CN114300549B - 单玻光伏电池片、制备方法及光伏组件 - Google Patents

单玻光伏电池片、制备方法及光伏组件 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于揭示一种单玻光伏电池片、制备方法及光伏组件，开发一种以铜为电极材料的单玻光伏电池片，在降低电极材料成本的同时，尽量满足电池片对电极导电性能的要求，单玻光伏电池片，包括硅片、光照面电极和非光照面电极，所述光照面电极为第一镂空铜箔复合材料，所述第一镂空铜箔复合材料是由薄膜和镂空铜箔复合而成，在单玻光伏电池片中，以镂空铜箔替代现有的银浆栅线作为光伏电池片的光照面电极，而铜的电阻率为1.75*10‑8Ω.m，既能够降低单玻光伏电池片的电极材料成本，同时，也能使单玻光伏电池片的光电性能保持在可接受范围内。

Description

单玻光伏电池片、制备方法及光伏组件
技术领域
本发明涉及光伏电池技术领域，尤其涉及一种单玻光伏电池片、制备方法及光伏组件。
背景技术
在光伏电池技术领域，现有的单玻光伏组件包括光伏玻璃、光照面EVA胶膜、电池片、非光照面EVA胶膜以及光伏背板等，而电池片的光照面设置有正面电极，而非光照面设置有背面电极，通常情况下，无论是正面电极还是背面电极，其电极栅线的主要材料为银浆。因银浆成本昂贵，据统计，银浆在电池片中的非硅成本占比高达33％。银浆作为电极材料在电池片中起到重要的导电作用，其性能直接关系到光伏电池的光电性能。
之所以用银浆作为电极材料，是因为银具有良好的导电性能，其电阻率为1.65*10-8Ω.m，低于铜和铝的电阻率。但，鉴于银浆作为电极材料时，成本太高且银资源比较紧缺，如何开发一种以铜为电极材料的光伏电池片及其制备方法，在降低成本的同时，还还尽量满足电池片对电极导电性能的要求，以满足光伏电池片光电性能。
发明内容
本发明的目的在于揭示一种单玻光伏电池片、制备方法及光伏组件，开发一种以铜为电极材料的单玻光伏电池片，在降低电极材料成本的同时，尽量满足电池片对电极导电性能的要求。
为实现上述第一个发明目的，本发明提供了单玻光伏电池片，包括硅片、光照面电极和非光照面电极，所述光照面电极为第一镂空铜箔复合材料，所述第一镂空铜箔复合材料是由薄膜和镂空铜箔复合而成。
优选地，所述薄膜为聚丙烯薄膜、EVA薄膜、POE薄膜及PVA薄膜中的一种。
优选地，所述第一镂空铜箔复合材料通过热压工艺复合于所述硅片的光照面。
优选地，所述薄膜的厚度为30μm-100μm。
优选地，所述镂空铜箔厚度为25μm-100μm。
优选地，所述镂空铜箔包括横向铜带、纵向铜带和镂空部，所述镂空部为矩形，所述横向铜带和所述纵向铜带交叉连接。
为实现上述第二个发明目的，本发明提供了一种单玻光伏电池片的制备方法，包括以下步骤：
将铜箔与薄膜进行复合，形成复合铜箔；
通过刻蚀工艺在铜箔的表面形成镂空结构；
制备硅片；
将复合铜箔热压于所述硅片的光照面。
优选地，还包括以下步骤：
将复合铜箔与PET薄膜进行复合，所述PET薄膜作为支撑层；
撕掉所述PET薄膜后将复合铜箔热压于所述硅片的光照面。
优选地，所述PET薄膜与所述薄膜的复合面粗糙度为0.3μm-0.5μm。
为实现上述第三个发明目的，本发明提供了一种单玻光伏组件，包括边框组件、光照面玻璃以及第一发明创造所述的单玻光伏电池片。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)在单玻光伏电池片中，以镂空铜箔替代现有的银浆栅线作为光伏电池片的光照面电极，而铜的电阻率为1.75*10-8Ω.m，既能够降低单玻光伏电池片的电极材料成本，同时，也能使单玻光伏电池片的光电性能保持在可接受范围内；
(2)通过对铜箔与薄膜的复合材料进行刻蚀工艺处理，使铜箔具有镂空结构，后续再通过热压工艺将刻蚀后的铜箔与薄膜的复合材料复合于电池片光照面，薄膜在热压下热熔软化，因所述铜箔的厚度小于等于所述薄膜的厚度，使薄膜通过铜箔的镂空处与电池片表面进行粘合。
附图说明
图1为本发明单玻光伏电池片结构示意图；
图2为本发明薄膜与镂空铜箔复合后的状态示意图；
图3是本发明镂空铜箔结构示意图；
图4是本发明单玻光伏电池片制备方法流程图；
图5是本发明单玻光伏组件结构示意图。
其中，1、硅片；2、光照面电极；3、非光照面电极；4、薄膜；5、镂空铜箔；51、横向铜带；52、纵向铜带；53、镂空部；6、胶膜；7、背板；8、光照面玻璃；9、非光照面电极。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以下通过多个实施例对本发明的具体实现过程予以阐述。
实施例一：
本实施例揭示了一种单玻光伏电池片，参见图1，包括硅片1、光照面电极2和非光照面电极3，所述光照面电极2为第一镂空铜箔复合材料，所述第一镂空铜箔复合材料是由薄膜4和镂空铜箔5复合而成。具体地，薄膜4为聚丙烯薄膜、EVA薄膜、POE薄膜及PVA薄膜中的一种，具体参见示意图2，这些薄膜4先和镂空铜箔5复合在一起，得到第一镂空铜箔复合材料，然后以热压方式将第一镂空铜箔复合材料复合于硅片1的表面，使镂空铜箔5成为光照面电极2；为了能够使第一镂空铜箔复合材料热压于硅片1的表面，薄膜4需要有一定的厚度且薄膜4的厚度大于等于镂空铜箔5的厚度，具体地，所述薄膜4的厚度为30μm-100μm，所述镂空铜箔5厚度为25μm-100μm，图2是薄膜4与镂空铜箔5复合后的状态示意图，可以看出镂空铜箔5复合于薄膜4的表面，但将第一镂空铜箔复合材料热压于硅片1的表面后，薄膜4在一定温度的作用下软化并通过镂空铜箔5的镂空部与硅片1的表面进行粘合，从而实现了第一镂空铜箔复合材料与硅片1表面的复合，使硅片1和镂空铜箔5之间形成欧姆连接，镂空铜箔5成为了光照面电极2，同时光照面电极2被薄膜4包裹，避免了光照面电极2被氧化。
需要进一步说明的是，在将镂空铜箔5与薄膜4的复合材料热压于电池片表面过程中，热压既可以是辊压也可以是平压，参见图3，所述镂空铜箔5包括横向铜带51、纵向铜带52和镂空部53，所述镂空部53为矩形或多边形，所述横向铜带31和所述纵向铜带32交叉连接，横向铜带31和纵向铜带32作为栅线汇集和导出硅片表面的电流，因此，对横向铜带31和纵向铜带32的宽度要满足一定的电流载荷，具体地，所述横向铜带的宽度为30μm-100μm，所述纵向铜带的宽度为30μm-100μm。
通过本实施例，实现如下技术效果：在单玻光伏电池片中，以镂空铜箔替代现有的银浆栅线作为光伏电池片的光照面电极，而铜的电阻率为1.75*10-8Ω.m，既能够降低单玻光伏电池片的电极材料成本，同时，也能使单玻光伏电池片的光电性能保持在可接受范围内；另外，通过本实施例，硅片1的表面已经复合有薄膜4，且这些薄膜4都具有足够的透光率，因此后续光伏组件制作过程中，玻璃直接贴合于薄膜4即可，不用再单独贴胶膜。
实施例二：
本实施例揭示了一种单玻光伏电池片的制备方法，参见图4，包括以下步骤：将铜箔与薄膜进行复合，形成复合铜箔；通过刻蚀工艺在铜箔的表面形成镂空结构；制备硅片；将复合铜箔热压于所述硅片的光照面。具体地，薄膜为聚丙烯薄膜、EVA薄膜、POE薄膜及PVA薄膜中的一种，这些薄膜先和铜箔复合在一起，得到复合铜箔；复合铜箔的铜箔面经刻蚀后，使复合铜箔的铜箔面形成镂空结构，形成镂空铜箔，具体刻蚀工艺包括在复合铜箔表面进行贴膜、曝光、显影、刻蚀、退膜、酸洗等流程；然后以热压方式将镂空结构的复合铜箔复合于硅片的表面，使镂空铜箔成为光照面电极；为了能够使第一镂空铜箔复合材料热压于硅片的表面，薄膜需要有一定的厚度且薄膜的厚度大于等于镂空铜箔的厚度，具体地，所述薄膜的厚度为30μm-100μm，所述镂空铜箔厚度为25μm-100μm，图2是薄膜4与镂空铜箔5复合后的状态示意图，可以看出镂空铜箔5复合于薄膜4的表面，但将镂空结构的复合铜箔热压于硅片1的表面后，薄膜4在一定温度的作用下软化并通过镂空铜箔5的镂空部与硅片1的表面进行粘合，从而实现了镂空结构的复合铜箔与硅片1表面的复合，使硅片1和镂空铜箔5之间形成欧姆连接，镂空铜箔5成为了光照面电极2，同时光照面电极2被薄膜4包裹，避免了光照面电极2被氧化。
需要进一步说明的是，在将镂空结构的复合铜箔热压于电池片表面过程中，热压既可以是辊压也可以是平压，参见图3，所述镂空铜箔5包括横向铜带51、纵向铜带52和镂空部53，所述镂空部53为矩形或多边形，所述横向铜带31和所述纵向铜带32交叉连接，横向铜带31和纵向铜带32作为栅线汇集和导出硅片表面的电流，因此，对横向铜带31和纵向铜带32的宽度要满足一定的电流载荷，具体地，所述横向铜带的宽度为30μm-100μm，所述纵向铜带的宽度为30μm-100μm。
需要进一步说明的是，镂空结构的复合铜箔较为容易发生翘曲从而影响后续的热压合工艺，为此，所述薄膜以厚度为50μm-75μm的PET膜为支撑膜，以防止复合材料的卷曲，在具体使用复合材料时，需要将PET膜撕下后迅速将复合材料与硅片进行热压；为了增加PET膜与薄膜之间的摩擦力，采用表面粗糙度为0.3μm-0.5μm的PET膜，增加PET膜与薄膜之间的结合力。
通过本实施例，实现如下技术效果：在单玻光伏电池片中，以镂空铜箔替代现有的银浆栅线作为光伏电池片的光照面电极，而铜的电阻率为1.75*10-8Ω.m，既能够降低单玻光伏电池片的电极材料成本，同时，也能使单玻光伏电池片的光电性能保持在可接受范围内；另外，通过本实施例，硅片1的表面已经复合有薄膜4，且这些薄膜4都具有足够的透光率，因此后续光伏组件制作过程中，玻璃直接贴合于薄膜4即可，不用再单独贴胶膜。
实施例三：
本实施例揭示了一种单玻光伏组件，参见图5，包括边框组件、光照面玻璃8以及实施例一所述的单玻光伏电池片。具体地，本实施例的单玻光伏组件，自上至下依次为，光照面玻璃8、薄膜4、光照面电极2、硅片1、非光照面电极9、胶膜6、背板7，光照面电极2为镂空铜箔，薄膜4是聚丙烯薄膜、EVA薄膜、POE薄膜及PVA薄膜中的一种，光照面电极2，也就是镂空铜箔代替了现有的银浆栅线，起到了汇集和导出硅片表面的电流的作用，一方面可以降低电极的材料成本，另外，也能使单玻光伏电池片的光电性能保持在可接受范围内。
下面列举本实施例的部分可行实施例，具体参见表1。
表1镂空铜箔及薄膜的性能参数
横向铜带51和纵向铜带52作为栅线汇集和导出硅片表面的电流，因此，对横向铜带51和纵向铜带52的宽度要满足一定的电流载荷，较优的实施例，在铜箔较厚情况下，可以选择减小横向铜带51和纵向铜带52的宽度，如序号6的镂空铜箔及薄膜的性能参数；在铜箔较薄的情况下，可以选择增加横向铜带51和纵向铜带52的宽度，如序号1的镂空铜箔及薄膜的性能参数。
本实施例所揭示的单玻光伏组件与实施例一、实施例二中具有相同部分的技术方案，请参实施例一、实施例二所述，在此不再赘述。

Claims (6)

1.单玻光伏电池片，其特征在于，包括硅片、光照面电极和非光照面电极，所述光照面电极为第一镂空铜箔复合材料，所述第一镂空铜箔复合材料是由薄膜和镂空铜箔复合而成，镂空铜箔的厚度小于等于所述薄膜的厚度；
所述镂空铜箔包括横向铜带、纵向铜带和镂空部，所述镂空部为矩形，所述横向铜带和所述纵向铜带交叉连接，所述横向铜带的宽度为60μm -100μm，所述纵向铜带的宽度为60μm-100μm；
所述第一镂空铜箔复合材料通过热压工艺复合于所述硅片的光照面；
薄膜在热压作用下软化并通过镂空铜箔的镂空部与硅片的表面进行粘合；
所述薄膜以厚度为50μm -75μm的PET膜为支撑膜；
PET膜表面粗糙度为0.3μm -0.5μm。
2.如权利要求1所述的单玻光伏电池片，其特征在于，所述薄膜为聚丙烯薄膜、EVA薄膜、POE薄膜及PVA薄膜中的一种。
3. 如权利要求2所述的单玻光伏电池片，其特征在于，所述薄膜的厚度为30μm -100μm。
4. 如权利要求1-3任一所述的单玻光伏电池片，其特征在于，所述镂空铜箔厚度为25μm -100μm。
5.单玻光伏电池片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将铜箔与薄膜进行复合，形成复合铜箔；
通过刻蚀工艺在铜箔的表面形成镂空结构；
制备硅片；
将复合铜箔热压于所述硅片的光照面；
还包括以下步骤：
将复合铜箔与PET薄膜进行复合，所述PET薄膜作为支撑层；
撕掉所述PET薄膜后将复合铜箔热压于所述硅片的光照面；
薄膜以厚度为50μm -75μm的PET薄膜为支撑膜，以防止复合铜箔的卷曲；
薄膜在热压作用下软化并通过镂空铜箔的镂空部与硅片的表面进行粘合；镂空结构的铜箔包括横向铜带、纵向铜带和镂空部，所述镂空部为矩形，所述横向铜带和所述纵向铜带交叉连接，所述横向铜带的宽度为60μm -100μm，所述纵向铜带的宽度为60μm -100μm。
6.单玻光伏组件，其特征在于，包括边框组件、光照面玻璃以及权利要求1-4任一所述的单玻光伏电池片。
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