CN113851550A - 一种太阳能电池串及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种太阳能电池串及其制备方法和应用。所述太阳能电池串包括太阳能电池片和串联连接太阳能电池片的焊带，通过双面透明胶带将焊带粘结于太阳能电池片的表面，双面透明胶带位于焊带和太阳能电池片之间，太阳能电池片上放置双面透明胶带的位置，设置与副栅线不同方向的短栅线。本发明提供的太阳能电池串的制备方法，可以轻松将焊带粘结到太阳能电池片上，取代了原有焊接的pad点，降低银浆用量同时降低遮光损失，且可以在目前焊接机上更改部分配件得到；胶带透过率大于50％，不影响太阳光进入胶带下面区域，短横线的作用是将胶带下区域产生的光生电流导出至临近栅线，不需要先将胶带与焊带结合，大大简化了制备流程。

Description

一种太阳能电池串及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于太阳能电池的技术领域，涉及一种太阳能电池串及其制备方法和应用，尤其涉及一种无主栅的太阳能电池串及其制备方法和应用。
背景技术
在无主栅太阳能电池领域，完全使用细栅线进行电流收集，会遇到串联电阻上升和填充因子下降等问题，导致所制造的组件功率严重降低；丝网印刷比较宽的银浆栅线来降低串联电阻，但由于用银量的增加会带来成本的急剧上升，同时宽的栅线也会产生P-N之间的绝缘效果变差，易漏电的问题。
在太阳能电池产业中，若干片单片硅电池需要通过焊带串联的方式连接在一起，以便于将所有的硅电池产生的电流引出。焊带的连接方式为一端与前侧硅电池片的正面主栅焊接，另一端与后侧硅电池片的背面主栅焊接。目前的硅电池厚度呈薄片化趋势，采用焊带连接的方式，更容易产生隐裂。这样焊带的连接方式会越来越受到限制。
当采用条状焊带将太阳能电池片串联连接后形成电池串，由于在胶带(或者叫带状胶膜)区域外，焊带直接与EVA接触，因此在层压时，EVA((Ethylene Vinyl AcetateCopolymer))融化具有流动性，层压时可能会出现EVA绝缘焊带与细栅的情况。
改进丝网印刷主栅线的应用，最好的办法是完全避免主栅线。然而，完全避免主栅线的技术难点在于如何将电池进行串联，目前也有现有技术提供了一种高分子胶膜，胶膜先与导线粘接在一起，然后放置于电池上，最后层压在一起。这种技术可以完全避免主栅线的使用，但是胶膜需要特殊的结构，且要与导线粘结在一起，然后在与电池进行固定，增加了工艺复杂度。
CN100431175A公开了一种电极，该电极包含平坦表面透明电绝缘光学薄膜，在平坦表面涂布粘合剂，然后将平行导线嵌入到粘合剂层，粘合剂厚度小于导线厚度，从而使突出部分与光电元件形成欧姆接触。
CN108419433A公开了一种聚合物导体板、太阳能电池及其生产方法，在均质聚合物板中，通过热、辐射、化学等手段处理，形成二层或三层区域，其中第一区域具有低交联度或聚合度，为热附性的，第二区域为交联度或聚合度高，为支撑层，第三层具有更低的交联度或聚合度，在第一区域上粘附有多组平行导线，形成聚合物板，进而形成电池串。
上述两篇文献均提到了透明胶膜或者聚合物板或者液体胶的固化，作为该领域的技术人员，这三种名称都指的高分子胶膜，胶膜与导线粘结，再在层压时实现焊接，达到电学接触，然而，这三种方法都必须额外增加高分子胶膜材料处理平台，胶膜材料与导线的粘接平台等，这无疑增加了成本，提升了复杂度。此外，这三种方法所提供的胶膜即粘接层都是在金属导线远离太阳电池的一层，采用全覆盖，因此其透光度和稳定性都有很高的要求。
因此，如何调整焊带的连接方式，同时避免太阳电池主栅线遮光与银消耗量大，是亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能电池串及其制备方法和应用。本发明通过双面透明胶带将焊带与太阳能电池片之间进行连接，搭配特殊的栅线设计，可以轻松将焊带粘接到太阳能电池片上，取代了原有焊接的pad点(金属焊点)，形成太阳能电池串，降低银浆用量同时降低遮光损失，且可以在目前焊接机上更改部分配件得到，方法简单便捷；胶带位于焊带与电池之间，不会影响胶带下方太阳能电池片光生电流的导出，也不需要先将胶带与焊带结合，大大简化了制备流程。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种太阳能电池串，所述太阳能电池串包括太阳能电池片和串联连接太阳能电池片的焊带，通过双面透明胶带将所述焊带粘结于所述太阳能电池片的表面，所述双面透明胶带位于焊带和太阳能电池片之间，太阳能电池片中放置双面透明胶带的位置，设置与副栅线不同方向的短栅线。
本发明所提供的太阳能电池串，是指多组电池片通过焊带串联连接，首尾相连形成的一串的组件结构，连接方式为前一片电池片的正极与后一片电池片的负极相连接，即为正负极交替式的连接，所提供的焊带，即为电池片之间连接的导线，焊带是分段焊带，其长度大于等于连接太阳电池长度的2倍，焊带一侧与一个太阳电池正面紧密接触，一侧与相邻太阳电池的背面形成接触，依次连接，即可形成太阳电池串。
本发明中，带状胶带不能影响电池的光吸收，因此要具备透明的特性，同时对胶带的导电性不作具体要求，可以为导电胶带，也可以为不导电胶带。
在太阳能电池中，栅线即电极，作用是把太阳电池产生的电流导出，一般情况下，太阳电池栅线(电极)通过丝网印刷，然后烧结形成，具有许多根相互平行具有相同间距的单线组成。本发明所提供的电池串为无主栅电池串，即只有副栅线，没有主栅线。
本发明中，双面透明胶带位于太阳能电池片和焊带之间时，在焊带下边的栅线，由于中间胶带的插入，会把栅线与焊带(导线)之间绝缘，导致胶带下边区域产生的电流无法导出，而通过搭配特殊的短栅线，打破多根单栅线相互平行的设计，即使有胶带存在的情况下，与副栅线不同方向的短栅线设计，也可以把电流导出至邻近的副栅线，从而传输至焊带(导线)，避免绝缘。
本发明所提供的双面透明胶带，位于所述短栅线的区域内即可，且对胶带的位置不作特殊限定，只要能将焊带与太阳能电池片紧密粘结在一起即可。
本发明通过双面透明胶带将焊带与太阳能电池片之间进行连接，搭配特殊的栅线设计，可以轻松将焊带粘接到太阳能电池片上，取代了原有焊接的pad点(金属焊点)，形成太阳能电池串，降低银浆用量同时降低遮光损失，且可以在目前焊接机上更改部分配件得到，方法简单便捷；胶带位于焊带与电池之间，不会影响胶带下方太阳能电池片光生电流的导出，也不需要先将胶带与焊带结合，大大简化了制备流程。
优选地，所述双面透明胶带的透过率＞50％，例如51％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、96％、97％、98％或99％等。
本发明所提供的双面透明胶带的透过率为将太阳能电池串应用于光伏组件时，经过层压后的透过率。
本发明中，如果双面透明胶带的透过率过低，会导致遮光损失，影响发电效率。
优选地，所述双面透明胶带沿所述焊带平行方向的垂直方向设置。
优选地，所述短栅线的方向垂直于副栅线平行的方向。
优选地，所述双面透明胶带的宽度为0.1～30mm，例如0.1mm、1mm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm或30mm等。
优选地，所述双面透明胶带的条数≥2条，例如2条、3条、4条、6条、7条、8条、9条、10条、11条、12条、13条、14条、15条或20条等。
本发明所指出的双面透明胶带的条数，是指太阳能电池串中，每片太阳能电池片中，胶带的数量，胶带的条数同样可以理解为太阳能电池片上胶带的行数或列数。胶带的条数与胶带的宽度相匹配，宽度较窄，可以适应性多设置。
优选地，所述焊带的根数≥1根，例如1根、2根、3根、4根、5根、6根、7根、8根、9根、10根、15根、20根、25根、30根或35根等。
优选地，所述焊带包括导线和包覆于导线表面的涂层。
本发明中，为了不增加串联电阻，导线的数量与尺寸负相关，越是比较细的导线，需要的根数越多。
优选地，所述导线的直径为0.1～400μm，例如0.1μm、1、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm或400μm等，优选为100～300μm。
优选地，所述涂层包括单一金属涂层和/或合金涂层。
本发明中，焊带中的涂层起到与太阳电池栅线焊接的作用，因此用不同的包裹层对应不同的焊接温度，进而影响层压温度。
优选地，所述合金涂层的熔点为50～200℃，例如50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃等，优选为100～160℃。
本发明中，选用熔点在120～160℃的合金涂层，是为了与后续制备光伏组件时的层压温度相适应，层压过程中，当合金涂层的熔点温度低于层压温度，合金涂层会融化，沿着导线向下流动，并向太阳能电池片的栅线处汇集，实现了降温焊接。所述导线主体部分既可以是铜线也可以是其他导电性好的线，优选铜线。
优选地，所述短栅线的长度为大于所述双面透明胶带的宽度。
本发明中，保证短栅线的长度要大于双面透明胶带的宽度，这样不会出现焊带与垂直于焊带的副栅线之间被胶带绝缘的情况。
优选地，所述短栅线的材质与所述副栅线的材质保持一致。
优选地，所述双面透明胶带的粘贴区域小于短栅线的区域。
第二方面，本发明提供一种根据第一方面所述的太阳能电池串的制备方法，所述制备方法包括：
在太阳能电池片放置双面透明胶带的位置设置与副栅线平行方向垂直的短栅线，然后将双面透明胶带沿副栅线平行方向粘贴于太阳能电池片的表面，将焊带放置于双面透明胶带表面，用焊带将太阳能电池片之间串联连接，得到所述太阳能电池串。
优选地，将所述焊带放置于双面透明胶带表面后，对所述焊带施加压力。
第三方面，本发明还提供一种光伏组件，所述光伏组件包括依次层叠设置的第一玻璃、第一胶膜、如第一方面所述的太阳能电池串、第二胶膜和第二玻璃。
优选地，所述第一胶膜和如第一方面所述的太阳能电池串之间设置有第三胶膜。
优选地，所述如第一方面所述的太阳能电池串和第二胶膜之间设置有第四胶膜。
本发明中，在原有胶膜的基础上，进一步增加新的胶膜覆盖，覆盖的目的是避免电池与第一和第二胶膜直接接触，同时，第三和第四胶膜较薄，不会阻碍第一和第二胶膜填充缝隙，也能改善电学接触，这是因为第一和第二胶膜在层压温度下的流动性强。避免了层压过程中出现的第一和第二胶膜绝缘焊带与栅线的情况。
优选地，所述第三胶膜和第四胶膜的厚度各自独立地为0.1～100μm，例如0.1μm、1μm、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm等。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明通过双面透明胶带将焊带与太阳能电池片之间进行连接，搭配特殊的栅线设计，可以轻松将焊带粘接到太阳能电池片上，取代了原有焊接的pad点(金属焊点)，形成太阳能电池串，降低银浆用量同时降低遮光损失，且可以在目前焊接机上更改部分配件得到，方法简单便捷；胶带位于焊带与电池之间，不会影响胶带下方太阳能电池片光生电流的导出，也不需要先将胶带与焊带结合，大大简化了制备流程。
附图说明
图1为具体实施方式中提供的太阳能电池串中的单片太阳能电池片的结构示意图。
图2为具体实施方式中所提供的太阳能电池串侧视图的部分示意图。
图3为具体实施方式中提供的太阳能电池串的结构示意图。
1-太阳能电池片，2-焊带，3-双面透明胶带，4-短栅线。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的零部件或具有相同或类似功能的零部件。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。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“安装”应做广义理解，例如，可以是安装连接，也可以是可拆卸连接，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。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
在一个具体实施方式中，本发明提供一种太阳能电池串(如图3所示)及其制备方法，如图1所示，太阳能电池串包括太阳能电池片1和串联连接太阳能电池片1的焊带2，通过双面透明胶带3将焊带2粘结于(如图2所示)太阳能电池片1的表面，双面透明胶带3位于焊带2和太阳能电池片1之间，太阳能电池片1中放置双面透明胶带3的位置，设置与副栅线不同方向的短栅线4，进一步地，短栅线4的方向垂直于副栅线平行的方向。
双面透明胶带3的透过率＞50％；双面透明胶带3沿焊带2平行方向的垂直方向设置，双面透明胶带3的宽度为0.1～30mm；双面透明胶带3的条数≥2条。
焊带2的根数≥1根；焊带2包括导线和包覆于导线表面的涂层；导线的直径为0.1～400μm，进一步为100～300μm；涂层包括单一金属涂层和/或合金涂层；合金涂层的熔点为50～200℃，进一步为100～160℃。
短栅线4的长度大于双面透明胶带3的宽度；短栅线4的材质与所述副栅线的材质保持一致；双面透明胶带3的粘贴区域小于短栅线4的区域。
制备方法包括：
在太阳能电池片1放置双面透明胶带3的位置设置与副栅线平行方向垂直的短栅线4，然后将双面透明胶带3沿副栅线平行方向粘贴于太阳能电池片1的表面，将焊带2放置于双面透明胶带3表面，对焊带2施加压力，用焊带2将太阳能电池片1之间串联连接，得到所述太阳能电池串。
在另一个具体实施方式中，本发明提供一种光伏组件，所述光伏组件包括依次层叠设置的第一玻璃、第一胶膜、如上述具体实施方式所提供的太阳能电池串、第二胶膜和第二玻璃。
第一胶膜和如上述具体实施方式所提供的太阳能电池串之间设置有第三胶膜；
如上述具体实施方式所提供的太阳能电池串和第二胶膜之间设置有第四胶膜；
第三胶膜和第四胶膜的厚度各自独立地为0.1～100μm。
实施例1
本实施例提供一种太阳能电池串及其制备方法，基于具体实施方式中提供的一种太阳能电池串及其制备方法：
其中，双面透明胶带3的透过率为88％；双面透明胶带3的宽度为3mm；双面透明胶带3的条数为10条。
焊带2的根数为18根；焊带2包括导线和包覆于导线表面的涂层；导线的直径为260μm；涂层为合金涂层；合金涂层的熔点为120℃；短栅线4的长度为5mm。
本实施例还提供一种光伏组件，基于具体实施方式中提供的光伏组件：
其中，第三胶膜和第四胶膜的厚度为50μm。
实施例2
本实施例提供一种太阳能电池串及其制备方法，基于具体实施方式中提供的一种太阳能电池串及其制备方法：
其中，双面透明胶带3的透过率为90％；双面透明胶带3的宽度为4mm；双面透明胶带3的条数为8条。
焊带2的根数为20根；焊带2包括导线和包覆于导线表面的涂层；导线的直径为240μm；涂层为合金涂层；合金涂层的熔点为125℃；短栅线4的长度为8mm。
本实施例还提供一种光伏组件，基于具体实施方式中提供的光伏组件：
其中，第三胶膜和第四胶膜的厚度为80μm。
实施例3
本实施例提供一种太阳能电池串及其制备方法，基于具体实施方式中提供的一种太阳能电池串及其制备方法：
其中，双面透明胶带3的透过率为91％；双面透明胶带3的宽度为5mm；双面透明胶带3的条数为6条。
焊带2的根数为24根；焊带2包括导线和包覆于导线表面的涂层；导线的直径为180μm；涂层为合金涂层；合金涂层的熔点为130℃，短栅线4的长度为7mm。
本实施例还提供一种光伏组件，基于具体实施方式中提供的光伏组件：
其中，第三胶膜和第四胶膜的厚度为10μm。
实施例4
本实施例提供一种太阳能电池串及其制备方法，基于具体实施方式中提供的一种太阳能电池串及其制备方法：
其中，双面透明胶带3的透过率为92％；双面透明胶带3的宽度为7mm；双面透明胶带3的条数为5条。
焊带2的根数为30根；焊带2包括导线和包覆于导线表面的涂层；导线的直径为140μm；涂层为合金涂层；合金涂层的熔点为140℃；短栅线4的长度为9mm。
本实施例还提供一种光伏组件，基于具体实施方式中提供的光伏组件：
其中，第三胶膜和第四胶膜的厚度为20μm。
本发明通过双面透明胶带将焊带与太阳能电池片之间进行连接，搭配特殊的栅线设计，可以轻松将焊带粘接到太阳能电池片上，取代了原有焊接的pad点(金属焊点)，形成太阳能电池串，降低银浆用量同时降低遮光损失，且可以在目前焊接机上更改部分配件得到，方法简单便捷；胶带位于焊带与电池之间，不会影响胶带下方太阳能电池片光生电流的导出，也不需要先将胶带与焊带结合，大大简化了制备流程。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于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，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能电池串，其特征在于，所述太阳能电池串包括太阳能电池片和串联连接太阳能电池片的焊带，通过双面透明胶带将所述焊带粘结于所述太阳能电池片的表面，所述双面透明胶带位于焊带和太阳能电池片之间，太阳能电池片中放置双面透明胶带的位置，设置与副栅线不同方向的短栅线。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池串，其特征在于，所述双面透明胶带的透过率＞50％；
优选地，所述双面透明胶带沿所述焊带平行方向的垂直方向设置；
优选地，所述短栅线的方向垂直于副栅线平行的方向。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池串，其特征在于，所述双面透明胶带的宽度为0.1～30mm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的太阳能电池串，其特征在于，所述双面透明胶带的条数≥2条。
5.根据权利要求1-4任一项所述的太阳能电池串，其特征在于，所述焊带的根数≥1根；
优选地，所述焊带包括导线和包覆于导线表面的涂层；
优选地，所述导线的直径为0.1～400μm，优选为100～300μm；
优选地，所述涂层包括单一金属涂层和/或合金涂层；
优选地，所述合金涂层的熔点为50～200℃，优选为100～160℃。
6.根据权利要求1-5任一项所述的太阳能电池串，其特征在于，所述短栅线的长度大于所述双面透明胶带的宽度；
优选地，所述短栅线的材质与所述副栅线的材质保持一致；
优选地，所述双面透明胶带的粘贴区域小于短栅线的区域。
7.根据权利要求1-6任一项所述的太阳能电池串的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
在太阳能电池片放置双面透明胶带的位置设置与副栅线平行方向垂直的短栅线，然后将双面透明胶带沿副栅线平行方向粘贴于太阳能电池片的表面，将焊带放置于双面透明胶带表面，用焊带将太阳能电池片之间串联连接，得到所述太阳能电池串。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池串的制备方法，其特征在于，将所述焊带放置于双面透明胶带表面后，对所述焊带施加压力。
9.一种光伏组件，其特征在于，所述光伏组件包括依次层叠设置的第一玻璃、第一胶膜、如权利要求1-6任一项所述的太阳能电池串、第二胶膜和第二玻璃。
10.根据权利要求9所述的光伏组件，其特征在于，所述第一胶膜和如权利要求1-6任一项所述的太阳能电池串之间设置有第三胶膜；
优选地，所述如权利要求1-6任一项所述的太阳能电池串和第二胶膜之间设置有第四胶膜；
优选地，所述第三胶膜和第四胶膜的厚度各自独立地为0.1～100μm。
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