無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊及組件的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及太陽能電池領(lǐng)域，特別涉及一種無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊及組件。該太陽能電池模塊包括電池片和電連接層，所述電池片的背光面具有與P型摻雜層連接的P電極和與N型摻雜層連接的N電極，其特征在于：所述電連接層包括導(dǎo)電線、絕緣線，所述導(dǎo)電線和絕緣線通過編織呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述相鄰導(dǎo)電線問編織有絕緣線，所述若干導(dǎo)電線分別與P電極或者N電極電連接。其有益效果是，提供一種能夠有效防止P電極和N電極短路、低成本、高耐隱裂、高效率、高穩(wěn)定性的無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊及組件。
【專利說明】無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊及組件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及太陽能電池領(lǐng)域，特別涉及無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊及組件。

【背景技術(shù)】
[0002]能源是人類活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著人類社會的不斷發(fā)展和進(jìn)步，對能源的需求與日俱增。傳統(tǒng)的化石能源屬于不可再生能源已經(jīng)很難繼續(xù)滿足社會發(fā)展的需求，因此全球各國近年來對新能源和可再生源的研究和利用日趨火熱。其中太陽能發(fā)電技術(shù)具有將太陽光直接轉(zhuǎn)化為電力、使用簡單、環(huán)保無污染、能源利用率高等優(yōu)勢尤其受到普遍的重視。太陽能發(fā)電是使用大面積的P-N結(jié)二極管在陽光照射的情況下產(chǎn)生光生載流子發(fā)電。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，占主導(dǎo)地位并大規(guī)模商業(yè)化的晶體硅太陽電池，其發(fā)射區(qū)和發(fā)射區(qū)電極均位于電池正面(向光面)，即主柵、輔柵線均位于電池正面。由于太陽能級硅材料電子擴散距離較短，發(fā)射區(qū)位于電池正面有利于提高載流子的收集效率。但由于電池正面的柵線阻擋了部分陽光(約為8%)，從而使太陽能電池的有效受光面積降低并由此而損失了一部分電流。另外在電池片串聯(lián)時，需要用鍍錫銅帶從一塊電池的正面焊接到另一塊電池的背面，如果使用較厚的鍍錫銅帶會由于其過于堅硬而導(dǎo)致電池片的碎裂，但若用細(xì)寬的鍍錫銅帶又會遮蔽過多的光線。因此，無論使用何種鍍錫焊帶都會帶來串聯(lián)電阻帶來的損耗和光學(xué)損耗，同時不利于電池片的薄片化。為了解決上述技術(shù)問題，本領(lǐng)域技術(shù)人員將正面電極轉(zhuǎn)移到電池背面，開發(fā)出無主柵背接觸太陽能電池，背接觸太陽電池是指電池的發(fā)射區(qū)電極和基區(qū)電極均位于電池背面的一種太陽電池。背接觸電池有很多優(yōu)點:①效率高，由于完全消除了正面柵線電極的遮光損失，從而提高了電池效率。②可實現(xiàn)電池的薄片化，串聯(lián)使用的金屬連接器件都在電池背面，不存在從正面到背面的連接可以使用更薄的硅片，從而降低成本。③更美觀，電池的正面顏色均勻，滿足了消費者的審美要求。
[0004]背接觸太陽電池包括MWT、EffT和IBC等多種結(jié)構(gòu)。背接觸太陽電池大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵是在于如何高效低成本的將背接觸太陽電池串聯(lián)起來并制作成太陽能組件。MWT組件通常的制備方法是使用復(fù)合導(dǎo)電背層材料，在導(dǎo)電背層材料上施加導(dǎo)電膠，在封裝材料上對應(yīng)的位置沖孔使導(dǎo)電膠貫穿封裝材料，將背接觸太陽電池準(zhǔn)確地放置于封裝材料上使導(dǎo)電背層材料上的導(dǎo)電點與背接觸太陽電池上的電極通過導(dǎo)電膠接觸，然后在電池片上鋪設(shè)上層EVA和玻璃，再將整個層疊好的模組翻轉(zhuǎn)進(jìn)入層壓機進(jìn)行層壓。此工藝存在以下幾個缺陷:1、所使用的復(fù)合導(dǎo)電背層材料是在背層材料中復(fù)合導(dǎo)電金屬箔，通常為銅箔，且需要對銅箔進(jìn)行激光刻蝕或化學(xué)腐蝕。由于激光刻蝕對于簡單圖形尚可操作，對于復(fù)雜圖案刻蝕速度慢，生產(chǎn)效率低，而化學(xué)腐蝕除了需預(yù)先制備形狀復(fù)雜且耐腐蝕的掩膜外還存在環(huán)境污染和腐蝕液對高分子基材的腐蝕。所以此方式制造的導(dǎo)電型背層材料制造工藝復(fù)雜，成本極高。2、需要對太陽電池片后層的封裝材料進(jìn)行沖孔以便使導(dǎo)電膠貫穿封裝材料，由于封裝材料通常是粘彈體，進(jìn)行精確沖孔難度極大。3、需要精確的點膠設(shè)備將導(dǎo)電膠涂覆在背層材料的相應(yīng)位置，對MWT這種背接觸點較少的電池還可以操作，對IBC等背接觸點面積小、數(shù)量大的背接觸電池使用點膠設(shè)備根本無法實現(xiàn)。
[0005]IBC技術(shù)將P-N結(jié)放置于電池背面，正面無任何遮擋同時減少了電子收集的距離，因此可大幅度提高電池片效率。IBC電池在正面使用淺擴散、輕摻雜和S12鈍化層等技術(shù)減少復(fù)合損失，在電池背面將擴散區(qū)限制在較小的區(qū)域，這些擴散區(qū)在電池背面成點陣排列，擴散區(qū)金屬接觸被限制在很小的范圍內(nèi)呈現(xiàn)為數(shù)量眾多的細(xì)小接觸點。IBC電池減少了電池背面的重擴散區(qū)的面積，摻雜區(qū)域的飽和暗電流可以大幅減小，開路電壓和轉(zhuǎn)換效率得以提高。同時通過數(shù)量眾多的小接觸點收集電流使電流在背表面的傳輸距離減少，大幅度降低組件的串聯(lián)內(nèi)阻。
[0006]IBC背接觸電池由于具有常規(guī)太陽能電池難以達(dá)到的高效率而備受業(yè)界關(guān)注，已經(jīng)成為新一代太陽能電池技術(shù)的研究熱點。但現(xiàn)有技術(shù)中IBC太陽能電池模塊P-N結(jié)位置相鄰較近且均在電池片背面，難以對IBC電池模塊進(jìn)行串聯(lián)并制備成組件。為解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)也出現(xiàn)了多種對IBC無主柵背接觸太陽能電池的改進(jìn)，Sunpower公司是該發(fā)明將相鄰的P或N發(fā)射極通過銀漿絲網(wǎng)印刷細(xì)柵線相連最終將電流導(dǎo)流至電池邊緣，在電池片邊緣印刷較大的焊點再使用連接帶進(jìn)行焊接串聯(lián)，并且目前太陽能領(lǐng)域一直使用絲網(wǎng)印刷技術(shù)形成電流的匯流，如最新申請的專利201310260260.8,201310606634.7，201410038687.8,201410115631.8。
[0007]專利W02011143341A2公開了一種無主柵背接觸太陽能電池，包括襯底，多個相鄰的P摻雜層和N摻雜層位于襯底背面，P摻雜層和N摻雜層與金屬接觸層層疊，并且P摻雜層和N摻雜層與金屬接觸層之間設(shè)置有鈍化層，所述鈍化層上具有大量的納米連接孔，所述納米連接孔連接P摻雜層和N摻雜層與金屬接觸層；但該發(fā)明利用納米孔連接金屬接觸層會使電阻增大，且制造工藝復(fù)雜，對制造設(shè)備有較高的要求，該發(fā)明不能實現(xiàn)將多片太陽能電池與電連接層集成為一個模塊。而實現(xiàn)電池片集成為太陽能電池模塊，不僅方便組裝成組件，而且方便調(diào)整模塊間的串并聯(lián)，從而方便調(diào)整太陽能電池模塊中電池片的串并聯(lián)方式，減小組件的連接電阻。
[0008]專利US20110041908A1公開了一種背面具有細(xì)長交叉指狀發(fā)射極區(qū)域和基極區(qū)域的背接觸式太陽能電池及其生產(chǎn)方法，具有半導(dǎo)體襯底，半導(dǎo)體襯底的背面表面上設(shè)有細(xì)長基極區(qū)域和細(xì)長發(fā)射極區(qū)域，基極區(qū)域為基極半導(dǎo)體類型，發(fā)射極區(qū)域設(shè)有與所述基極半導(dǎo)體類型相反的發(fā)射極半導(dǎo)體類型；細(xì)長發(fā)射極區(qū)域設(shè)有用于電接觸發(fā)射極區(qū)域的細(xì)長發(fā)射極電極，細(xì)長基極區(qū)域設(shè)有用于電接觸基極區(qū)域的細(xì)長基極電極；其中細(xì)長發(fā)射極區(qū)域具有比細(xì)長發(fā)射極電極小的結(jié)構(gòu)寬度，并且其中細(xì)長基極區(qū)域具有比所述細(xì)長基極電極小的結(jié)構(gòu)寬度。該發(fā)明采用的細(xì)長導(dǎo)電件使太陽能電池具有良好的集電性能，但是需要設(shè)置有大量的導(dǎo)電件來有效收集電流，因此導(dǎo)致制造成本增加，工藝步驟復(fù)雜。
[0009]專利EP2709162A1公開了一種太陽能電池，運用于無主柵背接觸太陽能電池，公開了彼此分開并交替排列的電極接觸單元，通過縱向的連接體連接電極接觸單元，形成“工”形電極結(jié)構(gòu)；但是該種結(jié)構(gòu)在電池片上進(jìn)行了兩次連接，第一次是電池片與電極接觸單元連接，然后還需要通過連接體連接電極接觸單元，兩次連接帶來了工藝上的復(fù)雜性，以及造成過多的電極接觸點，可能造成“斷連”或者“錯連”，不利于無主柵背接觸太陽能電池的整體性能。
[0010]由于目前該領(lǐng)域的發(fā)明使用細(xì)柵線進(jìn)行電流收集，在5寸電池片上尚可使用，但在現(xiàn)有技術(shù)中普遍流行的6寸或更大的硅片上就會遇到串聯(lián)電阻上升和填充因子下降等問題，導(dǎo)致所制造的組件功率嚴(yán)重降低。在現(xiàn)有技術(shù)中的IBC電池也可以在相鄰的P或N發(fā)射極之間絲網(wǎng)印刷比較寬的銀漿柵線來降低串聯(lián)電阻，但由于用銀量的增加帶來成本的急劇上升，同時寬的柵線也會產(chǎn)生P-N之間的絕緣效果變差，易漏電的問題。
實用新型內(nèi)容
[0011]本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單組裝電池片方便、低成本、耐隱裂、高效率、穩(wěn)定性高的無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊及組件。
[0012]本實用新型提供的一種無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊、組件及其制備方法的技術(shù)方案為:
[0013]一種無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊，該太陽能電池模塊包括電池片和電連接層，所述電池片的背光面具有與P型摻雜層連接的P電極和與N型摻雜層連接的N電極，所述電連接層包括導(dǎo)電線、絕緣線，所述導(dǎo)電線和絕緣線通過編織呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述相鄰導(dǎo)電線間編織有絕緣線，所述若干導(dǎo)電線分別與P電極或者N電極電連接，所述背接觸太陽能電池模塊面積與所述電池片面積比為1.05: I?100:1。
[0014]所述導(dǎo)電線與所述P電極通過點狀P電極或者線型P電極電連接，所述導(dǎo)電線與所述N電極通過點狀N電極或者線型N電極電連接。
[0015]所述點狀P電極的直徑為0.4mm?1.5mm,所述線型P電極的寬度為0.4mm?
1.5mm，所述同一導(dǎo)電線上連接的兩個相鄰點狀P電極或線型P電極之間的距離0.7mm?1mm ;所述點狀N電極的直徑為0.4mm?1.5mm,所述線型N電極的寬度為0.4mm?1.5mm,所述同一導(dǎo)電線上連接的兩個相鄰點狀N電極或線型N電極之間的距離7mm?10mm。
[0016]所述點狀P電極和所述點狀N電極的總個數(shù)為1000?40000個。
[0017]所述點狀電極或線型電極材料為銀漿、導(dǎo)電膠、焊錫中的任一種。
[0018]與所述P電極相連的導(dǎo)電線相鄰的與所述N電極相連的導(dǎo)電線之間的距離為
0.1mm?30mm ;所述與導(dǎo)電線垂直編織的相鄰平行排列絕緣線之間的距離為O?30mm。
[0019]所述導(dǎo)電線的材料為銅、鋁、鋼、銅包鋁、銅包鋼中的任一種或幾種組合；所述導(dǎo)電線的橫截面形狀為圓形、方形、橢圓形中的任一種或幾種組合；所述導(dǎo)電線橫截面形狀的外接圓直徑為0.05mm?1.5_。
[0020]所述絕緣線的材料為樹脂、塑料、硅橡膠、PVC中的任一種；所述絕緣線的橫截面形狀為圓形、方形、橢圓形中的任一種；所述絕緣線橫截面形狀的外接圓直徑為0.05mm?Imm0
[0021 ] 所述導(dǎo)電線表面鍍有防氧化鍍層材料或涂覆有導(dǎo)電膠。
[0022]所述防氧化鍍層材料為錫、錫鉛合金、錫鉍合金或錫鉛銀合金中的任一種；鍍層或?qū)щ娔z層厚度為5 μ m?50 μ m。
[0023]所述導(dǎo)電膠為低電阻率導(dǎo)電粘接膠，其主要成分為導(dǎo)電粒子和高分子粘接劑。
[0024]所述導(dǎo)電膠中的導(dǎo)電粒子為金、銀、銅、鍍金鎳、鍍銀鎳或鍍銀銅中的任一種或幾種組合；所述導(dǎo)電粒子的形狀為球形、片狀、橄欖狀、針狀中的任一種或幾種組合；導(dǎo)電粒子的粒徑為0.Ο?μπι?5μηι。
[0025]所述導(dǎo)電膠中的高分子粘接劑為環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、丙烯酸樹脂、有機硅樹脂中的任一種或兩種組合。
[0026]所述導(dǎo)電線的數(shù)量為10根?500根，所述絕緣線的數(shù)量為20根?500根。
[0027]所述電連接層設(shè)置有P匯流條電極和N匯流條電極，所述P匯流條電極和所述N匯流條電極設(shè)置于所述電連接層兩側(cè)。
[0028]所述匯流條電極的表面具有凹凸形狀。
[0029]所述P電極與N電極之間設(shè)置有絕緣層，所述絕緣層材料為熱塑性樹脂或熱固性樹脂。
[0030]所述樹脂為乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烴樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、丙烯酸樹脂、有機硅樹脂中的任一種或幾種組合。
[0031]一種無主柵高效率背接觸太陽能電池組件，包括由上至下連接的前層材料、封裝材料、太陽能電池層、封裝材料、背層材料，所述太陽能電池層包括若干個太陽能電池模塊，所述太陽能電池模塊為上述所述的太陽能電池模塊，所述相鄰的太陽能電池模塊通過電連接層兩側(cè)的匯流條電極電連接。
[0032]無主柵高效率背接觸太陽能電池組件包含的電池片個數(shù)、太陽能電池模塊個數(shù)、太陽能電池模塊內(nèi)的電池片個數(shù)的數(shù)量可由以下公式限定；Z代表電池組件總的電池片個數(shù)，Y代表所述太陽能電池模塊的個數(shù)，X代表所述太陽能電池模塊包含的電池片個數(shù)，其中 K Y < X < Z ；XXY = Ζ。
[0033]所述太陽電池層的電池片個數(shù)為I?120個，其中，包括4?120個電池模塊，所述電池模塊包括I?15個電池片。
[0034]每個太陽能電池模塊內(nèi)的太陽能電池片彼此串聯(lián)；太陽能電池模塊之間依次串聯(lián)，每個太陽能電池模塊內(nèi)的太陽能電池片的數(shù)量相同。
[0035]所述匯流條之間通過導(dǎo)電介質(zhì)連接。
[0036]所述導(dǎo)電介質(zhì)包括銀漿、導(dǎo)電膠或焊錫中的任一種。
[0037]本實用新型的實施包括以下技術(shù)效果:
[0038]1、本實用新型提出一種使用無主柵編織狀結(jié)構(gòu)電連接層的技術(shù)來實現(xiàn)大尺寸背接觸太陽電池的串聯(lián)并制作相應(yīng)的太陽能組件的方法。此技術(shù)不需要對IBC電池相鄰的P或N發(fā)射極之間絲網(wǎng)印刷細(xì)銀漿柵線，可以大幅度減少銀漿的用量，從而降低ICB電池的制造成本并簡化制造工藝流程。
[0039]2、效率高，消除了正面柵線電極的遮光損失，從而提高了電池效率；
[0040]3、可實現(xiàn)電池的薄片化，串聯(lián)使用的金屬連接器件都在電池背面，不存在從正面到背面的連接可以使用更薄的硅片，從而降低成本；
[0041]4、實用性更強，本實用新型的背接觸太陽電池普遍適用于MWT、EffT和IBC等多種結(jié)構(gòu)；
[0042]5、耐隱裂，本實用新型技術(shù)生產(chǎn)的組件集成的光伏系統(tǒng)可以完美地避免因一片電池片發(fā)生隱裂并損失一定的電流導(dǎo)致整個租串的電流將發(fā)生明顯的降低的問題，由于此實用新型所提出的無主柵背排線技術(shù)實現(xiàn)了導(dǎo)電體與電池片之間的多點連接，可以提高整個系統(tǒng)對生產(chǎn)制造、運輸、安裝和使用過程中產(chǎn)生的隱裂和微裂的容忍性。
[0043]6、本實用新型匯流條電極凹凸形狀的設(shè)置可以增大電極的接觸面積，減小電阻。
[0044]此技術(shù)不需要使用導(dǎo)電膠粘接工藝，從而節(jié)省導(dǎo)電膠的成本并避免了導(dǎo)電膠需要精確點膠等一系列技術(shù)問題。此技術(shù)可以實現(xiàn)導(dǎo)電體與電池片之間的焊接，可以大幅度提高組件的長期可靠性。此技術(shù)制備的組件中，IBC電池與導(dǎo)電體之間是多點連接，連接點分布更密集，可以達(dá)到幾千甚至幾萬個，在硅片隱裂和微裂部位電流傳導(dǎo)的路徑更加優(yōu)化，因此由于微裂造成的損失被大大減小，產(chǎn)品的質(zhì)量提高。通常在光伏系統(tǒng)中，電池片發(fā)生隱裂后電池片上部分區(qū)域會與主柵發(fā)生脫離，此區(qū)域產(chǎn)生的電流無法被收集。光伏系統(tǒng)都是采用串聯(lián)的方式形成矩陣，具有明顯的水桶效應(yīng)，當(dāng)一片電池片發(fā)生隱裂并損失一定的電流時整個組串的電流將發(fā)生明顯的降低，從而導(dǎo)致整個組串的發(fā)電效率大幅度降低。使用該技術(shù)生產(chǎn)的組件集成的光伏系統(tǒng)可以完美地避免此類問題發(fā)生，由于此實用新型所提出的無主柵背排線技術(shù)實現(xiàn)了導(dǎo)電體與電池片之間的多點連接，使整個光伏系統(tǒng)對生產(chǎn)制造、運輸、安裝和使用過程中產(chǎn)生的隱裂和微裂痕具有極高的容忍性。可以用一個簡單的例子來說明，傳統(tǒng)技術(shù)生產(chǎn)的太陽能組件就像是普通的玻璃，一個點被撞碎了整塊玻璃就粉碎了，而用無主柵背排線技術(shù)生產(chǎn)的組件則像是夾膠安全玻璃，一個點碎裂了外觀上看起來不美觀了，但是整個玻璃的遮風(fēng)擋雨的功能還在。此技術(shù)突破了傳統(tǒng)的電池組串工藝，使電池排布更自由，更緊密，采用上述技術(shù)的組件有望更小更輕，對下游項目開發(fā)來說，這就意味著安裝中更小的占地面積，更低的屋頂承重要求和更低的人力成本。無主柵背排線技術(shù)可以解決低成本、高效率的背接觸太陽電池的連接問題，通過使用銅線代替銀主柵降低成本，實現(xiàn)背接觸太陽電池真正的工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，在提高效率的同時降低成本，為光伏系統(tǒng)提供效率更高、成本更低、穩(wěn)定性更高、耐隱裂更出色的光伏組件，大大提升光伏系統(tǒng)與傳統(tǒng)能源的競爭力。
[0045]本實用新型所使用無主柵高效率背接觸太陽能電池整體結(jié)構(gòu)與常規(guī)的無主柵高效率背接觸太陽能電池基本一致，但是在無主柵高效率背接觸太陽能電池完成銀漿燒結(jié)和功率分檔測試后在其發(fā)射區(qū)電極和基區(qū)電極之間的絕緣層處絲網(wǎng)印刷上熱塑性或熱固性的樹脂。此樹脂一方面可以起到分離絕緣發(fā)射區(qū)電極和基區(qū)電極的作用，一方面在層壓過程中起到粘接無主柵高效率背接觸太陽能電池片和背層材料的作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0046]圖1點狀無主柵高效率背接觸太陽能電池片背面示意圖
[0047]圖2線型無主柵高效率背接觸太陽能電池片背面示意圖
[0048]圖3導(dǎo)電線截面圖(圖3a，具有兩層材料導(dǎo)電線截面圖，圖3b，具有三層材料導(dǎo)電線截面圖)
[0049]圖4編織結(jié)構(gòu)電連接層截面圖
[0050]圖5編織結(jié)構(gòu)電連接層示意圖
[0051]圖6實施例1和3太陽能電池模塊局部示意圖
[0052]圖7實施例1和2無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊截面圖
[0053]圖8實施例1和2含有無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊的太陽能電池組件局部截面圖
[0054]圖9實施例3無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊截面圖
[0055]圖10實施例3含有無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊的太陽能電池組件局部截面圖
[0056]圖11實施例2太陽能電池模塊示意圖
[0057]圖12實施例2太陽能電池串局部示意圖
[0058]1、為銅、鋁或鋼等金屬材料，2、為與I不同的鋁或鋼等金屬材料；3、為錫、錫鉛、錫鉍或錫鉛銀金屬合金焊料；4、N型摻雜層；41、點狀N電極；42、線型N電極區(qū)；44、線型N電極；5、P型摻雜層；51、點狀P電極；52、線型P電極區(qū)；54、線型P電極；6、N型單晶硅基體；7、絕緣層；8、前層材料；81、背層材料；82、封裝材料；9、匯流條電極；91、N匯流條電極；92、P匯流條電極；10、太陽能電池層。11、導(dǎo)電線；111、與P電極連接的P導(dǎo)電線；112、與N電極連接的N導(dǎo)電線；12、絕緣線。

【具體實施方式】
；
[0059]實施例1
[0060]如圖1和7所示，一種無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊，包括電池片和電連接層，背接觸太陽能電池模塊面積與電池片面積比為1.05:1?100: 1，電池片包括N型單晶硅基體6，N型單晶硅基體6背面具有與P型摻雜層5連接的P電極和與N型摻雜層4連接的N電極，P電極與N電極之間的絕緣層7處設(shè)置有熱塑性樹脂或熱固性樹脂。如圖1所示，在P電極為點狀P電極51,N電極為點狀N電極41,點狀P電極51和點狀N電極41相互交替排列，點狀P電極51和點狀N電極41的總個數(shù)為1000?40000個。點狀P電極51的直徑為0.8mm,相鄰點狀P電極51之間的距離為2_8mm。點狀N電極41的直徑為0.7mm,相鄰點狀N電極41之間的距離為2-8mm，點狀P電極51連線與點狀N電極41連線之間的中心距離為I?9mm。電極接觸點為焊錫材料。電池轉(zhuǎn)化效率為23.56%。電連接層包括導(dǎo)電線11、絕緣線12，導(dǎo)電線11和絕緣線12通過編織呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中，相鄰導(dǎo)電線11間編織有絕緣線12，若干導(dǎo)電線11分別與P電極或者N電極電連接。
[0061]如圖8所示，一種包括上述無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊的太陽能電池組件，包括由上至下連接的前層材料8、太陽能電池層10、背層材料81。本實施例的太陽能電池層10即為一個太陽能電池模塊。
[0062]一種包括上述無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊的太陽能電池組件，其制備方法包括以下步驟:
[0063](I)制備太陽能電池層10:如圖4和5所示，先將40根平行排列的導(dǎo)電線11間排列有39根絕緣線12，后同平行排列的80根絕緣線12交叉編織呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，制備成電連接層。導(dǎo)電線11和絕緣線12的直徑為1.3mm，長度為596mm。如圖6所示將第一塊無主柵高效率背接觸太陽能電池片按照背面圖形，分別用電烙鐵將導(dǎo)電線11與電池片背面的點狀N電極41或點狀P電極51焊接。
[0064]如圖3中的3b圖所示，導(dǎo)電線11為具有三層結(jié)構(gòu)的鍍錫金屬絲，包括最內(nèi)層的鋼絲3直徑0.8mm,中間層的銅層,厚度0.2mm,最外層為鍍錫層,厚度0.3mm。鍍錫金屬絲的橫截面積為圓形，直徑1.3mm,長度為596mm。
[0065]將第二塊電池片在水平面旋轉(zhuǎn)180與上述無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊邊緣對齊，使第二片背接觸電池片上的點狀P電極51正好處于與第一片背接觸電池片上與點狀N電極41焊接的鍍錫金屬線的延長上，此時將這些鍍錫金屬絲焊接在第二片背接觸電池片的點狀P電極51上；使第二片背接觸電池片9上的點狀N電極41正好處于與第一片背接觸電池片7上與點狀P電極51焊接的鍍錫金屬線的延長上，此時將這些鍍錫金屬絲焊接在第二片背接觸電池片9的點狀P電極51上。依次類推依次焊接第三片和第四片背接觸電池片，形成串聯(lián)電池串結(jié)構(gòu)。按照上述焊接方式，在第一排串聯(lián)結(jié)構(gòu)下側(cè)依次焊接第二至第四排串聯(lián)結(jié)構(gòu)，保證每塊電池片的水平和豎直邊界線相對齊，鋪設(shè)完成的4串電池串。在電連接層兩側(cè)使用5X0.22mm橫截面積的常規(guī)通用匯流條分別將與點狀P電極51連接的P導(dǎo)電線111通過P匯流條電極92連接，與點狀N電極41連接的N導(dǎo)電線112通過N匯流條電極91連接。形成4串，每串4片，共16片如圖6所示的太陽能電池模塊，即太陽能電池層10。其中與點狀P電極51連接的P導(dǎo)電線111電連接的匯流條電極為P匯流條電極92，與點狀N電極41連接的N導(dǎo)電線112電連接的匯流條電極為N匯流條電極91。焊接的溫度為300?400°C，焊接過程中可在電池片正面使用加熱墊以預(yù)防電池兩面溫差過大而造成電池片的破碎或隱裂，加熱墊溫度控制在40?80°C。
[0066](2)制備太陽能電池組件，如圖8所示，依次按照前層材料8、封裝材料82、太陽能電池層10、封裝材料82和背層材料81的順序進(jìn)行層疊和外觀檢查，所述封裝材料82為EVA，將層疊后的模組送入層壓機進(jìn)行層壓，層壓參數(shù)根據(jù)EVA的流化特性進(jìn)行設(shè)定，通常為145°C下層壓16分鐘。最后將層壓完成的模組進(jìn)行安裝金屬邊框、安裝接線盒并進(jìn)行功率測試和外觀檢查。
[0067]上述16片背接觸組件的功率參數(shù)如下:
[0068]開路電壓Uoc (V) 22.25
[0069]短路電流Isc (A) 9.25
[0070]工作電壓μ mp (V) 17.27[0071 ] 工作電流Imp⑷9.08
[0072]最大功率Pmax (W) 156.78
[0073]填充因子76.18%。
[0074]實施例2
[0075]如圖1和7所示，一種無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊，包括電池片和電連接層，背接觸太陽能電池模塊面積與電池片面積比為1.05: I?100: 1，電池片包括N型單晶硅基體6，N型單晶硅基體6背面具有與P型摻雜層5連接的P電極和與N型摻雜層4連接的N電極，P電極與N電極之間設(shè)置有絕緣層7，絕緣層7為熱塑性樹脂或熱固性樹脂。如圖1所示，P電極為點狀P電極51,N電極為點狀N電極41,點狀P電極51和點狀N電極41相互交替排列，點狀P電極51和點狀N電極41的總個數(shù)為1000?40000個。點狀P電極51的直徑為0.5mm,相鄰點狀P電極51之間的距離為I?2mm。點狀N電極41的直徑為0.4mm,相鄰點狀N電極41之間的距離為I?2mm,點狀P電極51連線與點狀N電極41連線之間的中心距離為0.5?1mm。電極接觸點為焊錫材料。電池轉(zhuǎn)化效率20.3%。電連接層包括導(dǎo)電線11、絕緣線12，導(dǎo)電線11和絕緣線12通過編織呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中，相鄰導(dǎo)電線11間編織有絕緣線12，若干導(dǎo)電線11分別與P電極或者N電極電連接。
[0076]如圖8所示，一種包括上述無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊的太陽能電池組件，包括由上至下連接的前層材料8、太陽能電池層10、背層材料81。本實施例的太陽能電池層10包括多個太陽能電池模塊。
[0077]一種包括上述無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊的太陽能電池組件，其制備方法包括以下步驟:
[0078](I)制備太陽能電池層10:如圖4和5所示，先將110根平行排列的導(dǎo)電線11間排列有109根絕緣線12，后同平行排列的220根絕緣線12交叉編織呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，制備成電連接層，導(dǎo)電線11和絕緣線12的直徑為0.6_，長度為154_。將無主柵高效率背接觸太陽能電池片按照背面圖形，用電烙鐵將導(dǎo)電線11分別與電池片背面的點狀N電極41或點狀P電極51焊接，在電連接層兩側(cè)使用5X0.22mm橫截面積的常規(guī)通用匯流條分別將與點狀P電極51連接的P導(dǎo)電線111通過P匯流條電極92連接，與點狀N電極41連接的N導(dǎo)電線112通過N匯流條電極91連接，制備成如圖11所示的太陽能電池模塊。如圖12所示，將10個制備出的如圖11所示的太陽能電池模塊通過匯流條電極串聯(lián)成的串聯(lián)電池串。將6個串聯(lián)電池串相并聯(lián)制備出太陽能電池層10，形成6串，每串10片，共16片的太陽能電池模塊，即太陽能電池層10。最后將串聯(lián)電池串左右兩段的P匯流條電極92相串聯(lián)，其中串聯(lián)電池串左右兩段的N匯流條電極91相串聯(lián)。
[0079]如圖3中的3a圖所示，導(dǎo)電線11為具有兩層結(jié)構(gòu)的鍍錫金屬絲，包括內(nèi)層為銅層，直徑0.25mm，外層為鍍錫層，厚度0.025mm，錫層合金成分為錫鉛60/40，即含有60%的錫和40%的鉛。鍍錫金屬絲的橫截面積為圓形，直徑0.28mm。
[0080](2)制備太陽能電池組件，如圖8所示，依次按照前層材料8、封裝材料82、太陽能電池層10、封裝材料82和背層材料81的順序進(jìn)行層疊和外觀檢查，所述封裝材料82為EVA，將層疊后的模組送入層壓機進(jìn)行層壓，層壓參數(shù)根據(jù)EVA的流化特性進(jìn)行設(shè)定，通常為145°C下層壓16分鐘。最后將層壓完成的模組進(jìn)行安裝金屬邊框、安裝接線盒并進(jìn)行功率測試和外觀檢查。上述60片背接觸組件的功率參數(shù)如下:
[0081 ]開路電壓 Uoc (V) 40.36
[0082]短路電流Isc (A) 9.34
[0083]工作電壓μ mp (V) 31.78
[0084]工作電流Imp (A) 9.25
[0085]最大功率Pmax (W) 293.96
[0086]填充因子77.98%。
[0087]對比實施例1和2可以看出使用無主柵背排線技術(shù)生產(chǎn)的背接觸電池組件可以獲得很高的填充因子，從而提高組件的發(fā)電效率，同時排線的尺寸越小，即排線的數(shù)量越多填充因子越高，組件效率也越高，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。
[0088]實施例3
[0089]如圖2和9所示，一種無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊，包括電池片和電連接層，背接觸太陽能電池模塊面積與電池片面積比為1.05: I?100: 1，電池片包括N型單晶硅基體6，其背面具有P型摻雜層5和N型摻雜層4，其中P型摻雜層5上設(shè)有線型P電極54區(qū)，N型摻雜層4上設(shè)有線型N電極44區(qū)，線型P電極54區(qū)與線型N電極44區(qū)交替排列。線型P電極54區(qū)寬度為0.7mm，相鄰線型P電極54區(qū)54之間的距離為I?3mm。線型N電極44區(qū)寬度為0.5mm,相鄰線型N電極44區(qū)之間的距離為I?3mm，線型P電極54區(qū)與線型N電極44區(qū)之間的中心距離為1.5?3mm。電池轉(zhuǎn)化效率為20.5%。線型P電極54區(qū)與線型N電極44區(qū)之間設(shè)置有絕緣層7，絕緣層7為熱塑性樹脂或熱固性樹脂。電連接層包括平行排列的若干導(dǎo)電線11，該若干導(dǎo)電線11分別電連接在線型P電極54區(qū)或者線型N電極44區(qū)，形成線型P電極54或線型N電極44。本實施例的導(dǎo)電線11為具有兩層結(jié)構(gòu)的鍍錫金屬絲，包括內(nèi)層為銅層，直徑0.5mm,外層為鍍錫層，厚度0.035mm,錫層的合金成分為錫鉛60/40，即含有60%的錫和40%的鉛。鍍錫金屬絲的橫截面積為圓形，直徑為0.55mm。電連接層包括導(dǎo)電線11、絕緣線12，導(dǎo)電線11和絕緣線12通過編織呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中，相鄰導(dǎo)電線11間編織有絕緣線12，若干導(dǎo)電線11分別與P電極或者N電極電連接.
[0090]如圖10所示，一種包括上述無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊的太陽能電池組件，包括由上至下連接的前層材料8、太陽能電池層10、背層材料81。本實施例的太陽能電池層10即為一個太陽能電池模塊。
[0091]一種包括上述無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊的太陽能電池組件，其制備方法包括以下步驟:
[0092](I)制備太陽能電池層10:如圖4、5所示，先將35根平行排列的導(dǎo)電線11間排列有34根絕緣線12，后同平行排列的70根絕緣線12交叉編織呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，制備成電連接層，導(dǎo)電線11和絕緣線12的直徑為0.55mm，長度為426mm。如圖6所示，將第一塊無主柵高效率背接觸太陽能電池片按照背面圖形，將第二塊電池片在水平面旋轉(zhuǎn)180°與上述無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊邊緣對齊，依次排列第三塊電池片，形成串聯(lián)電池串。在電連接層兩側(cè)使用5X0.22_橫截面積的常規(guī)通用匯流條分別將與線型P電極54連接的P導(dǎo)電線111通過P匯流條電極92連接，與線型N電極44連接的N導(dǎo)電線112通過N匯流條電極91連接。形成如圖6所示的3串，每串3塊電池片，共9塊電池片的太陽能電池模塊，即太陽能電池層10。鍍錫金屬絲的橫截面積為圓形，直徑為0.55mm。將排列好的9塊背接觸電池片和鍍錫金屬絲施加微小的壓力并用熱風(fēng)進(jìn)行加熱，使鍍錫金屬絲上的錫鉛焊料融化并與背接觸電池片上的電極區(qū)歐姆連接，在線型P電極54區(qū)上形成線型P電極54，在線型N電極44區(qū)上形成線型N電極44，最終形成如圖6所示的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，該串聯(lián)結(jié)構(gòu)為一個太陽能電池模塊。熱風(fēng)加熱溫度為300?400度。
[0093]如圖3中的3a圖所示，導(dǎo)電線11為具有兩層結(jié)構(gòu)的鍍錫金屬絲，包括內(nèi)層為銅層，直徑0.5mm,外層為鍍錫層，厚度0.035mm,錫層的合金成分為錫鉛60/40，即含有60%的錫和40 的鉛。
[0094](2)制備太陽能電池組件，如圖10所示，依次按照前層材料8、封裝材料82、太陽能電池層10、封裝材料82和背層材料81的順序進(jìn)行層疊和外觀檢查，所述封裝材料82為EVA，將層疊后的模組送入層壓機進(jìn)行層壓，層壓參數(shù)根據(jù)EVA的流化特性進(jìn)行設(shè)定，通常為145°C下層壓16分鐘。最后將層壓完成的模組進(jìn)行安裝金屬邊框、安裝接線盒并進(jìn)行功率測試和外觀檢查。
[0095]上述9片背接觸組件的功率參數(shù)如下:
[0096]開路電壓Uoc (V) 6.21
[0097]短路電流Isc (A) 9.28
[0098]工作電壓μ mp (V) 4.89
[0099]工作電流Imp⑷9.06
[0100]最大功率Pmax (W) 44.30
[0101]填充因子76.87%。
[0102]由實施例1-3的實驗參數(shù)可知，由本實用新型制備的無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊所構(gòu)成的太陽能電池組件可以獲得很高的填充因子，從而提高組件的發(fā)電效率。能夠有效防止P電極和N電極之間的短路、耐隱裂、高效率、高穩(wěn)定性，同時具有制備工藝簡單，成本大大降低的優(yōu)點。
[0103]上述詳細(xì)說明是針對實用新型的可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本實用新型的專利范圍，凡未脫離本實用新型的等效實施或變更，均應(yīng)當(dāng)包含于本實用新型的專利范圍內(nèi)。
[0104]另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本實用新型權(quán)利要求公開的范圍和精神內(nèi)做其它形式和細(xì)節(jié)上的各種修改、添加和替換。當(dāng)然，這些依據(jù)本實用新型精神所做的各種修改、添加和替換等變化，都應(yīng)包含在本實用新型所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊，該太陽能電池模塊包括電池片和電連接層，所述電池片的背光面具有與P型摻雜層連接的P電極和與N型摻雜層連接的N電極，其特征在于:所述電連接層包括導(dǎo)電線、絕緣線，所述導(dǎo)電線和絕緣線通過編織呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，相鄰導(dǎo)電線間編織有絕緣線，若干導(dǎo)電線分別與P電極或者N電極電連接，所述背接觸太陽能電池模塊面積與所述電池片面積比為1.05: I?100:1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊，其特征在于:所述導(dǎo)電線與所述P電極通過點狀P電極或者線型P電極電連接，所述導(dǎo)電線與所述N電極通過點狀N電極或者線型N電極電連接；所述點狀P電極的直徑為0.4mm?1.5mm,所述線型P電極的寬度為0.4mm?1.5mm,同一導(dǎo)電線上連接的兩個相鄰點狀P電極或線型P電極之間的距離0.7mm?1mm ;所述點狀N電極的直徑為0.4mm?1.5mm,所述線型N電極的寬度為0.4mm?1.5mm，所述同一導(dǎo)電線上連接的兩個相鄰點狀N電極或線型N電極之間的距離為0.7mm ?1mm0
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊，其特征在于:所述點狀P電極和所述點狀N電極的總個數(shù)為1000?40000個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊，其特征在于:與所述P電極相連的導(dǎo)電線相鄰的與所述N電極相連的導(dǎo)電線之間的距離為0.1mm?30mm ;與導(dǎo)電線垂直編織的相鄰平行排列絕緣線之間的距離為O?30mm ;所述導(dǎo)電線的數(shù)量為10根?500根，所述絕緣線的數(shù)量為20根?500根。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊，其特征在于:所述導(dǎo)電線的材料為銅、鋁、鋼、銅包鋁、銅包鋼中的任一種或幾種組合；所述導(dǎo)電線的橫截面形狀為圓形、方形、橢圓形中的任一種或幾種組合；所述導(dǎo)電線橫截面形狀的外接圓直徑為0.05mm?1.5mm ;所述絕緣線的材料為樹脂、塑料、娃橡膠、PVC中的任一種；所述絕緣線的橫截面形狀為圓形、方形、橢圓形中的任一種；所述絕緣線橫截面形狀的外接圓直徑為0.05mm ?Imm0
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊，其特征在于:所述導(dǎo)電線表面鍍有防氧化鍍層材料或涂覆有導(dǎo)電膠；所述防氧化鍍層材料為錫、錫鉛合金、錫鉍合金或錫鉛銀合金中的任一種；鍍層或?qū)щ娔z層厚度為5 μ m?50 μ m ;所述導(dǎo)電膠為低電阻率導(dǎo)電粘接膠，其主要成分為導(dǎo)電粒子和高分子粘接劑；所述導(dǎo)電膠中的導(dǎo)電粒子為金、銀、銅、鍍金鎳、鍍銀鎳或鍍銀銅中的任一種或幾種組合；所述導(dǎo)電粒子的形狀為球形、片狀、橄欖狀、針狀中的任一種或幾種組合；導(dǎo)電粒子的粒徑為0.01 μ m?5 μ m ;所述導(dǎo)電膠中的高分子粘接劑為環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、丙烯酸樹脂、有機硅樹脂中的任一種或兩種組口 ο
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊，其特征在于:所述電連接層設(shè)置有P匯流條電極和N匯流條電極，所述P匯流條電極和所述N匯流條電極設(shè)置于所述電連接層兩側(cè)；所述匯流條電極的表面具有凹凸形狀；所述匯流條之間通過導(dǎo)電介質(zhì)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊，其特征在于:所述P電極與N電極之間設(shè)置有絕緣層7，所述絕緣層材料為熱塑性樹脂或熱固性樹脂；所述樹脂為乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烴樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、丙烯酸樹脂、有機硅樹脂中的任一種或幾種組合。
9.無主柵高效率背接觸太陽能電池組件，包括由上至下連接的前層材料、封裝材料、太陽能電池層、封裝材料、背層材料，其特征在于:所述太陽能電池層包括若干個太陽能電池模塊，所述太陽能電池模塊為權(quán)利要求1-8任一項所述的無主柵高效率背接觸太陽能電池模塊，所述相鄰的太陽能電池模塊通過電連接層兩側(cè)的匯流條電極電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無主柵高效率背接觸太陽能電池組件，其特征在于，所述太陽電池層的電池片個數(shù)為I?120個,其中，包括I?120個電池模塊,所述電池模塊包括I?15個電池片；每個所述太陽能電池模塊內(nèi)的太陽能電池片彼此串聯(lián)；所述太陽能電池模塊之間依次串聯(lián)，每個所述太陽能電池模塊內(nèi)的太陽能電池片的數(shù)量相同。
【文檔編號】H01L31/042GK204088344SQ201420564932
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】林建偉, 夏文進(jìn), 孫玉海, 張育政 申請人:蘇州中來光伏新材股份有限公司