CN211700295U - 一种组件背面电极结构及组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光伏组件设计领域，涉及一种组件的背面电极结构及其构成的组件。一种组件背面电极结构，包括多根相互平行的主栅和与主栅垂直的多根副栅，主栅上对称分段设置二个以上背面子电极，背面子电极将主栅间隔成多个线段单元，包括距离上下电池片边缘最近的第一线段单元、第二线段单元以及其他线段单元，其中，第一线段单元、第二线段单元的长度相等，其他线段单元长度相等，第一线段单元和第二线段单元的长度不小于其他线段单元长度的1/3且不大于3/4。本实用新型发现并解决了组件EL测试黑边问题，减少外观因素退货率，提高客户的满意度，提升了组件输出功率，达到双赢。

Description

一种组件背面电极结构及组件

技术领域

本实用新型属于光伏组件设计领域，具体而言涉及一种组件的背面电极结构及其组成组件。

背景技术

当今世界能源短缺、环境污染日益严重，人们的环保意识越来越高，世界对新能源的需求越来越大，太阳能作为清洁的可再生能源，越来越受到社会各界的重视。在中国，国务院办公厅发布能源发展战略行动计划，提出着力改善能源结构，坚持发展非化石能源与化石能源高效清洁利用并举，要大幅增加光伏发电、风电等可再生能源比重。因此大力发展太阳能发电行业对中国经济、社会和环境的发展意义重大。然而由于太阳能发电成本高、效率低，相对传统的发电技术，竞争力不足。组件作为太阳能光伏发电的核心部件，它的发电能力和寿命直接决定光伏发电系统的发电量的大小。

申请号为201821321609.9的中国专利公开了一种五主栅半片铜线焊接双玻组件，属于光伏组件领域；包括电池片；主栅线，副栅线和涂锡铜线；所述电池片为半片设计，两部分成对称结构；所述电池片上设置有100-110条副栅线，还设置有5条主栅线；主栅线与细栅线垂直设置，多个电池片之间通过涂锡铜线串联；电池片正面背面分别设置有第一钢化玻璃和第二钢化玻璃，密封连接后形成组件；电池片有效受光面积增加，产生发电增益；银浆用量减少，降低成本。

EL测试是制作组件必不可少的工序。目前的组件在EL测试中容易出现单侧黑边，电池片黑边一侧背电极位置到电池片边缘距离相对无黑边测偏长；分析焊带与主栅线无法形成良好欧姆接触，导致边缘载流子收集能力弱，EL呈现黑边，导致客户不接受，影响订单接收。

申请号为201821321609.9的中国专利以及其他现有技术中没有提出并解决该问题。有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题是：提供一种组件背面电极结构使得组件EL测试中不出现黑边现象，还提供一种性能好、输出功率高的组件。如此减少组件外观因素而导致的退货率，提高了组件功率输出，达到双赢。

发明人发现通过电池片背面版图设计优化，可以改善了组件在EL黑边情况，并且同时提升了组件功率。本设计的主要优化以下几点：

一种组件背面电极结构，包括多根相互平行的主栅和与主栅垂直的多根副栅，所述主栅上对称分段设置二个以上背面子电极，所述背面子电极将主栅间隔成多个线段单元，包括距离上电池片边缘最近的第一线段单元、距离下电池片边缘最近的第二线段单元以及其他线段单元，其中，所述第一线段单元、所述第二线段单元的长度相等，其他线段单元长度相等，所述第一线段单元和所述第二线段单元的长度不小于所述其他线段单元长度的1/3且不大于3/4。

进一步的，为了提高EL测试均匀度和减少制作难度，背面子电极采用相同结构和材质。如达到减少相应的浆料的耗量目的，背面子电极可以统一采用镂空结构，只要能保证背面子电极在整个组件体系的可靠性，可以统一采用多种形状和结构，这里不再赘述。

进一步的，单根主栅上的背面子电极设置为四个。如说明书附图3所示，背面电极结构使用半片对称等分段设计，所述单条主栅上的背面子电极有4条，使A=1/2B=1/2C=1/2D=E，让电池片载流子收集更充分，EL成像更均匀。

所述单条主栅上的背面子电极也可以有6条，依然采用半片对称等分段设计，仍然可以让电池片载流子收集充分，EL成像均匀。由于背面子电极使用的材质往往比主栅更昂贵，如背面子电极使用Ag浆，主栅适用铝栅，将单条主栅上的背面子电极设置为4条或者6条，综合经济效益更佳。

进一步的，主栅为铝主栅，相对于其他贵金属主栅的制作成本较低，且性能稳定具有良好的电通性。目前铝主栅的宽度一般为1cm左右，铝主栅加粗，宽度2cm以上，使细栅部分载流子更容易汇集至主栅。

进一步的，主栅为铝主栅，第一线段单元、第二线段单元以及最接近或经过主栅中心线的线段单元的宽度为2cm以上，其余线段单元的宽度为1cm-2cm，节约材料。

进一步的，添加防断栅设计，减少断栅对载流子收集的影响，如说明书附图3所示，F/G处均出现断栅，若无防断栅设计，FG栅线中间的电流将无法汇集到主栅，EL出现断栅；相反，添加防断栅设计，F/G中间的电流可以通过防断栅线+相邻副栅汇集到主栅上，减少EL断栅产生，也增加了电流的收集。

进一步的，相邻主栅之间设置防断栅线为一条，与在相邻二个主栅的等分线重合。

本组件背面电极结构还适用于各类双面组件背面设计，使电池片载流子收集更加充分，EL成像更均匀，组件功率得到最大化输出。

本实用新型的有益效果：

本实用新型设计的组件背面电极结构，EL成像的均匀，不产生黑边，品质高，不会发生因组件外观黑边问题导致客户退货的情况，直接提高客户的满意度，减少非必要的经济损失。由本实用新型组件制作成的组件，使电池片载流子收集更加充分，EL成像更均匀，组件功率得到最大化输出，提高了组件的性能和寿命，增加了企业在社会的竞争力。在得到相同太阳能能量的情况下， 使用本背面结构设计的组件，因其组件功率高可以减少使用成本，节约生产资源。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为目前组件背面电极结构示意图；

图2为目前组件EL测试图；

图3为实施例1和2的背面电极结构示意图；

图4为实施例3组件EL测试图。

上述图中附图标记：1为主栅，2为副栅，3为电池片边缘，4为背面子电极，5为第一线段单元，6为第二线段单元，7为其他线段单元，8为中心线，9为防断栅线，10为等分线。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“第一”、“第二”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。

实施例1

一种组件背面电极结构，包括多根相互平行的主栅1和与主栅1垂直的多根副栅2，所述主栅1两端和所述副栅2两端可以连接至电池片边缘3或者到电池片边缘0.5-1mm，只要主栅1和副栅2到电池片边缘的距离不影响其电线连接性或者其他功能都是可以被接受的，其所述主栅1上对称分段设置二个以上背面子电极4，所述背面子电极4将主栅1间隔成多个线段单元，包括距离上下电池片边缘3最近的第一线段单元5、第二线段单元6以及其他线段单元7，其中，所述第一线段单元5、所述第二线段单元6的长度相等，其他线段单元7长度相等，所述第一线段单元5和所述第二线段单元6的长度不小于所述其他线段单元7长度的1/3且不大于3/4。背面电极结构使用半片对称等分段设计，即电池片电极位置设计要呈半片对称结构。

作为一个优选的实施方案，参阅图3，一种组件背面电极结构，主栅1和至少一条与主栅1垂直的副栅2，所述主栅1两端和所述副栅2两端均连接至电池片边缘3，所述主栅1上设置二个以上背面子电极4，所述背面子电极4将主栅1间隔成多个线段单元，距离上下电池片边缘3最近的第一线段单元5和第二线段单元6的长度为剩余其他线段单元7长度的一半。

在另外一些实施方案中，所述单条主栅1上的背面子电极4有4条，让电池片载流子收集更充分，EL成像更均匀。

在另外一些实施方案中，所述单条主栅上的背面子电极有6条，依然采用半片对称等分段设计，仍然可以让电池片载流子收集充分，EL成像均匀。

由于背面子电极使用的材质往往比主栅更昂贵，如Ag浆，考虑到成本因素，将单条主栅上设置为4条或者6条，以综合获得更佳的经济效益。

在另外一些实施方案中，为了提高EL成像的均匀度，背面子电极4的长度是相等的。

在另外一些实施方案中，主栅1为铝主栅1，相对于其他贵金属主栅1的制作成本较低，且性能稳定。目前铝主栅1的宽度一般为1cm左右，铝主栅1加粗，宽度为1.5-2.5cm，使细栅部分载流子更容易汇集至主栅1，并且其最大宽度限制在2.5cm内不至于影响整个背面电极板对光的吸收效率。

在另外一些实施方案中，主栅1为铝主栅1，第一线段单元6、第二线段单元7以及最接近或经过主栅1中心线的线段单元的宽度为1.5-2.5cm，其余线段单元的宽度为1cm-2.5cm，并且其他线段单元的宽度小于第一线段单元6、第二线段单元7以及最接近或经过主栅1中心线的线段单元的宽度为1.5-2.5cm，以便节约用于主栅的金属材料和增加背面电极板的吸光面积。

在另外一些实施方案中，添加防断栅设计，减少断栅对载流子收集的影响，如说明书附图3所示，F/G处均出现断栅，若无防断栅设计，FG栅线中间的电流将无法汇集到主栅1，EL出现断栅；相反，添加防断栅设计，F/G中间的电流可以通过防断栅线和相邻副栅2汇集到主栅1上，减少EL断栅产生，也增加了电流的收集。

在另外一些实施方案中，相邻主栅1之间设置防断栅线9为一条，与在相邻二个主栅1的等分线10重合。

实施例2

本实施例为实施例1中一个较优实施例，如图3所示，一种组件背面电极结构，五条主栅1和一百五十根与主栅1垂直的副栅2，主栅1两端和所述副栅2两端距离电池片边缘3为0.5-1mm，相邻主栅1之间设置一条防断栅线9，防断栅线9与在相邻二个主栅1的等分线10重合。主栅1上设置四个背面子电极4，所述背面子电极4将主栅1间隔成5个线段单元，背面电极结构使用半片对称等分段设计，即电池片电极位置设计要呈半片对称结构，距离上下电池片边缘3最近的第一线段单元5和第二线段单元6的长度为剩余其他线段单元7长度的一半，即A=1/2B=1/2C=1/2D=E。

对比例1

如图1所示，距离上下电池片边缘最近的第一线段单元和第二线段单元的长度为剩余其他线段单元的大致相等，即A’≈B’=C’≈D’=E’， 铝主栅宽度设计为1cm，其余特征与实施例2相同。

将对比例1和实施例2的背面电极结构组成的组件进行物理性能测试（IV测试），测试结果列入如表一中：

表一

实施例3

一种组件，采用实施例1中的组件背面电极制成的二个或者多个太阳能电池片串联而成，对其进行EL测试，如图4所示。

为了获得更好的EL测试效果，目前的电池片背面图形结构存在以下较为明显的缺陷：距离上下电池片边缘最近的第一线段单元和第二线段单元的长度为剩余其他线段单元的大致相等，如图中A’≈B’=C’≈D’=E’，且主栅宽度设计较窄，半片组件焊接时会出现上电极到电池片边缘距离偏长，下电极距离中心线偏短,出现载流子收集不均匀情况，导致偏长侧组件EL出现黑边如说明书附图2中所示。

针对组件EL黑边，测试电池片EL正常，此类异常可以通过电池与组件测试方式差异分析问题所在。由于电池使用密排探针对正背主栅通电测试，而组件通过两根引线测试，电池通电更均匀，收集到的载流子更充分，EL成像更均匀。由于焊带与电池片铝主栅无法形成良好欧姆接触，通过引线通电，距离电极位置近的载流子收集相对容易，距离电极远的载流子收集较难，因此出现EL明暗现象，从而导致EL黑边产生。

本实用新型背电极位置实行半片均分段设计，特别是A=1/2B=C=1/2D=E，半片组件的两端位置距离电极距离相等，且等于两电极间距离的一半，使电池片载流子输出到电极的位置相等，使电流达到充分收集，从而使EL成像更均匀；

铝主栅加粗，宽度达到2cm，细栅位置电流汇集到主栅距离缩短，收集更加容易、充分；

添加防断栅设计，减少断栅对载流子收集的影响，图3的A/B处均出现断栅，若无防断栅设计，AB栅线中间的电流将无法汇集到主栅，EL出现断栅；相反，添加防断栅设计，A/B中间的电流可以通过防断栅线+相邻细栅汇集到主栅上，减少EL断栅产生，也增加了电流的收集。

以上版图设计解决了组件EL问题，并且提升了组件输出功率约2W。

综上本实用新型解决了组件EL测试黑边问题，减少客户因为产品外观问题而退货的几率，提高了客户的满意度，还能够有效的提高产品的输出功率，增加了产品的市场竞争力。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本实用新型，然而应意识到，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本实用新型范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种组件背面电极结构，包括多根相互平行的主栅（1）和与主栅（1）垂直的多根副栅（2），其特征在于：所述主栅（1）上对称分段设置二个以上背面子电极（4），所述背面子电极（4）将主栅（1）间隔成多个线段单元，包括距离上下电池片边缘（3）最近的第一线段单元（5）、第二线段单元（6）以及其他线段单元（7），其中，所述第一线段单元（5）、所述第二线段单元（6）的长度相等，其他线段单元（7）长度相等，所述第一线段单元（5）和所述第二线段单元（6）的长度不小于所述其他线段单元（7）长度的1/3且不大于3/4。

2.根据权利要求1所述的组件背面电极结构，其特征在于：所述背面子电极（4）结构相同。

3.根据权利要求1所述的组件背面电极结构，其特征在于：所述主栅（1）上的背面子电极（4）为四个。

4.根据权利要求1所述的组件背面电极结构，其特征在于：所述主栅（1）上的背面子电极（4）为六个。

5.根据权利要求1所述的组件背面电极结构，其特征在于：所述第一线段单元（5）和所述第二线段单元（6）的长度为所述其他线段单元（7）长度的1/2。

6.根据权利要求1所述的组件背面电极结构，其特征在于：所述主栅（1）为铝主栅（1），宽度为1.5cm-2.5cm。

7.根据权利要求1所述的组件背面电极结构，其特征在于：所述主栅（1）为铝主栅（1），第一线段单元（5）、第二线段单元（6）以及经过主栅（1）中心线（8）的线段单元的宽度为Y,1.5cm≤Y≤2.5cm，其余线段单元的宽度为X, 1cm≤X＜2.5cm,且Y＞X。

8.根据权利要求1所述的组件背面电极结构，其特征在于：所述相邻主栅（1）之间设置防断栅线（9）。

9.根据权利要求8所述的组件背面电极结构，其特征在于：所述相邻主栅（1）之间设置防断栅线（9）为一条，所述防断栅线（9）设置与相邻二个主栅（1）的等分线重合。

10.一种组件，其特征在于：采用由权利要求1至9任一项所述的背面电极结构组成的至少二个电池片串联而成。

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