太陽能電池片陣列、太陽能電池組件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及太陽能電池領域，具體地涉及太陽能電池片陣列、太陽能電池組 件及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 太陽能電池組件是太陽能發(fā)電裝置的重要部件之一。太陽光從電池片本體正面進 入電池，正面的主柵和副柵會遮擋一部分電池片本體，照在電極上的光能無法轉變成電能， 因此，需要主柵和副柵做的越細越好。然而，主柵和副柵的作用在于傳導電流，從電阻率的 角度分析，主柵和副柵越細則導電橫截面積越小，電阻損失越大。因此主柵和副柵設計是在 遮光和導電之間取得平衡，同時要考慮成本。
[0003] 在多主柵（10條以上主柵）太陽能電池中，由于受串焊技術的限制，無法采用銀漿 燒結的主柵線，只能采用金屬絲作為主柵線。
[0004] 在選擇金屬絲材質時，要考慮成本、導電性和可焊性。常見金屬中，銅的電導率僅 略低于銀，其成本遠低于銀，故是金屬絲線的首選材料。但同時銅主柵線與銀副柵線之間在 低溫的可焊性不好，無法實現(xiàn)溫度200°c以下的焊接（高溫焊接可能損傷電池片）。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本申請是基于申請人對以下事實和問題的發(fā)現(xiàn)和認識作出的：
[0006] 相關技術中，太陽能電池片的正面通常設置有主柵線和副柵線，用于導出電池片 通過光電效應或者光化學效應所產(chǎn)生的電流。為了提高電池片的效率，目前的太陽能電池 廠商都在致力于研究如何提高主柵線的數(shù)量?，F(xiàn)有技術中已經(jīng)成功的將主柵從2根提高到 3根，甚至提高至5根。
[0007] 但是，現(xiàn)有技術中，主柵線是通過印刷主要成分為價格昂貴的銀的漿料制備而成 的，因此，其制備成本非常高，增加銀主柵線的根數(shù)必然導致成本的增加。同時，現(xiàn)有的銀主 柵線的寬度大（例如，寬度達到2_以上），增加銀主柵線的根數(shù)也會增到遮光面積，導致電 池片的轉換效率降低。
[0008] 因此，從降低成本、減少遮光面積的角度出發(fā)，相關技術中將原本印刷在電池片上 的銀主柵線替換為金屬絲，如銅絲，通過銅絲與副柵線焊接，進而銅絲作為主柵線導出電 流。由于不再使用銀主柵線，其成本可以大幅降低，同時由于銅絲的直徑較小，能夠降低遮 光面積，因此，可以進一步將主柵線的數(shù)量提升到10根。這種電池片可以稱為多主柵電池 片或無主柵電池片，其中，金屬絲替換了傳統(tǒng)太陽能電池片中的銀主柵和焊帶。
[0009] 本申請的發(fā)明人經(jīng)過長期的研究實驗發(fā)現(xiàn)，如果采用同時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固定焊接至電池片上的制備方式制備電 池片，此種方式由于設備及制備精度、工藝等的限制，例如由于應力的作用，太陽能電池片 在自由狀態(tài)下放置時，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（實驗證明，對絲徑0.2mm的銅絲來說，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置類似夾子的裝置，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)有技術中目前最多只能在一個電池片上同時拉出并固定焊接10根左 右的金屬絲，如果想要再增加金屬絲的根數(shù)將會非常困難。因為，金屬絲根數(shù)越多，其自由 端越多，設備需要同時控制更多的金屬絲，這對拉絲設備要求很高。同時，太陽能電池片的 空間有限，例如，一般單個電池片的尺寸為156mm*156mm，在如此有限的空間內(nèi)需要同時精 確控制多根金屬絲，這對設備要求很高，尤其是對精度要求非常高。因此在目前的實際生產(chǎn) 中，并不能較好的同時控制并焊接多根金屬絲，能夠增加的導電線的根數(shù)仍然有限，一般最 多只有10根左右，而且實現(xiàn)困難。
[0010] 為了解決這個問題，相關專利（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方案。即，先將多根平行的金屬絲通過粘結的方式 固定在透明膜層上，然后將粘結有多根平行的金屬絲的透明膜貼合到電池片上，最后通過 層壓工藝使金屬絲與電池片上的副柵線接觸。該方案通過透明膜層固定多根金屬絲，解決 了同時控制多根金屬絲的問題，可以進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，即金屬絲不是通過焊接工藝與副柵線連接的，而是通過層壓工藝使金屬絲與副柵 線相接觸，從而導出電流。
[0011] 此方案雖然可以進一步提升金屬絲的根數(shù)，但是，由于透明膜層的存在，會影響光 的吸收，造成一定的遮光，從而導致轉換效率的降低。
[0012] 更重要的是，這種采用透明膜層固定金屬絲的方案是無法采用焊接工藝連接金屬 絲與副柵線的。這是因為，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焊 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，膠膜層會發(fā)生熔化，從而喪失其固定金屬絲的作用，金屬絲會發(fā)生漂移，大大降低 焊接效果。
[0013] 另一方面，本領域技術人員公知，太陽能電池片在使用時需要處于密封狀態(tài)，以防 止水、空氣等進入電池片中，導致產(chǎn)生腐蝕、短路等；而現(xiàn)有的封裝材料一般為EVA，其熔 點一般為70 - 80°C，遠遠低于焊接溫度。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，因此在封裝的時候，在封裝溫度下， 封裝材料（EVA)發(fā)生熔化，而透明膜層不會發(fā)生熔化，因而，在封裝時，熔化的封裝材料是 無法透過固體的膠膜層，從而將電池片完全密封住的，因此，其密封效果非常差，實際產(chǎn)品 很容易失效。因此，從封裝的角度來說，又需要透明膜層的熔化溫度低于焊接溫度，這顯然 是一個悼論。
[0014] 因此，這種采用膠膜層固定金屬絲的方案是無法采用焊接工藝將金屬絲與副柵線 焊接在一起的，其金屬絲實際上僅僅只是和電池片上的副柵線接觸而已，即，金屬絲只是搭 在副柵線上。因此，金屬絲和副柵線的連接強度非常低，在層壓過程中或者使用過程中，金 屬絲和副柵線之間非常容易發(fā)生脫離，造成接觸不良，從而導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，目前市場上并 沒有成熟的無主柵太陽能電池。
[0015] 本實用新型旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一。
[0016] 本實用新型提供一種無主柵太陽能電池，其電池片上可設置的導電線條數(shù)不僅能 提高至20條以上，甚至更多。本實用新型通過根數(shù)較少的金屬絲往復延伸形成導電線，減 少了自由端，即減少了需要控制的金屬絲根數(shù)，解決了空間限制的問題，但能在電池片上設 置更多的導電線，而且容易實現(xiàn)多條導電線與電池片副柵線之間的焊接。同時，本實用新型 提供的無主柵太陽能電池中，由于導電線絲與電池片的副柵線之間是通過焊接連接在一起 的，其連接非?？煽?，制備簡單易實現(xiàn)，而且密封性能好，效率高，能夠完全滿足實際使用要 求并且能夠商業(yè)化批量生產(chǎn)。
[0017] 具體地，本申請?zhí)岢鲆环N太陽能電池片陣列，該太陽能電池片陣列制造簡單、成本 低，光電轉換效率高。
[0018] 本申請還提出一種具有上述太陽能電池片陣列的太陽能電池組件，該太陽能電池 組件制造簡單、成本低，光電轉換效率高。
[0019] 本申請還提出一種上述太陽能電池組件的制備方法。
[0020] 根據(jù)本實用新型第一方面的太陽能電池片陣列，包括多個電池片，相鄰電池片之 間通過多條導電線相連，至少兩條所述導電線由往復延伸在相鄰電池片中的一個電池片的 表面與另一個電池片的表面之間的金屬絲構成，所述電池片的正面上設有副柵線，所述副 柵線與所述導電線焊接。
[0021] 根據(jù)本申請實施例的太陽能電池片陣列，通過將導電線由往復延伸的金屬絲構 成，金屬絲采用繞線排列方式在相鄰兩個電池片之間往復延伸形成折疊形狀，該結構的導 電線不僅制造簡單，成本低，而且有利于提高太陽能電池片陣列的光電轉換效率。
[0022] 同時，導電線采用繞線排列的方式可以避免平行的金屬絲組成的導電線中單條導 電線斷開或虛焊等導致整條導電線失效的問題，避免電池片不穩(wěn)定的情況出現(xiàn)。導電線與 副柵線焊接相連，太陽能電池組件中的導電線不會發(fā)生漂移和虛焊，并且表現(xiàn)出相對較高 的光電轉化效率。
[0023] 根據(jù)本實用新型第二方面的太陽能電池組件，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)上述實施例所述的太陽能電池 片陣列。
[0024] 根據(jù)本實用新型第三方面的太陽能電池組件的制備方法，包括：將金屬絲往復延 伸在相鄰電池片中的一個電池片的表面與另一個電池片的表面之間而形成至少兩條導電 線，將多根所述導電線與所述電池片的正面上的副柵線焊接，由此通過所述導電線連接相 鄰的電池片而得到電池片陣列；將上蓋板、正面膠膜層、所述電池片陣列、背面膠膜層和背 板依次疊放，且使所述電池片的正面面對所述正面膠膜層、所述電池片的背面面對背面膠 膜層，然后進行層壓得到太陽能電池組件。
[0025] 本申請采用繞制的方法，不僅更利于金屬絲與電池片的電連接，連接性能佳，特別 利于金屬絲與電池片的焊接，不會出現(xiàn)大量導電線虛焊等情況，制備的太陽能電池片不僅 美觀，而且性能好。而且能夠制備條數(shù)合適的導電線，只需采用兩個拉緊夾子，不受空間限 制，制備工藝簡單易實現(xiàn)，且設備和工藝都簡單，易于工藝化。
【附圖說明】
[0026] 圖1是根據(jù)本申請一個實施例的太陽能電池片陣列的平面示意圖。
[0027] 圖2是根據(jù)本申請一個實施例的太陽能電池片陣列的縱向的截面示意圖。
[0028] 圖3是根據(jù)本申請一個實施例的太陽能電池片陣列的橫向的截面示意圖。
[0029] 圖4是根據(jù)本申請實施例的用于形成導電線的金屬絲的示意圖。
[0030] 圖5是根據(jù)本申請另一實施例的太陽能電池片陣列的平面示意圖。
[0031] 圖6是根據(jù)本申請又一實施例的太陽能電池片陣列的正面平面示意圖。
[0032] 圖7是根據(jù)本申請實施例的金屬絲的往復延伸的示意圖。
[0033] 圖8是根據(jù)本申請實施例的太陽能電池片陣列的兩個電池片的示意圖。
[0034] 圖9是圖8所示兩個電池片通過金屬絲連接而成太陽能電池片陣列的示意圖。
[0035] 圖10是根據(jù)本申請實施例的太陽能電池組件的示意圖。
[0036] 圖11是圖10所示太陽能電池組件的局部截面示意圖。
[0037] 圖12是根據(jù)本申請再一實施例的太陽能電池片陣列的示意圖。
[0038] 圖13是對比例1的金屬絲張緊示意圖。
[0039] 圖14是根據(jù)本申請實施例的太陽能電池片陣列中導電線的條數(shù)與光電轉換效率 的關系曲線圖。
[0040] 附圖標記：
[0041] 電池片組件100 ;
[0042] 上蓋板10 ;
[0043] 正面膠膜層20 ;
[0044] 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312 ;正面副柵線312A ;背面副柵線312B ;背電場313 ;背電極314 ;
[0045] 導電線32(32〇 ;正面導電線32A ;背面導電線32B ;金屬絲本體321 ;焊接層322 ; 短柵線33 ;夾子34 ;
[0046] 背面膠膜層40 ;
[0047] 下蓋板50。
【具體實施方式】
[0048] 下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始 至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參 考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型 的限制。