CN206471338U - 可切割太阳能无主栅线晶硅电池片 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于提供一种降低生产成本和提高发电量、并能够适用于电池片切片的可切割太阳能无主栅线晶硅电池片。电池片的正面横向密布细栅线，背面设有铝背并阵列设有背面电极，还包括加粗细栅线和主栅线保留部，电池片的细栅线的垂直方向的两端设有矩形细栅线端头，矩形细栅线端头的之间设有垂直于细栅线的加粗细栅线，矩形细栅线端头与加粗细栅线之间设有主栅线保留部，在电池片中心线处的加粗细栅线上设有一对连接在一起的矩形细栅线端头，在一对矩形细栅线端头的两侧分别设有主栅线保留部，背面电极分别与电池片正面的主栅线保留部对应设置。本实用新型降低了成本，提高了发电量具有很好的市场推广前景。

Description

可切割太阳能无主栅线晶硅电池片

技术领域

本实用新型属于新能源技术领域，尤其涉及太阳能，具体的说是一种可切割太阳能无主栅线晶硅电池片。

背景技术

全球性的化石能源危机与环境污染推动了光伏行业的快速发展。目前，以晶硅电池片为主的组件占据了全球光伏组件市场的80％以上；晶硅电池片发展至今，其制作成本及发电量成为其发展的主要制约因素。在制作成本方面，硅材料占据着约60-70％的材料成本，银浆料的用量占据着约15-25％的材料成本；故而高纯晶硅材料的成本和其使用量，以及银浆的使用量对电池片或组件的成本都有极大的影响。在发电量方面，其主要受到太阳能电池片有效光照面积以及光电转换效率的影响；电池片的光电转换效率严重依赖晶硅材料本身的结构，电池片的有效光照面积是取决于电池片主、细栅线的覆盖面积。

在提高组件发电效率、降低电池片自身损耗这一目标的催促下，应用电池片切片技术的组件如火如荼地发展起来了，现在行业内的一些情况如下：①郑佳毅的《一种太阳能电池组件》[专利号：CN 203026527 U]把常规电池片进行等分或者非等分切割，既可以降低功率损耗，又可以充分利用破损电池片。②张东升的《高效行太阳能电池》[专利号：CN104282791 A]提到把电池片切割成1/4片，提高破损电池片的利用率。③刘辉艺的《一种太阳能板》[专利号：CN 205177861 U]中提到采用切割的电池片进行特殊的排布方法从而形成太阳能电池板，降低成本提高效率。④夏俊杰的《一种纵向安装时发电损失少的高效晶体硅光伏组件》[专利号：CN 204632773 U]中提到采用电池片半片串联形成组件。

在低成本、高发电量电池片这一目标的催促下，无主栅线电池片技术应运而生。晶硅电池片的发电基体是硅片，常规的电池片印有许多条细栅线用以收集硅片受到光照后产生的电流，且还印有2-5条主栅线用以汇集细栅线上的电流。在低成本、高发电量电池片这一目标的催促下，无主栅线电池片技术应运而生。无主栅线电池片，一般指的是在常规电池片基础上，去掉主栅线且保留细栅线；这种电池片因无主栅线，一方面可以大大减少银浆的使用量，此外还可以增大电池片的有效光照面积。

在无主栅线电池片技术上，目前有许多方法并列举部分案例如下。

①德国的Schmid无主栅线技术把电池片的主栅线去除，并且把细栅线的宽度和间距做了一些调整，此外还用15根铜丝代替普通焊带来串联焊接多块电池片。

②加拿大的Day4 Electrode专利技术把电池片的主栅线去除且保留细栅线，之后用嵌有一排镀低熔点金属铜丝的薄膜覆盖在细栅上，再经过层压工艺把铜丝和细栅焊接起来。

③林建伟的《无主栅、高效率背接触太阳能模块、组件及制备工艺》[专利号：CN104282788 A]中提到，把电池片的主栅线去除同时把电池片的串联点放置于电池片背面，这种方法将进一步提高电池片的有效光照面积。

④黄强的《光伏电池模块及其制作方法》[专利号：CN 104716213 A]中提到，把电池片的主栅线去除且保留细栅线，同时用导电胶带代替普通焊带来串联焊接电池片。

⑤授权公布号为CN201820762U专利中，提出了一种完全没有主栅线的技术方案，只保留细栅线。

⑥CN103618011A专利中，提供一种采用若干焊带和若干导电胶带替代主栅线的技术方案。

然而这些现有技术都忽略了一个客观事实，那就是现有生产设备及公知技术，对上述技术方案不能实现量产，如果采用上述技术方案，则需要大面积更换生产设备，并且，更换或改进晶硅电池片结构来降低电池片成本及提高电池片发电量，这些方法一般具有或工艺复杂，成本高，或工艺尚未成熟，无法得到大批量应用如上述专利③。而更换光伏组件生产用的材料，将带来大量的工作调整，例如材料的研发、新材料之间的匹配问题以及设备的更新换代，这无疑增加了组件生产成本如上述专利②、④。针对类似于专利①的无主栅线电池片技术，虽然没有改变电池片结构以及现有的组件生产工艺，但是通过我们大量的实验验证，发现铜丝与细栅之间的附着力太小，在TC热循环可靠性测试中其电池片焊接处电学连接变差，并且电池片两端的焊接位置容易出现虚焊及断栅现象(如图6-7所示)，方框圈出的部分即为虚焊及断栅现象。类似于现有技术⑤⑥，其改变了现有太阳能电池片的整个生产工艺，因此，并不具备量产的可能性。

电池片进行切片后往往是非对称结构，在串联焊接时往往有起焊和收焊位置不对称或者不容易确定的难题，前人所提出的无主栅电池片往往不适合于切片使用，存在着焊接难题。电池片在切片后，往往存在背面电极使用率低的问题。是目前太阳能电池片领域亟须解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于现有技术设备，在不大量修改设备及工艺的前提下，降低生产成本和提高发电量、并能够适用于电池片切片的可切割太阳能无主栅线晶硅电池片。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种可切割太阳能无主栅线晶硅电池片，包括电池片、细栅线和背面电极，电池片的正面横向密布细栅线，背面设有铝背并阵列设有背面电极，还包括加粗细栅线和主栅线保留部，电池片的细栅线的垂直方向的两端设有矩形细栅线端头，矩形细栅线端头的之间设有垂直于细栅线的加粗细栅线，矩形细栅线端头与加粗细栅线之间设有主栅线保留部，在电池片中心线处的加粗细栅线上设有一对连接在一起的矩形细栅线端头，在一对矩形细栅线端头的两侧分别设有主栅线保留部，背面电极分别与电池片正面的主栅线保留部对应设置。

常规电池片进行激光划片机切割成电池片半片后，其正面电极和背面电极均为非对称结构；焊接过程中起焊位置和收焊位置是不对称结构，首先会导致残余应力不均继而引起裂片，其次导致部分背面电极没有焊接而造成成本变高，再者多余的电极在烧结过程中会对电池片 PN结造成破坏。

本实用新型切割后的电池片还是对称的电池片，背面电极均分布于主栅保留部下方。此电池片可很好地解决切割后的不对称问题，避免应力集中现象，避免多余的电极造成成本的浪费以及对PN结的破坏。

本实用新型将主栅线去掉，采取加粗细栅线和保留部分主栅线，以及在端部采用矩形细栅线断头的方式，将主栅线的功能保留的同时，降低了因为主栅线用银量大带来的高成本。

同时，由于主栅线较宽，去掉主栅线之后，原来被其遮挡的电池片部分也参与发电，因此发电量有1％-2％的提升，具有重要意义。

细栅线为常规细栅线。

常规细栅线宽度为0.036mm。

矩形细栅线端头由细栅线围成的矩形，其长×宽＝4mm×3mm。

加粗细栅线宽度为常规细栅线的2-3倍。垂直的加粗细栅线能较好地解决EL图像、IV 曲线测试通过率的问题，主栅保留部有助于解决焊接过程中两端虚焊、断栅问题，垂直的细栅线能解决TC老化的虚焊、断栅问题。

主栅线保留部的尺寸为长度为10mm宽度为0.6mm。

加粗细栅线为4条或5条。

晶硅太阳能电池片主要由：把光转化为电的高纯晶硅材料、收集电流的导电材料包括正面的主栅线、细栅线以及背面的银电极、铝背板，切割后的电池片还是对称的电池片，背面电极均分布于主栅保留部下方。按照目前的电池片材料成本计算，硅材料约占60-70％，银用量约占15-25％；而在银的使用量方面上，正面电极的银质量比较好，背面电极质量不如正面，一般情况下正面用的纯银，背面用的银—铝合金。

根据已经进行的相关实验做为依据，本电池片的其它性能均达到现有技术同等水平，基于此电池片的设计，我们既保证了电池片及组件的发电效果和可靠性，降低电池片的成本以及提高其发电量。其中，主栅线的去除可减少正面银浆使用量的50％—70％，可降低电池片的成本的10％—21％；用更直观的数据说明，以发电量为10兆瓦的光伏电站计算，可以节约材料成本近230—380万元人民币。此外，在发电量方面，主栅线的去除及配合特殊焊带的使用，其可增加发电效率的2％—4％；用更直观的数据说明，以发电量为10兆瓦的光伏电站计算，年发电量可至少增加30—60MW。

本实用新型在实际生产过程中，只需要将部分印刷网版进行改造即可进行生产，未更改原有生产工艺，不会增加生产成本。

多块电池片的连接方式依旧采用串联焊接，无需更换焊带材料以及无需改变组件生产工艺和设备。

因此本实用新型在保证太阳能晶硅电池片的基本功能外，降低了成本，提高了发电量，对于整个太阳能电池板行业具有指导意义，大大推动了我国太阳能电池板领域的进步，具有很好的市场推广前景。

附图说明

图1本实用新型正面结构示意图；

图2为图1中A部局部放大结构示意图；

图3本实用新型背面结构示意图；

图4本实用新型切割后正面结构示意图；

图5本实用新型切割后背面结构示意图；

图6现有技术直接去除主栅线以后，焊接过程中产生的虚焊、断栅问题图；

图7现有技术直接去除主栅线以后，TC热循环过程中产生的虚焊、断栅问题图；

图8现有技术切割后背面示意图。

图中：1矩形细栅线端头；2加粗细栅线；3主栅线保留部；4电池片；5背面电极；6铝背。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述。

一种可切割太阳能无主栅线晶硅电池片，包括电池片4、细栅线和背面电极5，电池片4 的正面横向密布细栅线，背面设有铝背6并阵列设有背面电极5，还包括加粗细栅线2和主栅线保留部3，电池片4的细栅线的垂直方向的两端设有矩形细栅线端头1，矩形细栅线端头 1的之间设有垂直于细栅线的加粗细栅线2，矩形细栅线端头1与加粗细栅线2之间设有主栅线保留部3，在电池片4中心线处的加粗细栅线2上设有一对连接在一起的矩形细栅线端头1，在一对矩形细栅线端头1的两侧分别设有主栅线保留部3，背面电极5分别与电池片4正面的主栅线保留部3对应设置。

矩形细栅线端头1由细栅线围成的矩形，其长×宽＝4mm×3mm，细栅线宽度为0.036mm。

加粗细栅线2宽度为常规细栅线的2-3倍。

主栅线保留部3的尺寸为长度为10mm宽度为0.6mm。

加粗细栅线2为4条或5条。

根据已经进行的相关实验做为依据，本电池片的其它性能均达到现有技术同等水平，基于此电池片的设计，我们既保证了电池片及组件的发电效果和可靠性，降低电池片的成本以及提高其发电量。其中，主栅线的去除可减少正面银浆使用量的50％—70％，可降低电池片的成本的10％—21％；用更直观的数据说明，以发电量为10兆瓦的光伏电站计算，可以节约材料成本近230—380万元人民币。此外，在发电量方面，主栅线的去除及配合特殊焊带的使用，其可增加发电效率的2％—4％；用更直观的数据说明，以发电量为10兆瓦的光伏电站计算，年发电量可至少增加60—120MW。

当然，上述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定对实用新型的实施例范围。本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本实用新型专利涵盖范围。

Claims (7)

1.一种可切割太阳能无主栅线晶硅电池片，包括电池片(4)、细栅线和背面电极(5)，电池片(4)的正面横向密布细栅线，背面设有铝背(6)并阵列设有背面电极(5)，其特征在于：还包括加粗细栅线(2)和主栅线保留部(3)，电池片(4)的细栅线的垂直方向的两端设有矩形细栅线端头(1)，矩形细栅线端头(1)的之间设有垂直于细栅线的加粗细栅线(2)，矩形细栅线端头(1)与加粗细栅线(2)之间设有主栅线保留部(3)，在电池片(4)中心线处的加粗细栅线(2)上设有一对连接在一起的矩形细栅线端头(1)，在一对矩形细栅线端头(1)的两侧分别设有主栅线保留部(3)，背面电极(5)分别与电池片(4)正面的主栅线保留部(3)对应设置。

2.根据权利要求1所述的可切割太阳能无主栅线晶硅电池片，其特征在于：主栅线保留部(3)中心线与背面电极(5)中心线在一条直线上。

3.根据权利要求1所述的可切割太阳能无主栅线晶硅电池片，其特征在于：背面电极尺寸规格长度为14mm宽度为2.2mm。

4.根据权利要求1所述的可切割太阳能无主栅线晶硅电池片，其特征在于：矩形细栅线端头(1)由细栅线围成的矩形，其长×宽＝4mm×3mm，细栅线宽度为0.036mm。

5.根据权利要求1所述的可切割太阳能无主栅线晶硅电池片，其特征在于：加粗细栅线(2)宽度为常规细栅线的2-3倍。

6.根据权利要求1所述的可切割太阳能无主栅线晶硅电池片，其特征在于：主栅线保留部(3)的尺寸为长度为10mm宽度为0.6mm。

7.根据权利要求1所述的可切割太阳能无主栅线晶硅电池片，其特征在于：加粗细栅线(2)为4条或5条。