CN104282802A - 一种多子电池串联的太阳能电池模组及其制备方法 - Google Patents

一种多子电池串联的太阳能电池模组及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104282802A
CN104282802A CN201310449370.9A CN201310449370A CN104282802A CN 104282802 A CN104282802 A CN 104282802A CN 201310449370 A CN201310449370 A CN 201310449370A CN 104282802 A CN104282802 A CN 104282802A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sub
battery
solar cell
cell module
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310449370.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104282802B (zh
Inventor
邢丽芬
李兆廷
何珊
王亮
李岩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Zhongpu Technology Co ltd
Dongxu Science And Technology Development Co ltd
Original Assignee
CHENGDU XUSHUANG SOLAR TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CHENGDU XUSHUANG SOLAR TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical CHENGDU XUSHUANG SOLAR TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201310449370.9A priority Critical patent/CN104282802B/zh
Publication of CN104282802A publication Critical patent/CN104282802A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104282802B publication Critical patent/CN104282802B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/041—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L31/00
    • H01L25/042—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L31/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
    • H01L31/0508—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module the interconnection means having a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

一种多子电池串联的太阳能电池模组及其制备方法，解决了子电池数量有限且串联所得到的输出电压有限的技术问题，采用的技术方案是：所述方法是在太阳能电池模组制备工艺基础上实现的，所述方法步骤中包括在基板玻璃上沉积导电薄膜层并划刻、沉积光伏吸收层并划刻、沉积背电极层并划刻形成串联子电池模组，所述导电薄膜层的刻划方式是：刻划线沿基板玻璃的横向方位及纵向方位交叉切割，经切割后的导电薄膜层借助横向沟槽及纵向沟槽形成依次排列的独立导电模块，且相邻两排端头的独立导电模块首尾相接、形成“蛇形”排列的前电极导电条；所述光伏吸收层及背电极层的刻划分别根据前电极导电条的形状进行划刻、形成“蛇形”串联的子电池模组。

Description

一种多子电池串联的太阳能电池模组及其制备方法
技术领域
    本发明涉及一种太阳能电池模组制备工艺，属于薄膜太阳能电池制造领域，特别是一种多子电池串联的太阳能电池模组及其制备方法。
背景技术
随着人类的不断发展进步，能源消耗越来越大，传统能源正在迅速不断被消耗。太阳能是可再生清洁新能源，储量巨大，从长久来看，最有可能替代传统能源。而在利用太阳能电池发电时，单块电池的电压难以做大，输出电流较大，电池本身和传输导线的发热损失较大，大量的能量在传输之中消耗；并且在连入光伏阵列进行发电时，偶尔发生的部分电池片的热斑效应，必然会导致逆流发热等情况，影响电池的发电总效率。
以现今制作非晶硅薄膜太阳能电池组件的工艺流程进行说明，工艺步骤如下：
TCO基板玻璃上料--清洗1--P1激光划刻TCO层--清洗2--PECVD沉积P-I-N层--P2激光划刻P-I-N层--Sputter溅镀背电极--P3激光划刻背电极层--P4划刻扫边--清洗3--超声焊接引/汇流带--叠合PVB和背玻璃--辊压--高压釜--修边--粘接接线盒--仿真测试--包装入库。
依据上述工艺流程，我们知道，如果没有“引流条”和“汇流条”的影响，薄膜电池的子电池形状及相互连接，是由激光划刻P1、P2和P3的路径和相互位置关系配合决定了的。
目前被采用最多的激光划刻方法，能使得子电池以“长窄条”形状逐个在电池板的长度或宽度方向上串联起来（见图1）；由于电池板的长宽有限，子电池又不能做得“太窄”，激光划线本身的宽度尺寸、位置精度等因素限制了子电池数量的增加，从而限制了薄膜太阳能电池的输出电压大小。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：现有太阳能电池模组受内部“子电池”连接结构的限制—即原本以“长窄条”形状串联的子电池块，在串联方向上即使沿“窄边”逐个连接，也会受总长、窄条不能太窄、激光刻线本身宽度和划刻位置精度等因素的制约—造成能够纳入串联的子电池数量有限且串联所得到的输出电压有限的技术问题，设计了一种多子电池串联的太阳能电池模组及其制备方法，通过改变现有太阳能电池模组刻划方式，解决了太阳能电池模组中可串入子电池及其电压有限、以及热斑效应不能得以有效控制的技术问题。
本发明为实现发明目的采用的技术方案是：提高太阳能电池模组串联电压且有效降低热斑效应的方法，所述方法是在太阳能电池模组制备工艺基础上实现的，所述方法步骤中包括在基板玻璃上沉积导电薄膜层并划刻、沉积光伏吸收层并划刻、沉积背电极层并划刻形成串联子电池模组，其关键在于：所述导电薄膜层的刻划方式是：刻划线沿基板玻璃的横向方位及纵向方位交叉切割，经切割后的导电薄膜层借助横向沟槽及纵向沟槽形成依次排列的独立导电模块，且相邻两排端头的独立导电模块首尾相接、形成“蛇形”排列的前电极导电条；所述光伏吸收层及背电极层的刻划分别根据前电极导电条的形状进行划刻、形成“蛇形”串联的子电池模组。
本发明的关键思想是：本发明提供了一种思路，主要指可以使得太阳能电池在有限的面积内，被划分出更多的子电池，并使其有效串联排列，从而获得两倍、三倍甚至更高的输出电压；在这个高电压下，能比较容易地实现高电压才有的电性能优势；在有限面积的薄膜太阳能电池片需要输出更高电压的情况下，推荐采用；在应用于电池发电阵列时，要产生同样大小的电压，可以用更少量的电池片串联得到，而同时为了得到一定的功率，可以选择多组并联；电池片输出电压高，流经电池的电流量小，这样输电线路的发热量也会小。
利用本发明，如果不在P1划刻前增加高导电率银/铝薄层的制作，就可以在现有的设备和工艺基础上完成薄膜太阳能电池CELL段的制作，基本上不需要额外增加设备或者原材料；推荐的方式是增加一个高导电率银/铝薄层，所需增加的设备和原材料也不多，可以小成本完成。
本发明在生产工艺中，需增设焊接旁路二极管和引出线工序，但省去了汇流条和引流条的焊接，工艺趋于简单化；二极管可以更灵活地纳入电路内，其数目、规格的选取须根据电池片具体的参数特征值而定；二极管的连入能使得整块电池有特殊的性能，能更好地对抗热斑效应等问题。
在应用于电池发电阵列时，要产生同样大小的电压，可以用更少量的电池片串联得到，相比于常规电压电池片需要多块串联才能得到较高电压具有连接结构的优势；电池片纯并联的光伏阵列在其中部分电池片发生热斑效应等异常状况时，总的峰值输出电压不会改变，并且能通过串入输出端的二极管，保护整个发电***不会发生的反向电流逆流发热、***效率大幅衰减的情况；并且可以方便地通过增减并联块/组数来控制光伏阵列的输出电流；而同时为了得到一定的功率，可以灵活选择电池并联。
本发明在薄膜太阳能电池和光伏发电阵列领域，均设计了一个新的形式，在电池的多样化，光伏阵列电路优化、发电电压可靠性提升、输电线热损耗、发电能量使用效率的提升等方面，都具有其特殊的优势。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是现有太阳能电池模组结构。
图2是本发明中导电薄膜层划刻后结构示意图（加贴高导电率银/铝薄层）。
图3是本发明中光伏吸收层划刻后结构示意图。
图4是本发明中背电极层划刻后形成的串联子电池模组的结构示意图。
图5是图4中的串联子电池模组中增设旁路二极管后的等效电路图。
附图中，1是基板玻璃，2是导电薄膜层，21代表相邻两排端头的独立导电模块，3是光伏吸收层，4是背电极层，5是相邻两排端头的子电池，D1、D2代表旁路二极管，图3中虚线代表P2次激光划刻偏移中心基线，图4中箭头代表太阳能电池模组的电流走向。
具体实施方式
提高太阳能电池模组串联电压且有效降低热斑效应的方法，所述方法是在太阳能电池模组制备工艺基础上实现的，所述方法步骤中包括在基板玻璃1上沉积导电薄膜层2并划刻、沉积光伏吸收层3并划刻、沉积背电极层4并划刻形成串联子电池模组，其关键在于：所述导电薄膜层2的刻划方式是：刻划线沿基板玻璃1的横向方位及纵向方位交叉切割，经切割后的导电薄膜层2借助横向沟槽P11及纵向沟槽P12形成依次排列的独立导电模块，且相邻两排端头的独立导电模块21首尾相接、形成“蛇形”排列的前电极导电条；所述光伏吸收层3及背电极层4的刻划分别根据前电极导电条的形状进行划刻、形成“蛇形”串联的子电池模组。
所述相邻两排端头的独立导电模块21首尾相接的连接方式包括：两块独立导电模块的本体呈一体式连接或借助导电材料连接。
在相邻两排端头的独立导电模块21上增设高导电率银/铜/铝薄层，所述银/铜/铝薄层的导电率分别是：银是0.0159（Ω·mm2/m）、铜是0.0167（Ω·mm2/m）、铝是0.02635（Ω·mm2/m）。
一种多子电池串联的太阳能电池模组，结构层中包括基板玻璃1、导电薄膜层2、光伏吸收层3、背电极层4，其关键在于：所述太阳能电池模组的结构中包括至少两排串联子电池，相邻两排端头的子电池5的导电薄膜层2首尾相连，形成“蛇形”串联子电池模组。
所述太阳能电池模组中的子电池形状为长方形、或正方形、或三角形或六边形。
所述相邻两排端头的子电池5的导电薄膜层2与光伏吸收层之间加设有高导电率银/铜/铝薄层，所述银/铜/铝薄层的导电率分别是：银是0.0159（Ω·mm2/m）、铜是0.0167（Ω·mm2/m）、铝是0.02635（Ω·mm2/m）。
在间隔相邻排或一排以上的串联子电池的电路之间增设旁路二极管D1、D2。
本发明是在薄膜太阳能电池制造领域，通过对激光划刻工艺的重新规划和设计，加工出一种新型子电池排列结构的薄膜太阳能电池。这种排列结构的目的是营造出拥有更多子电池串联连接的薄膜太阳能电池板：例如，薄膜电池板上所有子电池能按一定的路径串联起来；或者按一定的规律部分成组并联而后再逐组串联起来；子电池数目越多，可供串联连接的基数也越大。该新型结构电池的特征是：输出电压高、输出电流小；在有限面积的电池片需要输出更高电压的情况下推荐采用；在应用于电池发电阵列时，可以用更少的电池片串联得到所需的较高电压，相比于常规电池片具有连接结构的优势；电流小，输电线路的发热量也会较小。
本发明，是设计一种新型子电池排列结构的薄膜太阳能电池；通过这种设计，对于同样面积的薄膜太阳能电池片，能实现更多数目的“子电池”或“子电池组”串联；这种串联，不仅仅是原有在电池板“长度”方向上的串联，而且能在电池板“宽度”方向上累计加入串联。
本发明中激光划刻工艺的重新设计，并不是一成不变或要求苛刻的划刻轨迹，而是可以有很多种轨迹、图案的；只要在工艺过程中对于TCO层、电池层以及背电极层能实现“电路配合”，就都能实现该薄膜太阳能电池各种形状的子电池或子电池组的更大限度数目的串联。鉴于上述的划刻轨迹的多样性，本专利在此仅详细描述“方形”子电池串联一例；可延伸出的，其它串联形状的子电池形状可以是正三角形、正六边形等，在此提供参考。
本发明中多子电池串联结构可以针对几乎所有“薄膜”结构的太阳能电池适用；不仅适用于“非晶硅”、“微晶硅”、“碲化镉”等单节薄膜太阳能电池，而且适用于“非晶-微晶”“非晶锗硅”等双结太阳能电池，甚至薄膜复合型多结薄膜太阳能电池；只要前电极、背电极以及电池层的相对应关系一致，就可以适用于多子电池串联的应用。
针对以上所述的新型薄膜太阳能电池结构，为了获得比较理想的电性能和效率，避免某些因结构改变而发生的性能上的不匹配，在设计参数和工艺参数上应该有相应的匹配设计；对于不同形状的子电池串联新型结构，相匹配的结构参数会有一定的差异；总原则是希望内阻尽可能小，某个特定结构可能不适用于其它结构，不能一概而论。
如果将新型薄膜太阳能电池片组成光伏阵列发电，则在各项参数匹配中，应该给薄膜太阳能电池配置的二极管也需要有相应的匹配计算。本专利提出如下匹配理念：如果***要求的输出电压需要阵列中的电池“串联”才能得到，则可以考虑进行旁路二极管的接入；如果新型电池片输出电压较大，***要求的输出电压可以在纯并联的连接下即予以满足，则可以取消旁路二极管，而将二极管串联入输出电路，亦能起到保护***的作用。
本发明由于其工艺特殊性，可以省去汇流条和引流条，相应的工序能够得以节省；而所需设计变更的工序为焊接旁路二极管和引出线。
像其它薄膜太阳能电池一样，这种方形电路设计，也将有部分区域“不宜用来发电”，而该区域恰好是电池内部“导电”的瓶颈所在；在此加贴高导电膜、或局部加镀/沉积高导电层为优化方案。
为了解决以上问题，创造性地设计出薄膜太阳能电池的全新性能参数，本专利专门提出了一种新的子电池连接结构，即通过这种连接结构，对于同样面积的薄膜太阳能电池片，能划刻分割出更多数目的子电池，并且使这些“子电池”或“子电池组”实现串联；这样串联的效果是能让薄膜太阳能电池获得更大的输出电压值。
为了实现该新型子电池的排列结构，我们在当前已成熟的薄膜太阳能电池生产工艺基础上，需要重新设计激光划刻P1、P2和P3三次激光划刻的布局、路径、线型参数等工艺，并且随着电池板内部连接结构的改变需要取消引流条和汇流条及其工艺，增加二极管和引出线的焊接工艺，以使新型结构得以实现。并且，这里还为我们提供了一个思路：只要三次激光划刻的布局、路径、线型参数、相互位置关系等工艺数据能在薄膜电池的前电极、背电极以及中间电池层的几何结构中，起到相互配合的关联，那么薄膜太阳能电池就可以有很多种切割方法，可以切割出很多种类不同的形状的图案，如正三角形、正六边形等。
推荐选择的优化工艺：在非发电区域的TCO层上加贴/加镀/沉积高导电薄膜层。新型的连接结构是有一定不足的，由于电路连接的特殊性，并非每一块子电池都被串联在了电路中，某些特定的区域是不会参与发电的；在这种新型结构设计的几处不用来发电的区域，加贴、加镀或沉积高导电率的金属薄膜层，能有效帮助改善该设计结构必然要解决的TCO层导电能力有限的瓶颈问题。
最后，由于前段制程的变更，适应于这种新型内部连接结构的模组段工艺必然发生相应的变更：取消汇流条和引流条，接线盒不再是必须的配置，转而可以按设计参数增设二极管的焊接接入工艺和输出端引线的焊接接入工艺。
本发明，可以有很多种形状都可以实现层与层之间的配合串联，又由于各种形状子电池、走向不同等因素，详细的激光划刻工艺制程很难在本文中都描述到，因此只选择最具代表性的“短窄条方形”子电池的薄膜太阳能电池来介绍。
首先，参看图4，新提出的薄膜电池子电池连接结构模型：不再是图1现有技术中“长窄条”形切割的子电池的“单向串联”，而是将每一块长窄条子电池沿其长度的方向等距切割开，以获得更多更小的“子电池”。为了便于分析，我们给这些更小的子电池编号，从左至右依次编1、2、3……N，N为最右边一个子电池，从下往上依次给其添上下标1、2、3……M，即“NM”是最右上方的子电池；由于该设计应该基于每个子电池的大小完全一致的前提，我们可以简单地认为，一块长窄条子电池“N”在切割后变成了若干个“短窄条”子电池“N1、N2……NM”的“并联”；然后这些“并联”的子电池组，再随着“1、2……N”从左至右串联；由于这些等距的切割可以只是切除35~80μm，一个很小的宽度，电池本身的损失是很少的，基本可以忽略不计，其与初始的电池板在电性能上没有很大的变化。改变“偶数行”子电池的走向，使得其串联效果为电流从右至左；并且令“奇数行”到“偶数行”的最右边一块子电池区域的导电薄膜层2连接（即不划刻断）；令“偶数行”到“奇数行”的最左边一块子电池区域的导电薄膜层2连接；如此改变，子电池的电连接关系就成了“11→21→……→N1→N2→……22→12→13→23……→NM”。以简单的数学分析，要使所有的“短窄条子电池”均被串入：令M取奇数，则最后一块被串入的子电池是NM；而令M取偶数，则最后一块被串入的子电池是1M；这么区别的原因在于，能更方便地设置电池的电流引出线的位置。
在此基础上，本发明的具体工艺步骤包括：
A．参见图2，在基板玻璃1上沉积导电薄膜层2并进行P1次划刻：P1划刻中即开始引入横向方位的切割，纵向方位的切割是连续并且贯穿整个面的，而横向方位的切割将保留“局部”不予划开，这个局部将是新型子电池连接结构的“纽带”；经过P1划刻，导电薄膜层2被划分成了N×M的独立导电模块区域；但“N1、N2”“21、31”……之间的子电池不予划开，让电流在这里转向；对于加贴/加镀/沉积的高导电薄膜层，如果该层本身是像引流条一样，条状且连续的，其也需要在P1划刻中被划刻开，成为跟导电薄膜层2连接状态一样的局部结构；之所以认为其应该在P1划刻时被切割开，是因为P1划刻所用的激光为红光，对导电薄膜层2有比较好的切割效果，对于与导电薄膜层2成分相仿的高导电层，理应也适合于承担切割任务；如若不然，高导电层便需要“机械式”划刻切割开来，或者一开始便是“一段一段”地进行加贴；
B．参见图3，沉积光伏吸收层2并进行P2次划刻：P2划刻的线路较复杂，需要设定的参数也会比较多，其基本原则是：伴着P1的两侧，距P1划线短距离偏移，局部成段划刻；在奇数子电池行，向P1右侧偏移，在偶数子电池行，向P1左侧偏移；P2侧向偏移后，划刻段的始末位置我们定义为“P2偏移中心基线”，后续P3将沿中心基线将背电极层和电池层一并划开；经过P2划刻，电池层留下了一段段不连续的刻痕；
C．参见图4，沉积背电极层4并进行P3次划刻；P3划刻是最为复杂的一环，作用于电池层和背电极层，不仅需要在P2的基础上再度小距离地向左/右偏移，不连续分段地切割出子电池间的“隔断”，而且需要横向沿着“P2偏移中心基线”将电池行与行之间完全划开；由于其切割路径和P2相似，在此就把图4作为总效果完成图绘制的，通过与图3的关联比较就可以比较容易地看出其原理。
由于电池的电路结构发生了很大的变化，后续的变更是顺应该变化，完善设计出整个电池的结构和加工工艺。参见图4，由于N和M的数目可以通过设计予以灵活安排，那么就无需按照原来直线串联的设计从电池板的“两端”去收集电流，而可以从局部予以收集，甚至可以“分段”收集电流；这样，只需要在焊接引出端的子电池位置，垂直于电流走向，将引出线沿子电池宽度方向“铺开”焊接于背电极上；如此，便无需引流条和汇流条及其加工工艺，接线盒也不再是必要的组件；即，焊接引出线能替代引流条作用，能尽量多地有效地收集和引出电流。
如该串联结构设计，起保护作用的二极管，也可以根据电池本身的电性能参数、二极管本身的规格和串入的子电池数目而进行匹配；假设一块成熟工艺已设计出的非晶硅薄膜太阳能电池的参数为：Vmpp=100V，Impp=1A，子电池数目为150，配置一个标称电流为5A的旁路二极管；那么如图4所示，不妨令M=8，得到的新型电池结构参数如下：Vmpp=800V，Impp=0.125A，子电池数目为1200；此时若在子电池“11和14”之间，“15和18”之间（其中，14和15实际上是等电势的），各反向并入一个旁路二极管D1和D2；则由简单的电路分析我们知道，如果热斑效应不是整块电池板发生而是局部发生，D1可以有效缓解“11→N1→N2→12→13→…→14”这下半块电池的热斑效应造成的损害，D2则可以防止另外上半块电池的热斑效应造成的损害；等效的连接电路图参见图5；对于不同的NM规划配置，还可以获得不同的性能效果。
依据常识，电池片发生局部热斑效应的概率应该远小于整块板热斑的概率；如果依上例，我们制得的新型薄膜太阳能电池的峰值电压本身就比较高，能够在组成光伏发电阵列时，不需要进行串联即能提供***输出电压，即全部采用并联连接；那么此时如果在***电路中仍设置“旁路”二极管，意义是不大的；却可以将二极管“串联”在输出线路上；如此一来，二极管在电池片正常发电时，不阻碍电流的通过，但在电池板因为热斑效应、或因为别的损害而发不出电的时候，可以一定程度地保护到电池片不被两端的高电压驱动逆流而损坏。
二极管的接入，应该依据电池的参数和用途来拟定，在此提供的是思路和概念；如：在需要像旁路二极管一样热斑保护时并入，在全并联发电电路时串入等，都能起到保护作用。
子电池和引出线之间、与二极管之间的连接，可以有多种焊接方式，前提是子电池的背电极不会因为焊接而遭到性能上的破坏，并且焊接不会使整块薄膜电池的厚度整体或局部发生较大尺寸的变化；比较推荐的方式为超声波焊接，其动作较温和，稳定性好，不额外增加材质，没有高温加热也就不用为焊接层被灼烧破坏而担心。
当需要以电池片连成光伏***进行发电时，可以通过确定“M”，利用电池片可以做到高电压的特点，用一块电池片做到***电压,然后让所有的电池片通过并联进行连接；这样的好处是，在其中部分电池片发生热斑效应等异常状况时，总的峰值输出电压不会改变；并且，这样的并联***在热斑效应时，可以更加稳定。
二极管可以进行重新匹配和布置，只要连入正确，就不会因为这些异常的电池片而引发整个发电***的反向电流逆流发热、***效率大幅衰减的情况；比如，如图4所示在电池内部并联两只旁路二极管，可以起到较好的防止电池局部热斑效应引起的逆流、热损作用；而如果将二极管串在每一块并联电池的输出端，也能起到很好的保护作用，即新型薄膜太阳能电池和二极管的搭配可以有独特的优势。
总结本发明的实现工艺步骤包括：
A．在基板玻璃1上沉积导电薄膜层2；
B．P1次激光划刻及切割：激光沿基板玻璃1的横向与纵向交叉切割TCO导电薄膜层2，经切割后的TCO导电薄膜层2借助横向沟槽P11及纵向沟槽P12形成依次排列的独立导电模块，且相邻两排端头的独立导电模块21首尾相接、形成“蛇形”排列的前电极导电条；
C．在经P1次激光划刻及切割后的TCO导电薄膜层2上沉积光伏吸收层3；
D．P2次激光划刻及切割：切割光伏吸收层的激光线与P1次激光切割后形成的纵向沟槽P12的中心线平行，且切割后形成的奇数行预留槽P21及偶数行预留槽P22分别同步偏移纵向沟槽P12的中心线；
E．在经P2次激光划刻及切割后的光伏吸收层3上沉积背电极层4；
F．P3次激光划刻及切割：P3次激光分别沿平行于P1次切割后形成的横向沟槽P11、P2次切割后形成的预留槽P21、P22的方向切割背电极层4及光伏吸收层3，形成“蛇形”串联的子电池模组；
所述步骤D中：奇数行预留槽P21向右同步偏移纵向沟槽P12的中心线，偶数行预留槽P22向左同步偏移纵向沟槽P12的中心线。

Claims (7)

1.提高太阳能电池模组串联电压且有效降低热斑效应的方法，所述方法是在太阳能电池模组制备工艺基础上实现的，所述方法步骤中包括在基板玻璃（1）上沉积导电薄膜层（2）并划刻、沉积光伏吸收层（3）并划刻、沉积背电极层（4）并划刻形成串联子电池模组，其特征在于：所述导电薄膜层（2）的刻划方式是：刻划线沿基板玻璃（1）的横向方位及纵向方位交叉切割，经切割后的导电薄膜层（2）借助横向沟槽（P11）及纵向沟槽（P12）形成依次排列的独立导电模块，且相邻两排端头的独立导电模块（21）首尾相接、形成“蛇形”排列的前电极导电条；所述光伏吸收层（3）及背电极层（4）的刻划分别根据前电极导电条的形状进行划刻、形成“蛇形”串联的子电池模组。
2.根据权利要求1所述的提高太阳能电池模组串联电压且有效降低热斑效应的方法，其特征在于：所述相邻两排端头的独立导电模块（21）首尾相接的连接方式包括：两块独立导电模块的本体呈一体式连接或借助导电材料连接。
3.根据权利要求1所述的提高太阳能电池模组串联电压且有效降低热斑效应的方法，其特征在于：在相邻两排端头的独立导电模块（21）上增设高导电率银/铝薄层，所述所述银/铜/铝薄层的导电率分别是：银是0.0159（Ω·mm2/m）、铜是0.0167（Ω·mm2/m）、铝是0.02635（Ω·mm2/m）。
4.一种根据权利要求1所述方法制备的多子电池串联的太阳能电池模组，结构层中包括基板玻璃（1）、导电薄膜层（2）、光伏吸收层（3）、背电极层（4），其特征在于：所述太阳能电池模组的结构中包括至少两排串联子电池，相邻两排端头的子电池（5）的导电薄膜层（2）首尾相连，形成“蛇形”串联子电池模组。
5.根据权利要求4所述的一种多子电池串联的太阳能电池模组，其特征在于：所述太阳能电池模组中的子电池形状为长方形、或正方形、或三角形或六边形。
6.根据权利要求4所述的一种多子电池串联的太阳能电池模组，其特征在于：所述相邻两排端头的子电池（5）的导电薄膜层（2）与光伏吸收层之间加设有高导电率银/铜/铝薄层，所述银/铜/铝薄层的导电率分别是：银是0.0159（Ω·mm2/m）、铜是0.0167（Ω·mm2/m）、铝是0.02635（Ω·mm2/m）。
7.根据权利要求4所述的一种多子电池串联的太阳能电池模组，其特征在于：在间隔相邻一排及以上的串联子电池的电路之间增设旁路二极管（D1、D2）。
CN201310449370.9A 2013-09-27 2013-09-27 一种多子电池串联的太阳能电池模组及其制备方法 Active CN104282802B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310449370.9A CN104282802B (zh) 2013-09-27 2013-09-27 一种多子电池串联的太阳能电池模组及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310449370.9A CN104282802B (zh) 2013-09-27 2013-09-27 一种多子电池串联的太阳能电池模组及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104282802A true CN104282802A (zh) 2015-01-14
CN104282802B CN104282802B (zh) 2016-08-17

Family

ID=52257496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310449370.9A Active CN104282802B (zh) 2013-09-27 2013-09-27 一种多子电池串联的太阳能电池模组及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104282802B (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106098809A (zh) * 2016-08-19 2016-11-09 中山瑞科新能源有限公司 一种串并联式薄膜电池组件的制备方法
CN106229353A (zh) * 2016-08-19 2016-12-14 中山瑞科新能源有限公司 一种先并联再串联的薄膜电池组件制备方法
CN106654015A (zh) * 2016-12-01 2017-05-10 广东工业大学 一种电极拼接式碳基钙钛矿太阳能电池制备方法
TWI661572B (zh) * 2017-07-21 2019-06-01 海力雅集成股份有限公司 太陽能模組及其製法
CN110176506A (zh) * 2019-05-31 2019-08-27 信利半导体有限公司 薄膜光伏电池串联结构及薄膜光伏电池串联的制备工艺
CN110226237A (zh) * 2016-09-26 2019-09-10 荷兰应用科学研究组织 薄膜光伏模块
CN110676329A (zh) * 2018-07-02 2020-01-10 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 一种薄膜太阳能电池及其制造方法
JP2020031231A (ja) * 2016-03-28 2020-02-27 エルジー・ケム・リミテッド 有機太陽電池モジュール及びその製造方法
CN111446743A (zh) * 2018-12-27 2020-07-24 德州易能新能源科技有限公司 一种光伏充电装置
CN111640812A (zh) * 2017-12-30 2020-09-08 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 光伏组件
CN113594300A (zh) * 2021-07-29 2021-11-02 成都中建材光电材料有限公司 一种透光发电玻璃的激光刻划方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102082211A (zh) * 2010-08-09 2011-06-01 河北东旭投资集团有限公司 一种非晶硅太阳能电池模组简化工艺
CN102117815A (zh) * 2010-01-06 2011-07-06 京东方科技集团股份有限公司 太阳能电池组件及其制备方法
US20120234375A1 (en) * 2009-11-17 2012-09-20 Mitsubishi Electric Corporation Thin film solar cell and method of manufacturing the same
CN102714235A (zh) * 2010-01-22 2012-10-03 夏普株式会社 背面电极型太阳能电池单元、布线板、带布线板的太阳能电池单元、太阳能电池模块以及带布线板的太阳能电池单元的制造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120234375A1 (en) * 2009-11-17 2012-09-20 Mitsubishi Electric Corporation Thin film solar cell and method of manufacturing the same
CN102117815A (zh) * 2010-01-06 2011-07-06 京东方科技集团股份有限公司 太阳能电池组件及其制备方法
CN102714235A (zh) * 2010-01-22 2012-10-03 夏普株式会社 背面电极型太阳能电池单元、布线板、带布线板的太阳能电池单元、太阳能电池模块以及带布线板的太阳能电池单元的制造方法
CN102082211A (zh) * 2010-08-09 2011-06-01 河北东旭投资集团有限公司 一种非晶硅太阳能电池模组简化工艺

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020031231A (ja) * 2016-03-28 2020-02-27 エルジー・ケム・リミテッド 有機太陽電池モジュール及びその製造方法
CN106229353A (zh) * 2016-08-19 2016-12-14 中山瑞科新能源有限公司 一种先并联再串联的薄膜电池组件制备方法
CN106098809B (zh) * 2016-08-19 2017-07-21 中山瑞科新能源有限公司 一种串并联式薄膜电池组件的制备方法
CN106229353B (zh) * 2016-08-19 2017-11-24 中山瑞科新能源有限公司 一种先并联再串联的薄膜电池组件制备方法
CN106098809A (zh) * 2016-08-19 2016-11-09 中山瑞科新能源有限公司 一种串并联式薄膜电池组件的制备方法
CN110226237B (zh) * 2016-09-26 2023-12-15 荷兰应用科学研究组织 薄膜光伏模块
CN110226237A (zh) * 2016-09-26 2019-09-10 荷兰应用科学研究组织 薄膜光伏模块
CN106654015A (zh) * 2016-12-01 2017-05-10 广东工业大学 一种电极拼接式碳基钙钛矿太阳能电池制备方法
TWI661572B (zh) * 2017-07-21 2019-06-01 海力雅集成股份有限公司 太陽能模組及其製法
CN111640812A (zh) * 2017-12-30 2020-09-08 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 光伏组件
CN111640812B (zh) * 2017-12-30 2023-02-28 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 光伏组件
CN110676329A (zh) * 2018-07-02 2020-01-10 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 一种薄膜太阳能电池及其制造方法
CN111446743A (zh) * 2018-12-27 2020-07-24 德州易能新能源科技有限公司 一种光伏充电装置
CN110176506A (zh) * 2019-05-31 2019-08-27 信利半导体有限公司 薄膜光伏电池串联结构及薄膜光伏电池串联的制备工艺
CN110176506B (zh) * 2019-05-31 2024-05-07 信利半导体有限公司 薄膜光伏电池串联结构及薄膜光伏电池串联的制备工艺
CN113594300A (zh) * 2021-07-29 2021-11-02 成都中建材光电材料有限公司 一种透光发电玻璃的激光刻划方法
CN113594300B (zh) * 2021-07-29 2023-10-24 成都中建材光电材料有限公司 一种透光发电玻璃的激光刻划方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104282802B (zh) 2016-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104282802B (zh) 一种多子电池串联的太阳能电池模组及其制备方法
CN104868841A (zh) 太阳能电池组件
CN108428751B (zh) 一种叠瓦组件结构
CN110277460A (zh) 太阳能电池片及光伏组件
WO2008030019A1 (en) Thin-film type solar cell including by-pass diode and manufacturing method thereof
WO2023060924A1 (zh) 一种薄膜太阳能电池结构及其制备方法
CN101937948A (zh) 一种用于制备聚光薄膜电池的接收器的掩模板
CN106098809B (zh) 一种串并联式薄膜电池组件的制备方法
CN110071186B (zh) 一种薄膜光伏组件内联结构及生产工艺
CN205944116U (zh) 一种多晶硅无主栅太阳能电池组件
CN205863186U (zh) 电池片组件、电池片矩阵和太阳能电池组件
CN105830230B (zh) 一种背接触工艺电池组件及其制作方法
TWI620334B (zh) 背接觸式太陽能電池及其模組
CN209104165U (zh) 太阳能电池片及太阳能电池组件
CN205944115U (zh) 电池片、电池片组件、电池片矩阵及太阳能电池
EP3516703B1 (en) Thin film photovoltaic module
CN110649119A (zh) 一种基于晶硅的太阳能发电组件及其制备方法
CN203466193U (zh) 一种多子电池串联的太阳能电池模组
CN209785947U (zh) Mwt太阳能电池片、电池串及电池组件
CN204741024U (zh) 一种新型透光型光伏电池组件
CN209249484U (zh) 一种钙钛矿太阳能电池组件
CN113257928A (zh) 一种降低薄膜太阳能电池死区面积的划线方法
CN204615756U (zh) 太阳能电池组件
CN208298839U (zh) 一种电池片、电池片矩阵及太阳能电池
CN205863176U (zh) 电池片、电池片矩阵及太阳能电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address

Address after: 610200 Sichuan province Shuangliu District of Chengdu City West Port Economic Development Zone and two Hua Road No. 1518

Patentee after: CHENGDU ZHONGPU TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 610200 Sichuan city of Chengdu province Shuangliu County West Port Economic Development Zone and two Hua Road No. 1518

Patentee before: CHENGDU XUSHUANG SOLAR TECHNOLOGY Co.,Ltd.

CP03 Change of name, title or address
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20170926

Address after: 102605, Beijing, Daxing District, Qingyun Town, 104 National Road East, Beijing, India and China Xinhua Printing Equipment Co., Ltd., hospital 1, room 103

Patentee after: Dongxu science and Technology Development Co.,Ltd.

Address before: 610200 Sichuan province Shuangliu District of Chengdu City West Port Economic Development Zone and two Hua Road No. 1518

Patentee before: CHENGDU ZHONGPU TECHNOLOGY Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right