CN220382111U - 一种背接触式异质结太阳能电池及全平面拼瓦组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种背接触式异质结太阳能电池及全平面拼瓦组件，所组件由电池单元拼接排列组成，电池单元为单个背接触式异质结太阳能电池，电池单元背面正负极在同一个平面上，两个相邻电池单元的正负极分别通过导电胶与EVA层上的铜箔相连，层压形成良好的导电接触；多个电池单元相互串联形成电池串，多个电池串相互串联形成组件；铜箔层预先热覆在EVA层上，形成相应的导通路径；多个电池单元一起放置到印刷有导电胶的铜箔上。本申请全平面拼瓦组件，每一个电池单元在一维全平面的排列与互联，充分利用每一个电池单元的面积，提高转换效率的同时将碎片率的风险降到最低，使该组件技术匹配背接触式异质结太阳能电池后更具规模化的量产优势。

Description

一种背接触式异质结太阳能电池及全平面拼瓦组件

技术领域

本实用新型涉及一种背接触式异质结太阳能电池及全平面拼瓦组件，属于光伏太阳能电池片技术领域。

背景技术

背接触式太阳能电池技术，作为在太阳能电池发展长河中被开发出来时间最悠久的技术之一，自成体系，一直是科研机构等前沿院所所追捧的对象，在晶体硅太阳能电池效率记录榜上经常能看到它的身影，但受限于复杂的生产工艺和较高的量产成本，发展一直受限。背接触式太阳能电池区别于其他晶体硅电池之处在于：电池正面没有任何金属电极遮挡，它的正负电极都在电池的背面，且呈叉指状分布，以上特点使得该电池正面受光面积达到最大。

背接触式太阳能电池技术在被开发几十年后仍能保持竞争力，并越来越受关注，除了它具有高转换效率的结构外，还在于它能和其他晶体硅技术路线相结合。比如和Topcon技术相结合，发展成为TBC电池；和异质结技术相结合，发展成为HBC。

背接触式异质结太阳能电池的组件封装方式有焊带式和导电芯板式，不管是焊带式封装还是一般导电芯板封装，运用在背接触式电池上时，都需要在背接触式电池的背面局域印刷绝缘胶或者局域使用现成的绝缘胶层，形成P和N之间的绝缘层。这在大大提高工艺复杂性和成本的同时，降低了良率。其中焊带式封装有很大的局限性，由于焊带自身有一定厚度，与电池片焊接后存在高度差，层压后会增加破片率。异质结电池降本的重要手段是薄硅片的使用，当硅片厚度降低到120μm时，焊带焊接的弊端就开始出现，存在碎片率较高的问题。另一方面，该封装结构的局限性也会制约背接触式异质结太阳能电池在柔性组件上的应用。

背接触式异质结太阳能电池进行组件封装时，需要采用低温焊接工艺，而且由于该电池较薄所以对焊接的要求格外高。这与本实用新型独创的全平面拼瓦组件技术中极低碎片率和极低的功率损失的特点很契合。本实用新型提出的这种结构设计将背接触式异质结太阳能电池技术和独创的全平面拼瓦组件技术相结合，进一步提升晶硅太阳能电池的效率极限。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种背接触式异质结太阳能电池及其全平面拼瓦组件，每一个电池单元在一维全平面的排列与互联，充分利用每一个电池单元的面积，提高转换效率的同时将碎片率的风险降到最低，使该组件技术匹配背接触式异质结太阳能电池后更具规模化的量产优势。

为达到上述目的，本实用新型通过以下方案来实现：一种全平面拼瓦组件，所述组件由电池单元拼接排列组成，所述电池单元为单个背接触式异质结太阳能电池，电池单元背面正负极在同一个平面上，两个相邻电池单元的正负极分别通过导电胶与EVA层上的铜箔相连，层压形成良好的导电接触；多个电池单元相互串联形成电池串，多个电池串相互串联形成组件；

所述铜箔层预先热覆在EVA层上，形成相应的导通路径；多个电池单元一起放置到印刷有导电胶的铜箔上。

进一步的，所述电池单元中的金属栅线包含N区金属栅线、P区金属栅线，所述N区金属栅线和P区金属栅线呈叉指状排列；在电池单元的一侧边缘处，N区金属栅线汇集到一条栅线，在电池单元的的另一侧边缘处，P区金属栅线汇集到一条栅线。

进一步的，所述铜箔层包含在组件中的位置位于相邻两个单元相接处，铜箔盖住N区金属栅线和P区金属栅线汇集的栅线。

进一步的，所述铜箔层包括若干条互联铜箔，结构为：

第一排左起第一条互联铜箔与第二排左起第一条互联铜箔相连为一体；第二排右起第一条互联铜箔与第三排右起第一条互联铜箔相连为一体；第一排与第二排形成导电接触，第二排与第三排形成导电接触；

以此类推，上下电池串间形成导电接触，使得整个组件形成有效导电回路。

进一步的，所述组件由电池单元拼接排列成阵列组成，第二排左起第一个电池单元和第一排左起第一个电池单元方位相差180°，每排中的电池单元方向一致。

进一步的，电池片上依次覆盖EVA、正面高透玻璃，导电芯板背面添加背面高透玻璃，然后通过传输进入层压机，经过高温层压后电池单元的金属栅线电极通过导电胶与互联铜箔形成有效的导电接触。

本申请还提供一种背接触式异质结太阳能电池，所述电池用于拼接构成上述全平面拼瓦组件，所述电池自上而下依次为：正面高透玻璃、EVA层、正面TCO层、本征非晶硅层、N型晶体硅、本征非晶硅层、P掺杂非晶硅层、N掺杂非晶硅层、背面TCO层、金属栅线、导电胶层、铜箔层、EVA层、背面高透玻璃；

金属栅线包含N区金属栅线、P区金属栅线，所述N区金属栅线和P区金属栅线呈叉指状排列；在电池单元的一侧边缘处，N区金属栅线汇集到一条栅线，在电池单元的的另一侧边缘处，P区金属栅线汇集到一条栅线。

进一步的，所述铜箔层在组件中的位置位于相邻两个单元相接处，铜箔盖住N区金属栅线和P区金属栅线汇集的栅线。

本实用新型公开的背接触式异质结太阳能电池及其全平面拼瓦组件可以完全避免电池正面金属电极的遮光损失，还能避免传统异质结太阳能电池非晶硅层对太阳光的寄生吸收。组件端可以有效降低碎片率，减少功率损失，提高异质结组件转换效率。

将传统异质结太阳能电池的P掺杂非晶硅层和N掺杂非晶硅层都设置在电池背面，将背接触式异质结技术和全平面拼瓦组件技术相结合，开创了一条适用于背接触式异质结太阳能电池的全平面拼瓦组件产品新的工艺路线，与传统异质结太阳能组件产品相比，本实用新型提出的一种背接触式异质结太阳能电池及其全平面拼瓦组件，具备如下有益效果：

1.将传统异质结太阳能电池正面的金属栅线移到背面，使正面拥有更多受光面积，进一步提高效率，降低度电成本；

2.与传统异质结太阳能电池相比，将P区和N区都设计在电池背面能够大幅降低非晶硅层对光的寄生吸收，提高对光的利用率；

3.将焊带式连接升级为独创的全平面拼瓦连接，相比于叠瓦组件能够大幅提高每个电池单元的利用率，从而提高组件功率；一维平面封装也能简化焊接工艺的同时提高良率。

附图说明

图1为本实用新型提供的背接触式异质结太阳能电池结构示意图；

图2为本实用新型提供的背接触式异质结太阳能电池背面金属栅线示意图；

图3为本实用新型提供的适用于该背接触式异质结太阳能电池的全平面拼瓦组件摆片示意图；

图4为本实用新型提供的全平面拼瓦组件的导电芯板局部示意图；

图中，1-正面TCO层，2-正面本征非晶硅层，3-N型晶体硅，4-背面本征非晶硅层，5-P掺杂非晶硅层，6-N掺杂非晶硅层，7-背面TCO层，8-N区金属栅线 (负电极)，9-P区金属栅线 (正电极)；

21-电池片边缘；

31-EVA层，32-互联铜箔，33-背接触式异质结电池片。

实施方式

下面结合具体实施例以及附图对本实用新型设计方法进行详细阐述。

实施例

如图1所示，本实施例提供的一种全平面拼瓦组件，所述组件由电池单元拼接排列组成，所述电池单元为单个背接触式异质结太阳能电池，电池单元背面正负极在同一个平面上，两个相邻电池单元的正负极分别通过导电胶与EVA层31上的铜箔相连，层压形成良好的导电接触；多个电池单元相互串联形成电池串，多个电池串相互串联形成组件；

所述铜箔层预先热覆在EVA层31上，形成相应的导通路径；多个电池单元一起放置到印刷有导电胶的铜箔上。

进一步的，所述电池单元中的金属栅线包含N区金属栅线8、P区金属栅线9，所述N区金属栅线8和P区金属栅线9呈叉指状排列；在电池单元的一侧边缘处，N区金属栅线8汇集到一条栅线，在电池单元的的另一侧边缘处，P区金属栅线9汇集到一条栅线。

进一步的，所述铜箔层包含在组件中的位置位于相邻两个单元相接处，铜箔盖住N区金属栅线8和P区金属栅线9汇集的栅线。

进一步的，所述铜箔层包括若干条互联铜箔32，结构为：

第一排左起第一条互联铜箔32与第二排左起第一条互联铜箔32相连为一体；第二排右起第一条互联铜箔32与第三排右起第一条互联铜箔32相连为一体；第一排与第二排形成导电接触，第二排与第三排形成导电接触；

以此类推，上下电池串间形成导电接触，使得整个组件形成有效导电回路。

进一步的，所述组件由电池单元拼接排列成阵列组成，第二排左起第一个电池单元和第一排左起第一个电池单元方位相差180°，每排中的电池单元方向一致。

进一步的，电池片上依次覆盖EVA、正面高透玻璃，导电芯板背面添加背面高透玻璃，然后通过传输进入层压机，经过高温层压后电池单元的金属栅线电极通过导电胶与互联铜箔32形成有效的导电接触。

实施例

本申请还提供一种背接触式异质结太阳能电池，所述电池用于拼接构成上述全平面拼瓦组件，自上而下依次包括：正面高透玻璃、EVA层31、正面TCO层1、本征非晶硅层2、N型晶体硅、本征非晶硅层2、P掺杂非晶硅层5、N掺杂非晶硅层6、背面TCO层7、金属栅线电极、导电胶层、铜箔层、EVA层31、背面高透玻璃。其中，全平面拼瓦组件由背接触式异质结太阳能电池片在一维平面上拼接排列而成，电池片背面正负极在同一个平面上，两个电池单元的正负极分别通过导电胶与EVA层31上的铜箔相连，经过层压后形成良好的导电接触。经由多个电池单元相互串联形成电池串，多个电池串相互串联形成组件。优选的，我们将铜箔预先热覆在EVA层31上，形成相应的导通路径，随后通过高精度自动化机械吸盘将多个电池单元精确地放置到印刷有导电胶的铜箔上。

本实用新型独创的全平面拼瓦组件技术对背接触式异质结太阳能电池的结构设计尤其是背面金属栅线电极的设计有着特殊要求。本实用新型中背接触式异质结太阳能电池的背面金属栅线电极的设计也是独创的，能够与本实用新型中独创的拼瓦组件技术相匹配。

图1为本实用新型提供的背接触式异质结太阳能电池成品结构示意图，如图中所示，太阳能电池的正负极均设计在了电池背面。

图2为本实用新型提供的背接触式异质结太阳能电池背面的金属栅线电极设计示意图，图2中2为N区金属栅线8；图2 中3为P区金属栅线9，其中P区和N区呈叉指状排列。

图4为本实用新型提供的独创的全平面拼瓦组件的导电芯板示意图，图4中1为EVA；图4中2为互联铜箔32。互联铜箔32呈长条形设计，起到导电互联的作用，连接左右两个电池单元。互联铜箔32前期通过热敷在透明EVA上，互联铜箔32根据电池片尺寸及背面金属栅线电极设计位置分布排列。

图3为本实用新型提供的适用于该背接触式异质结太阳能电池的全平面拼瓦组件摆片示意图。第一个电池单元右侧的N区金属栅线8电极通过导电胶与互联铜箔32形成导电接触，第二个电池单元左侧的P区金属栅线9电极也通过导电胶与这一条互联铜箔32形成导电接触。第一个电池的负极就通过对应的互联铜箔32与第二个电池的正极相连形成导电通路。以此类推，通过高精度自动化机械吸盘将多个电池单元精确地摆放到导电芯板上，每一个电池单元左右边缘的正负金属栅线电极精确地与对应的互联铜箔32上的导电胶相接触，高温固化后形成有效的导电接触。

图4中第一排的左起第一条互联铜箔32与第二排左起第一条互联铜箔32是一体的；第二排右起第一条互联铜箔32与第三排右起第一条互联铜箔32是一体的，此设计下第一排与第二排形成导电接触，第二排与第三排形成导电接触。以此类推，上下电池串间形成导电接触，使得整个组件形成有效导电回路。

进一步地：第二排左起第一个电池单元和第一排左起第一个电池单元相比必须是旋转180°后的，这样才能保证第二排左起第一个电池单元的N区金属栅线8（负极）通过一体式互联铜箔32和第一排左起第一个电池单元的P区金属栅线9（正极）相连形成导电通路。每排中的电池单元方向是一致的，而上下两排间方向不一致，呈旋转对称。

电池片上依次覆盖EVA、正面高透玻璃，导电芯板背面添加背面高透玻璃，然后通过传输进入层压机，经过高温层压后电池单元的金属栅线电极通过导电胶与互联铜箔32形成有效的导电接触，从而使整个组件形成内部导通。

上述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，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 (8)

1.一种全平面拼瓦组件，其特征在于，所述组件由电池单元拼接排列组成，所述电池单元为单个背接触式异质结太阳能电池，电池单元背面正负极在同一个平面上，两个相邻电池单元的正负极分别通过导电胶与EVA层上的铜箔相连，层压形成良好的导电接触；多个电池单元相互串联形成电池串，多个电池串相互串联形成组件；

所述铜箔预先热覆在EVA层上，形成相应的导通路径；多个电池单元一起放置到印刷有导电胶的铜箔上。

2.根据权利要求1所述的一种全平面拼瓦组件，其特征在于，所述电池单元中的金属栅线包含N区金属栅线、P区金属栅线，所述N区金属栅线和P区金属栅线呈叉指状排列；在电池单元的一侧边缘处，N区金属栅线汇集到一条栅线，在电池单元的另一侧边缘处，P区金属栅线汇集到一条栅线。

3.根据权利要求1所述的一种全平面拼瓦组件，其特征在于，所述铜箔层包含在组件中的位置位于相邻两个单元相接处，铜箔盖住N区金属栅线和P区金属栅线汇集的栅线。

4.根据权利要求1所述的一种全平面拼瓦组件，其特征在于，所述铜箔层包括若干条互联铜箔，结构为：

第一排左起第一条互联铜箔与第二排左起第一条互联铜箔相连为一体；第二排右起第一条互联铜箔与第三排右起第一条互联铜箔相连为一体；第一排与第二排形成导电接触，第二排与第三排形成导电接触；

以此类推，上下电池串间形成导电接触，使得整个组件形成有效导电回路。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种全平面拼瓦组件，其特征在于，所述组件由电池单元拼接排列成阵列组成，第二排左起第一个电池单元和第一排左起第一个电池单元方位相差180°，每排中的电池单元方向一致。

6.根据权利要求5所述的一种全平面拼瓦组件，其特征在于，电池片上依次覆盖EVA、正面高透玻璃，导电芯板背面添加背面高透玻璃，然后通过传输进入层压机，经过高温层压后电池单元的金属栅线电极通过导电胶与互联铜箔形成有效的导电接触。

7.一种背接触式异质结太阳能电池，其特征在于，所述电池用于拼接构成如权利要求1所述全平面拼瓦组件，所述电池自上而下依次为：正面高透玻璃、EVA层、正面TCO层、本征非晶硅层、N型晶体硅、本征非晶硅层、P掺杂非晶硅层、N掺杂非晶硅层、背面TCO层、金属栅线、导电胶层、铜箔层、EVA层、背面高透玻璃；

金属栅线包含N区金属栅线、P区金属栅线，所述N区金属栅线和P区金属栅线呈叉指状排列；在电池单元的一侧边缘处，N区金属栅线汇集到一条栅线，在电池单元的另一侧边缘处，P区金属栅线汇集到一条栅线。

8.根据权利要求7所述的一种背接触式异质结太阳能电池，其特征在于，所述铜箔层在组件中的位置位于相邻两个单元相接处，铜箔盖住N区金属栅线和P区金属栅线汇集的栅线。