CN218957745U - 一种无主栅异质结电池结构及电池组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的一种无主栅异质结电池结构及电池组件，它包括无主栅电池片，所述无主栅电池片包括硅片，硅片的正面设有正面非晶硅本征层，背面设有背面非晶硅本征层，所述正面非晶硅本征层的外侧设有微晶N层，所述背面非晶硅本征层的外侧设有微晶P层，所述微晶N层的外侧设有第一透明导电膜，所述微晶P层的外侧设有第二透明导电膜，所述第一透明导电膜的外侧设有多个第一导电胶，所述第二透明导电膜的外侧设有多个第二导电胶，所述第一导电胶之间设置低温圆铜丝连接，所述第二导电胶之间设置低温圆铜丝连接。本实用新型提高了组件的可靠性，提升组件转换效率。

Description

一种无主栅异质结电池结构及电池组件

技术领域

本实用新型涉及光伏高效电池技术领域，尤其涉及一种无主栅异质结电池结构及其电池组件。

背景技术

异质结电池技术因其工艺步骤少，转换效率高，低温度系数，无PID、LID leTID衰减等优异的性能，近年来越来越受到行业高度关注与认可，将成为一种替代当前主流PERC的光伏技术解决方案；由于当前的制造成本与当前主流的PERC技术有一些差距，限制其产业化的推进步伐，特别是异质结电池由于双面均需要用到银浆，单耗用量大，而且低温银浆的单价也比主流高温浆料要高，整个银浆占到电池非硅成本的65%以上；除了低温银浆采购价比高温银浆高以外，其单位用量远超主流技术外；平均每瓦的浆料用量在25-30mg/Wp,比主流的9-13mg/Wp还有较大的差距。

当前行业降本提效措施，普遍采用MBB的方案来实现增效降本，但随着BB数的增加，增加了丝网印刷的工艺难度，并且效率提升也达到拐点；串焊设备的精度也无法匹配与满足更细铜线与更多BB数；BB数一般在12BB~15BB之间，圆铜丝直径最细至少需>0.25mm。

现有技术中存在的问题有：

（1）异质结的串焊工序是一个工艺技术难点；采用的低温圆铜丝材料进行焊接，实现与电池主栅的欧姆接触，当前主流红外串焊设备，会容易引起虚焊、过焊等不良，虚焊与过焊这些指标对产品可靠性将是重要的隐患；

（2）常规的红外焊接工艺方式及激光划片，都会对异质结的非晶硅薄膜产生热损伤，引起封装效率的损失，电池的封装损失比PERC电池普偏会高2%；

（3）另外限于当前串焊设备精度原因，圆铜丝在电池片主栅线的位置都会有偏移，随着栅线BB数量增加，圆铜丝在电池表面因为偏移而产生额外的遮挡，引起更多的电池封装光学损失。

产生上述问题的原因如下：

异质结的串焊工序是一个工艺技术难点；采用的低温圆铜丝材料需要在低于190度的较小温度窗口条件进行焊接，实现与电池主栅的欧姆接触，当前主流串焊设备在长时间不间断运行过程中，温度的变化窗口较大，很难达到这种较窄的温度条件，容易引起虚焊、过焊等不良，虚焊与过焊这些指标对产品可靠性将是重要的隐患；

常规的红外焊接工艺方式对异质结非晶硅薄膜也容易产生热损伤；是异质结电池封装过程中一个主要封装效率损失，功率损失在1%左右；激光划片方式，不管是有损激光还是无损激光，激光切片过程的高温，都会对异质结的非晶硅薄膜产生损伤，引起封装效率的损失，功率普偏降低1.2%左右；

另外当前电池主栅宽度在60um左右，圆铜丝直径在0.3mm左右，与主栅接触面积更小；串焊设备定位精度也不够，容易引起焊接位置偏移，圆铜丝在电池表面因为偏移而产生遮挡，引起了额外的光学损失；

以上这些不利因素，电池封装成组件的效率要较当前主流的PERC技术要低；增加了产品的综合成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种无主栅异质结电池结构及其电池组件，提高了组件的可靠性，提升组件转换效率。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种无主栅异质结电池结构，它包括无主栅电池片，所述无主栅电池片包括硅片，硅片的正面设有正面非晶硅本征层，背面设有背面非晶硅本征层，所述正面非晶硅本征层的外侧设有微晶N层，所述背面非晶硅本征层的外侧设有微晶P层，所述微晶N层的外侧设有第一透明导电膜，所述微晶P层的外侧设有第二透明导电膜，所述第一透明导电膜的外侧设有多个第一导电胶，所述第二透明导电膜的外侧设有多个第二导电胶，所述第一导电胶之间设置低温圆铜丝连接，所述第二导电胶之间设置低温圆铜丝连接。

进一步地，所述每个无主栅电池片上布置的低温圆铜丝的数量不少于18根。

进一步地，所述低温圆铜丝的直径不大于0.2mm。

进一步地，所述低温圆铜丝的表面设有无铅低温合金涂层。

一种无主栅异质结电池组件，它包括无主栅电池串，所述无主栅电池串的正面设有正面固定胶膜，背面设有背面固定胶膜，所述正面固定胶膜的外侧设有正面钢化玻璃，所述背面固定胶膜的外侧设有背面钢化玻璃，所述背面钢化玻璃的背面设有三个接线盒；所述无主栅电池串的外边缘设有一圈组件边框，所述无主栅电池串包括由多个无主栅电池片组成的电池单元，相邻两个电池单元通过低温圆铜带串焊在一起，多个电池单元串焊后形成一组电池串单元，电池串单元之间再通过低温圆铜带串焊形成无主栅电池串，电池串单元之间设置汇流带进行电路连接。

进一步地，所述无主栅电池片包括硅片，硅片的正面设有正面非晶硅本征层，背面设有背面非晶硅本征层，所述正面非晶硅本征层的外侧设有微晶N层，所述背面非晶硅本征层的外侧设有微晶P层，所述微晶N层的外侧设有第一透明导电膜，所述微晶P层的外侧设有第二透明导电膜，所述第一透明导电膜的外侧设有多个第一导电胶，所述第二透明导电膜的外侧设有多个第二导电胶，所述第一导电胶之间设置低温圆铜丝连接，所述第二导电胶之间设置低温圆铜丝连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用大尺寸半片无主栅电池片，使用低银耗微晶工艺，采用的低温圆铜丝数量达到18根以上，圆铜丝直径不超过0.2mm；无红外焊接引起的热损失，无激光切割损失，因无主栅不会产生圆焊丝与主栅定位偏移引起额外遮挡的光学损失；圆铜丝的数量增多，减少了距离，缩短了电流的传输通道，减少电学损失；多个方面提高了电池到组件的封装效率；可靠性更好，单位面积上更高的功率，产品制造成本更低。

附图说明

图1为本实用新型的无主栅半片电池的正面示意图。

图2为本实用新型的无主栅电池的结构示意图。

图3为本实用新型的相邻电池互连的正面示意图。

图4为本实用新型的相邻电池互连的剖面示意图。

图5为本实用新型的电池层叠的结构示意图。

图6为本实用新型的电池组件的结构示意图。

图7为本实用新型的电池组件的正面示意图。

图8为图7的局部放大示意图。

其中：

无主栅电池串1、无主栅电池片2、硅片21、正面非晶硅本征层22、背面非晶硅本征层23、微晶N层24、微晶P层25、第一透明导电膜26、第二透明导电膜27、低温圆铜丝28、第一导电胶29、第二导电胶210、正面固定胶膜3、背面固定胶膜4、正面钢化玻璃5、背面钢化玻璃6、接线盒7、汇流带8、组件边框9。

具体实施方式

实施例1：

参见图1~图4，本实用新型涉及的一种无主栅异质结电池结构，它包括无主栅电池片2，所述无主栅电池片2包括硅片21，硅片21的正面设有正面非晶硅本征层22，背面设有背面非晶硅本征层23，所述正面非晶硅本征层22的外侧设有微晶N层24，所述背面非晶硅本征层23的外侧设有微晶P层25，所述微晶N层24的外侧设有第一透明导电膜26，所述微晶P层25的外侧设有第二透明导电膜27，所述第一透明导电膜26的外侧设有多个第一导电胶210，所述第二透明导电膜27的外侧设有多个第二导电胶211，所述第一导电胶210之间设置低温圆铜丝28连接，所述第二导电胶211之间设置低温圆铜丝28连接。

相邻两个无主栅电池片2之间互联，通过一个电池片正面的低温圆铜丝28与另一个电池片背面的低温圆铜丝28之间采用低温圆铜带连接。

每个无主栅电池片2上布置的低温圆铜丝28的数量不少于18根，所述低温圆铜丝28的直径不大于0.2mm。

所述低温圆铜丝28的表面设有无铅低温合金涂层，该无铅低温合金涂层的成分包括40%-60%的Sn、1%—2%的Ag和35-45%的Bi。

参见图5~图8，本实用新型涉及的一种无主栅异质结电池组件，它包括无主栅电池串1，所述无主栅电池串1的正面设有正面固定胶膜3，背面设有背面固定胶膜4，所述正面固定胶膜3的外侧设有正面钢化玻璃5，所述背面固定胶膜4的外侧设有背面钢化玻璃6，所述背面钢化玻璃6的背面设有三个接线盒7。

所述无主栅电池串1的外边缘设有一圈组件边框9，所述无主栅电池串1包括由多个无主栅电池片2组成的电池单元，相邻两个电池单元通过低温圆铜带串焊在一起，多个电池单元串焊后形成一组电池串单元，电池串单元之间再通过低温圆铜带串焊形成无主栅电池串1，电池串单元之间设置汇流带8进行电路连接。

本实用新型采用微晶工艺异质结无主栅电池；高效低银耗方案，可减少40%以上的浆料耗用。

本实用新型采用全开口钢板印刷，超细密栅方案，细栅线线宽20um左右，栅线高度平整与均匀性好，节省浆料的同时，使效率分布更集中，电性能也得到提升。

本实用新型中采用圆铜丝替代了原电池的主栅，减少了热红外焊接焊工艺中焊带偏移引起的额外光学遮挡；提算组件的功率。

本实用新型的电池片中采用20根及以上的低温圆铜丝，缩短了电流传输通道，串阻小，电学损失少，电池组件功率得到提高，

本实用新型的电池片中20根及以上的圆铜丝，表面采用无铅低温合金涂，融点在140度左右，热层压时圆铜丝与细栅线形成欧姆接触；节约了电能，1200至1800多个网状的焊接点，对抗隐裂，断栅等容忍度更高，更利于100um薄硅片产业化应用，产品在户外受力的形变能力得到得升，提高了组件的可靠性；

本实用新型的微晶异质结电池组件，采用预切半电池，取消了电池激光切片工序；没有了激光对非晶硅膜层的热损伤，提升了组件封装效率CTM1.5%以上；同时在生产线因无激光切片产生的碎片，可提升产线良率0.35%以上；更适合薄硅片的应用与产业化，多方位降低成本；

本实用新型采用的预切半大尺寸电池片，尺寸可采用210*105、182*105、215*105等，可应用于不同的电站场景，单位组件更大的功率；使度电成本得到进一步降低;

本实用新型取消了红外串焊设备与工艺，采用低成本的成熟点胶工艺，不受设备精度的影响产生额外的光学遮挡，所以采用的圆铜丝直径可采用0.15mm甚至更低，耐固胶膜的克重可有效降低50%左右，成本得于降低；

本实用新型的电池结构上可兼容非晶异质结电池、铜电镀电池、TOPCOM电池、多结叠层电池等；本实用新型的金属成栅工艺，除采用传统丝网印刷外，还兼容铜电镀工艺，激光转印及喷墨印刷等工艺技术；封装方案采用的微晶异质结半片电池，尺寸上可兼容M12及以上更大的半片电池。

工作原理：

在半硅片上采用微晶工艺制作高效异质结电池，只印刷细栅线，形成无主栅电池，节省了主栅浆料；降低30%左右低温银浆成本以及减少网版材料与工序制造成本；

半片电池因没有印刷主栅，圆铜丝通过导电胶与电池进行粘接，无额外遮挡的光学损失；

采用的低温圆铜丝数量>=18根以上，圆铜丝直径<=0.2mm; 圆铜丝的数量增多，减少了铜丝之间间隔，缩短了电流的传输通道，减少电学损失，提高电池效率，降低产品成本；

采用导电胶进行粘接形成欧姆接触，较低的工艺温度，无红外焊接较大的工艺窗口对电池产生的热损伤；提升组件填充因子，产品功率高，封装损失小；

半片电池，无激光划片对电池产生的功率损失；提升产品功率，降低成本；

硅片越薄韧性越好；采用用量更低更细的圆丝焊带进行欧姆连接的方案，更适合薄硅片的低成本路线。

以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本实用新型权利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无主栅异质结电池结构，其特征在于：它包括无主栅电池片（2），所述无主栅电池片（2）包括硅片（21），硅片（21）的正面设有正面非晶硅本征层（22），背面设有背面非晶硅本征层（23），所述正面非晶硅本征层（22）的外侧设有微晶N层（24），所述背面非晶硅本征层（23）的外侧设有微晶P层（25），所述微晶N层（24）的外侧设有第一透明导电膜（26），所述微晶P层（25）的外侧设有第二透明导电膜（27），所述第一透明导电膜（26）的外侧设有多个第一导电胶（210），所述第二透明导电膜（27）的外侧设有多个第二导电胶（211），所述第一导电胶（210）之间设置低温圆铜丝（28）连接，所述第二导电胶（211）之间设置低温圆铜丝（28）连接。

2.根据权利要求1所述的一种无主栅异质结电池结构，其特征在于：所述每个无主栅电池片（2）上布置的低温圆铜丝（28）的数量不少于18根。

3.根据权利要求2所述的一种无主栅异质结电池结构，其特征在于：所述低温圆铜丝（28）的直径不大于0.2mm。

4.根据权利要求3所述的一种无主栅异质结电池结构，其特征在于：所述低温圆铜丝（28）的表面设有无铅低温合金涂层。

5.一种无主栅异质结电池组件，其特征在于：它包括无主栅电池串（1），所述无主栅电池串（1）的正面设有正面固定胶膜（3），背面设有背面固定胶膜（4），所述正面固定胶膜（3）的外侧设有正面钢化玻璃（5），所述背面固定胶膜（4）的外侧设有背面钢化玻璃（6），所述背面钢化玻璃（6）的背面设有三个接线盒（7）；所述无主栅电池串（1）的外边缘设有一圈组件边框（9），所述无主栅电池串（1）包括由多个无主栅电池片（2）组成的电池单元，相邻两个电池单元通过低温圆铜带串焊在一起，多个电池单元串焊后形成一组电池串单元，电池串单元之间再通过低温圆铜带串焊形成无主栅电池串（1），电池串单元之间设置汇流带（8）进行电路连接。

6.根据权利要求5所述的一种无主栅异质结电池组件，其特征在于：所述无主栅电池片（2）包括硅片（21），硅片（21）的正面设有正面非晶硅本征层（22），背面设有背面非晶硅本征层（23），所述正面非晶硅本征层（22）的外侧设有微晶N层（24），所述背面非晶硅本征层（23）的外侧设有微晶P层（25），所述微晶N层（24）的外侧设有第一透明导电膜（26），所述微晶P层（25）的外侧设有第二透明导电膜（27），所述第一透明导电膜（26）的外侧设有多个第一导电胶（210），所述第二透明导电膜（27）的外侧设有多个第二导电胶（211），所述第一导电胶（210）之间设置低温圆铜丝（28）连接，所述第二导电胶（211）之间设置低温圆铜丝（28）连接。

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