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无主栅、高效率背接触太阳能电池背板、组件及制备工艺

阅读:546发布:2023-01-17

专利汇可以提供无主栅、高效率背接触太阳能电池背板、组件及制备工艺专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及 太阳能 电池 领域,特别涉及无主栅、高效率背 接触 太阳能电池 背板 、组件及制备工艺。所述无主栅、高效率背接触太阳能电池背板由上至下依次为电连接层和 基层 ,所述电连接层与基层之间通过粘接剂连接;所述电连接层包括导电线、绝缘线,所述导电线和绝缘线通过编织呈网状结构,所述相邻导电线间编织有绝缘线。其有益效果是,提供一种能够有效防止P 电极 和N电极 短路 、低成本、高耐隐裂、高效率、高 稳定性 的无主栅、高效率背接触太阳能电池背板、组件及制备工艺。,下面是无主栅、高效率背接触太阳能电池背板、组件及制备工艺专利的具体信息内容。

1.无主栅、高效率背接触太阳能电池背板,其特征在于,所述无主栅、高效率背接触太阳能电池背板由上至下依次为电连接层和基层,所述电连接层与基层之间通过粘接剂连接;所述电连接层包括导电线、绝缘线,所述导电线和绝缘线通过编织呈网状结构,所述相邻导电线间编织有绝缘线。
2.根据权利要求1所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池背板,其特征在于,所述背板的电连接层上设置有定位件。
3.根据权利要求1所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池背板,其特征在于,所述相邻导电线之间的距离为0.1mm~30mm;所述与导电线垂直编织的相邻平行排列绝缘线之间的距离为0~30mm。
4.根据权利要求1所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池背板,其特征在于,所述的导电线的材料为金、、铜包铝、铜包钢中的任一种;所述导电线的横截面形状为圆形、方形、椭圆形中的任一种;所述横截面形状的外接圆直径为0.05mm~1.5mm。
5.根据权利要求1所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池背板,其特征在于,所述绝缘线的材料为树脂、塑料、橡胶、PVC中的任一种或几种组合;所述绝缘线的横截面形状为圆形、方形、椭圆形中的任一种或几种组合;所述绝缘线横截面形状的外接圆直径为
0.05mm~1.5mm。
6.根据权利要求1所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池背板,其特征在于,所述的导电线表面有低熔点材料或涂覆有导电胶;所述低熔点材料为、锡铅合金、锡铅银合金、锡铋合金或锡铅银合金中的任一种或两种组合;镀层或导电胶层厚度为5μm~50μm。
7.根据权利要求1所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池背板,其特征在于,所述导电线的数量为10根~500根;所述绝缘线的数量为20根~500根。
8.根据权利要求1所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池背板,其特征在于,所述粘接剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯树脂、环树脂、聚酯树 脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂中的任一种或两种组合。
9.根据权利要求1所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池背板,其特征在于,所述电连接层设置有P汇流条电极和N汇流条电极,所述P汇流条电极和所述N汇流条电极设置于所述电连接层两侧。
10.根据权利要求9所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池背板,其特征在于:所述汇流条电极的表面具有凹凸形状。
11.无主栅、高效率背接触太阳能电池组件,包括由上至下连接的前层材料、封装材料、太阳能电池层、封装材料、背板,其特征在于,所述太阳电池层包括若干个电池片,所述电池片的背光面排列有与P型掺杂层连接的P电极和与N型掺杂层连接的N电极,所述电池片与背板上的电连接层电连接,所述背板为权利要求1-10任一所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池背板。
12.根据权利要求11所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池组件,其特征在于,所述导电线与所述P电极通过点状P电极或者线型P电极电连接,所述导电线与所述N电极通过点状N电极或者线型N电极电连接。
13.根据权利要求12所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池组件,其特征在于,所述点状P电极和所述点状N电极的总个数为1000~40000个。
14.根据权利要求12所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池组件,其特征在于,所述点状电极或者线型电极材料为银浆、导电胶、焊锡中的任一种。
15.根据权利要求14所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池组件,其特征在于,所述导电胶为低电阻率导电粘接胶,其主要成分为导电粒子和高分子粘接剂。
16.根据权利要求15所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池组件,其特征在于,所述导电胶中的导电粒子为金、银、铜、镀金镍、镀银镍或镀银铜中的任一种或几种的组合;所述导电粒子的形状为球形、片状、橄榄状、针状中的任一种或几种的组合;导电粒子的粒径为
0.01um~5um。
17.根据权利要求15所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池组件,其特 征在于,所述导电胶中的高分子粘接剂为环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂中的任一种。
18.根据权利要求11所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池组件,其特征在于,所述点状P电极的直径为0.4mm~1.5mm,所述线型P电极的宽度为0.4mm~1.5mm,所述同一导电线上连接的两个相邻点状P电极或线型P电极之间的距离7mm~10mm;所述点状N电极的直径为0.4mm~1.5mm,所述线型N电极的宽度为0.4mm~1.5mm,所述同一导电线上连接的两个相邻点状N电极或线型N电极之间的距离7mm~10mm。
19.根据权利要求11所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池组件,其特征在于,所述P电极与N电极之间设置有绝缘层,所述绝缘层材料为热塑性树脂或热固性树脂。
20.根据权利要求19所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池组件,其特征在于,所述树脂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烃树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂中的任一种。
21.根据权利要求11所述无主栅、高效率背接触太阳能电池组件,其特征在于,所述太阳能电池背板的电连接层分模设置,装上电池片后形成电池模块,所述电池模块通过电连接层两侧设置的汇流条电极连接,所述太阳电池层的电池片个数为1~120个,其中,包括1~120个电池模块,所述电池模块包括1~120个电池片。
22.无主栅、高效率背接触太阳能电池组件的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:制备电连接层:先将各平行排列的导电线间排列绝缘线,后同平行排列的绝缘线交叉编织呈网状结构,最后将编织成的网状结构与涂覆有粘结剂的背板固定;
步骤二:将所述P汇流条电极和所述N汇流条电极设置于所述电连接层两侧,将背光面设置有与P型掺杂层连接的P电极和与N型掺杂层连接的N电极的电池片与背板上电连接层中的导电线电连接,所述电池片构成太阳能电池层, 连接电连接层上的汇流条电极;
步骤三:依次将前层材料、封装材料和步骤二所制备出具有太阳能电池层的背板顺序进行层叠,层压得到电池组件。
23.根据权利要求22所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池组件的制备方法,其特征在于,所述电池片上的P电极和N电极在平面上具有镜面对称结构,当电池片的数量大于1时,组装电池片的方式为,将第一块电池片与电连接层连接后,将第二块电池片在水平面旋转180度,两片电池边缘对齐,使第二块电池片上的P电极与第一块电池片上的N电极在一条导电线上,然后正常放置第三片背接触电池,使第三块电池片上的P电极与第二块电池片的N电极在一条导电线上,重复上述操作形成串联结构,形成太阳能电池层。
24.根据权利要求22所述无主栅、高效率背接触太阳能电池组件的制备方法,其特征在于,所述层压的参数根据封装材料的硫化特性进行设定,所述封装材料为EVA,层压参数为145℃下层压16分钟。
25.根据权利要求22所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池组件的制备方法,其特征在于,在P电极和N电极之间的绝缘层处丝网印刷上热塑性树脂或热固性树脂。
26.根据权利要求22所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池组件的制备方法,其特征在于,在电连接层上设置定位件;步骤二中电池片与导电线的电连接方式为通过丝网印刷的方式在电池片的P型掺杂层和N型掺杂层上涂覆导电胶,然后将涂覆好导电胶的电池片通过电连接层上的定位件放置于电连接层上,所述导电胶在加热过程中固化形成P电极和N电极,经加热后使所述导电线同所述P型掺杂层或所述N型掺杂层通过所述导电胶形成欧姆接触,实现导电线与电池片的电连接。
27.根据权利要求22所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池组件的制备方法,其特征在于,在电连接层上设置定位件;步骤二中电池片与导电线的电连接方式为通过在所述导电线上采用镀层工艺镀有低熔点材料连接,然后将所 述电池片通过所述电连接层上的定位件放置于所述电连接层上,经加热过程后使导电线同所述P型掺杂层或所述N型掺杂层通过低熔点材料熔化焊接固定形成P电极和N电极,实现导电线与电池片的电连接,所述低熔点材料为镀焊锡、锡铅合金、锡铋合金或锡铅银合金中的任一种。
28.根据权利要求26或27任一项所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池组件的制备方法,其特征在于,所述的加热过程在电池片正面使用加热垫;所述加热垫的加热温度
40~80℃。
29.根据权利要求26或27任一项所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池组件的制备方法,其特征在于,所述的加热方式为红外辐射、电阻丝加热、热加热中的任一种,加热温度为150~500℃。
30.根据权利要求27所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池组件的制备方法,其特征在于,所述镀层工艺为热浸镀、电镀化学镀中的任一种。

说明书全文

无主栅、高效率背接触太阳能电池背板、组件及制备工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及太阳能电池领域,特别涉及无主栅、高效率背接触太阳能电池背板、组件及制备工艺。

背景技术

[0002] 能源是人类活动的物质基础,随着人类社会的不断发展和进步,对能源的需求与日俱增。传统的化石能源属于不可再生能源已经很难继续满足社会发展的需求,因此全球各国近年来对新能源和可再生源的研究和利用日趋火热。其中太阳能发电技术具有将太阳光直接转化为电、使用简单、环保无污染、能源利用率高等优势尤其受到普遍的重视。太阳能发电是使用大面积的P-N结二极管在阳光照射的情况下产生光生载流子发电。
[0003] 现有技术中,占主导地位并大规模商业化的晶体太阳电池,其发射区和发射区电极均位于电池正面(向光面),即主栅、辅栅线均位于电池正面。由于太阳能级硅材料电子扩散距离较短,发射区位于电池正面有利于提高载流子的收集效率。但由于电池正面的栅线阻挡了部分阳光(约为8%),从而使太阳能电池的有效受光面积降低并由此而损失了一部分电流。另外在电池片串联时,需要用带从一电池的正面焊接到另一块电池的背面,如果使用较厚的镀锡铜带会由于其过于坚硬而导致电池片的碎裂,但若用细宽的镀锡铜带又会遮蔽过多的光线。因此,无论使用何种镀锡焊带都会带来串联电阻带来的损耗和光学损耗,同时不利于电池片的薄片化。为了解决上述技术问题,本领域技术人员将正面电极转移到电池背面,开发出无主栅背接触太阳能电池,背接触太阳电池是指电池的发射区电极和基区电极均位于电池背面的一种太阳电池。背接触电池有很多优点:①效率高,由于完全消除了正面栅线电极的遮光损失,从而提高了电池效率。②可实现电池的薄片化,串联使用的金属连接器件都在 电池背面,不存在从正面到背面的连接可以使用更薄的硅片,从而降低成本。③更美观,电池的正面颜色均匀,满足了消费者的审美要求。
[0004] 背接触太阳电池包括MWT、EWT和IBC等多种结构。背接触太阳电池大规模商业化生产的关键是在于如何高效低成本的将背接触太阳电池串联起来并制作成太阳能组件。MWT组件通常的制备方法是使用复合导电背板,在导电背板上施加导电胶,在封装材料上对应的位置冲孔使导电胶贯穿封装材料,将背接触太阳电池准确地放置于封装材料上使导电背板上的导电点与背接触太阳电池上的电极通过导电胶接触,然后在电池片上铺设上层EVA和玻璃,再将整个层叠好的模组翻转进入层压机进行层压。此工艺存在以下几个缺陷
1、所使用的复合导电背板是在背板中复合导电金属箔,通常为铜箔,且需要对铜箔进行激光刻蚀或化学腐蚀。由于激光刻蚀对于简单图形尚可操作,对于复杂图案刻蚀速度慢,生产效率低,而化学腐蚀除了需预先制备形状复杂且耐腐蚀的掩膜外还存在环境污染和腐蚀液对高分子基材的腐蚀。所以此方式制造的导电型背板制造工艺复杂,成本极高。2、需要对太阳电池片后层的封装材料进行冲孔以便使导电胶贯穿封装材料,由于封装材料通常是粘弹体,进行精确冲孔难度极大。3、需要精确的点胶设备将导电胶涂覆在背板的相应位置,对MWT这种背接触点较少的电池还可以操作,对IBC等背接触点面积小、数量大的背接触电池使用点胶设备根本无法实现。
[0005] IBC技术将P-N结放置于电池背面,正面无任何遮挡同时减少了电子收集的距离,因此可大幅度提高电池片效率。IBC电池在正面使用浅扩散、轻掺杂和SiO2钝化层等技术减少复合损失,在电池背面将扩散区限制在较小的区域,这些扩散区在电池背面成点阵排列,扩散区金属接触被限制在很小的范围内呈现为数量众多的细小接触点。IBC电池减少了电池背面的重扩散区的面积,掺杂区域的饱和暗电流可以大幅减小,开路电压和转换效率得以提高。同时通过数量众多的小接触点收集电流使电流在背表面的传输距离减少,大幅度降低组件的串联内阻。
[0006] IBC背接触电池由于具有常规太阳能电池难以达到的高效率而备受业界关注,已经成为新一代太阳能电池技术的研究热点。但现有技术中IBC太阳能电池模块P-N结位置相邻较近且均在电池片背面,难以对IBC电池模块进行串联并制备成组件。为解决上述问题,现有技术也出现了多种对IBC无主栅背接触太阳能电池的改进,Sunpower公司是该发明将相邻的P或N发射极通过浆丝网印刷细栅线相连最终将电流导流至电池边缘,在电池片边缘印刷较大的焊点再使用连接带进行焊接串联,并且目前太阳能领域一直使用丝网印刷技术形成电流的汇流,如最新申请专利201310260260.8,201310606634.7,201410038687.8,201410115631.8。
[0007] 专利WO 2011143341 A2公开了一种无主栅背接触太阳能电池,包括衬底,多个相邻的P掺杂层和N掺杂层位于衬底背面,P掺杂层和N掺杂层与金属接触层层叠,并且P掺杂层和N掺杂层与金属接触层之间设置有钝化层,所述钝化层上具有大量的纳米连接孔,所述纳米连接孔连接P掺杂层和N掺杂层与金属接触层;但该发明利用纳米孔连接金属接触层会使电阻增大,而且制造工艺复杂,对制造设备有较高的要求,该发明不能把多片太阳能电池与电连接层集成为一个模块,而把电池片集成为太阳能电池模块之后不仅方便组装成组件,而且方便调整模块间的串并联,最终便于调整太阳能电池模块中电池片的串并联方式,减小组件的连接电阻。
[0008] 专利US 20110041908 A1公开了一种背面具有细长交叉指状发射极区域和基极区域的背接触式太阳能电池及其生产方法,具有半导体衬底,半导体衬底的背面表面上设有细长基极区域和细长发射极区域,基极区域为基极半导体类型,发射极区域设有与所述基极半导体类型相反的发射极半导体类型;细长发射极区域设有用于电接触发射极区域的细长发射极电极,细长基极区域设有用于电接触基极区域的细长基极电极;其中细长发射极区域具有比细长发射极电极小的结构宽度,并且其中细长基极区域具有比所述细长基极电极小的结构宽度。该发明采用的细长导电件使太阳能电池具有良好的集电性能,但是需要有 设置大量的导电件来有效收集电流,因此导致制造成本增加,工艺步骤复杂。
[0009] 专利EP 2709162 A1公开了一种太阳能电池,运用于无主栅背接触太阳能电池,公开了彼此分开并交替排列的电极接触单元,通过纵向的连接体连接电极接触单元,形成“工”形电极结构;但是该种结构在电池片上进行了两次连接,第一次是电池片与电极接触单元连接,然后还需要通过连接体连接电极接触单元,两次连接带来了工艺上的复杂性,以及造成过多的电极接触点,可能造成“断连”或者“错连”,不利于无主栅、高效率背接触太阳能电池的整体性能。
[0010] 由于目前该领域的发明使用细栅线进行电流收集,在5寸电池片上尚可使用,但在现有技术中普遍流行的6寸或更大的硅片上就会遇到串联电阻上升和填充因子下降等问题,导致所制造的组件功率严重降低。在现有技术中的IBC电池也可以在相邻的P或N发射极之间丝网印刷比较宽的银浆栅线来降低串联电阻,但由于用银量的增加带来成本的急剧上升,同时宽的栅线也会产生P-N之间的绝缘效果变差,易漏电的问题。

发明内容

[0011] 本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种使用无主栅背排线技术生产的结构简单组装电池片方便、低成本、高耐隐裂、高效率、高稳定性的无主栅、高效率背接触太阳能电池背板、组件及制备工艺。
[0012] 本发明提供的一种无主栅、高效率背接触太阳能电池背板、组件及其的主要技术方案为:
[0013] 一种无主栅、高效率背接触太阳能电池背板,所述无主栅、高效率背接触太阳能电池背板由上至下依次为电连接层和基层,所述电连接层与基层之间通过粘接剂连接;所述电连接层包括导电线、绝缘线,所述导电线和绝缘线通过编织呈网状结构,所述相邻导电线间编织有绝缘线。
[0014] 所述背板的电连接层上设置有定位件,便于电池片与电连接层连接时的对准。
[0015] 所述相邻导电线之间的距离为0.1mm~30mm;所述与导电线垂直编织的相邻平行排列绝缘线之间的距离为0~30mm。
[0016] 所述的导电线的材料为金、银、铜、、铜包铝、铜包钢中的任一种;所述导电线的横截面形状为圆形、方形、椭圆形中的任一种;所述横截面形状的外接圆直径为0.05mm~1.5mm。
[0017] 所述绝缘线的材料为树脂、塑料、硅橡胶、PVC中的任一种或几种组合;所述绝缘线的横截面形状为圆形、方形、椭圆形中的任一种或几种组合;所述绝缘线横截面形状的外接圆直径为0.05mm~1.5mm。
[0018] 所述的导电线表面镀有低熔点材料或涂覆有导电胶;所述低熔点材料为锡、锡铅合金、锡铅银合金、锡铋合金或锡铅银合金中的任一种或两种组合;镀层或导电胶层厚度为5μm~50μm。
[0019] 所述导电线的数量为10根~500根;所述绝缘线的数量为20根~500根。
[0020] 所述粘接剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯树脂、环树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂中的任一种或两种组合。
[0021] 所述电连接层设置有P汇流条电极和N汇流条电极,所述P汇流条电极和所述N汇流条电极设置于所述电连接层两侧。
[0022] 所述汇流条电极的表面具有凹凸形状。
[0023] 一种无主栅、高效率背接触太阳能电池组件,包括由上至下连接的前层材料、封装材料、太阳能电池层、封装材料、背板,其特征在于,所述太阳电池层包括若干个电池片,所述电池片的背光面排列有与P型掺杂层连接的P电极和与N型掺杂层连接的N电极,所述电池片与背板上的电连接层电连接,所述背板为上述所述的背板。
[0024] 所述导电线与所述P电极通过点状P电极或者线型P电极电连接,所述导电线与所述N电极通过点状N电极或者线型N电极电连接。
[0025] 所述点状P电极的直径为0.4mm~1.5mm,所述线型P电极的宽度为0.4mm~1.5mm,所述同一导电线上连接的两个相邻点状P电极或线型P电极 之间的距离7mm~
10mm;所述点状N电极的直径为0.4mm~1.5mm,所述线型N电极的宽度为0.4mm~1.5mm,所述同一导电线上连接的两个相邻点状N电极或线型N电极之间的距离7mm~10mm。。
[0026] 所述点状P电极和所述点状N电极的总个数为1000~40000个。
[0027] 所述点状电极或者线型电极材料为银浆、导电胶、焊锡中的任一种。
[0028] 所述导电胶为低电阻率导电粘接胶,其主要成分为导电粒子和高分子粘接剂。
[0029] 所述导电胶中的导电粒子为金、银、铜、镀金镍、镀银镍或镀银铜中的任一种或几种的组合;所述导电粒子的形状为球形、片状、橄榄状、针状中的任一种或几种的组合;导电粒子的粒径为0.01um~5um。
[0030] 所述导电胶中的高分子粘接剂为环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂中的任一种。
[0031] 所述P电极与N电极之间设置有绝缘层,所述绝缘层材料为热塑性树脂或热固性树脂。
[0032] 所述树脂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烃树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂中的任一种。
[0033] 所述太阳能电池背板的电连接层分模块设置,装上电池片后形成电池模块,无主栅、高效率背接触太阳能电池组件包含的电池片个数、电池模块个数、电池模块内的电池片个数的数量可由以下公式限定;Z代表电池组件总的电池片个数,Y代表所述电池模块的个数,X代表所述电池模块包含的电池片个数,其中1≤Y≤X≤Z;X×Y=Z。
[0034] 所述电池模块通过电连接层两侧设置的汇流条电极连接,所述太阳电池层的电池片个数为1~120个,其中,包括1~120个电池模块,所述电池模块包括1~120个电池片。
[0035] 一种无主栅、高效率背接触太阳能电池组件的制备方法,包括以下步骤:
[0036] 步骤一:制备电连接层:先将各平行排列的导电线间排列绝缘线,后同平 行排列的绝缘线交叉编织呈网状结构,最后将编织成的网状结构与涂覆有粘结剂的背板固定;
[0037] 步骤二:将所述P汇流条电极和所述N汇流条电极设置于所述电连接层两侧,将背光面设置有与P型掺杂层连接的P电极和与N型掺杂层连接的N电极的电池片与背板上电连接层中的导电线电连接,所述电池片构成太阳能电池层,连接电连接层上的汇流条电极;
[0038] 步骤三:依次将前层材料、封装材料和步骤二所制备出具有太阳能电池层的背板顺序进行层叠,层压得到电池组件。
[0039] 所述电池片上的P电极和N电极在平面上具有镜面对称结构,当电池片的数量大于1时,组装电池片的方式为,将第一块电池片与电连接层连接后,将第二块电池片在水平面旋转180度,两片电池边缘对齐,使第二块电池片上的P电极与第一块电池片上的N电极在一条导电线上,然后正常放置第三片背接触电池,使第三块电池片上的P电极与第二块电池片的N电极在一条导电线上,重复上述操作形成串联结构,形成太阳能电池层。
[0040] 所述层压的参数根据封装材料的硫化特性进行设定,所述封装材料为EVA,层压参数为145℃下层压16分钟。
[0041] 其中,在电连接层上设置定位件;使用丝网印刷的方式在背接触电池片的P电极和N电极上涂覆导电胶,然后将涂覆好导电胶的无主栅、高效率背接触太阳能电池通过导电背板上的定位件放置于导电背板上。
[0042] 在P电极和N电极之间的绝缘层处丝网印刷上热塑性树脂或热固性树脂。
[0043] 其中,无主栅、高效率背接触太阳能电池组件的制备方法的步骤二中,电池片与导电线的电连接方式为通过丝网印刷的方式在电池片的P型掺杂层和N型掺杂层上涂覆导电胶,然后将涂覆好导电胶的电池片通过电连接层上的定位件放置于电连接层上,所述导电胶在加热过程中固化形成P电极和N电极,经加热后使所述导电线同所述P型掺杂层或所述N型掺杂层通过所述导电胶形成欧姆接触,实现导电线与电池片的电连接;
[0044] 步骤二中电池片与导电线的电连接另一方式为通过在所述导电线上采用镀层工艺镀有低熔点材料连接,然后将所述电池片通过所述电连接层上的定位件放置于所述电连接层上,经加热过程后使导电线同所述P型掺杂层或所述N型掺杂层通过低熔点材料熔化焊接固定形成P电极和N电极,实现导电线与电池片的电连接,所述低熔点材料为镀焊锡、锡铅合金、锡铋合金或锡铅银合金中的任一种。
[0045] 所述的加热过程在电池片正面使用加热垫;所述加热垫的加热温度为40~80℃。
[0046] 所述的加热方式为红外辐射、电阻丝加热、热加热中的任一种,加热温度为150~500℃。
[0047] 所述镀层工艺为热浸镀、电镀化学镀中的任一种。
[0048] 本发明的实施包括以下技术效果:
[0049] 1、本发明提出一种使用无主栅编织状结构电连接层的技术来实现大尺寸背接触太阳电池的串联并制作相应的太阳能组件的方法。此技术不需要对IBC电池相邻的P或N发射极之间丝网印刷细银浆栅线,可以大幅度减少银浆的用量,从而降低ICB电池的制造成本并简化制造工艺流程。
[0050] 2、效率高,消除了正面栅线电极的遮光损失,从而提高了电池效率;
[0051] 3、可实现电池的薄片化,串联使用的金属连接器件都在电池背面,不存在从正面到背面的连接可以使用更薄的硅片,从而降低成本;
[0052] 4、实用性更强,本发明的背接触太阳电池普遍适用于MWT、EWT和IBC等多种结构;
[0053] 5、耐隐裂,本发明技术生产的组件集成的光伏系统可以完美地避免因一片电池片发生隐裂并损失一定的电流导致整个租串的电流将发生明显的降低的问题,由于此发明所提出的无主栅背排线技术实现了导电体与电池片之间的多点连接,可以提高整个系统对生产制造、运输、安装和使用过程中产生的隐裂和微裂具有极高的容忍性。
[0054] 6、本发明汇流条电极凹凸形状的设置可以增大电极的接触面积,减小电阻。
[0055] 此技术不需要使用导电胶粘接工艺,从而节省导电胶的成本并避免了导电胶需要精确点胶等一系列技术问题。此技术可以实现导电体与电池片之间的焊接,可以大幅度提高组件的长期可靠性。此技术制备的组件中,IBC电池与导电体之间是多点连接,连接点分布更密集,可以达到几千甚至几万个,在硅片隐裂和微裂部位电流传导的路径更加优化,因此由于微裂造成的损失被大大减小,产品的质量提高。通常在光伏系统中,电池片发生隐裂后电池片上部分区域会与主栅发生脱离,此区域产生的电流无法被收集。光伏系统都是采用串联的方式形成矩阵,具有明显的水桶效应,当一片电池片发生隐裂并损失一定的电流时整个组串的电流将发生明显的降低,从而导致整个组串的发电效率大幅度降低。使用该技术生产的组件集成的光伏系统可以完美地避免此类问题发生,由于此发明所提出的无主栅背排线技术实现了导电体与电池片之间的多点连接,使整个光伏系统对生产制造、运输、安装和使用过程中产生的隐裂和微裂痕具有极高的容忍性。可以用一个简单的例子来说明,传统技术生产的太阳能组件就像是普通的玻璃,一个点被撞碎了整块玻璃就粉碎了,而用无主栅背排线技术生产的组件则像是夹胶安全玻璃,一个点碎裂了外观上看起来不美观了,但是整个玻璃的遮风挡雨的功能还在。此技术突破了传统的电池组串工艺,使电池排布更自由,更紧密,采用上述技术的组件有望更小更轻,对下游项目开发来说,这就意味着安装中更小的占地面积,更低的屋顶承重要求和更低的人力成本。无主栅背排线技术可以解决低成本、高效率的背接触太阳电池的连接问题,通过使用铜线代替银主栅降低成本,实现背接触太阳电池真正的工业化规模生产,在提高效率的同时降低成本,为光伏系统提供效率更高、成本更低、稳定性更高、耐隐裂更出色的光伏组件,大大提升光伏系统与传统能源的竞争力。
[0056] 本发明所使用无主栅、高效率背接触太阳能电池整体结构与常规的无主栅、高效率背接触太阳能电池基本一致,但是在无主栅、高效率背接触太阳能电池 完成银浆烧结和功率分档测试后在其发射区电极和基区电极之间的绝缘层处丝网印刷上热塑性或热固性的树脂。此树脂一方面可以起到分离绝缘发射区电极和基区电极的作用,一方面在层压过程中起到粘接无主栅、高效率背接触太阳能电池片和背板的作用。
[0057] 本发明使用的导电背板的另一个优点是具有定位标示,在导电背板的特定位置印刷有定位点。导电背板定位点的设计原理为定位点与背板上的金属线的相对位置精确固定,通过CCD技术可以很容易对背板上的定位点进行识别,通过识别定位点可以精准的将涂有导电胶的无主栅、高效率背接触太阳能电池片放置于导电背板的相应位置,使背接触电池片上发射区电极和基区电极于导电背板上对应的导电金属丝通过导电胶进行接触。附图说明
[0058] 图1点状无主栅、高效率背接触太阳能电池片背面示意图
[0059] 图2线型无主栅、高效率背接触太阳能电池片背面示意图
[0060] 图3导电线截面图(图3a,单层材料导电线界面图;图3b,具有两层材料导电线截面图;图3c,具有三层材料导电线截面图)
[0061] 图4编织结构电连接层截面图
[0062] 图5编织结构电连接层示意图
[0063] 图6无主栅、高效率背接触太阳能电池背板示意图
[0064] 图7太阳能电池组件的太阳能电池层局部示意图
[0065] 图8实施例1和2含有无主栅、高效率背接触太阳能电池背板的太阳能电池组件局部截面图
[0066] 图9实施例3含有无主栅、高效率背接触太阳能电池背板的太阳能电池组件局部截面图
[0067] 1、为铜、铝或钢等金属材料,2、为与1不同的铝或钢等金属材料;3、为锡、锡铅、锡铋或锡铅银金属合金焊料;4、N型掺杂层;41、点状N电极;42、线型N电极区;43、线型N电极;5、P型掺杂层;51、点状P电极;52、 线型P电极区;53、线型P电极;6、N型单晶硅基体;7、绝缘层;8、背板;81、电连接层;82、基层;9、汇流条电极;91、N汇流条电极;92、P汇流条电极;10、太阳能电池层。11、导电线;111、与P电极连接的P导电线;112、与N电极连接的N导电线;12、绝缘线;13、前层材料;14封装材料。
具体实施方式;
[0068] 实施例1
[0069] 如图6所示,一种无主栅高效率背接触太阳能电池背板8,包括电连接层和基层82,电连接层81与基层82之间通过粘接剂连接;电连接层81包括导电线11、绝缘线12,导电线11和绝缘线12通过编织呈网状结构,相邻导电线11间编织有绝缘线12。太阳能电池背板8宽幅651mm,长度662mm。
[0070] 如图8所示,一种包括上述无主栅高效率背接触太阳能电池背板8的太阳能电池组件,包括由上至下连接的前层材料13、太阳能电池层10、背板8,其中,太阳能电池层10包括若干个电池片,如图1所示,电池片的背光面排列有与P型掺杂层5连接的P电极和与N型掺杂层4连接的N电极。P电极为点状P电极51,N电极为点状N电极41,点状P电极51和点状N电极41相互交替排列,点状P电极51和点状N电极41的总个数为1000~40000个。点状P电极51的直径为0.5mm,相邻点状P电极51之间的距离为2mm。点状N电极41的直径为0.6mm,相邻点状N电极41之间的距离为2mm,点状P电极51连线与点状N电极41连线之间的中心距离为1mm。电池片背面绝缘树脂使用EVA树脂。电池转化效率为20.3%。将16片每片面积为156×156mm背接触电池片同电连接层81对应连接。
[0071] 一种包括上述无主栅高效率背接触太阳能电池背板8的太阳能电池组件的制备方法包括以下步骤:
[0072] (1)、制备无主栅高效率背接触太阳能电池背板8:如图4、5所示,将75根平行排列的导电线11间排列有74根绝缘线12,后同平行排列的150根绝缘线12交叉编织呈网状结构,制备成电连接层81,如图6所示,在基层82一侧涂 覆聚氨酯胶黏剂,将电连接层81与涂覆有聚氨酯胶黏剂的基层82固定,其中,导电线11为如图3中的3a图所示的TU1无氧铜丝,横截面尺寸为0.5×0.25mm。(2)、制备太阳能电池层10:如图7所示,使用丝网印刷在电池片上所有接触点位置上均匀涂覆导电胶,形成点状P电极51和点状N电极41。每个接触点上导电胶涂覆量为0.2mg。导电胶的高分子粘接剂使用热固化的环氧树脂,其中的导电粒子为粒径0.3μm的片状银粉。将涂有导电胶的第一片背接触电池片根据背板8上的定位件进行定位,放置于背板8的左上,高温固化,然后将第二片背接触电池片在水平面旋转180°,在两片电池边缘对齐时,使第二片背接触电池片上的点状P电极51正好处于与第一片背接触电池上的点状N电极41处于同一条导电线11上。依次类推形成的串联结构,将铺设完成的串联结构连接,即在电连接层81两侧使用5×0.22mm横截面积的常规通用汇流条分别将与点状P电极51连接的P导电线111通过P汇流条电极92连接,与点状N电极41连接的N导电线112通过N汇流条电极91连接。制作出4串,每串4片,共16片背接触的太阳能电池层10;
[0073] (3)、制备太阳能电池组件,如图8所示,在太阳能电池层10上依次放置上一层封装材料14和前层材料13,所述封装材料为EVA。将层叠后的模组送入层压机进行层压,层压参数根据EVA的流化特性进行设定,通常为145℃下层压16分钟。最后将层压完成的模组进行安装金属边框、安装接线盒并进行功率测试和外观检查。
[0074] 上述16片背接触组件的功率参数如下:
[0075]
[0076] 实施例2
[0077] 如图6所示,一种无主栅高效率背接触太阳能电池背板8,包括电连接层81和基层82,电连接层81与基层82之间通过粘接剂连接;电连接层81包括导电线11、绝缘线12,导电线11和绝缘线12通过编织呈网状结构,相邻导电线11间编织有绝缘线12。太阳能电池背板8宽幅986mm,长度1662mm。
[0078] 如图8所示,一种包括上述无主栅高效率背接触太阳能电池背板8的太阳能电池组件,包括由上至下连接的前层材料13、太阳能电池层10、背板8,其中,太阳能电池层包括若干个电池片,如图1所示,电池片的背光面排列有与P型掺杂层5连接的P电极和与N型掺杂层4连接的N电极。P电极为点状P电极51,N电极为点状N电极41,点状P电极51和点状N电极41相互交替排列,点状P电极51和点状N电极41的总个数为1000~40000个。点状P电极51的直径为0.5mm,相邻点状P电极51之间的距离为2mm。点状N电极41的直径为0.6mm,相邻点状N电极41之间的距离为2mm,点状P电极51连线与点状N电极41连线之间的中心距离为1mm。电池片背面绝缘树脂使用EVA树脂。电池转化效率为
20.3%。将16片每片面积为156×156mm背接触电池片同电连接层81对应连接。
[0079] 一种包括上述无主栅高效率背接触太阳能电池背板8的太阳能电池组件的制备方法包括以下步骤:
[0080] (1)、制备无主栅高效率背接触太阳能电池背板8:如图4、5所示,将38根平行排列的导电线11间排列有37根绝缘线12,后同平行排列的76根绝缘线12交叉编织呈网状结构,制备成电连接层81,如图6所示,在基层82一侧涂覆聚氨酯胶黏剂,将电连接层81与涂覆有聚氨酯胶黏剂的基层82固定,其中,导电线11如图3中的3c图所示的具有三层结构的镀锡金属丝,包括最内层钢丝3直径为0.8mm,中间层的铜层,厚度0.2mm,最外层为镀锡层,厚度0.3mm。 镀锡金属丝的横截面为圆形,直径1.3mm。
[0081] (2)、制备太阳能电池层10,如图1和7所示,使用丝网印刷在电池片上所有接触点位置上均匀涂覆导电胶,形成点状P电极51和点状N电极41。每个接触点上导电胶涂覆量为0.2mg。导电胶的高分子粘接剂使用热固化的环氧树脂,其中的导电粒子为粒径0.3μm的片状银粉。将涂有导电胶的第一片背接触电池片根据背板8上的定位件进行定位,放置于背板8的左上角,高温固化,然后将第二片背接触电池片在水平面旋转180°,在两片电池边缘对齐时,使第二片背接触电池片上的点状P电极51正好处于与第一片背接触电池上的点状N电极41处于同一条导电线11上。依次类推形成如图7所示的串联结构。将铺设完成的如图7所示的电连接层81两侧使用5×0.22mm横截面积的常规通用汇流条分别将与点状P电极51连接的P导电线111通过P汇流条电极92连接,与点状N电极41连接的N导电线112通过N汇流条电极91连接。制作出6串,每串10片,共60片背接触的太阳能电池层10。
[0082] (3)、制备太阳能电池组件,在太阳能电池层10上依次放置上一层封装材料14和前层材料13,所述封装材料为EVA。将层叠后的模组送入层压机进行层压,层压参数根据EVA的流化特性进行设定,通常为145℃下层压16分钟。最后将层压完成的模组进行安装金属边框、安装接线盒并进行功率测试和外观检查。
[0083] 上述60片背接触组件的功率参数如下:
[0084]
[0085] 对比实施例1和2可以看出使用无主栅背排线技术生产的背接触电池组件 可以获得很高的填充因子,从而提高组件的发电效率,同时排线的尺寸越小,即排线的数量越多填充因子越高,组件效率也越高,具有很好的经济效益。
[0086] 实施例3
[0087] 如图6所示,一种无主栅高效率背接触太阳能电池背板8,包括电连接层81和基层82,电连接层81与基层82之间通过粘接剂连接;电连接层81包括导电线11、绝缘线12,导电线11和绝缘线12通过编织呈网状结构,相邻导电线11间编织有绝缘线12。太阳能电池背板8宽幅651mm,长度662mm。
[0088] 如图9所示,一种包括上述无主栅高效率背接触太阳能电池背板8的太阳能电池组件,包括由上至下连接的前层材料13、太阳能电池层10、背板8,其中,太阳能电池层10包括若干个电池片,如图2所示,电池片包括N型单晶硅基体6,其背面具有P型掺杂层5和N型掺杂层4,其中P型掺杂层5上设有线型P电极区52,N型掺杂层4上设有线型N电极区42,线型P电极区52与线型N电极区42交替排列。线型P电极区52宽度为0.5mm,相邻线型P电极区52之间的距离为2mm。线型N电极区42宽度为0.6mm,相邻线型N电极区42之间的距离为2mm,线型P电极区52与线型N电极42区之间的中心距离为1mm。电池片背面绝缘树脂使用EVA树脂。电池转化效率为20.3%。将16片每片面积为156×156mm背接触电池片同电连接层81对应连接。
[0089] 一种包括上述无主栅高效率背接触太阳能电池背板8的太阳能电池组件的制备方法包括以下步骤:
[0090] (1)、制备无主栅高效率背接触太阳能电池背板8:如图4、5所示,将75根平行排列的导电线11间排列有74根绝缘线12,后同平行排列的150根绝缘线12交叉编织呈网状结构,制备成电连接层81,在电连接层81两侧使用5×0.22mm横截面积的常规通用汇流条分别将与线型P电极区52接触的P导电线111通过P汇流条电极92连接,与线型N电极区42接触的N导电线112通过N汇流条电极91连接。其中,图3的3a图所示,导电线11为具有两层结构的镀锡金属丝,包括内层为铜层,直径0.3mm,外层为镀锡层,厚度0.025mm, 锡层的合金成分为锡铅60/40,即含有60%的锡和40%的铅。镀锡金属丝的横截面为圆形,直径为0.35mm。
[0091] (2)、制备太阳能电池层10:如图7所示,将第一片背接触电池片根据背板8上的定位件进行定位,放置于背板8的左上角,然后将第二片背接触电池片在水平面旋转180°,两片电池边缘对齐,使第二片背接触电池片上的线型P电极区52正好处于与第一片背接触电池上的线型N电极区42处于同一条导电线11上。依次类推形成如图6所示的串联结构。最后将排列好的4串,每串4片,共16片背接触的太阳能电池片和镀锡金属丝施加微小的压力并用热风进行加热,使镀锡金属丝上的锡铅焊料融化并与背接触电池片上的电极区欧姆连接,在线型P电极区52上形成线型P电极54,在线型N电极区42上形成线型N电极44,最终制作出如图6所示的4串,每串4片,共16片背接触的太阳能电池层10,热风加热温度为300~400℃;
[0092] (3)、制备太阳能电池组件,在太阳能电池层10上依次放置上一层封装材料14和前层材料13,所述封装材料为EVA。将层叠后的模组送入层压机进行层压,层压参数根据EVA的流化特性进行设定,通常为145℃下层压16分钟。最后将层压完成的模组进行安装金属边框、安装接线盒并进行功率测试和外观检查。
[0093] 上述16片背接触组件的功率参数如下:
[0094]
[0095] 由实施例1-3的实验参数可知,由本发明制备的无主栅高效率背接触太阳能电池背板及含有该背接触太阳能电池背板的太阳能电池组件可以获得很 高的填充因子,从而提高组件的发电效率。能够有效防止P电极和N电极之间的短路、耐隐裂、高效率、高稳定性,同时该技术具有制备工艺简单,成本低的优点。
[0096] 上述详细说明是针对发明的可行实施例的具体说明,该实施例并非用以限制本发明的专利范围,凡未脱离本发明的等效实施或变更,均应当包含于本发明的专利范围内。
[0097] 另外,本领域技术人员还可在本发明权利要求公开的范围和精神内做其它形式和细节上的各种修改、添加和替换。当然,这些依据本发明精神所做的各种修改、添加和替换等变化,都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
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