CN109216478B - 单面叠瓦太阳能电池组件及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单面叠瓦太阳能电池组件，包括至少两个太阳能电池片，所述太阳能电池片依次层叠排布，形成叠瓦电池串，所述太阳能电池片包括正面电极和背面电场，所述正面电极包括正面主栅和正面副栅，相邻的所述太阳能电池片的长边重叠，形成面接触；相邻的所述太阳能电池片通过正面主栅电极相连，并通过烧结形成叠瓦电池串。相应的，本发明还提供一种单面叠瓦太阳能电池组件的制备方法。采用本发明，结构简单，简化工艺流程，减少工艺步骤，降低成本，且电池组件的可靠性高，光电转换效率高。

Description

单面叠瓦太阳能电池组件及制备方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种单面叠瓦太阳能电池组件及其制备方法。

背景技术

传统晶硅组件电池片基本都采用金属焊带连接。这种连接方式有三个比较明显的缺陷：一是金属焊带和电池片间隙占用组件正面的受光面积；二是金属焊带存在线损；三是焊带受温度变化周期热胀冷缩容易发生断裂和腐蚀，这三种方式均对组件的转换效率和性能稳定性有较大的影响。

为了克服上述问题，出现一种利用叠瓦技术来将太阳能电池连接成组件的技术，常规的叠瓦组件是将电池片切片后，再用特殊的专用导电胶材料把电池片粘接成串。

例如：公开号为CN106489211A的中国专利，公开了《叠盖式太阳能电池模块》，所述太阳能模块包括：布置成两个或更多个平行排的多个超级电池，每个超级电池包括布置成直线的矩形或实质上矩形的多个硅太阳能电池，其中相邻硅太阳能电池的长边重叠并彼此直接传导性地接合以将所述硅太阳能电池串联电连接；以及位于第一太阳能电池的背表面上的隐藏的分接头接触垫，所述隐藏的分接头接触垫在正常工作时不传导大电流；其中所述第一太阳能电池位于沿着第一排所述超级电池中的第一个所述超级电池的中间位置，并且所述隐藏的分接头接触垫并联电连接到第二排所述超级电池中的至少第二太阳能电池。

上述相邻太阳能电池之间采用传导性粘合剂进行连接，工艺复杂，连接效果不稳固，增加了电阻损耗，影响整体的光电转换效率。

而且，其还要求超级电池内重叠的相邻太阳能电池之间的所述传导性接合利用的传导性粘合剂与所述超级电池和所述柔性电互连件之间的所述传导性接合利用的传导性粘合剂不同。这样会进一步增加工艺操作的复杂程度，增加工艺步骤，增加出错的机会，产品的可靠性无法得到保障。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种单面叠瓦太阳能电池组件，结构简单，简化工艺流程，减少工艺步骤，降低成本，且电池组件的可靠性高，光电转换效率高。

本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种单面叠瓦太阳能电池组件的制备方法，简化工艺流程，减少工艺步骤，成本较低，易于推广，光电转换效率高。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种单面叠瓦太阳能电池组件，包括至少两个太阳能电池片，所述太阳能电池片依次层叠排布，形成叠瓦电池串，其特征在于，所述太阳能电池片包括正面电极和背面电场，所述正面电极包括正面主栅和正面副栅，相邻的所述太阳能电池片的长边重叠，形成面接触；

相邻的所述太阳能电池片通过正面主栅电极相连，并通过烧结形成叠瓦电池串。

作为上述方案的优选方式，所述太阳能电池片为硅片预处理后切割形成的分片，每个分片的正面上设有一个正面主栅和多个正面副栅。

作为上述方案的优选方式，相邻的所述太阳能电池片通过正面主栅电极相连，每一太阳能电池片的正面主栅设于前一片太阳能电池片的背面。

作为上述方案的优选方式，所述太阳能电池片包括第一太阳能电池片和第二太阳能电池片；

所述第一太阳能电池片的正面电极包括正面主栅和正面副栅,背面电场上不印刷有背面主栅；

所述第二太阳能电池片的正面电极包括正面主栅和正面副栅，背面电场上印刷有背面主栅；

第一太阳能电池片依次层叠排布，最后再与第二太阳能电池片层叠连接。

作为上述方案的优选方式，所述叠瓦电池串设置为一排或多排叠瓦电池串；

每排叠瓦电池串包括一个或多个第一太阳能电池片和一个第二太阳能电池片；

一个或多个第一太阳能电池片依次层叠排布，最后再与第二太阳能电池片层叠连接，所述第二太阳能电池片设于最外侧。

作为上述方案的优选方式，所述叠瓦电池串设置为多排叠瓦电池串，单排叠瓦电池串的太阳能电池片之间通过串联连接。

作为上述方案的优选方式，相邻的太阳能电池片的重叠区域的面积为单片太阳能电池片面积的0.5-20％。

相应的，本发明还公开一种单面叠瓦太阳能电池组件的制备方法，包括：

(1)在硅片进行预处理，并在硅片表面印刷正面电极、背面电场和背面主栅；

(2)对硅片进行切割，形成太阳能电池片；

(3)将太阳能电池片逐个层叠排布，相邻的所述太阳能电池片的长边重叠且通过正面主栅相连，形成叠瓦电池串,并烘干；

(4)对叠瓦电池串进行高温烧结，使浆料固化；

(5)对叠瓦电池串进行抗LID退火，分档测试后，封装成叠瓦组件。

相应的，本发明还公开另一种单面叠瓦太阳能电池组件的制备方法，包括：

(1)对硅片进行预处理，然后进行切割，形成太阳能电池片；

(2)在太阳能电池片表面印刷正面电极、背面电场和背面主栅；

(3)将太阳能电池片逐个层叠排布，相邻的所述太阳能电池片的长边重叠且通过正面主栅相连，形成叠瓦电池串,并烘干；

(4)对叠瓦电池串进行高温烧结，使浆料固化；

(5)对叠瓦电池串进行抗LID退火，分档测试后，封装成叠瓦组件。

作为上述方案的优选方式，对硅片进行预处理，所述预处理包括：

(1.1)在硅片正面形成绒面；

(1.2)在硅片正面进行高方阻扩散，形成PN结；

(1.3)对硅片正面进行选择性激光掺杂；

(1.4)去除扩散过程形成的副产物和周边PN结，并对硅片背面进行抛光；

(1.5)在硅片背面沉积钝化膜和保护膜；

(1.6)在硅片正面沉积钝化膜和减反膜；

(1.7)对硅片背面的钝化膜和保护膜进行激光开槽。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明提供一种单面叠瓦太阳能电池组件，包括至少两个太阳能电池片，相邻的所述太阳能电池片的长边重叠，形成面接触；且相邻的所述太阳能电池片通过正面主栅电极相连，并通过烧结形成叠瓦电池串，具有以下优点：

1、本发明相邻分片之间采用共用正面主栅浆料的连接方式，取代常规叠瓦电池之间的导电胶粘接，将激光切割和分片的叠瓦连接融入到电池制造过程中，省去背面主栅浆料，同时大大简化了单面叠瓦组件的制造流程，降低设备成本和生产成本；

2、本发明相邻分片之间采用共用正面主栅浆料的连接方式，也简化了单面叠瓦电池图案的设计要求，其不再需要考虑切片图案的对称型，无需增加切片定位点和焊接定位点的设计，增加了正背面电场图形设计的灵活性；

3、本发明相邻分片之间采用共用正面主栅浆料的连接方式，与导电胶连接的方式相比，降低了串联电阻和电阻损耗，显著提升单面叠瓦组件的功率；

4、本发明相邻分片之间共用正面主栅浆料，通过烧结即可以形成叠瓦电池串，即把叠瓦电池串的制备工艺融入普通太阳能电池制造过程中，进一步简化工艺流程，减少工艺步骤，降低成本。而现有技术是先按普通太阳能电池制备出产品，再分片，然后再按叠瓦技术将其制备成叠瓦组件，现有技术的两个制备流程是相互独立的；

5、本发明的工艺流程较为简单，每一工艺步骤都较为成熟，而且融入普通太阳能电池制造过程中，减少制作过程中出错的几率，增加产品的可靠性；

6、本发明电池串内部太阳能电池片采用前后叠瓦的方式连接，表面没有金属焊带，电池片间也没有间隙，充分利用了组件表面可使用的面积，减少传统金属焊带的线损，因此大幅提升了组件的转换效率；

7、传统的金属焊带连接方式为线连接，而本发明叠瓦组件则为面连接，有效提升了电池片间的连接力，使组件更可靠。

附图说明

图1是本发明硅片正面的分割示意图；

图2是本发明硅片背面一实施例的分割示意图；

图3是本发明硅片背面另一实施例的分割示意图；

图4是本发明叠瓦组件在层叠排布过程中的示意图；

图5是图4制得的叠瓦组件的正面的结构示意图；

图6是图4制得的叠瓦组件的背面的结构示意图；

图7是图4制得的叠瓦组件的截面图；

图8是本发明叠瓦组件在另一层叠排布过程中的示意图；

图9是图8制得的叠瓦组件的正面的结构示意图；

图10是图8制得的叠瓦组件的背面的结构示意图；

图11是图8制得的叠瓦组件的截面图；

图12是本发明单面叠瓦太阳能电池组件的制备方法的流程图；

图13是本发明单面叠瓦太阳能电池组件的另一制备方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

本发明提供了一种单面叠瓦太阳能电池组件，包括至少两个太阳能电池片1，所述太阳能电池片1依次层叠排布，形成叠瓦电池串10。其中，所述太阳能电池片1包括正面电极和背面电场，所述正面电极包括正面主栅11和正面副栅12，所述背面电场13上印刷有至少一根背面主栅14。

如图1、图2和图3所示，所述太阳能电池片1为硅片预处理后切割形成的分片，每个分片的正面上设有一个正面主栅11和多个正面副栅12(如图1所示)，每个分片的背面上设有背面电场13和背面主栅14(如图2所示)，或者，每个分片的背面上设有多个背面电场13(如图3所示)。图1、图2和图3中的虚线为硅片的切割线。

需要说明的是，本发明的主栅和副栅可以是直线、分段、曲线等形式，激光切割线也可以是直线或曲线，且并不以此为限。而且，本发明除了主栅、副栅之外，还可以设有脊骨，所述太阳能电池组件的实施方式多样，本发明实施方式并不局限于所举实施例。

如图4所示，本发明在层叠排布过程中，相邻的所述太阳能电池片1通过正面主栅11电极相连，每一太阳能电池片的正面主栅11设于前一片太阳能电池片的背面。如图5、图6和图7所示，组装后的叠瓦电池串，相邻的所述太阳能电池片1的长边重叠，形成面接触；相邻的所述太阳能电池片1通过正面主栅电极相连，并通过烧结形成叠瓦电池串10。

而图8-11为另一实施例的太阳能电池片1组成叠瓦电池串10的示意图，其与图3-5所示叠瓦电池串所不同的是，图8-11选用另一形状的太阳能电池片，该形状类似为梯形，为硅片分割的外侧分片。

需要说明是的是，本发明可以选用多种形状的太阳能电池片，其优选为矩形、梯形，或类似矩形，类似梯形，但不限于此。

本发明将传统硅片预处理后切割为太阳能电池片，太阳能电池片采用前后叠瓦的方式连接，表面没有金属焊带，电池片间也没有间隙，充分利用了组件表面可使用的面积，减少传统金属焊带的线损，因此大幅提升了组件的转换效率。

而且，传统的金属焊带连接方式为线连接，而本发明叠瓦组件则为面连接，有效提升了电池片间的连接力，使组件更可靠。

最重要的是，本发明相邻分片之间采用共用正面主栅浆料的连接方式，取代常规叠瓦电池之间的导电胶粘接，将激光切割和分片的叠瓦连接融入到电池制造过程中，省去背面主栅浆料，同时大大简化了单面叠瓦组件的制造流程，降低设备成本和生产成本。

本发明相邻分片之间采用共用正面主栅浆料的连接方式，也简化了单面叠瓦电池图案的设计要求，其不再需要考虑切片图案的对称型，无需增加切片定位点和焊接定位点的设计，增加了正背面电场图形设计的灵活性。

本发明相邻分片之间采用共用正面主栅浆料的连接方式，与导电胶连接的方式相比，降低了串联电阻和电阻损耗，显著提升单面叠瓦组件的功率。

优选的，如图7和图11所示，相邻的太阳能电池片1的重叠区域2的面积为单片太阳能电池片1面积的0.5-20％，可以保证相邻的所述太阳能电池片通过正面主栅电极相连的稳定性，降低了串联电阻和电阻损耗，显著提升单面叠瓦组件的功率。而且，还可以简化制备工艺的难度，节省重叠区域的硅料，使以较低的成本实施。当相邻的太阳能电池片的重叠区域的面积为单片太阳能电池片面积的0.5-20％时，串联电阻和电阻损耗可以在本发明基础方案的前提下，额外降低10％。若相邻的太阳能电池片的重叠区域的面积小于单片太阳能电池片面积的0.5％，共用主栅的宽度就越小，影响电流的传输；若相邻的太阳能电池片的重叠区域的面积大于单片太阳能电池片面积的20％，串联电阻和电阻损耗没有得到明显降低，太阳能的光电转换效率不能得到明显提升，而且，重叠区域面积越大，硅料的用量也越多。因此，重叠面积需要取一个平衡值。进一步优选的，相邻的太阳能电池片1的重叠区域2的面积为单片太阳能电池片1面积的1-10％。更佳的，相邻的太阳能电池片1的重叠区域2的面积为单片太阳能电池片1面积的2-8％。

本发明的叠瓦电池串10可以设置为一排或多排叠瓦电池串，每排叠瓦电池串10的太阳能电池片1之间通过串联连接。而当叠瓦电池串10设置为多排时，单排叠瓦电池串10的太阳能电池片1之间通过串联连接；不同排叠瓦电池串10之间第二电池片的背面主栅采用并联或者其他方式连接，其连接方式多样，本发明不对此进行限定。优选的，不同排叠瓦电池串10之间通过焊带并联或串联连接。

每排叠瓦电池串10中，位于正面的正面主栅11作为负极，位于背面的背面主栅14作为正极。一般而言，位于正面的正面主栅11设置于该排叠瓦电池串10的一侧，位于背面的背面主栅14则设置于该排叠瓦电池串10的另一侧。此时，设于该排叠瓦电池串的另一侧的太阳能电池片的背面电场还设有背面主栅。

为了更好的描述这一技术方案，本发明将太阳能电池片1分为第一太阳能电池片和第二太阳能电池片；所述第一太阳能电池片的正面电极包括正面主栅11和正面副栅12，背面电场13上不印刷有背面主栅14；所述第二太阳能电池片的正面电极包括正面主栅11和正面副栅12，背面电场13上印刷有背面主栅14，背面主栅14的目的是用于叠瓦电池串之间的连接。第一太阳能电池片依次层叠排布，最后再与第二太阳能电池片层叠连接。

优选的，每排叠瓦电池串10包括一个或多个第一太阳能电池片和一个第二太阳能电池片；一个或多个第一太阳能电池片依次层叠排布，最后再与第二太阳能电池片层叠连接，所述第二太阳能电池片设于最外侧。

相应的，本发明还公开一种单面叠瓦太阳能电池组件的制备方法，如图12所示，包括：

S101、在硅片进行预处理，并在硅片表面印刷正面电极、背面电场和背面主栅；

具体的，依照电极的图案设计，在硅片正面印刷正面主栅和正面副栅，在硅片的背面印刷背面电场和背面主栅。需要说明的是，背面主栅设有1-2根即可。

S102、对硅片进行切割，形成太阳能电池片；

切割后的太阳能电池片包括第一太阳能电池片和第二太阳能电池片；所述第一太阳能电池片的正面电极包括正面主栅11和正面副栅12，背面电场13上不印刷有背面主栅14；所述第二太阳能电池片的正面电极包括正面主栅11和正面副栅12，背面电场13上印刷有背面主栅14。

所述切割优先采用激光切割，不容易导致碎片，同时可以保证尺寸的精准性。

S103、将太阳能电池片逐个层叠排布，相邻的所述太阳能电池片的长边重叠且通过正面主栅相连，形成叠瓦电池串,并烘干；

具体的，每排叠瓦电池串10包括一个或多个第一太阳能电池片和一个第二太阳能电池片；一个或多个第一太阳能电池片依次层叠排布，最后再与第二太阳能电池片层叠连接，所述第二太阳能电池片设于最外侧。

不同排叠瓦电池串10的太阳能电池片1之间通过并联或者其他方式连接，其连接方式多样，本发明不对此进行限定。

S104、对叠瓦电池串进行高温烧结，使浆料固化；

S105、对叠瓦电池串进行抗LID退火，分档测试后，封装成叠瓦组件。

需要说明的是，抗LID退火就是指光致衰减退火。

分档测试后，将相同档位的电池封装到同一个组件，保证组件输出最大功率以及保证功率输出的稳定性。

本发明可以采用另一种单面叠瓦太阳能电池组件的制备方法，如图13所示，包括：

S201、对硅片进行预处理，然后进行切割，形成太阳能电池片；

所述切割优先采用激光切割，不容易导致碎片，同时可以保证尺寸的精准性。

S202、在太阳能电池片表面印刷正面电极、背面电场和背面主栅；

太阳能电池片包括第一太阳能电池片和第二太阳能电池片；所述第一太阳能电池片的正面电极包括正面主栅11和正面副栅12，背面电场13上不印刷有背面主栅14；所述第二太阳能电池片的正面电极包括正面主栅11和正面副栅12，背面电场13上印刷有背面主栅14；本发明依据上述第一太阳能电池片和第二太阳能电池片的图案设计进行印刷。

S203、将太阳能电池片逐个层叠排布，相邻的所述太阳能电池片的长边重叠且通过正面主栅相连，形成叠瓦电池串,并烘干；

具体的，每排叠瓦电池串10包括一个或多个第一太阳能电池片和一个第二太阳能电池片；一个或多个第一太阳能电池片依次层叠排布，最后再与第二太阳能电池片层叠连接，所述第二太阳能电池片设于最外侧。

不同排叠瓦电池串10的太阳能电池片1之间通过并联或者其他方式连接，其连接方式多样，本发明不对此进行限定。

S204、对叠瓦电池串进行高温烧结，使浆料固化；

S205、对叠瓦电池串进行抗LID退火，分档测试后，封装成叠瓦组件。

需要说明的是，抗LID退火就是指光致衰减退火。

分档测试后，将相同档位的电池封装到同一个组件，保证组件输出最大功率以及保证功率输出的稳定性。

本发明将激光切割和分片的叠瓦连接融入到电池制造过程中，相邻分片之间共用正面主栅浆料，通过烧结即可以形成叠瓦电池串，进一步简化工艺流程，减少工艺步骤，降低成本。而现有技术是先按普通太阳能电池制备出产品，再分片，然后再按叠瓦技术将其制备成叠瓦组件，现有技术的两个制备流程是相互独立的。

并且，本发明的工艺流程较为简单，每一工艺步骤都较为成熟，而且融入普通太阳能电池制造过程中，减少制作过程中出错的几率，增加产品的可靠性。

图12和图13所示制备方法的不同之处在于，所述切割设于印刷正面电极和背面电场之前或者之后。

进一步，所述预处理包括：

(1.1)在硅片正面形成绒面；

所述硅片可以选用P型硅或者N型硅。

(1.2)在硅片正面进行高方阻扩散，形成PN结；

方阻一般优选为80-200Ω/□，但不限于此。

(1.3)对硅片正面进行选择性激光掺杂；

激光掺杂图案需要与后续的正面电极副栅图案相对应，其采用现有技术设计即可。

(1.4)去除扩散过程形成的副产物和周边PN结，并对硅片背面进行抛光；

若采用磷扩散在硅片正面形成N型硅，副产物为磷硅玻璃；

若采用硼扩散在硅片正面形成P型硅,副产物为硼硅玻璃。

(1.5)在硅片背面沉积钝化膜和保护膜；

所述钝化膜优选为二氧化硅膜、三氧化二铝膜或氮化硅膜，而保护膜优选为氮化硅膜、氮氧化硅膜、二氧化硅膜或由上述膜组成的复合膜，但不限于此。

(1.6)在硅片正面沉积钝化膜和减反膜；

所述钝化膜优选为二氧化硅膜、三氧化二铝膜或氮化硅膜；所述减反膜优选为氮化硅膜或二氧化硅膜，但不限于此。

(1.7)对硅片背面的钝化膜和保护膜进行激光开槽。

激光开槽图案与后续的背面副栅线图案对应，一般为直线型或线段型。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种单面叠瓦太阳能电池组件，包括至少两个太阳能电池片，所述太阳能电池片依次层叠排布，形成叠瓦电池串，其特征在于，所述太阳能电池片包括正面电极和背面电场，所述正面电极包括正面主栅和正面副栅，相邻的所述太阳能电池片的长边重叠，形成面接触；

相邻的所述太阳能电池片通过正面主栅电极相连，并通过烧结形成叠瓦电池串；

所述太阳能电池片包括第一太阳能电池片和第二太阳能电池片；

所述第一太阳能电池片的正面电极包括正面主栅和正面副栅, 背面电场上不印刷有背面主栅；

所述第二太阳能电池片的正面电极包括正面主栅和正面副栅，背面电场上印刷有背面主栅；

第一太阳能电池片依次层叠排布，最后再与第二太阳能电池片层叠连接；

所述叠瓦电池串设置为一排或多排叠瓦电池串；

每排叠瓦电池串包括一个或多个第一太阳能电池片和一个第二太阳能电池片；

一个或多个第一太阳能电池片依次层叠排布，最后再与第二太阳能电池片层叠连接，所述第二太阳能电池片设于最外侧;

所述叠瓦电池串设置为多排叠瓦电池串，单排叠瓦电池串的太阳能电池片之间通过串联连接，不同排叠瓦电池串之间通过焊带并联或串联连接。

2.如权利要求1所述单面叠瓦太阳能电池组件，其特征在于，所述太阳能电池片为硅片预处理后切割形成的分片，每个分片的正面上设有一个正面主栅和多个正面副栅。

3.如权利要求1所述单面叠瓦太阳能电池组件，其特征在于，相邻的所述太阳能电池片通过正面主栅电极相连，每一太阳能电池片的正面主栅设于前一片太阳能电池片的背面。

4.一种如权利要求1-3任一项所述的单面叠瓦太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，包括：

（1）在硅片进行预处理，并在硅片表面印刷正面电极、背面电场和背面主栅；

（2）对硅片进行切割，形成太阳能电池片；

（3）将太阳能电池片逐个层叠排布，相邻的所述太阳能电池片的长边重叠且通过正面主栅相连，形成叠瓦电池串,并烘干；

（4）对叠瓦电池串进行高温烧结，使浆料固化；

（5）对叠瓦电池串进行抗LID退火，分档测试后，封装成叠瓦组件。

5.一种如权利要求1-3任一项所述的单面叠瓦太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，包括：

（1）对硅片进行预处理，然后进行切割，形成太阳能电池片；

（2）在太阳能电池片表面印刷正面电极、背面电场和背面主栅；

（3）将太阳能电池片逐个层叠排布，相邻的所述太阳能电池片的长边重叠且通过正面主栅相连，形成叠瓦电池串,并烘干；

（4）对叠瓦电池串进行高温烧结，使浆料固化；

（5）对叠瓦电池串进行抗LID退火，分档测试后，封装成叠瓦组件。

6.如权利要求4或5所述单面叠瓦太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，对硅片进行预处理，所述预处理包括：

（1. 1）在硅片正面形成绒面；

（1.2）在硅片正面进行高方阻扩散，形成PN结；

（1.3）对硅片正面进行选择性激光掺杂；

（1.4）去除扩散过程形成的副产物和周边PN结，并对硅片背面进行抛光；

（1.5）在硅片背面沉积钝化膜和保护膜；

（1.6）在硅片正面沉积钝化膜和减反膜；

（1.7）对硅片背面的钝化膜和保护膜进行激光开槽。