技术领域
[0001] 本实用新型涉及
能源领域，尤其涉及一种叠瓦组件、
太阳能电池片。
背景技术
[0002] 随着全球
煤炭、石油、
天然气等常规化石能源消耗速度加快，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。
[0003] 在新一轮能源变革过程中，我国光伏产业已成长为具有国际竞争优势的战略新兴产业。然而，光伏产业发展仍面临诸多问题与挑战，转换效率与可靠性是制约光伏产业发展的最大技术障碍，而成本控制与规模化又在经济上形成制约。光伏组件作为
光伏发电的核心部件，提高其转换效率发展高效组件是必然趋势。目前市场上涌现各种各样的高效组件，如叠瓦、半片、多主栅、双面组件等。随着光伏组件的应用场所和应用地区越来越广泛，对其可靠性要求越来越高，尤其是在一些恶劣或极端天气多发地区需要采用高效、高可靠性的光伏组件。
[0004] 在大力推广和使用太阳能绿色能源的背景下，叠瓦组件利用小
电流低损耗的电学原理(光伏组件功率损耗与工作电流的平方成正比例关系)从而使得组件功率损耗大大降低。其次通过充分利用
电池组件中片间距区域来进行发电，单位面积内
能量密度高。另外目前使用了具有弹性体特性的导电胶粘剂替代了常规组件用光伏金属焊带，由于光伏金属焊带在整片电池中表现出较高的
串联电阻而导电胶粘剂电流回路的行程要远小于采用焊带的方式，从而最终使得叠瓦组件成为高效组件，同时户外应用可靠性较常规光伏组件性能表现更加优异，因为叠瓦组件避免了金属焊带对电池与电池互联
位置及其他汇流区域的
应力损伤。尤其是在高低温交变的动态(
风、
雪等自然界的
载荷作用)环境下，采用金属焊带互联封装的常规组件失效概率远超过采用弹性体的导电胶粘剂互联切割后的晶
硅电池小片封装的叠瓦组件。
[0005] 当前叠瓦组件的主流工艺使用导电胶粘剂互联切割后的电池片，导电胶主要由导电相和粘接相构成。其中导电相主要由贵金属组成，如纯
银颗粒或银包
铜、银包镍、银包玻璃等颗粒并用于在太阳能电池片之间起导电作用，其颗粒形状和分布以满足最优的电传导为基准，目前更多采用D50＜10um级的片状或类球型组合银粉居多。粘接相主要有具有耐候性的高分子
树脂类
聚合物构成，通常根据粘接强度和耐候
稳定性选择
丙烯酸树脂、有机硅树脂、环
氧树脂、聚
氨酯等。为了使导电胶粘接达到较低的
接触电阻和较低的体积
电阻率及高粘接并且保持长期优良的耐候特性，一般导电胶厂家会通过导电相和粘接相配方的设计完成，从而保证叠瓦组件在初始阶段环境侵蚀测试和长期户外实际应用下性能的稳定性。
[0006] 而对于通过导电胶来实现连接的电池组件，在被封装之后，在户外实际使用时受到环境侵蚀，例如高低温交变热胀冷缩产生导电胶之间的相对位移。最为严重就是导致出现电流虚接甚至断路，主要原因一般都是因为材料组合后相互间连接能力弱。连接能力弱主要表现在制程中导电胶作业需要一个工艺操作窗口，实际生产过程中这个窗口相对较窄，非常容易受到环境因素的影响，比如作业场所的温湿度，涂胶后滞留空气中的时间长短等等都会让导电胶
水失去活性。同时对于点胶、喷胶或印刷工艺下受胶水自身特性变化容易出现施胶不均缺失现象，对产品可靠性会有较大隐患。其次导电胶主要由高分子树脂和大量贵金属粉体所构成，成本高昂且一定程度上破坏生态环境(贵金属的生产和加工对环境污染较大)。再者导电胶属于膏状物，在施胶或叠片过程中具备一定的流动性，非常容易溢胶造成叠瓦互联电池串正负极
短路。
[0007] 也就是说，对于大多数采用导电胶粘接方式而制成的叠瓦组件，存在相互连接强度弱特点，制程对环境要求高，工艺使用易溢胶短路，使用成本高昂，生产效率低等问题。
[0008] 因而需要提供一种叠瓦组件、太阳能电池片，以至少部分地解决上述问题。实用新型内容
[0009] 本实用新型的目的在于，提供一种叠瓦组件、太阳能电池片，使得当太阳能电池片排列形成叠瓦组件之后，太阳能电池片之间的电连接通过彼此之间的正
电极和背电极或背
电场的直接接触而实现，而不依赖于粘结剂的
导电性。
[0010] 根据本实用新型的一个方面，提供了一种叠瓦组件，所述叠瓦组件包括多个太阳能电池片，多个所述太阳能电池片在第一方向上以叠瓦方式依次排列并通过粘结剂相对于彼此固定，其中，所述太阳能电池片包括基体片，所述基体片的顶表面上设置有沿第二方向延伸的正电极，所述基体片的底表面上设置有背电极或背电场，
[0011] 其中，任意两个相邻的所述太阳能电池片中的一个的所述正电极与另一个的所述背电极或背电场直接接触而实现导电连接。
[0012] 在一种实施方式中，所述基体片的底表面上设置有沿平行于所述第二方向的第三方向延伸的背电极，所述正电极和所述背电极在所述第一方向上存在间隔，
[0013] 其中，所述正电极和/或所述背电极在其延伸方向上间断设置，所述正电极和所述背电极至少部分地在所述第一方向上对齐。
[0014] 在一种实施方式中，所述正电极在所述第二方向上间断设置，所述背电极在所述第三方向上连续设置；或者
[0015] 所述正电极在所述第二方向上连续设置，所述背电极在所述第三方向上间断设置；或者
[0016] 所述正电极在所述第二方向上间断设置，所述背电极在所述第三方向上间断设置，所述正电极和所述背电极在所述第一方向上对齐。
[0017] 在一种实施方式中，所述正电极和所述背电极均形成为锯齿状结构，当两个所述太阳能电池片以叠瓦方式连接时，所述两个太阳能电池片的所述正电极与所述背电极以
齿条啮合的形式相互接触。
[0018] 在一种实施方式中，所述粘结剂在每一对相邻的所述太阳能电池片的搭接边缘上延伸。
[0019] 在一种实施方式中，所述粘结剂在每一对相邻的所述太阳能电池片的搭接边缘上间断设置。
[0020] 在一种实施方式中，在每一对相邻的所述太阳能电池片的相接触的正电极和背电极的端部处施加有所述粘结剂。
[0021] 在一种实施方式中，所述粘结剂位于每一对相邻的所述太阳能电池片的相接触的正电极和背电极的一侧，并且每一对相邻的所述太阳能电池片的相接触的正电极和背电极的接合高度大于或等于所述粘结剂的高度。
[0022] 在一种实施方式中，所述粘结剂在第一方向上延伸以跨越多个所述太阳能电池片。
[0023] 在一种实施方式中，所述粘结剂为导电胶，或者所述粘结剂不具有导电性。
[0024] 根据本实用新型的另一个方面，提供了一种太阳能电池片，多个所述太阳能电池片能够在第一方向上以叠瓦方式依次相连，其特征在于，所述太阳能电池片包括基体片，所述基体片的顶表面上设置有沿第二方向延伸的正电极，所述基体片的底表面上设置有背电极或背电场，所述太阳能电池片被构造为使得当两个所述太阳能电池片沿所述第一方向以叠瓦方式连接时，所述两个太阳能电池片中的一个的所述正电极与另一个的所述背电极或背电场之间能够直接接触以实现导电连接。
[0025] 在一种实施方式中，所述基体片的底表面上设置有沿平行于所述第二方向的第三方向(D3)延伸的背电极(12)，所述正电极和所述背电极在所述第一方向上存在间隔，当两个所述太阳能电池片沿所述第一方向以叠瓦方式连接时，所述两个太阳能电池片中的一个的所述正电极能够与另一个的所述背电极对准并接触，
[0026] 并且，所述正电极和/或所述背电极在其延伸方向上间断设置，所述正电极和所述背电极在所述第一方向上至少部分地对准。
[0027] 在一种实施方式中，所述正电极在所述第二方向上间断设置，所述背电极在所述第三方向上连续设置；或者
[0028] 所述正电极在所述第二方向上连续设置，所述背电极在所述第三方向上间断设置；或者
[0029] 所述正电极在所述第二方向上间断设置，所述背电极在所述第三方向上间断设置，所述正电极和所述背电极在所述第一方向上对齐。
[0030] 在一种实施方式中，所述正电极和所述背电极均形成为锯齿状结构，当两个所述太阳能电池片以叠瓦方式连接时，所述两个太阳能电池片的所述正电极与所述背电极以齿条啮合的形式相互接触。
[0031] 根据本实用新型，在将太阳能电池片互联成叠瓦组件时，太阳能电池片之间通过彼此间正电极和背电极的直接接触而实现导电互联，因而可以省略具有导电性的导电胶。这样，环境侵蚀、高低温交变、热胀冷缩等容易破坏导电胶的因素便不会影响本实用新型的叠瓦组件，叠瓦组件不容易出现电流虚接和断路。并且，由于不必设置导电胶，那么溢胶而造成的叠瓦组件的正负极断路等问题也就不会发生。另外，由于不要求粘结剂的导电性，叠瓦组件的生产成本也得以降低。
附图说明
[0032] 为了更好地理解本实用新型的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的优选实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本实用新型的优选实施方式，对本实用新型的范围没有任何限制作用，图中各个部件并非按比例绘制。
[0033] 图1为根据本实用新型一种优选实施方式的太阳能电池片的示意图；
[0034] 图2为由图1中的太阳能电池片
叠加而成的叠瓦组件；
[0035] 图3-图7为图1中太阳能电池片的几种替代性优选实施方式的示意图；
[0036] 图8-图12为沿着图2中的A-A线截取的侧视剖视图，示出了几种优选实施方式中相邻两个太阳能电池片之间的连接状态。
具体实施方式
[0037] 现在参考附图，详细描述本实用新型的具体实施方式。这里所描述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。
[0038] 本实用新型提供了一种叠瓦组件、太阳能电池片，图1至图12示出了本实用新型的若干优选实施方式。
[0039] 图1示出了本实用新型的一个优选实施方式的太阳能电池片1，图2为多个图1中的太阳能电池片1以叠瓦方式排列成的叠瓦组件2。首先需要说明的是，后文将要提到的“第一方向”可以被理解为是叠瓦组件2中各个太阳能电池片1的排布方向，其大致与各个矩形太阳能电池片1的宽度方向一致，第一方向在图2中由D1示出；“第二方向”可以被理解为是矩形太阳能电池片1的顶表面24上的一个长度方向，第二方向在图3中由D2示出；“第三方向”可以被理解为是矩形太阳能电池片1的底表面25上的一个长度方向，第三方向在图3中由D3示出。
[0040] 下面继续参考图1。太阳能电池片1包括基体片11，基体片11优选地由硅制成。基体片11的表面印刷有多个电极，电极优选地由银制成。具体地，基体片11的顶表面24上印刷有沿第二方向D2延伸的正电极13，基体片11的底表面25上设置有背电极12或背电场14。当太阳能电池片1以叠瓦方式连接时，任意相邻的两个太阳能电池片1中的一个的正电极13能够和另一个的背电极12或背电场14直接物理接触而进行导电连接。
[0041] 优选地，如图1、图3至图5所示，基体片11的底表面25上沿平行于第二方向D2的第三方向D3印刷有背电极12，正电极13和背电极12在第一方向D1上存在间隔。当两个太阳能电池片1沿第一方向D1以叠瓦方式连接时，两个太阳能电池片1中的一个的正电极13能够与另一个的背电极12对准并接触。可以理解，图1中所示的为太阳能电池片1的顶表面24，因而背电极12应设置在与其指向的位置相对的底表面25上。
[0042] 为了方便生产及装配，可以将太阳能电池片1加工成使其顶表面24和底表面25均为矩形。正电极13和背电极12分别设置在顶表面24和底表面25的相对的边缘上。例如，正电极13和背电极12可以分别设置在顶表面24和底表面25的纵向边缘上。这样的设置可以避免出现太阳能电池片1之间的大面积的重叠，从而使叠瓦组件2的暴露面积增大。并且，第一方向D1可以为平行于顶表面24、底表面25的横向边缘的方向，也就是说第一方向D1垂直于第二方向D2和第三方向D3。
[0043] 为了节省电极的制造材料，同时又不影响太阳能电池片1之间的导电性，可以将正电极13和/或背电极12设置为沿其延伸方向间断设置，这样，正电极13和背电极12的总的设置长度不一定相等。同时，为了使得正电极13和背电极12能够接触，还需将太阳能电池片1设置为使得正电极和背电极至少部分地在第一方向D1上对齐。例如，如图3中所示，正电极13在顶表面24上沿第二方向D2间断设置，背电极12在底表面25上沿第三方向D3间断设置，且正电极13和背电极12的各部段在第一方向D1上对齐；或者，如图4中所示，正电极13在顶表面24上沿第二方向D2间断设置，背电极12在底表面25上沿第三方向D3连续设置；或者如图5中所示，正电极13在顶表面24上沿第二方向D2连续设置，背电极12在底表面25上沿第三方向D3间断设置。
[0044] 或者，为了实现高效导电，还可以选择正电极13在第二方向D2上连续设置，背电极12在第三方向D3上连续设置，正电极13和背电极12的接触面积尽可能大，从而使电流传导效率较高。
[0045] 为了进一步增大相邻的太阳能电池片1的正电极13和背电极12之间的接触面积，可以将正电极13和背电极12设置为锯齿状结构，以使得相邻的太阳能电池片1相接合时，正电极13和背电极12以齿条啮合的形式相互接触，这种方案在图12中示出。这样的设置不仅能够增大正电极13和背电极12之间的接触面积，还能够提升太阳能电池片1之间的互联的稳定性。
[0046] 在如图6和图7所示的实施方式中，可以用背电场14替代背电极12。在图7所示的方案中，由于正电极13设置为间断设置，太阳能电池片1的底表面25的对应边缘也可以设置对应的缺口，并在该边缘处施加背电场14。
[0047] 本实用新型所提供的叠瓦组件2可以由上述的太阳能电池片1彼此相连而形成。太阳能电池片1彼此互联之后，可以通过粘结剂4将各个太阳能电池片1相对于彼此固定，粘结剂4优选地可以不具有导电性，当然，粘结剂4也可以具有导电性。例如，粘结剂4可以是丙烯酸树脂、有机硅树脂、
环氧树脂、聚氨酯等材料制成，并且为形成一定的厚度，需要在树脂中添加一些助剂或物质，如
固化剂、交联剂、
偶联剂或
橡胶球等。
[0048] 粘结剂4也可以具有多种设置形式。例如，可以在相邻的太阳能电池片1的搭接边缘上连续地或间断地施加粘结剂4，或者可以沿第一方向D1在多个太阳能电池片1的顶表面24上施加粘结剂4从而让粘结剂4跨越多个太阳能电池片1。
[0049] 图8-图12示出的几种实施方式中的相邻的两个太阳能电池片1的互联状态下的截面图，这些截面图可以被视为图2中的叠瓦组件2沿A-A线剖开的视图。为了方便描述，将附图中的两个太阳能电池片1分别称为第一太阳能电池片21和第二太阳能电池片22。
[0050] 其中，图8、图9和图12中，第一太阳能电池片21的正电极13与第二太阳能电池片22的背电极12导电接触，正电极13和背电极12的彼此接触的表面为导电接触表面23。粘结剂4在第一太阳能电池片21和第二太阳能电池片22的搭接边缘上间断地设置。该粘结剂4结构可以是对每一个搭接边缘间断地施加点状粘结剂4而形成的，或者是在叠瓦组件2的顶表面上施加多个沿第一方向D1延伸的粘结剂4而形成的。可以看到，在图8和图9中，粘结剂4部分的高度(即在图8中的高度方向H上的尺寸)等于正电极13和背电极12的接合高度(即正电极13和背电极12的接触部分在高度方向H上的尺寸)。图12中正电极13和背电极12的接合尺寸应小于正电极13的高度与背电极12的高度的和。
[0051] 在图10中，第一太阳能电池片21的正电极13与第二太阳能电池片22的背电极12导电接触，正电极13和背电极12的彼此接触的表面为导电接触表面23。粘结剂4在第一太阳能电池片21和第二太阳能电池片22的搭接边缘上间断地设置，并且在正电极13和背电极12的端部处施加有粘结剂4，这样的设置能够防止叠瓦组件2的
层压过程中EVA进入太阳能电池片1之间的接触部位而阻碍电连接。
[0052] 在图11中，第一太阳能电池片21的正电极13与第二太阳能电池片22的背电极12导电接触，正电极13和背电极12的彼此接触的表面为导电接触表面23，粘结剂4在第一太阳能电池片21和第二太阳能电池片22的搭接边缘上间断地设置，并且粘结剂4的高度小于正电极13和背电极12的接合高度。
[0053] 本实用新型同时还提供了一种制造上述太阳能电池片1的制造方法，其包括如下步骤：
[0054] 制造多个太阳能电池片1，多个太阳能电池片1能够在第一方向D1上以叠瓦方式依次相连，太阳能电池片1的基体片11的顶表面24上印刷有沿第二方向D2延伸的正电极13，基体片11的底表面25上印刷有沿平行于第二方向D2的第三方向D3延伸的背电极12，正电极13和背电极12在第一方向D1上存在间隔，当两个太阳能电池片1以叠瓦方式连接时，两个太阳能电池片1中的一个的正电极13与另一个的背电极12对准并接触；
[0055] 在各个太阳能电池片1上施加粘结剂4；
[0056] 将多个太阳能电池片1沿第一方向D1以叠瓦方式排列、相互固定并使得任意相邻的两个太阳能电池片1中的一个的正电极13与另一个的背电极12接触。
[0057] 进一步地，制造多个太阳能电池片1的步骤包括：
[0058] 对整片太阳能电池片1进行预处理；
[0059] 将预处理之后的整片太阳能电池片1切割成小片从而形成多个太阳能电池片1。
[0060] 进一步地，对整片太阳能电池片1进行预处理的步骤包括：
[0061] 在整片太阳能电池片1的总基体片11表面上制绒；
[0062] 在总基体片11的
正面和背面均生长沉淀一层内
钝化层；
[0064] 在中钝化层上生长沉积一层外钝化层。
[0065] 更具体地，内钝化层采用热氧化法或笑气氧化或臭氧化或
硝酸溶
液化学法沉积，且内钝化层设置为
二氧化硅膜层；并且/或者
[0066] 中钝化层采用PECVD或ALD层或固体靶材经PVD层方法沉积，且中钝化层设置为三氧化二
铝膜层或含有三氧化二铝的膜层；并且/或者
[0067] 外钝化层采用PVD、CVD或者ALD方法沉积。
[0068] 上述的各项工序，能够再具体和优化。例如，对于制绒步骤，采用单晶
硅片经过表面制绒获得良好的绒面结构，从而实现增大
比表面积可以接受更多
光子(能量)，同时减少入射光的反射，其后续可包括清洗制绒时残留的液体的步骤，以减少酸性和
碱性物质对电池制结的影响。在制绒之后还可以包括制
PN结的步骤，其包括：通过三氯氧磷和硅片进行反应，得到磷
原子；经过一定时间，磷原子进入硅片的表
面层，并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散，形成了N型
半导体和P型半导体的交界面。完成扩散制结工序，实现光能到
电能的转换。由于扩散制结在硅片边缘形成了短路通道，PN结的正面所收集到的光生
电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面，而造成短路，经过等离子
刻蚀将边缘PN结刻蚀去除，能够避免边缘造成短路，另外，还可以增加SE工艺步骤。并且，由于扩散制结工序会使硅片表面形成一层磷硅玻璃，通过去磷硅玻璃工序减少对叠瓦电池效率的影响。
[0069] 进一步地，在形成钝化层之后还可以对硅片进行激光开槽；在印刷电极之后进行
烧结，并通过光衰炉或者电注入炉，减少电池池光致衰减，最后进行电池测试分档。
[0070] 将硅片裂片成多个太阳能电池片1的步骤优选地使用
激光切割机来完成。对于烧结好的整片硅片增加在线激光切割划片工序，烧结好的整片硅片进入划片检测位进行外观检查并对OK片进行视觉
定位(外观检测不良会自动分流至NG位)，根据在线生产
节拍可以自由设置多轨划片机或预设缓存堆栈区，以实现在线连续进料作业。按照切割划片最优效果设定
激光器相关参数，以实现较快的切割速度、较窄的切割热影响区和
切割线宽、更优的均匀性以及预定的切割深度等。完成自动切割后通过在线激光划片机自动掰片机构完成切割位置处裂片实现各个太阳能电池片1的自然分离。需要注意的是，激光切割面为远离PN结侧，避免PN结受损出现
漏电流，需要划片上料前确认电池片正
反面方向，若方向相反需增加单独的180°换向装置。
[0071] 最后，将各个太阳能电池片1串联成叠瓦组件2后，经过自动排版汇流、胶膜和
背板敷设、中检、层压、修边、装框、中间位
接线盒、固化、清洗、测试等环节完成叠瓦组件2封装。
[0072] 本实用新型的太阳能电池片、叠瓦组件和制造方法，使得太阳能电池片互联成叠瓦组件时，太阳能电池片之间通过彼此间正电极和背电极的直接接触而实现导电互联，因而可以省略具有导电性的导电胶。这样，环境侵蚀、高低温交变、热胀冷缩等容易破坏导电胶因素便不会影响本实用新型的叠瓦组件，因而不容易出现电流虚接和断路。并且，由于不必设置导电胶，那么溢胶而造成的叠瓦组件的正负极断路等问题也就不会发生。另外，由于不要求粘结剂的导电性，叠瓦组件的生产成本也得以降低。
[0073] 本实用新型的多种实施方式的以上描述出于描述的目的提供给相关领域的一个普通技术人员。不意图将本实用新型排他或局限于单个公开的实施方式。如上所述，以上教导的领域中的普通技术人员将明白本实用新型的多种替代和变型。因此，虽然具体描述了一些替代实施方式，本领域普通技术人员将明白或相对容易地开发其他实施方式。本实用新型旨在包括这里描述的本实用新型的所有替代、改型和变型，以及落入以上描述的本实用新型的精神和范围内的其他实施方式。
[0074] 附图标记：
[0075] 太阳能电池片 1
[0076] 叠瓦组件 2
[0077] 太阳能电池片的顶表面 24
[0078] 太阳能电池片的底表面 25
[0079] 基体片 11
[0080] 正电极 13
[0081] 背电极 12
[0082] 背电场 14
[0083] 粘结剂 4
[0084] 第一太阳能电池片 21
[0085] 第二太阳能电池片 22
[0086] 导电接触表面 23
[0087] 第一方向 D1
[0088] 第二方向 D2
[0089] 第三方向 D3
[0090] 高度方向 H
