CN113707767A - 一种异质结电池片及其叠瓦组件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的一种异质结电池片及其叠瓦组件的制备方法，一种异质结电池片及其叠瓦组件的制备方法，包括以下内容：激光切割：选取基材硅片通过激光切割成两分片或者三分片，切割深度采用60%以上的深度进行切割，然后让硅片自动裂片；清洗；非晶硅薄膜沉积；TCO导电膜制备；印刷；固化使得银栅线与TCO导电膜之间形成良好的欧姆接触；测试分档。本发明通过对工艺流程的优化，解决大尺寸异质结电池制作由于硅片翘曲导致的电池效率损失问题和减少切割带来的异质结叠瓦组件的功率损失，从而提升组件功率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池组件技术领域，尤其涉及一种异质结电池片及其叠瓦组件的制备方法。
背景技术
随着太阳能的广泛应用，太阳能光伏板产业也蓬勃发展，传统的太阳能电池板在生产时，由于电池片结构的特性，均需要将多块电池片和焊带焊接成电池串，再将电池串和其它组件组装为一体。由于每片电池片上均设置有焊带，大大减少了电池片的光照面积，从而减少了有效的发电面积；再者，串接而成的电池串上，电池片与电池片之间也存在间距，同样减少了光照面积或发电面积；以上两个原因导致电池片的发电效率低下。
叠片组件采用的是另外一种电池片互联的技术，将电池片整片进行切片，切片后将电池片甲的一侧置于另一电池片乙的下方，使得甲正面的主栅线电极与乙背面的主栅线电极相互重合，在两个电极之间采用导电胶、焊带或锡膏等材料形成物理连接和导电连接。
现有技术中叠瓦组件的制备工艺有两种，如中国专利CN108091705B中提供，方法一：整片激光预切割→整片导电胶印刷→掰片成小片→叠片成串；方法二：整片导电胶印刷→整片激光预切割→掰片成小片→叠片成串。
异质结电池由于制作工序少、效率高、无LID 、PID、低温度系数等优点被应用在高效组件的制作上，现有的异质结电池的工艺带来以下问题：
（1）由于激光切割高温会导致非晶硅、TCO膜的损坏以及切割面会产生损伤层导致边缘复合严重，从而导致电池效率下降，且叠瓦组件电池切割通常通过4-6道激光将电池片切割成5-7分片，切割效率损失与切割的道数又成正相关关系，所以叠瓦组件在与异质结电池的搭配应用上存在局限性。
（2）考虑到电池片PN结特性、切割损失以及制程良率，激光切割裂片工序通常是采用电池切割40%-60%深度，再通过机械裂片，但电池片经过切割会在切割面产生细微缺陷，在裂片过程中未切割的深度占比越大，掰片所产生的应力就越大，越容易产生裂片不良，且切割道数越多不良率也会越高。
（3）现有工艺流程是先整片印刷再进行裂片，裂片不良的电池条上面的导电胶会被浪费，且由于异质结电池硅片较薄原因，裂片工序产生的不良也会增加，导电胶浪费也会增加。
（4）通过采用大尺寸电池片如182、210电池增加组件功率，降低度电成本是目前行业内降本和增加产品竞争力的主要方向，异质结电池片制作通常采用较薄的140mm-160mm厚度硅片，随着硅片尺寸增大硅片翘曲会增大，硅片翘曲过大在电池制作上产生镀膜不均的问题，从而影响电池效率。
（5）由于导电胶通常有60%-80%的银粉用于导电，起到粘结作用的树脂含量通常只有20%-40%，加上异质结电池主栅采用的是低温银浆，本身焊接拉力偏低，所以异质结叠瓦在电池片与电池片的粘结上存在一定风险，该风险可能导致组件在户外高低温交变的动态环境中发生粘结处接触电阻变大，接触电阻变大会导致组件功率衰减，接触点发热组件安全系数下降等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种异质结电池片及其叠瓦组件的制备方法，降低异质结叠瓦组件制造的切割损失从而提升组件功率。
本发明的目的是这样实现的：一种异质结电池片的制备方法，它包括以下内容：
激光切割：选取基材硅片通过激光切割成两分片或者三分片，然后将硅片掰片成小片；
清洗：将上述切割裂片后的小片进行制绒、清洗处理；
非晶硅薄膜沉积；
TCO导电膜制备；
印刷：通过丝网印刷形成正背面Ag电极；
固化：固化使得银栅线与TCO导电膜之间形成良好的欧姆接触；
测试分档：进行测试电池的电性能。
进一步地，激光切割时的切割深度采用60%以上的深度进行切割。
进一步地，在制备TCO导电膜时，由于载板遮挡会在每个单元电池片四周产生0.3mm-0.7mm宽度的掩膜，硅片进行两分片或三分片后电池片单元数量增加，掩膜的数量增加。
一种异质结电池片的叠瓦组件的制备方法，它包括以下内容：
步骤一、激光切割：
使用激光对电池片根据设计图形进行切割裂片；
步骤二、裂片：
将上述切割后的电池片根据预切割路线进行掰片，掰成电池小片；
步骤三、小片分选：
将电池小片进行外观分选，将不良小片挑选出，然后小片上料；
步骤四、小片导电胶印刷和粘合剂涂覆：
将分选合格的电池小片进行导电胶印刷，印刷采用分段印刷方式，先通过印刷或者点胶的方式涂覆用于导电的导电粘合材料，再涂覆用于增强粘结效果的粘合剂；
步骤五、小片交叠成电池串；
步骤六、电池串两头端子焊接；
步骤七、电池串排版叠层，
步骤八、组件封装工序；
步骤九、连接接线盒。
进一步地，所述步骤一的切割前首先进行两分片电池的网版设计，该两分片电池片按照三等分设置两条切割线，电池片正面设置三条主栅线，电池片两侧边分别设置第一主栅线和第二主栅线，电池片左部的分割线处设置第三主栅线，电池片背面设置三条主栅线，在电池片右部的分割线处设置第四主栅线和第五主栅线，第四主栅线和第五主栅线背靠背设置在分割线的两侧，电池片左部的分割线处设置第六主栅线，第六主栅线设置在与第三主栅线对应的背靠背位置。
进一步地，所述步骤一的切割前首先进行三分片电池的网版设计，该三分片电池片按照两等分设置一条切割线，电池片正面的两侧边分别设置两条主栅线，电池片背面的分割线处背靠背设置两条主栅线。
进一步地，步骤四由于电池片上面已有导电胶所以在涂覆粘合剂时需采用点胶或其他方式进行，粘合剂间隔点涂在导电胶之间或者点涂在相邻两个导电胶之间。
进一步地，步骤七中，组件左右各六串电池串，左边六串电池串与右边六串电池串通过第一汇流条进行电路连接，第二汇流条和第三汇流条分别同左右六串电池一端进行焊接，第四汇流条与第二汇流条连接，第五汇流条和第三汇流条连接，第四汇流条和第五汇流条作为组件正负极输出端。
进一步地，步骤九中接线盒分体设计位于组件两端。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明通过在异质结电池制造工艺的改善配合电池片网版图形设计优化，解决大尺寸异质结电池制作由于硅片翘曲导致的电池效率损失问题和减少切割带来的异质结叠瓦组件的功率损失，从而提升组件功率。
（2）本发明通过电池片和叠瓦组件工艺流程的改进，降低裂片工序的裂片不良和裂片不良带来的导电胶浪费；
电池端在清洗前先将硅片通过激光切割成三分片或者两分片，再进行清洗、非晶硅薄膜沉积、TCO制备、印刷、测试分档等工序，由于切割发生在非晶硅薄膜沉积和镀TCO膜之前，切割深度可以采用60%以上的切割深度进行切割，减少掰片应力，降低了激光切割裂片带来的碎片不良，且清洗工序能有效去除切割造成的损伤层，所以避免了该道激光切割导致的边缘复合效应，且随着硅片进行切割后硅片翘曲也会变小，镀膜均匀性也会上升；
组件端使用激光对上述的三分片或者两分片电池进行切割裂片，由于切割的电池片是三分片或者两分片电池，所以组件端只需要进行一次切割或者两次切割，减少了切割带来的组件功率损失；裂片后将小片进行外观分选，将不良小片挑选出，再进行小片印刷避免了导电胶的浪费。
（3）本发明通过增加涂覆粘合剂，增加片与片之间的拉力，降低异质结低温银浆与导电胶粘结拉力小带来的产品可靠性风险，提升产品的可靠性。
附图说明
图1为本发明的异质结电池片的工艺流程图。
图2为本发明的切割后电池片增加掩膜的结构示意图。
图3为本发明的叠瓦组件的工艺流程图。
图4为本发明的实施例1的两分片切割电池的网版设计图。
图5为本发明的实施例1的切割示意图。
图6为本发明的实施例1的印刷涂覆的位置示意图。
图7为图6的电池单串的放大图。
图8为本发明的实施例1的电池小片交叠示意图。
图9为本发明的实施例1的电池串的结构示意图。
图10为本发明的实施例1的边缘汇流条的焊接示意图。
图11为本发明的实施例1的电池串叠层图。
图12为本发明的实施例1的组件背面示意图。
图13为本发明的实施例1的电气示意图。
图14为本发明的实施例2的三分片切割电池的网版设计图。
图15为本发明的实施例2的电池单串的印刷涂覆的位置示意图。
其中：
掩膜1、TCO导电膜2、第一主栅线3、第二主栅线4、第三主栅线5、第四主栅线6、第五主栅线7、第六主栅线8、第一汇流条9、第二汇流条10、第三汇流条11、第四汇流条12、第五汇流条13。
具体实施方式
实施例1：
参见图1-2，本发明涉及的一种异质结电池片的制备方法，它包括以下步骤：
S1：激光切割，
选取基材硅片通过激光切割成两分片，切割深度采用60%以上的切割深度进行切割，减少掰片应力，降低了激光切割裂片带来的碎片不良；掰片成小片；
S2：清洗，
将上述切割掰片后的小片进行制绒、清洗处理，清洗工序能有效去除切割造成的损伤层，所以避免了该道激光切割导致的边缘复合效应，且随着硅片进行切割后硅片翘曲也会变小，镀膜均匀性也会上升；
S3：通过PECVD制备双面本征非晶硅层；
S4：使用等离子体增强化学气相沉积制备n型非晶硅掺杂层；
S5：使用等离子体化学气相沉积制备p型非晶硅掺杂层；
S6：使用RPD或PVD方法沉积双面的TCO导电膜2；在制备TCO导电膜时，由于载板遮挡会在每个单元电池片四周产生0.3mm-0.7mm宽度的掩膜1，硅片进行两分片后电池片单元数量增加，掩膜1的数量也会增加，参见图2；
S7：印刷，通过丝网印刷形成正背面Ag电极；
S8：固化，固化使得银栅线与TCO导电膜2之间形成良好的欧姆接触；
S9：测试分档，进行测试电池的电性能。
参见图3-13，本发明涉及的一种异质结电池叠瓦组件的制备方法，它包括以下步骤：
S1：激光切割，
切割前首先进行两分片电池的网版设计，因为掩膜1上没有TCO导电膜2，不具有收集电流能力，所以需通过电池片网版主栅设计的优化使主栅线印在掩膜位置，再利用叠瓦组件制造工艺重叠的特性将掩膜1置于两个小条重叠位置，避免由于硅片切割后，硅片从一单元变成二个单元后掩膜1增加带来的额外效率损失，电池片正背面的栅线位置参见图4，该两分片电池片按照三等分设置两条切割线，电池片正面设置三条主栅线，电池片两侧边分别设置第一主栅线3和第二主栅线4，电池片左部的分割线处设置第三主栅线5，电池片背面设置三条主栅线，在电池片右部的分割线处设置第四主栅线6和第五主栅线7，第四主栅线6和第五主栅线7背靠背设置在分割线的两侧，电池片左部的分割线处设置第六主栅线8，第六主栅线8设置在与第三主栅线5对应的背靠背位置。
使用激光对上述两分片电池根据设计图形进行切割裂片，由于切割的电池片是两分片电池，所以组件端只需要进行两次切割，减少了切割带来的组件功率损失；
S2：裂片，
将上述切割后的电池片根据预切割路线进行掰片，掰成电池小片；
S3：小片分选，
将电池小片进行外观分选，将不良小片挑选出，然后小片上料；
S4：小片导电胶印刷和粘合剂涂覆，
参见图6和图7，将分选合格的电池小片进行导电胶印刷，印刷采用分段印刷方式，先通过印刷或者点胶的方式涂覆用于导电的导电粘合材料，再涂覆用于增强粘结效果的粘合剂，由于电池片上面已有导电胶所以在涂覆粘合剂时需采用点胶或其他方式进行；粘合剂间隔点涂在导电胶之间；
S5：小片交叠成电池串，
相邻的电池小片上下交叠，重叠宽度0.1mm-3mm，导电胶起到粘接互联和导电作用，粘合剂起到加固粘结强度的作用，电池串长度取决于小片数量；参见图8和图9；
S6：电池串端子焊接，
采用冲孔结构的边缘焊带降低焊接应力，冲孔结构的边缘焊带包括单孔型边缘焊带、双孔型边缘焊带以及长孔型边缘焊带等等，所述边缘焊带的宽度为5-20mm；参见图10；
S7：电池串排版叠层，
组件左右各六串电池串，左边六串电池串与右边六串电池串通过第一汇流条9进行电路连接，第二汇流条10和第三汇流条11分别同左右六串电池一端进行焊接，第四汇流条12与第二汇流条10连接，第五汇流条13和第三汇流条11连接，第四汇流条12和第五汇流条13作为组件正负极输出端；参见图11；
S8：组件封装工序；
S9：连接接线盒，接线盒分体设计位于组件两端，便于节省线缆长度，参见图12。
实施例2：
参见图14-15，本发明涉及的一种异质结电池片的制备方法，本实施例2与实施例1不同的是，
S1：激光切割，选取基材硅片通过激光切割成三分片；
参见图14-15，本发明涉及的一种异质结电池叠瓦组件的制备方法，本实施例2与实施例1不同的是，
S1：激光切割，
参见图14，切割前首先进行三分片电池的网版设计，该三分片电池片按照两等分设置一条切割线，电池片正面的两侧边分别设置两条主栅线，电池片背面的分割线处背靠背设置两条主栅线；
使用激光对上述三分片电池根据设计图形进行切割裂片，由于切割的电池片是三分片电池，所以组件端只需要进行一次切割，减少了切割带来的组件功率损失；
S4：小片导电胶印刷和粘合剂涂覆，
参见15，将分选合格的电池小片进行导电胶印刷，印刷采用分段印刷方式，先通过印刷或者点胶的方式涂覆用于导电的导电粘合材料，再涂覆用于增强粘结效果的粘合剂，由于电池片上面已有导电胶所以在涂覆粘合剂时需采用点胶或其他方式进行，粘合剂点涂在相邻两个导电胶之间。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (9)
1.一种异质结电池片的制备方法，其特征在于，它包括以下内容：
激光切割：选取基材硅片通过激光切割成两分片或者三分片，然后将硅片掰片成小片；
清洗：将上述切割裂片后的小片进行制绒、清洗处理；
非晶硅薄膜沉积；
TCO导电膜制备；
印刷：通过丝网印刷形成正背面Ag电极；
固化：固化使得银栅线与TCO导电膜之间形成良好的欧姆接触；
测试分档：进行测试电池的电性能。
2.根据权利要求1所述的一种异质结电池片的制备方法，其特征在于：激光切割时的切割深度采用60%以上的深度进行切割。
3.根据权利要求1所述的一种异质结电池片的制备方法，其特征在于：在制备TCO导电膜时，由于载板遮挡会在每个单元电池片四周产生0.3mm-0.7mm宽度的掩膜，硅片进行两分片或三分片后电池片单元数量增加，掩膜的数量增加。
4.一种权利要求1所述的一种异质结电池片的叠瓦组件的制备方法，其特征在于，它包括以下内容：
步骤一、激光切割：
使用激光对电池片根据设计图形进行切割裂片；
步骤二、裂片：
将上述切割后的电池片根据预切割路线进行掰片，掰成电池小片；
步骤三、小片分选：
将电池小片进行外观分选，将不良小片挑选出，然后小片上料；
步骤四、小片导电胶印刷和粘合剂涂覆：
将分选合格的电池小片进行导电胶印刷，印刷采用分段印刷方式，先通过印刷或者点胶的方式涂覆用于导电的导电粘合材料，再涂覆用于增强粘结效果的粘合剂；
步骤五、小片交叠成电池串；
步骤六、电池串两头端子焊接；
步骤七、电池串排版叠层，
步骤八、组件封装工序；
步骤九、连接接线盒。
5.根据权利要求4所述的一种异质结电池片的叠瓦组件的制备方法，其特征在于：所述步骤一的切割前首先进行两分片电池的网版设计，该两分片电池片按照三等分设置两条切割线，电池片正面设置三条主栅线，电池片两侧边分别设置第一主栅线和第二主栅线，电池片左部的分割线处设置第三主栅线，电池片背面设置三条主栅线，在电池片右部的分割线处设置第四主栅线和第五主栅线，第四主栅线和第五主栅线背靠背设置在分割线的两侧，电池片左部的分割线处设置第六主栅线，第六主栅线设置在与第三主栅线对应的背靠背位置。
6.根据权利要求4所述的一种异质结电池片的叠瓦组件的制备方法，其特征在于：所述步骤一的切割前首先进行三分片电池的网版设计，该三分片电池片按照两等分设置一条切割线，电池片正面的两侧边分别设置两条主栅线，电池片背面的分割线处背靠背设置两条主栅线。
7.根据权利要求4所述的一种异质结电池片的叠瓦组件的制备方法，其特征在于：步骤四由于电池片上面已有导电胶所以在涂覆粘合剂时需采用点胶或其他方式进行，粘合剂间隔点涂在导电胶之间或者点涂在相邻两个导电胶之间。
8.根据权利要求4所述的一种异质结电池片的叠瓦组件的制备方法，其特征在于：步骤七中，组件左右各六串电池串，左边六串电池串与右边六串电池串通过第一汇流条进行电路连接，第二汇流条和第三汇流条分别同左右六串电池一端进行焊接，第四汇流条与第二汇流条连接，第五汇流条和第三汇流条连接，第四汇流条和第五汇流条作为组件正负极输出端。
9.根据权利要求4所述的一种异质结电池片的叠瓦组件的制备方法，其特征在于：步骤九中接线盒分体设计位于组件两端。
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| EP4266380A1 (en) * | 2022-04-15 | 2023-10-25 | Panasonic Holdings Corporation | Solar cell module |
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