CN205985031U - 高效太阳能无主栅线晶硅电池片 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于现有技术设备，在少量修改设备及工艺的前提下，降低生产成本和提高发电量的高效太阳能无主栅线晶硅电池片。一种高效太阳能无主栅线晶硅电池片，包括电池片、细栅线和背面电极，电池片的正面横向密布细栅线，背面阵列设有背面电极，电池片的细栅线的垂直方向的两端上设有主栅线端头，主栅线端头之间的细栅线上无主栅线，主栅线端头之间的细栅线的垂线上间隔设有焊接增强点和增强电学效果部。本实用新型在保证太阳能晶硅电池片的基本功能外，降低了成本，提高了发电量，大大推动了我国太阳能电池板领域的进步，具有很好的市场推广前景。

Description

高效太阳能无主栅线晶硅电池片

技术领域

本实用新型属于新能源技术领域，尤其涉及太阳能，具体的说是一种高效太阳能无主栅线晶硅电池片。

背景技术

全球性的化石能源危机与环境污染推动了光伏行业的快速发展。目前，以晶硅电池片为主的组件占据了全球光伏组件市场的80％以上；晶硅电池片发展至今，其制作成本及发电量成为其发展的主要制约因素。在制作成本方面，硅材料占据着约60-70％的材料成本，银浆料的用量占据着约15-25％的材料成本；故而高纯晶硅材料的成本和其使用量，以及银浆的使用量对电池片或组件的成本都有极大的影响。在发电量方面，其主要受到太阳能电池片有效光照面积以及光电转换效率的影响；电池片的光电转换效率严重依赖晶硅材料本身的结构，电池片的有效光照面积是取决于电池片主、细栅线的覆盖面积。

晶硅电池片的发电基体是硅片，常规的电池片印有许多条细栅线用以收集硅片受到光照后产生的电流，且还印有2-5条主栅线用以汇集细栅线上的电流。在低成本、高发电量电池片这一目标的催促下，无主栅线电池片技术应运而生。无主栅线电池片，一般指的是在常规电池片基础上，去掉主栅线且保留细栅线；这种电池片因无主栅线，一方面可以大大减少银浆的使用量，此外还可以增大电池片的有效光照面积。

在无主栅线电池片技术上，目前有许多方法并列举部分案例如下。

①德国的Schmid无主栅线技术把电池片的主栅线去除，并且把细栅线的宽度和间距做了一些调整，此外还用15根铜丝代替普通焊带来串联焊接多块电池片。

②加拿大的Day4Electrode专利技术把电池片的主栅线去除且保留细栅线，之后用嵌有一排镀低熔点金属铜丝的薄膜覆盖在细栅上，再经过层压工艺把铜丝和细栅焊接起来。

③林建伟的《无主栅、高效率背接触太阳能模块、组件及制备工艺》[专利号：CN104282788A]中提到，把电池片的主栅线去除同时把电池片的串联点放置于电池片背面，这种方法将进一步提高电池片的有效光照面积。

④黄强的《光伏电池模块及其制作方法》[专利号：CN 104716213A]中提到，把电池片的主栅线去除且保留细栅线，同时用导电胶带代替普通焊带来串联焊接电池片。

⑤授权公布号为CN201820762U专利中，提出了一种完全没有主栅线的技术方案，只保留细栅线。

⑥CN103618011A专利中，提供一种采用若干焊带和若干导电胶带替代主栅线的技术方案。

然而这些现有技术都忽略了一个客观事实，那就是现有生产设备及公知技术，对上述技术方案不能实现量产，如果采用上述技术方案，则需要大面积更换生产设备，并且，更换或改进晶硅电池片结构来降低电池片成本及提高电池片发电量，这些方法一般具有或工艺复杂，成本高，或工艺尚未成熟，无法得到大批量应用如上述专利③。而更换光伏组件生产用的材料，将带来大量的工作调整，例如材料的研发、新材料之间的匹配问题以及设备的更新换代，这无疑增加了组件生产成本如上述专利②、④。针对类似于专利①的无主栅线电池片技术，虽然没有改变电池片结构以及现有的组件生产工艺，但是通过我们大量的实验验证，发现铜丝与细栅之间的附着力太小，在TC热循环可靠性测试中其电池片焊接处电连接连接变差，并且电池片两端的焊接位置容易出现虚焊及断栅现象。类似于现有技术⑤⑥，其改变了现有太阳能电池片的整个生产工艺，因此，并不具备量产的可能性。

如何在保持原有组件生产工艺基础上，对电池片的正面电极进行少量修改，显著降低电池片及组件生产成本，并且提高单片电池片的发电量。是目前太阳能电池片领域亟须解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于现有技术设备，在少量修改设备及工艺的前提下，降低生产成本和提高发电量的高效太阳能无主栅线晶硅电池片。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种高效太阳能无主栅线晶硅电池片，包括电池片、细栅线和背面电极，电池片的正面横向密布细栅线，背面阵列设有背面电极，电池片的细栅线的垂直方向的两端上设有主栅线端头，主栅线端头之间的细栅线上无主栅线，主栅线端头之间的细栅线的垂线上间隔设有焊接增强点和增强电连接效果部。

本实用新型的焊接增强点解决了无主栅电池片在中间及两端的焊接容易出现虚焊的问题，大大提高了无主栅电池片的可靠性。

本实用新型的增强电连接效果部是加强焊带与细栅线间的焊接可靠性，用来补救焊接不良产生的影响；例如，当焊接处出现虚焊现象时，细栅可把电流传导于增强电连接效果部，再由此部位汇集于焊带内，以此完成虚焊现象的补救。

还包括焊带，电池片之间的连接为焊带焊接，焊带的覆盖连接区域为一对主栅线端头、主栅线端头之间的细栅线和焊接增强点。

焊接增强点与增强电连接效果部在一条直线上或分开设置。

焊带包括矩形焊带、圆形焊带和椭圆形焊带等，焊带形状不做特殊限定，在保证焊接功能，并能够连通细栅线的基础上，尽量减少横截面面积，以增加电池片的光照面积。

焊带与细栅线、一对主栅线端头和焊接增强点焊接。

主栅线端头的数量为2-6对。通常，常规的电池片包含有不同条数的主栅线，例如有二条主栅电池片、三条主栅线电池片、四条主栅线电池片、五条主栅线电池片甚至多条主栅线电池片。不同条数主栅线会对电池片某些方面产生影响，例如二条主栅线电池片可能会减少电池片成本但是减弱了其电流收集能力，五条主栅线增大了其电流收集能力但是增大了银浆使用量且减少了有效光照面积。

虽然此实用新型没有主栅线，但是该电池片需配合焊带使用，主栅线保留的端头个数对其影响依然存在。通过实验我们已验证该电池片可配合更细更薄的焊带进行使用，故而遮光面积问题我们可以把控到位。对于保留两对或三对主栅线端头，其可进一步减少银浆使用量，进一步增大硅片有效遮光面积。对于保留五对或六对主栅线端头，其可以保证在现有的发电量的同时，进一步提升焊带收集硅片中电流的能力。而对于本实用新型，认为主栅线保留的端头个数最佳为4对。

主栅线端头长度为2-20mm，宽度为0.2-1.2mm。

主栅线端头形状包括矩形、椭圆形、三角形、圆形、梯形和非规则长条形等。

主栅线端头的形状在保证连接效果的前提下，形状并不完全固定，本领域技术人员很容易想到的形状都应在本实用新型的范围内。

主栅线端头所用材料为高纯银浆料或银铝浆料。

矩形焊带的尺寸为：宽度0.3-1.5mm，厚度0.1-0.25mm。

圆形状焊带的尺寸为：直径D＝0.2-0.5mm。

椭圆状焊带尺寸为：长轴a＝0.15-0.75mm，短轴b＝0.05-0.125mm。

主栅线端头形状包括矩形、椭圆形、三角形、圆形、梯形和非规则长条形。

焊接增强点所用材料为高纯银浆料或银铝浆料。

焊接增强点的形状包括矩形、圆形、椭圆形和三角形，增强电连接效果部的形状包括直线形、菱形、折线形或圆滑过渡线形。

焊接增强点的长度为2-10毫米，宽度为0.2-1.2毫米。

增强焊接点的个数不限，根据实际需要进行择优选取，通常为1-5个为宜。

增强电连接部位所用材料为银浆料或导电浆料。

增强电连接效果部的宽度为60-120微米，高度为10—40微米。

晶硅太阳能电池片主要由：把光转化为电的高纯晶硅材料、收集电流的导电材料包括正面的主栅线、细栅线以及背面的银电极、铝背板，本专利的关键点去除电池片的大部分主栅线而保留其两端的小部分，增设增强焊接点以及增设增强电连接效果部。按照目前的电池片材料成本计算，硅材料约占60-70％，银用量约占15-25％；而在银的使用量方面上，正面电极的银质量比较好，背面电极质量不如正面，一般情况下正面用的高纯银浆料，背面用的银—铝浆料，我们的此种设计可以减少晶硅电池片正面电极所用银的70—75％。

发电量主要是看电池片或太阳能电池板即多块电池片的串联体的输出功率P。通常，在电池片各结构的材料都已确定下来的时候，其发电量输出功率P主要取决于有效的光照面积S，处于发电状态的硅材料越多其发电量必然越大；而本专利采用的无主栅线技术恰好减少了其遮盖硅材料的面积，再配合更细的焊带，可以增大太阳能电池板的输出功率约增大1—2％左右。用更直观的数据说明，以发电量为10兆瓦的光伏电站计算，可以节约材料成本近230—380万元人民币。此外，在发电量方面，主栅线的去除及配合特殊焊带的使用，其可增加发电效率的1％—2％；用更直观的数据说明，以发电量为10兆瓦的光伏电站计算，年发电量可至少增加30—60兆瓦。

根据已经进行的相关实验做为依据，本电池片的其它性能均达到现有技术同等水平。

本实用新型所述太阳能晶硅电池片在用于组件生产制作时，采用串联焊接的方式把多块电池片连接在一块，此种方式不改变现有的组件生产工艺，大大降低组件生产成本。

本实用新型所述太阳能晶硅电池片的细栅线，是用于收集晶硅材料受到光照后产生的电流。而焊接于细栅线上的焊带则起到汇集细栅线上电流的作用。并且，主栅线两端的保留部分用于加强焊接效果，增强焊接拉力。

多块电池片的连接方式依旧采用串联焊接，无需更换焊带材料以及无需改变组件生产工艺和设备。

因此本实用新型在保证太阳能晶硅电池片的基本功能外，降低了成本，提高了发电量，对于整个太阳能电池板行业具有指导意义，大大推动了我国太阳能电池板领域的进步，具有很好的市场推广前景。

附图说明

图1本实用新型不带焊带正面结构示意图；

图2本实用新型背面结构示意图；

图3本实用新型不带焊带侧面结构示意图；

图4本实用新型带焊带应用在太阳能组件上结构示意图；

图5本实用新型主栅线端头放大结构示意图；

图6本实用新型主栅线端头放大结构示意图；

图7本实用新型主栅线端头放大结构示意图；

图8本实用新型主栅线端头放大结构示意图；

图9本实用新型主栅线端头放大结构示意图；

图10本实用新型所用矩形焊带结构示意图；

图11本实用新型所用圆形焊带结构示意图；

图12本实用新型所用椭圆形焊带结构示意图；

图13本实用新型实施例二结构示意图；

图14本实用新型实施例三结构示意图；

图15本实用新型实施例四结构示意图。

图中：1电池片；2主栅线端头；3细栅线；4背面电极；5正面玻璃；6背面玻璃；7焊带；8EVA层；9焊接增强点；10增强光学效果部；701矩形焊带；702圆形焊带；703椭圆形焊带。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述。

实施例一

如图1所示，一种高效太阳能无主栅线晶硅电池片，包括电池片1、细栅线3和背面电极4，电池片1的正面横向密布细栅线3，背面阵列设有背面电极4，电池片1的细栅线3的垂直方向的两端上设有主栅线端头2，主栅线端头2之间的细栅线3上无主栅线，主栅线端头2之间的细栅线的垂线上间隔设有焊接增强点9和增强电连接效果部10。

还包括焊带7，电池片1之间的连接为焊带焊接，焊带的覆盖连接区域为一对主栅线端头、主栅线端头之间的细栅线和焊接增强点9。

焊接增强点9与增强电连接效果部10在一条直线上。

主栅线端头2长度为2-20mm，宽度为0.2-1.2mm。

主栅线端头2的数量为2-6对。通常，常规的电池片包含有不同条数的主栅线，例如有二条主栅电池片、三条主栅线电池片、四条主栅线电池片、五条主栅线电池片甚至多条主栅线电池片。不同条数主栅线会对电池片某些方面产生影响，例如二条主栅线电池片可能会减少电池片成本但是减弱了其电流收集能力，五条主栅线增大了其电流收集能力但是增大了银浆使用量且减少了有效光照面积。

虽然此实用新型中所述的晶硅电池片没有主栅线，但是该电池片需配合焊带使用，主栅线保留的端头个数对其影响依然存在。通过实验我们已验证该电池片可配合更细更薄的焊带进行使用，故而遮光面积问题我们可以把控到位。对于保留两对或三对主栅线端头，其可进一步减少银浆使用量，进一步增大硅片有效遮光面积。对于保留五对或六对主栅线端头，其可以保证在现有的发电量的同时，进一步提升焊带收集硅片中电流的能力。而对于本实用新型，认为主栅线保留的端头个数最佳为4对。

主栅线端头2形状包括矩形、椭圆形、三角形、圆形、梯形和非规则长条形。

主栅线端头2、焊接增强点9所用材料为高纯银浆料或银铝浆料。

增强电连接效果部10所用材料为银浆料或导电浆料。

焊接增强点9的形状包括矩形、圆形、椭圆形和三角形，增强电连接效果部10的形状包括直线形、菱形、折线形或圆滑过渡线形。

焊接增强点9的长度最佳为2-10毫米，宽度最佳为0.2-1.2毫米。

增强电连接效果部10的宽度为60-120微米，其高度为10—40微米。

现有电池片制作工艺为：晶硅基片—表面制绒—扩散形成PN结—表面镀减反射涂层—印刷电极。

其中晶硅基片是高纯的多晶硅或单晶硅(纯度达6N以上，即99.9999％)；

硅片表面制绒是指在硅片表面进行腐蚀形成凸凹不平的形状，以增加硅片对太阳光的捕获率；

扩散形成PN结是指对硅片进行磷或硼掺杂，使得电池片两侧分别形成P型硅和N型硅；硅片表面镀减反射膜是指在硅片表面沉积一层氮化硅薄膜，以减少太阳光的反射率；

印刷电极指包括给硅片两侧分别印刷铝背面场、背面电极、细栅线以及主栅线。

现有技术的电池片为细栅线布置完毕、主栅线布置完毕、背面电池布置完毕的电池片，然后进入到组件生产工序，两片电池片或者多片电池片之间的焊接，采用焊带焊接，然后加EVA密封层，最后进入双玻组件的组装工序。

本实用新型在具体实施过程中，电池片为细栅线布置完毕、主栅线端头布置完毕、焊接增强点布置完毕、增强电连接部完毕、背面电极布置完毕的电池片，将主栅线省略掉。接着进入到组件生产工序，焊带焊接，焊带将细栅线电连接起来，达到电流收集功能，然后加EVA密封层，最后进入双玻组件的组装工序。

实施例二

焊接增强点9与增强光学效果部10在一条直线上，增强光学效果部10为菱形，其他同实施例一。

实施例三

焊接增强点9与增强光学效果部10不在一条直线上，增强光学效果部10为直线，其他同实施例一。

实施例四

焊接增强点9与增强光学效果部10不在一条直线上，增强光学效果部10为菱形，其他同实施例一。

当然，上述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定对实用新型的实施例范围。本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本实用新型专利涵盖范围。

Claims (10)

1.一种高效太阳能无主栅线晶硅电池片，包括电池片(1)、细栅线(3)和背面电极(4)，电池片(1)的正面横向密布细栅线(3)，背面阵列设有背面电极(4)，其特征在于：电池片(1)的细栅线(3)的垂直方向的两端上设有主栅线端头(2)，主栅线端头(2)之间的细栅线(3)上无主栅线，主栅线端头(2)之间的细栅线的垂线上间隔设有焊接增强点(9)和增强电连接效果部(10)。

2.根据权利要求1所述的高效太阳能无主栅线晶硅电池片，其特征在于：还包括焊带(7)，电池片(1)之间的连接为焊带焊接，焊带的覆盖连接区域为一对主栅线端头、主栅线端头之间的细栅线和焊接增强点(9)。

3.根据权利要求1所述的高效太阳能无主栅线晶硅电池片，其特征在于：焊接增强点(9)与增强电连接效果部(10)在一条直线上或分开设置。

4.根据权利要求1所述的高效太阳能无主栅线晶硅电池片，其特征在于：主栅线端头(2)长度为2-20mm，宽度为0.2-1.2mm。

5.根据权利要求1所述的高效太阳能无主栅线晶硅电池片，其特征在于：主栅线端头(2)的数量为2-6对。

6.根据权利要求1所述的高效太阳能无主栅线晶硅电池片，其特征在于：主栅线端头(2)形状包括矩形、椭圆形、三角形、圆形、梯形和非规则长条形，焊接增强点(9)的形状包括矩形、圆形、椭圆形和三角形，增强电连接效果部(10)的形状包括直线形、菱形、折线形或圆滑过渡线形。

7.根据权利要求1所述的高效太阳能无主栅线晶硅电池片，其特征在于：主栅线端头(2)、焊接增强点(9)所用材料为高纯银浆料或银铝浆料，增强电连接效果部(10)为银浆料或导电浆料。

8.根据权利要求1所述的高效太阳能无主栅线晶硅电池片，其特征在于：焊接增强点(9)的长度最佳为2-10毫米，宽度最佳为0.2-1.2毫米。

9.根据权利要求1所述的高效太阳能无主栅线晶硅电池片，其特征在于：每对主栅线端头之间的焊接增强点(9)个数最佳为1-5个。

10.根据权利要求1所述的高效太阳能无主栅线晶硅电池片，其特征在于：增强电连接效果部(10)的宽度为60-120微米，其高度为10-40微米。