增強電連接效果的太陽能無主柵線晶硅電池片的制作方法

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本實用新型屬于新能源技術領域，尤其涉及太陽能，具體的說是一種增強電連接效果的太陽能無主柵線晶硅電池片。

背景技術：

全球性的化石能源危機與環(huán)境污染推動了光伏行業(yè)的快速發(fā)展。目前，以晶硅電池片為主的組件占據(jù)了全球光伏組件市場的80%以上；晶硅電池片發(fā)展至今，其制作成本及發(fā)電量成為其發(fā)展的主要制約因素。在制作成本方面，硅材料占據(jù)著約60-70%的材料成本，銀漿料的用量占據(jù)著約15-25%的材料成本；故而高純晶硅材料的成本和其使用量，以及銀漿的使用量對電池片或組件的成本都有極大的影響。在發(fā)電量方面，其主要受到太陽能電池片有效光照面積以及光電轉(zhuǎn)換效率的影響；電池片的光電轉(zhuǎn)換效率嚴重依賴晶硅材料本身的結(jié)構，電池片的有效光照面積是取決于電池片主、細柵線的覆蓋面積。

晶硅電池片的發(fā)電基體是硅片，常規(guī)的電池片印有許多條細柵線用以收集硅片受到光照后產(chǎn)生的電流，且還印有2-5條主柵線用以匯集細柵線上的電流。在低成本、高發(fā)電量電池片這一目標的催促下，無主柵線電池片技術應運而生。無主柵線電池片，一般指的是在常規(guī)電池片基礎上，去掉主柵線且保留細柵線；這種電池片因無主柵線，一方面可以大大減少銀漿的使用量，此外還可以增大電池片的有效光照面積。

在無主柵線電池片技術上，目前有許多方法并列舉部分案例如下。

①德國的Schmid無主柵線技術把電池片的主柵線去除，并且把細柵線的寬度和間距做了一些調(diào)整，此外還用15根銅絲代替普通焊帶來串聯(lián)焊接多塊電池片。

②加拿大的Day4Electrode專利技術把電池片的主柵線去除且保留細柵線，之后用嵌有一排鍍低熔點金屬銅絲的薄膜覆蓋在細柵上，再經(jīng)過層壓工藝把銅絲和細柵焊接起來。

③林建偉的《無主柵、高效率背接觸太陽能模塊、組件及制備工藝》[專利號：CN 104282788 A]中提到，把電池片的主柵線去除同時把電池片的串聯(lián)點放置于電池片背面，這種方法將進一步提高電池片的有效光照面積。

④黃強的《光伏電池模塊及其制作方法》[專利號：CN104716213A]中提到，把電池片的主柵線去除且保留細柵線，同時用導電膠帶代替普通焊帶來串聯(lián)焊接電池片。

⑤授權公布號為CN201820762U專利中，提出了一種完全沒有主柵線的技術方案，只保留細柵線。

⑥CN103618011A專利中，提供一種采用若干焊帶和若干導電膠帶替代主柵線的技術方案。

然而這些現(xiàn)有技術都忽略了一個客觀事實，那就是現(xiàn)有生產(chǎn)設備及公知技術，對上述技術方案不能實現(xiàn)量產(chǎn)，如果采用上述技術方案，則需要大面積更換生產(chǎn)設備，并且，更換或改進晶硅電池片結(jié)構來降低電池片成本及提高電池片發(fā)電量，這些方法一般具有或工藝復雜，成本高，或工藝尚未成熟，無法得到大批量應用如上述專利③。而更換光伏組件生產(chǎn)用的材料，將帶來大量的工作調(diào)整，例如材料的研發(fā)、新材料之間的匹配問題以及設備的更新?lián)Q代，這無疑增加了組件生產(chǎn)成本如上述專利②、④。針對類似于專利①的無主柵線電池片技術，雖然沒有改變電池片結(jié)構以及現(xiàn)有的組件生產(chǎn)工藝，但是通過我們大量的實驗驗證，發(fā)現(xiàn)銅絲與細柵之間的附著力太小，在TC熱循環(huán)可靠性測試中其電池片焊接處電連接變差，并且電池片兩端的焊接位置容易出現(xiàn)虛焊及斷柵現(xiàn)象。類似于現(xiàn)有技術⑤⑥，其改變了現(xiàn)有太陽能電池片的整個生產(chǎn)工藝，因此，并不具備量產(chǎn)的可能性。

如何在保持原有組件生產(chǎn)工藝基礎上，對電池片的正面電極進行少量修改，顯著降低電池片及組件生產(chǎn)成本，并且提高單片電池片的發(fā)電量。是目前太陽能電池片領域亟須解決的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種基于現(xiàn)有技術設備，在少量修改設備及工藝的前提下，降低生產(chǎn)成本和提高發(fā)電量的增強電連接效果的太陽能無主柵線晶硅電池片。

為了達到上述目的，本實用新型采用的技術方案為：一種增強電連接效果的太陽能無主柵線晶硅電池片，包括電池片、細柵線和背面電極，電池片的正面橫向密布細柵線，背面陣列設有背面電極，電池片的細柵線的垂直方向的兩端上設有主柵線端頭，主柵線端頭之間的細柵線上無主柵線，主柵線端頭之間的細柵線的垂線方向上設有增強電連接效果部。

本實用新型增強電連接效果部是加強焊帶與細柵線間的焊接可靠性，用來補救焊接不良產(chǎn)生的影響；例如，當焊接處出現(xiàn)虛焊現(xiàn)象時，細柵的另一端可把電流傳導于增強電連接效果部，再由此部位匯集于焊帶內(nèi)，以此完成虛焊現(xiàn)象的補救。

增強電連接效果部包括直線形、菱形、折線形或圓滑過渡線形。

增強電連接效果部為柵線用銀漿或其他導電漿液。

焊帶包括矩形焊帶、圓形焊帶和橢圓形焊帶等，焊帶形狀不做特殊限定，在保證焊接功能，并能夠連通細柵線的基礎上，盡量減少橫截面面積，以增加電池片的光照面積。

主柵線端頭長度為2-20mm，寬度為0.2-1.2mm。

焊帶與細柵線、一對主柵線端頭焊接。

主柵線端頭的數(shù)量為2-6對。通常，常規(guī)的電池片包含有不同條數(shù)的主柵線，例如有二條主柵電池片、三條主柵線電池片、四條主柵線電池片、五條主柵線電池片甚至多條主柵線電池片。不同條數(shù)主柵線會對電池片某些方面產(chǎn)生影響，例如二條主柵線電池片可能會減少電池片成本但是減弱了其電連接效果能力，五條主柵線增大了其電連接效果能力但是增大了銀漿使用量且減少了有效光照面積。

雖然此實用新型沒有主柵線，但是該電池片需配合焊帶使用，主柵線保留的端頭個數(shù)對其影響依然存在。通過實驗我們已驗證該電池片可配合更細更薄的焊帶進行使用，故而遮光面積問題我們可以把控到位。對于保留兩對或三對主柵線端頭，其可進一步減少銀漿使用量，進一步增大硅片有效遮光面積。對于保留五對或六對主柵線端頭，其可以保證在現(xiàn)有的發(fā)電量的同時，進一步提升焊帶收集硅片中電流的能力。而對于本實用新型，認為主柵線保留的端頭個數(shù)最佳為4對。

主柵線端頭形狀包括矩形、橢圓形、三角形、圓形、梯形和非規(guī)則長條形等。

主柵線端頭的形狀在保證連接效果的前提下，形狀并不完全固定，本領域技術人員很容易想到的形狀都應在本實用新型的范圍內(nèi)。

主柵線端頭為高純銀漿料或銀鋁漿料。

矩形焊帶的尺寸為：寬度0.3-1.5mm，厚度0.1-0.25mm。

圓形狀焊帶的尺寸為：直徑D=0.2-0.5mm。

橢圓狀焊帶尺寸為：長軸a=0.15-0.75mm，短軸b=0.05-0.125mm。

增強電連接效果部的寬度為10—50微米，其高度為5—40微米。

晶硅太陽能電池片主要由：把光轉(zhuǎn)化為電的高純晶硅材料、收集電流的導電材料包括正面的主柵線、細柵線以及背面的銀電極、鋁背板，本專利的關鍵點去除電池片的大部分主柵線而保留其兩端的小部分，增加電連接效果部。按照目前的電池片材料成本計算，硅材料約占60-70%，銀用量約占15-25%；而在銀的使用量方面上，正面電極的銀質(zhì)量比較好，背面電極質(zhì)量不如正面，一般情況下正面用的高純銀漿料，背面用的銀—鋁漿料，我們的此種設計可以減少晶硅電池片正面電極所用銀的70—75%。

發(fā)電量主要是看電池片或太陽能電池板即多塊電池片的串聯(lián)體的輸出功率P。通常，在電池片各結(jié)構的材料都已確定下來的時候，其發(fā)電量輸出功率P主要取決于有效的光照面積S，處于發(fā)電狀態(tài)的硅材料越多其發(fā)電量必然越大；而本專利采用的無主柵線技術恰好減少了其遮蓋硅材料的面積，再配合更細的焊帶，可以增大太陽能電池板的輸出功率約增大1—2%左右。用更直觀的數(shù)據(jù)說明，以發(fā)電量為10兆瓦的光伏電站計算，可以節(jié)約材料成本近230—380萬元人民幣。此外，在發(fā)電量方面，主柵線的去除及配合特殊焊帶的使用，其可增加發(fā)電效率的1%—2%；用更直觀的數(shù)據(jù)說明，以發(fā)電量為10兆瓦的光伏電站計算，年發(fā)電量可至少增加30—60兆瓦。

根據(jù)已經(jīng)進行的相關實驗做為依據(jù)，本電池片的其它性能均達到現(xiàn)有技術同等水平。

本實用新型所述太陽能晶硅電池片在用于組件生產(chǎn)制作時，采用串聯(lián)焊接的方式把多塊電池片連接在一塊，此種方式不改變現(xiàn)有的組件生產(chǎn)工藝，大大降低組件生產(chǎn)成本。

本實用新型所述太陽能晶硅電池片的細柵線，是用于收集晶硅材料受到光照后產(chǎn)生的電流。而焊接于細柵線上的焊帶則起到匯集細柵線上電流的作用。并且，主柵線兩端的保留部分用于加強電連接效果，增強焊接拉力。

多塊電池片的連接方式依舊采用串聯(lián)焊接，無需更換焊帶材料以及無需改變組件生產(chǎn)工藝和設備。

因此本實用新型在保證太陽能晶硅電池片的基本功能外，降低了成本，提高了發(fā)電量，對于整個太陽能電池板行業(yè)具有指導意義，大大推動了我國太陽能電池板領域的進步，具有很好的市場推廣前景。

附圖說明

圖1本實用新型不帶焊帶正面結(jié)構示意圖；

圖2本實用新型背面結(jié)構示意圖；

圖3本實用新型不帶焊帶側(cè)面結(jié)構示意圖；

圖4本實用新型帶焊帶應用在太陽能組件上結(jié)構示意圖；

圖5本實用新型主柵線端頭放大結(jié)構示意圖；

圖6本實用新型主柵線端頭放大結(jié)構示意圖；

圖7本實用新型主柵線端頭放大結(jié)構示意圖；

圖8本實用新型主柵線端頭放大結(jié)構示意圖；

圖9本實用新型主柵線端頭放大結(jié)構示意圖；

圖10本實用新型所用矩形焊帶結(jié)構示意圖；

圖11本實用新型所用圓形焊帶結(jié)構示意圖；

圖12本實用新型所用橢圓形焊帶結(jié)構示意圖；

圖13本實用新型不帶焊帶實施例二結(jié)構示意圖；

圖14本實用新型不帶焊帶實施例三結(jié)構示意圖；

圖15本實用新型不帶焊帶實施例四示意圖；

圖中：1電池片；2主柵線端頭；3細柵線；4背面電極；5正面玻璃；6背面玻璃；7焊帶；8EVA層；9增強焊接效果部；701矩形焊帶；702圓形焊帶；703橢圓形焊帶。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的描述。

實施例一

一種增強電連接效果的太陽能無主柵線晶硅電池片，包括電池片1、細柵線3和背面電極4，電池片1的正面橫向密布細柵線3，背面陣列設有背面電極4，電池片1的細柵線3的垂直方向的兩端上設有主柵線端頭2，主柵線端頭2之間的細柵線3上無主柵線，主柵線端頭2之間的細柵線的垂線方向上設有增強電連接效果部9。

增強電連接效果部9包括直線形、菱形、折線形或圓滑過渡線形。

增強電連接效果部9為柵線用銀漿或其他導電漿料。

還包括焊帶7，電池片1之間的連接為焊帶焊接，焊帶的覆蓋連接區(qū)域為一對主柵線端頭、主柵線端頭之間的細柵線。

主柵線端頭2長度為2-20mm，寬度為0.2-1.2mm。

增強電連接效果部9的寬度為60—120微米，其高度為10—40微米。

主柵線端頭2的數(shù)量為2-6對。通常，常規(guī)的電池片包含有不同條數(shù)的主柵線，例如有二條主柵電池片、三條主柵線電池片、四條主柵線電池片、五條主柵線電池片甚至多條主柵線電池片。不同條數(shù)主柵線會對電池片某些方面產(chǎn)生影響，例如二條主柵線電池片可能會減少電池片成本但是減弱了其電連接效果能力，五條主柵線增大了其電連接效果能力但是增大了銀漿使用量且減少了有效光照面積。

雖然此實用新型中所述的晶硅電池片沒有主柵線，但是該電池片需配合焊帶使用，主柵線保留的端頭個數(shù)對其影響依然存在。通過實驗我們已驗證該電池片可配合更細更薄的焊帶進行使用，故而遮光面積問題我們可以把控到位。對于保留兩對或三對主柵線端頭，其可進一步減少銀漿使用量，進一步增大硅片有效遮光面積。對于保留五對或六對主柵線端頭，其可以保證在現(xiàn)有的發(fā)電量的同時，進一步提升焊帶收集硅片中電流的能力。而對于本實用新型，認為主柵線保留的端頭個數(shù)最佳為4對。

主柵線端頭2形狀包括矩形、橢圓形、三角形、圓形、梯形等。

焊帶7與細柵線3、一對主柵線端頭焊接。

主柵線端頭2為高純銀漿料或銀鋁漿料。

增強電連接效果部9為銀漿或其他導電漿料。

增強電連接效果部9的形狀包括直線形、菱形、折線形或圓滑過渡線形等。

矩形焊帶7的尺寸為：寬度0.3-1.5mm，厚度0.1-0.25mm。

圓形狀焊帶7的尺寸為：直徑D=0.2-0.5mm。

橢圓狀焊帶7尺寸為：長軸a=0.15-0.75mm，短軸b=0.05-0.125mm。

現(xiàn)有電池片制作工藝為：晶硅基片—表面制絨—擴散形成PN結(jié)—表面鍍減反射涂層—印刷電極。

其中晶硅基片是高純的多晶硅或單晶硅（純度達6N以上，即99.9999%）；

硅片表面制絨是指在硅片表面進行腐蝕形成凸凹不平的形狀，以增加硅片對太陽光的捕獲率；

擴散形成PN結(jié)是指對硅片進行磷或硼摻雜，使得電池片兩側(cè)分別形成P型硅和N型硅；硅片表面鍍減反射膜是指在硅片表面沉積一層氮化硅薄膜，以減少太陽光的反射率；