所述第二电池切片的正负电极均分布于电池背面，相邻的所述第一电池切片与所述第二电池切片的边缘存在叠片，且相邻的所述第一电池切片与所述第二电池切片的正负电极通过低温焊带进行焊接以实现各个电池切片的串联，其中所述低温焊带位于所述电池背面且覆盖电池切片的边缘叠片部分。该光伏电池组串不采用导电胶进行焊接，且不需要同时焊接电池正面和背面，且不用进行圆焊丝整形压薄，可以很好地解决导电胶叠焊技术存在的问题和焊带整形技术存在的问题，从而使光伏电池组串的功率和效率达到极佳水平。
Description
技术领域
本发明属于光伏组件技术领域，具体地讲，涉及一种基于背接触叠片技术的光伏电池组串及其制备方法。
背景技术
2009-2020年，光伏行业经历了一个快速发展的时期，在政策扶持与市场需求的推动下，光伏已成为全球最便宜的能源，在很多国家实现了平价上网。在国内从硅料、硅片、电池、组件到系统建设的全产业链中，每个环节都在通过技术革新不断降本增效，使光伏电力迈向平价上网取得了效果显著。其中，光伏组件技术创新尤为显著，诸如导电胶叠片(或叠瓦)、焊带整形叠焊(圆焊丝叠焊)、板块互联、拼片、异形焊带、多主栅、半片、双面等技术得到快速发展和应用。
常见的光伏组件焊接技术包括导电胶叠片方式和焊带整形叠焊技术。导电胶叠片方式存在诸多缺点，包括无法通过常规焊接形式实现，导电胶收集传输电流能力有限，必需切分成较小面积的电池片，电池片经激光切割频次高，很难避免划片损伤，容易造成电流失配；将导电胶涂敷于切割电池边缘的主栅上，因串联的电池数量较多，主栅宽度窄，电池连接的定位精度难以控制，且单串的过程检验及不良电池串返修的难度均较大；采用导电胶实现电路连接，组件在热循环、湿热老化条件下导电胶易老化，导电胶的电连接及导电能力下降较快，抗老化性能低于常规焊接技术；导电胶老化后与封装胶膜的相容性降低，导致黄变气泡等问题，影响组件封装材料的抗老化性能等。焊带整形叠焊技术也存在诸多缺点：必须采用电池片正背面同时焊接，无法将光学利用提升至极致，虽然多主栅设计已经将栅线细化，但将多根圆形焊丝焊接后，对电池正面仍会造成一定遮挡，损失部分入射光线；通过将相邻两片电池之间的圆焊丝整形压薄，可实现相邻电池叠焊，但焊丝压薄部位的拉伸强度下降；组件在冷热不断循环的过程中，此焊接部位材料会重复收缩膨胀，在应力作用下很容易出现断裂、电池碎裂等问题。
因此，有必要提供一种新型的焊接方式，以实现更好的焊接效果。
发明内容
(一)本发明所要解决的技术问题
本发明解决的技术问题是：如何在不采用导电胶焊接方式和焊带整形叠焊技术的前提下，实现光伏电池组串的焊接。
(二)本发明所采用的技术方案
一种基于背接触叠片技术的光伏电池组串，所述光伏电池组串包括若干交替排布的第一电池切片和第二电池切片，所述第一电池切片和所述第二电池切片的正负电极均分布于电池背面，相邻的所述第一电池切片与所述第二电池切片的边缘存在叠片，且相邻的所述第一电池切片与所述第二电池切片的正负电极通过低温焊带进行焊接以实现各个电池切片的串联，其中所述低温焊带位于所述电池背面且覆盖电池切片的边缘叠片部分。
优选地，所述第一电池切片和所述第二电池切片的正负电极均沿着电池切片的排布方向延伸，且所述第一电池切片和所述第二电池切片的正电极和负电极沿着所述排布方向的垂直方向上交错分布。
优选地，所述第一电池切片的第一正电极与所述第二电池切片的第二负电极在所述排布方向上的延长线重叠，且所述第一电池切片的第一负电极与所述第二电池切片的第二正电极在所述排布方向上的延长线重叠。
优选地，所述低温焊带的数量为多条，每条所述低温焊带覆盖相邻的所述第一电池切片与所述第二电池切片的不同组正负电极，且所述低温焊带的长度小于或等于相邻的所述第一电池切片与所述第二电池切片的宽度之和。
优选地，相邻的所述第一电池切片与所述第二电池切片的叠片部分通过焊接方式进行固定。
优选地，相邻的所述第一电池切片与所述第二电池切片的叠片部分的宽度范围为0.1mm～0.5mm。
优选地，所述光伏电池组串还包括封装胶膜、前板玻璃和背板玻璃，所述封装胶膜覆盖所述第一电池切片和所述第二电池切片的电池正面和电池背面，且所述封装胶膜覆盖所述电池背面上的正电极、负电极和低温焊带；所述前板玻璃设置于所述电池正面所在侧的封装胶膜上，所述背板玻璃设置于所述电池背面所在侧的封装胶膜上。
本申请还公开了一种基于背接触叠片技术的光伏电池组串的制备方法，所述制备方法包括：
将若干第一电池切片和第二电池切片依次交替排布设置，且使得相邻的所述第一电池切片与所述第二电池切片的边缘进行叠片，其中所述第一电池切片和所述第二电池切片的正负电极均分布于电池背面；
利用低温焊带对相邻的所述第一电池切片与所述第二电池切片的正负电极进行焊接，以实现各个电池切片的串联，其中所述低温焊带位于所述电池背面且覆盖电池切片的边缘叠片部分。
优选地，所述第一电池切片和所述第二电池切片的正负电极均沿着电池切片的排布方向延伸，所述第一电池切片的正电极与所述第二电池切片的负电极在所述排布方向上的延长线重叠，且所述第一电池切片的负电极与所述第二电池切片的正电极在所述排布方向上的延长线重叠，其中所述利用低温焊带对相邻的所述第一电池切片与所述第二电池切片的正负电极进行焊接，以实现各个电池切片的串联的方法包括：
在待焊接的正电极和负电极上放置低温焊带，其中每条所述焊带覆盖相邻的所述第一电池切片与所述第二电池切片的一组正电极和负电极；
利用红外焊接设备对所述低温焊带进行下压加热，使得待焊接的正电极和负电极进行焊接，实现各个电池切片的串联。
优选地，所述制备方法还包括：
在所述第一电池切片和所述第二电池切片的电池正面和电池背面均涂覆封装胶，形成封装胶膜，其中所述电池背面所在侧的封装胶膜覆盖所述正电极、所述负电极和所述低温焊带；
在电池正面和电池背面的封装胶膜上分别贴附前板玻璃和背板玻璃，利用层压加热方式进行加热，形成一体化电池结构。
(三)有益效果
本发明公开了一种基于背接触叠片技术的光伏电池组串及其制备方法，相对于传统焊接方法，具有如下技术效果：
该光伏电池组串不采用导电胶进行焊接，且不需要同时焊接电池正面和背面，且不用进行圆焊丝整形压薄，可以很好地解决导电胶叠焊技术存在的问题和焊带整形技术存在的问题，从而使光伏电池组串的功率和效率达到极佳水平。
附图说明
图1为本发明的实施例一的基于背接触叠片技术的光伏电池组串的正视图；
图2为本发明的实施例一的第一电池切片和第二电池切片的正视图；
图3为本发明的实施例一的基于背接触叠片技术的光伏电池组串的侧视图；
图4为本发明的实施例二的基于背接触叠片技术的光伏电池组串的制备方法的流程图。
具体实施方式
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，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在详细描述本申请的各个实施例之前，首先简单描述本申请的技术构思：由于现有的导电胶焊接方式和整形叠焊技术存在较多缺点，本申请提供了一种基于背接触叠片技术的光伏电池组串，光伏电池组串包括依次排布的多块电池切片，相邻两片电池切片存在叠片，每个电池切片的正负电极均分布于电池背面，通过低温焊带在电池背面焊接对应的正负电极，以实现各个电池切片的串联，该光伏电池组串不采用导电胶进行焊接，且不需要同时焊接电池正面和背面，且不用进行圆焊丝整形压薄，可以很好地解决导电胶叠焊技术存在的问题和焊带整形技术存在的问题，从而使光伏电池组串的功率和效率达到极佳水平。
具体地，如图1所示，光伏电池组串包括若干交替排布的第一电池切片10和第二电池切片20，第一电池切片10和第二电池切片20的正负电极均分布于电池背面，相邻的第一电池切片10与第二电池切片20的边缘存在叠片部分40，且相邻的第一电池切片10与第二电池切片20的正负电极通过低温焊带30进行焊接以实现各个电池切片的串联，其中低温焊带30位于电池背面且覆盖电池切片的叠片部分40。
进一步地，第一电池切片10和第二电池切片20的正负电极均沿着电池切片的排布方向延伸，且第一电池切片10和第二电池切片20的正电极和负电极沿着排布方向的垂直方向上交错分布。示例性地，第一电池切片10的第一正电极11与第二电池切片20的第二负电极21在排布方向上的延长线重叠，且第一电池切片10的第一负电极12与第二电池切片20的第二正电极22在排布方向上的延长线重叠。
进一步地，如图1和图3所示，低温焊带30的数量为多条，每条低温焊带30覆盖相邻的第一电池切片10与第二电池切片20的不同组正负电极，且低温焊带30的长度小于或等于相邻的第一电池切片10与第二电池切片20的宽度之和。示例性地，第一电池切片10的电池背面分布有5条第一正电极11和第一负电极12，第二电池切片20的电池背面分布有5条第二正电极22和第二负电极21，其中第一电池切片10的5条第一正电极11与第二电池切片20的5条第二负电极21通过5条低温焊带30焊接，利用另外5条低温焊带30覆盖第一电池切片10的5条第一负电极12，并将低温焊带30的部分伸出于第一电池切片10的边缘，作为电池组串的电极引出线。将第二电池切片20的5条第二正电极22与另一相邻的第一电池切片10的5条第一负电极12通过低温焊带30焊接，依次类推，实现各个电池切片的焊接。
示例性地，相邻的第一电池切片10与第二电池切片20的叠片部分通过焊接方式进行固定，可以增强电池切片的连接稳定性，从而增强电池组串的稳固性。当然在其他实施方式中，叠片部分可以不进行焊接。
进一步地，相邻的第一电池切片10与第二电池切片20的叠片部分40的宽度范围为0.1mm～0.5mm，这样可以在一定程度上减小光伏电池组串的尺寸，同时又避免对电池正面造成过多的遮挡，保证了发电效率。
进一步地，光伏电池组串还包括封装胶膜、前板玻璃和背板玻璃，封装胶膜覆盖第一电池切片10和第二电池切片20的电池正面和电池背面，且封装胶膜覆盖电池背面上的正电极、负电极和低温焊带；前板玻璃设置于电池正面所在侧的封装胶膜上，背板玻璃设置于电池背面所在侧的封装胶膜上，这样可以形成一体化的光伏电池组串结构。
进一步地，如图4所示，本实施例二还公开了一种基于背接触叠片技术的光伏电池组串的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
步骤S10：将若干第一电池切片10和第二电池切片20依次交替排布设置，且使得相邻的所述第一电池切片10与所述第二电池切片20的边缘进行叠片，其中所述第一电池切片10和所述第二电池切片20的正负电极均分布于电池背面；
步骤S20：利用低温焊带30对相邻的所述第一电池切片10与所述第二电池切片20的正负电极进行焊接，以实现各个电池切片的串联，其中所述低温焊带30位于所述电池背面且覆盖电池切片的边缘叠片部分40。
进一步地，步骤S20包括如下步骤：
步骤S21：在待焊接的正电极和负电极上放置低温焊带，其中每条所述低温焊带覆盖相邻的所述第一电池切片与所述第二电池切片的一组正电极和负电极；
步骤S22：利用红外焊接设备对所述低温焊带进行下压加热，使得待焊接的正电极和负电极进行焊接，实现各个电池切片的串联。
进一步，本实施例二的制备方法还包括如下步骤：
步骤S30：在所述第一电池切片和所述第二电池切片的电池正面和电池背面均涂覆封装胶，形成封装胶膜，其中所述电池背面所在侧的封装胶膜覆盖所述正电极、所述负电极和所述焊带；
步骤S40：在电池正面和电池背面的封装胶膜上分别贴附前板玻璃和背板玻璃，利用层压加热方式进行加热，形成一体化电池结构。
具体地，为了更详细描述光伏电池组串的焊接过程，下面以多个第一电池切片和第二电池切片为例，进一步叙述。
步骤一：将背接触电池通过无损激光划片设备进行划片，划片后可自动形成两种电极图形的切片电池，即第一电池切片10和第二电池切片20，切片电池大小可以根据电路设计调整。
步骤二：第一电池切片10和第二电池切片20放置于串焊设备上料台，串焊设备将第一电池切片10和第二电池切片20间隔、连续的排布于传送带上，背面电极向上，排布时将第二电池切片20进行180度旋转，使每一个顺序相接的第一电池切片10和第二电池切片20的正负电极对位，即第一电池切片10的第一负电极对应第二电池切片20的第二正电极，第一电池切片10的第一正电极对应第二电池切片20的第二负电极。
步骤三：第一电池切片10和第二电池切片20间隔、连续的传输至预焊接位置，在预焊接位置进行微量重叠，重叠宽度范围0.1～0.5mm；
步骤四：首端焊带焊接，将自动裁切好的低温焊带放置于第一电池切片10单侧的第一正电极上，同时放置的低温焊带30数量是主栅线数量的1/2。低温低温焊带长度可覆盖第一电池切片10的第一正电极，但在朝第二电池切片20方向，低温焊带不超出第一电池切片10边沿，不与第二电池切片20接触。在与第二电池切片20相对方向的低温焊带，延伸超出第一电池切片10，预留一定长度用于正电极的汇流引出；
步骤五：第二根低温焊带连接，将自动裁切好的低温焊带放置于同侧的第一电池切片10第一负电极、第二电池切片20的第二正电极上，同时放置的低温焊带数量是主栅线数量的1/2(后续相同，不再复述)，低温焊带长度可覆盖第一电池切片10第一负电极、第二电池切片20的第二正电极，但都不超出第一电池切片10和第二电池切片20。
步骤六：第三根低温焊带连接，将自动裁切好的低温焊带放置于同侧的，第二电池切片20的第二负电极、第二块第一电池切片10的第一正电极上，低温焊带长度可覆盖第二电池切片20的第二负电极、下一块第一电池切片10的第一正电极，长度都不超出第二电池切片20的第二负电极、第二块第一电池切片10。
步骤七：第四根低温焊带连接，将自动裁切好的低温焊带放置于同侧的第二块第一电池切片10的第一负电极、第二块第二电池切片20的第二正电极上，低温焊带长度可覆盖第二块第一电池切片10的第一负电极、第二块第二电池切片20的第二正电极，长度都不超出第二块第一电池切片10和第二块第二电池切片20。
步骤八：第五根低温焊带连接，将自动裁切好的低温焊带放置于同侧的，第二块第二电池切片20的第二负电极、第三块第一电池切片10的第一正电极上，低温焊带长度可覆盖第二块第二电池切片20的第二负电极、第三块第一电池切片10的第一正电极，长度都不超出第二块第二电池切片20和第三块第一电池切片10。
步骤九：以上述操作重复、依此进行，每个第一电池切片10和第二电池切片20之间都重叠0.1～0.5mm，排布好的电池组和低温焊带自动传输至焊接位置，通过红外焊接设备对低温焊带下压加热，完成低温焊带将第一电池切片10和第二电池切片20间的连接。
步骤十：尾端低温焊带焊接，焊接一组电池切片的数量为N，如果N是奇数，则由最后一片第一电池切片10的负电极引出低温焊带；如果是偶数，则由最后一片第二电池切片20的负极引出低温焊带。
步骤十一：将焊接好光伏电池组串按照电路结构依次排布、汇流连接，并在电池切片的电池正面、电池背面分别敷设流动性较好的封装胶，形成封装胶膜，通过层压加热加压的方式将各个电池切片、封装胶膜、前板玻璃、背板玻璃形成整体结构。
通过以上焊接方法，实现背接触电池的串联叠焊技术，实现正面无低温焊带遮挡、重叠部位不用导电胶进行电连接、重叠部位不用对低温焊带增加机械整形。
本实施例二采用多主栅背接触电池，栅线数量可涵盖4BB(8主栅)、6BB(12主栅)……12BB(24主栅)等，切片数量可根据需求为2分、3分、4分、5分等。
本实施例二公开的基于背接触叠片技术的光伏电池组串的制备方法具有如下优点：不使用导电胶可使组件达到叠片高密度封装的目的；将叠片技术与背接触低温焊接技术结合，电池正面几乎无遮挡，可以将光学增益、功率密度提升至极致，同时低温焊接技术又可减少焊接应力降低电学损耗；可采用常规二分片技术，焊接设备焊接工艺不需调整，不用加装焊带整形装置(将焊丝压扁)即可实现叠片的高密度焊接；可采用单电池多分片技术，但不需用导电胶粘结，实现叠片电路结构的灵活排布，无需改造产线设备；可使背接触电池实现负间距互联，缩小不同组件尺寸至少20mm以上，带来组件效率提升0.2％以上；在现有背接触叠片焊接的基础上，可通过优化背面电池网板图形，升级多栅技术，采用圆形或薄片焊带等，进一步增加电流收集能力，提升组件功率效率。
上面对本发明的具体实施方式进行了详细描述，虽然已表示和描述了一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改和完善，这些修改和完善也应在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于背接触叠片技术的光伏电池组串，其特征在于，所述光伏电池组串包括若干交替排布的第一电池切片和第二电池切片，所述第一电池切片和所述第二电池切片的正负电极均分布于电池背面，相邻的所述第一电池切片与所述第二电池切片的边缘存在叠片，且相邻的所述第一电池切片与所述第二电池切片的正负电极通过低温焊带进行焊接以实现各个电池切片的串联，其中所述低温焊带位于所述电池背面且覆盖电池切片的边缘叠片部分。
2.根据权利要求1所述的基于背接触叠片技术的光伏电池组串，其特征在于，所述第一电池切片和所述第二电池切片的正负电极均沿着电池切片的排布方向延伸，且所述第一电池切片和所述第二电池切片的正电极和负电极沿着所述排布方向的垂直方向上交错分布。
3.根据权利要求2所述的基于背接触叠片技术的光伏电池组串，其特征在于，所述第一电池切片的第一正电极与所述第二电池切片的第二负电极在所述排布方向上的延长线重叠，且所述第一电池切片的第一负电极与所述第二电池切片的第二正电极在所述排布方向上的延长线重叠。
4.根据权利要求3所述的基于背接触叠片技术的光伏电池组串，其特征在于，所述低温焊带的数量为多条，每条所述低温焊带覆盖相邻的所述第一电池切片与所述第二电池切片的不同组正负电极，且所述低温焊带的长度小于或等于相邻的所述第一电池切片与所述第二电池切片的宽度之和。
5.根据权利要求1所述的基于背接触叠片技术的光伏电池组串，其特征在于，相邻的所述第一电池切片与所述第二电池切片的叠片部分通过焊接方式进行固定。
6.根据权利要求1所述的基于背接触叠片技术的光伏电池组串，其特征在于，相邻的所述第一电池切片与所述第二电池切片的叠片部分的宽度范围为0.1mm～0.5mm。
7.根据权利要求2所述的基于背接触叠片技术的光伏电池组串，其特征在于，所述光伏电池组串还包括封装胶膜、前板玻璃和背板玻璃，所述封装胶膜覆盖所述第一电池切片和所述第二电池切片的电池正面和电池背面，且所述封装胶膜覆盖所述电池背面上的正电极、负电极和低温焊带；所述前板玻璃设置于所述电池正面所在侧的封装胶膜上，所述背板玻璃设置于所述电池背面所在侧的封装胶膜上。
8.一种基于背接触叠片技术的光伏电池组串的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将若干第一电池切片和第二电池切片依次交替排布设置，且使得相邻的所述第一电池切片与所述第二电池切片的边缘进行叠片，其中所述第一电池切片和所述第二电池切片的正负电极均分布于电池背面；
利用低温焊带对相邻的所述第一电池切片与所述第二电池切片的正负电极进行焊接，以实现各个电池切片的串联，其中所述低温焊带位于所述电池背面且覆盖电池切片的边缘叠片部分。
9.根据权利要求8所述的基于背接触叠片技术的光伏电池组串的制备方法，其特征在于，所述第一电池切片和所述第二电池切片的正负电极均沿着电池切片的排布方向延伸，所述第一电池切片的正电极与所述第二电池切片的负电极在所述排布方向上的延长线重叠，且所述第一电池切片的负电极与所述第二电池切片的正电极在所述排布方向上的延长线重叠，其中所述利用低温焊带对相邻的所述第一电池切片与所述第二电池切片的正负电极进行焊接，以实现各个电池切片的串联的方法包括：
在待焊接的正电极和负电极上放置低温焊带，其中每条所述焊带覆盖相邻的所述第一电池切片与所述第二电池切片的一组正电极和负电极；
利用红外焊接设备对所述低温焊带进行下压加热，使得待焊接的正电极和负电极进行焊接，实现各个电池切片的串联。
10.根据权利要求8所述的基于背接触叠片技术的光伏电池组串的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：
在所述第一电池切片和所述第二电池切片的电池正面和电池背面均涂覆封装胶，形成封装胶膜，其中所述电池背面所在侧的封装胶膜覆盖所述正电极、所述负电极和所述低温焊带；
在电池正面和电池背面的封装胶膜上分别贴附前板玻璃和背板玻璃，利用层压加热方式进行加热，形成一体化电池结构。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110632766.1A CN113299783A (zh) | 2021-06-07 | 2021-06-07 | 基于背接触叠片技术的光伏电池组串及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110632766.1A CN113299783A (zh) | 2021-06-07 | 2021-06-07 | 基于背接触叠片技术的光伏电池组串及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113299783A true CN113299783A (zh) | 2021-08-24 |
Family
ID=77327341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110632766.1A Pending CN113299783A (zh) | 2021-06-07 | 2021-06-07 | 基于背接触叠片技术的光伏电池组串及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113299783A (zh) |
-
2021
- 2021-06-07 CN CN202110632766.1A patent/CN113299783A/zh active Pending
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