防止晶矽太陽能模塊的有害極化和黑線現象發生的方法
2023-10-11 22:30:39
專利名稱：防止晶矽太陽能模塊的有害極化和黑線現象發生的方法
技術領域：
本發 明涉及太陽能光伏(PV)系統的多功能絕緣層，該多功能絕緣層可以防止晶矽太陽能模塊的有害極化(PID)和黑線現象的發生，並可通過上頻譜和下頻譜轉換來改進輸出功率。
背景技術：
光伏組件系統的發電量能力及在外界環境中的使用可靠性問題是光伏客戶最為關注的問題。目前光伏客戶投訴的主要訴求點之一就是組件在使用過程中會發生電池表面的有害極化(PID)誘發組件功率的大幅衰減以及由於水汽影響形成的黑線、水痕現象，不僅影響外觀，還影響組件的發電量的能力。目前，很多光伏企業都在從電池端和組件封裝材料端通過工藝的改善、材料的優化來解決PID及水痕的問題。比如專利US8188363B2公開了一種方法，通過在封裝玻璃及封裝膠膜EVA之間設置一層高體積電阻率的絕緣層，可有效防止電荷在電池片表面積累，防止組件PID現象的產生。水痕及黑線現象主要出現在鄰海市場，由於海邊空氣中水汽較多，且含有鹽分，給微化學環境提供了良好的電解質，此時，含有鹽分的水汽透過組件的背板滲入組件內部，將使得電池表面的銀漿發生電化學氧化反應，形成氧化銀，也就會產生黑線或水痕現象。所以組件的低水汽透過率處理是非常必要的。目前可同時解決這兩個問題的方法還沒有報導過。
發明內容
因此，本發明的目的是通過在電池片(solar cell)上下表面用一定的印刷塗覆工藝形成緻密的絕緣層，構造一種組件內電池片的新穎結構。電池片上表面(受光面)可為單純的絕緣材料層，或者是含有螢光轉換成分的絕緣層，電池片下表面(背場面)可為含乾燥劑成分的絕緣層，從而有效防範PID現象及水痕或黑線現象的產生。經實驗證明，本發明的技術可應用於傳統晶矽組件來防太陽能電池表面有害極化(PID)，使得傳統晶矽組件受PID影響程度僅次於非晶矽薄膜組件，黑線現象可得到有效的遏制，這將大大提高了組件的發電量，從客戶端的角度為其降低了發電成本。另外，還可通過光譜的有效轉換，充分利用原本無法使用的太陽能部分光源，來提高組件的輸出功率。根據本發明的一個方面,一種太陽能電池片的處理方法,其特徵在於,包括在太陽能電池片的受光面形成第一絕緣層；在太陽能電池片的背場面形成含乾燥劑的第二絕緣層。根據本發明的一個方面，通過在受光面塗敷絕緣材料有機溶液來形成所述第一絕緣層，通過在背場面塗敷含有乾燥劑的絕緣材料有機溶液來形成所述第二絕緣層。根據本發明的一個方面，所述第一絕緣層和第二絕緣層包括透明絕緣基質。根據本發明的一個方面，所述第一絕緣層還包括螢光轉換材料。根據本發明的一個方面，所述螢光轉換材料以5wt%-10wt%的質量百分比均勻分散在絕緣基質中。根據本發明的一個方面，所述螢光轉換材料包括銪離子的有機配合物，或鐿離子的有機配合物。根據本發明的一個方面，所述第一絕緣層的絕緣基質的光譜透過率為90%以上、厚度約為O. 2-1. 5mm、體積電阻率大於IO16 Ω cm,或大於IO15 — IO18 Ω cm。根據本發明的一個方面，所述第二絕緣層中所含的乾燥劑為二氧化矽、氧化鈣、納米級分子篩、或活性炭。根據本發明的一種太陽能電池組件的製造方法，包括形成多個太陽能電池片；以上述方法處理所述多個太陽能電池片；封裝經處理的所述多個太陽能電池片。
根據本發明的一種太陽能電池片，其特徵在於，所述太陽能電池片在其受光面具有含螢光轉換材料的絕緣層，在其背場面具有含乾燥劑的絕緣層。
包括附圖是為提供對本發明進一步的理解，它們被收錄並構成本申請的一部分，附圖示出了本發明的實施例，並與本說明書一起起到解釋本發明原理的作用。附圖中圖I示出傳統的晶矽太陽能電池組件。圖2示出根據本發明的晶矽太陽能電池組件。圖3示出根據本發明的實施例的晶矽太陽能電池組件的塗覆有絕緣層的電池片結構。圖4示出根據本發明的另一實施例的晶矽太陽能電池組件的塗覆有絕緣層的電池片結構。圖5示出電池片的受光面和背場面絕緣層塗覆區域。
具體實施例方式圖I示出傳統的晶矽太陽能電池組件，其從上往下包括透明的頂蓋I (例如，玻璃)、封裝膠膜2 (例如EVA)、多個太陽能電池片3、封裝膠膜2 (例如EVA)、以及背板4。圖2示出根據本發明的晶矽太陽能電池組件。可以看出，通過將本發明應用於傳統的晶矽太陽能電池組件，在每個太陽能電池片3的上表面和下表面分別形成了絕緣層5。根據本發明的太陽能電池片的具體結構在圖3和圖4中詳細示出。在太陽能電池片的上表面塗覆一層絕緣層5。如圖3所示，該絕緣層5可僅僅為透明的絕緣層。根據本發明的實施例，該絕緣層5的要求可為體積電阻率要大於10的16次方(可另選的，大於10的15次方一 18次方)Qcm;光譜透過率為90%以上，可為PMMA、乙烯-四氟乙烯共聚物或者其他具有相同性能的透明介質；厚度約為O. 2-1. 5mm。可選的，如圖4所示，絕緣層5也可為含有填料螢光轉換材料7即稀土配合物、有機染料或者量子點的絕緣層。此時要求螢光物質所佔比例最大限度不影響可見光透過為宜，通常以5wt%-10wt%的質量百分比均勻分散在絕緣基質中。如圖3和圖4中所示，在太陽能電池片的下表面(背場面)塗覆一層含有填料乾燥劑成分6的絕緣層，其中乾燥劑可為二氧化矽、氧化鈣、納米級分子篩、活性炭等等。該絕緣層的基質與電池上表面的絕緣層相同，乾燥劑的適宜含量隨著不同乾燥劑材料而改變，以不影響乾燥劑在溶液狀態下的絕緣基質的分散均勻性、絕緣基質的可流動性、以及該絕緣基質與電池片背場之間一定的剝離強度為宜。乾燥劑的通常含量為lwt%-10wt%的質量百分比。通過高速機械攪拌等方法將乾燥劑分散在絕緣基質溶液中，粒徑越小越好，I微米以下。溶液狀態的絕緣基質在太陽能電池片上下表面的塗覆可通過旋塗、噴霧塗布、溼塗、滴塗或者絲網印刷等方法來實現，塗覆後經過一定溫度下的燒結，可在電池片上下表面形成緻密的絕緣層，該一系列的工藝過程均可通過流水線實現大規模作業。實施方 案I (圖3所示)a.配製溶液將絕緣材料PMMA溶於四氫呋喃等有機溶劑中，密度約為I. 1—1. 9KG/L，從而獲得PMMA的有機溶液，用於形成太陽能電池片上表面(受光面)的絕緣層。按質量比9%稱取氧化鈣，通過高速機械攪拌，均勻分散在上述PMMA溶液中，從而獲得含有氧化鈣的PMMA溶液，用於形成太陽能電池片下表面(背場面)的絕緣層。b.塗敷太陽能電池片表面利用網版或者掩模將電池片的正負主柵線保護起來，通過絲網印刷或者噴凃方面分別將PMMA的有機溶液塗覆在太陽能電池片的上表面(受光面)的非主柵部分，並將含有氧化鈣的PMMA溶液均勻塗覆在太陽能電池片的下表面(背場面)的非主柵部分(如圖5所示)。再將電池片放入燒結爐中200度以下進行燒結lOmin，等有機溶劑揮發乾後，會在電池的受光面及背場面均可形成緻密的絕緣保護層5，如圖3所示。此時，再將這些電池進行正常工序的電氣連接、封裝，得到的組件將在PID及水痕、黑線方面有很大的優勢。對於PID，除了正常的組件封裝保護外，由於在電池片表面又形成了另外一層緻密均勻的PMMA絕緣層，它比單單由EVA等封裝膠膜在電池表面形成的絕緣層與電池片表面結合更好、更均勻以及絕緣性更好(雙重保護)。該PMMA絕緣層將阻止漏電流電荷在太陽能電池表面的累積，有效防止由於電勢差引起的功率衰減。而對於水痕或者黑線，電池片上表面(受光面)塗覆的絕緣層對水汽有一定程度的阻隔，另外，由於在電池片下表面(背場面)塗覆了含有乾燥劑氧化鈣的絕緣層，可吸收從組件背板處入侵的水汽，從而有效阻隔水汽從電池片隱裂或者破片處進入。通過電池片上表面(受光面)和下表面(背場面)的絕緣層的雙重阻隔，可大幅度減少組件內部的水汽含量，從而減少或者避免引起黑線或水痕的氧化銀的產生。該結構工藝實現容易，可大規模工業化生產，可廣泛應用於組件生產中以有效防止組件PID現象及水痕現象。實施方案2 (圖4所示)該實施方案與實施方案I類似，區別在於在上述用於太陽能電池上表面(受光面)的溶液中按3%比例加入均勻分散的銪離子的有機配合物或者鐿離子的有機配合物。加入上述稀土成分的目的是通過螢光上轉換或者螢光下轉換的原理，將原本傳統電池不能利用到的或者利用率較低的太陽光如300nm之前或者IOOOnm之後的紅外光轉換到太陽能電池最佳利用波段，提高組件功率。由此，在不影響絕緣層的絕緣性的條件下，不光能有效防止PID、水痕的現象產生，還可提高組件功率。技術效果本發明所提出的結構相對現有技術，在保證電池片有效電氣連接、組件有效封裝基礎上，可 有效遏制組件PID現象以及黑線或水痕現象的產生，從而可提升光伏組件的質量，降低發電成本。
權利要求
1.一種太陽能電池片的處理方法，其特徵在於，包括 在太陽能電池片的受光面形成第一絕緣層； 在太陽能電池片的背場面形成含乾燥劑的第二絕緣層。
2.如權利要求I所述的太陽能電池片的處理方法，其特徵在於，通過在受光面塗敷絕緣材料有機溶液來形成所述第一絕緣層，通過在背場面塗敷含有乾燥劑的絕緣材料有機溶液來形成所述第二絕緣層。
3.如權利要求I所述的太陽能電池片的處理方法，其特徵在於，所述第一絕緣層和第二絕緣層包括透明絕緣基質。
4.如權利要求3所述的太陽能電池片的處理方法，其特徵在於，所述第一絕緣層還包括螢光轉換材料。
5.如權利要求4所述的太陽能電池片的處理方法，其特徵在於，所述螢光轉換材料以5wt%-10wt%的質量百分比均勻分散在所述透明絕緣基質中。
6.如權利要求4所述的太陽能電池片的處理方法，其特徵在於，所述螢光轉換材料包括銪離子的有機配合物，或鐿離子的有機配合物。
7.如權利要求3所述的太陽能電池片的處理方法，其特徵在於，所述第一絕緣層的絕緣基質的光譜透過率為90%以上、厚度約為O. 2-1. 5mm、體積電阻率大於IO16Qcm,或大於IO15 — IO18Qcm0
8.如權利要求I所述的太陽能電池片的處理方法，其特徵在於，所述第二絕緣層中所含的乾燥劑為二氧化矽、氧化鈣、納米級分子篩、或活性炭。
9.一種太陽能電池組件的製造方法，包括 形成多個太陽能電池片； 以權利要求I 一 8中任一項所述方法處理所述多個太陽能電池片； 封裝經處理的所述多個太陽能電池片。
10.一種太陽能電池片，其特徵在於，所述太陽能電池片在其受光面具有含螢光轉換材料的絕緣層，在其背場面具有含乾燥劑的絕緣層。
全文摘要
本發明公開了防止晶矽太陽能模塊的有害極化和黑線現象發生的方法。根據本發明的一種太陽能電池片的處理方法，其特徵在於，包括在太陽能電池片的受光面形成第一絕緣層；在太陽能電池片的背場面形成含乾燥劑的第二絕緣層。第一絕緣層可為單純的絕緣材料層，第二絕緣層可為含乾燥劑成分的絕緣層。第一絕緣層還可是含有螢光轉換成分的絕緣層，從而通過上頻譜和下頻譜轉換來改進輸出功率。
文檔編號H01L31/055GK102779904SQ20121029306
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月17日 優先權日2012年8月17日
發明者潘秀娟 申請人:常州天合光能有限公司