CN114639743A - 异质结电池、光伏组件电池串及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种异质结电池、光伏组件电池串及其制造方法。异质结电池包括：电池片，所述电池片具有相对设置的正面和背面；丝印栅线，所述丝印栅线设置为银浆，所述丝印栅线设置于所述电池片的正面和背面上；以及金属网，所述金属网与所述丝印栅线连接并固设于所述电池片上。如此一来，金属网可当做主栅线和副栅线进行电流传输，丝印栅线除采集电流以外，主要被用来粘结固定金属网，可大大减少丝印栅线的使用量，降低成本，同时透光率高，且耐侯性能佳，此外，金属网的线径可以做大，导电性能优良，有助于提升电池片效率。

Description

异质结电池、光伏组件电池串及其制造方法

技术领域

本发明涉及太阳能光伏电池技术领域，特别是涉及一种异质结电池、光伏组件电池串及其制造方法。

背景技术

面对世界范围内不可再生能源的消耗殆尽的严重问题，各国都在大力倡导发展可再生的清洁能源，这其中能够将太阳能转化为电能的光伏产业得到了空前的发展机遇。

光伏组件中的核心部件为光伏电池，目前行业中针对异质结电池主要采用SmartWire智能栅网连接技术(SWCT)或类似技术进行封装，此类技术在串焊时需要使用复合膜来束缚低温金属丝，经过层压和热压加工后，低温金属丝与银栅线或ITO(氧化铟锡)形成连接以实现电传输，但此类技术会存在如下问题：复合膜的使用成本高，且复合膜的透光率低，长期耐候性能差，金属线与ITO接触电阻大，封装损失大，光伏电池效率低。

发明内容

基于此，有必要提供一种异质结电池、光伏组件电池串及其制造方法，旨在解决现有技术复合膜的成本低、透光率低、耐侯性能差，电阻大，电池效率低的问题。

一方面，本申请提供一种异质结电池，其包括：

电池片，所述电池片具有相对设置的正面和背面；

丝印栅线，所述丝印栅线设置为银浆，所述丝印栅线设置于所述电池片的正面和背面上；以及

金属网，所述金属网与所述丝印栅线连接并固设于所述电池片上；所述金属网包括多根第一金属线和多根第二金属线，多根所述第一金属线沿所述电池片的第一方向间隔排布，多根所述第二金属线沿所述电池片的第二方向间隔排布，所述第一金属线与所述第二金属线垂直相交；其中，所述第一金属线设为主栅线，所述第二金属线设为副栅线。

上述方案的异质结电池进行加工时，首先根据电池图形在电池片的正面和背面依次采用丝网印刷制作出丝印栅线，而后将提前制备好的金属网对准丝印栅线后铺放到电池片上，使金属网与丝印栅线结合，最后将电池片放入烘干设备中进行烘干固化处理，金属网便可通过丝印栅线与电池片粘结固接为一体，从而制备得到异质结电池成品。如此一来，金属网可当做主栅线和副栅线进行电流传输，丝印栅线除采集电流以外，主要被用来粘结固定金属网，可大大减少丝印栅线的使用量，降低成本，同时透光率高，且耐侯性能佳，此外，金属网的线径可以做大，导电性能优良，有助于提升电池片效率。

下面对本申请的技术方案作进一步的说明：

在其中一个实施例中，所述丝印栅线设置为银浆线，所述银浆线的宽度范围为1um～50um，高度范围为1um～20um；所述银浆线的宽度范围为30um，高度为5um。

在其中一个实施例中，所述丝印栅线与所述金属网的结构保持一致，以使所述丝印栅线与所述金属网全接触贴合。

在其中一个实施例中，所述丝印栅线在所述电池片上的分布面积小于所述金属网在所述电池片上的分布面积，以使所述丝印栅线与所述金属网部分接触贴合。

在其中一个实施例中，所述金属网采用铜网、铝网、合金网其中的任意一种。

在其中一个实施例中，所述主栅线的线径大于或等于所述副栅线的线径。

在其中一个实施例中，所述主栅线具有连接线段，所述连接线段伸出至所述电池片的其中一个侧面或者两个相对侧面。

在其中一个实施例中，所述副栅线具有连接线段，所述连接线段伸出至所述电池片的其中一个侧面或者两个相对侧面。

另一方面，本申请还提供一种光伏组件电池串，其包括至少两个如上所述的异质结电池，至少两个所述异质结电池采用叠瓦方式或焊带方式连接呈串。

此外，本申请还提供一种加工如上所述的光伏组件电池串的制造方法，其包括如下步骤：

提供电池片，按照电池图形在电池片上丝印加工出丝印栅线；

将金属网对准丝印栅线后铺放至电池片上；

对电池片进行烘干固化以形成异质结电池；

对异质结电池进行测试分档；

对分档后的至少两个异质结电池进行串焊加工以形成光伏组件电池串；

将至少两个光伏组件电池串进行叠层。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例所述的异质结电池的组装结构图；

图2为图1的爆炸结构图；

图3为本申请另一实施例所述的异质结电池的组装结构图；

图4为图3的爆炸结构图；

图5为本申请一实施例所述的光伏组件电池串的结构示意图。

附图标记说明：

100、异质结电池；10、电池片；20、丝印栅线；30、金属网；31、主栅线；32、副栅线；33、连接线段；200、光伏组件电池串。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，为本申请一实施例展示的一种异质结电池100，异质结太阳电池英文名称缩写为HIT(Heterojunction with Intrinsic Thin-layer)，中文名称为本征薄膜异质结电池100。p-n结由两种不同类型的半导体材料组成的太阳能电池均可称为异质结太阳能电池，与之相对的是同质结电池，即p-n结由同种半导体材料组成。良好的钝化接触可以在最大化降低接触表面的载流子负荷速率的同时保持电池较好的电学性能，异质结电池100结构是其中的佼佼者。

HIT电池一般是以N型硅片为衬底，典型结构为在正面依次为透明导电氧化物膜(简称TCO)、P型非晶硅薄膜，和本征富氢非晶硅薄膜；在电池背面依次为TCO透明导电氧化物膜，N型非晶硅薄膜和本征非晶硅膜。HIT电池在制造工艺流程上也较为简洁，在以上提到的电池结构中的薄膜都是通过沉积的方式形成，最后通过丝网印刷或者电镀工艺在电池两面制备金属电极，再经过低温固化工艺，完成HIT电池的制造。相比于传统的PERC电池生产工艺以及TOPCon电池工艺，HIT电池的工艺制程相对较短，只有四大环节，依次是清洗制绒、非晶硅沉积、TCO沉积、丝印固化。

1.清洗制绒。与常规P型或者N型电池制造工艺类似，HIT电池也是以清洗制绒为电池制造的第一步，这一步骤的主要目的是清除N型衬底表面的油污和金属杂质，去除机械损伤层，形成金字塔绒面，陷光并减少表面反射。

2.制备非晶硅薄膜。硅片在PECVD设备中制作钝化膜和PN结。HIT电池高效率的根源在于本征非晶硅薄膜优良的钝化效果。由于晶硅衬底表面存在大量的悬挂键，光照激发的少数载流子到达表面后容易被悬挂键俘获而复合，从而降低电池效率。此外，通过在硅片正面和背面沉积富氢的本征非晶硅薄膜，可以有效地将悬挂键氢化并降低表面缺陷，从而显著提高少子寿命，增加开路电压，最终提高电池效率。虽然每一层膜的厚度只有4-10nm，每1-2nm实现的功能和制备工艺却大不相同，因此本征和掺杂非晶硅薄膜需要在多个腔体中完成，PECVD中需要导入多腔室沉积系统。

3.沉积金属氧化物导电层(TCO)。硅片沉积完非晶硅薄膜之后就进入SPUTTER(磁控溅射)或者RPD(离子反应镀膜)设备，沉积透明金属氧化物导电膜TCO。TCO纵向收集载流子并向电极传输。由于非晶硅层晶体呈无序结构，电子与空穴迁徙率较低，且横向导电性较差，不利于光生载流子的收集。因此需要在正面掺杂层上方沉积一层75-80nm厚的TCO，用于纵向收集载流子并向电极传输，TCO同时可以减少光学反射。

4.丝印固化。HIT电池生产的最后一步是丝印固化，制备金属电极并固化。考虑到HIT是低温工艺，不区分正银和背银，因此丝网印刷加低温固化的工艺相对比较简单，但是这一特性的缺点之一就是价格较高且消耗量较大，因此目前业内也有部分企业尝试使用镀铜工艺来制作电极。

相较于现有技术，本方案提出一种具有新的结构组成的异质结电池100。具体到本实施例中，异质结电池100包括电池片10、丝印栅线20以及金属网30。

所述电池片10具有相对设置的正面和背面；所述丝印栅线20设置于所述电池片10的正面和背面上；所述金属网30与所述丝印栅线20连接并固设于所述电池片10上。

在本实施例中，根据实际需要所述丝印栅线20设置为银浆或导电胶。如此能够提高丝印栅线20的可制备性。为便于描述技术方案，下面以丝印栅线20采用银浆加工作例进行说明。

综上，实施本实施例技术方案将具有如下有益效果：上述方案的异质结电池100进行加工时，首先根据电池图形在电池片10的正面和背面依次采用丝网印刷制作出丝印栅线20，而后将提前制备好的金属网30对准丝印栅线20后铺放到电池片10上，使金属网30与银浆结合，最后将电池片10放入烘干设备中进行烘干固化处理，金属网30便可通过银浆与电池片10粘结固接为一体，重复上述步骤进行另一面的制备，从而制备得到异质结电池100成品。如此一来，金属网30可当做主栅线31和副栅线32进行电流传输，丝印栅线20除采集电流以外，主要被用来粘结固定金属网30，可大大减少银浆的使用量，降低成本，同时透光率高，且耐侯性能佳，此外，金属网30的线径可以做大，导电性能优良，有助于提升电池片10效率。

在一些实施例中，所述丝印栅线20设置为银浆线，所述银浆线的宽度范围为1um～50um，高度范围为1um～20um。通过设置不同宽度和高度的银浆线，可以采用不同直径的金属网30，从而使异质结电池100获得不同的电池效率，提升异质结电池100的适用范围。

如在综合考虑可加工性、成本、电池效率等因素的前提下，优选所述银浆线的宽度范围为30um，高度为5um。

在一些实施例中，所述丝印栅线20与所述金属网30的结构保持一致，以使所述丝印栅线20与所述金属网30全接触贴合。如此金属网30与丝印栅线20的结合面积最大，有助于提高金属网30与电池片10的结合强度，提升异质结电池100的结构稳定性。例如，本实施例中电池片10为矩形，金属网30为具有矩形网孔的矩形网格结构，相应的丝印栅线20也为与金属网30的尺寸、构造等均相同的矩形网格结构。可以理解的，金属网30的每一根金属丝均有对应的丝印栅线20与之接触并结合。

或者，在另一些实施例中，所述丝印栅线20在所述电池片10上的分布面积小于所述金属网30在所述电池片10上的分布面积，以使所述丝印栅线20与所述金属网30部分接触贴合。此时，在保证金属网30安装稳定性的前提下，可以允许金属网30的部分与丝印栅线20结合，从而有助于进一步减少银浆使用量，以达到降低成本目的。

可选地，所述金属网30采用铜网、铝网、合金网其中的任意一种。金属网30易于获得，制造方便且使用成本低，能够提高异质结电池100的可制造性。需要说明的是，实际加工中金属网30可以不限于上述材质，具体根据实际需要进行选择即可。

在一些实施例中，所述金属网30包括多根第一金属线和多根第二金属线，多根所述第一金属线沿所述电池片10的第一方向间隔排布，多根所述第二金属线沿所述电池片10的第二方向间隔排布，所述第一金属线与所述第二金属线垂直相交；其中，所述第一金属线设为主栅线31，所述第二金属线设为副栅线32。金属网30的结构组成简单，第一金属线与第二金属线垂直相交方便加工成型；此外，同时布置多根第一金属线和第二金属线有助于提高电流流动效能，提升电池片10效率。

当然了，需要说明的是在其它实施例中金属网30也可以只包含一种金属线，且该金属线采用螺旋型、回型等规整或非规整结构布置；或者当包含第一金属线和第二金属线时，第一金属线和第二金属线采用螺旋型、回型等规整或非规整结构的相交或非相交结构布置。

在一些实施例中，所述主栅线31的线径大于或等于所述副栅线32的线径。例如，本实施例中主栅线31采用竖向垂直设置，副栅线32采用横向水平设置，且主栅线31的线径大于副栅线32的线径，此时主栅线31具有更高的强度，可对副栅线32起到支撑作用且保证整个金属网30结构更加稳固。

进一步地，所述主栅线31或者所述副栅线32具有连接线段33，所述连接线段33用在电池串两端与汇流条焊接使用，也可以伸出至所述电池片10的其中一个侧面或者两个相对侧面。在对多个异质结电池100组装时，伸出的连接线段33方便相邻的异质结电池100进行焊接或粘接固定为一体。

需要说明的是，当采用叠瓦方式连接时，相邻两个异质结电池100的相对侧可以没有伸出连接线段33，而直接采用部分上下叠摞后粘接固定的方式组装。

综上之外，本申请还提供一种光伏组件电池串200，其包括至少两个如上任一实施例所述的异质结电池100，至少两个所述异质结电池100采用叠瓦方式或焊带方式连接成串。

此外，本申请还提供一种加工如上所述的光伏组件电池串200的制造方法，其包括如下步骤：

S100：提供电池片10，按照电池图形在电池片10上丝印加工出丝印栅线20。

S200：将金属网30对准丝印栅线20后铺放至电池片10上。

S300：对电池片10进行烘干固化以形成异质结电池100。

S400：对异质结电池100进行测试分档。

S500：对分档后的至少两个异质结电池100进行串焊加工以形成光伏组件电池串200。

S600：将至少两个光伏组件电池串200进行叠层。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，除非另有明确的限定。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

Claims (10)

1.一种异质结电池，其特征在于，包括：

电池片，所述电池片具有相对设置的正面和背面；

丝印栅线，所述丝印栅线设置为银浆，所述丝印栅线设置于所述电池片的正面和背面上；以及

金属网，所述金属网与所述丝印栅线连接并固设于所述电池片上；所述金属网包括多根第一金属线和多根第二金属线，多根所述第一金属线沿所述电池片的第一方向间隔排布，多根所述第二金属线沿所述电池片的第二方向间隔排布，所述第一金属线与所述第二金属线垂直相交；其中，所述第一金属线设为主栅线，所述第二金属线设为副栅线。

2.根据权利要求1所述的异质结电池，其特征在于，所述丝印栅线设置为银浆线，所述银浆线的宽度范围为1um～50um，高度范围为1um～20um；所述银浆线的宽度范围为30um，高度为5um。

3.根据权利要求2所述的异质结电池，其特征在于，所述丝印栅线与所述金属网的结构保持一致，以使所述丝印栅线与所述金属网全接触贴合。

4.根据权利要求2所述的异质结电池，其特征在于，所述丝印栅线在所述电池片上的分布面积小于所述金属网在所述电池片上的分布面积，以使所述丝印栅线与所述金属网部分接触贴合。

5.根据权利要求2至4任一项所述的异质结电池，其特征在于，所述金属网采用铜网、铝网、合金网其中的任意一种。

6.根据权利要求5所述的异质结电池，其特征在于，所述主栅线的线径大于或等于所述副栅线的线径。

7.根据权利要求6所述的异质结电池，其特征在于，所述主栅线具有连接线段，所述连接线段伸出至所述电池片的其中一个侧面或者两个相对侧面。

8.根据权利要求6所述的异质结电池，其特征在于，所述副栅线具有连接线段，所述连接线段伸出至所述电池片的其中一个侧面或者两个相对侧面。

9.一种光伏组件电池串，其特征在于，包括至少两个如上述权利要求1至8任一项所述的异质结电池，至少两个所述异质结电池采用叠瓦方式或焊带方式连接成串。

10.一种加工如上述权利要求9所述的光伏组件电池串的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供电池片，按照电池图形在电池片上丝印加工出丝印栅线；

将金属网对准丝印栅线后铺放至电池片上；

对电池片进行烘干固化以形成异质结电池；

对异质结电池进行测试分档；

对分档后的至少两个异质结电池进行串焊加工以形成光伏组件电池串；

将至少两个光伏组件电池串进行叠层。

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