太陽能無主柵線晶矽電池片的製作方法

2023-07-20 20:12:51

本實用新型屬於新能源技術領域，尤其涉及太陽能，具體的說是一種太陽能無主柵線晶矽電池片。

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。

在無主柵線電池片技術上，目前有許多方法並列舉部分案例如下。

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

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，之後用嵌有一排鍍低熔點金屬銅絲的薄膜覆蓋在細柵上，再經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、組件及製備工藝》[專利號：CN104282788A]中提到，把電池片的主柵線去除同時把電池片的串聯點放置於電池片背面，這種方法將進一步提高電池片的有效光照面積。

4.黃強的《光伏電池模塊及其製作方法》[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。

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

然而這些現有技術都忽略了一個客觀事實，那就是現有生產設備及公知技術，對上述技術方案不能實現量產，如果採用上述技術方案，則需要大面積更換生產設備，並且，更換或改進晶矽電池片結構來降低電池片成本及提高電池片發電量，這些方法一般具有或工藝複雜，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用的材料，將帶來大量的工作調整，例如材料的研發、新材料之間的匹配問題以及設備的更新換代，這無疑增加了組件生產成本如上述專利②、④。針對類似於專利①的無主柵線電池片技術，雖然沒有改變電池片結構以及現有的組件生產工藝，但是通過我們大量的實驗驗證，發現銅絲與細柵之間的附著力太小，在TC熱循環可靠性測試中其電池片焊接處電學連接變差，並且電池片兩端的焊接位置容易出現虛焊及斷柵現象（如附圖5-6所示），方框圈出部分即為虛焊及斷柵現象。類似於現有技術⑤⑥，其改變了現有太陽能電池片的整個生產工藝，因此，並不具備量產的可能性。

如何在保持原有組件生產工藝基礎上，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成本，並且提高單片電池片的發電量。是目前太陽能電池片領域亟須解決的問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種基於現有技術設備，在不大量修改設備及工藝的前提下，降低生產成本和提高發電量的太陽能無主柵線晶矽電池片。

為了達到上述目的，本實用新型採用的技術方案為：一種太陽能無主柵線晶矽電池片，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，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。

本實用新型將主柵線去掉，採取加粗細柵線和保留部分主柵線，以及在端部採用矩形細柵線斷頭的方式，將主柵線的功能保留的同時，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，細柵線為常規細柵線，尺寸為0.036mm。

加粗細柵線寬度為常規細柵線的2-3倍。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。

主柵線保留部的尺寸為長度為10mm寬度為0.6mm。

矩形細柵線端頭、加粗細柵線和主柵保留部為對應的4組或5組。

晶矽太陽能電池片主要由：把光轉化為電的高純晶矽材料、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。按照目前的電池片材料成本計算，矽材料約佔60-70%，銀用量約佔15-25%；而在銀的使用量方面上，正面電極的銀質量比較好，背面電極質量不如正面，一般情況下正面用的純銀，背面用的銀—鋁合金。

根據已經進行的相關實驗做為依據，本電池片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晶矽電池片的基本功能外，降低了成本，提高了發電量，對於整個太陽能電池板行業具有指導意義，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本實用新型正面結構示意圖；

圖2為圖1中A部局部放大結構示意圖；

圖3本實用新型背面結構示意圖；

圖4本實用新型側面結構示意圖；

圖5現有技術直接去除主柵線以後，焊接過程中產生的虛焊、斷柵問題圖；

圖6現有技術直接去除主柵線以後，TC熱循環過程中產生的虛焊、斷柵問題圖。

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；。

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。

一種太陽能無主柵線晶矽電池片，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，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。

矩形細柵線端頭1由細柵線圍成的矩形，其長*寬=4mm*3mm，細柵線為常規細柵線，尺寸為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。

如圖1所示，矩形細柵線端頭1、加粗細柵線2和主柵保留部3為對應的4組。

在其他實施例中，矩形細柵線端頭1、加粗細柵線2和主柵保留部3為對應的5組。

這裡的組數並不局限於4-5組，根據實際生產需要可以進一步修改數量。

根據已經進行的相關實驗作為依據，本電池片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。