CN104701418A - 一种晶硅电池组件的互联方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种晶硅电池组件的互联方法，包括：提供待互联的晶硅电池及电极栅线；对所述电极栅线加热处理，并根据所述晶硅电池的预定互联方式，以预定的形状与第一封装材料相压合，形成第一组合结构；将所述第一组合结构与待互联晶硅电池以预定互联方式进行排版，形成第二组合结构；将所述第二组合结构与第二封装材料进行层压，形成晶硅电池组件；从而提高晶硅电池的电学性能，降低晶硅电池碎片率的产生。
Description
技术领域
本申请涉及一种新能源领域，具体涉及一种晶硅电池组件的互联方法及晶硅电池组件。
背景技术
晶体硅太阳能电池包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和高效晶体硅太阳能电池等，晶体硅太阳能电池的由于其转换效率高，并且具有相对成熟的产业化技术，一直占据着整个光伏市场约85％的销售份额。高效和低成本是光伏技术生存和发展的决定性因素，随着近几年晶硅制造成本的迅速下降和屋顶电站需求量的增加，高效晶体硅技术受到业界越来越多的重视。目前已量产的高效晶体硅电池主要为HIT(Hetero-junction with Intrinsic Thin layer，非晶硅/晶硅异质结太阳能电池)技术和IBC(Interdigitated back contact，全背电极接触晶硅太阳能电池)技术，HIT技术由于其低温制备、工艺步骤简单和温度系数良好等优点，有望成为光伏行业主流技术之一。
对于单件电池片而言，由于其输出功率太小，难以满足常规用电需求，因此需要将多个单片电池片封装为组件，以提高其输出功率。
组件的封装，通常采用丝网印刷以及烧结和串焊等技术，其中烧结和串焊技术均为高温技术，温度高度为250度，对于HIT电池而言，各膜层制备工艺温度通常需要控制在230度以下，为了保持HIT电池的电学性能，其后续组件制备温度也不应超过250度，其中，后续组件制备包括栅线的制备、固化、电池片互联和组件层压等工序。若采用高温技术对晶硅电池串联或者并联，将会对HIT电池各膜层的材料造成损坏，影响电池的参数及光电转换效率，甚至会损坏电池片，增加电池碎片率。在采用传统的丝网印刷工艺实现导线与晶硅电池表面连接时，丝网印刷制成的栅线会对影响电池表面太阳光的入射，也就是说，丝网印刷制成的栅线会对太阳光线照成遮挡，进而降低电池片的受光率。
如何提供一种电池组件的互联方法，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请提供一种晶硅电池组件的互联方法，以解决上述现有技术问题。
本申请提供一种晶硅电池组件的互联方法，包括：
提供待互联的晶硅电池及电极栅线；
对所述电极栅线加热处理，并根据所述晶硅电池的预定互联方式，以预定的形状与第一封装材料相压合，形成第一组合结构；
将所述第一组合结构与待互联晶硅电池以预定互联方式进行排版，形成第二组合结构；
将所述第二组合结构与第二封装材料进行层压，形成晶硅电池组件。
优选的，将所述第二组合结构与第二封装材料进行层压，形成晶硅电池组件包括：在第二组合结构上压合密封材料。
优选的，所述密封材料为乙烯-醋酸乙烯酯的共聚物或聚乙烯醇缩丁醛。
优选的，所述对电极栅线加热处理的温度范围为大于等于20度小于等于200度。
优选的，所述第一组合结构的压合温度范围为大于等于20度小于等于200度。
优选的，所述预定互联方式包括：串联连接和并联连接。
优选的，对所述电极栅线加热处理，并根据所述晶硅电池的预定互联方式，以预定的形状与第一封装材料相压合，形成第一组合结构，包括：
当所述预定互联方式为串联时，将所述成型后的电极栅线整体的划分为前电极栅线区域和背电极栅线区域，所述前电极栅线区域压合于位于其上方第一封装材料的下表面；所述背电极栅线区域压合于其下方的第一封装材料的上表面；
当所述互联方式为并联时，将所述成型后的电极栅线整体作为前电极栅线压合于位于其上方的所述第一封装材料的下表面；将所述成型后的电极栅线整体作为背电极栅线压合于位于其下方的所述第一封装材料的上表面。
优选的，所述晶硅电池片为单面受光电池或双面受光电池。
优选的，所述晶硅电池为单面受光电池时，所述背电极栅线的长度小于等于晶硅电池片长度的一半；所述晶硅电池为双面受光电池时，所述背电极栅线的长度等于晶硅电池片的长度。
优选的，所述电极栅线在垂直于其长度方向上的截面为正方形或圆形。
优选的，所述第一封装材料为聚乙烯醇缩丁醛或乙烯-醋酸乙烯酯的共聚物或聚对苯二甲酸乙二醇酯或乙烯-不饱合酯共聚物或上述至少两种材料的复合材料。
优选的，所述第二封装材料为玻璃或者晶硅电池背板。
优选的，所述电极栅线为包镍铜线或者包锡铜线的金属线，直径范围为大于等于0.05mm，小于等于0.5mm。
优选的，所述晶硅电池为HIT电池。
与现有技术相比，本申请提供的一种晶硅电池组件的互联方法具有以下优点：
1、本申请在晶硅电池组件的互联过程中，提供一种低温压合的环境实现电极栅线与第一封装材料的连接，所述电极栅线根据预定形状加热成型，不存在分主细栅线之分，且为一整体结构，因此，在连接时无需通过汇流条将前电极栅线与背电极栅线进行连接，进而避免采用高温焊接等方式，在保证HIT电池的电学性能的同时，减少晶硅电池碎片率；
2、本申请在晶硅电池组件的互联过程中采用电极栅线根据预定形状加热成型，并压合与第一封装材料上的方法，使得电极栅线与位于封装材料上的面积减小，进而使得电极栅线减小对光线的遮挡，提高晶硅电池的受光率。
3、本申请中采用的栅线为金属线，其导电性能好于丝网印刷所制备的栅线，故在一定程度上可降低光生电流在栅线上的欧姆损失。
附图说明
图1是本申请提供的一种晶硅电池组件的互联方法的第一实施例流程图；
图2是本申请提供的一种晶硅电池组件的互联方法的第一实施例中串联电池组件的结构示意图；
图3是本申请提供的一种晶硅电池组件的互联方法的第一实施例中双面受光电池与电极栅线的压合结构示意图；
图4是本申请提供的一种晶硅电池组件的互联方法的第一实施例中单面受光电池与电极栅线的压合结构示意图。
图号说明
晶硅电池20、电极栅线30，前电极栅线31，背电极栅线32，第一封装材料40，第二封装材料50，密封材料60。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
本申请以预定互联方式为串联，晶硅电池为HIT为例，对本申请提供晶硅电池组件的互联方法进行说明，具体如下：
请参考图1所示，图1是本申请提供的一种晶硅电池组件的互联方法的第一实施例的流程图。
步骤S100：提供带互联的晶硅电池级电极栅线。
该步骤中所述电极栅线30可以选用包镍铜线或者包锡铜线的金属线，电极栅线30的直径范围可以为大于等于0.05mm，小于等于0.5mm。
步骤S110：对所述电极栅线加热处理，并根据所述晶硅电池的预定互联方式，以预定的形状与第一封装材料相压合，形成第一组合结构。
在该步骤中，对所述电极栅线30加热处理，可以通过对电极栅线30通入一定大小的电流，满足电极栅线30能够以一边按照预定形状成型，一边能够压合在所述第一封装材料上即可；或者直接与热导体接触加热；当采用电流对电极栅线30进行加热时，可以将加热温度范围控制在大于等于20度小于等于200度，或者结合电极栅线30的长度设定加热的温度，但是温度仍然控制在上述范围内。在加热后将电极栅线30根据预定形状成型，所述预定形状可以根据晶硅电池20的形状确定，在将所述电极栅线30以预定形状成型，为便于电极栅线与第一封装材料的压合，对电极栅线进行加热处理，而该加热处理也更易于电极栅线成型。
需要说明的是，因为本申请中的电极栅线采用的为直径较小的金属线，因此对于电极栅线的预定形状的成型可以无需加热处理，而上述加热过程是为使电极栅线与第一封装材料实现压合提供的条件；可以理解的是，电极栅线在加热处理后也能够更易于其按照预定形成成型。
在该步骤中所述预定互联方式可以包括串联和并联，本实施例以串联的方式为例进行说明。请参考图2所示，图2是本申请提供的一种晶硅电池组件的互联方法的第一实施例中串联电池组件的结构示意图。
晶硅电池20以串联的预定互联方式进行连接，也就是说，需要将晶硅电池20的前电极与后一晶硅电池的背电极连接，因此，在本实施例中电极栅线30作为一个整体，被划分为前电极栅线31区域和背电极栅线32区域，所述前电极栅线31区域与位于其上方的第一封装材料40的下表面压合，所述背电极栅线32区域与位于其下方的第一封装材料40的上表面压合，从而形成第一组合结构。在该步骤中所述第一封装材料40可以选用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或乙烯与醋酸乙烯脂的共聚物(EVA)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或乙烯-不饱合酯共聚物(Surlyn)或上述至少两种材料的复合材料。
在该步骤中，所述第一封装材料40与电极栅线30压合的温度范围为大于等于20度，小于等于200度。
需要说明的是，上述为提高晶硅电池组件互联的效率，采用在对电极栅线成型的过程中，将电极栅线压合与第一封装材料上，也就是说，电极栅线一边按照预定形状排布，一边将排布好的电极栅线压合在第一封装材料上，从而降低加工工艺的加工时间，可以理解的是，对于上述电极栅线进行预定形状成型，以及与第一封装材料压合，可以分为两个步骤单独进行，即：先将电极栅线按照预定形状成型，之后对电极栅线进行加热处理，并与所述第一封装材料进行压合，该步骤仍然能够实现本申请晶硅电池组件的互联。
需要说明的是，如图3和图4所示，其中，图3是本申请提供的一种晶硅电池组件的互联方法的第一实施例中双面受光电池与电极栅线的压合结构示意图；图4是本申请提供的一种晶硅电池组件的互联方法的第一实施例中单面受光电池与电极栅线的压合结构示意图。在本实施例中的晶硅电池可以为双面受光电池也可以为单面受光电池，当晶硅电池为双面受光电池时，所述背电极栅线32的长度等于晶硅电池片的长度(如图2所示)；当晶硅电池为单面受光电池时，所述背电极栅线32的长度可以为长度小于等于晶硅电池片长度的一半(如图3所示)。
步骤S120：将所述第一组合结构与待互联晶硅电池以预定互联方式进行排版，形成第二组合结构。
在该步骤中，将晶硅电池20、第一组合结构、以及第二封装材料50等根据晶硅电池组件结构的要求进行顺序排版，其中晶硅电池组件结构的要求可以是互联方式，例如：本实施中的串联方式，以及晶硅电池之间的距离等。
在串联方式的条件下，所述晶硅电池20、第一组合结构以及第二封装材料5050排版后的叠层顺序为：所述第二封装材料50位于第一组合结构上下两侧、晶硅电池的前电极侧与第一组合结构中的前电极栅线31贴合，另一晶硅电池20的背电极侧与第一组合结构中的背电极栅线32贴合，该排版后即形成第二组合结构。在该步骤中排版的具体实现可以通过排版设备完成。
步骤S130：将所述第二组合结构与第二封装材料50进行层压，形成晶硅电池组件。
在该步骤中，对步骤S120中的第二组合进行层压，该层压是通过特定时间和特定温度的控制，使得电池组件中的第一封装材料40(例如：EVA)在加热下融化，降温后和第二封装材料50(例如：玻璃或背板)紧密结合在一起。具体可以是将敷设好的电池放入层压机内，通过抽真空将组建内的空气抽出，然后加热使EVA融化将电池、玻璃和背板粘接在一起，最后冷却取出电池组件，层压温度及固化时间可以根据第一封装材料40的性质决定，例如：可以采用层压循环时间范围大于等于10分钟，小于等于20分钟，固化温度范围可以为大于等于100度，小于等于150度。
在该步骤中，第二封装材料50可以选用玻璃或者晶硅电池背板。
在通过第二封装材料对第二组合结构进行层压时，为避免二者之间存在间隙，将第二封装材料与第二组合结构进行层压之前还包括：在所述第二组合结构上压合密封材料60，之后，在将第二封装材料层与具有密封材料的第二组合结构进行层压，从而提高第二封装材料与第二组合结构之间的密闭性，提高晶硅电池的寿命以及性能。
通过上述方法完成的电池组件的互联，其电极栅线的截面为正方向或圆形，减小电极栅线对太阳光线的遮挡面积，提高晶硅电池受光面积。
以上是本申请以串联方式为例对本申请提供的一种晶硅电池组件的互联方式进行的说明，可以理解的是，对于串联方式是将晶硅电池通过串联的方式而结合在一起的方式，目的是为实现高电压的需求，在晶硅电池互联方法中，通常情况下对晶硅电池具有较高的电压需求，因此，晶硅电池组件的并联方式并不常用。
但是，本申请提供的晶硅电池组件的互联方法仍适用于并联的互联方式。当预定互联方式为并联方式时，可以将所述成型后的电极栅线整体作为前电极栅线31压合于位于其上方的所述第一封装材料40的下表面，所述成型后的电极栅线整体作为背电极栅线32压合于位于其下方的所述第一封装材料40的上表面；将晶硅电池依次顺序排版，即：晶硅电池的前电极侧与前电极栅线31贴合，另一晶硅电池的前电极侧也与前电极栅线31贴合，晶硅电池的背电极侧与背电极栅线32贴合，另一晶硅电池的背电极侧与背电极栅线32贴合，也就是说至少两个晶硅电池的前电极栅线31相互连接，背电极栅线32相互连接，进而实现晶硅电池的并联。
需要说明的是，该种并联方式在实际应用中并不常用，因为在对于晶硅电池组件通常是对电压具有较高的要求，而并联适用于对电流具有较高要求的环境下。
当在对电流以及电压都具有较高要求的环境下，还可以采用如下连接方式实现电池组件之间的串并联混连的方式。
将晶硅电池以上述方法形成多个独立串联的电池串，将每一电池串的首部互联，尾部互联，进而形成串并联的混联，即能够满足电压需求又能够满足电流的需求。通过该种方式在对电池串首部互联和尾部互联时，由于晶硅电池在内部已经通过低温形式完成了串联，而在晶硅电池外部实现并联时，导线位于晶硅电池的外部，因此，即使在高温焊接的情况下，也不会影响晶硅电池的电学性能，以及降低晶硅电池碎片率。
通过上述，本申请提供的一种晶硅电池组件的互联方法，其中电极栅线在串联时可以将前电极栅线和背电极栅线作为一体形成一整体结构，与第一封装材料压合，因为不需要主细栅线之分，也无需汇流条进行连接，进而避免采用高温焊接等方式，因此，在保证HIT电池的电学性能的同时，减少晶硅电池碎片率。另一方面，通过采用上述晶硅电池组件的互联方法，使得电极栅线在其垂直于长度方向上的截面可以为正方形或圆形，使得电极栅线与位于封装材料上的面积减小，进而使得电极栅线减小对光线的遮挡，提高晶硅电池的受光率。
本申请虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。
Claims (14)
1.一种晶硅电池组件的互联方法，其特征在于，包括：
提供待互联的晶硅电池及电极栅线；
对所述电极栅线加热处理，并根据所述晶硅电池的预定互联方式，以预定的形状与第一封装材料相压合，形成第一组合结构；
将所述第一组合结构与待互联晶硅电池以预定互联方式进行排版，形成第二组合结构；
将所述第二组合结构与第二封装材料进行层压，形成晶硅电池组件。
2.根据权利要求1所述的晶硅电池组件的互联方法，其特征在于：将所述第二组合结构与第二封装材料进行层压，形成晶硅电池组件包括：在第二组合结构上压合密封材料。
3.根据权利要求2所述的晶硅电池组件的互联方法，其特征在于：所述密封材料为乙烯-醋酸乙烯酯的共聚物或聚乙烯醇缩丁醛。
4.根据权利要求1所述的晶硅电池组件的互联方法，其特征在于：所述对电极栅线加热处理的温度范围为大于等于20度小于等于200度。
5.根据权利要求1所述的晶硅电池组件的互联方法，其特征在于：所述第一组合结构的压合温度范围为大于等于20度小于等于200度。
6.根据权利要求1所述的晶硅电池组件的互联方法，其特征在于：所述预定互联方式包括：串联连接和/或并联连接。
7.根据权利要求6所述的晶硅电池组件的互联方法，其特征在于：对所述电极栅线加热处理，并根据所述晶硅电池的预定互联方式，以预定的形状与第一封装材料相压合，形成第一组合结构，包括：
当所述预定互联方式为串联方式时，将所述成型后的电极栅线整体的划分为前电极栅线区域和背电极栅线区域，所述前电极栅线区域压合于位于其上方第一封装材料的下表面；所述背电极栅线区域压合于其下方的第一封装材料的上表面；
当所述互联方式为并联方式时，将所述成型后的电极栅线整体作为前电极栅线压合于位于其上方的所述第一封装材料的下表面；将所述成型后的电极栅线整体作为背电极栅线压合于位于其下方的所述第一封装材料的上表面。
8.根据权利要求7所述的晶硅电池组件的互联方法，其特征在于：所述晶硅电池片为单面受光电池或双面受光电池。
9.根据权利要求8所述的晶硅电池组件的互联方法，其特征在于：所述晶硅电池为单面受光电池时，所述背电极栅线的长度小于等于晶硅电池片长度的一半；所述晶硅电池为双面受光电池时，所述背电极栅线的长度等于晶硅电池片的长度。
10.根据权利要求1所述的晶硅电池组件的互联方法，其特征在于：所述电极栅线在垂直于其长度方向上的截面为正方形或圆形。
11.根据权利要求1所述的晶硅电池组件的互联方法，其特征在于：所述第一封装材料为聚乙烯醇缩丁醛或乙烯与醋酸乙烯酯的共聚物或聚对苯二甲酸乙二醇酯或乙烯-不饱合酯共聚物或上述至少两种材料的复合材料。
12.根据权利要求1所述的晶硅电池组件的互联方法，其特征在于：所述第二封装材料为玻璃或者晶硅电池背板。
13.根据权利要求1所述的晶硅电池组件的互联方法，其特征在于，所述电极栅线为包镍铜线或者包锡铜线的金属线，直径范围为大于等于0.05mm，小于等于0.5mm。
14.根据权利要求1所述的晶硅电池组件的互联方法，其特征在于，所述晶硅电池为HIT电池。
Priority Applications (1)
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