CN215578590U - 叠瓦组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种叠瓦组件，叠瓦组件中的每一个太阳能电池片包括大致矩形的基体片，在基体片的表面上设置有和基体片的纵向边缘之间呈40°‑50°夹角的多个副栅线以及沿基体片的一个纵向边缘延伸、并和多个副栅线接触的主栅线，并且，该表面上不存在沿基体片的横向方向延伸的副栅线。本实用新型采用非导电性粘结剂，能够规避常规导电胶带来的一系列缺陷，例如可以规避断胶、溢胶、短路等问题的发生。并且，本实用新型的太阳能电池片的副栅线相对于电池片边缘倾斜设置，能够提升集流面积，提升叠瓦组件整体的使用效率。

Description

叠瓦组件

技术领域

本实用新型涉及能源领域，尤其涉及一种叠瓦组件。

背景技术

气候是人类生存环境的重要因素之一，也是人类生产生活的重要资源。随着人类生存活动规模的扩大，人类活动对气候变化也产生了越来越大的影响。随着化石能源的消耗殆尽，产生了气候影响，尤其是温室气体排放给全球人类可持续健康发展带来了严重影响。

随着全球煤炭、石油、天然气等常规化石能源消耗速度加快，生态环境不断恶化，特别是温室气体排放导致日益严峻的全球气候变化，人类社会的可持续发展已经受到严重威胁。世界各国纷纷制定各自的能源发展战略，以应对常规化石能源资源的有限性和开发利用带来的环境问题。太阳能凭借其可靠性、安全性、广泛性、长寿性、环保性、资源充足性的特点已成为最重要的可再生能源之一，有望成为未来全球电力供应的主要支柱。

半导体在集成电路、消费电子、通信***、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用，近年全球加大绿色能源的开发和利用。在大力推广和使用太阳能绿色能源的背景下，光伏组件利用小电流低损耗电学原理(光伏组件功率损耗与工作电流的平方成正比例关系)使得组件功率损耗大大降低，光伏组件通过充分利用电池组件中片间距铺设更多数目的电池进行发电，单位面积能量密度更高。

在太阳能电池片的制造过程中，通常量产电池片小片，之后在各个电池片小片上施加导电胶，这样的方法存在以下几个问题：1、电池大片需要先用划片机进行切割，切割成小片放入料盒后通过人员搬运至叠焊机上料使用，这样划片机需要配置专门人员进行上下料及维保，并且切割后的小片通过料盒周转存在隐裂碎片风险；2、施加导电胶的步骤需要配置人员进行操作设备、频繁上下料、与设备维保等等，运维成本较高，人员通过料盒多次周转后存在隐裂、碎片风险，影响电池串良率；2、日常生产时为了叠焊机不断料，划片机一般需要提前划好备料，这样如果切割环节出现问题，无法及时在叠焊机处做串通过EL暴露出来，导致批量报废或不良；3、导电胶容易受环境影响，容易发生溢胶等问题，影响叠瓦组件的正常使用。

因而需要提供一种叠瓦组件，以至少部分地解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种叠瓦组件。本实用新型的叠瓦组件中的太阳能电池片的副栅线相对于电池片边缘倾斜设置，能够提升集流面积，提升叠瓦组件整体的使用效率。

并且，本实用新型采用先印刷粘结剂再裂片的方式制造叠瓦组件，施加粘结剂的步骤无须再频繁上下料，这样的设置能够提升生产效率、节约人力和机器成本，也避免了频繁上下料而可能产生的废片率增高的问题；同时，本实用新型采用非导电性粘结剂，能够规避常规导电胶带来的一系列缺陷，例如可以规避断胶、溢胶、短路等问题的发生。本实用新型还设置了刻槽之后消融的步骤，消融后的太阳能电池片的正负极栅线贴合更加紧密，导流能力和产品质量得到提升。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种叠瓦组件，所述叠瓦组件中的每一个太阳能电池片包括大致矩形的基体片，在所述基体片的顶表面和/或底表面上设置有和所述基体片的纵向边缘之间呈40°-50°夹角的多个副栅线以及沿所述基体片的一个纵向边缘延伸、并和所述多个副栅线接触的主栅线，

并且，所述基体片的该表面上不存在沿所述基体片的横向方向延伸的副栅线。

在一种实施方式中，所述基体片的顶表面上设置有顶表面主栅线，所述顶表面主栅线由沿其延伸方向间断设置的多个主栅线段构成，相邻的主栅线段之间填充有非导电性粘结剂，所述非导电性粘结剂的顶表面和所述主栅线段的顶表面平齐或突出于所述主栅线段的顶表面。

在一种实施方式中，每一段主栅线段的长度为每一对相邻的主栅线段之间的间隔的1-3倍。

在一种实施方式中，所述基体片的底表面上设置有底表面主栅线，所述底表面主栅线由沿其延伸方向间断设置的多个主栅线段构成，相邻的主栅线段之间填充有非导电性粘结剂，所述非导电性粘结剂的底表面和所述多段主栅线段的底表面平齐或突出于所述主栅线段的底表面。

在一种实施方式中，每一段所述主栅线段的长度为每一对相邻的主栅线段之间的间隔的1-3倍。

在一种实施方式中，基体片的顶表面和底表面上均设置有主栅线，每一个所述太阳能电池片仅包括设置在其顶表面主栅线处的非导电性粘结剂和设置在其底表面主栅线处的非导电性粘结剂中的一者。

附图说明

为了更好地理解本实用新型的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的优选实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本实用新型的优选实施方式，对本实用新型的范围没有任何限制作用，图中各个部件并非按比例绘制。

图1示出了本实用新型的一个优选实施方式中制造叠瓦组件的流程图；

图2为施加非导电性粘结剂之前的电池片大片的顶表面示意图；

图3为图2中的A部分的放大图；

图4为图2中的电池片大片施加粘结剂之后的顶表面示意图；

图5为图4中的B部分的放大图；

图6为电池片大片裂片之后的顶表面示意图；

图7为根据本实用新型的另一个优选实施方式的电池片大片的顶表面示意图；

图8为图7中的电池片大片裂片之后的顶表面示意图。

具体实施方式

现在参考附图，详细描述本实用新型的具体实施方式。这里所描述的仅仅是根据本实用新型的优选实施方式，本领域技术人员可以在所述优选实施方式的基础上想到能够实现本实用新型的其他方式，所述其他方式同样落入本实用新型的范围。

本实用新型提供了一种叠瓦组件。下面结合图1-图8，对根据本实用新型的一些优选实施方式进行描述。

参考图1，本实施方式中，制造叠瓦组件的方法包括如下几个步骤：设置电池片大片的步骤；刻槽的步骤；消融的步骤；施加非导电性粘结剂的步骤；裂片的步骤；叠片的步骤；其他处理步骤。

设置电池片大片的步骤例如可以包括设置基体片的步骤和在基体片上印刷栅线的步骤。设置基体片的步骤还进一步包括设置硅片、在硅片表面制绒、生成沉积膜层等的步骤。印刷栅线可以包括印刷多个副栅线的步骤和印刷主栅线的步骤。具体地，可以在印刷栅线前先将电池片大片划分为多个单元区域，相邻的单元区域之间具有交界线。这里的“交界线”可以是实际存在的痕迹线；也可以并不实际存在，但在制造电池片大片的机器的控制面板中被提前瞄准和定位以用于后续刻槽操作，即，相邻的单元区域之间可以存在一条无形的但唯一确定的交界线。印刷主栅线时，须在每一个单元区域的顶表面上沿着交界线印刷出主栅线。

设置完成的电池片大片的顶表面形态在图2中示出，从图2中可以看到，电池片大片为一个具有倒角的矩形片，电池片大片100包括多个单元区域1，相邻的单元区域1之间具有交界线2。在本实施方式中，各个单元区域1也形成为大致矩形，各个交界线2的延伸方向为每一个单元区域1的长度方向。在其他未示出的实施方式中，电池片大片可以被构造为使得各个单元区域可以沿各个单元区域的宽度方向排列，或者，电池片大片可以被构造为使得各个单元区域呈阵列式排列，并且交界线存在于每一对相邻的单元区域之间。

参考图3，电池片大片100上包括多个副栅线14，每一个单元区域1的顶表面上沿交界线2延伸有一条主栅线13。其中，每一个电池片大片100的首端单元区域11上的主栅线13和其他单元区域12上的主栅线13的设置位置不同，仅首端单元区域11上的主栅线13设置在俯视视角中的首端单元区域11的右侧，而其他单元区域12上的主栅线13均设置在俯视视角中其各自的左侧。所以，如图3所示，首端单元区域11和与其相邻的其他单元区域12的主栅线13均沿同一交界线2延伸。

电池片大片100背面也可以具有副栅线和主栅线，或者电池片大片100可以设置背电场。电池片大片100为从未被裂片过的电池片整片，其具有较大的尺寸，通常表面积为常规叠瓦太阳能电池片的2-10倍。

在设置电池片大片100之后，在电池片大片100上沿着交界线2刻槽。刻槽之后，会在电池片大片100上形成沿着交界线2延伸的细微的槽隙，以便于后续裂片。具体地，例如电池片大片100包括硅基材料和镀膜层材料时，在施加刻槽激光束的过程中激光照射的部位处硅基材料和镀膜层材料会处于熔化或气化状态，熔融的硅材料叠加高温瞬间溅射/熔融溢出至切割槽两侧，形成熔渣、毛刺、裂纹。所以，在施加激光束刻槽之后，若通过显微镜观察，会发现在槽隙的侧壁处及侧壁周围分布有熔渣、毛刺和裂纹。由激光束在电池片大片上刻槽而产生的熔渣、毛刺和裂纹会影响电池片边缘成像分辨率和电池片整体抗弯曲强度，造成太阳能电池小片的平整度降低及电流收集损失。

所以，在裂片之后对刻槽后形成的槽隙附近的残留物做消融处理。优选地，消融步骤采用连续波激光消融或脉冲波形消融。刻槽激光与消熔激光可以为同一台激光器也可为不同的激光器。消融激光束可以打在限定槽隙的侧壁和/或底壁上，其能够改善槽隙处的毛刺、熔渣、微裂纹等问题。须知，激光切割后未消熔的熔渣高度可达20-40μm，采用激光消熔后熔渣高度基本控制在5μm内，只有偶发的个别点约10μm左右，所以消融步骤能够有效提升电池片良率。虽然在本实施方式中，施加消融激光束的步骤在施加刻槽激光束的步骤之后实施，然而在其他未示出的实施方式中，刻槽的步骤和消融的步骤同步进行。

刻槽和消融的步骤可以具有一些优选设置。由于用于消融熔渣、毛刺和裂纹的激光束所需总激光能量小于刻槽激光束所需总激光能量，所以可以将消融激光束的能量密度设置为小于刻槽激光束的能量密度。这样既能够实现消融熔渣、毛刺和裂纹的目的，又不会造成能源浪费或者由于能量过大而损伤电池片大片。当然，消融激光束的能量密度也可以大于或等于刻槽激光束的能量密度。

在消融之后，在电池片大片100的顶表面上的每一个单元区域1上印刷粘结剂，如图4所示，该粘结剂为非导电性粘结剂3，非导电性粘结剂3的作用是在电池片大片100裂片之后、将各个太阳能电池以叠瓦方式排列起来之时将相邻的太阳能电池片固定在一起。非导电性粘结剂3由有机硅、丙烯酸、环氧树脂制成，这样的非导电性粘结剂在室温条件下通常不会凝固，从而在后续裂片、叠片的过程中能够保持非导电性粘结剂的原始形态。非导电性粘结剂3优选地可以施加在主栅线13上，如图4和图5所示，每一个单元区域1上的非导电性粘结剂3覆盖在主栅线13上并沿主栅线13排布。对于如图5所示的首端单元区域11上的非导电性粘结剂3和其他单元区域12上的非导电性粘结剂3均为多段设置，且图5中所示的两条主栅线上的各段非导电性粘结剂3在副栅线14的延伸方向上彼此对准。同样优选地，非导电性粘结剂3还可以在副栅线14的延伸方向上(即垂直于主栅线13的延伸方向的方向)和主栅线13并排设置。

在上述步骤中，印刷栅线的步骤和施加非导电性粘结剂的步骤以及其二者的结合可以具有一些其他的优选实施方式。

例如，印刷栅线的步骤可以包括沿所述交界线印刷沿该交界线连续延伸的连续的主栅线。并且，施加非导电性粘结剂的步骤包括：在所述完整的主栅线的表面上设置多段非导电性粘结剂，并使得相邻的非导电性粘结剂段之间的间隔为每一段非导电性粘结剂的长度的1-3倍(经过反复实验证明，优选是2-2.5倍)。最终得到的主栅线和非导电性粘结剂的视觉形态依然如同图5中所示的主栅线13和非导电性粘结剂3的形态。

或者，印刷栅线的步骤包括沿所述交界线印刷沿该交界线断续设置的多个主栅线段，并使每一个主栅线段的长度为每一对相邻的主栅线段之间的间隔的1-3倍(经过反复实验证明，优选是2-2.5倍)。并且，施加非导电性粘结剂的步骤包括：在每一对相邻的主栅线段之间的间隔中填充非导电性粘结剂。最终得到的主栅线和非导电性粘结剂的视觉形态也可以如同图5中所示的主栅线13和非导电性粘结剂3的形态。

优选地，参考图7，印刷栅线的步骤包括：沿和所述电池片大片300的纵向或横向边缘呈40°-50°夹角(优选呈45°夹角)的方向印刷多个副栅线314。并且，印刷栅线的步骤不包括：沿和所述电池片大片300的纵向或横向边缘垂直的方向印刷副栅线。

转回图1-图6所示的电池片大片100，在印刷非导电性粘结剂之后，将电池片大片100沿分界线裂片，裂片得到的每一个单元区域1形成为一个太阳能电池片。电池片大片100裂片后的形态在图6中示出。图4中的五个单元区域1在裂片后已经独立地成为图6中的五个太阳能电池片200。在消融毛刺、熔渣、微裂纹之后再进行裂片，能够减少制成的太阳能电池片200的性能损失并减小碎片率，能够改善电池片边缘成像分辨率和电池片整体抗弯曲强度，使得制成的太阳能电池片200具有较好的平整度及电流收集率。

重复进行或同时多机器并行上述制造电池片大片100、刻槽、消融、施加非导电性粘结剂3、裂片的步骤，可以得到多个太阳能电池片200。

将多个太阳能电池片200以叠瓦方式排列可以获得叠瓦组件。为了方便描述，将叠瓦组件中的一对相邻的太阳能电池片200分别成为第一太阳能电池片和第二太阳能电池片。在叠片时，使得相邻的太阳能电池片200中的第一太阳能电池片的顶表面的主栅线13和相邻的太阳能电池片200中的第二太阳能电池片的底表面上的主栅线13或背电场直接物理接触以实现导电连接。经过消熔的太阳能电池片200，重叠缝内没有熔渣垫高，正负极主栅线13能够贴合更加紧密，导流能力更好，进而提升产品质量。

第一太阳能电池片的主栅线13上或附近存在非导电性粘结剂3，非导电性粘结剂3和第二太阳能电池片接触，之后将叠片后的电池串送入高温固化炉，非导电性粘结剂3高温固化便将这一对相邻的太阳能电池片固定在一起。本实施方式中的非导电性粘结剂3的材质包括有机硅、丙烯酸、环氧树脂，适合于这种材质的固化温度为100℃-200℃，所以高温固化炉内的温度优选地设置为100℃-200℃。

本实施方式中的非导电性粘结剂3常温下固化速度较慢，能够保持10分钟不失效。基于此，优选地将施加非导电性粘结剂的步骤、裂片的步骤和叠片的步骤总共设计为不超过10分钟，以保证非导电性粘结剂3在固化前完成叠片。

在叠片之后还存在一些后续处理步骤。例如，制备好的叠瓦组件根据光伏组件排版要求进行串并联排布，串与串间距根据等电势结合外观要求和间隙反光要求设置一个尺寸值，一般设置包括0.1～100mm。自动机器手在拾取叠瓦组件完成摆串动作后由自动汇流焊完成最终组件正负极焊接并输出电流电压，之后依次按照层叠铺设胶膜、后盖板(背板或玻璃)做成半成品组件。

半成品组件经过EL(电致发光)和VI(外观视觉)检测后合格的半成品组件进行层压工艺，层压工序包括三腔层压。其中层压工序结合新互联结构在密闭的腔室中经抽真空加热加压使得胶膜进行热固化从而紧密贴合，最终层压成一个完整的结构件。

本实用新型提供的上述方法，能够通过激光消熔工艺将切割刻槽产生的熔渣进行清除，使得叠瓦电池正负极栅线贴合更加紧密，提高导流能力；并且，大片施加导电胶机器人或模组只需要搬运一次，解决了小片印刷为保证精度需要对小片依次放片、效率较低的问题。

本实用新型还提供一种叠瓦组件，叠瓦组件可以由上述方法制成。从上述方法中对于各项工艺的描述能够毫无疑义地得到本实用新型的叠瓦组件的结构和形状，对于上述各项公益的描述而毫无疑义地得到的关于叠瓦组件的结构和形态的限定也落入本实用新型的保护范围。

在一种实施方式中，参考图7和图8，本实用新型的叠瓦组件可以由电池片大片300(见图7)裂片而成的太阳能电池片400(见图8)以叠瓦方式排列制成。电池片大片300可以包括多个单元区域301，各个单元区域之间具有交界线302，电池片300的顶表面上设置有和电池片大片300的横向或纵向边缘呈40°-50°角(优选为45°角)的顶表面副栅线314、沿交界线302延伸的顶表面主栅线313以及非导电性粘结剂302。

由图8中的太阳能电池片400叠瓦而成的叠瓦组件中的每一个太阳能电池片包括大致矩形的基体片，在基体片的顶表面上设置有和基体片的纵向边缘之间呈40°-50°夹角(在本实施方式中为45°夹角)夹角的多个顶表面副栅线314以及沿基体片的一个纵向边缘延伸、并和多个顶表面副栅线314接触的顶表面主栅线313，并且，基体片的顶表面上不存在沿基体片的横向方向延伸的副栅线。相比于传统的沿横向延伸的副栅线，这样呈45°夹角设置的副栅线具有更大的集流面积，能够提升叠瓦组件的使用效率。而不设置常规副栅线，能够节省银浆、减少不必要的设置工艺，同时也避免常规副栅线对本实施方式的倾斜式副栅线的使用效率造成影响。

图中未示出地，每一个太阳能电池片的底表面上可以设置有和基体片的纵向边缘之间呈40°-50°夹角的多个底表面副栅线以及沿基体片的另一个纵向边缘延伸、并和多个底表面副栅线接触的底表面主栅线，并且，基体片的底表面上不存在沿基体片的横向方向延伸的副栅线。虽然在本实施方式中，基体片的顶表面和底表面上都设置有相对于基体片的边缘倾斜的副栅线，但在其他实施方式中可以仅在顶表面上设置相对于基体片的边缘倾斜设置的副栅线，或者可以仅在底表面上设置相对于基体片的边缘倾斜设置的副栅线。上述“倾斜设置”指的是副栅线被设置为和基体片的边缘呈40°-50°角。

参考图7，所述顶表面主栅线313可以为连续延伸的完整的连续栅线结构，每一个所述太阳能电池片包括在叠片之前设置在顶表面主栅线313的表面上并沿该顶表面主栅线延伸的多段非导电性粘结剂303，每一对相邻的所述非导电性粘结剂303之间存在一段间隔，并且，每一段所述间隔的长度为每一段非导电性粘结剂303的长度的1-3倍(经过反复实验证明，优选是2-2.5倍)。同样优选地，所述底表面主栅线为连续延伸的完整栅线结构，每一个所述太阳能电池片包括在叠片之前设置在其底表面主栅线的表面上并沿所述底表面主栅线延伸的多段非导电性粘结剂，每一对相邻的所述非导电性粘结剂之间存在一段间隔，并且，每一段所述间隔的长度为每一段非导电性粘结剂的长度的1-3倍(经过反复实验证明，优选是2-2.5倍)。

或者，作为连续式主栅线的替代且优选地，所述顶表面主栅线由沿其延伸方向间断设置的多个主栅线段构成，相邻的主栅线段之间填充有非导电性粘结剂，所述非导电性粘结剂的顶表面和所述主栅线段的顶表面平齐或突出于所述主栅线段的顶表面，每一段主栅线段的长度为每一对相邻的主栅线段之间的间隔的1-3倍(经过反复实验证明，优选是2-2.5倍)。这样设置而成的电池片大片的顶表面形态依然和图7中所示一致。同样地，所述底表面主栅线由沿其延伸方向间断设置的多个主栅线段构成，相邻的主栅线段之间填充有非导电性粘结剂，所述非导电性粘结剂的底表面和所述多段主栅线段的底表面平齐或突出于所述主栅线段的底表面，每一段所述主栅线段的长度为每一对相邻的主栅线段之间的间隔的1-3倍(经过反复实验证明，优选是2-2.5倍)。

优选地，每一个所述太阳能电池片仅包括在叠片之前设置在其顶表面主栅线的非导电性粘结剂和在叠片之前设置在其底表面主栅线上的非导电性粘结剂中的一者，以避免材料浪费。

综上，本实用新型采用先印刷非导电性粘结剂再裂片的方式制造叠瓦组件，无须再频繁上下料，这样的设置能够提升生产效率、节约人力和机器成本，也避免了频繁上下料而可能产生的废片率增高的问题；同时，本实用新型采用非导电性粘结剂，能够规避常规导电胶带来的一系列缺陷，例如可以规避断胶、溢胶、短路等问题的发生。并且，相比于传统的沿横向延伸的副栅线，本实用新型中呈45°夹角设置的副栅线具有更大的集流面积，能够提升叠瓦组件的使用效率。而不设置常规副栅线，能够节省银浆、减少不必要的设置工艺，同时也避免常规副栅线对本实施方式的倾斜式副栅线的使用效率造成影响。

本实用新型的多种实施方式的以上描述出于描述的目的提供给相关领域的一个普通技术人员。不意图将本实用新型排他或局限于单个公开的实施方式。如上所述，以上教导的领域中的普通技术人员将明白本实用新型的多种替代和变型。因此，虽然具体描述了一些替代实施方式，本领域普通技术人员将明白或相对容易地开发其他实施方式。本实用新型旨在包括这里描述的本实用新型的所有替代、改型和变型，以及落入以上描述的本实用新型的精神和范围内的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种叠瓦组件，其特征在于，所述叠瓦组件中的每一个太阳能电池片包括矩形的基体片，在所述基体片的顶表面和/或底表面上设置有和所述基体片的纵向边缘之间呈40°-50°夹角的多个副栅线以及沿所述基体片的一个纵向边缘延伸、并和所述多个副栅线接触的主栅线，

并且，所述基体片的该表面上不存在沿所述基体片的横向方向延伸的副栅线。

2.根据权利要求1所述的叠瓦组件，其特征在于，所述基体片的顶表面上设置有顶表面主栅线，所述顶表面主栅线由沿其延伸方向间断设置的多个主栅线段构成，相邻的主栅线段之间的间隔填充有非导电性粘结剂，所述非导电性粘结剂的顶表面和所述主栅线段的顶表面平齐或突出于所述主栅线段的顶表面。

3.根据权利要求2所述的叠瓦组件，其特征在于，每一段主栅线段的长度为每一对相邻的主栅线段之间的间隔的1-3倍。

4.根据权利要求1所述的叠瓦组件，其特征在于，所述基体片的底表面上设置有底表面主栅线，所述底表面主栅线由沿其延伸方向间断设置的多个主栅线段构成，相邻的主栅线段之间的间隔填充有非导电性粘结剂，所述非导电性粘结剂的底表面和所述多段主栅线段的底表面平齐或突出于所述主栅线段的底表面。

5.根据权利要求4所述的叠瓦组件，其特征在于，每一段主栅线段的长度为每一对相邻的主栅线段之间的间隔的1-3倍。

6.根据权利要求1所述的叠瓦组件，其特征在于，所述基体片的顶表面和底表面上均设置有主栅线，每一个所述太阳能电池片仅包括设置在其顶表面上的主栅线处的非导电性粘结剂和设置在其底表面上的主栅线处的非导电性粘结剂中的一者。

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