CN115706186A - 光伏组件的制备方法与光伏组件 - Google Patents

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杨慧
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Abstract

本申请提供了一种光伏组件的制备方法与光伏组件，所述制备方法包括制备封装胶膜，在基膜一侧表面制备若干块纳米银线薄膜，若干所述纳米银线薄膜相互间隔设置；再将电池串放置在两张封装胶膜之间，所述纳米银线薄膜位于所述基膜朝向所述电池串的一侧，所述电池串包括依次串联的若干异质结电池，若干所述异质结电池与纳米银线薄膜一一对应设置；层压，使得所述电池串与封装胶膜结合为一体。所述纳米银线薄膜在层压后可与异质结电池表面相接触，提高电池表面的电流收集与传输性能，从而降低异质结电池的银浆耗量与材料成本；也能减少电池表面的金属栅线，降低遮光损失，提升光伏组件的转换效率。

Description

光伏组件的制备方法与光伏组件
技术领域
本申请涉及光伏生产技术领域，尤其涉及一种光伏组件的制备方法与光伏组件。
背景技术
随着光伏产业的迅速发展，国内外市场对太阳能电池效率与性能的要求也越来越高，这也推动众多厂商积极进行新型电池结构及生产工艺的研究。其中，异质结(Heterojunction，HJT)电池具有低光衰、低温度系数等优势，能够降低能耗的同时减少硅基底的热损伤，近年已成为业内研究热点。
现有异质结电池结构中低温银浆的耗量与成本较高，此一点是制约异质结电池应用与发展的重要因素。业内现也已公开在异质结电池表面设置纳米银线薄膜，以提高表面电流收集能力的技术方案，上述纳米银线薄膜作为良好的导电层，可以降低银浆用量。目前而言，采用纳米银线薄膜的异质结电池及光伏组件在产品结构设计与工艺制程方面仍亟需完善，有必要提供一种新的光伏组件的制备方法与光伏组件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光伏组件的制备方法与光伏组件，能够提高组件产品中电池表面的电流收集与传输性能，降低银浆耗量与材料成本，减小遮光损失。
为实现上述发明目的，本申请提供了一种光伏组件的制备方法，主要包括：
制备封装胶膜，在基膜一侧表面制备若干块纳米银线薄膜，若干所述纳米银线薄膜相互间隔设置；
将电池串放置在两张封装胶膜之间，所述纳米银线薄膜位于所述基膜朝向所述电池串的一侧，所述电池串包括依次串联的若干异质结电池，若干所述异质结电池与纳米银线薄膜一一对应设置；
层压，使得所述电池串与封装胶膜结合为一体。
作为本申请实施例的进一步改进，所述封装胶膜的制备包括将纳米银线分散液涂布在所述基膜表面的若干既定区域，每一所述既定区域均设置不超过所述异质结电池的尺寸，再进行烘干，得到若干所述纳米银线薄膜。
作为本申请实施例的进一步改进，所述烘干步骤的温度控制在70～100℃。
作为本申请实施例的进一步改进，所述封装胶膜的制备过程中控制所述纳米银线薄膜的厚度为50～500nm，方阻为40～100Ω/sq。
作为本申请实施例的进一步改进，所述纳米银线薄膜中的纳米银线的长度设置为10～20μm，且该纳米银线的直径设置为20～60nm。
作为本申请实施例的进一步改进，所述封装胶膜上的若干纳米银线薄膜呈矩阵排布；两张所述封装胶膜之间置入至少两串所述电池串。
作为本申请实施例的进一步改进，所述异质结电池的制备过程包括对硅基底表面进行制绒；
在硅基底正面依次制备第一本征非晶硅层、第一掺杂非晶硅层与第一透明导电层，在硅基底背面依次制备第二本征非晶硅层、第二掺杂非晶硅层与第二透明导电层；
采用丝网印刷方法将既定的低温银浆印制在所述第一透明导电层、第二透明导电层表面，再经固化得到正面电极、背面电极，所述正面电极包括至少两条沿第一方向延伸的正面主栅，所述背面电极包括至少两条沿第一方向延伸的背面主栅。
作为本申请实施例的进一步改进，所述第一本征非晶硅层、第二本征非晶硅层、第一掺杂非晶硅层及第二掺杂非晶硅层均采用PECVD方法沉积制得；
所述第一本征非晶硅层、第二本征非晶硅层的厚度设置为1～10nm，所述第一掺杂非晶硅层、第二掺杂非晶硅层的厚度设置为3～10nm。
作为本申请实施例的进一步改进，所述第一透明导电层、第二透明导电层均采用PVD方法沉积制得；
所述第一透明导电层、第二透明导电层的厚度设置为50～100nm，且所述第一透明导电层、第二透明导电层的方阻设置为30～120Ω/sq。
本申请还提供了一种采用前述制备方法制得的光伏组件。
本申请的有益效果是：采用本申请光伏组件的制备方法与光伏组件，不改变所述电池串的结构与工艺制程，也不影响焊带与异质结电池表面金属电极的接触性能；所述封装胶膜上的纳米银线薄膜经层压后与相应的异质结电池表面实现电性接触，能够提高电池表面的电流收集与传输性能，降低银浆耗量与材料成本，也能实现电池表面金属栅线数目的减少，降低遮光损失，提升组件产品的转换效率；所述纳米银线薄膜的制备过程更为便捷，提高现场效率，一次性就能完成整张基膜表面多块纳米银线薄膜的制备，得到网格化的封装胶膜。
附图说明
图1是本申请光伏组件的结构示意图；
图2是本申请光伏组件的封装胶膜的平面结构示意图；
图3是本申请光伏组件中异质结电池的结构示意图；
图4是本申请光伏组件的制备方法的主要步骤流程示意图。
100-光伏组件；10-电池串；11-异质结电池；110-硅基底；111-第一本征非晶硅层；112-第二本征非晶硅层；113-第一掺杂非晶硅层；114-第二掺杂非晶硅层；115-第一透明导电层；116-第二透明导电层；117-正面电极；118-背面电极；12-焊带；20-封装胶膜；21-基膜；22-纳米银线薄膜。
具体实施方式
以下将结合附图所示的实施方式对本发明进行详细描述。但该实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
参图1至图4所示，本申请提供了一种光伏组件100及其制备方法。所述光伏组件100包括电池串10、分设在所述电池串10两侧的两张封装胶膜20，所述电池串10包括若干依次串联的异质结电池11及连接在所述异质结电池11表面的焊带12；所述封装胶膜20包括基膜21及设置在所述基膜21朝向所述电池串10一侧的若干块纳米银线薄膜22，每一所述纳米银线薄膜22均与相应的异质结电池11相对应。
所述异质结电池11通常设置呈矩形或类矩形，所述纳米银线薄膜22的大小设置不超过所述异质结电池11的尺寸，避免发生边缘漏电。考虑实际生产中的操作误差，所述纳米银线薄膜22的尺寸会设置略小于相应异质结电池11的尺寸，优选将两者相应一侧边缘的长度差设置在2～3mm，保证纳米银线薄膜22对电池表面电流传输的增益，同时降低边缘漏电风险。
所述焊带12可采用扁平焊带、圆形焊带或具有其它截面形态的金属焊带，所述焊带12焊连在所述异质结电池11表面的金属电极上；所述电池串10的末端还设有汇流条(未图示)，所述焊带12还用以将末端的异质结电池连接至所述汇流条。所述基膜21可采用现有的EVA、PVB、POE等业内已有的胶膜材料；所述纳米银线薄膜22的厚度设置为50～500nm，方阻设置为40～100Ω/sq。所述纳米银线薄膜22中的纳米银线的长度设置为10～20μm，且该纳米银线的直径设置为20～60nm。还需要说明的是，分设在所述电池串10两侧的两张封装胶膜20的基膜21的厚度、具体规格可以相同或不同；两张所述封装胶膜20中纳米银线薄膜22的厚度、方阻等也可以设置相同或不同。
所述异质结电池11包括硅基底110，所述硅基底110正面依次层叠设置有第一本征非晶硅层111、第一掺杂非晶硅层113、第一透明导电层115与正面电极117；所述硅基底110背面依次层叠设置有第二本征非晶硅层112、第二掺杂非晶硅层114、第二透明导电层116与背面电极118。
所述硅基底110设置为N型或P型晶体硅片，所述硅基底110的厚度设置为50～300μm，且其电阻率设置为0.5～3.5Ω·cm，优选为2～3Ω·cm。所述第一掺杂非晶硅层113与第二掺杂非晶硅层114的掺杂类型相反，此处，所述第一掺杂非晶硅层113设置在所述硅基底110的正面即受光面，所述第二掺杂非晶硅层114设置在所述硅基底110的背面即背光面。示例地，所述硅基底110采用N型单晶硅片，所述第一掺杂非晶硅层113为P型掺杂层，通常可设置为硼掺杂层；所述第二掺杂非晶硅层114为N型掺杂层，通常可设置为磷掺杂层。
所述正面电极117包括至少两条沿第一方向延伸的正面主栅，所述背面电极118包括至少两条沿第一方向延伸的背面主栅，所述正面主栅与背面主栅两者的位置相对应，且所述正面主栅、背面主栅的设置数目均与所述焊带12的数目相一致。所述正面电极117、背面电极118可采用相应的低温银浆经丝网印刷、固化得到；再有，所述正面主栅、背面主栅可沿所述第一方向呈连续延伸设置，或沿所述第一方向设置呈间断式设置，通过若干间隔排布的焊盘(pad)与相应焊带12相连接。
就其一所述异质结电池11来说，所述纳米银线薄膜22作为导电材料层可与所述第一透明导电层115、第二透明导电层116共同实现电池表面电流的收集与传输，有效减小传输电阻，增强表面电流收集能力；且所述纳米银线薄膜22还具有优良的透光性，不影响光线的吸收利用。容易理解地，所述异质结电池11表面的电流收集与横向传输性能得以改善，在不影响电流传输性能的前提下，可以减少甚而取消电池表面的副栅线，降低遮光损失。
在此，所述第一本征非晶硅层111、第二本征非晶硅层112的厚度设置为1～10nm；所述第一掺杂非晶硅层113、第二掺杂非晶硅层114的厚度设置为3～10nm。其中，所述第一本征非晶硅层111、第二本征非晶硅层112可以通过工艺调整形成相应的多层复合结构；另，所述第一本征非晶硅层111、第一掺杂非晶硅层113的整体厚度优选设置小于第二本征非晶硅层112、第二掺杂非晶硅层114的整体厚度，减少受光面的吸光损失，提高短路电流与转换效率。
所述第一透明导电层115、第二透明导电层116的厚度设置为50～100nm，且所述第一透明导电层115、第二透明导电层116的方阻设置为30～120Ω/sq。具体地，所述第一透明导电层115、第二透明导电层116采用透明氧化物导电薄膜，其与第一掺杂非晶硅层113、第二掺杂非晶硅层114形成良好的电性接触。所述第一透明导电层115、第二透明导电层116的厚度及具体构成可根据产品设计需求进行相应的调整。
所述光伏组件100的制备方法包括：
制备封装胶膜20，将纳米银线分散液涂布在基膜21表面的若干既定区域，每一所述既定区域均设置不超过所述异质结电池11的尺寸，再进行烘干，得到若干块纳米银线薄膜22，若干块所述纳米银线薄膜22相互间隔且呈矩阵排布；
将电池串10放置在两张封装胶膜20之间，所述封装胶膜20的纳米银线薄膜22位于所述基膜21朝向所述电池串10的一侧，并使得所述电池串10中各异质结电池11与纳米银线薄膜22一一对应设置；
层压，使得所述电池串10与封装胶膜20结合为一体。
所述纳米银线分散液主要是将既定规格的纳米银线分散在异丙醇等溶剂组成的载体中得到；所述烘干步骤的温度优选控制在70～100℃，以避免所述基膜21的分子结构与性征发生变化，影响后续层压封装。另就实际产品设计来看，所述光伏组件100包括串联或并联的至少两串电池串10，即将至少两串电池串10按既定样式排放至两张所述封装胶膜20内，再进行层压。
所述异质结电池11的制备过程：
制绒，在硅基底110表面刻蚀形成金字塔状绒面；
在硅基底110的正面依次制备第一本征非晶硅层111、第一掺杂非晶硅层113、第一透明导电层115，并在所述硅基底110的背面依次制备第二本征非晶硅层112、第二掺杂非晶硅层114、第二透明导电层116；
在第一透明导电层115表面制备正面电极117，并在第二透明导电层116表面制备背面电极118。
所述“制绒”步骤具体包括采用KOH或NaOH或TMAH的水溶液对硅基底110进行双面碱制绒，控制所述硅基底110表面的绒面高度为0.5～5μm，优选为1～3μm。所述制绒过程可通过溶液浓度、温度及反应时间的调节实现硅基底110表面形态的调整，还可以根据产品需求添加既定的制绒添加剂改进绒面质量。
所述第一本征非晶硅层111、第一掺杂非晶硅层113及第二本征非晶硅层112、第二掺杂非晶硅层114均采用PECVD方法沉积制得。实际生产中，所述第一本征非晶硅层111、第一掺杂非晶硅层113、第二本征非晶硅层112、第二掺杂非晶硅层114分别在不同反应腔室完成沉积制备。所述第一本征非晶硅层111、第二本征非晶硅层112的反应气体通常采用H2稀释的SiH4，在既定的射频电源作用下完成膜层生长，通过反应气体占比H2/SiH4的调节，可相应得到具有不同特性的第一本征非晶硅层111、第二本征非晶硅层112。
所述第一掺杂非晶硅层113的反应气体则包括B2H6、SiH4、H2；所述第二掺杂非晶硅层114的反应气体则包括PH3、SiH4、H2。通常地，上述反应腔室的温度可设置在180℃左右，压力控制在30～200pa，通过对反应气体组成、温度及压力等的调节能够制得不同特性的膜层结构。
所述第一透明导电层115、第二透明导电层116采用PVD方法沉积制得，其主要包括氧化铟或氧化锌，还可以包括氧化锡、氧化铝、氧化钙、氧化钨、氧化钛及氧化锆中的一种或几种。
所述正面电极117、背面电极118所采用的浆料可以相同也可以不同，所述制备方法包括采用丝网印刷方法将正面银浆印制在所述第一透明导电层115上，进行烘干；再将硅基底110进行翻转，采用丝网印刷方法将背面银浆印制在所述第二透明导电层116上，烘干；再将上述硅基底110送入固化炉进行低温固化，得到正面电极117、背面电极118。其中，固化温度通常设置在150～200℃，固化时间通常设置在15～30min。容易理解地，所述硅基底110两侧的印刷与烘干制程可以调换。
当然，所述光伏组件100的制备方法还包括在层压完成后，进行检测、装框、安装接线盒以及功率测试等步骤，此处不再一一赘述。
综上所述，采用本申请光伏组件100及其制备方法，不改变所述电池串10的结构与工艺制程，也不影响焊带12与异质结电池11表面金属电极的接触性能；所述纳米银线薄膜22经层压后与相应的异质结电池11表面的第一透明导电层115、第二透明导电层116相接触，提高电池表面的电流收集与传输性能，降低银浆耗量与材料成本，也能减少甚而取消电池表面金属栅线，降低遮光损失，提升组件产品的转换效率；且所述封装胶膜20上的若干纳米银线薄膜22可一次性涂布、烘干制得，更为便捷，能提高生产效率。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光伏组件的制备方法，其特征在于：
制备封装胶膜，在基膜一侧表面制备若干块纳米银线薄膜，若干所述纳米银线薄膜相互间隔设置；
将电池串放置在两张封装胶膜之间，所述纳米银线薄膜位于所述基膜朝向所述电池串的一侧，所述电池串包括依次串联的若干异质结电池，若干所述异质结电池与纳米银线薄膜一一对应设置；
层压，使得所述电池串与封装胶膜结合为一体。
2.根据权利要求1所述的光伏组件的制备方法，其特征在于：所述封装胶膜的制备包括将纳米银线分散液涂布在所述基膜表面的若干既定区域，每一所述既定区域均设置不超过所述异质结电池的尺寸，再进行烘干，得到若干所述纳米银线薄膜。
3.根据权利要求2所述的光伏组件的制备方法，其特征在于：所述烘干步骤的温度控制在70～100℃。
4.根据权利要求1-3任一项所述的光伏组件的制备方法，其特征在于：所述封装胶膜的制备过程中控制所述纳米银线薄膜的厚度为50～500nm，方阻为40～100Ω/sq。
5.根据权利要求1-3任一项所述的光伏组件的制备方法，其特征在于：所述纳米银线薄膜中的纳米银线的长度设置为10～20μm，且该纳米银线的直径设置为20～60nm。
6.根据权利要求1所述的光伏组件的制备方法，其特征在于：所述封装胶膜上的若干纳米银线薄膜呈矩阵排布；两张所述封装胶膜之间置入至少两串所述电池串。
7.根据权利要求1所述的光伏组件的制备方法，其特征在于：所述异质结电池的制备过程包括对硅基底表面进行制绒；
在硅基底正面依次制备第一本征非晶硅层、第一掺杂非晶硅层与第一透明导电层，在硅基底背面依次制备第二本征非晶硅层、第二掺杂非晶硅层与第二透明导电层；
采用丝网印刷方法将既定的低温银浆印制在所述第一透明导电层、第二透明导电层表面，再经固化得到正面电极、背面电极，所述正面电极包括至少两条沿第一方向延伸的正面主栅，所述背面电极包括至少两条沿第一方向延伸的背面主栅。
8.根据权利要求7所述的光伏组件的制备方法，其特征在于：所述第一本征非晶硅层、第二本征非晶硅层、第一掺杂非晶硅层及第二掺杂非晶硅层均采用PECVD方法沉积制得；
所述第一本征非晶硅层、第二本征非晶硅层的厚度设置为1～10nm，所述第一掺杂非晶硅层、第二掺杂非晶硅层的厚度设置为3～10nm。
9.根据权利要求7所述的光伏组件的制备方法，其特征在于：所述第一透明导电层、第二透明导电层均采用PVD方法沉积制得；
所述第一透明导电层、第二透明导电层的厚度设置为50～100nm，且所述第一透明导电层、第二透明导电层的方阻设置为30～120Ω/sq。
10.一种光伏组件，其特征在于：所述光伏组件采用权利要求1-9任一项所述的制备方法制得。
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