太陽能電池組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及太陽能電池領(lǐng)域，具體地涉及太陽能電池組件。
【背景技術(shù)】
[0002] 光伏組件通過將串聯(lián)或并聯(lián)的光伏電池片矩陣封裝起來，讓其保持發(fā)電的功能的 同時(shí)能夠抵御外界環(huán)境的破壞、腐蝕和老化。目前光伏市場(chǎng)上通常有兩種結(jié)構(gòu)的組件：第一 種是從上到下依次為鍍膜鋼化玻璃、EVA封裝膜、電池片矩陣、EVA封裝膜、高分子背板，周 圍使用剛性的鋁邊框保護(hù)，并且背面使用接線盒將組件接線引出的接線盒；第二種是從上 到下依次為鍍膜鋼化玻璃、EVA或PVB等封裝膜、電池片矩陣、EVA封裝膜、鋼化玻璃，接線盒 安裝在鉆孔或開槽的背面鋼化玻璃上。
[0003] 關(guān)于傳統(tǒng)電池片矩陣，目前的主要結(jié)構(gòu)：電池的主柵通過焊帶與相鄰電池的背面 焊接，制作柵線的漿料主要成分為價(jià)格較高的貴金屬銀，焊帶大多數(shù)為鍍有錫鉛合金的銅 帶。
[0004] 其中第一種結(jié)構(gòu)的組件最為普遍，在這里相對(duì)于雙玻組件稱為"普通組件"。普通 組件使用EVA作為封裝膜，使用高分子材料作為背板，在長期的使用中發(fā)現(xiàn)了如下一些缺 陷。
[0005] 第一：背板為具有一定水汽透過率的高分子背板材料，環(huán)境中的水汽和腐蝕性氣 體可以透過背板進(jìn)入組件中，腐蝕電池片和焊帶，降低組件壽命；第二：性能較好的TPT背 板成本很高，而普通非Tedler背板在一段時(shí)間使用后很容易發(fā)生黃變、開裂、粉化等，組件 的功率和壽命都會(huì)受到影響，近期發(fā)現(xiàn)的組件閃電紋的原因也在于此；第二，高分子材料的 耐磨性較低，在多風(fēng)沙地帶，背板上的抗老化層很快被磨損掉，導(dǎo)致PET層（或銅功能層） 暴露在空氣中，而PET層更易磨損，組件整體的耐磨性較低。這不僅大大降低了組件的壽 命，還有著安全隱患。第四，背板自身是柔性材料，在背面對(duì)于電池片基本無物理保護(hù)，受到 壓力或撞擊時(shí)電池片很容易開裂；第五，EVA中雖然添加了紫外吸收劑，但是長時(shí)間的戶外 暴曬下，紫外吸收劑會(huì)逐漸被消耗掉。在紫外光和水汽綜合作用下，EVA會(huì)發(fā)生降解黃變， 降低組件功率輸出，并且產(chǎn)生醋酸等小分子，同樣會(huì)腐蝕焊帶和電池片，縮短組件壽命并降 低效率。
[0006] 傳統(tǒng)電池片矩陣的缺陷：其一，太陽光從電池正面進(jìn)入電池，正面的金屬電極會(huì)遮 擋一部分硅片，這部分照在電極上的光能也就無法轉(zhuǎn)變成電能；從這個(gè)角度看，我們希望柵 線做的越細(xì)越好，而柵線的責(zé)任在于傳導(dǎo)電流，從電阻率的角度分析，柵線越細(xì)則導(dǎo)電橫截 面積越小，電阻損失越大。遮光和導(dǎo)電這兩個(gè)相互制約的因素限制了組件功率的提升。其 二，近年來硅片成本大幅下滑后，用于正面電極的銀漿材料在電池生產(chǎn)成本中的份額逐漸 提升。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 本申請(qǐng)是基于發(fā)明人對(duì)以下事實(shí)和問題的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)作出的：
[0008] 相關(guān)技術(shù)中，太陽能電池片的正面通常設(shè)置有主柵線和副柵線，用于導(dǎo)出電池片 通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)所產(chǎn)生的電流。為了提高電池片的效率，目前的太陽能電池 廠商都在致力于研究如何提高主柵線的數(shù)量?，F(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)成功的將主柵從2根提高到 3根，甚至提高至5根。
[0009] 但是，現(xiàn)有技術(shù)中，主柵線是通過印刷主要成分為價(jià)格昂貴的銀的漿料制備而成 的，因此，其制備成本非常高，增加銀主柵線的根數(shù)必然導(dǎo)致成本的增加。同時(shí)，現(xiàn)有的銀主 柵線的寬度大（例如，寬度達(dá)到2_以上），增加銀主柵線的根數(shù)也會(huì)增到遮光面積，導(dǎo)致電 池片的轉(zhuǎn)換效率降低。
[0010] 因此，從降低成本、減少遮光面積的角度出發(fā)，相關(guān)技術(shù)中將原本印刷在電池片上 的銀主柵線替換為金屬絲，如銅絲，通過銅絲與副柵線焊接，進(jìn)而銅絲作為主柵線導(dǎo)出電 流。由于不再使用銀主柵線，其成本可以大幅降低，同時(shí)由于銅絲的直徑較小，能夠降低遮 光面積，因此，可以進(jìn)一步將主柵線的數(shù)量提升到10根。這種電池片可以稱為多主柵電池 片或無主柵電池片，其中，金屬絲替換了傳統(tǒng)太陽能電池片中的銀主柵和焊帶。
[0011] 本申請(qǐng)的發(fā)明人經(jīng)過長期的研究實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果采用同時(shí)拉出多根平行的金屬 絲，然后將多根金屬絲剪斷，再將多根金屬絲同時(shí)固定焊接至電池片上的制備方式制備電 池片，此種方式由于設(shè)備及制備精度、工藝等的限制，例如由于應(yīng)力的作用，太陽能電池片 在自由狀態(tài)下放置時(shí)，是有一定彎曲的，因此需要金屬絲保持一定的張緊度才能把電池片 壓平（實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)絲徑0.2mm的銅絲來說，其最小張緊力至少要有2N)。為保持該張緊力， 需要在每根金屬絲兩端設(shè)置類似夾子的裝置，該裝置需要占用一定的空間，而電池片的空 間是有限的，因此，現(xiàn)有技術(shù)中目前最多只能在一個(gè)電池片上同時(shí)拉出并固定焊接10根左 右的金屬絲，如果想要再增加金屬絲的根數(shù)將會(huì)非常困難。因?yàn)?，金屬絲根數(shù)越多，其自由 端越多，設(shè)備需要同時(shí)控制更多的金屬絲，這對(duì)拉絲設(shè)備要求很高。同時(shí)，太陽能電池片的 空間有限，例如，一般單個(gè)電池片的尺寸為156mm* 156mm，在如此有限的空間內(nèi)需要同時(shí)精 確控制多根金屬絲，這對(duì)設(shè)備要求很高，尤其是對(duì)精度要求非常高。因此在目前的實(shí)際生產(chǎn) 中，并不能較好的同時(shí)控制并焊接多根金屬絲，能夠增加的導(dǎo)電線的根數(shù)仍然有限，一般最 多只有10根左右，而且實(shí)現(xiàn)困難。
[0012] 為了解決這個(gè)問題，相關(guān)專利（US20100275976,以及US20100043863)提出了一種 將多根金屬絲固定在透明膜層上的技術(shù)方案。即，先將多根平行的金屬絲通過粘結(jié)的方式 固定在透明膜層上，然后將粘結(jié)有多根平行的金屬絲的透明膜貼合到電池片上，最后通過 層壓工藝使金屬絲與電池片上的副柵線接觸。該方案通過透明膜層固定多根金屬絲，解決 了同時(shí)控制多根金屬絲的問題，可以進(jìn)一步增加金屬絲的根數(shù)，但是此方案幾乎摒棄了焊 接工藝，即金屬絲不是通過焊接工藝與副柵線連接的，而是通過層壓工藝使金屬絲與副柵 線相接觸，從而導(dǎo)出電流。
[0013] 此方案雖然可以進(jìn)一步提升金屬絲的根數(shù)，但是，由于透明膜層的存在，會(huì)影響光 的吸收，造成一定的遮光，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率的降低。
[0014] 更重要的是，這種采用透明膜層固定金屬絲的方案是無法采用焊接工藝連接金屬 絲與副柵線的。這是因?yàn)?，一方面，如果采用焊接工藝，透明膜層的熔化溫度必須要高于?接溫度（焊接溫度一般在140°C左右）。否則，如果透明膜層的熔化溫度低于焊接溫度，在 焊接時(shí)，膠膜層會(huì)發(fā)生熔化，從而喪失其固定金屬絲的作用，金屬絲會(huì)發(fā)生漂移，大大降低 焊接效果。
[0015] 另一方面，本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，太陽能電池片在使用時(shí)需要處于密封狀態(tài)，以防 止水、空氣等進(jìn)入電池片中，導(dǎo)致產(chǎn)生腐蝕、短路等；而現(xiàn)有的封裝材料一般為EVA，其熔點(diǎn) 一般為70 - 80°C，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于焊接溫度。如果采用焊接工藝，如上所述，透明膜層的熔化溫度 需要高于焊接溫度，其必然也高于封裝材料的熔點(diǎn)，因此在封裝的時(shí)候，在封裝溫度下，封 裝材料（EVA)發(fā)生熔化，而透明膜層不會(huì)發(fā)生熔化，因而，在封裝時(shí)，熔化的封裝材料是無 法透過固體的膠膜層，從而將電池片完全密封住的，因此，其密封效果非常差，實(shí)際產(chǎn)品很 容易失效。因此，從封裝的角度來說，又需要透明膜層的熔化溫度低于焊接溫度，這顯然是 一個(gè)丨孛論。
[0016] 因此，這種采用膠膜層固定金屬絲的方案是無法采用焊接工藝將金屬絲與副柵線 焊接在一起的，其金屬絲實(shí)際上僅僅只是和電池片上的副柵線接觸而已，即，金屬絲只是搭 在副柵線上。因此，金屬絲和副柵線的連接強(qiáng)度非常低，在層壓過程中或者使用過程中，金 屬絲和副柵線之間非常容易發(fā)生脫離，造成接觸不良，從而導(dǎo)致電池片的效率大幅度降低， 甚至是失效。因此，采用此方案的產(chǎn)品并未真正的得到推廣及商業(yè)化。因此，目前市場(chǎng)上并 沒有成熟的無主柵太陽能電池。
[0017] 特別是太陽能電池一直高成本無法大批量的使用，無法走入尋常百姓家，使其成 為綠色能源的高端產(chǎn)品，成本的降低一直是本領(lǐng)域致力解決的問題。電池組件中的任何部 件都可以作為成本降低的考慮因素。
[0018] 本實(shí)用新型旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一。
[0019] 本實(shí)用新型提供一種無主柵太陽能電池，其電池片上可設(shè)置的導(dǎo)電線條數(shù)不僅能 提高至20條以上，甚至更多。本實(shí)用新型通過根數(shù)較少的金屬絲往復(fù)延伸形成導(dǎo)電線，減 少了自由端，即減少了需要控制的金屬絲根數(shù)，解決了空間限制的問題，但能在電池片上設(shè) 置更多的導(dǎo)電線，而且容易實(shí)現(xiàn)多條導(dǎo)電線與電池片副柵線之間的焊接。同時(shí)，本實(shí)用新型 提供的無主柵太陽能電池中，由于導(dǎo)電線絲與電池片的副柵線之間是通過焊接連接在一起 的，其連接非?？煽?，制備簡單易實(shí)現(xiàn)，而且密封性能好，效率高，能夠完全滿足實(shí)際使用要 求并且能夠商業(yè)化批量生產(chǎn)。特別是由于本實(shí)用新型的技術(shù)方案能夠制備更多更合適的導(dǎo) 電線的太陽能電池，導(dǎo)電線能夠?qū)㈦姵仄母?，電池片更不易因?yīng)力翹曲，防止了電池 片與上玻璃板和背板的接觸，降低了短路風(fēng)險(xiǎn)，從而可以將膠膜層的厚度降低，降低成本的 同時(shí)而不影響電池的性能，很好的進(jìn)一步降低了電池的成本。
[0020] 為此，本實(shí)用新型提出一種太陽能電池組件，該太陽能電池組件制造簡單、成本 低，光電轉(zhuǎn)化效率高。
[0021] 本實(shí)用新型還提出一種上述太陽能電池組件的制備方法。
[0022] 根據(jù)本實(shí)用新型第一方面的太陽能電池組件，包括：依次疊置的上玻璃板、正面膠 膜層、太陽能電池片陣列、背面膠膜層和背板，所述太陽能電池片陣列包括多個(gè)電池片，相 鄰電池片之間通過金屬絲相連，至少一根所述金屬絲在相鄰電池片中的一個(gè)電池片的表面 與另一個(gè)電池片的表面之間往復(fù)延伸以形成至少兩個(gè)導(dǎo)電線，所述電池片的正面上設(shè)有副 柵線，所述導(dǎo)電線與所述副柵線焊接，所述正面膠膜層和所述背面膠膜層中的至少一個(gè)的 厚度大于等于金屬絲在垂直于電池片方向的厚度而小于400微米。
[0023] 根據(jù)本實(shí)用新型的太陽能電池組件，通過將導(dǎo)電線由往復(fù)延伸的金屬絲構(gòu)成，金 屬絲采用繞線排列方式在相鄰兩個(gè)電池片之間往復(fù)延伸形成折疊形狀，并且形成的導(dǎo)電線 與副柵線焊接相連，該結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電線不僅制造簡單，成本低，耐候性強(qiáng)，壽命長，安全性高， 對(duì)紫外光吸收率高，而且有利于提高太陽能電池組件的光電轉(zhuǎn)化效率。
[0024] 導(dǎo)電線采用繞線排列的方式可以避免平行的金屬絲組成的導(dǎo)電線中單根導(dǎo)電線 斷開或虛焊等導(dǎo)致整條導(dǎo)電線失效的問題，避免電池片不穩(wěn)定的情況出現(xiàn)。
[0025] 而且由于本實(shí)用新型采用繞線排列的方式，能夠容易制備任意條數(shù)的導(dǎo)電線，且 導(dǎo)電線更好的分布在電池片上，更好的拉緊在電池片上，能把電池片拉的更平，電池片更 不易翹曲，可以設(shè)置大于等于金屬絲在垂直于電池片方向的厚度而小于400微米的膠膜 層，不僅組件的性能不受任何影響，而且封裝材料減少，能較大程度的降低陳本，同時(shí)膠膜 的厚度的降低，甚至可以直接降低到與金屬絲厚度相當(dāng)，也可以增加光的透光率等，進(jìn)一步 提高組件的光電轉(zhuǎn)化效率。
[0026] 根據(jù)本實(shí)用新型第二方面的太陽能電池組件的制備方法，包括：將金屬絲往復(fù)延 伸在相鄰電池片中的一個(gè)電池片的表面與另一個(gè)電池片的表面之間而形成至少兩條導(dǎo)電 線，將多條導(dǎo)電線與電池片表面上的副柵線焊接而形成電池片陣列；將上玻璃板、正面膠膜 層、所述電池片陣列、背面膠膜層和背板依次疊放，且使電池片的正面面對(duì)正面膠膜層，電 池片的背面面對(duì)背面膠膜層，然后進(jìn)行層壓得到所述太陽能電池組件，所述正面膠膜層和 所述背面膠膜層中的至少一個(gè)的厚度為大于等于金屬絲在垂直于電池片方向的厚度而小 于400微米。
[0027] 本申請(qǐng)采用繞制的方法，不僅更利于金屬絲與電池片的電連接，連接性能佳特別 利于金屬絲與電池片的焊接，不會(huì)出現(xiàn)大量導(dǎo)電線虛焊等情況，制備的太陽能電池片不僅 美觀，而且性能好。而且能夠制備條數(shù)合適的導(dǎo)電線，制備工藝簡單易實(shí)現(xiàn)，只需采用兩個(gè) 夾子滿足應(yīng)力即可實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，且設(shè)備和工藝都簡單，易于工藝化。
【附圖說明】
[0028] 圖1是根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的太陽能電池片陣列的平面示意圖。
[0029] 圖2是根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的太陽能電池片陣列的截面圖。
[0030] 圖3是根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的太陽能電池片陣列的截面示意圖。
[0031] 圖4是根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的用于形成導(dǎo)電