CN105845754A - 一种太阳能电池模组及其制备方法和组件、*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能电池模组及其制备方法和组件、***。本发明的一种太阳能电池模组，包括太阳能电池模块和背板，背板上嵌有金属导电板，太阳能电池模块包括互相交替排列的P型太阳能电池基体和N型太阳能电池基体，P型太阳能电池基体前表面的负电极与N型太阳能电池基体前表面的正电极连接；太阳能电池模块设置在金属导电板上。其技术效果是：本发明的太阳能电池模组无需使用焊带连接，节约了材料设备成本；金属丝可代替现有技术使用的银主栅及副栅，既降低了正面遮光损失又减少了含银浆料的使用成本，本发明可以节约大概50％的含银浆料消耗量。电池片的正极和负极均没有焊接操作，不仅简化了生产操作，提高了生产效率，还可降低碎片率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种太阳能电池模组及其制备方法和组件、***。
背景技术
太阳能电池是一种能将太阳能转化为电能的半导体器件。其中金属化是太阳能电池生产工序中的一个关键步骤，光生载流子必须通过金属化形成的导电电极才能获得有效收集。目前，量产太阳能电池中最常用的金属化方法是丝网印刷金属浆料法，通过印刷银浆或掺铝银浆，经过高温烧结过程，形成具备电学接触、电学传导、焊接互联等功能的金属化。为了形成良好的欧姆接触以及兼顾可焊性，太阳能电池的前表面一般印刷银浆或掺铝银浆，但银浆或掺铝银浆的价格一般都较为昂贵，导致含银浆料在太阳能电池制造成本中的占比居高不下。因而寻找一种可以降低含银浆料使用量、同时又能满足欧姆接触的正面金属化方法成为减少太阳能电池生产成本的一个关键工作。
另外，常规P型太阳能电池的背表面会设置大面积的背面铝电极，但为了满足可焊性的要求，必须在其中设置含银背面主栅电极，含银浆料的成本远高于铝浆。如果电池背面无需焊接，则可以取消含银背面主栅电极，使用全铝背电极，不仅会降低成本还能提高电池的开路电压。
单体太阳能电池并不能作为能源直接使用，必须将若干单体电池串并联连接和严密封装成组件后才能稳定输出电能。目前串接电池片的方法是使用焊带焊接连接相邻电池片正面和背面的电极，在电池片上进行两次焊接操作不仅降低了产量还会带来较高的碎片率。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种太阳能电池模组及其制备方法和组件、***，本发明的太阳能电池模组可以显著地降低含银浆料的使用量，降低太阳能电池的生产成本，提高太阳能电池的开路电压，同时在串接电池片的过程中，电池片的正极和负极均没有焊接操作，不仅简化了生产操作、提高了产量，还可降低碎片率。
本发明提供的一种太阳能电池模组，其技术方案是：
一种太阳能电池模组，包括太阳能电池模块和背板，背板上嵌有金属导电板，太阳能电池模块包括互相交替排列的P型太阳能电池基体和N型太阳能电池基体，P型太阳能电池基体前表面的负电极与N型太阳能电池基体前表面的正电极连接；太阳能电池模块设置在金属导电板上。
其中，金属导电板是铝板或者铜板。
其中，P型太阳能电池基体和N型太阳能电池基体之间的间隔为不大于5mm。
其中，背板上设置有定位装置。
其中，N型太阳能电池基体从上至下依次包括前表面正电极、前表面钝化减反膜、p+掺杂区域、N型晶体硅基体、n+掺杂区域、背表面钝化膜和背表面负电极；P型太阳能电池基体从上至下依次包括前表面负电极、前表面钝化减反膜、n+掺杂区域、P型晶体硅基体和背表面全铝背
电极。
其中，P型太阳能电池基体前表面的负电极与所述N型太阳能电池基体前表面的正电极通过金属丝连接，所述P型太阳能电池基体前表面的负电极包括分段副栅和设置在分段副栅上的热敏导电层，所述分段副栅与P型太阳能电池基体前表面的掺杂区域电连接；所述金属丝与所述热敏导电层电连接；所述N型太阳能电池基体前表面的正电极包括分段副栅和设置在分段副栅上的热敏导电层，所述分段副栅与N型太阳能电池基体前表面的掺杂区域电连接；所述金属丝与所述热敏导电层电连接。
其中，金属丝共设置60-120条，金属丝为锡包铜丝、锡包铝丝或锡包钢丝中的任一种，所述金属丝的直径为40-80微米。
其中，所述太阳能电池模组包括至少两个太阳能电池模块和所述背板上依次设置的第一金属导电板、第二金属导电板、第三金属导电板和第四金属导电板，第一金属导电板与第二金属导电板之间互相绝缘，第三金属导电板与第四金属导电板之间互相绝缘，第二金属导电板与第三金属导电板之间互相电连接；太阳能电池模块包括一块P型太阳能电池基体和一块N型太阳能电池基体，P型太阳能电池基体前表面的负电极和N型太阳能电池基体前表面的正电极通过金属丝连接；其中的一个太阳能电池模块前表面向上置于第一金属导电板和第二金属导电板上，另外一个太阳能电池模块前表面向上置于第三金属导电板和第四金属导电板上。
本发明还提供了一种太阳能电池模组的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将N型太阳能电池基体和P型太阳能电池基体并排放置，然后铺设金属丝，热处理后得到太阳能电池模块；
(2)、选择嵌有金属导电板的背板，背板上嵌有多块金属导电板，根据太阳能电池模块的结构将多块金属导电板作绝缘或者电导通处理，然后将太阳能电池模块放置于嵌有金属导电板的背板上得到太阳能电池模组。
其中，步骤(1)中，金属丝通过电池片表面的热敏导电层将P型太阳能电池基体前表面负电极与N型太阳能电池基体前表面的正电极相连接。
其中，步骤(1)中，热处理的温度为183-250℃。
本发明还提供了一种太阳能电池组件，包括由上至下依次连接的前层材料、封装材料、太阳能电池模组，太阳能电池模组是上述的一种太阳能电池模组。
本发明还提供给了一种太阳能电池***，包括一个以上太阳能电池组件，太阳能电池组件是上述的一种太阳能电池组件。
本发明的实施包括以下技术效果：
本发明的技术效果主要体现在：1、每个电池模块由P型太阳能电池和N型太阳能电池构成，其中P型太阳能电池的负极和N型太阳能电池的正极通过金属丝连接。采用金属丝有如下两个优点：1)无需使用焊带连接，节约了材料设备成本；2)金属丝可代替现有技术使用的银主栅及副栅，既降低了正面遮光损失又减少了含银浆料的使用成本，相比现有的正面金属化工艺，本发明可以节约大概50％的含银浆料消耗量。同时，P型太阳能电池使用全铝背电极取代现有的银背电极和背面铝电极结构，不仅降低了含银浆料的使用成本还能提高电池的开路电压。2、使用嵌有金属导电板的背板取代现有背板，将电池模块置于该金属导电板上，相邻电池模块的金属导电板互相连接，即可完成电池模块之间的串接，重复这一步骤就可得到太阳能电池模组。使用本发明中的串接方法，电池片的正极和负极均没有焊接操作，不仅简化了生产操作，提高了生产效率，还可降低碎片率。
附图说明
图1为本发明实施例的一种太阳能电池模组中的电池模块的前表面示意图。
图2为本发明实施例的一种太阳能电池模组中的电池模块的截面示意图。
图3为本发明实施例的一种太阳能电池模组中的嵌有金属导电板的背板的局部示意图。
图4为本发明实施例的一种太阳能电池模组的局部示意图。
图5为本发明实施例的一种太阳能电池模组的局部截面示意图。
图6为本发明实施例的一种太阳能电池模组中规则排列的非连续圆点状分段副栅的示意图。
图7为本发明实施例的一种太阳能电池模组中错位排列的非连续圆点状分段副栅的示意图。
图8为本发明实施例的一种太阳能电池模组中横向排列的非连续线条状分段副栅的示意图。
图9为本发明实施例的一种太阳能电池模组中竖向排列的非连续线条状分段副栅的示意图。
1、N型太阳能电池基体；2、P型太阳能电池基体；3、金属丝；31、N分段副栅；32、P分段副栅；33、热敏导电层；41、第一金属导电板；42、第二金属导电板；43、第三金属导电板；44、第四金属导电板；5、背板。
具体实施方式
下面将结合实施例以及附图对本发明加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
本实施例中的太阳能电池模组指的是包含嵌有金属导电板的背板及与之相连的太阳能电池片。
参见图1至图5所示，本实施例的一种太阳能电池模组，包括太阳能电池模块和背板5，背板5上嵌有金属导电板，金属导电板可以是铝板或者铜板。太阳能电池模块包括相互交替排列的P型太阳能电池基体2和N型太阳能电池基体1，P型太阳能电池基体2前表面的负电极与N型太阳能电池基体1前表面的正电极连接；太阳能电池模块设置在金属导电板上。作为优选，嵌有金属导电板的背板5上设置有放置电池模块的定位装置，方便安装定位电池模块。P型太阳能电池基体2和N型太阳能电池基体1之间的间隔为不大于5mm。上述的太阳能电池模组，使用嵌有金属导电板的背板取代现有背板，将电池模块置于该金属导电板上，相邻电池模块的金属导电板互相连接，即可完成电池模块之间的串接，重复这一步骤就可得到太阳能电池模组。电池片的正极和负极均没有焊接操作，不仅简化了生产操作，提高了生产效率，还可降低碎片率。
参见图1和图5所示，P型太阳能电池基体2前表面的负电极与N型太阳能电池基体1前表面的正电极通过金属丝3连接，P型太阳能电池基体2前表面的负电极包括P分段副栅32和设置在P分段副栅32上的热敏导电层33，P分段副栅32与P型太阳能电池基体2前表面的掺杂区域电连接；金属丝3与热敏导电层33电连接；N型太阳能电池基体前表面的正电极包括N分段副栅31和设置在N分段副栅31上的热敏导电层33，N分段副栅31与N型太阳能电池基体前表面的掺杂区域电连接；金属丝3与热敏导电层33电连接。热敏导电层33是锡膏导电层，金属丝3是镀有热敏导电材料的金属丝，镀有热敏导电材料的金属丝可以选择锡包铜丝、银包铜丝、锡包铝丝或锡包钢丝中的任一种，锡膏含有锡、锡铅合金、锡铋合金或锡铅银合金中的任一种。
本实施例的太阳能电池模块中，金属丝3共设置60-120条，金属丝3的直径为40-80微米。采用金属丝有如下两个优点：1)无需使用焊带连接，节约了材料设备成本；2)金属丝可代替现有技术使用的银主栅及副栅，既降低了正面遮光损失又减少了含银浆料的使用成本，相比现有的正面金属化工艺，本发明可以节约大概50％的含银浆料消耗量。本实施例的太阳能电池模块，任意相邻的两块太阳能电池基体，其中一块为P型太阳能电池基体2，另一块为N型太阳能电池基体1，N型太阳能电池基体1的前表面为正电极，背表面为负电极；P型太阳能电池基体2的前表面为负电极，背表面为正电极；N型太阳能电池基体1的正电极与P型太阳能电池基体2的负电极通过金属丝3连接。
参见图4和图5所示，优选地，太阳能电池模组包括至少两个太阳能电池模块和背板5上依次设置的第一金属导电板41、第二金属导电板42、第三金属导电板43和第四金属导电板44，第一金属导电板41与第二金属导电板42之间互相绝缘，第三金属导电板43与第四金属导电板44之间互相绝缘，第二金属导电板42与第三金属导电板43之间互相电连接；太阳能电池模块包括一块P型太阳能电池基体2和一块N型太阳能电池基体1，P型太阳能电池基体2前表面的负电极和N型太阳能电池基体1前表面的正电极通过金属丝3连接；其中的一个太阳能电池模块前表面向上置于第一金属导电板41和第二金属导电板42上，另外一个太阳能电池模块前表面向上置于第三金属导电板43和第四金属导电板44上。本实施例中，N型太阳能电池基体1从上至下依次包括前表面钝化减反膜、p+掺杂区域、N型晶体硅基体、n+掺杂区域、背表面钝化膜和背表面银电极；P型太阳能电池基体2从上至下依次包括前表面钝化减反膜、n+掺杂区域、P型晶体硅基体和背表面全铝背电极。P型太阳能电池使用全铝背电极取代现有的银背电极和背面铝电极结构，不仅降低了含银浆料的使用成本还能提高电池的开路电压。
参见图1至图9所示，本实施例的太阳能电池模组的制备方法，包括以下步骤：
(1)、制备太阳能电池模块。首先，制备N型太阳能电池基体1和P型太阳能电池基体2。所述N型太阳能电池基体1和P型太阳能电池基体2可以为整片，也可以为非整片。其中N型太阳能电池基体1从上至下依次包括前表面钝化减反膜、p+掺杂区域、N型晶体硅基体、n+掺杂区域、背表面钝化膜和背表面银电极。P型太阳能电池基体2从上至下依次包括前表面钝化减反膜、n+掺杂区域、P型晶体硅基体和背表面铝电极，背表面铝电极覆盖了整个背表面(全铝背电极)。N型太阳能电池基体1的背面银电极和P型太阳能电池基体2的背面铝电极均为印刷烘干，没有进行烧结处理。然后，在N型太阳能电池基体1的前表面使用掺铝银浆印刷N分段副栅31，在P型太阳能电池基体2的前表面使用银浆印刷P分段副栅32。本实施例中N分段副栅31及P分段副栅32的形状可以是非连续的圆点或者是非连续的线条。如图6所示，相邻分段副栅中的非连续的圆点可以是有规则的阵列，也可以如图7所示，相邻分段副栅中的非连续的圆点错位排列。如图8所示，相邻分段副栅中的非连续的线条可以是横向的有规则的阵列。如图9所示，相邻分段副栅中的非连续的线条是纵向的有规则的阵列；相邻分段副栅中的非连续的线条还可以错位排列。印刷完成后进行烧结，烧结峰值温度为850-950℃。烧结完成后，在N分段副栅31和P分段副栅32上印刷热敏导电层33。热敏导电层33是锡膏。锡膏含有锡、锡铅合金、锡铋合金或锡铅银合金中的任一种。然后，将N型太阳能电池基体1和P型太阳能电池基体2并排置于工作台上，在前表面的热敏导电层33上铺设金属丝3。金属丝3为锡包铜线、锡包铝线或锡包钢线中的任一种。金属丝3互相平行，共设置60-120条，截面为圆形，其直径为40-80微米。最后，对通过金属丝3相连接的N型太阳能电池基体1和P型太阳能电池基体2进行热处理，本实施例中热处理为红外加热，回流峰值温度为183-250摄氏度。热处理后，N型太阳能电池基体1的前表面的p+掺杂区域、N分段副栅31、热敏导电层33和金属丝3之间形成欧姆接触，P型太阳能电池基体2的前表面的n+掺杂区域、P分段副栅32、热敏导电层33和金属丝3之间形成欧姆接触，，即完成本发明电池模块的制作。完成后的电池模块如图1所示，其截面图如图2所示。
(2)、选择嵌有金属导电板的背板5。如图3所示，背板5上依次设置有第一金属导电板41、第二金属导电板42、第三金属导电板43和第四金属导电板44。其中第一金属导电板41与第二金属导电板42之间互相绝缘，第三金属导电板43与第四金属导电板44之间互相绝缘，而第二金属导电板42与第三金属导电板43之间互相导通。将第一个电池模块前表面向上置于第一金属导电板41和第二金属导电板42上，将第二个电池模块前表面向上置于第三金属导电板43和第四金属导电板44上(如图4及图5所示)。这样就实现了两个电池模块之间的互连，重复这一步骤即得到多个电池模块串接的太阳能电池模组。嵌有金属导电板的背板及与之相连的电池模块共同组成了本实施例所述的太阳能电池模组。
本实施例还提供了一种太阳能电池组件，包括由上至下依次连接的前层材料、封装材料、太阳能电池模组，太阳能电池模组是上述的一种太阳能电池模组。本实施例的太阳能电池组件的结构及工作原理使用本领域公知的技术，且本发明提供的太阳能电池组件的改进仅涉及上述的太阳能电池模组，不对其他部分进行改动。故本说明书仅对太阳能电池模组及其制备方法进行详述，对太阳能电池组件的其他部件及工作原理这里不再赘述。本领域技术人员在本说明书描述的内容基础上，即可实现本发明的太阳能电池组件。
本实施例还提供了一种太阳能电池***，包括一个以上串联的太阳能电池组件，太阳能电池组件是上述的一种太阳能电池组件。本实施例的太阳能电池***的结构及工作原理使用本领域公知的技术，且本发明提供的太阳能电池***的改进仅涉及上述的太阳能电池模组，不对其他部分进行改动。故本说明书仅对太阳能电池模组及其制备方法进行详述，对太阳能电池***的其他部件及工作原理这里不再赘述。本领域技术人员在本说明书描述的内容基础上，即可实现本发明的太阳能电池***。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。
Claims (13)
1.一种太阳能电池模组，包括太阳能电池模块和背板，所述背板上嵌有金属导电板，其特征在于：所述太阳能电池模块包括互相交替排列的P型太阳能电池基体和N型太阳能电池基体，所述P型太阳能电池基体前表面的负电极与所述N型太阳能电池基体前表面的正电极连接；所述太阳能电池模块设置在所述金属导电板上。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池模组，其特征在于：所述金属导电板是铝板或者铜板。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池模组，其特征在于：所述P型太阳能电池基体和所述N型太阳能电池基体之间的间隔为不大于5mm。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池模组，其特征在于：所述背板上设置有定位装置。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池模组，其特征在于：所述N型太阳能电池基体从上至下依次包括前表面正电极、前表面钝化减反膜、p+掺杂区域、N型晶体硅基体、n+掺杂区域、背表面钝化膜和背表面负电极；所述P型太阳能电池基体从上至下依次包括前表面负电极、前表面钝化减反膜、n+掺杂区域、P型晶体硅基体和背表面全铝背电极。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种太阳能电池模组，其特征在于：所述P型太阳能电池基体前表面的负电极与所述N型太阳能电池基体前表面的正电极通过金属丝连接，所述P型太阳能电池基体前表面的负电极包括分段副栅和设置在分段副栅上的热敏导电层，所述分段副栅与P型太阳能电池基体前表面的掺杂区域电连接，所述金属丝与所述热敏导电层电连接；所述N型太阳能电池基体前表面的正电极包括分段副栅和设置在分段副栅上的热敏导电层，所述分段副栅与N型太阳能电池基体前表面的掺杂区域电连接，所述金属丝与所述热敏导电层电连接。
7.根据权利要求6所述的一种太阳能电池模组，其特征在于：所述金属丝共设置60-120条，所述金属丝为锡包铜丝、锡包铝丝或锡包钢丝中的任一种，所述金属丝的直径为40-80微米。
8.根据权利要求1-5任一所述的一种太阳能电池模组，其特征在于：所述太阳能电池模组包括至少两个太阳能电池模块和所述背板上依次设置的第一金属导电板、第二金属导电板、第三金属导电板和第四金属导电板，所述第一金属导电板与所述第二金属导电板之间互相绝缘，所述第三金属导电板与所述第四金属导电板之间互相绝缘，所述第二金属导电板与所述第三金属导电板之间互相电连接；所述太阳能电池模块包括一块P型太阳能电池基体和一块N型太阳能电池基体，所述P型太阳能电池基体前表面的负电极和所述N型太阳能电池基体前表面的正电极通过金属丝连接；其中的一个太阳能电池模块前表面向上置于所述第一金属导电板和所述第二金属导电板上，另外一个太阳能电池模块前表面向上置于所述第三金属导电板和所述第四金属导电板上。
9.一种太阳能电池模组的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、将N型太阳能电池基体和P型太阳能电池基体并排放置，然后铺设金属丝，热处理后得到太阳能电池模块；
(2)、选择嵌有金属导电板的背板，所述背板上嵌有多块金属导电板，根据太阳能电池模块的结构将多块金属导电板作绝缘或者电导通处理，然后将太阳能电池模块放置于嵌有金属导电板的背板上得到太阳能电池模组。
10.根据权利要求9所述的一种太阳能电池模组的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，金属丝通过电池片表面的热敏导电层将P型太阳能电池基体前表面的负电极与N型太阳能电池基体前表面的正电极相连接。
11.根据权利要求9所述的一种太阳能电池模组的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，热处理的温度为183-250℃。
12.一种太阳能电池组件，包括由上至下依次连接的前层材料、封装材料、太阳能电池模组，其特征在于：所述太阳能电池模组是权利要求1-8任一所述的一种太阳能电池模组。
13.一种太阳能电池***，包括一个以上太阳能电池组件，其特征在于：所述太阳能电池组件是权利要求12所述的一种太阳能电池组件。
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