CN206727079U - 无主栅电池片太阳能组件 - Google Patents

Abstract

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无主栅电池片太阳能组件。包括正面玻璃、背面玻璃、EVA层和焊带，还包括无主栅电池片，正面玻璃和背面玻璃之间密封有EVA层，EVA层内部密封无主栅电池片，焊带将相邻无主栅电池片焊接连接，无主栅电池片的正面横向密布细栅线，背面阵列设有背面电极，无主栅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。本实用新型降低了成本，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。

Description

无主栅电池片太阳能组件

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，具体的说是一种无主栅电池片太阳能组件。

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Day4 Electrode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：CN104282788 A]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 104716213 A]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学连接变差，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。

上述问题归结为：①如若不改变电池片现有结构以及组件生产的工艺，必须要解决焊带与细栅线焊接带来的难题，例如焊接拉拔力太小，容易出现虚焊问题。②如若不改变电池片现有结构而仅改变组件生产工艺，则必须要找到非常合适的生产工艺以及相关材料。③如若既改变电池片现有结构且又改变组件生产工艺，则必须在找到非常合适的生产工艺以及相关材料的同时，又要保证电池片的稳定性及发电量。

对于上述所提及的三个问题，不同的公司具有不同的应对措施。例如德国Schmid无主栅线技术既不改变电池片结构也不改变组件生产工艺，采用铜丝与细栅线进行焊接；这将带来几个问题：自动串焊机改造成本加大；铜丝与细栅焊接不可靠（在我们的实验中发现：易出现虚焊、两端容易翘起、少部分断栅）。加拿大的Day4 Electrode专利技术不改变电池片现有结构而仅改变组件生产工艺；这将带来几个问题：钳铜丝的薄膜制作难度加大，铜丝与细栅的焊接效果非常难保证。林建伟的背接触太阳能组件既改变电池片现有结构且又改变组件生产工艺；这将带来几个问题：电池片的稳定性及发电量难以保证，电池片串联材料质量以及电池片串联效果难以保证。

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无主栅电池片太阳能组件。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种无主栅电池片太阳能组件，包括正面玻璃、背面玻璃、EVA层和焊带，还包括无主栅电池片，正面玻璃和背面玻璃之间密封有EVA层，EVA层内部密封无主栅电池片，焊带将相邻无主栅电池片焊接连接，无主栅电池片的正面横向密布细栅线，背面阵列设有背面电极，无主栅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。

无主栅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以及该对主栅线端头之间的细栅线。

焊带连接相邻无主栅电池片，其一端连接无主栅电池片的正面电极，另一端连接另一片无主栅电池片的背面电极。

主栅线端头长度为2-20mm，宽度为0.2-1.2mm，主栅线端头2的数量为2-6对。

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。

主栅线端头为高纯银浆料或银铝浆料。

焊带包括矩形焊带、圆形焊带和椭圆形焊带。

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。

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、铝背场，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。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纯银，背面用的银—铝合金，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。

本实用新型降低了成本，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本实用新型整体结构截面示意图；

图2本实用新型无主栅电池片正面示意图；

图3本实用新型无主栅电池片背面示意图；

图4本实用新型无主栅电池片不带焊带侧面示意图；

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；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。

一种无主栅电池片太阳能组件，包括正面玻璃5、背面玻璃6、EVA层8和焊带7，还包括无主栅电池片1，正面玻璃5和背面玻璃6之间密封有EVA层8，EVA层8内部密封无主栅电池片1，焊带7将相邻无主栅电池片1焊接连接，无主栅电池片1的正面横向密布细栅线3，背面阵列设有背面电极4，无主栅电池片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。

无主栅电池片1之间的连接为焊带焊接，焊带7的覆盖连接区域为一对主栅线端头以及该对主栅线端头之间的细栅线。

焊带7连接相邻无主栅电池片1，其一端连接无主栅电池片1的正面电极，另一端连接另一片无主栅电池片1的背面电极。

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。

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为高纯银浆料或银铝浆料。

焊带7包括矩形焊带、圆形焊带和椭圆形焊带。

矩形焊带7的尺寸为：宽度0.3-1.5mm，厚度0.1-0.25mm；圆形状焊带7的尺寸为：直径D=0.2-0.5mm；椭圆状焊带7尺寸为：长轴a=0.15-0.75mm，短轴b=0.05-0.125mm。

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。

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、背面电极布置完毕的电池片，然后进入到组件的生产工序，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、背面电极布置完毕的电池片，将主栅线省略掉。接着进入到组件的生产工序，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。

本实用新型的封装工序：本双玻组件的工艺流程如下：电池片筛选—电池片串联焊接—层叠—层压—清洗修边—安装接线盒—胶体固化—清洗修边。

本组件中电池片的连接方式采用串联焊接如图1所示，特殊规格的焊带与无主栅线电池片配合完成焊接。首先一定长度的焊带的一端铺设于一电池片的正面，在外力的作用下，焊带与主栅线保留部分、细栅线保持物理接触，接着对焊带和电池片进行加热从而完成电池片正面焊接。而后另一电池片的背面覆盖于前面所述的焊带之上，通过加热从而完成电池片背面焊接。这样重复的几次就完成了电池片的串联焊接。

本组件的层叠方式所示，两层EVA把多串电池片给包裹起来，两块玻璃分别排布在两层EVA的最外侧。并且在层压工艺中使得EVA产生交联，把电池片包裹起来并且粘结住两块玻璃。

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 (8)

1.一种无主栅电池片太阳能组件，包括正面玻璃（5）、背面玻璃（6）、EVA层（8）和焊带（7），其特征在于：还包括无主栅电池片（1），正面玻璃（5）和背面玻璃（6）之间密封有EVA层（8），EVA层（8）内部密封无主栅电池片（1），焊带（7）将相邻无主栅电池片（1）焊接连接，无主栅电池片（1）的正面横向密布细栅线（3），背面阵列设有背面电极（4），无主栅电池片（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。

2.根据权利要求1所述的无主栅电池片太阳能组件，其特征在于：无主栅电池片（1）之间的连接为焊带焊接，焊带（7）的覆盖连接区域为一对主栅线端头以及该对主栅线端头之间的细栅线。

3.根据权利要求2所述的无主栅电池片太阳能组件，其特征在于：焊带（7）连接相邻无主栅电池片（1），其一端连接无主栅电池片（1）的正面电极，另一端连接另一片无主栅电池片（1）的背面电极。

4.根据权利要求1所述的无主栅电池片太阳能组件，其特征在于：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。

5.根据权利要求1所述的无主栅电池片太阳能组件，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。

6.根据权利要求1所述的无主栅电池片太阳能组件，其特征在于：主栅线端头（2）为高纯银浆料或银铝浆料。

7.根据权利要求1所述的无主栅电池片太阳能组件，其特征在于：焊带（7）包括矩形焊带、圆形焊带和椭圆形焊带。

8.根据权利要求7所述的无主栅电池片太阳能组件，其特征在于：矩形焊带（7）的尺寸为：宽度0.3-1.5mm，厚度0.1-0.25mm；圆形状焊带7的尺寸为：直径D=0.2-0.5mm；椭圆状焊带7尺寸为：长轴a=0.15-0.75mm，短轴b=0.05-0.125mm。