CN208062079U - 一种太阳能电池电极及使用该太阳能电池电极结构的太阳能电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能电池电极及使用该太阳能电池电极的太阳能电池，所述太阳能电池包括电极和电池，所述电极包括薄膜和金属导电体，所述薄膜贴覆在金属导电体两侧，所述电极的正极端金属导电体贴覆在太阳能电池受光面电极上，负极端金属导电体贴覆在太阳能电池背光面电极上，根据实际需要将单元电池形成串联结构或并联结构。本实用新型提高电池光电转换率，适用范围广。本实用新型避免使用印刷和烧结工艺制作矩形栅线和主栅线电极覆盖在电池表面，减少大量银浆的使用缩小遮光区域提高太阳能电池的光电转换效率，减少焊接和金属导电体的应力对太阳能电池的损坏，增加了产品可靠性，并减少使用银浆制备栅线结构，降低生产成本。

Description

一种太阳能电池电极及使用该太阳能电池电极结构的太阳能 电池

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池领域，涉及一种太阳能电池电极及使用该太阳能电池电极的太阳能电池。

背景技术

太阳能作为替代传统化石能源的清洁能源，近年来在地面电站、分布式发电领域已取得快速发展，民用太阳能产品同样表现出巨大的潜力和空间。传统太阳能电池组件、民用太阳能产品尤其需要多样话的电极结构以满足不同适用场合下的电性能要求。

目前太阳能光伏组件的电极结构形式主要有两类：硅基薄膜、部分铜铟镓硒电池组件大面积沉积功能层后由激光刻蚀或机械划线和导电电极填充等步骤形成串联和并联的电路结构，而晶硅太阳能电池和部分铜铟镓硒太阳能电池则是典型的先制作单元电池后，再形成串联和并联电路结构的光伏组件，此种结构需要先以一定形式的电极结构将前电极和背电极电流引出形成单元电池，然后以一定的铺设方式串联或并联后组成太阳能光伏组件。

目前先制作单元电池，再形成串联和并联电路结构的光伏组件技术方案中，单元电池的受光面的电极通常使用印刷和烧结工艺制作矩形栅线和主栅线电极覆盖在电池表面方式形成，再将焊带焊接在主栅线上将电流导出；晶硅等单元电池的背光面电极通常由铝浆层和栅线组成，再通过焊带焊接将电流导出，而部分铜铟镓硒单元电池以不锈钢为衬底材料不需额外的栅线，但仍需焊带或其他形式的引流导线将电流引出。

晶硅单元电池传统的矩形栅线和主栅线的前电极结构在使用大量银浆的同时，在电池受光面形成一定面积的遮光区域。不仅银浆使用量大造成组件成本高，而且遮光区域大使太阳能电池的光电转换效率降低。另外，常规的电极结构串并联是通过在主栅线上焊接焊带的方式，焊接过程增加了硅片破碎和隐裂的风险，降低组件的使用寿命及可靠性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种太阳能电池的电极及电池和组件，解决传统太阳能电池使用大量银浆影响电池受光面积和太阳能电池组成串并联结构时主栅线焊接焊带引起硅片破碎和隐裂的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种太阳能电池电极，所述太阳能电池电极包括金属导电体，所述金属导电体两侧表面分别贴覆有正极薄膜和负极薄膜，形成电极的正极端和负极端，所述正极端面积大于负极端面积，所述正极薄膜与负极薄膜在金属导电体上投影贴覆区域重叠形成重叠区域，所述重叠区域宽度为1mm～ 20mm。在现有太阳能单元电池形成串联或并联电路结构的光伏组件的技术方案中，需使用印刷和烧结工艺制作矩形栅线和主栅线的正电极覆盖在电池表面，将焊带焊接在主栅线上将电流导出，且矩形栅线和主栅线的正电极需要使用大量银浆，在电池受光面形成一定面积的遮光区域。而本实用新型太阳能电池电极结构简单，通过热压贴附在太阳能电池受光面，免去焊接过程，减少硅片破碎和隐裂的风险，增加了组件的使用寿命及可靠性。且正极端长度大于负极端长度可保证太阳能电池受光面的导电面积，正极薄膜和负极薄膜部分重叠形成的重叠区域可防止电极结构与电池边缘接触产生短路，重叠宽度小于1mm则无法防止电极结构与电池边缘接触产生短路，重叠宽度大于20mm则使太阳能电池电极与太阳能电池接触面积缩小，不利于太阳能电池电极稳固贴附在太阳能电池上。

进一步地，所述正极薄膜和负极薄膜均具有两层或多层膜结构，所述正极薄膜和负极薄膜的基底膜均为粘接膜，所述粘接膜一面贴覆在金属导电体上，所述粘接膜另一面贴覆有支撑保护膜，所述粘接膜和支撑保护膜依次交替贴覆形成两层或多层膜结构。所述粘接膜起粘接金属导电体的作用，支撑保护膜起支撑保护和绝缘的作用，薄膜的最佳结构为三层膜结构，贴覆顺序为粘接膜-支撑保护膜-粘接膜。

再进一步地，所述粘接膜厚度为0.01mm～2mm，所述支撑保护膜厚度为0.01mm～5mm。其中粘接膜最佳厚度范围为0.02mm～0.05mm，支撑保护膜最佳厚度范围为0.02mm～0.08mm，若粘接膜厚度小于0.01mm则粘结力弱，厚度大于2mm则影响透明度形成遮光面，支撑保护膜厚度小于0.01mm 则无法有效支撑保护电极并有效绝缘，厚度大于5mm则影响透明度形成遮光面。

再进一步地，所述粘接膜采用加热后具有粘接能力的粘合树脂材料制成，所述支撑保护膜采用热塑性聚酯材料制成。粘接层采用加热后具有粘接能力的粘合树脂材料可通过热压贴附方式将金属导电体粘附在太阳能电池上，选用热塑性聚酯材料制成的支撑保护膜绝缘效果佳。

再进一步地，所述金属导电体由扁平化金属导线制成。扁平化导线改善欧姆接触提高电池光电转换效率，同时减少了导体结构位置应力，从而减小对薄膜太阳能膜层的应力破坏，增加了产品的可靠性。

再进一步地，所述金属导电体由多个矩形金属导线圈排列而成，所述矩形金属导线圈的长度范围为0.01mm～2mm，矩形金属导线圈之间的间距为1mm～10mm，金属导线的厚度为0.01mm～2mm。矩形金属导线圈长度小于0.01mm则无法有效连接太阳能电池受光面和背光面，长度大于2mm则导致遮光面积过大，降低太阳能电池的光电转化率；矩形金属导线圈之间的间距小于1mm容易因距离太近出现金属导体之间接触引起局部短路过热，间距大于10mm则降低电传导率；金属导线的厚度小于0.01mm则电流导流效率低，厚度大于2mm则对太阳能电池薄膜层的应力增大，容易破坏薄膜。

再进一步地，所述金属导电体由多条平行排列的水平金属导线构成，所述水平金属导线两两之间通过金属导线连接形成“S”形金属导电体，所述“S”形金属导电体的水平金属导线长度为0.01mm～2mm，水平金属导线之间的间距为1mm～10mm，金属导线的厚度为0.01mm～2mm。通过金属导线连接水平金属导线构成电流传输回路，水平金属导线长度小于0.01mm 则无法有效连接太阳能电池受光面和背光面，长度大于2mm则导致遮光面积过大，降低太阳能电池的光电转化率；水平金属导线之间的间距小于1mm 容易因距离太近出现金属导体之间接触引起局部短路过热，间距大于10mm 则降低电传导率；金属导线的厚度小于0.01mm则电流导流效率低，厚度大于2mm则对太阳能电池薄膜层的应力增大，容易破坏薄膜。

再进一步地，所述太阳能电池包括多个太阳能单元电池，所述太阳能单元电池通过所述的太阳能电池电极连接形成串联结构或并联结构。所述太阳能电池电极的正极端贴覆在太阳能单元电池受光面上，所述太阳能电池电极的负极端贴覆在相邻的太阳能单元电池背光面上，形成串联结构太阳能电池。所述串联结构太阳能电池与相邻串联结构太阳能电池水平并联排布，所述串联结构太阳能电池两端通过汇流条与相邻串联结构太阳能电池连接形成并联结构太阳能电池。所述太阳能电池电极的正极端和负极端分别通过热压贴附在太阳能单元电池的受光面和背光面上，安装使用方便，无需采用传统制备太阳能电池电极结构方法，减少银浆的使用量，避免在太阳能电池受光面形成遮光区域，降低光电转化效率，且无需将焊带焊接在主栅线上将电流导出，减少了焊接过程对硅片造成隐裂和破损的隐患，且可根据实际需要串联不同数量的太阳能单元电池。

再进一步地，所述并联结构太阳能电池上端的汇流条贴覆在顶端太阳能单元电池背光面上，所述太阳能电池电极电极负极端沿顶端太阳能单元电池边缘翻折到太阳能单元电池背光面，所述太阳能电池电极负极端上的负极薄膜贴覆在太阳能单元电池背光面上，所述并联结构太阳能电池下端的汇流条直接贴覆在底端太阳能单元电池背光面上。并联结构太阳能电池上下两端的汇流条使串联结构太阳能电池之间形成并联结构，并将电流统一引出，简化太阳能电池的并联结构。

再进一步地，所述串联结构太阳能电池受光面或并联结构太阳能电池受光面上贴覆有玻璃板，所述串联结构太阳能电池或并联结构太阳能电池四周包裹丁基胶条将玻璃板固定在串联结构太阳能电池受光面或并联结构太阳能电池受光面上，所述串联结构太阳能电池背光面或并联结构太阳能电池背光面上贴覆有汇流条，所述汇流条与太阳能单元电池垂直设置，所述汇流条上贴覆有绝缘条。太阳能电池受光面上贴附的玻璃板保护太阳能电池受光面，丁基胶带将玻璃板和太阳能四周包裹在一起，避免玻璃板移位。汇流条设置在太阳能电池背光面上与电极负极端接触，引流太阳能电池的电流，汇流条上贴覆的绝缘条起绝缘和固定保护汇流条的作用。

与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果：

第一、提高电池光电转换率，适用范围广。本实用新型不仅适用于晶硅太阳能电池单元，同样适用于以柔性材料为衬底的薄膜太阳能电池单元，适用不同种类的太阳能电池，适用范围广。传统太阳能电池生产工艺在单元电池的前电极使用大量银浆，造成电池受光面形成一定面积的遮光区域使太阳能电池的光电转换效率降低，本实用新型避免使用印刷和烧结工艺制作矩形栅线和主栅线电极覆盖在电池表面，通过改变电极结构，将电极热压贴覆在太阳能电池表面，减少大量银浆的使用缩小遮光区域提高太阳能电池的光电转换效率。

第二、根据实际需要组合电池结构，提高产品可靠性。本实用新型太阳能电池电极通过热压贴附在太阳能电池上，不需要焊接便能形成串联、并联结构，减少了焊接过程对硅片造成隐裂和破损的隐患，可根据不同需求调整连接的太阳能电池数量；“S”形金属导电体和矩形金属导电体结构即使出现部分位置导电结构断裂，但仍然可以达到收集电流的效果；与常规薄膜太阳能电池单元电极结构相比，扁平化导线金属导电体可改善欧姆接触提高电池光电转换效率，同时减少了导电体结构位置应力，从而减少对薄膜太阳能膜层的应力破坏，增加了产品可靠性。

第三、降低生产成本。与传统晶硅太阳能电池的栅线结构相比，所采用的太阳能电池电极结构简单，由金属导体和薄膜组成，所用材料均为价廉易获得材料，容易实现批量生产，不需要使用大量银浆制备主栅线用于电流导出，降低了生产成本。

附图说明

图1为本实用新型太阳能电池电极结构及使用该电极的太阳能电池的电极结构示意图；

图2为本实用新型太阳能电池电极结构及使用该电极的太阳能电池的金属导体结构示意图一；

图3为本实用新型太阳能电池电极结构及使用该电极的太阳能电池的金属导体结构示意图二；

图4为本实用新型太阳能电池电极结构及使用该电极的太阳能电池的串联结构侧视图；

图5为本实用新型太阳能电池电极结构及使用该电极的太阳能电池的串联结构电池受光面结构图；

图6为本实用新型太阳能电池电极结构及使用该电极的太阳能电池的串联结构电池背光面结构图；

图7为本实用新型太阳能电池电极结构及使用该电极的太阳能电池的并联结构侧视图；

图8为本实用新型太阳能电池电极结构及使用该电极的太阳能电池的并联结构局部解析图；

图9为本实用新型太阳能电池电极结构及使用该电极的太阳能电池的并联结构电池受光面结构图；

图10为本实用新型太阳能电池电极结构及使用该电极的太阳能电池的并联结构背光面结构体。

附图标记说明：1、电极；11、金属导电体；12、正极薄膜；13、负极薄膜；14、重叠区域；111、粘接膜；112、支撑保护膜；113、矩形金属导电体；114、“S”形金属导电体；2、太阳能单元电池；21、太阳能单元电池受光面；22、太阳能单元电池背光面；3、串联结构太阳能电池； 31、串联结构太阳能电池受光面；32、串联结构太阳能电池背光面；4、玻璃板；5、丁基胶；6、汇流条；7、绝缘条；8、并联结构太阳能电池； 81、并联结构太阳能电池受光面；82、并联结构太阳能电池背光面。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1

如图1、图2、图4、图5和图6所示，一种太阳能电池电极结构及使用该电极的太阳能电池，所述太阳能电池电极的金属导电体11两侧分别贴覆有正极薄膜12和负极薄膜13，形成太阳能电池电极的正极端和负极端，所述正极端长度大于负极端长度，所述正极薄膜12与负极薄膜13部分贴覆区域重叠形成的重叠区域14宽度为5mm。正极薄膜12和负极薄膜 13均为三层膜结构，膜结构组成为粘接膜111-支撑保护膜112-粘接膜 111，第一层粘接膜层111直接热压贴覆在金属导电体11上，第二层支撑保护膜112贴覆在第一层粘接膜111上，第三层粘接膜贴111覆在第二层支撑保护膜112上，构成具有绝缘保护作用的正负极薄膜。所述粘接膜111 采用拜牢粘合树脂制成，厚度为0.6mm，支撑保护膜112采用PET材料制成，厚度为3mm。所述金属导电体11由扁平化金属导线制成，所述金属导电体由多个矩形金属导线圈组成，所述矩形金属导线圈的长度为0.1mm，矩形金属导线圈的长导线间距为5mm，金属导线的厚度为0.05mm。所述太阳能电池电极的正极端贴覆在太阳能单元电池受光面21上，负极端贴覆在相邻的太阳能单元电池背光面22上，依次连接形成串联结构太阳能电池3，所述串联结构太阳能电池受光面31上贴覆有玻璃板4，串联结构太阳能电池3四周包裹丁基胶条将玻璃板4固定在串联结构太阳能电池受光面上，所述串联结构太阳能电池背光面32上贴覆有汇流条6，所述汇流条6与太阳能单元电池2垂直设置，所述汇流条6两端贴覆有绝缘条7，从而组合形成完整的串联结构太阳能电池3。

如图1、图3、图7、图8、图9和图10所示，一种太阳能电池电极结构及使用该太阳能电池电极的太阳能电池，所述电极的金属导电体11 两侧分别贴覆有正极薄膜12和负极薄膜13，形成太阳能电池电极的正极端和负极端，所述正极端长度大于负极端长度，所述正极薄膜12与负极薄膜13部分贴覆区域重叠形成的重叠区域14宽度为5mm。正极薄膜12和负极薄膜13均为两层膜结构，膜结构组成为粘接膜111-支撑保护膜112，第一层粘接膜层111直接热压贴覆在金属导电体11上，第二层支撑保护膜112贴覆在第一层粘接膜111上，构成具有绝缘保护作用的正负极薄膜。所述粘接膜111采用拜牢粘合树脂制成，厚度为1mm，支撑保护膜112采用PET材料制成，厚度为2mm。所述金属导电体11由扁平化金属导线制成，所述金属导电体11由多条平行排列的水平金属导线构成，所述水平金属导线两两之间通过金属导线连接形成“S”形金属导电体114，所述“S”形金属导点体114的水平金属导线长度为0.05mm，水平金属导线之间的间距为7mm，金属导线的厚度为1mm。所述太阳能电池电极的正极端贴覆在太阳能单元电池受光面21上，负极端贴覆在相邻的太阳能单元电池背光面22上，依次连接形成串联结构太阳能电池3，所述串联结构太阳能电池 3与相邻串联结构太阳能电池3水平并联排布，所述串联结构太阳能电池两端通过汇流条与相邻串联结构太阳能电池连接形成并联结构太阳能电池8。所述并联结构太阳能电池8上端的汇流条贴覆在顶端太阳能单元电池背光面22上，所述太阳能电池电极负极端沿顶端太阳能单元电池边缘翻折到太阳能单元电池背光面22上，所述并联结构太阳能下端的汇流条6 直接贴覆在底端太阳能电池背光面22上。所述并联结构太阳能电池8的受光面上贴覆有玻璃板4，所述玻璃板四周包裹丁基胶使玻璃板固定在并联结构太阳能电池上，从而组合形成完整的并联结构太阳能电池8。

以上所述的实施方式仅是对本实用新型的优的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种太阳能电池电极，所述太阳能电池电极包括金属导电体(11)，其特征在于：所述金属导电体(11)两侧分别贴覆有正极薄膜(12)和负极薄膜(13)，形成电极的正极端和负极端，所述正极端长度大于负极端长度，所述正极薄膜(12)与负极薄膜(13)部分贴覆区域重叠形成重叠区域(14)，所述重叠区域(14)宽度为1mm～20mm。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池电极，其特征在于：所述正极薄膜(12)和负极薄膜(13)均具有两层或多层膜结构，所述正极薄膜(12)和负极薄膜(13)的基底膜均为粘接膜(111)，所述粘接膜(111)一面贴覆在金属导电体(11)上，所述粘接膜(111)另一面贴覆有支撑保护膜(112)，所述粘接膜(111)和支撑保护膜(112)依次交替贴覆形成两层或多层膜结构。

3.根据权利要求2所述的一种太阳能电池电极，其特征在于：所述粘接膜(111)厚度为0.01mm～2mm，所述支撑保护膜(112)厚度为0.01mm～5mm。

4.根据权利要求2或3所述的一种太阳能电池电极，其特征在于：所述粘接膜(111)采用加热后具有粘接能力的粘合树脂材料制成，所述支撑保护膜(112)采用热塑性聚酯材料制成。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池电极，其特征在于：所述金属导电体(11)由扁平化金属导线制成。

6.根据权利要求5所述的一种太阳能电池电极，其特征在于：所述金属导电体(11)由多个矩形金属导线圈(113)组成，所述矩形金属导线圈的长度范围为0.01mm～2mm，矩形金属导线圈的长导线间距范围为1mm～10mm，金属导线的厚度范围为0.01mm～2mm。

7.根据权利要求6所述的一种太阳能电池电极，其特征在于：所述金属导电体(11)由多条平行排列的水平金属导线构成，所述水平金属导线两两之间通过金属导线连接形成“S”形金属导电体(114)，所述“S”形金属导电体(114)的水平金属导线长度范围为0.01mm～2mm，水平金属导线之间的间距范围为1mm～10mm，金属导线的厚度范围为0.01mm～2mm。

8.一种太阳能电池，其特征在于：所述太阳能电池包括多个太阳能单元电池(2)，所述太阳能单元电池(2)通过权利要求1至7任一项权利要求所述的太阳能电池电极连接形成串联结构或并联结构，所述太阳能电池电极的正极端贴覆在太阳能单元电池受光面上，所述太阳能电池电极的负极端贴覆在相邻的太阳能单元电池背光面(22)上，形成串联结构太阳能电池(3)，所述串联结构太阳能电池(3)与相邻串联结构太阳能电池(3)水平并联排布，所述串联结构太阳能电池(3)两端通过汇流条(6)与相邻串联结构太阳能电池(3)连接形成并联结构太阳能电池(8)。

9.根据权利要求8所述的一种太阳能电池，其特征在于：所述并联结构太阳能电池(8)上端的汇流条(6)贴覆在顶端太阳能单元电池背光面(22)上，所述太阳能电池电极的负极端沿顶端太阳能单元电池边缘翻折到太阳能单元电池背光面(22)，所述太阳能电池电极的负极端上的负极薄膜(13)贴覆在太阳能单元电池背光面(22)上，所述并联结构太阳能电池下端的汇流条(6)直接贴覆在底端太阳能单元电池背光面(22)上。

10.根据权利要求9所述的一种太阳能电池，其特征在于：所述串联结构太阳能电池受光面(31)或并联结构太阳能电池受光面(81)上贴覆有玻璃板(4)，所述串联结构太阳能电池(3)或并联结构太阳能电池(8)四周包裹丁基胶条(5)将玻璃板(4)固定在串联结构太阳能电池受光面(31)或并联结构太阳能电池受光面(81)上，所述串联结构太阳能电池背光面(32)或并联结构太阳能电池背光面(82)贴覆有汇流条(6)，所述汇流条(6)与太阳能单元电池(2)垂直设置，所述汇流条(6)上贴覆有绝缘条(7)。