CN205303477U - 太阳能电池片、太阳能电池组件及其电池片单元 - Google Patents

太阳能电池片、太阳能电池组件及其电池片单元 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供了一种太阳能电池片、太阳能电池组件、电池片单元，所述太阳能电池片包括铝背场涂层、硅片层和细栅线，其特征在于，所述太阳能电池片正面分隔为至少两个独立的区域，每个区域的其中一侧边沿或邻近该边沿处设有至少一条正面主栅线，该区域的正面所有的细栅线都与该区域的正面主栅线形成电连接。本实用新型不再需要传统的正面多条纵向主栅线，也可以不再需要焊带连接工艺，减少了主栅线覆盖的面积，节约了生产成本，提高了太阳能电池组件的效率。

Description

太阳能电池片、太阳能电池组件及其电池片单元
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池片及其制备方法，具体的说，是涉及一种用于加工制备太阳能电池板光伏组件的太阳能电池片。
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。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种增大有效受光面积、输出功率和发电效率高的太阳能电池片及其制作工艺。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种太阳能电池片，包括铝背场涂层、硅片层和细栅线，其特征在于，所述太阳能电池片正面分隔为至少两个独立的区域，每个区域的其中一侧边沿或邻近该边沿处设有至少一条正面主栅线，该区域的正面所有的细栅线都与该区域的正面主栅线对应电连接。
这里所说的太阳能电池片，是用于制备太阳能电池组件的一个必备部件，在传统的生产工艺中，这个太阳能电池片包括硅片、铝背场涂层、正面细栅线、三条或四条纵向的主栅线，在制备太阳能电池组件时，需要用焊带将多个太阳能电池片的主栅线焊接串联了起来，并且通常现有的太阳能电池片上的各能量转换单元是由细栅线和主栅线连接为一个整体的，每条主栅线同时收集左右两侧能量转换单元的电流。本实用新型的太阳能电池片上的主栅线是横向设置的，并且将太阳能电池片分隔为相互独立的至少两个区域，每个区域只设置一条正面主栅线，每条主栅线只收集本区域(仅位于该正面主栅线的一侧)能量转换单元的电流，为了提高能量的转换效率，这个区域越小越好，这样细栅线到主栅线的路径就越短，收集转换的效率就越高，受工艺及成本限制，优选在2-6个独立区域之间进行选择，也可以根据实际需要，制备7个及以上区域的太阳能电池片。本实用新型的太阳能电池片在太阳能组件的制备应用中，具有更高的灵活性，举例如下：1、可以将各区域切割为一个个独立的太阳能电池单元片，各太阳能电池单元片之间的连接可采用串行排列、首尾交错叠加的方式串联，如将每一片太阳能电池单元片的主栅线置于整个太阳能电池片单元的上方，将各单元片从上到下依次排布，上一片的下沿正好搭在下一单元片的上沿，且正好遮住下一单元片的主栅线，并使得下一单元片的主栅线与上一单元片的背面正极电连接，依次类推，将所有的单元片串联起来，这样，太阳能电池组件的正面没有显露主栅线，没有主栅线占据有效空间，使得整个太阳能电池组件的有效发电面积增加，并且不再需要使用焊带连接，摒弃了焊带连接带来的工序增加、成本增加、占用有效发电面积的弊端。2、如上述方式交错叠加排布，但是正面主栅线与上一片的背面正电极绝缘隔离，所有单元片的正面主栅线在侧面或背面全部连接在一起，所有单元的背面正电极也连接在一起，最后分别引出，即形成并联结构的组件结构。如图3所示。这样为整个组件的电路结构带来更多的组合选择。3、将上述两种连接方式进行任意组合，可以得到更加丰富的组件电路形式。4、可以利用连接线将某一区域的正面主栅线与另一区域的背面电极连接起来，这样，可以不用切割电池片，先将一片太阳能电池片上面各区域串联或并联或串联、并联混合连接起来，然后再将多片太阳能电池片进行串联，最后完成一个太阳能电池组件的安装。
进一步的，所述太阳能电池片背面对应于正面区域、且位于太阳能电池片正面对应区域的主栅线相对的另一侧边沿或邻近该边沿处设有背面主栅线，该背面主栅线与对应区域太阳能电池片的背面电极电连接。
进一步的，所述太阳能电池片正面各区域之间设有一条使相邻区域之间电气隔离的隔离带。
进一步的，在所述太阳能电池片的背面对应于所述正面隔离带位置的部分不设置铝背场涂层。
进一步的，在所述太阳能电池片的背面对应于所述正面各区域之间的位置，设置条状或线状的不设置铝背场涂层的分割线。
进一步的，所述太阳能电池片正面最外侧的两个区域的正面主栅线，设置于太阳能电池片最外侧边沿处或靠近最外侧边沿处。
进一步的，所述正面主栅线沿栅线方向的两端靠近太阳能电池片最外侧边沿处。
进一步的，所述正面主栅线为一贯通的单一栅线。
进一步的，所述正面主栅线由至少2条相互分离的焊接部栅线和至少1条连接部栅线组成，所述焊接部栅线的宽度大于连接部栅线的宽度，所述焊接部之间由连接部连接。
进一步的，所述细栅线之间还设有垂直于细栅线并将相邻细栅线连通的横向细栅线。
本实用新型还提供一种太阳能电池组件，其特征在于，包括至少两片相粘接的电池片单元，所述电池片单元包括正面和反面，所述正面设置有发电区和设置于所述发电区一侧边缘的正面主栅线，所述发电区上设置有若干细栅线，所述细栅线与所述正面主栅线相连接；所述反面设置有反面主栅线和铝背场，且正面主栅线和反面主栅线分别位于所述电池片单元的相对两侧；其中一片所述电池片单元的反面主栅线粘结并导电连接另外一片的正面主栅线。所述电池片单元即由上述太阳能电池片将各区域独立切割而成。
进一步的，所述正面主栅线连接所述细栅线的一端。
本实用新型还提供一种电池片单元，所述电池片单元包括正面和反面，所述正面设置有发电区和设置于所述发电区一侧边缘的正面主栅线，所述发电区上设置有若干细栅线，所述细栅线与所述正面主栅线相连接；所述反面设置有反面主栅线和铝背场，且正面主栅线和反面主栅线分别位于所述电池片单元的相对两侧。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术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实用新型的一些实施例，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为本实用新型太阳能电池片中正面丝网图形的的结构示意图；
图2为本实用新型太阳能电池片中反面丝网图形的的结构示意图；
图3为本实用新型太阳能电池片的制作工艺的切割示意图；
图4为本实用新型太阳能电池片中电池片单元正面的结构示意图；
图5为本实用新型太阳能电池片中电池片单元反面的结构示意图；
图6为本实用新型太阳能电池片的制作工艺的粘贴示意图之一；
图7为本实用新型太阳能电池片的制作工艺的粘贴示意图之二；
图8为本实用新型太阳能电池片的制作工艺中两片电池片单元粘贴后的成品图；
图9为本实用新型太阳能电池片的结构示意图；
图10为太阳能电池片组件的结构示意图之一；
图11为太阳能电池片组件的结构示意图之二。
图12为太阳能电池片正面主栅线的结构示意图之一。
其中，1、电池片单元，2、发电区，3、正面主栅线，4、细栅线，5、反面主栅线，6、铝背场，7、正面边缘主栅线，8、反面边缘主栅线，9、切割线，10、导电粘接材料，31、焊接部栅线，32、连接部栅线。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
为了达到本实用新型的目的，
一种太阳能电池片，包括铝背场涂层、硅片层和细栅线，其特征在于，所述太阳能电池片正面分隔为至少两个独立的区域，每个区域的其中一侧边沿或邻近该边沿处设有至少一条正面主栅线，该区域的正面所有的细栅线都与该区域的正面主栅线对应电连接。
这里所说的太阳能电池片，是用于制备太阳能电池组件的一个必备部件，在传统的生产工艺中，这个太阳能电池片包括硅片、铝背场涂层、正面细栅线、三条或四条纵向的主栅线，在制备太阳能电池组件时，需要用焊带将多个太阳能电池片的主栅线焊接串联了起来，并且通常现有的太阳能电池片上的各能量转换单元是由细栅线和主栅线连接为一个整体的，每条主栅线同时收集左右两侧能量转换单元的电流。本实用新型的太阳能电池片上的主栅线是横向设置的，并且将太阳能电池片分隔为相互独立的至少两个区域，每个区域只设置一条正面主栅线，每条主栅线只收集本区域(仅位于该正面主栅线的一侧)能量转换单元的电流，为了提高能量的转换效率，这个区域越小越好，这样细栅线到主栅线的路径就越短，收集转换的效率就越高，受工艺及成本限制，优选在2-6个独立区域之间进行选择，也可以根据实际需要，制备7个及以上区域的太阳能电池片。本实用新型的太阳能电池片在太阳能组件的制备应用中，具有更高的灵活性，举例如下：1、可以将各区域切割为一个个独立的太阳能电池单元片，各太阳能电池单元片之间的连接可采用串行排列、首尾交错叠加的方式串联，如将每一片太阳能电池单元片的主栅线置于整个太阳能电池片单元的上方，将各单元片从上到下依次排布，上一片的下沿正好搭在下一单元片的上沿，且正好遮住下一单元片的主栅线，并使得下一单元片的主栅线与上一单元片的背面正极电连接，依次类推，将所有的单元片串联起来，这样，太阳能电池组件的正面没有显露主栅线，没有主栅线占据有效空间，使得整个太阳能电池组件的有效发电面积增加，并且不再需要使用焊带连接，摒弃了焊带连接带来的工序增加、成本增加、占用有效发电面积的弊端。2、如上述方式交错叠加排布，但是正面主栅线与上一片的背面正电极绝缘隔离，所有单元片的正面主栅线在侧面或背面全部连接在一起，所有单元的背面正电极也连接在一起，最后分别引出，即形成并联结构的组件结构。如图3所示。这样为整个组件的电路结构带来更多的组合选择。3、将上述两种连接方式进行任意组合，可以得到更加丰富的组件电路形式。4、可以利用连接线将某一区域的正面主栅线与另一区域的背面电极连接起来，这样，可以不用切割电池片，先将一片太阳能电池片上面各区域串联或并联或串联、并联混合连接起来，然后再将多片太阳能电池片进行串联，最后完成一个太阳能电池组件的安装。
如图4-5和图9所示，在本实用新型太阳能电池片的一些实施方式中，将太阳能电池片按照区域进行切割成一片片独立的电池片单元，在具体应用中，每个组件包括至少两片相粘接的电池片单元1，电池片单元1包括正面和反面，正面设置有发电区2和设置于发电区2一侧边缘的正面主栅线3，发电区2上设置有若干细栅线4，细栅线4与正面主栅线3相连接；反面设置有反面主栅线5和铝背场6，且正面主栅线3和反面主栅线5分别位于电池片单元1的相对两侧；其中一片电池片单元1的反面主栅线5粘结并导电连接另外一片的正面主栅线3，即每两片电池片单元1粘接时，只能是一片的正面主栅线3和另外一片的反面主栅线5相粘接。本实施方式中的电池片单元为5个，当然也可以是3个或其它的多个，在此不做限制。
采用上述技术方案，本实用新型技术方案的有益效果是：由于电池片由多个电池片单元1粘接而成，电池片的正面不会有焊接焊带的主栅线结构，因此也没有焊带遮住光线，大大提高了电池片的受光面积和发电效率；多个电池片单元1粘接而成的电池片，有利于减少短路电流和填充因子的损耗，提升输出功率；另外，若粘结的电池片单元1数量够多，如20个或更多，则可以直接形成电池串，根本不需要另外使用焊带进行焊接，大大提升了生产效率，同时，克服了传统的电池串焊接时所导致的隐藏缺陷，如出现虚焊或焊接不牢等现象，大大提高了电池片和电池串的整体质量。
进一步的，正面主栅线沿栅线方向的两端靠近太阳能电池片最外侧边沿处。
采用上述优选的方案，防止焊锡膏在焊接的时候形成电池片正负极之间短路。特别的，针对单晶电池片，因为边角有比较大的倒角，在设计这一区域的主栅线时，其长度略小于电池片短边的长度，设计目的是使用有倒角的小电池片焊接电池串时，也能防止电池片正负极之间短路，且节约了印制主栅线所用材料成本。
为了进一步地优化本实用新型的实施效果，如图12所示，正面主栅线由至少2条相互分离的焊接部栅线31和至少1条连接部栅线32组成，所述焊接部栅线的宽度大于连接部栅线的宽度，所述焊接部之间由连接部连接。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可作如下改进：
为了进一步地优化本实用新型的实施效果，如图4、图9所示，在本实用新型太阳能电池片的另外一些实施方式中，正面主栅线3连接细栅线4的一端。
采用上述优选的方案，能够将细栅线4在一端进行汇流，方便与不同电池片单元1的粘接。
为了达到本实用新型的目的，在本实用新型太阳能电池片的制作工艺的一些实施方式中，制作上述的太阳能电池片，即包括5个电池片单元1的电池片，具体包括以下步骤：
一、印刷：如图1、图2所示，在硅片的正、反面上分别对应印刷正面丝网图形和反面丝网图形，正面丝网图形包括细栅线4和与细栅线4相垂直的正面主栅线3，正面丝网图形的一侧的边缘设置有正面边缘主栅线7；
反面丝网图形包括反面主栅线5和铝背场6，反面主栅线5与正面主栅线3方向一致，反面丝网图形的一侧的边缘设置有反面边缘主栅线8，正面边缘主栅线7和反面边缘主栅线8分别位于硅片的相对两侧；
二、切割：如图3所示，使用切割设备沿着切割线9进行切割，形成多片电池片单元1，如图4和图5所示；
其中，切割线9与正面主栅线3的边缘相重合，切割设备为激光切割机或其它的切割仪器；
三、粘接：如图6和图7所示，将第一片电池片单元1的正面主栅线3涂上导电粘接材料10，将第二片电池片单元1的反面主栅线5贴覆于第一片电池片单元1的正面主栅线3上，完成两片电池片单元的粘结，如图8所示；之后第三片电池片单元和第二片的粘接方式与第一片和第二片的粘接方式相同，以此类推，直至5片电池片单元1粘接完毕，完成太阳能电池片的制作，如图9所示。
采用上述技术方案，本实用新型技术方案的有益效果是：在硅片上将多片电池片单元1的丝网图形印刷好，之后进行切割，形成多个电池片单元1，最终将多个电池片单元1进行粘接，大大提高了生产效率；同时使用该工艺制作出来的电池片的有效受光面积大幅度增加，从而提升了电池片的发电效率。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可作如下改进：
为了进一步地优化本实用新型的实施效果，如图6所示，在本实用新型太阳能电池片的另外一些实施方式中，步骤三中的导电粘接材料10为导电胶或焊锡膏或导电胶带或焊带。其中，粘接时需要采用红外焊接设备、波峰焊设备或回流焊设备进行焊接。
采用上述优选的方案，通过导电胶或者焊锡膏或导电胶带或焊带将不同电池片单元进行粘接，不仅能够确保相连两块电池片单元之间的连接力，同时能够确保其导电性能。
为了进一步地优化本实用新型的实施效果，如图3所示，在本实用新型太阳能电池片的另外一些实施方式中，步骤二中，切割线9均位于正面主栅线3的同一侧，且与正面边缘主栅线71的外边缘相一致。如图例所示，切割线9均位于正面主栅线3的下边缘，且与正面边缘主栅线71的外边缘一致。
采用上述优选的方案，有利于快速切割工作，提高生产效率；同时不会因误切而生产出废品，提高了生产原料的利用率。
由于电池片由多个电池片单元粘接而成，在电池片单元的数量足够一条电池串时，则对应完成电池串的制作，电池串的规格也比较灵活，因此可以对不同电池串进行串联或并联形成不同的电池片组件，如图10、图11所示，对应不同电力输出参数，适用性更强。
在一些实施例中，所述太阳能电池片背面对应于正面区域、且位于太阳能电池片正面对应区域的主栅线相对的另一侧边沿或邻近该边沿处设有背面主栅线，该背面主栅线与对应区域太阳能电池片的背面电极电连接。这样设计是为了便于对背面电极的连接。无论是将各区域进行切割成电池片单元后进行连接，还是不切割利用连接线连接，专门的背面主栅线更便于焊接，防止连接不良。
进一步的，在一些实施例中，所述太阳能电池片正面各区域之间设有一条使相邻区域之间电气隔离的隔离带。这样一是可以有效将各区域进行电气隔离，另一个作用就是如需要切割时方便沿隔离线对各区域进行切割。
进一步的，在所述太阳能电池片的背面对应于所述正面隔离带位置的部分不设置铝背场涂层。这样设计是对将各区域背部电极进行隔离，真正做到各区域完全隔离，这在不切割应用中，方便构建各区域的串联或并联结构。另外隔离带没有涂覆铝背场，那么在切割时就不会产生金属毛刺，减少打磨时间，提供生产效率。
进一步的，在所述太阳能电池片的背面对应于所述正面各区域之间的位置，设置条状或线状的不设置铝背场涂层的分割线。印刷好这样的分割线，便于切割。避免切错位置，造成废品。
进一步的，所述太阳能电池片正面最外侧的两个区域的正面主栅线，设置于太阳能电池片最外侧边沿处或靠近最外侧边沿处。由于电池片制造工艺决定，太阳能电池片的四角会有圆弧或直线倒角，将太阳能电池片分区域切割后，其中两端的区域构成的电池片单元就有两个倒角，而中间区域的电池片单元则是直角的矩形。如果倒角边沿处制作背面主栅线，那么在进行叠片串联的时候，这个倒角就会叠在另一片的上面，使得倒角暴露在外面，这样，整个电池组件正面就会出现倒角偶尔出现，不美观，不协调。而按照本方案实施后，所有具有倒角的一边总是被另一片电池片单元具有直角的一侧覆盖，这样，整个太阳能电池组件就完全和谐美观，具有一致性。
进一步的，所述正面主栅线包括焊接部和连接部，所述焊接部的宽度大于连接部的宽度，所述焊接部之间由连接部连接，所述正面主栅线为一贯通的单一栅线或两条或多条相互分离的栅线。这样正面主栅线不用采用完全一样的宽度，可以节约成本。
进一步的，所述细栅线之间还设有垂直于细栅线并将相邻细栅线连通的横向细栅线。这样的结构可以防止某条细栅线断裂后，各电源单元的电流可以通过横向细栅线经相邻的细栅线被收集。
本实用新型还提供一种太阳能电池片的电极的制备方法，包括以下步骤：
(一)、印刷正面电极：在硅片的正面上对应印刷正面丝网图形，所述正面丝网图形将电池片分隔为至少两个区域，每个区域包括细栅线和与所述细栅线相连通的正面主栅线，不同区域的正面主栅线平行间隔设置，其中位于电池片边沿的两个区域的正面主栅线分别设置于电池片的边沿或靠近边沿处；
(二)、印刷背面铝背场：在硅片的背面对应印刷反面丝网图形，包括反面主栅线和铝背场，所述反面主栅线与所述正面主栅线平行，对应正面的每一个区域均设置一条背面主栅线，且背面主栅线位于该区域远离正面主栅线的一侧；
上述各实施方式中提及的太阳能电池片的电极均可利用本制备方法制备，上述方法制备的太阳能电池片，既可以用于切割电池片单元，也可以直接利用连接线或其它连接方式连接各区域的正面主栅线和背面电极后再将各太阳能电池片连接起来组成太阳能电池片组件。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.一种太阳能电池片，包括铝背场涂层、硅片层和细栅线，其特征在于，所述太阳能电池片正面分隔为至少两个独立的区域，每个区域的其中一侧边沿或邻近该边沿处设有至少一条正面主栅线，该区域的正面所有的细栅线都与该区域的正面主栅线形成电连接。
2.如权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于，所述太阳能电池片背面对应于正面区域、且位于太阳能电池片正面对应区域的主栅线相对的另一侧边沿或邻近该边沿处设有背面主栅线，该背面主栅线与对应区域太阳能电池片的背面电极电连接。
3.如权利要求1或2所述的太阳能电池片，其特征在于，所述太阳能电池片正面各区域之间设有一条使相邻区域之间电气隔离的隔离带。
4.如权利要求3所述的太阳能电池片，其特征在于，在所述太阳能电池片的背面对应于所述正面隔离带位置的部分不设置铝背场涂层。
5.如权利要求3所述的太阳能电池片，其特征在于，在所述太阳能电池片的背面对应于所述正面各区域之间的位置，设置条状或线状的不设置铝背场涂层的分割线。
6.如权利要求1或2所述的太阳能电池片，其特征在于，所述太阳能电池片正面最外侧的两个区域的正面主栅线，设置于太阳能电池片最外侧边沿处或靠近最外侧边沿处。
7.如权利要求1或2所述的太阳能电池片，其特征在于，所述正面主栅线沿栅线方向的两端靠近太阳能电池片最外侧边沿处。
8.如权利要求1或2所述的太阳能电池片，其特征在于，所述正面主栅线为一贯通的单一栅线。
9.如权利要求1或2所述的太阳能电池片，其特征在于，所述正面主栅线由至少2条相互分离的焊接部栅线和至少1条连接部栅线组成，所述焊接部栅线的宽度大于连接部栅线的宽度，所述焊接部之间由连接部连接。
10.如权利要求1或2所述的太阳能电池片，其特征在于，所述细栅线之间还设有垂直于细栅线并将相邻细栅线连通的横向细栅线。
11.一种太阳能电池组件，其特征在于，包括至少两片相粘接的电池片单元，所述电池片单元包括正面和反面，所述正面设置有发电区和设置于所述发电区一侧边缘的正面主栅线，所述发电区上设置有若干细栅线，所述细栅线与所述正面主栅线相连接；所述反面设置有反面主栅线和铝背场，且正面主栅线和反面主栅线分别位于所述电池片单元的相对两侧；其中一片所述电池片单元的反面主栅线粘结并导电连接另外一片的正面主栅线。
12.根据权利要求11所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述正面主栅线连接所述细栅线的一端。
13.一种电池片单元，其特征在于，所述电池片单元包括正面和反面，所述正面设置有发电区和设置于所述发电区一侧边缘的正面主栅线，所述发电区上设置有若干细栅线，所述细栅线与所述正面主栅线相连接；所述反面设置有反面主栅线和铝背场，且正面主栅线和反面主栅线分别位于所述电池片单元的相对两侧。
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