CN208444844U - 用于叠瓦组件的太阳能电池片和太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于叠瓦组件的太阳能电池片，其正面包括多根间隔分布的正面主栅线和多根间隔分布的正面副栅线，正面主栅线和正面副栅线是贵金属栅线，其中，太阳能电池片的背面不具有贵金属栅线，具有几乎覆盖整个背面的铝背场。本实用新型还涉及一种叠瓦组件，其包括背板、连接层、电池串、透光连接层和透光保护层，其中电池串由根据本实用新型的太阳能电池片以叠瓦方式连接而成。本实用新型还涉及一种制备用于叠瓦组件的太阳能电池片的系统。通过本实用新型，可以有效提高叠瓦组件中太阳能电池片的转换效率并减少制备中贵金属浆料的使用。
Description
技术领域
本实用新型主要涉及太阳能电池的叠瓦组件应用领域，特别是涉及一种用于叠瓦组件的太阳能电池片。本实用新型还涉及一种叠瓦组件。此外，本实用新型涉及一种制备用于叠瓦组件的太阳能电池片的系统。
背景技术
随着全球煤炭、石油、天然气等常规化石能源的消耗速度加快，生态环境不断恶化，特别是温室气体排放导致日益严峻的全球气候变化，人类社会的可持续发展已经受到严重威胁。世界各国纷纷制定各自的能源发展战略，以应对常规化石能源资源的有限性和开发利用带来的环境问题。太阳能发电凭借其可靠性、安全性、广泛性、长寿性、环保性、资源充足性的特点已成为最重要的可再生能源之一，有望成为未来全球电力供应的主要支柱，其中所使用的太阳能发电装置也被称为光伏发电装置，其通常包括主要由多个太阳能电池片组合而成的太阳能组件或光伏组件，太阳能电池片基于自身半导体光生伏特效应而能够将太阳能转换成电能。
在大力推广和使用太阳能绿色能源的背景下，太阳能电池片能够以叠瓦的方式构成叠瓦组件，其一方面利用小电流低损耗电学原理(光伏组件功率损耗与工作电流的平方成正比例关系)从而使得整个组件的电阻损耗大大降低。另一方面通过充分利用组件中太阳能电池片的间隙区域来进行发电，提高了单位面积的能量密度。另外使用导电胶粘剂替代了常规形式的太阳能组件中应用的光伏焊带，由于光伏焊带在整片电池中表现出较高的电阻而导电胶粘剂形成电路的电阻要远小于使用焊带的方式，使得相较于常规形式的太阳能组件，叠瓦组件的转换效率更高，户外应用可靠性更优异。例如叠瓦组件的小电流及并联电路等特性使得热斑效应对组件的危害得到大大降低。
当前叠瓦组件所使用的太阳能电池片的制造工艺与常规太阳能电池片基本相同，差异在于用于叠瓦组件的太阳能电池片为了适合激光切割和彼此间的互联对电池片正面和背面栅线图形进行了优化设计。根据叠瓦封装工艺要求，叠瓦太阳能电池片保留了正面和背面的主栅线用于辅助导电胶粘剂涂覆固化粘接，其中互联工艺由常规光伏焊带通过高温焊接熔融粘接在正面主栅线和背面主栅线上变更为通过导电胶粘剂互联正面主栅线和背面主栅线。即叠瓦组件的电池片与常规太阳能电池片的基本结构相同，而主栅线的位置、图形或形状存在差异。
一方面，电池片的主栅线图形进行变化的主要目的是为了在后续制程中将一整片电池片切割成若干等份的小电池片。每个小电池片正面和背面各保留分别位于切割后小电池片两端边缘位置的一根主栅线，用于叠瓦工艺互联从而保障最大受光面积以及互联粘接强度。参见图1叠瓦组件的电池片通常在正面和背面具有数根主栅线，在电池片的背面额外设有铝背场，在主栅线位置可以预留切割缝或者没有切割缝。其中正面主栅线和背面主栅线通常采用贵金属浆料、例如金属银浆来实现。在常规太阳能电池片组件的封装工艺中以光伏焊带高温焊接的方式实现电池片的互联：由银浆制备的正面主栅线和背面主栅线辅助光伏焊带高温熔融粘接光伏电池，从而完成电连接，其中金属银是实现常规太阳能电池片组件串焊封装必不可少的主要原料。在施加贵金属浆料完成背面主栅线印刷之后，再施加铝浆进行背面铝场印刷，以形成背面铝场。在叠瓦组件的制程中对整片的太阳能电池片利用激光来烧蚀切割，其中采用导电胶粘剂涂覆叠片工序将切割后的小电池片的前后正负极互联，一般的连接方式为在小电池片正面的正面主栅线作为负极通过导电胶粘剂与作为正极的在小电池片背面的背面主栅线相联接。然而，这种连接方式中由于背面的主栅线部分铝背场缺失，光生载流子复合率高，加上铝背场与银浆制备的背面主栅线之间的接触电阻，会带来太阳能电池片的效率损失。
上述用于制备电池片正面主栅线和背面主栅线的银浆主要是由金属银的微粒、玻璃粉、有机溶剂所组成的一种混和物的粘稠状的浆料，在制备中，银浆成本占太阳能电池片非硅成本的50％以上。由于光伏产业规模逐年在扩大，每年均以超过30％的速度在增长。其中光伏电池超过数百亿片产出，为此大量消耗贵金属浆料，直接导致生产成本的增加，对于整个产业的度电成本(LCOE)下降不利。同时贵金属银粉需要通过物理和化学的方法进行提炼，生产过程需要消耗大量的能源并对环境产生污染，人员长期接触重金属也不利于身体健康。
因此，迫切需要改进用于叠瓦组件的太阳能电池片和叠瓦组件。
实用新型内容
本实用新型提出一种用于叠瓦组件的太阳能电池片和一种叠瓦组件、以及一种制备用于叠瓦组件的太阳能电池片的系统，其可以有效提高叠瓦组件中太阳能电池片的转换效率并减少制备中贵金属浆料的使用，同时可以满足叠瓦组件的正常封装、不影响其制程。另外，根据本实用新型，可以在降低贵金属浆料的用量的同时提升太阳能电池片组件输出功率，从而最终降低度电成本LCOE并实现光伏平价上网。
本实用新型的主要构思在于，在太阳能电池片的正面仍保留主栅线，但通过优化背场设计省去贵金属主栅线、直接用铝浆在太阳能电池片的背面形成铝背场，使得制得的太阳能电池片的背面不包括贵金属主栅线、仅具有铝背场。
为此，根据本实用新型提出一种太阳能电池片，其正面包括多根间隔分布的正面主栅线和多根间隔分布的正面副栅线，正面主栅线和正面副栅线是贵金属栅线，其中，太阳能电池片的背面不具有贵金属栅线，具有几乎覆盖整个背面的铝背场。
根据本实用新型的一种优选实施方式，在太阳能电池的背面预留多个切割缝。
根据本实用新型的一种优选实施方式，贵金属栅线是银栅线。
根据本实用新型的一种优选实施方式，太阳能电池片的最外侧的两根正面副栅线的两端能够设置有倒角。优选地，太阳能电池片在所述倒角处设置斜边。
根据本实用新型，提出一种叠瓦组件，其包括背板、连接层、电池串、透光连接层和透光保护层，其中电池串由根据本实用新型的太阳能电池片以叠瓦方式连接而成。
根据本实用新型的一种优选实施方式，太阳能电池片之一的正面主栅线和另一太阳能电池片的铝背场通过导电胶粘剂直接连接。
另一方面，提出一种制备用于叠瓦组件的太阳能电池片的系统，其包括：
硅片提供装置，提供硅片作为制备太阳能电池片的原料；
扩散制结装置，其在硅片中形成N型半导体和P型半导体的交界面，即PN结；
丝网印刷装置，其使用贵金属浆料对硅片的正面进行丝网印刷，得到主栅线和副栅线；仅使用铝浆对硅片的背面进行丝网印刷，实现太阳能电池片的铝背场覆盖；以及
快速烧结装置，其用于形成欧姆接触，能够收集和对外传导光生载流子。
根据本实用新型的一种优选实施方式，根据本实用新型的系统还包括表面制绒装置，其使用化学试剂在硅片的表面上获得绒面结构。优选地，根据本实用新型的系统还包括清洗装置，其对于在表面制绒装置中残留的化学试剂进行清洗。
根据本实用新型的一种优选实施方式，根据本实用新型的系统还包括等离子刻蚀装置，其通过等离子刻蚀将边缘PN结刻蚀去除。额外地或代替地，根据本实用新型的系统还包括去磷硅玻璃装置，其通过化学腐蚀法去除在扩散制结装置中在硅片的表面形成的磷硅玻璃。额外地或代替地，根据本实用新型的系统还包括镀减反射膜装置，其在硅片的表面沉积一层或多层减反射膜。
优选地，根据本实用新型的系统还包括光注入或电注入装置。
附图说明
图1示出了现有技术的太阳能电池片的背面的俯视示意图，
图2示出了根据本实用新型的太阳能电池片的一种实施方式的背面的俯视示意图，
图3示出了根据本实用新型的太阳能电池片的一种实施方式的正面的俯视示意图，
图4A、图4B和图4C，其分别示出了装配好的根据本实用新型的叠瓦组件的正面、侧面和背面，
图5示出了图4A、图4B和图4C中的叠瓦组件的局部放大侧面剖视图，
图6示出了根据现有技术的在电池片之间的叠瓦结构，以及
图7示出了根据本实用新型一个优选实施方式的电池片之间的叠瓦结构。
具体实施方式
下面，将参照附图详细描述根据本实用新型的用于叠瓦组件的太阳能电池片和叠瓦组件。以下所给出的仅仅是根据本实用新型的优选实施方式，本领域技术人员可以在所述优选实施方式的基础上想到能够实现本实用新型的其他方式，所述其他方式同样落入本实用新型的范围内。
参见图2，其示出了示出了本实用新型的太阳能电池片的背面，相对于图1所示出的现有技术的太阳能电池片，其不具有由贵金属浆料、例如金属银浆料制成的主栅线，而是由铝浆形成几乎覆盖整个背面的铝背场。虽然在图2中示出了太阳能电池片的背面设置有若干切割缝，但可以根据需要不设置切割缝。优选地，太阳能电池片的正面和背面的主栅线是银栅线。特别地，每个太阳能电池片的最外侧的两根副栅线的两端均可以设置有倒角，另外，可行的是，对应于副栅线的倒角，太阳能电池片在副栅线的倒角处设置斜边。
参见图3，根据本实用新型的太阳能电池片的正面与现有技术类似，其包括多根间隔分布的主栅线和多根间隔分布的副栅线，其均可由贵金属浆料形成，且每根主栅线与多根副栅线均电连接。
根据本实用新型的用于叠瓦组件的太阳能电池片可以进一步例如通过激光烧蚀或者机械切割方式被切割和分离成若干小电池片、例如2-10片，每个小电池片包含在正面的用于传导的银主栅线(宽度例如为0.1-2mm)以及在背面用于传导的铝背场，各个小电池片相互之间以叠瓦方式排列并以导电胶粘剂实现彼此互联，参见图5-图7。例如，在用于叠瓦组件的小电池片上涂覆一定量的导电胶粘剂(例如ECA)再通过机械搬运将一个小电池片的正面主栅线与下一个小电池片的铝背场位置重合地进行叠片，其中重叠宽度为0.2-5mm，从而实现一定数量的小电池片互联成电池串。一条或多条电池串经过互联和封装后，得到叠瓦组件。
具体地，参见图4A、图4B和图4C，其分别示出了装配好的根据本实用新型的叠瓦组件的正面、侧面和背面。在太阳能电池的正面，由多个小电池片以规则的方式铺设，周围以边框固定。参见图5，其以侧面剖视图示出了根据本实用新型的叠瓦组件，其在最下方铺设有背板。在该背板上敷设有连接层，其通常为EVA，也可以是POE等。以叠瓦的方式在纵向方向上相互连接的小电池片形成电池串并设置在此连接层上。在电池串上设有透光连接层，其透光率至少为93％，通常为EVA，也可以是POE等。在最上面设置有透光保护层、例如玻璃等。
由于电池串需要引出串电流，一般电池片的正面主栅线(通常为银栅线)和与常规涂锡铜带可在高温下完成焊接，但是背面的铝背场与常规涂锡铜带较难在高温下完成焊接，涂锡铜带与铝背场通过高温焊接不能有效保证粘接强度。为此，对于电池片之间的叠瓦结构，在现有技术中通常如图6所示，在以叠瓦方式相互连接的电池片之间以导电胶粘剂将电池片正面的正面主栅线与电池片背面的背面主栅线连接。根据本实用新型，如图7所示，电池片之间的叠瓦结构采用导电胶粘剂直接连接电池片正面的正面主栅线和铝背场，从而实现首尾端均有汇流引出。
为了制备太阳能电池片，根据本实用新型，提出一种制备用于叠瓦组件的太阳能电池片的系统，其包括：
硅片提供装置，提供硅片作为制备太阳能电池片的原料；
扩散制结装置，其在硅片中形成N型半导体和P型半导体的交界面，即PN结；
丝网印刷装置，其使用贵金属浆料对硅片的正面进行丝网印刷，得到主栅线和副栅线；仅使用铝浆对硅片的背面进行丝网印刷，实现太阳能电池片的铝背场覆盖；以及
快速烧结装置，其用于形成欧姆接触，能够收集和对外传导光生载流子。
此外，根据本实用新型的系统还可以包括表面制绒装置，其布置在硅片提供装置的下游并且使用化学试剂在硅片的表面上获得绒面结构。优选地，根据本实用新型的系统还包括清洗装置，其布置在表面制绒装置的下游并且对于在表面制绒装置中残留的化学试剂进行清洗。
另外，根据本实用新型的系统还可以包括等离子刻蚀装置，其布置在扩散制结装置的下游并且通过等离子刻蚀将边缘PN结刻蚀去除。额外地或代替地，根据本实用新型的系统还包括去磷硅玻璃装置，其也布置在扩散制结装置的下游并且通过化学腐蚀法去除在扩散制结装置中在硅片的表面形成的磷硅玻璃。额外地或代替地，根据本实用新型的系统还包括镀减反射膜装置，其通常布置在去磷硅玻璃装置的下游并且在硅片的表面沉积一层或多层减反射膜。
优选地，根据本实用新型的系统还包括光注入或电注入装置，其可以布置在快速烧结装置的下游。
通过以上内容，本领域技术人员容易认识到可将本实用新型所公开结构的替代结构作为可行的替代实施方式，并且可将本实用新型所公开的实施方式进行组合以产生新的实施方式，它们同样落入所附权利要求书的范围内。
Claims (14)
1.一种用于叠瓦组件的太阳能电池片，所述太阳能电池片的正面包括多根间隔分布的正面主栅线和多根间隔分布的正面副栅线，所述正面主栅线和所述正面副栅线是贵金属栅线，其特征在于，所述太阳能电池片的背面不具有贵金属栅线，具有几乎覆盖整个所述背面的铝背场。
2.按照权利要求1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预留多个切割缝。
3.按照前述权利要求1或2所述的太阳能电池片，其特征在于，所述贵金属栅线是银栅线。
4.按照前述权利要求1或2所述的太阳能电池片，其特征在于，所述太阳能电池片的最外侧的两根正面副栅线的两端能够设置有倒角。
5.按照前述权利要求4所述的太阳能电池片，其特征在于，所述太阳能电池片在所述倒角处设置斜边。
6.一种叠瓦组件，包括背板、连接层、电池串、透光连接层和透光保护层，其特征在于，所述电池串由按照前述权利要求1至5中任一项所述的太阳能电池片以叠瓦方式连接而成。
7.按照权利要求6所述的叠瓦组件，其特征在于，太阳能电池片之一的正面主栅线和另一太阳能电池片的铝背场通过导电胶粘剂直接连接。
8.一种制备用于叠瓦组件的太阳能电池片的系统，包括以下装置：
硅片提供装置，提供硅片作为制备所述太阳能电池片的原料；
扩散制结装置，其在所述硅片中形成N型半导体和P型半导体的交界面，即PN结；
丝网印刷装置，其使用贵金属浆料对所述硅片的正面进行丝网印刷，得到主栅线和副栅线；仅使用铝浆对所述硅片的背面进行丝网印刷，实现所述太阳能电池片的铝背场覆盖；以及
快速烧结装置，其用于形成欧姆接触，能够收集和对外传导光生载流子。
9.按照权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括表面制绒装置，其使用化学试剂在所述硅片的表面上获得绒面结构。
10.按照权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括清洗装置，其对于在所述表面制绒装置中残留的化学试剂进行清洗。
11.按照前述权利要求8至10中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括等离子刻蚀装置，其通过等离子刻蚀将边缘PN结刻蚀去除。
12.按照前述权利要求8至10中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括去磷硅玻璃装置，其通过化学腐蚀法去除在所述扩散制结装置中在所述硅片的表面形成的磷硅玻璃。
13.按照前述权利要求8至10中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括镀减反射膜装置，其在所述硅片的表面沉积一层或多层减反射膜。
14.按照前述权利要求8至10中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括光注入或电注入装置。
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|---|---|---|---|---|
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| CN110379867A (zh) * | 2019-07-11 | 2019-10-25 | 江苏爱康科技股份有限公司 | 硅基异质结太阳电池叠瓦光伏组件及其制备方法 |
| WO2020052694A3 (zh) * | 2019-09-05 | 2020-07-23 | 成都晔凡科技有限公司 | 叠瓦组件和叠瓦组件的制造方法 |
| CN112701169A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-23 | 百力达太阳能股份有限公司 | 一种增强切割后焊接强度的太阳能电池片及其切割方法 |
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2018
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