無主柵、高效率背接觸太陽能電池背板、組件及制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及太陽能電池領(lǐng)域，特別涉及無主柵、高效率背接觸太陽能電池背板、組件及制備工藝。所述無主柵、高效率背接觸太陽能電池背板由上至下依次為電連接層和基層，所述電連接層與基層之間通過粘接劑連接；所述電連接層包括導(dǎo)電線、絕緣線，所述導(dǎo)電線和絕緣線通過編織呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述相鄰導(dǎo)電線間編織有絕緣線。其有益效果是，提供一種能夠有效防止P電極和N電極短路、低成本、高耐隱裂、高效率、高穩(wěn)定性的無主柵、高效率背接觸太陽能電池背板、組件及制備工藝。
【專利說明】無主柵、高效率背接觸太陽能電池背板、組件及制備工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及太陽能電池領(lǐng)域，特別涉及無主柵、高效率背接觸太陽能電池背板、組 件及制備工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 能源是人類活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著人類社會的不斷發(fā)展和進(jìn)步，對能源的需求與 日俱增。傳統(tǒng)的化石能源屬于不可再生能源已經(jīng)很難繼續(xù)滿足社會發(fā)展的需求，因此全球 各國近年來對新能源和可再生源的研究和利用日趨火熱。其中太陽能發(fā)電技術(shù)具有將太陽 光直接轉(zhuǎn)化為電力、使用簡單、環(huán)保無污染、能源利用率高等優(yōu)勢尤其受到普遍的重視。太 陽能發(fā)電是使用大面積的P-N結(jié)二極管在陽光照射的情況下產(chǎn)生光生載流子發(fā)電。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，占主導(dǎo)地位并大規(guī)模商業(yè)化的晶體硅太陽電池，其發(fā)射區(qū)和發(fā)射區(qū) 電極均位于電池正面（向光面），即主柵、輔柵線均位于電池正面。由于太陽能級硅材料電 子擴(kuò)散距離較短，發(fā)射區(qū)位于電池正面有利于提高載流子的收集效率。但由于電池正面的 柵線阻擋了部分陽光（約為8% )，從而使太陽能電池的有效受光面積降低并由此而損失了 一部分電流。另外在電池片串聯(lián)時(shí)，需要用鍍錫銅帶從一塊電池的正面焊接到另一塊電池 的背面，如果使用較厚的鍍錫銅帶會由于其過于堅(jiān)硬而導(dǎo)致電池片的碎裂，但若用細(xì)寬的 鍍錫銅帶又會遮蔽過多的光線。因此，無論使用何種鍍錫焊帶都會帶來串聯(lián)電阻帶來的損 耗和光學(xué)損耗，同時(shí)不利于電池片的薄片化。為了解決上述技術(shù)問題，本領(lǐng)域技術(shù)人員將 正面電極轉(zhuǎn)移到電池背面，開發(fā)出無主柵背接觸太陽能電池，背接觸太陽電池是指電池的 發(fā)射區(qū)電極和基區(qū)電極均位于電池背面的一種太陽電池。背接觸電池有很多優(yōu)點(diǎn)：①效率 高，由于完全消除了正面柵線電極的遮光損失，從而提高了電池效率。②可實(shí)現(xiàn)電池的薄片 化，串聯(lián)使用的金屬連接器件都在電池背面，不存在從正面到背面的連接可以使用更薄的 硅片，從而降低成本。③更美觀，電池的正面顏色均勻，滿足了消費(fèi)者的審美要求。
[0004] 背接觸太陽電池包括MWT、EWT和IBC等多種結(jié)構(gòu)。背接觸太陽電池大規(guī)模商業(yè) 化生產(chǎn)的關(guān)鍵是在于如何高效低成本的將背接觸太陽電池串聯(lián)起來并制作成太陽能組件。 MWT組件通常的制備方法是使用復(fù)合導(dǎo)電背板，在導(dǎo)電背板上施加導(dǎo)電膠，在封裝材料上 對應(yīng)的位置沖孔使導(dǎo)電膠貫穿封裝材料，將背接觸太陽電池準(zhǔn)確地放置于封裝材料上使導(dǎo) 電背板上的導(dǎo)電點(diǎn)與背接觸太陽電池上的電極通過導(dǎo)電膠接觸，然后在電池片上鋪設(shè)上層 EVA和玻璃，再將整個(gè)層疊好的模組翻轉(zhuǎn)進(jìn)入層壓機(jī)進(jìn)行層壓。此工藝存在以下幾個(gè)缺陷： 1、所使用的復(fù)合導(dǎo)電背板是在背板中復(fù)合導(dǎo)電金屬箔，通常為銅箔，且需要對銅箔進(jìn)行激 光刻蝕或化學(xué)腐蝕。由于激光刻蝕對于簡單圖形尚可操作，對于復(fù)雜圖案刻蝕速度慢，生產(chǎn) 效率低，而化學(xué)腐蝕除了需預(yù)先制備形狀復(fù)雜且耐腐蝕的掩膜外還存在環(huán)境污染和腐蝕液 對高分子基材的腐蝕。所以此方式制造的導(dǎo)電型背板制造工藝復(fù)雜，成本極高。2、需要對 太陽電池片后層的封裝材料進(jìn)行沖孔以便使導(dǎo)電膠貫穿封裝材料，由于封裝材料通常是粘 彈體，進(jìn)行精確沖孔難度極大。3、需要精確的點(diǎn)膠設(shè)備將導(dǎo)電膠涂覆在背板的相應(yīng)位置，對 MWT這種背接觸點(diǎn)較少的電池還可以操作，對IBC等背接觸點(diǎn)面積小、數(shù)量大的背接觸電池 使用點(diǎn)膠設(shè)備根本無法實(shí)現(xiàn)。
[0005] IBC技術(shù)將P-N結(jié)放置于電池背面，正面無任何遮擋同時(shí)減少了電子收集的距離， 因此可大幅度提高電池片效率。IBC電池在正面使用淺擴(kuò)散、輕摻雜和SiO 2鈍化層等技術(shù)減 少復(fù)合損失，在電池背面將擴(kuò)散區(qū)限制在較小的區(qū)域，這些擴(kuò)散區(qū)在電池背面成點(diǎn)陣排列， 擴(kuò)散區(qū)金屬接觸被限制在很小的范圍內(nèi)呈現(xiàn)為數(shù)量眾多的細(xì)小接觸點(diǎn)。IBC電池減少了電 池背面的重?cái)U(kuò)散區(qū)的面積，摻雜區(qū)域的飽和暗電流可以大幅減小，開路電壓和轉(zhuǎn)換效率得 以提高。同時(shí)通過數(shù)量眾多的小接觸點(diǎn)收集電流使電流在背表面的傳輸距離減少，大幅度 降低組件的串聯(lián)內(nèi)阻。
[0006] IBC背接觸電池由于具有常規(guī)太陽能電池難以達(dá)到的高效率而備受業(yè)界關(guān)注，已 經(jīng)成為新一代太陽能電池技術(shù)的研究熱點(diǎn)。但現(xiàn)有技術(shù)中IBC太陽能電池模塊P-N結(jié)位 置相鄰較近且均在電池片背面，難以對IBC電池模塊進(jìn)行串聯(lián)并制備成組件。為解決上述 問題，現(xiàn)有技術(shù)也出現(xiàn)了多種對IBC無主柵背接觸太陽能電池的改進(jìn)，Sunp 0wer公司是該 發(fā)明將相鄰的P或N發(fā)射極通過銀漿絲網(wǎng)印刷細(xì)柵線相連最終將電流導(dǎo)流至電池邊緣， 在電池片邊緣印刷較大的焊點(diǎn)再使用連接帶進(jìn)行焊接串聯(lián)，并且目前太陽能領(lǐng)域一直使 用絲網(wǎng)印刷技術(shù)形成電流的匯流，如最新申請的專利201310260260. 8,201310606634. 7， 201410038687. 8,201410115631. 8。
[0007] 專利WO 2011143341 A2公開了一種無主柵背接觸太陽能電池，包括襯底，多個(gè)相 鄰的P摻雜層和N摻雜層位于襯底背面，P摻雜層和N摻雜層與金屬接觸層層疊，并且P摻 雜層和N摻雜層與金屬接觸層之間設(shè)置有鈍化層，所述鈍化層上具有大量的納米連接孔， 所述納米連接孔連接P摻雜層和N摻雜層與金屬接觸層；但該發(fā)明利用納米孔連接金屬接 觸層會使電阻增大，而且制造工藝復(fù)雜，對制造設(shè)備有較高的要求，該發(fā)明不能把多片太陽 能電池與電連接層集成為一個(gè)模塊，而把電池片集成為太陽能電池模塊之后不僅方便組裝 成組件，而且方便調(diào)整模塊間的串并聯(lián)，最終便于調(diào)整太陽能電池模塊中電池片的串并聯(lián) 方式，減小組件的連接電阻。
[0008] 專利US 20110041908 Al公開了一種背面具有細(xì)長交叉指狀發(fā)射極區(qū)域和基極區(qū) 域的背接觸式太陽能電池及其生產(chǎn)方法，具有半導(dǎo)體襯底，半導(dǎo)體襯底的背面表面上設(shè)有 細(xì)長基極區(qū)域和細(xì)長發(fā)射極區(qū)域，基極區(qū)域?yàn)榛鶚O半導(dǎo)體類型，發(fā)射極區(qū)域設(shè)有與所述基 極半導(dǎo)體類型相反的發(fā)射極半導(dǎo)體類型；細(xì)長發(fā)射極區(qū)域設(shè)有用于電接觸發(fā)射極區(qū)域的細(xì) 長發(fā)射極電極，細(xì)長基極區(qū)域設(shè)有用于電接觸基極區(qū)域的細(xì)長基極電極；其中細(xì)長發(fā)射極 區(qū)域具有比細(xì)長發(fā)射極電極小的結(jié)構(gòu)寬度，并且其中細(xì)長基極區(qū)域具有比所述細(xì)長基極電 極小的結(jié)構(gòu)寬度。該發(fā)明采用的細(xì)長導(dǎo)電件使太陽能電池具有良好的集電性能，但是需要 有設(shè)置大量的導(dǎo)電件來有效收集電流，因此導(dǎo)致制造成本增加，工藝步驟復(fù)雜。
[0009] 專利EP 2709162 Al公開了一種太陽能電池，運(yùn)用于無主柵背接觸太陽能電池， 公開了彼此分開并交替排列的電極接觸單元，通過縱向的連接體連接電極接觸單元，形成 "工"形電極結(jié)構(gòu)；但是該種結(jié)構(gòu)在電池片上進(jìn)行了兩次連接，第一次是電池片與電極接觸 單元連接，然后還需要通過連接體連接電極接觸單元，兩次連接帶來了工藝上的復(fù)雜性，以 及造成過多的電極接觸點(diǎn)，可能造成"斷連"或者"錯(cuò)連"，不利于無主柵、高效率背接觸太陽 能電池的整體性能。
[0010] 由于目前該領(lǐng)域的發(fā)明使用細(xì)柵線進(jìn)行電流收集，在5寸電池片上尚可使用，但 在現(xiàn)有技術(shù)中普遍流行的6寸或更大的硅片上就會遇到串聯(lián)電阻上升和填充因子下降等 問題，導(dǎo)致所制造的組件功率嚴(yán)重降低。在現(xiàn)有技術(shù)中的IBC電池也可以在相鄰的P或N 發(fā)射極之間絲網(wǎng)印刷比較寬的銀漿柵線來降低串聯(lián)電阻，但由于用銀量的增加帶來成本的 急劇上升，同時(shí)寬的柵線也會產(chǎn)生P-N之間的絕緣效果變差，易漏電的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種使用無主柵背排線技術(shù)生產(chǎn)的 結(jié)構(gòu)簡單組裝電池片方便、低成本、高耐隱裂、高效率、高穩(wěn)定性的無主柵、高效率背接觸太 陽能電池背板、組件及制備工藝。
[0012] 本發(fā)明提供的一種無主柵、高效率背接觸太陽能電池背板、組件及其的主要技術(shù) 方案為：
[0013] 一種無主柵、高效率背接觸太陽能電池背板，所述無主柵、高效率背接觸太陽能電 池背板由上至下依次為電連接層和基層，所述電連接層與基層之間通過粘接劑連接；所述 電連接層包括導(dǎo)電線、絕緣線，所述導(dǎo)電線和絕緣線通過編織呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述相鄰導(dǎo)電線 間編織有絕緣線。
[0014] 所述背板的電連接層上設(shè)置有定位件，便于電池片與電連接層連接時(shí)的對準(zhǔn)。
[0015] 所述相鄰導(dǎo)電線之間的距離為0. Imm?30mm ;所述與導(dǎo)電線垂直編織的相鄰平行 排列絕緣線之間的距離為0?30mm。
[0016] 所述的導(dǎo)電線的材料為金、銀、銅、鋁、鋼、銅包鋁、銅包鋼中的任一種；所述導(dǎo) 電線的橫截面形狀為圓形、方形、橢圓形中的任一種；所述橫截面形狀的外接圓直徑為 0. 05mm ~ I. 5mm〇
[0017] 所述絕緣線的材料為樹脂、塑料、硅橡膠、PVC中的任一種或幾種組合；所述絕緣 線的橫截面形狀為圓形、方形、橢圓形中的任一種或幾種組合；所述絕緣線橫截面形狀的外 接圓直徑為0. 05mm?I. 5_。
[0018] 所述的導(dǎo)電線表面鍍有低熔點(diǎn)材料或涂覆有導(dǎo)電膠；所述低熔點(diǎn)材料為錫、錫鉛 合金、錫鉛銀合金、錫鉍合金或錫鉛銀合金中的任一種或兩種組合；鍍層或?qū)щ娔z層厚度為 5 μ m ~ 50 μ m。
[0019] 所述導(dǎo)電線的數(shù)量為10根?500根；所述絕緣線的數(shù)量為20根?500根。
[0020] 所述粘接劑為乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烴樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、丙烯 酸樹脂、有機(jī)硅樹脂中的任一種或兩種組合。
[0021] 所述電連接層設(shè)置有P匯流條電極和N匯流條電極，所述P匯流條電極和所述N 匯流條電極設(shè)置于所述電連接層兩側(cè)。
[0022] 所述匯流條電極的表面具有凹凸形狀。
[0023] -種無主柵、高效率背接觸太陽能電池組件，包括由上至下連接的前層材料、封裝 材料、太陽能電池層、封裝材料、背板，其特征在于，所述太陽電池層包括若干個(gè)電池片，所 述電池片的背光面排列有與P型摻雜層連接的P電極和與N型摻雜層連接的N電極，所述 電池片與背板上的電連接層電連接，所述背板為上述所述的背板。
[0024] 所述導(dǎo)電線與所述P電極通過點(diǎn)狀P電極或者線型P電極電連接，所述導(dǎo)電線與 所述N電極通過點(diǎn)狀N電極或者線型N電極電連接。
[0025] 所述點(diǎn)狀P電極的直徑為0. 4mm?I. 5mm，所述線型P電極的寬度為0. 4mm? 1.5mm，所述同一導(dǎo)電線上連接的兩個(gè)相鄰點(diǎn)狀P電極或線型P電極之間的距離7mm? IOmm ;所述點(diǎn)狀N電極的直徑為0· 4mm?I. 5mm，所述線型N電極的寬度為0· 4mm?I. 5mm, 所述同一導(dǎo)電線上連接的兩個(gè)相鄰點(diǎn)狀N電極或線型N電極之間的距離7mm?10mm。。
[0026] 所述點(diǎn)狀P電極和所述點(diǎn)狀N電極的總個(gè)數(shù)為1000?40000個(gè)。
[0027] 所述點(diǎn)狀電極或者線型電極材料為銀漿、導(dǎo)電膠、焊錫中的任一種。
[0028] 所述導(dǎo)電膠為低電阻率導(dǎo)電粘接膠，其主要成分為導(dǎo)電粒子和高分子粘接劑。
[0029] 所述導(dǎo)電膠中的導(dǎo)電粒子為金、銀、銅、鍍金鎳、鍍銀鎳或鍍銀銅中的任一種或幾 種的組合；所述導(dǎo)電粒子的形狀為球形、片狀、橄欖狀、針狀中的任一種或幾種的組合；導(dǎo) 電粒子的粒徑為〇· Olum?5um。
[0030] 所述導(dǎo)電膠中的高分子粘接劑為環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、丙烯酸樹脂、有機(jī)硅樹脂 中的任一種。
[0031] 所述P電極與N電極之間設(shè)置有絕緣層，所述絕緣層材料為熱塑性樹脂或熱固性 樹脂。
[0032] 所述樹脂為乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烴樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、丙烯酸 樹脂、有機(jī)硅樹脂中的任一種。
[0033] 所述太陽能電池背板的電連接層分模塊設(shè)置，裝上電池片后形成電池模塊，無主 柵、高效率背接觸太陽能電池組件包含的電池片個(gè)數(shù)、電池模塊個(gè)數(shù)、電池模塊內(nèi)的電池片 個(gè)數(shù)的數(shù)量可由以下公式限定；Z代表電池組件總的電池片個(gè)數(shù)，Y代表所述電池模塊的個(gè) 數(shù)，X代表所述電池模塊包含的電池片個(gè)數(shù)，其中1彡Y彡X彡Z ;XXY = Z。
[0034] 所述電池模塊通過電連接層兩側(cè)設(shè)置的匯流條電極連接，所述太陽電池層的電池 片個(gè)數(shù)為1?120個(gè)，其中，包括1?120個(gè)電池模塊，所述電池模塊包括1?120個(gè)電池 片。
[0035] -種無主柵、高效率背接觸太陽能電池組件的制備方法，包括以下步驟：
[0036] 步驟一：制備電連接層：先將各平行排列的導(dǎo)電線間排列絕緣線，后同平行排列 的絕緣線交叉編織呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，最后將編織成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與涂覆有粘結(jié)劑的背板固定；
[0037] 步驟二：將所述P匯流條電極和所述N匯流條電極設(shè)置于所述電連接層兩側(cè)，將 背光面設(shè)置有與P型摻雜層連接的P電極和與N型摻雜層連接的N電極的電池片與背板上 電連接層中的導(dǎo)電線電連接，所述電池片構(gòu)成太陽能電池層，連接電連接層上的匯流條電 極；
[0038] 步驟三：依次將前層材料、封裝材料和步驟二所制備出具有太陽能電池層的背板 順序進(jìn)行層疊，層壓得到電池組件。
[0039] 所述電池片上的P電極和N電極在水平面上具有鏡面對稱結(jié)構(gòu)，當(dāng)電池片的數(shù)量 大于1時(shí)，組裝電池片的方式為，將第一塊電池片與電連接層連接后，將第二塊電池片在水 平面旋轉(zhuǎn)180度，兩片電池邊緣對齊，使第二塊電池片上的P電極與第一塊電池片上的N電 極在一條導(dǎo)電線上，然后正常放置第三片背接觸電池，使第三塊電池片上的P電極與第二 塊電池片的N電極在一條導(dǎo)電線上，重復(fù)上述操作形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，形成太陽能電池層。
[0040] 所述層壓的參數(shù)根據(jù)封裝材料的硫化特性進(jìn)行設(shè)定，所述封裝材料為EVA，層壓參 數(shù)為145°C下層壓16分鐘。
[0041] 其中，在電連接層上設(shè)置定位件；使用絲網(wǎng)印刷的方式在背接觸電池片的P電極 和N電極上涂覆導(dǎo)電膠，然后將涂覆好導(dǎo)電膠的無主柵、高效率背接觸太陽能電池通過導(dǎo) 電背板上的定位件放置于導(dǎo)電背板上。
[0042] 在P電極和N電極之間的絕緣層處絲網(wǎng)印刷上熱塑性樹脂或熱固性樹脂。
[0043] 其中，無主柵、高效率背接觸太陽能電池組件的制備方法的步驟二中，電池片與導(dǎo) 電線的電連接方式為通過絲網(wǎng)印刷的方式在電池片的P型摻雜層和N型摻雜層上涂覆導(dǎo)電 膠，然后將涂覆好導(dǎo)電膠的電池片通過電連接層上的定位件放置于電連接層上，所述導(dǎo)電 膠在加熱過程中固化形成P電極和N電極，經(jīng)加熱后使所述導(dǎo)電線同所述P型摻雜層或所 述N型摻雜層通過所述導(dǎo)電膠形成歐姆接觸，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電線與電池片的電連接；
[0044] 步驟二中電池片與導(dǎo)電線的電連接另一方式為通過在所述導(dǎo)電線上采用鍍層工 藝鍍有低熔點(diǎn)材料連接，然后將所述電池片通過所述電連接層上的定位件放置于所述電連 接層上，經(jīng)加熱過程后使導(dǎo)電線同所述P型摻雜層或所述N型摻雜層通過低熔點(diǎn)材料熔化 焊接固定形成P電極和N電極，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電線與電池片的電連接，所述低熔點(diǎn)材料為鍍焊錫、 錫鉛合金、錫鉍合金或錫鉛銀合金中的任一種。
[0045] 所述的加熱過程在電池片正面使用加熱墊；所述加熱墊的加熱溫度為40?80°C。
[0046] 所述的加熱方式為紅外輻射、電阻絲加熱、熱風(fēng)加熱中的任一種，加熱溫度為 150 ?500。。。
[0047] 所述鍍層工藝為熱浸鍍、電鍍或化學(xué)鍍中的任一種。
[0048] 本發(fā)明的實(shí)施包括以下技術(shù)效果：
[0049] 1、本發(fā)明提出一種使用無主柵編織狀結(jié)構(gòu)電連接層的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)大尺寸背接觸 太陽電池的串聯(lián)并制作相應(yīng)的太陽能組件的方法。此技術(shù)不需要對IBC電池相鄰的P或 N發(fā)射極之間絲網(wǎng)印刷細(xì)銀漿柵線，可以大幅度減少銀漿的用量，從而降低ICB電池的制造 成本并簡化制造工藝流程。
[0050] 2、效率高，消除了正面柵線電極的遮光損失，從而提高了電池效率；
[0051] 3、可實(shí)現(xiàn)電池的薄片化，串聯(lián)使用的金屬連接器件都在電池背面，不存在從正面 到背面的連接可以使用更薄的硅片，從而降低成本；
[0052] 4、實(shí)用性更強(qiáng)，本發(fā)明的背接觸太陽電池普遍適用于MWT、EWT和IBC等多種結(jié) 構(gòu)；
[0053] 5、耐隱裂，本發(fā)明技術(shù)生產(chǎn)的組件集成的光伏系統(tǒng)可以完美地避免因一片電池片 發(fā)生隱裂并損失一定的電流導(dǎo)致整個(gè)租串的電流將發(fā)生明顯的降低的問題，由于此發(fā)明所 提出的無主柵背排線技術(shù)實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)電體與電池片之間的多點(diǎn)連接，可以提高整個(gè)系統(tǒng)對生 產(chǎn)制造、運(yùn)輸、安裝和使用過程中產(chǎn)生的隱裂和微裂具有極高的容忍性。
[0054] 6、本發(fā)明匯流條電極凹凸形狀的設(shè)置可以增大電極的接觸面積，減小電阻。
[0055] 此技術(shù)不需要使用導(dǎo)電膠粘接工藝，從而節(jié)省導(dǎo)電膠的成本并避免了導(dǎo)電膠需要 精確點(diǎn)膠等一系列技術(shù)問題。此技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電體與電池片之間的焊接，可以大幅度提 高組件的長期可靠性。此技術(shù)制備的組件中，IBC電池與導(dǎo)電體之間是多點(diǎn)連接，連接點(diǎn)分 布更密集，可以達(dá)到幾千甚至幾萬個(gè)，在硅片隱裂和微裂部位電流傳導(dǎo)的路徑更加優(yōu)化，因 此由于微裂造成的損失被大大減小，產(chǎn)品的質(zhì)量提高。通常在光伏系統(tǒng)中，電池片發(fā)生隱裂 后電池片上部分區(qū)域會與主柵發(fā)生脫離，此區(qū)域產(chǎn)生的電流無法被收集。光伏系統(tǒng)都是采 用串聯(lián)的方式形成矩陣，具有明顯的水桶效應(yīng)，當(dāng)一片電池片發(fā)生隱裂并損失一定的電流 時(shí)整個(gè)組串的電流將發(fā)生明顯的降低，從而導(dǎo)致整個(gè)組串的發(fā)電效率大幅度降低。使用該 技術(shù)生產(chǎn)的組件集成的光伏系統(tǒng)可以完美地避免此類問題發(fā)生，由于此發(fā)明所提出的無主 柵背排線技術(shù)實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)電體與電池片之間的多點(diǎn)連接，使整個(gè)光伏系統(tǒng)對生產(chǎn)制造、運(yùn)輸、 安裝和使用過程中產(chǎn)生的隱裂和微裂痕具有極高的容忍性?？梢杂靡粋€(gè)簡單的例子來說 明，傳統(tǒng)技術(shù)生產(chǎn)的太陽能組件就像是普通的玻璃，一個(gè)點(diǎn)被撞碎了整塊玻璃就粉碎了，而 用無主柵背排線技術(shù)生產(chǎn)的組件則像是夾膠安全玻璃，一個(gè)點(diǎn)碎裂了外觀上看起來不美觀 了，但是整個(gè)玻璃的遮風(fēng)擋雨的功能還在。此技術(shù)突破了傳統(tǒng)的電池組串工藝，使電池排布 更自由，更緊密，采用上述技術(shù)的組件有望更小更輕，對下游項(xiàng)目開發(fā)來說，這就意味著安 裝中更小的占地面積，更低的屋頂承重要求和更低的人力成本。無主柵背排線技術(shù)可以解 決低成本、高效率的背接觸太陽電池的連接問題，通過使用銅線代替銀主柵降低成本，實(shí)現(xiàn) 背接觸太陽電池真正的工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，在提高效率的同時(shí)降低成本，為光伏系統(tǒng)提供效 率更高、成本更低、穩(wěn)定性更高、耐隱裂更出色的光伏組件，大大提升光伏系統(tǒng)與傳統(tǒng)能源 的競爭力。
[0056] 本發(fā)明所使用無主柵、高效率背接觸太陽能電池整體結(jié)構(gòu)與常規(guī)的無主柵、高效 率背接觸太陽能電池基本一致，但是在無主柵、高效率背接觸太陽能電池完成銀漿燒結(jié)和 功率分檔測試后在其發(fā)射區(qū)電極和基區(qū)電極之間的絕緣層處絲網(wǎng)印刷上熱塑性或熱固性 的樹脂。此樹脂一方面可以起到分離絕緣發(fā)射區(qū)電極和基區(qū)電極的作用，一方面在層壓過 程中起到粘接無主柵、高效率背接觸太陽能電池片和背板的作用。
[0057] 本發(fā)明使用的導(dǎo)電背板的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是具有定位標(biāo)示，在導(dǎo)電背板的特定位置印 刷有定位點(diǎn)。導(dǎo)電背板定位點(diǎn)的設(shè)計(jì)原理為定位點(diǎn)與背板上的金屬線的相對位置精確固 定，通過CCD技術(shù)可以很容易對背板上的定位點(diǎn)進(jìn)行識別，通過識別定位點(diǎn)可以精準(zhǔn)的將 涂有導(dǎo)電膠的無主柵、高效率背接觸太陽能電池片放置于導(dǎo)電背板的相應(yīng)位置，使背接觸 電池片上發(fā)射區(qū)電極和基區(qū)電極于導(dǎo)電背板上對應(yīng)的導(dǎo)電金屬絲通過導(dǎo)電膠進(jìn)行接觸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0058] 圖1點(diǎn)狀無主柵、高效率背接觸太陽能電池片背面示意圖
[0059] 圖2線型無主柵、高效率背接觸太陽能電池片背面示意圖
[0060] 圖3導(dǎo)電線截面圖（圖3a，單層材料導(dǎo)電線界面圖；圖3b，具有兩層材料導(dǎo)電線截 面圖；圖3c，具有三層材料導(dǎo)電線截面圖）
[0061] 圖4編織結(jié)構(gòu)電連接層截面圖
[0062] 圖5編織結(jié)構(gòu)電連接層示意圖
[0063] 圖6無主柵、高效率背接觸太陽能電池背板示意圖
[0064] 圖7太陽能電池組件的太陽能電池層局部示意圖
[0065] 圖8實(shí)施例1和2含有無主柵、高效率背接觸太陽能電池背板的太陽能電池組件 局部截面圖
[0066] 圖9實(shí)施例3含有無主柵、高效率背接觸太陽能電池背板的太陽能電池組件局部 截面圖
[0067] 1、為銅、鋁或鋼等金屬材料，2、為與1不同的鋁或鋼等金屬材料；3、為錫、錫鉛、錫 鉍或錫鉛銀金屬合金焊料；4、N型摻雜層；41、點(diǎn)狀N電極；42、線型N電極區(qū)；43、線型N電 極；5、P型摻雜層；51、點(diǎn)狀P電極；52、線型P電極區(qū)；53、線型P電極；6、N型單晶硅基體； 7、絕緣層；8、背板；81、電連接層；82、基層；9、匯流條電極；91、N匯流條電極；92、P匯流條 電極；10、太陽能電池層。11、導(dǎo)電線；111、與P電極連接的P導(dǎo)電線；112、與N電極連接的 N導(dǎo)電線；12、絕緣線；13、前層材料；14封裝材料。

【具體實(shí)施方式】；
[0068] 實(shí)施例1
[0069] 如圖6所示，一種無主柵高效率背接觸太陽能電池背板8,包括電連接層和基層 82,電連接層81與基層82之間通過粘接劑連接；電連接層81包括導(dǎo)電線11、絕緣線12,導(dǎo) 電線11和絕緣線12通過編織呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，相鄰導(dǎo)電線11間編織有絕緣線12。太陽能電池 背板8寬幅651mm，長度662mm。
[0070] 如圖8所示，一種包括上述無主柵高效率背接觸太陽能電池背板8的太陽能電池 組件，包括由上至下連接的前層材料13、太陽能電池層10、背板8,其中，太陽能電池層10 包括若干個(gè)電池片，如圖1所不，電池片的背光面排列有與P型摻雜層5連接的P電極和 與N型摻雜層4連接的N電極。P電極為點(diǎn)狀P電極51，N電極為點(diǎn)狀N電極41，點(diǎn)狀P電 極51和點(diǎn)狀N電極41相互交替排列，點(diǎn)狀P電極51和點(diǎn)狀N電極41的總個(gè)數(shù)為1000? 40000個(gè)。點(diǎn)狀P電極51的直徑為0. 5mm，相鄰點(diǎn)狀P電極51之間的距離為2mm。點(diǎn)狀N 電極41的直徑為0· 6mm,相鄰點(diǎn)狀N電極41之間的距離為2mm,點(diǎn)狀P電極51連線與點(diǎn)狀 N電極41連線之間的中心距離為1mm。電池片背面絕緣樹脂使用EVA樹脂。電池轉(zhuǎn)化效率 為20. 3%。將16片每片面積為156X156mm背接觸電池片同電連接層81對應(yīng)連接。
[0071] 一種包括上述無主柵高效率背接觸太陽能電池背板8的太陽能電池組件的制備 方法包括以下步驟：
[0072] (1)、制備無主柵高效率背接觸太陽能電池背板8 :如圖4、5所示，將75根平行排 列的導(dǎo)電線11間排列有74根絕緣線12,后同平行排列的150根絕緣線12交叉編織呈網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu)，制備成電連接層81，如圖6所示，在基層82 -側(cè)涂覆聚氨酯膠黏劑，將電連接層81 與涂覆有聚氨酯膠黏劑的基層82固定，其中，導(dǎo)電線11為如圖3中的3a圖所示的TUl無 氧銅絲，橫截面尺寸為0. 5X0. 25mm。（2)、制備太陽能電池層10 :如圖7所示，使用絲網(wǎng)印 刷在電池片上所有接觸點(diǎn)位置上均勻涂覆導(dǎo)電膠，形成點(diǎn)狀P電極51和點(diǎn)狀N電極41。每 個(gè)接觸點(diǎn)上導(dǎo)電膠涂覆量為〇. 2mg。導(dǎo)電膠的高分子粘接劑使用熱固化的環(huán)氧樹脂，其中的 導(dǎo)電粒子為粒徑〇. 3 μ m的片狀銀粉。將涂有導(dǎo)電膠的第一片背接觸電池片根據(jù)背板8上 的定位件進(jìn)行定位，放置于背板8的左上角，高溫固化，然后將第二片背接觸電池片在水平 面旋轉(zhuǎn)180°，在兩片電池邊緣對齊時(shí)，使第二片背接觸電池片上的點(diǎn)狀P電極51正好處于 與第一片背接觸電池上的點(diǎn)狀N電極41處于同一條導(dǎo)電線11上。依次類推形成的串聯(lián)結(jié) 構(gòu)，將鋪設(shè)完成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)連接，即在電連接層81兩側(cè)使用5X0. 22_橫截面積的常規(guī)通 用匯流條分別將與點(diǎn)狀P電極51連接的P導(dǎo)電線111通過P匯流條電極92連接，與點(diǎn)狀N 電極41連接的N導(dǎo)電線112通過N匯流條電極91連接。制作出4串，每串4片，共16片 背接觸的太陽能電池層10 ;
[0073] (3)、制備太陽能電池組件，如圖8所示，在太陽能電池層10上依次放置上一層封 裝材料14和前層材料13,所述封裝材料為EVA。將層疊后的模組送入層壓機(jī)進(jìn)行層壓，層 壓參數(shù)根據(jù)EVA的流化特性進(jìn)行設(shè)定，通常為145°C下層壓16分鐘。最后將層壓完成的模 組進(jìn)行安裝金屬邊框、安裝接線盒并進(jìn)行功率測試和外觀檢查。
[0074] 上述16片背接觸組件的功率參數(shù)如下：
[0075]

【權(quán)利要求】
1. 無主柵、高效率背接觸太陽能電池背板，其特征在于，所述無主柵、高效率背接觸太 陽能電池背板由上至下依次為電連接層和基層，所述電連接層與基層之間通過粘接劑連 接；所述電連接層包括導(dǎo)電線、絕緣線，所述導(dǎo)電線和絕緣線通過編織呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述相 鄰導(dǎo)電線間編織有絕緣線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無主柵、高效率背接觸太陽能電池背板，其特征在于，所述背 板的電連接層上設(shè)置有定位件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無主柵、高效率背接觸太陽能電池背板，其特征在于，所述相 鄰導(dǎo)電線之間的距離為〇. Imm?30mm ;所述與導(dǎo)電線垂直編織的相鄰平行排列絕緣線之間 的距離為〇?30mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無主柵、高效率背接觸太陽能電池背板，其特征在于，所述的 導(dǎo)電線的材料為金、銀、銅、鋁、鋼、銅包鋁、銅包鋼中的任一種；所述導(dǎo)電線的橫截面形狀為 圓形、方形、橢圓形中的任一種；所述橫截面形狀的外接圓直徑為〇. 〇5mm?I. 5_。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無主柵、高效率背接觸太陽能電池背板，其特征在于，所述 絕緣線的材料為樹脂、塑料、硅橡膠、PVC中的任一種或幾種組合；所述絕緣線的橫截面形 狀為圓形、方形、橢圓形中的任一種或幾種組合；所述絕緣線橫截面形狀的外接圓直徑為 0. 05mm ~ I. 5mm〇
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無主柵、高效率背接觸太陽能電池背板，其特征在于，所述 的導(dǎo)電線表面鍍有低熔點(diǎn)材料或涂覆有導(dǎo)電膠；所述低熔點(diǎn)材料為錫、錫鉛合金、錫鉛銀合 金、錫秘合金或錫鉛銀合金中的任一種或兩種組合；鍍層或?qū)щ娔z層厚度為5 μ m?50 μ m。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無主柵、高效率背接觸太陽能電池背板，其特征在于，所述導(dǎo) 電線的數(shù)量為10根?500根；所述絕緣線的數(shù)量為20根?500根。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無主柵、高效率背接觸太陽能電池背板，其特征在于，所述粘 接劑為乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烴樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、丙烯酸樹脂、有機(jī)硅 樹脂中的任一種或兩種組合。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無主柵、高效率背接觸太陽能電池背板，其特征在于，所述電 連接層設(shè)置有P匯流條電極和N匯流條電極，所述P匯流條電極和所述N匯流條電極設(shè)置 于所述電連接層兩側(cè)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的無主柵、高效率背接觸太陽能電池背板，其特征在于：所述 匯流條電極的表面具有凹凸形狀。
11. 無主柵、高效率背接觸太陽能電池組件，包括由上至下連接的前層材料、封裝材料、 太陽能電池層、封裝材料、背板，其特征在于，所述太陽電池層包括若干個(gè)電池片，所述電池 片的背光面排列有與P型摻雜層連接的P電極和與N型摻雜層連接的N電極，所述電池片 與背板上的電連接層電連接，所述背板為權(quán)利要求1-10任一所述的無主柵、高效率背接觸 太陽能電池背板。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的無主柵、高效率背接觸太陽能電池組件，其特征在于，所述 導(dǎo)電線與所述P電極通過點(diǎn)狀P電極或者線型P電極電連接，所述導(dǎo)電線與所述N電極通 過點(diǎn)狀N電極或者線型N電極電連接。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的無主柵、高效率背接觸太陽能電池組件，其特征在于，所述 點(diǎn)狀P電極和所述點(diǎn)狀N電極的總個(gè)數(shù)為1000?40000個(gè)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的無主柵、高效率背接觸太陽能電池組件，其特征在于，所述 點(diǎn)狀電極或者線型電極材料為銀漿、導(dǎo)電膠、焊錫中的任一種。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的無主柵、高效率背接觸太陽能電池組件，其特征在于，所述 導(dǎo)電膠為低電阻率導(dǎo)電粘接膠，其主要成分為導(dǎo)電粒子和高分子粘接劑。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的無主柵、高效率背接觸太陽能電池組件，其特征在于，所述 導(dǎo)電膠中的導(dǎo)電粒子為金、銀、銅、鍍金鎳、鍍銀鎳或鍍銀銅中的任一種或幾種的組合；所述 導(dǎo)電粒子的形狀為球形、片狀、橄欖狀、針狀中的任一種或幾種的組合；導(dǎo)電粒子的粒徑為 0· Olum ?5um〇
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的無主柵、高效率背接觸太陽能電池組件，其特征在于，所 述導(dǎo)電膠中的高分子粘接劑為環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、丙烯酸樹脂、有機(jī)硅樹脂中的任一 種。
18. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的無主柵、高效率背接觸太陽能電池組件，其特征在于，所述 點(diǎn)狀P電極的直徑為〇· 4mm?L 5mm，所述線型P電極的寬度為0· 4mm?L 5mm，所述同一 導(dǎo)電線上連接的兩個(gè)相鄰點(diǎn)狀P電極或線型P電極之間的距離7mm?IOmm ;所述點(diǎn)狀N電 極的直徑為〇· 4mm?I. 5mm，所述線型N電極的寬度為0· 4mm?I. 5mm，所述同一導(dǎo)電線上 連接的兩個(gè)相鄰點(diǎn)狀N電極或線型N電極之間的距離7mm?10_。
19. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的無主柵、高效率背接觸太陽能電池組件，其特征在于，所述 P電極與N電極之間設(shè)置有絕緣層，所述絕緣層材料為熱塑性樹脂或熱固性樹脂。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的無主柵、高效率背接觸太陽能電池組件，其特征在于，所述 樹脂為乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烴樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、丙烯酸樹脂、有機(jī)硅樹 脂中的任一種。
21. 根據(jù)權(quán)利要求11所述無主柵、高效率背接觸太陽能電池組件，其特征在于，所述太 陽能電池背板的電連接層分模塊設(shè)置，裝上電池片后形成電池模塊，所述電池模塊通過電 連接層兩側(cè)設(shè)置的匯流條電極連接，所述太陽電池層的電池片個(gè)數(shù)為1?120個(gè)，其中，包 括1?120個(gè)電池模塊，所述電池模塊包括1?120個(gè)電池片。
22. 無主柵、高效率背接觸太陽能電池組件的制備方法，包括以下步驟： 步驟一：制備電連接層：先將各平行排列的導(dǎo)電線間排列絕緣線，后同平行排列的絕 緣線交叉編織呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，最后將編織成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與涂覆有粘結(jié)劑的背板固定； 步驟二：將所述P匯流條電極和所述N匯流條電極設(shè)置于所述電連接層兩側(cè)，將背光面 設(shè)置有與P型摻雜層連接的P電極和與N型摻雜層連接的N電極的電池片與背板上電連接 層中的導(dǎo)電線電連接，所述電池片構(gòu)成太陽能電池層，連接電連接層上的匯流條電極； 步驟三：依次將前層材料、封裝材料和步驟二所制備出具有太陽能電池層的背板順序 進(jìn)行層疊，層壓得到電池組件。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的無主柵、高效率背接觸太陽能電池組件的制備方法，其特 征在于，所述電池片上的P電極和N電極在水平面上具有鏡面對稱結(jié)構(gòu)，當(dāng)電池片的數(shù)量大 于1時(shí)，組裝電池片的方式為，將第一塊電池片與電連接層連接后，將第二塊電池片在水平 面旋轉(zhuǎn)180度，兩片電池邊緣對齊，使第二塊電池片上的P電極與第一塊電池片上的N電極 在一條導(dǎo)電線上，然后正常放置第三片背接觸電池，使第三塊電池片上的P電極與第二塊 電池片的N電極在一條導(dǎo)電線上，重復(fù)上述操作形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，形成太陽能電池層。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述無主柵、高效率背接觸太陽能電池組件的制備方法，其特征 在于，所述層壓的參數(shù)根據(jù)封裝材料的硫化特性進(jìn)行設(shè)定，所述封裝材料為EVA，層壓參數(shù) 為145 °C下層壓16分鐘。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的無主柵、高效率背接觸太陽能電池組件的制備方法，其特 征在于，在P電極和N電極之間的絕緣層處絲網(wǎng)印刷上熱塑性樹脂或熱固性樹脂。
26. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的無主柵、高效率背接觸太陽能電池組件的制備方法，其特 征在于，在電連接層上設(shè)置定位件；步驟二中電池片與導(dǎo)電線的電連接方式為通過絲網(wǎng)印 刷的方式在電池片的P型摻雜層和N型摻雜層上涂覆導(dǎo)電膠，然后將涂覆好導(dǎo)電膠的電池 片通過電連接層上的定位件放置于電連接層上，所述導(dǎo)電膠在加熱過程中固化形成P電極 和N電極，經(jīng)加熱后使所述導(dǎo)電線同所述P型摻雜層或所述N型摻雜層通過所述導(dǎo)電膠形 成歐姆接觸，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電線與電池片的電連接。
27. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的無主柵、高效率背接觸太陽能電池組件的制備方法，其特 征在于，在電連接層上設(shè)置定位件；步驟二中電池片與導(dǎo)電線的電連接方式為通過在所述 導(dǎo)電線上采用鍍層工藝鍍有低熔點(diǎn)材料連接，然后將所述電池片通過所述電連接層上的 定位件放置于所述電連接層上，經(jīng)加熱過程后使導(dǎo)電線同所述P型摻雜層或所述N型摻雜 層通過低熔點(diǎn)材料熔化焊接固定形成P電極和N電極，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電線與電池片的電連接，所述 低熔點(diǎn)材料為鍍焊錫、錫鉛合金、錫鉍合金或錫鉛銀合金中的任一種。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26或27任一項(xiàng)所述的無主柵、高效率背接觸太陽能電池組件的制 備方法，其特征在于，所述的加熱過程在電池片正面使用加熱墊；所述加熱墊的加熱溫度為 40 ?80°C。
29. 根據(jù)權(quán)利要求26或27任一項(xiàng)所述的無主柵、高效率背接觸太陽能電池組件的制備 方法，其特征在于，所述的加熱方式為紅外輻射、電阻絲加熱、熱風(fēng)加熱中的任一種，加熱溫 度為150?500°C。
30. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的無主柵、高效率背接觸太陽能電池組件的制備方法，其特 征在于，所述鍍層工藝為熱浸鍍、電鍍或化學(xué)鍍中的任一種。
【文檔編號】H01L31/049GK104319301SQ201410505716
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】林建偉, 夏文進(jìn), 孫玉海, 張育政 申請人:蘇州中來光伏新材股份有限公司