CN111081795A - 一种太阳能电池、组件结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池、组件结构及其制备方法，属于太阳能电池制造技术领域，包括蓝膜片、金属电极和焊带，蓝膜片包括正面和背面，正面和背面均无金属栅线，太阳能电池正面与背面之间依次设置有正面带开口的金属电极、正面透明导电薄膜、N型掺杂氢化非晶硅层、正面本征氢化非晶硅层、晶体硅层、背面本征氢化非晶硅层、P型掺杂氢化非晶硅层、背面透明导电薄膜、背面带开口的金属电极。在金属电极开口位置设置焊带，利用层压过程中的高温保证焊带表面低温合金涂层熔化，填充金属焊带与电池金属电极开口之间的空隙，增加焊带与金属电极的接触面积，加大焊带与金属电极的黏合，提高可靠性，增加焊带与细栅线的接触面积，减少接触电阻，解决了现有技术中容易出现虚焊的风险。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池制造技术领域，具体地涉及一种太阳能电池、组件结构及其制备方法。
背景技术
随着经济社会的发展，大量使用常规化石能源，导致了严重的环境污染问题，发展利用清洁能源已成为人们的共识。由于太阳能取之不尽用之不竭，清洁无污染，是未来最理想最可持续的可再生能源。太阳能电池直接将光能转变为电能，是太阳能利用的一种重要方式。常规太阳能电池组件是采用焊带焊接的方式，将尺寸为156.75cm×156.75cm或125cm×125cm等规格的太阳电池片正电极和负电极互连，形成具有一定电流、电压输出的发电单元装置。但是这种焊接互连方式，一般需要在大于200℃的高温条件下进行焊接。目前常用的焊带为锡合金包覆的铜带，铜的热膨胀系数是晶体硅的7倍，高温焊接后冷却过程中，热膨胀系数的差异会导致太阳电池片弯曲，而且越薄的太阳电池片弯曲越严重，较大的弯曲使太阳电池内部应力集中，造成太阳电池碎片率增加，同时弯曲也会引起太阳电池与焊带间虚焊。同时，目前在尺寸为156.75cm×156.75cm电池片上，常用的焊带为多为 1.2mm×0.23mm或0.9mm×0.25mm等尺寸，如此宽的焊带覆盖在电池片表面，严重遮挡电池片的受光面积，影响电池片的转换效率和组件的最终输出功率。
为了克服焊带对光的遮挡，同时减少电流在细栅线上的传输损耗，人们发明了多主栅和无主栅电池片，即将常规太阳能电池表面的主栅数量增加，宽度减小，无主栅则是将主栅完全去除。无主栅电池片在制备组件时，采低温涂层焊带，通常为SnPbBi或SnBiAg合金，压在电池片细栅线上，然后通过加热，焊带熔化与细栅线黏合在一起，形成电池片与焊带接触点，起到电流输出的作用。目前常用的无主栅低温涂层焊带多为圆柱形，这就导致圆柱形与细栅线为点接触，接触面积非常小，同时由于细栅线和焊带的不平整，往往会出现接触点虚焊的现象，影响组件的填充因子和最终的输出功率，同时焊点较小，也带来了组件可靠性的降低。
因此，如何提供一种新的太阳能电池组件结构及其制作方法以降低圆柱形焊带与细栅线接触点的虚焊风险、增加太阳能组件的输出功率和可靠性，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。
发明内容
本发明的目的在于：本发明目的在于提供一种太阳能电池组件结构及其制作方法，用于解决现有技术中圆柱形焊带与细栅线接触面积小、串联电阻增加、虚焊风险较大、可靠性差的问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种太阳能电池结构，包括蓝膜片和金属电极，蓝膜片正面和背面均无金属电极栅线，正面与背面之间依次设置有正面透明导电薄膜、N型掺杂氢化非晶硅层、正面本征氢化非晶硅层、晶体硅层、背面本征氢化非晶硅层、P型掺杂氢化非晶硅层、背面透明导电薄膜。太阳能电池设置正面带开口的金属电极和背面带开口的金属电极，金属电极包括细栅线和宽栅线，金属电极在宽栅线位置预留开口并加宽。
一种太阳能电池组件结构，包括正面和背面，正面与背面之间依次设置有正面带开口的金属电极、正面透明导电薄膜、N型掺杂氢化非晶硅层、正面本征氢化非晶硅层、晶体硅层、背面本征氢化非晶硅层、P型掺杂氢化非晶硅层、背面透明导电薄膜、背面带开口的金属电极，正面和背面均设置有金属电极，金属电极包括细栅线和宽栅线，金属电极在宽栅线位置预留开口并加宽，在正面和背面宽栅线预留开口内设置有金属焊带，金属焊带连接前一个子电池正面与后一个子电池背面。
一种太阳能电池组件的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备太阳能电池蓝膜片，蓝膜片的正面和背面无金属栅线；
S2：形成金属电极于太阳能电池的背面和正面，金属电极由细栅线和宽栅线构成，金属电极在宽栅线位置预留一定宽度的开口；
S3：铺设组件封装玻璃、封装胶膜，在封装胶膜上定位摆放金属焊带，在金属焊带上摆放制备有开口金属电极的电池片，金属电极开口位置与金属焊带相对应，在电池片的表面摆放金属焊带，焊带放置于电池片金属电极开口位置，然后摆放封装胶膜，背板；
S4：将铺设的堆叠物放置于层压机中，加热加压，进行层压制备组件。
本发明的进一步优选，所述开口尺寸大于等于组件所用金属焊带直径或宽度，开口的形状包括圆弧形、矩形、梯形、多边形。
本发明的进一步优选，所述金属焊带为低温合金涂层包覆铜带，金属焊带的截面形状包括圆弧形、矩形、梯形、多边形。
本发明的进一步优选，所用金属焊带为高导电性材料，包括Ag、Cu、Ni、Al及其合金。
本发明的进一步优选，所述太阳电池金属电极，采用丝网印刷、电镀、喷墨打印方式制备。
本发明的进一步优选，所述宽栅线的宽度尺寸为细栅线宽度的1-10倍。
本发明的进一步优选，所述金属焊带为低温合金涂层包覆铜带，低温合金包括锡铅铋、锡铋银，合金熔点50-200℃。
本发明的进一步优选，所述堆叠物在层压机中层压，层压温度大于低温焊带的熔点，目的在于使焊带合金熔化，熔融合金填充金属电极开口，增加接触面积和提高可靠性。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明首先在太阳能电池片金属电极制备过程中，在焊带位置预留开口，且金属栅线开口位置宽度大于细栅线宽度，组件制备过程中，焊带放置于开口内部，层压过程保证焊带表面低温合金涂层熔化，填充金属焊带与电池金属电极开口之间的空隙，增加焊带与金属电极的接触面积，加大焊带与金属电极的黏合，提高可靠性，与现有技术相比，本发明结构简单，增加与细栅线的接触面积，减少电阻，解决了现有技术中容易出现虚焊的风险。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的形成一具有一定宽度开口金属栅线电极结构的示意图；
图3是本发明的形成一具有一定宽度开口金属栅线电极结构的俯视图；
图4是本发明的在金属栅线开口处放置焊带后的太阳电池栅线电极结构示意图；
图5是本发明的在金属栅线开口处放置焊带后的太阳电池栅线电极结构俯视图
图6是本发明的工艺流程图；
附图标记：100-蓝膜片层堆叠结构，101-正面透明导电薄膜，102-N型掺杂氢化非晶硅层，103-正面本征氢化非晶硅层，104-晶体硅层，105-背面本征氢化非晶硅层，106-P型掺杂氢化非晶硅层，107-背面透明导电薄膜，108-正面带开口的金属电极，108a-正面金属电极细栅线，108b-正面金属电极与焊带接触加宽处，109-背面带开口的金属电极，110-金属栅线开口处，111-圆形焊带。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例,本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
需要说明的是，术语“长度”、“宽度”、“高度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
下面结合图1-6对本发明作详细说明。
实施案例一：一种太阳能电池结构，包括蓝膜片和金属电极，蓝膜片包括正面和背面，正面和背面均无金属栅线，正面与背面之间依次设置有正面带开口的金属电极108、正面透明导电薄膜101、N型掺杂氢化非晶硅层102、正面本征氢化非晶硅层103、晶体硅层104、背面本征氢化非晶硅层105、P型掺杂氢化非晶硅层106、背面透明导电薄膜107、背面带开口的金属电极109；
步骤一、将180μm厚的硅片进行制绒清洗处理，处理完成后的硅片厚度为150μm，然后在甩干机中进行甩干处理；
步骤二、将硅片放入托盘中，在离子增强化学气相沉积(PECVD)设备中，进行本征氢化非晶硅层α-Si：H(i)和磷掺杂氢化非晶硅层α-Si：H(n)的制备；然后将硅片翻面，盖在PECVD设备中，进行本征氢化非晶硅层α-Si：H(i)和硼掺杂氢化非晶硅层α-Si： H(p)的制备。
步骤三、将制备好非晶硅层的硅片，放入反应等离子沉积(RPD)设备中，对N面沉积80nm厚的透明导电氧化物薄膜(TCO)；N面TCO沉积完成后，在P面沉积80nm厚的TCO薄膜。
步骤四、将沉积完TCO薄膜的电池片，在丝网印刷机上采用低温Ag浆进行Ag电极(正电极与背电极)的制备，网版图形细栅线宽度0.05mm，宽栅线宽度0.1mm，长度0.1mm，并对印刷电极后的电池进行烘干固化处理，烘干温度150℃，时间10min，固化温度200℃，时间30min，完成带有开口金属电极太阳能电池的制备。
实施案例二：一种太阳能电池组件的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备太阳能电池蓝膜片，太阳电池蓝膜片为太阳电池的一部分，与正常太阳电池相比，蓝膜片的正面和背面无金属栅线，其他部分与常规太阳电池结构相同；
作为示例，太阳电池蓝膜片包括N面入射光、P面入射光及N面、P面同时入射光的晶体硅异质结电池(SHJ)中的至少一种；
S2：形成金属电极于太阳能电池的背面和正面，金属电极由细栅线和宽栅线构成，太阳电池金属电极，采用丝网印刷、电镀、喷墨打印方式制备，所用金属可以为Ag、Cu、Ni、Al及其合金等高导电性材料；
金属电极在宽栅线位置预留一定宽度的开口；开口尺寸大于等于组件所用金属焊带直径或宽度，开口的形状包括圆弧形、矩形、梯形、多边形，开口尺寸大于等于组件所用金属焊带直径或宽度，开口尺寸大于焊带尺寸0.01-5mm。
作为示例，在蓝膜片正面和背面，采用丝网印刷方式制备金属正面电极和背面电极，在金属电极上形成圆弧形开口，金属电极分为细栅线和宽栅线，所形成的圆弧形开口位于宽栅线中间,宽栅线的宽度W是细栅线的1-10倍，宽栅线的长度L为0.01mm-5mm，开口尺寸0.01mm-10mm。
S3：铺设组件封装玻璃、封装胶膜，在封装胶膜上定位摆放金属焊带，金属焊带为低温合金涂层包覆铜带，金属焊带的截面形状包括圆弧形、矩形、梯形、多边形，金属焊带直径或宽度0.01mm-10mm；金属焊带为低温合金涂层包覆铜带，低温合金包括锡铅铋、锡铋银、锡铋铟，合金熔点50-200℃；
在金属焊带上摆放制备有开口金属电极的电池片，金属电极开口位置与金属焊带相对应，作为示例，金属电极开口位置与金属焊带相对应，要求焊放置于金属栅线的开口位置；
在电池片的表面摆放金属焊带，焊带放置于电池片金属电极开口位置，然后摆放封装胶膜，背板；作为示例，胶膜的材质包括但不限于乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯-辛烯共聚物(POE)及热塑性聚烯烃(TPO)中的至少一种；
S4：将铺设的堆叠物放置于层压机中，加热加压，进行层压制备组件,堆叠物在层压机中层压，层压温度大于低温焊带的熔点，目的在于使焊带合金熔化，熔融合金填充金属电极开口，增加接触面积和提高可靠性；
作为示例，层压机所用温度为150℃-165℃，层压10min-40min。
所述固定连接、固定安装或固定设置方式包括现有的常用技术，如螺栓固定、焊接、铆接等，均为了起到固定作用，并不影响本装置整体的效果。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (10)
1.一种太阳能电池结构，包括蓝膜片和金属电极，其特征在于，蓝膜片正面和背面均无金属电极栅线，正面与背面之间依次设置有正面透明导电薄膜(101)、N型掺杂氢化非晶硅层(102)、正面本征氢化非晶硅层(103)、晶体硅层(104)、背面本征氢化非晶硅层(105)、P型掺杂氢化非晶硅层(106)、背面透明导电薄膜(107),太阳能电池设置正面带开口的金属电极(108)和背面带开口的金属电极(109)，金属电极包括细栅线和宽栅线，金属电极在宽栅线位置预留开口并加宽。
2.一种太阳能电池组件结构，其特征在于，包括正面和背面，正面与背面之间依次设置有正面带开口的金属电极(108)、正面透明导电薄膜(101)、N型掺杂氢化非晶硅层(102)、正面本征氢化非晶硅层(103)、晶体硅层(104)、背面本征氢化非晶硅层(105)、P型掺杂氢化非晶硅层(106)、背面透明导电薄膜(107)、背面带开口的金属电极(109)，正面和背面均设置有金属电极，金属电极包括细栅线和宽栅线，金属电极在宽栅线位置预留开口并加宽，在正面和背面宽栅线预留开口内设置有金属焊带，金属焊带连接前一个子电池正面与后一个子电池背面。
3.一种太阳能电池制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：制备太阳能电池蓝膜片，蓝膜片的正面和背面无金属栅线；
S2：形成金属电极于太阳能电池的背面和正面，金属电极由细栅线和宽栅线构成，金属电极在宽栅线位置预留一定宽度的开口；
S3：铺设组件封装玻璃、封装胶膜，在封装胶膜上定位摆放金属焊带，在金属焊带上摆放制备有开口金属电极的电池片，金属电极开口位置与金属焊带相对应，在电池片的表面摆放金属焊带，焊带放置于电池片金属电极开口位置，然后摆放封装胶膜，背板；
S4：将铺设的堆叠物放置于层压机中，加热加压，进行层压制备组件。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，所述开口尺寸大于等于组件所用金属焊带直径或宽度，开口的形状包括圆弧形、矩形、梯形、多边形。
5.根据权利要求3所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，所述金属焊带为低温合金涂层包覆铜带，金属焊带的截面形状包括圆弧形、矩形、梯形、多边形。
6.根据权利要求3所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，所用金属焊带为高导电性材料，包括Ag、Cu、Ni、Al及其合金。
7.根据权利要求3所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，所述太阳电池金属电极，采用丝网印刷、电镀、喷墨打印方式制备。
8.根据权利要求3所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，所述宽栅线的宽度尺寸为细栅线宽度的1-10倍。
9.根据权利要求3所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，所述金属焊带为低温合金涂层包覆铜带，低温合金包括锡铅铋、锡铋银、锡铋铟，合金熔点50-200℃。
10.根据权利要求3所述的太阳能电池制备方法，其特征在于，所述堆叠物在层压机中层压，层压温度大于低温焊带的熔点。
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