CN116978961A - 一种零主栅光伏电池及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种零主栅光伏电池生产工艺，包括：将栅线、绝缘层、导电层依次印刷于成结硅片的背面，形成电池片；对多个所述电池片进行连接形成电池串；对所述电池串进行层压封装形成光伏电池；其中，所述栅线，包括：纵向贯穿硅片且横向交替排列的正负极副栅线、位于硅片边沿纵向交替排列的副栅线组；其中，相邻副栅线组之间存在间距；所述副栅线组为相互连接的若干根同极性栅线；相邻副栅线组的正负极性不同；所述副栅线组通过导电层与与其相邻且同极性的副栅线连接。本发明给出生产工艺通过对电池片的电极栅线进行设计优化，解决电池片边沿电流不易收集的问题、焊带与副栅线连接的拉力不足的问题、焊带与电池片边沿易出现虚焊的问题。
Description
技术领域
本发明涉及光伏电池技术与光电技术领域，特别涉及一种零主栅光伏电池及其生产工艺。
背景技术
目前，为实现光伏技术平价应用，推进光伏技术向“少银化”、“去银化”的方向发展，各种光伏电池及组件都在研究开发零主栅(或无主栅)技术。现有的技术主要有SWCT覆膜技术、焊带胶水预固定技术、铜铝箔电池技术。SWCT覆膜技术的主要缺点是要在双面电池的两面增加整张承载膜的应用，一是承载膜透光率低，较大影响组件正、背面功率输出，二是良品率低且成本居高不下。焊带胶水预固定技术需要对电池上固定的每根焊带或焊丝进行多点位的点胶或印刷胶定位，对工艺精度要求较高，且容易造成短路。现有的铜铝箔电池技术通常分别与SWCT覆膜技术、焊带胶水预固定技术结合，可在一定程度上解决SWCT覆膜技术、焊带胶水预固定技术存在的问题，但同时也兼有二者的缺点，例如成本偏高，电池片间与电池导角位置的焊带或焊丝外露导致的外观较差，缺少工艺及技术成熟的背接触零主栅电池的低温组件工艺设备；电池串在层压前未形成电连接，无法监测电路异常，不宜返修等技术问题。因此，需要开发一种可量产且成本较低的背接触零主栅电池方案及组件工艺。
发明内容
本发明旨在至少一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明第一方面提出了一种零主栅光伏电池生产工艺，包括：
将栅线、绝缘层、导电层依次印刷于成结硅片的背面，形成电池片；对多个所述电池片进行连接形成电池串；对所述电池串进行层压封装形成光伏电池；其中，
所述栅线，包括：纵向贯穿硅片且横向交替排列的正负极副栅线、位于硅片边沿纵向交替排列的副栅线组；其中，
相邻副栅线组之间存在间距；所述副栅线组为相互连接的若干根同极性栅线；相邻副栅线组的正负极性不同；所述副栅线组通过导电层与与其相邻且同极性的副栅线连接。
优选的，在将绝缘层印刷于已印刷栅线的硅片之前，还包括：将加强结构印刷于与所述副栅线组相邻的若干根副栅线；其中，
所述加强结构，包括：栅线网与加强栅线。
优选的，所述加强结构印刷于其对应副栅线与导电层相叠的区域。
优选的，在将绝缘层印刷于已印刷栅线的硅片时，还包括：将用于区分电池正负极的标识绝缘层印刷于对应极性的副栅线。
优选的，印刷于每根副栅线的绝缘层与导电层的总数量为奇数；印刷于每根副栅线的绝缘层与导电层等间距地纵向交替排布；印刷于相邻副栅线的绝缘层与导电层横向交替排布。
优选的，所述对多个所述电池片进行连接形成电池串，包括：
通过遮挡胶条对待连接的电池片正面进行粘接；
通过奇数条焊接材料对粘接后的电池片进行焊接，形成电池串。
优选的，在通过奇数条焊接材料对粘接后的电池片进行焊接后，还包括：在所述焊接材料与电池片之间施胶，固定所述待焊接材料。
优选的，焊接电池片的奇数条焊接材料均不通过电池片导角。
优选的，在对所述电池串进行层压封装时，采用的封装胶膜由玻纤浸润布与聚烯烃弹性体(POE)封装胶膜压合形成，或由玻纤浸润布与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)封装胶膜压合形成。
本发明第二方面提出了一种零主栅光伏电池，所述电池通过上述的零主栅光伏电池生产工艺生产。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明给出的零主栅光伏电池生产工艺通过对电池片的电极栅线进行设计优化，解决焊带或焊丝与副栅线连接的拉力不足问题、焊带与电池片边沿焊接易出现虚焊、脱焊等连接不足的问题，并且减少电池片边沿的绝缘层(绝缘胶)、导电层(锡膏)的印刷数量，降低了原材料的消耗，进一步降低生产成本。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为实施例给出的零主栅光伏电池生产工艺的示意图；
图2为实施例给出的零主栅光伏电池片的示意图；
图3为实施例给出的栅线网的局部结构图；
图4为实施例给出的电池串的结构图；
附图标记：211.负极副栅线；212.正极副栅线；221.第一负极副栅线组；222.第一正极副栅线组；223.第二负极副栅线组；224.第二正极副栅线组；31.负极副栅线绝缘层；32.正极副栅线绝缘层；41.负极副栅线导电层；42.正极副栅线导电层；51.电池片间遮挡胶条；52.电池主体间遮挡胶条；61.电池片间焊带；62.电池间焊带；71.半片电池间隙；72.电池片主体间隙。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明给出的零主栅光伏电池生产工艺，包括：将栅线、绝缘层、导电层依次印刷于成结硅片的背面，形成电池片；对多个电池片进行连接形成电池串；对电池串进行层压封装形成光伏电池。本发明实施例还给出了一种通过该工艺生产的零主栅光伏电池，下面结合该电池及其生产工艺实施例对本发明进行解释。
根据本发明的一些实施例，在将栅线、绝缘层、导电层依次印刷于成结硅片的背面时，采用的栅线结构，包括：包括：纵向贯穿硅片且横向交替排列的正负极副栅线、位于硅片边沿纵向交替排列的副栅线组；其中，相邻副栅线组之间存在间距；副栅线组为相互连接的若干根同极性栅线；相邻副栅线组的正负极性不同；副栅线组通过导电层与与其相邻且同极性副栅线连接。
图2为实施例给出的零主栅光伏电池片的结构示意图，该电池片的结构包括：电池片主体、若干根副栅线、副栅线组、绝缘层与导电层。副栅线包括：负极副栅线211与正极副栅线212，负极副栅线211与正极副栅线212纵向贯穿电池，负极副栅线211与正极副栅线212横向交替排列；副栅线组包括：位于电池片两侧的正极副栅线组与负极副栅线组，正极副栅线组与负极副栅线组有间距地纵向交替排列；导电层与绝缘层印刷于副栅线外表面。通过对图2给出的电池片进行焊接，可以得到图3所示的电池。在该实施例中，副栅线组分为整片电池片内侧的副栅线组(即图2中的第一负极副栅线组221与第一正极副栅线组222)与电池之间接触侧的正负极栅线组(即图2中的第二负极副栅线组223与第二正极副栅线组224)，这两种副栅线组是不同的。现有的零主栅电池中由于遮挡胶条会遮挡电池片边缘的副栅线(详见下文)，使得副栅线无法通过焊带进行连接，影响到电池片边沿的电流收集，本发明通过采用副栅线组这一结构的设计，使得被遮挡部分的副栅线与最近邻的导电层进行连接与导通，实现电路连接和收集。在这里需要说明的是，图2与图3仅是为了说明本技术方案的示例性附图，正极副栅线组与负极副栅线组的数量及电池片上纵向贯穿的副栅线的数量不限于图2与图3所示。
根据本发明的一些实施例，与副栅线组相邻的最近的若干根副栅线上还印刷有加强结构栅线网，根据副栅线极性的不同，印刷的栅线网也有所区别，并且栅线网的位置与下文所述的导电层的位置重叠，栅线网用于加强导电层与副栅线之间的附着力，图3为实施例给出的一些栅线网，在这里需要说明的是，印刷于电池边沿的栅线网不仅限于图示的形状，只要具有加强固定作用的加强结构均可，在一些实施例中，可以采用加强栅线强化栅线与导电层的拉力。
根据本发明的一些实施例，相邻的不同极性的副栅线通过绝缘层进行绝缘，相邻的相同极性的副栅线通过焊接连通导电层的焊带(或者焊丝)进行导通，绝缘层为绝缘胶，导电层为锡膏，二者均通过印刷成型。负极副栅线221的外表面印刷负极副栅线导电层41与负极副栅线绝缘层31，正极副栅线222的外表面印刷正极副栅线导电层42与正极副栅线绝缘层32，负极副栅线221或正极副栅线222的表面还印刷有用于标识电池正负极的标识绝缘层。
图4示出了对图3所示电池进行连接得到的电池串，即根据本发明给出的零主栅光伏电池生产工艺对电池进行连接形成的电池串。在本实施例中，第一半片电池11与第二半片电池12正面通过电池片间遮挡胶条51粘接，背面通过电池片间焊带61焊接，此外第一半片电池11与第二半片电池12存在间隙，即图中半片电池间隙71，两个电池片主体之间通过电池间焊带62焊接，并通过电池主体间遮挡胶条52粘接，且相互连接的两个电池片主体之间存在间隙，即图中电池片主体间隙72，在本发明的一些实施例中，电池间焊带62两端焊接的导电层对应副栅线的极性是相反的，电池片间焊带61两端同理。电池间焊带62与电池片间焊带61均为常规涂层的扁焊带或圆丝焊带，半片电池间隙71与电池片主体间隙72相等，范围在0.5到2.0mm之间，电池片间遮挡胶条51与电池主体间遮挡胶条52宽于电池之间的间隙与电池片之间的间隙，宽度差在1到1.5mm之间。
根据本发明的一些实施例，每两个相接的半片电池之间通过2n+1条焊带进行连接。偶数焊带会在电池主体之间连接，由于主体电池片可以四角导角或无导角，但是当有导角时，会限定偶数焊带的印刷位置必须在导角以内，增加了印刷定位的限制。焊带靠边沿印刷，可加强电池边沿电流收集能力，一般电池经焊接及层压封装后，电池片边沿容易因缺陷造成电流收集减弱，因此，需要在2n条焊带的基础上，在边沿增加一条焊带提高电池片边沿的电流收集能力。
目前，行业普遍采用了降本焊接方式，如采用窄、薄的扁平焊带、采用直径降低的圆丝焊、采用降低焊接涂层厚度的焊带或焊丝等，这些方案都降低了电池电路结构的焊接拉力。再去除电池主栅线或焊盘结构后，仅采用副栅线与焊带连接拉力更无法保障。因此，在连接成串的电池片背面，再通过点胶或印刷的方式，在焊带或焊丝上施加定位胶，定位胶对焊带和电池之间的拉力起到加固作用。定位胶采用常温固化的紫外或其他方式胶水，施胶形状可为圆点状、椭圆状、长条状等，施胶数量可以在焊带上或焊带两侧做多点加固，但必须保证单片电池(指整片、半片、或多分片的，可指独立焊接的单体电池)焊带的两头和中间必须施胶，保证焊带与电池片的定位。
相较于现有技术而言，本发明为防止层压时因电池串背面胶膜层的流动性大，对焊带造成偏移、或在焊带与电池片间形成绝缘填充，可采用流动性低的一体化胶膜。一体化胶膜由玻纤浸润布与聚烯烃弹性体(POE)压合形成，或由玻纤浸润布与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)压合形成，玻纤与电池面贴合，POE或EVA胶膜与背板面贴合。玻纤本身具有流动性低、可增强机械强度的特点，不仅减少了焊带移位及被填充的风险，还加强了组件抗载荷能力。由于一体化胶膜用于背接触电池组件，仅在电池串的下层敷设，电池对入射光线中紫外部分的吸收，大大减少了紫外辐照可能对玻纤造成的黄变风险，以及对定位胶等的性能伤害。对组件性能具有一定的提升。
需要补充说明的是，电池片上印刷的绝缘层与导电层的图形不限于图示的矩形，可以包括圆形、椭圆形、菱形、方形、梯形等等；电池间焊带62与电池片间焊带61的数量也不限于图示；电池串上的焊带或焊丝定位，不仅限于采用定位胶水，也可采用贴敷具有粘结、定位效果的耐高温胶带、承载膜条等，宽度3mm～10mm，完全贯穿于焊带上表面，粘结固定焊带和电池片。
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”、“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“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，除非另有明确的规定。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。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种零主栅光伏电池生产工艺，其特征在于，包括：
将栅线、绝缘层、导电层依次印刷于成结硅片的背面，形成电池片；对多个所述电池片进行连接形成电池串；对所述电池串进行层压封装形成光伏电池；其中，
所述栅线，包括：纵向贯穿硅片且横向交替排列的正负极副栅线、位于硅片边沿纵向交替排列的副栅线组；其中，
相邻副栅线组之间存在间距；所述副栅线组为相互连接的若干根同极性栅线；相邻副栅线组的正负极性不同；所述副栅线组通过导电层与与其相邻且同极性的副栅线连接。
2.如权利要求1所述的零主栅光伏电池生产工艺，其特征在于，在将绝缘层印刷于已印刷栅线的硅片之前，还包括：将加强结构印刷于与所述副栅线组相邻的若干根副栅线；其中，
所述加强结构，包括：栅线网与加强栅线。
3.如权利要求2所述的零主栅光伏电池生产工艺，其特征在于，所述加强结构印刷于其对应副栅线与导电层相叠的区域。
4.如权利要求1所述的零主栅光伏电池生产工艺，其特征在于，在将绝缘层印刷于已印刷栅线的硅片时，还包括：将用于区分电池正负极的标识绝缘层印刷于对应极性的副栅线。
5.如权利要求1所述的零主栅光伏电池生产工艺，其特征在于，印刷于每根副栅线的绝缘层与导电层的总数量为奇数；印刷于每根副栅线的绝缘层与导电层等间距地纵向交替排布；印刷于相邻副栅线的绝缘层与导电层横向交替排布。
6.如权利要求5所述的零主栅光伏电池生产工艺，其特征在于，所述对多个所述电池片进行连接形成电池串，包括：
通过遮挡胶条对待连接的电池片正面进行粘接；
通过奇数条焊接材料对粘接后的电池片进行焊接，形成电池串。
7.如权利要求6所述的零主栅光伏电池生产工艺，其特征在于，在通过奇数条焊接材料对粘接后的电池片进行焊接后，还包括：在所述焊接材料与电池片之间施胶，固定所述待焊接材料。
8.如权利要求6所述的零主栅光伏电池生产工艺，其特征在于，焊接电池片的奇数条焊接材料均不通过电池片导角。
9.如权利要求1所述的零主栅光伏电池生产工艺，其特征在于，在对所述电池串进行层压封装时，采用的封装胶膜由玻纤浸润布与聚烯烃弹性体(POE)封装胶膜压合形成，或由玻纤浸润布与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)封装胶膜压合形成。
10.一种零主栅光伏电池，其特征在于，所述电池通过权利要求1-9任意一项所述的零主栅光伏电池生产工艺生产。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN117637890A (zh) * | 2023-11-28 | 2024-03-01 | 江苏海博瑞光伏科技有限公司 | 一种无主栅组件及其制备方法 |
| CN118039521A (zh) * | 2024-04-11 | 2024-05-14 | 滁州捷泰新能源科技有限公司 | 一种电池片细栅绝缘性测试装置、方法及背接触组件制备方法 |
| CN118398671A (zh) * | 2024-04-03 | 2024-07-26 | 隆基绿能科技股份有限公司 | 一种光伏组件 |
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