CN212783469U - 一种双面太阳能电池和电池组件 - Google Patents

Abstract

一种双面太阳能电池和电池组件，属于太阳能电池领域。双面太阳能电池包括电池基体、位于其背面的背面电极和位于其正面的正面电极。其中，正面电极的焊盘与背面电极的焊盘的数量相等且位置一一对应。该双面太阳能电池可以减少栅线材料的使用，从而降低制作成本。

Description

一种双面太阳能电池和电池组件

技术领域

本申请涉及太阳能电池领域，具体而言，涉及一种双面太阳能电池和电池组件。

背景技术

随着光伏组件的蓬勃发展，光伏组件的功率和效率越来越高，半片光伏组件以其高功率和高效受到光伏市场的欢迎。

异质结电池以其特殊的电池结构，效率高出常规电池1％效率，而且电池双面率可到90％以上，因此异质结组件受到各大厂家及研究机构追捧。

由于设备和银浆等原因，异质结电池的成本较高。在光伏领域，异质结电池及其组件仍是比较新和前沿的产品。

市场上多为5主栅(Busbar，简称BB)异质结电池，鲜少有采用焊接方式的9BB电池的设计。如果异质结9BB电池采用目前钝化发射极及背面电池(Passivated Emitter AndRear Cell，简称PERC)或钝化发射极背面全扩散电池(Passivated Emitter RearTotally-Diffused，简称PERT)的电极设计方式，则会因电池耗银量较大而会大大增加异质结电池的成本。

因此，如何设计太阳能电池的电极结构，以在电池的光电转换效率和生产成本方面取得平衡就显得尤为重要。

现有技术中进行了一些尝试，如下所示。

例如，部分太阳能电池结构选择将主栅的部分区域以细栅的方式进行构造，从而将主栅在该部分区域的宽度减小。如此，由于主栅的宽度被减小，其对太阳能电池表面的覆盖面积减小，使得电池能够接受阳光的面积加大，从而能够更充分地利用阳光，改善光电转换效率。同时，由于在栅线电极中，主栅的宽度相对于细栅宽度更大，因此，主栅的耗银量也相对较大。通过该方案还可以在减少遮挡的同时，减少耗银量。

例如，在另一些太阳能电池结构中，选择将主栅为采用细栅构成。具体而言，主栅采用两根平行的细栅线构造，同时在局部具有将该两根细栅线连接，从而使得主栅形成镂空状结构。其镂空部分能够允许光线通过，因此不造成对电池表面的遮挡，同时还可以减少耗银量。

然而上述方式会导致主栅的结构强度下降、主栅和细栅之间的连接牢固程度下降，从而容易产生断栅的风险。换言之，上述方案中均是以牺牲电极的结构稳定性为代价，来减少耗银量和提高电池有效面积的。

因此，如何在不改变或者明显劣化电极的结构强度的情况下，减少制作电极时的银消耗量，同时提高电池的有效面积，就成为了一个亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，为改善、甚至解决电池的电极耗银量大并因此而增加电池成本的问题，本申请提出了一种双面太阳能电池和电池组件。

本申请是这样实现的：

在第一方面，本申请示例提供了一种双面太阳能电池。该双面太阳能电池包括电池基体、位于其背面的背面电极和位于其正面的正面电极。其中，正面电极的焊盘与背面电极的焊盘的数量相等且位置一一对应。

可选地，正面电极的焊盘的高度为1至40微米；和/或，背面电极的焊盘的高度为1至40微米。

可选地，正面电极的焊盘位于其主栅和细栅的相交处；和/或，背面电极的焊盘位于其主栅和细栅的相交处。

可选地，在正面电极中，主栅的数量为5至12根，且主栅的宽度为0.05至0.15毫米；和/或，在背面电极中，主栅的数量为5至12根，且主栅的宽度为0.05至0.15毫米。

可选地，在正面电极中，细栅的数量为60至180根；和/或，在背面电极中，细栅的数量为60至180根。

可选地，在背面电极中，细栅的与主栅相交处具有加粗段。

可选地，加粗段包括恒宽部、两个变宽部，两个变宽部分别连接于恒宽部的两端，主栅与细栅在恒宽部相交。

可选地，变宽部的宽度是渐变的；或者，变宽部的宽度由邻近主栅处至远离主栅处逐渐减小。

在第二方面，本申请示例提供了一种电池组件，该电池组件包括焊带和上述的双面太阳能电池。双面太阳能电池之间通过焊带进行电性连接，且焊带连接于双面太阳能电池的主栅的焊盘。

有益效果：

采用现有的PERC或PERT的背面电极设计方式的异质结9主栅电池，存在电极耗银量较大的问题。针对于此，本申请提出双面太阳能电池以解决电极耗银量大的问题。

示例中，主要对电池背面的电极(背面电极)进行改进：

通过将背面电极中设置于主栅的焊盘在数量和位置上与电池正面电极的主栅上的焊盘相对应、减小焊盘的结构尺寸，进而减少其制作材料(银浆)的使用。同时，由于焊盘尺寸的较小，因此，其对电池背面的遮挡面积也小，从而有助于提高电池背面的有效面积。

此外，由于未对主栅采用现有技术中的宽度缩减或镂空或者采用细栅组合而成等方案，因此，主栅的结构强度也得以保持，从而可以确保其与细栅的连接牢固程度，也避免发生断栅的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1-a为常规电池的背面结构；

图1-b为常规电池的背面结构；

图2示出了图1-b中的A部的局部放大图；

图3-a为基于本申请示例的双面太阳能电池的正面结构；

图3-b为基于本申请示例的双面太阳能电池的背面结构；

图4为图3-b中的C部的局部放大图；

图5-A为本申请示例中的具有加粗段的细栅与主栅相交的第一种结构；

图5-B为本申请示例中的具有加粗段的细栅与主栅相交的第二种结构；

图5-C为本申请示例中的具有加粗段的细栅与主栅相交的第三种结构；

图5-D为本申请示例中的具有加粗段的细栅与主栅相交的第四种结构。

图标：101-细栅；101a-细栅；202a-细栅；102-主栅；102a-主栅；201a-主栅；103-焊盘；103a-焊盘；203a-焊盘；201-主栅；202-细栅；203-焊盘；300-加粗段；2021-变宽部；2022-恒宽部；901-分叉；902-外部焊盘；903-内部焊盘。

具体实施方式

为了客服现有技术中的采用PERC或PERT的电极设计方式的9主栅的异质结电池的电极耗银量大的问题，本申请提出了一种新的双面太阳能电池。

在本申请示例中，以9主栅的异质结双面电池为例进行说明，但是，这并非意在限定本申请方案仅适用于上述类型的太阳能电池。其他形式的电池同样也可以采用本申请的方案来控制在制作栅线电极的过程中所需耗银量，即减少银浆使用量，从而降低制作成本。

示例中的该电池选择为双面电池，并可选择以半片电池的方式构造而成。即将标准规格电池片(如156mm×156mm)激光均匀切割成为两片(单片156mm×78mm)，然后将该两片连接起来构成。

利用上述的方式可以将通过每根主栅的电流降低为原来的1/2，相应地，每个半片电池的内部损耗降低为整片电池的1/4，进而提升功率。在具体制作时，可以对一个完整的电池片进行栅线电极制作(按照半片电池的方式)，再通过切割的方式分离为两个半片电池。然后，在制作电池组件时，再将多个半片电池进行连接(如串联)。

由于其为双面电池，因此电池的正面和背面均设置有电极(示例中为正面电极和背面电极)，且各电极均分别具有相交(通常是相互垂直的)的主栅和细栅。其中的细栅用以收集产生的电流，并通过主栅进行汇流。

主栅和细栅一般采用金属浆料进行印刷所需图形，再通过烧结而成。由于银浆的优点，因此，一般采用银浆进行电极的制作。然而，利用银制作电极的使用成本高(尤其是当银浆使用量较大时)，因此，降低银使用量，以控制电池的制作成本具有广泛的需求。

图1-a给出了一种9主栅102的双面电池的常规正面结构；图1-b给出了一种9主栅102的双面电池的常规背面结构。图2是图1-b中的A部的局部放大图。

其中，主栅102宽度需要被设计得相对细栅101的宽度较宽。并且为了减少耗银和对电池背面的遮挡以及采用的是多主栅方案，其背面电极中的主栅102设置焊盘103，且主栅102在该焊盘区域以更细的栅线构成。同时，该结构中使细栅101以如图2所示的相对更大的间距D1分布(使主栅102呈现大分段)。如此，通过该方案谋求电极耗银量少、光线的高利用率。

根据图1-a和图1-b，该常规电池的正面电极和背面电极在焊盘设置上存在明显的差异。其正面电极的焊盘103a明显地小于(沿主栅方向的尺寸和沿细栅方向的尺寸)其背面电极的焊盘103a。并且，在该焊盘103a的位置，主栅102形成细线部分，围绕在焊盘103a周围。

有别于现有技术中的上述方案，本申请的示例中9主栅的异质结双面电池的背面结构进行了改进，并且主要涉及对背面电极结构进行优化。其正面电极结构如图3-a所示，其包括垂直相交的主栅202a和细栅201a，在主栅202a和细栅201a相交处设置焊盘203a，且焊盘位于主栅201a。

该电池中，形成于电池基体的背面电极如图3-b所示，并且其具有相交的主栅201和细栅202。并且，主栅201和细栅202相交通常是以垂直相交的方式进行构造的。以图3-b所示方向而言，主栅201在竖直方向沿上下分布，细栅202在水平方向沿左右分布。并且各个主栅201之间是相互平行的，且细栅202之间也是相互平行的。

基于半片电池技术考虑，太阳能电池的背面上的电极结构被构造为对称设计(以图3-b中的OO’为对称轴)。在对称轴OO’两侧的主栅201可以在邻近对称轴的端部通过彼此的分叉901连接，并且还可以沿对称轴切割而实现一分为二，形成两个半电池片。如此，上述结构可以兼容整片和半片电池，从而能够根据设计满足不同电池组装的需求。

另外，细栅202和主栅201的具体数量和排列方式，可以根据电池片的具体尺寸以及细栅202和主栅201的宽度等进行适应性的调整和改变，而不以本申请图示的示例所记载的数值作为限制。

本申请中，将主栅201制作为连续宽度结构(对比而不同于图1-b和图2中的所示具有在焊盘103处的更细而其他部分更宽的主栅102结构)。

其中，主栅201一般通过对其自身的宽度和数量选择进行方案设计，即需要考虑其收集载流子的能力，同时也要考察其对电池的遮挡面积。

本申请的图示方案中，主栅201的数量为9根。但是，在其他一些示例中的主栅201也可以选择多于9根或少于9根。因此，在本申请的部分示例中，将主栅201的数量控制在5根至12根。相应地，其宽度(沿细栅202延伸方向测量)可以控制为0.05毫米至0.15毫米，例如，0.06毫米、0.09毫米、0.11毫米、0.13毫米，等等。

另外，对应于上述的主栅201设计，示例中控制细栅202的数量可以选择为60至180根，例如，70～170根、90至160根、120至150根，等等。

将细栅202的数量控制在上述范围，因此，主栅201和细栅202能够被以更细的结构制作，同时还能够以如图4所示的更小的间距D2(D2小于D1)进行分布。由此可以使用宽度更小的主栅201和细栅202制作背面电极，从而在一定程度上也能够减少银浆的使用，同时提高电流的收集率。

进一步地，本申请中，电池的背面电极中，还在主栅201设置焊盘203(正面电极的主栅上同样具有焊盘，如图3-a示)。在一些示例中，将焊盘203的数量选择为5至7个。本申请图示结构(图3-b)中，一个半片电池中的焊盘的数量为5个，其中两个焊盘(后续以外部焊盘被提及)位于主栅201的端部，三个焊盘(后续以内部焊盘被提及)位于主栅201的体部，即两个端部焊盘之间。背面的焊盘203有助于电池之间的连接(通过焊接焊带实施。

作为一种较佳的选择，本申请中位于电池的背面电极的该焊盘203设置为与设置在电池基体的正面电极的焊盘203a相对。其中的“相对”是指：背面电极的焊盘203和正面电极的焊盘在电池的正面的垂直投影是大致重合的。因此，可以理解的是，正面电极中的焊盘203a的数量也是与背面电极中的焊盘203的数量相等。这在一定程度上便于电池组件的制作，即电池之间的相互连接，还可以减少制作电极时的耗银量。

另外，焊盘203通常可以设置在主栅201与细栅202的相交处(本申请示例方案)，或者焊盘203也可以选择设置在细栅202之间的间隙处。

为了确保焊接强度和方便性，焊盘203通常具有大于主栅201的尺寸，因此焊盘203同样对电池的背面造成一定的遮挡，因此，对焊盘的构造结构进行考察和调整，以便在提供足够的连接性的同时，还能够减少电池被遮挡的表面，避免光线利用率下降。

示例性地，焊盘203具有下述的结构特征：

焊盘203在电池基体厚度方向的8至30微米的高度，例如是11微米、14微米、16微米、20微米、24微米、28微米，等等。

焊盘203在细栅202延伸方向的1.2至2.0毫米的宽度，例如是1.3毫米、1.6毫米、1.7毫米、1.9毫米，等等。

焊盘203在主栅201延伸方向的0.5至1.0毫米的长度，例如是0.7毫米、0.8毫米、0.9毫米，等等。

特别地，本申请示例中，可以选择对焊盘的宽度进行控制，以便在连接性和耗银量方面进行优化。

设置于主栅的端部(邻近分叉901)的焊盘—外部焊盘902—具有沿细栅202延伸方向测距的第一尺寸。

设置于主栅的体部(位于两个外部焊盘902之间)的焊盘—内部焊盘903—具有沿细栅202延伸方向测距的第二尺寸。

其中，第一尺寸大于第二尺寸。简言之，在主栅201端部的焊盘的宽度大于在主栅201端部之间的焊盘的宽度。简言之，两个外部焊盘的尺寸与三个内部焊盘的尺寸不同。例如，外部焊盘的尺寸大于内部焊盘的尺寸。其中尺寸包括沿主栅延伸方向的宽度、沿细栅延伸方向的长度。

进一步地，为了改善主栅201和细栅202的连接性，在本申请示例中，还选择对细栅202的结构进行改造，例如，细栅202的与主栅201相交处具有加粗段300。

如前述，本申请示例中细栅202和主栅201可采用宽度更小的方式来构造。因此，为了改善主栅201和细栅202的连接性，在细栅202上设置加粗段300。

加粗段300能够增加细栅202与主栅201的接触面积，从而提高两者的结合牢固程度，进而增强背面电极的抗拒撕扯作用力的破坏(有助于电池组件的制作)。为避免增加耗银量，同时减少对电池的遮挡，加粗段300相对较短(相比与细栅202全长而言)。

此外，对于其设置的位置而言，加粗段300可以位于主栅201之外(图5-A)，或者通过端部与主栅201接触(图5-B)，或者位于主栅201和细栅202的相交处(图5-C)。

该加粗段300分布在主栅201和细栅202的相交处是基于这样的考虑：由于主栅201的宽度(沿细栅202延伸方向测量)通常是明显地大于细栅202的宽度(沿主栅201延伸方向测量)的。因此，在两者相交处，主栅201自然地会对细栅202产生遮挡。因此，将加粗段300设置在该相交区域，可以有效地控制因细栅202设置加粗段300而引起的遮挡区域的增多问题。

进一步地，该加粗段300还可以延伸至主栅201之外的区域，以利于细栅202与主栅201更牢固地连接。

作为一种可选的示例，加粗段300包括恒宽部2022、两个变宽部2021。其中两个变宽部2021分别连接于恒宽部2022的两端，并且主栅201与细栅202在恒宽部2022相交，参阅图5-D。因此，两个变宽部2021从恒宽部2022的两端对其起到增强作用，有利于确保细栅202的该恒宽部2022与主栅201牢固连接。

其中，恒宽部2022是细栅202宽度最大的区段，变宽部2021则为细栅202的宽度最大区段到宽度最小区段的过渡区段。因此，该变宽部2021的宽度可以是介于恒宽部2022和细栅202最小宽度之间的。在一些示例中，变宽部2021选择构造为宽度渐变。并且其渐变的方式例如是：变宽部2021的宽度由邻近主栅201处至远离主栅201处逐渐减小。

以上对本申请示例中的双面太阳能电池的背面电极中的主栅和细栅的数量的描述同样可以适用于正面电极中的主栅和细栅的数量的描述。换言之，正面电极和背面电极可以相近或相同的方式(涉及主栅、细栅和焊盘的数量和位置分布以及结构尺寸)进行构造，在此不再赘述。

基于该双面太阳能电池，在示例中，还提出了一种电池组件，其由多个(至少两个)前述之双面太阳能电池电性连接而成。其中，各双面太阳能电池之间通过焊带进行电性连接(例如是串联)。并且，在电池组件中，焊带是连接于双面太阳能电池中主栅的焊盘的。

综上，本申请示例提出的双面太阳能电池或其组件可以至少获得如下的优势：

1.所形成的背面电极结构，其银浆耗量比常规背面电极的银浆耗量低，因此，可以降低电池的制作成本。

2.根据本申请所制作的背面电极对电池的背面的遮挡面积少，从而增加电池背面的有效面积、提高光线利用率，进而有助于提高组件的双面率。

3.将示例中的电极结构应用于异质结电池，为异质结电池组件制作过程中通过低温焊接的方式进行连接的操作提供可能，从而促进异质结组件封装技术的发展。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双面太阳能电池，包括电池基体、位于其背面的背面电极和位于其正面的正面电极，所述正面电极和所述背面电极分别由主栅和细栅构成，其特征在于，所述正面电极的焊盘与所述背面电极的焊盘的数量相等且位置一一对应。

2.根据权利要求1所述的双面太阳能电池，其特征在于，所述正面电极的焊盘的高度为1至40微米；

和/或，所述背面电极的焊盘的高度为1至40微米。

3.根据权利要求1或2所述的双面太阳能电池，其特征在于，所述正面电极的焊盘位于其主栅和细栅的相交处；

和/或，所述背面电极的焊盘位于其主栅和细栅的相交处。

4.根据权利要求1所述的双面太阳能电池，其特征在于，在所述正面电极中，所述主栅的数量为5至12根，且所述主栅的宽度为0.05至0.15毫米；

和/或，在所述背面电极中，所述主栅的数量为5至12根，且所述主栅的宽度为0.05至0.15毫米。

5.根据权利要求1或4所述的双面太阳能电池，其特征在于，在所述正面电极中，所述细栅的数量为60至180根；

和/或，在所述背面电极中，所述细栅的数量为60至180根。

6.根据权利要求1所述的双面太阳能电池，其特征在于，在所述背面电极中，所述细栅的与所述主栅相交处具有加粗段。

7.根据权利要求6所述的双面太阳能电池，其特征在于，所述加粗段包括恒宽部、两个变宽部，所述两个变宽部分别连接于所述恒宽部的两端，所述主栅与所述细栅在所述恒宽部相交。

8.根据权利要求7所述的双面太阳能电池，其特征在于，所述变宽部的宽度是渐变的；

或者，所述变宽部的宽度由邻近所述主栅处至远离所述主栅处逐渐减小。

9.一种电池组件，其特征在于，包括焊带和至少两个根据权利要求1至8中任意一项所述的双面太阳能电池，所述双面太阳能电池之间通过所述焊带进行电性连接，且所述焊带连接于所述双面太阳能电池的主栅的焊盘。

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