無主柵晶矽電池片太陽能組件的製作方法
2023-07-20 20:13:06
本實用新型屬於新能源技術領域，尤其涉及太陽能，具體的說是一種無主柵晶矽電池片太陽能組件。
背景技術：
全球性的化石能源危機與環境汙染推動了光伏行業的快速發展。目前，以晶矽電池片為主的組件佔據了全球光伏組件市場的80%以上；晶矽電池片發展至今，其製作成本及發電量成為其發展的主要制約因素。在製作成本方面，矽材料佔據著約60-70%的材料成本，銀漿料的用量佔據著約15-25%的材料成本；故而高純晶矽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換效率的影響；電池片的光電轉換效率嚴重依賴晶矽材料本身的結構，電池片的有效光照面積是取決於電池片主、細柵線的覆蓋面積。
晶矽電池片的發電基體是矽片，常規的電池片印有許多條細柵線用以收集矽片受到光照後產生的電流，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。
在電池片中，由於背面電極的面積越大，其收集電流的能力越強，故希望其越大越好；一方面背面電極面積越大，其對少數載流子的複合能力越強，不利於收集電流，故希望其越小越好；如何在背面電極的面積大小上取得平衡是目前需要解決的問題。另外，電池片正面電極及背面電極的製作會破壞其PN結結構，已經破壞的PN結結構不能產生電流以及良好地傳導電流。常規電池片主柵線的印刷燒結已經對相應的PN結造成了破壞，故而只能改變背電極的面積大小來達到收集電流的最佳情況，然而在我們的實驗中認證出：常規電池片背電極面積沒有達到最佳的優化，未最佳優化的背面電極會破壞PN結結構以及降低載流子收集效率。實際生產中，背面電極與正面電極並不對應設置，正面電極和背面電極均會對PN結造成破壞，而不對應設置的正面、背面電極將兩個區域的P或者N破壞掉，進而導致兩個區域的PN結都不能提供較好的發電效果；在焊接過程中，由於正面和背面電極不對應設置，也會導致PN結進一步破壞，因此從結構及組件焊接方面，儘量減小電極和焊接帶來的破壞是目前亟待解決的問題。
技術實現要素：
本實用新型的目的在於提供一種基於無主柵電池片、在不大量修改設備及工藝的前提下、降低生產成本和通過提高PN結保有率的方法來提高發電量的無主柵晶矽電池片太陽能組件。
為了達到上述目的，本實用新型採用的技術方案為：一種無主柵線晶矽電池片太陽能組件，包括正面玻璃、背面玻璃、EVA層和焊帶，還包括無主柵電池片，正面玻璃和背面玻璃之間密封有EVA層，EVA層之間密封有無主柵電池片，焊帶將相鄰無主柵電池片焊接連接，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，背面設有鋁背並陣列設有背面電極，還包括加粗細柵線和主柵線保留部，電池片的細柵線的垂直方向的兩端設有矩形細柵線端頭，矩形細柵線端頭的之間設有垂直於細柵線的加粗細柵線，矩形細柵線端頭與加粗細柵線之間設有主柵線保留部，在電池片背面設置的背面電極與主柵線保留部對應設置，主柵線保留部中心線與背面電極中心線在一條直線上,背面電極尺寸規格長度為14mm寬度為2.2mm，主柵線保留部的尺寸為長度為10mm寬度為0.6mm，焊帶的覆蓋連接區域為一對矩形細柵線端頭以及該對主柵線端頭之間的加粗細柵線和主柵線保留部。
本實用新型組件在生產過程中，不改變組件結構及其所用材料，在保持原有生產工藝基礎上，對電池片背面電極進行修改，使得背面電極與正面的主柵線保留部對應設置，這樣在焊接及冷卻過程中，最大限度的保證電池片兩面均受熱，繼而保證了電池片不會出現局部過熱而膨脹或者局部冷卻過快，背面電極與主柵線保留部對應設置還可以避免了背面電極燒結帶來對PN結的雙重破壞，對電池片本身的發電性能帶來的損害，因此，本實用新型更適於無主柵電池片的發電以及電流的收集，並且降低製作成本和提高電池片收集載流子的效率。
本實用新型無主柵電池片將主柵線去掉，採取加粗細柵線和焊接增強點，以及在端部採用矩形細柵線斷頭的方式，降低了因為主柵線用銀量大帶來的高成本。
同時，由於主柵線較寬，去掉主柵線之後，原來被其遮擋的電池片部分也參與發電，因此發電量有1%-2%的提升，具有重要意義。
矩形細柵線端頭由細柵線圍成的矩形，其長*寬=4mm*3mm，細柵線寬度為0.036mm。
加粗細柵線寬度為常規細柵線的2-3倍。
主柵線保留部的尺寸為長度為10mm寬度為0.6mm。
加粗細柵線為4條或5條。
垂直的加粗細柵線能較好地解決EL圖像、IV曲線測試通過率的問題，主柵保留部有助於解決焊接過程中兩端虛焊、斷柵問題，垂直的細柵線能解決TC老化的虛焊、斷柵問題。
根據已經進行的相關實驗作為依據，本組件的其它性能均達到現有技術同等水平，基於此電池片的設計，我們既保證了電池片及組件的發電效果和可靠性，降低電池片的成本以及提高其發電量。其中，主柵線的去除可減少正面銀漿使用量的50%—70%，可降低電池片的成本的10%—21%；用更直觀的數據說明，以發電量為10兆瓦的光伏電站計算，可以節約材料成本近230—380萬元人民幣。此外，在發電量方面，主柵線的去除及配合特殊焊帶的使用，其可增加發電效率的1%—2%；用更直觀的數據說明，以發電量為10兆瓦的光伏電站計算，年發電量可至少增加30—60MW。
本實用新型在實際生產過程中，只需要將部分印刷網版進行改造即可進行生產，未更改原有生產工藝，不會增加生產成本。
多塊電池片的連接方式依舊採用串聯焊接，無需更換焊帶材料以及無需改變組件生產工藝和設備。
因此本實用新型在保證太陽能組件的基本功能外，提高了PN結的保有率，在保證無主柵電池片的基礎上，提高發電量，具有推廣意義。
附圖說明
圖1本實用新型側面剖視結構示意圖；
圖2本實用新型電池片連接結構示意圖；
圖3本實用新型電池片正面結構示意圖；
圖4為圖3中A部局部放大結構示意圖；
圖5本實用新電池片型背面結構示意圖；
圖6本實用新型單片電池片側面結構示意圖；
圖7現有技術背面電極與正面電極結構示意圖。
圖中：1矩形主柵線端頭；2加粗細柵線；3主柵線保留部；4電池片；5背面電極；6鋁背；7正面玻璃；8背面玻璃；9EVA層；10焊帶。
具體實施方式
下面結合附圖對本實用新型做進一步的描述。
一種無主柵線晶矽電池片太陽能組件，包括正面玻璃7、背面玻璃8、EVA層9和焊帶10，還包括無主柵電池片，正面玻璃7和背面玻璃8之間密封有EVA層9，EVA層9之間密封有無主柵電池片，焊帶10將相鄰無主柵電池片焊接連接，包括電池片4、細柵線和背面電極5，電池片4的正面橫向密布細柵線，背面設有鋁背6並陣列設有背面電極5，還包括加粗細柵線2和主柵線保留部3，電池片4的細柵線的垂直方向的兩端設有矩形細柵線端頭1，矩形細柵線端頭1的之間設有垂直於細柵線的加粗細柵線2，矩形細柵線端頭1與加粗細柵線2之間設有主柵線保留部3，在電池片4背面設置的背面電極5與主柵線保留部3對應設置，主柵線保留部3中心線與背面電極5中心線在一條直線上,背面電極尺寸規格長度為14mm寬度為2.2mm，主柵線保留部3的尺寸為長度為10mm寬度為0.6mm，焊帶10的覆蓋連接區域為一對矩形細柵線端頭1以及該對主柵線端頭之間的加粗細柵線2和主柵線保留部3。
矩形細柵線端頭1由細柵線圍成的矩形，其長*寬=4mm*3mm，細柵線寬度為0.036mm。
加粗細柵線2寬度為常規細柵線的2-3倍。
主柵線保留部3的尺寸為長度為10mm寬度為0.6mm。
加粗細柵線2為4條或5條。
根據已經進行的相關實驗作為依據，本組件的其它性能均達到現有技術同等水平，基於此電池片的設計，我們既保證了電池片及組件的發電效果和可靠性，降低電池片的成本以及提高其發電量。其中，主柵線的去除可減少正面銀漿使用量的50%—70%，可降低電池片的成本的10%—21%；用更直觀的數據說明，以發電量為10兆瓦的光伏電站計算，可以節約材料成本近230—380萬元人民幣。此外，在發電量方面，主柵線的去除及配合特殊焊帶的使用，其可增加發電效率的1%—2%；用更直觀的數據說明，以發電量為10兆瓦的光伏電站計算，年發電量可至少增加30—60MW。
當然，上述內容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認為用於限定對實用新型的實施例範圍。本實用新型也並不僅限於上述舉例，本技術領域的普通技術人員在本實用新型的實質範圍內所做出的均等變化與改進等，均應歸屬於本實用新型專利涵蓋範圍。