CN208028070U - 一种太阳能电池片及电池片阵列和组件 - Google Patents
一种太阳能电池片及电池片阵列和组件 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提出了一种太阳能电池片及电池片阵列和组件，所述太阳能电池片包括电池片基体、设在电池片基体正面的正面电极以及设在电池片基体背面的背电场和背面电极，所述电池片基体包括硅基片和位于硅基片正面的减反射和钝化层，所述太阳能电池片还包括石墨烯导电层，所述石墨烯导电层设置在电池片基体的正面且覆盖正面电极。本实用新型通过先在电池片基体正面直接丝网印刷和高温烧结正面银主栅作为正面电极，然后在电池片基体正面设置石墨烯导电层，该石墨烯导电层覆盖正面银主栅，取消了正面细栅线的设置改而用石墨烯导电层代替，不仅可以在电池片正面充分收集载流子，亦增加了有效吸光的面积，同时减少了导电银浆料的使用而节约成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池领域，具体地，涉及一种太阳能电池片以及电池片阵列以及太阳能电池组件。
背景技术
现有技术中的多晶硅太阳能电池片通常正面设置有正面电极细栅和主栅，背面设置有铝背场和背面电极，正面电极细栅和主栅均通过将导电浆料进行丝网印刷设置在电池片基体上，通过焊带将正面电极和背面电极连接完成电池片之间的串并联。
现有多晶硅片正面的少子扩散长度为几百微米，为了大限度的将载流子导出来，就必须增加栅线密度，而为了减小遮光面积，又必须同时减小栅线宽度。当前的工艺将细栅的宽度已经降低到几十微米(比如约30µm)，两条相邻细栅之间的宽度已经降低到一点几毫米。在大规模生产中，单片常规多晶硅太阳能电池（~156mm×~156mm）的光电转化效率已经超过18%。最新发展起来的无主栅技术是通过高细栅密度的方案提高载流子导出的机率。目前的丝网印刷技术的工艺受限，可能会带来虚印问题，所印制的栅线宽度不能无限减小。选择一种既能增加载流子收集又不影响遮光的太阳能电池片结构，是目前急需解决的技术问题。
石墨烯是一种透光度好且电性能极佳的导电材料，用其代替现有电极细栅线为当前的研发趋势，如专利CN201420034861.7、专利CN201410081157.1、专利CN201520156174.7均提到了在电池片正面设置石墨烯导电层，但是其公开的太阳能电池片与本申请不相同。
实用新型内容
本实用新型针对上述技术问题，提出了一种太阳能电池片，所述太阳能电池片包括电池片基体，设在电池片基体正面的正面电极以及设在电池片基体背面的背电场和背面电极，所述太阳能电池片还包括石墨烯导电层，所述石墨烯导电层设置在电池片基体正面且覆盖正面电极。本实用新型通过先在电池片基体正面直接丝网印刷再高温烧结正面银主栅作为正面电极，然后在电池片基体正面沉积石墨烯导电层，该石墨烯导电层覆盖正面银主栅。本方案中，正面细栅线的设置被取消而改用石墨烯导电层覆盖正面主栅线，由于石墨烯导电层优良的导电性和良好的透光性，不仅可以在电池片正面大限度的收集正面载流子，同时增加了有效吸光的面积。石墨烯导电层覆在正面电极上方又同时取消细栅，可以大量减少正面导电银浆的用量，节省成本。
本申请的太阳能电池片，石墨烯导电层设置在电池片基体正面且覆盖正面电极，形成复合电极。当通过焊带将电池片串联和/或并联时，焊带与正面电极焊接，即使焊接过程中正面电极出现刮擦磨损，优先出现磨损的为石墨烯导电层，能够保护正面电极，保证其与焊带之间的连接有效性。
根据学术定义，5nm以上厚度基本上不能称之为石墨烯，但是在该专利里，为了方便，仍然称之为石墨烯。
根据本实用新型提出的太阳能电池片，优选的，所述石墨烯导电层的厚度为0.34nm-10nm。
根据本实用新型提出的太阳能电池片，优选的，所述石墨烯导电层的厚度为0.34nm-5nm。
根据本实用新型提出的太阳能电池片，优选的，所述石墨烯导电层覆盖电池片基体的正面且覆盖正面电极。
据本实用新型提出的太阳能电池片，优选的，所述石墨烯导电层与电池片边缘存在间隙，优选的，所述间隙的宽度为0.5mm(含)以上，1.2mm(含)以内。
根据本实用新型提出的太阳能电池片，优选的，所述石墨烯导电层与硅基片之间形成点面接触。
根据本实用新型提出的太阳能电池片，优选的，所述石墨烯导电层与硅基片中的N型硅半导体之间通过玻璃粉以及纳米银粉形成点面接触。
根据本实用新型提出的太阳能电池片，优选的，所述减反射层为氮化硅层，所述氮化硅层的厚度小于石墨烯导电层的厚度。
根据本实用新型提出的太阳能电池片，优选的，所述正面电极为银电极，正面电极的厚度为由0至20µm。
优选的，背面电极为银电极，背面电极的厚度为由0至30µm。
优选的，所述背场为铝背场，厚度为由50nm至30µm。
本实用新型还提出了一种太阳能电池片阵列，包括多个上述太阳能电池片以及焊带，焊带的一部分与一个电池片的正面电极表面的石墨烯导电层连接，焊带的另一部分与另一相邻电池片的背面电极连接。
本实用新型还提出了一种太阳能电池组件，包括前板、第一封装层、电池片阵列、第二封装层以及背板，接线盒，电缆，其特征在于，所述电池片阵列为本申请所述的太阳能电池片所组成的阵列。
附图说明
附图1是用来对本实用新型的理解，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。
附图标记说明
1电池片基体 2 正面电极 3 背面电极
4石墨烯导电层 5背场。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
本申请中，所述“电池片基体”为由硅片经制绒、扩散、边缘刻蚀、沉积氮化硅层等一系列工序后得到的中间产品。本申请中，所述的“硅基片”为硅片经制绒、扩散、边缘刻蚀等一系列工序后得到的中间产品。
如图1所示，根据本实用新型提出的太阳能电池片，所述太阳能电池片包括电池片基体1、设在电池片基体1正面的正面电极2以及设在电池片基体背面的背场5和背面电极3，所述太阳能电池片还包括石墨烯导电层4，所述石墨烯导电层4设置在电池片基体1的正面且覆盖正面电极2。 所述电池片基体包括硅基片和位于硅基片正面的减反射和钝化层。
本申请所述的太阳能电池片，还包括石墨烯导电层4，所述石墨烯导电层4设置在电池片基体1的正面，且石墨烯导电层4覆盖正面电极2，由此形成的复合电极，当该复合电极焊接上焊带时，由于正面电极2被覆上了石墨烯导电层4，因此其不易被焊带刮损而造成连接不可靠，同时也防止了正面电极2被氧化。
另外，本申请中，没有使用现有技术中常规使用的细栅线，而采用导电性能好透光性强的石墨烯导电层代替，石墨烯导电层取代现有技术中的细栅线收集电池片基体上的电子，这样可以将细栅线之间遗漏的电子收集起来，防止因表面复合而损失光电转化效率。
根据本实用新型提出的太阳能电池片，优选的，所述石墨烯导电层4的厚度为0.34nm-10nm，优选的，所述石墨烯导电层的厚度为0.34nm-5nm。
根据本实用新型提出的太阳能电池片，优选的，所述石墨烯导电层4与电池片基体1边缘存在间隙，优选的，所述间隙的宽度为0.5mm(含)以上，1.2mm(含)以内，如图1所示，防止在将电池片制成组件时，电池的正面和背面电极相接触形成短路和/或漏电。
本申请中，石墨烯导电层的制备方法为将其与溶剂混合形成浆液然后涂覆的方法，本申请不作特殊限定。
本申请通过在石墨烯导电层中添加极少量极细玻璃粉和一定量的纳米银粉，通过烧结后使得石墨烯导电层与N型硅半导体之间形成点面接触能够传导载流子。本申请不作特殊限定。
本申请中，所述的极细玻璃粉在成分上为太阳能电池领域制备电极常规使用的玻璃粉。优选的，颗粒为纳米级。
根据本实用新型提出的太阳能电池片，优选的，所述减反射层为氮化硅层，所述氮化硅层的厚度小于石墨烯导电层的厚度。
根据本实用新型提出的太阳能电池片，优选的，所述正面电极为正面银电极，正面电极的厚度为由0至20µm。
优选的，正面电极2为通过将导电银浆直接在电池片基体上进行丝网印刷形成的主栅电极，大于等于2条，该正面电极2的宽度和厚度以及丝网印刷工艺和导电银浆均为本领域常规。背面电极3和背场5的制备以及导电浆料也为本领域常规，在此均不作赘述。
根据本实用新型提出的太阳能电池片，优选的，所述背面电极3为背面银电极，背面电极的厚度为由0至30µm。
根据本实用新型提出的太阳能电池片，优选的，所述背场5为铝背场，厚度为由50nm至30µm。
电极和背场的烧结方法也为太阳能电池领域常规方法，优选的，在电极的烧结的过程中用惰性气体(N2, Ar2)保护，本申请不作特殊限定。
本实用新型还提出了一种太阳能电池片阵列，包括多个本实用新型所述的太阳能电池片以及焊带，焊带的一部分与一个电池片的正面电极表面的石墨烯导电层连接，焊带的另一部分与另一相邻电池片的背面电极连接。焊带焊接方法为本领域常规使用方法，本实用新型不作特殊限定。其中所述焊带为本领域常规使用的铜锡焊带。
本实用新型还提出了一种太阳能电池组件，包括前板、第一封装层、电池片阵列、第二封装层以及背板，接线盒，电缆，其特征在于，所述电池片阵列为本实用新型所述的电池片阵列。其中前板、第一封装层、第二封装层以及背板均为本领域技术人员共知，组件的封装以及制备也为本领域常规，在此不作赘述。
综上所述，本申请的实用新型结构由于使用石墨烯导电层代替了现有的细栅，同时减少银浆的使用，降低生产成本。另外，本申请的实用新型结构的正面电极被石墨烯导电层所覆盖，可以防止电极氧化。当通过焊带将电池片串联和/或并联时（制作类似常规的电池组件应为串联），能够避免正面电极出现刮擦磨损的情况，制作组件时保证其与焊带之间的连接有效性。
Claims (15)
1.一种太阳能电池片，其特征在于，所述太阳能电池片包括电池片基体、设在电池片基体正面的正面电极以及设在电池片基体背面的背场和背面电极，所述电池片基体包括硅基片和位于硅基片正面的减反射和钝化层，所述太阳能电池片还包括石墨烯导电层，所述石墨烯导电层设置在电池片基体的正面且覆盖正面电极。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于，石墨烯导电层覆盖正面主栅，取消正面细栅的设置。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于，所述石墨烯导电层的厚度为0.34nm-10nm。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于，所述石墨烯导电层的厚度为0.34nm-5nm。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于，所述石墨烯导电层覆盖电池片基体的正面。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池片，其特征在于，所述石墨烯导电层与电池片基体边缘存在间隙，所述间隙的宽度为0.5mm(含)以上，1.2mm(含)以内。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于，所述石墨烯导电层与硅基片之间形成点面接触。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池片，其特征在于，所述石墨烯导电层与硅基片中的N型硅半导体之间通过玻璃粉以及纳米银粉形成点面接触。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于，所述减反射和钝化层为氮化硅层，所述氮化硅层的厚度小于石墨烯导电层的厚度。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于，所述正面电极的厚度为由0至20µm。
11.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于，所述背面电极的厚度为由0至30µm。
12.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于，所述背场厚度为由50nm至30µm。
13.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于，所述正面电极为正面银电极，背面电极为银电极，背场为铝背场。
14.一种太阳能电池片阵列，其特征在于，包括多个权利要求1-13任意一项所述的太阳能电池片以及焊带，焊带的一部分与一个电池片的正面电极连接，焊带的另一部分与另一相邻电池片的背面电极连接。
15.一种太阳能电池组件，包括前板、第一封装层、电池片阵列、第二封装层以及背板，接线盒，电缆，其特征在于，所述电池片阵列为权利要求14所述的电池片阵列。
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|---|---|---|---|---|
| CN109449221A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-03-08 | 苏州腾晖光伏技术有限公司 | 一种石墨烯晶硅太阳电池及其制造方法 |
| CN109560145A (zh) * | 2018-12-30 | 2019-04-02 | 无锡赛晶太阳能有限公司 | 一种太阳电池铝背场结构 |
| CN110112229A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-08-09 | 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 | 一种无细栅的太阳能电池 |
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