CN113594273B - 一种电池片以及光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池片以及光伏组件，电池片包括半导体基板和设置在所述半导体基板上的栅线电极，所述栅线电极包括若干沿第一方向间隔分布的主栅线以及若干沿第二方向间隔分布的细栅线，每条所述主栅线均与若干所述细栅线电连接，相邻的两个所述主栅线之间均设有若干沿第三方向间隔分布的分流线，所述分流线电连接两个相邻的细栅线；所述栅线电极的尺寸满足第一公式。与现有技术相比，本发明可以有效的提升了晶体硅电池的转换效率，两个分流线之间的距离增大，从而增加了电池片本体的受光面积，实现了降低单耗的同时，电池效率基本保持不变。
Description
技术领域
本发明涉及光伏电池技术领域，特别是一种电池片以及光伏组件。
背景技术
光伏行业发展至今，离平价上网的目标越来越近，但近年来，原材料价格的起伏不定令行业发展受阻。减少原材料的用量实现降本不失为一个有效应对手段。目前MBB技术的广泛应用，焊带、银浆等用量已经有所下降。同时，半片以及多分片技术的应用，能够降低组件在实际工作环境中的热斑影响。
现在MBB技术以及半片、三分片等技术已经广泛运用。MBB技术即由原来的四主栅、五主栅变为9栅、10栅甚至更多。在电池片尺寸不断增加的同时主栅数量的增多能够更加有效的收集电流，提升组件功率；同时，电池尺寸的增大意味着电流的增加，在制成组件后，过高的电流意味着更多的电流损失，通过半片、三分片等技术的运用，能够降低电池片在组件内串并联后的电流，在减少电流损失的同时，还能够降低热斑效应，提升组件可靠性。
随着光伏电池成本的降低，金属化单耗的减低是必然趋势；然而随着金属栅线高度降低，容易导致电阻变大，电流收集变差，填充因子降低；一方面可以采用廉价金属采用类似电镀工艺实现较高宽比的栅线；另一方面开发导电性较好的金属化浆料增加电子或空穴的收集能力。
如何合理的设计网版图案是降低金属化单耗的关键，以及保障产品的耐老化抗衰减性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种电池片以及光伏组件，以解决现有技术中的技术问题。
本发明提供了一种电池片，包括半导体基板和设置在所述半导体基板上的栅线电极，所述栅线电极包括若干沿第一方向间隔分布的主栅线以及若干沿第二方向间隔分布的细栅线，每条所述主栅线均与若干所述细栅线电连接，相邻的两个所述主栅线之间均设有若干沿第三方向间隔分布的分流线，所述分流线电连接两个相邻的细栅线；
所述栅线电极的尺寸满足第一公式；
所述第一公式包括：
1/2D1>D2>1/4D1；
其中，所述D1表征相邻的两个所述主栅线之间的间距，所述D2表征所述第三方向上间隔分布的两个相邻的所述分流线的最近端的间距。
如上所述的一种电池片，其中，优选的是，所述分流线的端部形成有高度逐渐增大的渐变连接段，所述渐变连接段的大径端与所述细栅线电连接。
如上所述的一种电池片，其中，优选的是，所述渐变连接段设有两个，两个所述渐变连接段对称设置于所述分流线的两端。
如上所述的一种电池片，其中，优选的是，所述分流线宽度为0.02-0.2mm。
如上所述的一种电池片，其中，优选的是，所述栅线电极的尺寸满足第二公式；
所述第二公式包括：
D1>L/N>D3；
其中，所述D3表征靠近所述电池片边缘的所述主栅线与所述电池片边缘之间的间距，所述L表征所述电池片于所述第一方向上的边长；所述N表征所述主栅线的数量。
如上所述的一种电池片，其中，优选的是，所述栅线电极的尺寸满足第三公式；
所述第三公式包括：D1/D3＝1.1-1.5。
如上所述的一种电池片，其中，优选的是，靠近所述电池片边缘的所述主栅线与所述电池片边缘之间的间距大于等于6mm。
如上所述的一种电池片，其中，优选的是，所述第一方向和所述第二方向相垂直，所述第二方向与所述第三方向相平行。
如上所述的一种电池片，其中，优选的是，所述主栅线包括主体段以及位于所述主体段两端的起始段和末端段，所述起始段和所述末端段均为鱼叉或者U型结构。
如上所述的一种电池片，其中，优选的是，与所述起始段或所述末端段电连接的所述细栅线上均设有加粗段，所述加粗段靠近所述起始段或所述末端段设置。
本发明还提供了一种光伏组件，所述光伏组件包括背板、封装玻璃以及前述的电池片，相邻的所述电池片之间通过焊带电性连接，所述背板设于所述电池片的下方，所述封装玻璃位于所述电池片的上方，所述背板与所述电池片之间、所述封装玻璃与所述电池片之间填充有封装胶膜。
与现有技术相比，本发明可以有效的提升了晶体硅电池的转换效率，两个分流线之间的距离增大，增加了电池片本体的受光面积，实现了降低单耗的同时，电池效率基本保持不变。
附图说明
图1是电池片的结构示意图；
图2是电池片的局部放大示意图；
图3是分流线的侧视图；
图4是主栅线的端部结构示意图
图5是光伏组件的结构示意图。
附图标记说明：1-电池片，2-主栅线，3-细栅线，31-加粗段，4-分流线，41-渐变连接段，5-背板，6-封装玻璃，7-焊带，8-封装胶膜。
具体实施方式
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
如图1所示，本发明的实施例提供了一种电池片1，包括半导体基板和设置在所述半导体基板上的栅线电极，所述半导体基板为硅片材料，所述栅线电极至少设于所述半导体基板的正面，同样可设于所述半导体基板的背面，所述栅线电极包括若干沿第一方向间隔分布的主栅线2以及若干沿第二方向间隔分布的细栅线3，每条所述主栅线2均与若干所述细栅线3电连接。细栅线3用于收集太阳能电池所产生的光生电流，主栅线2用于收集细栅线3上的电流，并将所收集的电流通过焊带7上的焊盘引出到太阳能电池的外部。
相邻的两个所述主栅线2之间均设有若干沿第三方向间隔分布的分流线4，所述分流线4电连接两个相邻的细栅线3，通过在两根相邻的细栅线3上设计有分流线4，在有断线的情况下，光生电流也可以等价有效的沿着细栅线3被主栅线2收集，达到防止电池片1EL断栅的目的，大大地降低了组件产品由于电池片1虚印导致降级的风险。
优选的是，分流线4可设于两个相邻的所述主栅线2之间的正中位置，且两个分流线4之间可间隔多个细栅线3，从而减少对细栅线3的遮挡，提高细栅线3的工作效率，若细栅线3上有两处或两处以上的断线，细栅线3收集的光生电流则可以在与细栅线3相连的分流线4上流走，从而使细栅线3上具有两处或两处以上断线的依然能够收集光生电流形成电流流向主栅线2，从而使得原本可能失效的部分状态变为有效，从而提高电池片1的工作效率。
进一步地，所述分流线4宽度为0.02-0.2mm，优选的是分流线4宽度为0.022mm，从而有效降低串联电阻，提高电池效率(提高0.05％-0.15％)，降低电池片1衰减，减少电池低EL发黑。能够有效地增加电池片1的吸收率和提高了电池片1短路电流，提高电池片1的质量。
本实施例中，所述第一方向和所述第二方向相垂直，所述第二方向与所述第三方向相平行，也就是分流线4的延伸方向与所述主栅线2的延伸方向相平行，所述主栅线2的延伸方向与所述细栅线3的延伸方向相垂直，这样在排版以及焊带7连接时候，焊带7、主栅线2的长度最短，从而能达到节省主栅线2银浆用量和焊带7用量的目的。本领域的技术人员可以知晓，第一方向、第二方向以及第三方向均可以有所偏移或弯曲，在此不做限定。
所述栅线电极的尺寸满足第一公式；所述第一公式包括：1/2D1>D2>1/4D1；其中，如图2所示，所述D1表征相邻的两个所述主栅线2之间的间距，所述D2表征所述第三方向上间隔分布的两个相邻的所述分流线4的最近端的间距，也就是在分流线4的长度方向上，两个相邻的所述分流线4相靠近的两端之间的间距。
本实施例中，相邻的两个分流线4之间的间距较现有技术中的间距要大，在现有技术中，两个所述分流线4之间的最近端之间仅仅相隔两个细栅线3之间的间距，会导致分流线4过多，降低电池片1的受光面积，而本实施例中，一方面将主栅线2之间的间距缩小，光生电流汇集的路径缩近，电学损耗降低，有效地缩短电流在硅片上的传输距离、降低损耗，可以大大提升了晶体硅电池的转换效率，另一方面，也拉大了两个分流线4之间的间距，分流线4的数量可以随之减少，两个分流线4的最近端之间隔着3-4根细栅线3，随着两个分流线4之间的距离增大，可增加电池片1本体的受光面积，实现降低单耗的同时，电池效率基本保持不变。但两个分流线4之间的间距不宜过大，这样会导致在细栅线3的断线处，细栅线3收集光生电流形成电流无法流向主栅线2，从而使得部分失效，降低了电池片1的工作效率，所以将相邻的分流线4最近端之间的间距D2设定为小于1/2相邻的两个所述主栅线2之间的间距D1。
不同D1、D2与电池性能的测试关系可见下表：
在对比例中，D2<1/4D1,由上述表格的测试结果可以看出，与对比例相比，本实施例随着相邻的两个分流线4之间的间距增加以及相邻的两个主栅线2之间的间距缩小，浆料的单耗减低的越多，从而降低印刷成本；并且分流线4的间距增加可以减少遮光面积，电池填充因子是最大输出功率与电池短路电流和开路电压的乘积之比，其表征电池本身性能的好坏，同一电池片，填充因子越高，其光电转换效率越高，由上表可以看出，短路电流和电池填充因子随着D2增大而增大，从而实现电池片1的光电转换效率的提升。
更进一步地，如图3所示，所述分流线4的端部形成有高度逐渐增大的渐变连接段41，所述渐变连接段41的大径端与所述细栅线3电连接，分流线4的端部越靠近细栅线3，高度越高，形成梯度变化，由于电流密度是远离细栅线3的会小，汇聚在细栅线3越靠近越大；提升分流线4高度会降低电阻消耗；提升电池片1的效率以及组件端的功率。在不改变丝网印刷工艺的情况下，制得高度上呈现梯形变化但宽度等长的分流线4，分流线4电阻值因高度的增加而变小，因而能够在不影响光照面积的情况下，提升分流线4汇集电流的能力，从而有效提高了电池片1的转换效率。特别是增加了分流线4的高宽比，减小遮光面积的同时，有效地降低了电池片1的串联电阻，从而更好的收集电池片1表面产生的光生电流，达到提高转换效率的目的。
同样的，也可以将细栅线3设置为靠近主栅线2的端部的高度较远离主栅线2的高度要高，形成渐变的高度变化，也可以降低电阻消耗；提升电池片1的效率以及组件端的功率。
优选的是，所述渐变连接段41设有两个，两个所述渐变连接段41对称设置于所述分流线4的两端。从而进一步提升电池片1的效率以及组件端的功率。
进一步地，所述栅线电极的尺寸满足第二公式；所述第二公式包括：D1＞L/N＞D3；其中，所述D3表征靠近所述电池片1边缘的所述主栅线2与所述电池片1边缘之间的间距，所述L表征所述电池片1于所述第一方向上的边长也就是电池片1的宽度；所述N表征所述主栅线2的数量，可参考下图的尺寸：
| L | N | D1 | D3 |
| 163.75mm | 11 | 16.4mm | 14.5mm |
| 163.75mm | 12 | 14.9mm | 13.2mm |
| 163.75mm | 13 | 13.6mm | 12.2mm |
更进一步地，所述栅线电极的尺寸满足第三公式；所述第三公式包括：D1/D3＝1.1-1.5。优选的是，靠近所述电池片1边缘的所述主栅线2与所述电池片1边缘之间的间距大于等于6mm。
在N型电池激光划片后，边缘会造成一定的复合，边缘的收集能力弱于中间位置；所以，最两边的主栅线2距离边缘的距离，小于相邻主栅线2的间距，从而降低电阻消耗，提高电流收集能力。
更进一步地，最边侧的所述主栅线2与所述电池片1边缘之间存在的细栅线3的数量，较相邻的两个所述主栅线2之间的存在的细栅线3的数量要多。在电池片1四周边缘的位置，进行细栅线3加密处理，主要是因为电池片1边缘第一根主栅线2要避开电池片1倒角，使得最边缘主栅线2距离电池片1边缘较远，出现电池片1边缘EL暗区，因此在多主栅的基础上对电池片1边缘的细栅线3进行加密处理，使得电池片1边缘的细栅线3密度增加，以增加电流收集的能力，同时也可以降低细栅线3的直径，降低遮光的影响。
同时，在最边侧的所述主栅线2与所述电池片1边缘之间不存在分流线4，降低遮光的影响，提高电流收集能力。
进一步地，如图4所示，所述主栅线2包括主体段以及位于所述主体段两端的起始段和末端段，所述起始段和所述末端段均为鱼叉或者U型结构。每条主栅线2的两端分别设置鱼叉或者U型结构，鱼叉或者U型结构为两个分叉形状，两个分叉之间形成空白区，用于形成焊接的缓冲区，使得电池片1焊接时远离边缘，避免边缘应力集中引起碎片。对应的主栅线2伸入空白区内，能够辅助收集电流，并且能够缩短电流路径。本实施例中，两分叉之间的沿垂直于主栅线2方向上的距离可以设置为0.4㎜到2㎜之间，进一步优选为1㎜到2㎜之间，以此增加主栅线2在端部区域收集电流的概率，也即增加在主栅线2端部区域的能量转换效率。
进一步地，如图4所示，与所述起始段或所述末端段电连接的所述细栅线3上均设有加粗段31，所述加粗段31靠近所述起始段或所述末端段设置，加粗段31的长度优选为3mm。加粗段31的尺寸为长*宽＝5mm*4mm，而细栅线3为常规细栅线3，尺寸为0.03mm。加粗段31的宽度为常规细栅线3的2-3倍。细栅线3的加粗段31有效避免细栅线3与主栅线2相交连接处串焊时断栅的情况发生，通过设置加粗段31，改善由于焊接或者在高低温环境循环中发生的断栅现象，改善组件老化后的效果，进而提高了太阳能电池的转换效率。
基于上述的电池片1，本发明还提供了一种光伏组件，如图5所示，所述光伏组件包括背板5、封装玻璃6以及前述的电池片1，相邻的所述电池片1之间通过焊带7电性连接，所述背板5设于所述电池片1的下方，所述封装玻璃6位于所述电池片1的上方，所述背板5与所述电池片1之间、所述封装玻璃6与所述电池片1之间填充有封装胶膜8。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。
Claims (11)
1.一种电池片，包括半导体基板和设置在所述半导体基板上的栅线电极，所述栅线电极包括若干沿第一方向间隔分布的主栅线以及若干沿第二方向间隔分布的细栅线，每条所述主栅线均与若干所述细栅线电连接，相邻的两个所述主栅线之间均设有若干沿第三方向间隔分布的分流线，所述分流线电连接两个相邻的细栅线；
其特征在于，所述栅线电极的尺寸满足第一公式；
所述第一公式包括：
1/2D1>D2>1/4D1；
其中，所述D1表征相邻的两个所述主栅线之间的间距，所述D2表征所述第三方向上间隔分布的两个相邻的所述分流线的最近端的间距。
2.根据权利要求1所述的电池片，其特征在于：所述分流线的端部形成有高度逐渐增大的渐变连接段，所述渐变连接段的大径端与所述细栅线电连接。
3.根据权利要求2所述的电池片，其特征在于：所述渐变连接段设有两个，两个所述渐变连接段对称设置于所述分流线的两端。
4.根据权利要求1所述的电池片，其特征在于：所述分流线宽度为0.02-0.2mm。
5.根据权利要求1所述的电池片，其特征在于：所述栅线电极的尺寸满足第二公式；
所述第二公式包括：
D1>L/N>D3；
其中，所述D3表征靠近所述电池片边缘的所述主栅线与所述电池片边缘之间的间距，所述L表征所述电池片于所述第一方向上的边长；所述N表征所述主栅线的数量。
6.根据权利要求5所述的电池片，其特征在于：所述栅线电极的尺寸满足第三公式；
所述第三公式包括：D1/D3＝1.1-1.5。
7.根据权利要求1所述的电池片，其特征在于：靠近所述电池片边缘的所述主栅线与所述电池片边缘之间的间距大于等于6mm。
8.根据权利要求1所述的电池片，其特征在于：所述第一方向和所述第二方向相垂直，所述第二方向与所述第三方向相平行。
9.根据权利要求1所述的电池片，其特征在于：所述主栅线包括主体段以及位于所述主体段两端的起始段和末端段，所述起始段和所述末端段均为鱼叉或者U型结构。
10.根据权利要求9所述的电池片，其特征在于：与所述起始段或所述末端段电连接的所述细栅线上均设有加粗段，所述加粗段靠近所述起始段或所述末端段设置。
11.一种光伏组件，其特征在于，所述光伏组件包括背板、封装玻璃以及如权利要求1-10任一项所述的电池片，相邻的所述电池片之间通过焊带电性连接，所述背板设于所述电池片的下方，所述封装玻璃位于所述电池片的上方，所述背板与所述电池片之间、所述封装玻璃与所述电池片之间填充有封装胶膜。
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