太陽(yáng)能電池單元、電池片陣列、電池組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，具體地涉及太陽(yáng)能電池單元、太陽(yáng)能電池片陣列、太 陽(yáng)能電池組件及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽(yáng)能電池組件是太陽(yáng)能發(fā)電裝置的重要部件之一。太陽(yáng)光從電池片的正面照射 到電池片上，電池片包括電池片基體和設(shè)在電池片基體正面上的主柵線(xiàn)和副柵線(xiàn)，主柵線(xiàn) 和副柵線(xiàn)覆蓋電池片基體的正面的一部分，由此會(huì)遮擋一部分太陽(yáng)光，照在主柵線(xiàn)和副柵 線(xiàn)上的太陽(yáng)光能無(wú)法轉(zhuǎn)變成電能，因此，需要主柵線(xiàn)和副柵線(xiàn)越細(xì)越好。然而，主柵線(xiàn)和副 柵線(xiàn)的作用在于傳導(dǎo)電流，從電阻率的角度看，主柵線(xiàn)和副柵線(xiàn)越細(xì)則導(dǎo)電橫截面積越小， 電阻損失越大。因此主柵線(xiàn)和副柵線(xiàn)的設(shè)計(jì)需要在遮光和導(dǎo)電之間取得平衡，同時(shí)要考慮 成本。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本申請(qǐng)是基于申請(qǐng)人對(duì)以下事實(shí)和問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)作出的：
[0004] 相關(guān)技術(shù)中，太陽(yáng)能電池片的正面通常設(shè)置有主柵線(xiàn)和副柵線(xiàn)，用于導(dǎo)出電池片 通過(guò)光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)所產(chǎn)生的電流。為了提高電池片的效率，目前的太陽(yáng)能電池 廠(chǎng)商都在致力于研究如何提高主柵線(xiàn)的數(shù)量?，F(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)成功的將主柵從2根提高到 3根，甚至提高至5根。
[0005] 但是，現(xiàn)有技術(shù)中，主柵線(xiàn)是通過(guò)印刷主要成分為價(jià)格昂貴的銀的漿料制備而成 的，因此，其制備成本非常高，增加銀主柵線(xiàn)的根數(shù)必然導(dǎo)致成本的增加。同時(shí)，現(xiàn)有的銀主 柵線(xiàn)的寬度大（例如，寬度達(dá)到2_以上），增加銀主柵線(xiàn)的根數(shù)也會(huì)增到遮光面積，導(dǎo)致電 池片的轉(zhuǎn)換效率降低。
[0006] 因此，從降低成本，減少遮光面積的角度出發(fā)，相關(guān)技術(shù)中將原本印刷在電池片上 的銀主柵線(xiàn)替換為金屬絲，如銅絲，通過(guò)銅絲與副柵線(xiàn)焊接，進(jìn)而銅絲作為導(dǎo)電線(xiàn)導(dǎo)出電 流。由于不再使用銀主柵線(xiàn)，其成本可以大幅降低，同時(shí)由于銅絲的直徑較小，能夠降低遮 光面積，因此，可以進(jìn)一步將導(dǎo)電線(xiàn)的數(shù)量提升到10根。這種電池片可以稱(chēng)為無(wú)主柵電池 片。其中，金屬絲替換了傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池片中的銀主柵和焊帶。
[0007] 本申請(qǐng)的發(fā)明人經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果采用同時(shí)拉出多根平行的金屬 絲，然后將多根金屬絲剪斷，再將多根金屬絲同時(shí)固定焊接至電池片上。此種方式由于設(shè) 備及制備精度、工藝等的限制，例如由于應(yīng)力的作用，太陽(yáng)能電池片在自由狀態(tài)下放置時(shí)， 是有一定彎曲的，因此需要金屬絲保持一定的張緊度才能把電池片壓平（實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)絲 徑0. 2mm的銅絲來(lái)說(shuō)，其最小張緊力至少要有2N)。為保持該張緊力，需要在每根金屬絲兩 端設(shè)置類(lèi)似夾子的裝置，該裝置需要占用一定的空間，而電池片的空間是有限的，因此，現(xiàn) 有技術(shù)中目前最多只能在一個(gè)電池片上同時(shí)拉出并固定焊接10根左右的金屬絲，再增加 金屬絲的根數(shù)非常困難。因?yàn)椋饘俳z根數(shù)越多，其自由端越多，設(shè)備需要同時(shí)控制更多的 金屬絲，這對(duì)拉絲設(shè)備要求很高。同時(shí)，太陽(yáng)能電池片的空間有限，例如，一般單個(gè)電池片的 尺寸為156mm*156mm，在如此有限的空間內(nèi)需要同時(shí)精確控制多根金屬絲，這對(duì)設(shè)備要求很 高，尤其是對(duì)精度要求非常高。因此在目前的實(shí)際生產(chǎn)中，并不能較好的同時(shí)控制并焊接多 根金屬絲，能夠增加的導(dǎo)電線(xiàn)的根數(shù)仍然有限，一般最多只有10根左右，而且實(shí)現(xiàn)困難。
[0008] 為了解決這個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)（US20100275976,以及US20100043863)提出了一種 將多根金屬絲固定在透明膜層上的技術(shù)方案。即，先將多根平行的金屬絲通過(guò)粘結(jié)的方式 固定在透明膜層上，然后將粘結(jié)有多根平行的金屬絲的透明膜貼合到電池片上，最后通過(guò) 層壓工藝使金屬絲與電池片上的副柵線(xiàn)接觸。該方案通過(guò)透明膜層固定多根金屬絲，解決 了同時(shí)控制多根金屬絲的問(wèn)題，可以進(jìn)一步增加金屬絲的根數(shù)，但是此方案幾乎摒棄了焊 接工藝，即金屬絲不是通過(guò)焊接工藝與副柵線(xiàn)連接的，而是通過(guò)層壓工藝使金屬絲與副柵 線(xiàn)相接觸，從而導(dǎo)出電流。
[0009] 此方案雖然可以進(jìn)一步提升金屬絲的根數(shù)，但是，由于透明膜層的存在，會(huì)影響光 的吸收，造成一定的遮光，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率的降低。
[0010] 更重要的是，這種采用透明膜層固定金屬絲的方案是無(wú)法采用焊接工藝連接金屬 絲與副柵線(xiàn)的。這是因?yàn)?，一方面，如果采用焊接工藝，透明膜層的熔化溫度必須要高于?接溫度（焊接溫度一般在140°C左右）。否則，如果透明膜層的熔化溫度低于焊接溫度，在焊 接時(shí)，膠膜層會(huì)發(fā)生熔化，從而喪失其固定金屬絲的作用，金屬絲會(huì)發(fā)生漂移，大大降低焊 接效果。然而，另一方面，本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，太陽(yáng)能電池片在使用時(shí)需要處于密封狀態(tài)， 以防止水、空氣等進(jìn)入電池片中，導(dǎo)致產(chǎn)生腐蝕、短路等；而現(xiàn)有的封裝材料一般為EVA，其 熔點(diǎn)一般為70 - 80°C，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于焊接溫度；如果采用焊接工藝，如上所述，透明膜層的熔 化溫度需要高于焊接溫度，其必然也高于封裝材料的熔點(diǎn)，因此在封裝的時(shí)候，在封裝溫度 下，封裝材料（EVA)發(fā)生熔化，而透明膜層不會(huì)發(fā)生熔化，因而，在封裝時(shí)，熔化的封裝材 料是無(wú)法透過(guò)固體的膠膜層，從而將電池片完全密封住的，因此，其密封效果非常差，實(shí)際 產(chǎn)品很容易失效。因此，從封裝的角度來(lái)說(shuō)，又需要透明膜層的熔化溫度低于焊接溫度，這 顯然是一個(gè)悖論。
[0011] 因此，這種采用膠膜層固定金屬絲的方案是無(wú)法采用焊接工藝將金屬絲與副柵線(xiàn) 焊接在一起的，其金屬絲實(shí)際上僅僅只是和電池片上的副柵線(xiàn)接觸而已，即，金屬絲只是搭 在副柵線(xiàn)上。因此，金屬絲和副柵線(xiàn)的連接強(qiáng)度非常低，在層壓過(guò)程中或者使用過(guò)程中，金 屬絲和副柵線(xiàn)之間非常容易發(fā)生脫離，造成接觸不良，從而導(dǎo)致電池片的效率大幅度降低， 甚至是失效。因此，采用此方案的產(chǎn)品并未真正的得到推廣及商業(yè)化。因此，目前市場(chǎng)上并 沒(méi)有成熟的無(wú)主柵太陽(yáng)能電池。
[0012] 另外，現(xiàn)有的無(wú)主柵太陽(yáng)能電池片中，金屬絲延伸出電池片的部分需與其他電池 片或者負(fù)載連接等，延伸出的金屬絲在使用過(guò)程或者搬運(yùn)過(guò)程中會(huì)受到外力的作用，例如 碰撞，震動(dòng)等情況，金屬絲位于電池片邊緣的部分非常容易因外力而與副柵線(xiàn)發(fā)生脫離，造 成接觸不良，從而導(dǎo)致電池片的效率大幅度降低，甚至是失效。更具體的是金屬絲較細(xì)，本 身也存在較大的收縮應(yīng)力，也會(huì)造成金屬絲與邊緣副柵易剝離，邊緣副柵的剝離也會(huì)影響 中間柵線(xiàn)的剝離，邊緣的連接部位受到的剝離力相對(duì)于內(nèi)部的連接部受到的剝離力大很 多，位于邊緣的副柵線(xiàn)則容易出現(xiàn)連接不穩(wěn)定的情況。
[0013] 本申請(qǐng)旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問(wèn)題之一。
[0014] 本申請(qǐng)?zhí)岢龅亩嘀鳀盘?yáng)能電池能夠商業(yè)化，制備簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，特別是成本低，設(shè) 備簡(jiǎn)單，能夠批量生產(chǎn)。
[0015] 為此，本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N太陽(yáng)能電池單元，該太陽(yáng)能電池單元制造簡(jiǎn)單、成本低，光 電轉(zhuǎn)換效率高。
[0016] 本申請(qǐng)還提出一種太陽(yáng)能電池片陣列，該太陽(yáng)能電池片陣列制造簡(jiǎn)單、成本低，光 電轉(zhuǎn)換效率高。
[0017] 本申請(qǐng)還提出一種具有上述太陽(yáng)能電池片陣列的太陽(yáng)能電池組件，該太陽(yáng)能電池 組件制造簡(jiǎn)單、成本低，光電轉(zhuǎn)換效率高。
[0018] 本申請(qǐng)還提出一種上述太陽(yáng)能電池組件的制備方法。
[0019] 本申請(qǐng)的發(fā)明人經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)金屬絲與電池片基體上的副柵線(xiàn)焊 接時(shí)，因金屬絲較細(xì)，存在較大的應(yīng)力，其與副柵線(xiàn)之間的焊接并不牢固，放置一段時(shí)間后， 不到一個(gè)月，金屬絲會(huì)崩裂脫落，造成此類(lèi)電池片無(wú)法使用，同時(shí)副柵線(xiàn)又涉及到遮光面， 影響光的吸收效率，因此，給此技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了障礙。
[0020] 根據(jù)本申請(qǐng)第一方面實(shí)施例的太陽(yáng)能電池單元，包括：電池片，所述電池片包括電 池片基體和設(shè)在所述電池片基體的正面上的多個(gè)副柵線(xiàn)，所述副柵線(xiàn)包括鄰近所述電池片 基體邊緣的邊緣副柵線(xiàn)和位于所述邊緣副柵線(xiàn)內(nèi)側(cè)的中間副柵線(xiàn)，所述副柵線(xiàn)上設(shè)有焊 接部，所述邊緣副柵線(xiàn)的至少一個(gè)焊接部在所述電池片基體上的投影的面積大于所述中間 副柵線(xiàn)的焊接部的投影的面積；多個(gè)導(dǎo)電線(xiàn)，所述多個(gè)導(dǎo)電線(xiàn)彼此間隔開(kāi)設(shè)置，所述導(dǎo)電線(xiàn) 在所述焊接部與所述副柵線(xiàn)焊接。
[0021] 根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的太陽(yáng)能電池單元，通過(guò)在副柵線(xiàn)上設(shè)置焊接部，并且將邊緣 副柵線(xiàn)上的焊接部的面積設(shè)置成大于中間副柵線(xiàn)的焊接部的面積，使得邊緣副柵線(xiàn)與導(dǎo)電 線(xiàn)的連接強(qiáng)度更大，并且具有更大的與導(dǎo)電線(xiàn)相連的連接區(qū)域，便于導(dǎo)電線(xiàn)與邊緣副柵線(xiàn) 之間的連接。
[0022] 根據(jù)本申請(qǐng)第二方面實(shí)施例的太陽(yáng)能電池片陣列，包括多個(gè)太陽(yáng)能電池單元，所 述太陽(yáng)能電池單元為根據(jù)上述實(shí)施例所述的太陽(yáng)能電池單元，相鄰電池片的電池片之間通 過(guò)所述導(dǎo)電線(xiàn)相連。
[0023] 根據(jù)本申請(qǐng)第三方面實(shí)施例的太陽(yáng)能電池組件，包括依次疊置的上蓋板、正面膠 膜層、電池片陣列、背面膠膜層和背板，所述電池片陣列為根據(jù)上述實(shí)施例所述的太陽(yáng)能電 池片陣列。
[0024] 根據(jù)本申請(qǐng)第四方面實(shí)施例的太陽(yáng)能電池組件的制備方法，包括：提供電池片，所 述電池片包括電池片基體和設(shè)在所述電池片基體的正面上的多個(gè)副柵線(xiàn)，所述副柵線(xiàn)包括 鄰近所述電池片基體邊緣的邊緣副柵線(xiàn)和位于所述邊緣副柵線(xiàn)內(nèi)側(cè)的中間副柵線(xiàn)，所述副 柵線(xiàn)上設(shè)有焊接部，所述邊緣副柵線(xiàn)的至少一個(gè)焊接部在所述電池片基體上的投影的面積 大于所述中間副柵線(xiàn)的焊接部的投影的面積；將由金屬絲構(gòu)成的導(dǎo)電線(xiàn)在所述焊接部與所 述副柵線(xiàn)相連以得到太陽(yáng)能電池單元；將上蓋板、正面膠膜層、所述太陽(yáng)能電池單元、背面 膠膜層和背板依次疊放，且使所述太陽(yáng)能電池單元的正面面對(duì)正面膠膜層，使所述太陽(yáng)能 電池單元的背面面對(duì)背面膠膜層，然后進(jìn)行層壓得到所述太陽(yáng)能電池組件。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1是根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能電池片陣列的平面示意圖。
[0026] 圖2是根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能電池片陣列的縱向的截面示意圖。
[0027] 圖3是根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能電池片陣列的橫向的截面示意圖。
[0028] 圖4是根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的用于形成導(dǎo)電線(xiàn)的金屬絲的示意圖。
[0029] 圖5是根據(jù)本申請(qǐng)另一實(shí)施例的太陽(yáng)能電池片陣列的平面示意圖。
[0030] 圖6是根據(jù)本申請(qǐng)又一實(shí)施例的太陽(yáng)能電池片陣列的平面示意圖。
[0031] 圖7是根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的金屬絲的往復(fù)延伸的示意圖。
[0032] 圖8是根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的太陽(yáng)能電池片陣列的兩個(gè)電池片的示意圖。
[0033] 圖9是圖8所示兩個(gè)電池片通過(guò)金屬絲連接而成太陽(yáng)能電池片陣列的示意圖。
[0034] 圖10是根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的太陽(yáng)能電池組件的示意圖。
[0035] 圖11是圖10所示太陽(yáng)能電池組件的局部截面示意圖。
[0036] 圖12是根據(jù)本申請(qǐng)?jiān)僖粚?shí)施例的太陽(yáng)能電池片陣列的示意圖。
[0037] 圖13是根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能電池單元的副柵線(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038] 附圖標(biāo)記：
[0039] 電池片組件100 ;
[0040] 上蓋板10 ;
[0041] 正面膠膜層20;
[0042] 電池片陣列30 ;電池片31 ;第一電池片31A;第二電池片31B;電池片基體311 ;副 柵線(xiàn)312 ;正面副柵線(xiàn)312A;背面副柵線(xiàn)312B;邊緣副柵線(xiàn)3121 ;中間副柵線(xiàn)3122 ;焊接部 3123 ;背電場(chǎng)3