採用疊層法製作高電壓輸出太陽能電池的方法

2023-05-16 20:03:56

專利名稱：採用疊層法製作高電壓輸出太陽能電池的方法
技術領域：
本發明涉及太陽能電池技術領域，特別涉及一種採用疊層方法，實現的製備具有高電壓輸出的太陽能電池的方法。
背景技術：
太陽能電池是一種由於光生伏特效應而將太陽光能直接轉化為電能的器件，當太陽光照到太陽能電池上時，通過其光伏效應就會把太陽的光能變成電能，產生電流。太陽能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優點。太陽能電池壽命長，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用；與火力發電、核能發電相比，太陽能電池不會引起環境汙染；太陽能電池可以大中小並舉，大到百萬千瓦的中型太陽電池 陣列，小到只供一戶用的太陽能電池組件，這是其它電源無法比擬的。現有的獲得一定電壓的太陽能電池組件通常是採用面板式組合方式，即將多片太陽能電池片串接在一起，各電池片相互隔離，採用層壓方式敷設在底板上，敷設層次由下向上依次為鋼化玻璃、EVA、電池、EVA、TPT背板，通常採用的串聯太陽能電池片為36片或72片。採用這樣的方式的好處在於，製作過程規範化，便於多組件組裝；其缺點在於所佔面積比較大，單片不能獲得較高的電壓。

發明內容
有鑑於此，本發明的目的之一是提供一種新型的採用疊層方式製作高電壓輸出太陽能電池的方法。創造性地改變了太陽能電池片的串聯方式，能夠在更小體積的條件下，實現高電壓輸出；本發明的目的之二是提供一種高電壓太陽能電池模塊。本發明的目的之一是通過以下技術方案實現的
本發明的採用疊層方式製作高電壓輸出太陽能電池的方法，包括以下步驟
步驟I :對太陽能電池片進行清洗；
步驟2 :根據需要的模塊輸出電壓，計算好需要串聯的太陽能電池片片數，將多片相同規格的太陽能電池片採用同向疊層的方式重合疊加在一起，即前一片太陽能電池片的背面朝向後一片太陽能電池片的正面，相鄰太陽能電池片之間設置有導電粘連物；
步驟3 :採用技術手段使導電粘連物牢固連接其前後的太陽能電池片，進行局部處理，得到電池片組件；
步驟4 :對電池片組件進行水平切割，得到能夠實現高電壓輸出的太陽能電池模塊。進一步，所述方法還包括步驟5，即將模塊的周邊鍍上保護層，得到成品。進一步，本發明中，所述步驟2中所述的導電粘連物為鋁箔，所述鋁箔的尺寸規格與太陽能電池片相仿，當採用鋁箔時，所述步驟3中採用的技術手段包括以下步驟
步驟31):將組件放入加熱裝置中進行加熱，加熱溫度為500°C 1000°C，時間為I 3min ；步驟32):將加熱後的電池片組件放入可封閉腔室中，緩緩抽取可封閉腔室中的空氣，使之形成負壓，通過兩側的施壓氣囊對電池片組件的首尾電池片施加壓力，使之實現牢固粘連；
步驟33):將壓合後的電池片組件放入加熱裝置中，在250°C 30(TC的條件下靜置2(T30min，然後取出自然冷卻至環境溫度；
所述步驟3中的局部處理是由於壓合時，鋁箔由於壓力而向外延伸固化形成毛邊，故需要在組件自然冷卻後將其切除。另外，步驟2中所述的導電粘連物也可以採用鋁漿，鋁漿刷制在太陽能電池片的正面和/或背面上，當採用鋁漿時，所述步驟3中採用的技術手段包括以下步驟
步驟31):將組件放入燒結裝置中進行燒結，燒結溫度為50(T90(TC，時間為f2min ；步驟32):將燒結完成的電池片組件放入加熱裝置中，在250 °C 30(TC的條件下靜置2(T30min，然後取出自然冷卻至環境溫度；
所述步驟3中的局部處理是對自然冷卻後的組件進行去毛邊處理；
進一步，當採用鋁漿作為導電粘連物時，所述步驟31中，燒結分為烘乾、預燒、燒結和降溫四個階段，其中燒結段從500°C迅速升溫至850°C左右，然後急劇降溫到500°C以下，燒結段所用時間在8-12s，而在850°C停留3 5s。進一步，所述保護層採用單層氮化矽或單層二氧化矽，或兩者交替製備；
進一步，所述步驟I中的清洗包括在真空條件下進行人工清洗或通過超聲波清洗； 進一步，所述太陽能電池片為單晶矽或多晶矽太陽電池，其正負電極在電池的正反
面；
進一步，所述步驟4中，切割得到的高電壓太陽能電池正負極在兩側，厚度在200-400 μm。本發明的目的之二是通過以下技術方案實現的
採用如前所述的方法製得的太陽能電池。本發明的有益效果是
本發明創造性地改變了太陽能電池片的串聯方式，能夠實現裝置體積小型化，同時滿足高電壓輸出的要求，整套工藝步驟較為簡單，採用現有的製作設備便可實現，並且能夠根據需要，方便地製造出具有多種輸出功率的電池模塊，具有較大的靈活性。本發明的其他優點、目標和特徵在某種程度上將在隨後的說明書中進行闡述，並且在某種程度上，基於對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發明的實踐中得到教導。本發明的目標和其他優點可以通過下面的說明書和權利要求書來實現和獲得。


為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步的詳細描述，其中
附圖為本發明的工藝步驟流程圖。
具體實施方式
以下將參照附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。應當理解，優選實施例僅為了說明本發明，而不是為了限制本發明的保護範圍。本發明的採用疊層法製作高電壓輸出太陽能電池的方法，主要包括以下步驟 步驟I :對太陽能電池片進行清洗；本實施例中，清洗包括在真空條件下進行人工清洗
或通過超聲波清洗。步驟2 :根據需要的模塊輸出電壓，計算好需要的太陽能電池片片數，將多片相同規格的太陽能電池片採用同向層疊的方式重合疊加在一起，即前一片太陽能電池片的背面朝向後一片太陽能電池片的正面，相鄰太陽能電池片之間設置有導電粘連物；
步驟3 :採用技術手段使導電粘連物牢固連接其前後的太陽能電池片，進行局部處理，得到電池片組件；
步驟4 :對電池片組件進行水平切割，得到高度在200-400 μ m的太陽能電池模塊。 步驟5 :將模塊的周邊鍍上保護層，得到成品。下面將針對導電粘連物採用鋁箔和鋁漿的不同技術處理進行說明。一、導電粘連物採用鋁箔，鋁箔的尺寸規格與太陽能電池片相仿，當採用鋁箔時，步驟3中採用的技術手段包括以下步驟
步驟31):將組件放入加熱裝置中進行加熱，加熱溫度為500°C 1000°C，時間為I 3min ；
步驟32):將加熱後的電池片組件放入可封閉腔室中，緩緩抽取可封閉腔室中的空氣，使之形成負壓，通過兩側的施壓氣囊對電池片組件的首尾電池片施加壓力，使之實現牢固粘連；
步驟33):將壓合後的電池片組件放入加熱裝置中，在250°C ^300oC的條件下靜置2(T30min，然後取出自然冷卻至環境溫度；
步驟3中的局部處理是由於壓合時，鋁箔由於壓力而向外延伸固化形成毛邊，故需要在組件自然冷卻後將其切除。二、導電粘連物採用鋁漿，鋁漿刷制在太陽能電池片的正面和/或背面上，當採用鋁漿時，所述步驟3中採用的技術手段包括以下步驟
步驟31):將組件放入燒結裝置中進行燒結，燒結溫度為50(T90(TC，時間總長為f 3min ;具體而言，是分為烘乾、預燒、燒結和降溫四個階段，其中燒結段從500°C迅速升溫至850°C，然後急劇降溫到500°C以下，這段時間約8-12s，而在850°C僅停留3 5s ;
步驟32):將燒結完成的電池片組件放入加熱裝置中，在250°C 30(TC的條件下靜置2(T30min，然後取出自然冷卻至環境溫度；
步驟3中的局部處理是對自然冷卻後的組件進行去毛邊處理。作為進一步的改進，在步驟5中，保護層採用單層氮化矽或單層二氧化矽，或兩者交替製備。以下將採用具體的實施例對本發明的整個工藝流程做一個詳細的說明，以下實施例中，多晶矽太陽能電池片為125mm*125mm，其正面為負極，背面為正極，設定輸出50v，由於每一片太陽能電池片的電壓值為O. 5v左右，因此，當需要50v的輸出電壓時，需要採用100片這樣的太陽能電池片。實施例一步驟I :對太陽能電池片在真空條件下進行人工清洗；
步驟2 :將100片相同規格的太陽能電池片採用同向層疊的方式重合疊加在一起，即前一片太陽能電池片的背面朝向後一片太陽能電池片的正面，相鄰太陽能電池片之間設置有招猜；
步驟3:採用技術手段使鋁箔牢固連接其前後的太陽能電池片，得到電池片組件，包括以下步驟
步驟31 :將組件放入加熱裝置中進行加熱，加熱溫度為600°C，時間為3min ；
步驟32 :將加熱後的電池片組件放入可封閉腔室中，緩緩抽取可封閉腔室中的空氣，使之形成負壓，通過兩側的施壓氣囊對電池片組件的首尾電池片施加壓力，使之實現牢固粘連；
步驟33 :將壓合後的電池片組件放入加熱裝置中，在250°C的條件下靜置30min，然後取出自然冷卻至環境溫度；
步驟34 :鋁箔由於壓力而向外延伸固化形成毛邊，在組件自然冷卻後將其切除。步驟4 :對電池片組件進行水平切割，得到厚度在320 μ m的太陽能電池模塊； 步驟5 :將模塊的周邊鍍上二氧化矽保護層，側面蒸鍍上電極，得到成品。實施例二 本實施例與實施例一的不同之處在於步驟3中，相關參數的選擇不同，本實施例的步驟3包括以下子步驟
步驟31 :將組件放入加熱裝置中進行加熱，加熱溫度為600°C，時間為Imin ；
步驟32 :將加熱後的電池片組件放入可封閉腔室中，緩緩抽取可封閉腔室中的空氣，使之形成負壓，通過兩側的施壓氣囊對電池片組件的首尾電池片施加壓力，使之實現牢固粘連；
步驟33 :將壓合後的電池片組件放入加熱裝置中，在280°C的條件下靜置25min，然後取出自然冷卻至環境溫度；
步驟34:鋁箔由於壓力而向外延伸固化形成毛邊，在組件自然冷卻後將其切除。另外，步驟4中，對電池片組件進行水平切割，得到厚度在200 μ m的太陽能電池模塊；
在步驟5中，將模塊的周邊鍍上氮化矽保護層，側面蒸鍍上電極，得到成品。實施例三
本實施例與實施例一的不同之處在於步驟3中，相關參數的選擇不同，本實施例的步驟3包括以下子步驟
步驟31 :將組件放入加熱裝置中進行加熱，加熱溫度為900°C，時間為Imin ；
步驟32 :將加熱後的電池片組件放入可封閉腔室中，緩緩抽取可封閉腔室中的空氣，使之形成負壓，通過兩側的施壓氣囊對電池片組件的首尾電池片施加壓力，使之實現牢固粘連；
步驟33 :將壓合後的電池片組件放入加熱裝置中，在300°C的條件下靜置20min，然後取出自然冷卻至環境溫度；
步驟34:鋁箔由於壓力而向外延伸固化形成毛邊，在組件自然冷卻後將其切除。另外，步驟4中，對電池片組件進行水平切割，得到厚度在400 μ m的太陽能電池模塊；
另外，本實施例的步驟5中，採用的保護層是先鍍制一層氮化矽，然後再鍍制一層二氧化矽的方式，保護效果更好。實施例四
步驟I :對太陽能電池片進行清洗；本實施例中，清洗包括在真空條件下進行人工清洗或通過超聲波清洗。步驟2 :根據需要的模塊輸出電壓，計算好需要的太陽能電池片片數，將多片相同規格的太陽能電池片採用同向層疊的方式重合疊加在一起，即前一片太陽能電池片的背面朝向後一片太陽能電池片的正面，相鄰太陽能電池片之間設置有導電粘連物；
步驟3 :導電粘連物採用鋁漿，鋁漿刷制在太陽能電池片的正面和/或背面上，包括以 下子步驟
步驟31 :將組件放入燒結裝置中進行燒結，燒結溫度為50(T90(TC，時間總長為f3min;本實施例中，燒結分為烘乾、預燒、燒結和降溫四個階段，其中燒結段從500°C迅速升溫至850°C左右，然後急劇降溫到500°C以下，燒結段所用時間在8s，而在850°C停留3s。步驟32 :將燒結完成的電池片組件放入加熱裝置中，在250°C的條件下靜置30min，然後取出自然冷卻至環境溫度；
步驟33 :對自然冷卻後的組件進行去毛邊處理。步驟4 :對電池片組件進行水平切割，得到厚度320 μ m的太陽能電池模塊。步驟5 :將模塊的周邊鍍上二氧化矽保護層，側面蒸鍍上電極，得到成品。實施例五
本實施例與實施例一的不同之處在於步驟3中，相關參數的選擇不同，本實施例的步驟3包括以下子步驟
步驟31 :將組件放入燒結裝置中進行燒結，燒結溫度為50(T90(TC，時間總長為f3min;本實施例中，燒結分為烘乾、預燒、燒結和降溫四個階段，其中燒結段從500°C迅速升溫至850°C，然後急劇降溫到500°C以下，燒結段所用時間在12s，而在850°C停留5s ；步驟32 :將燒結完成的放入加熱裝置中，在280°C的條件下靜置25min，然後取出自然冷卻至環境溫度；
步驟33 :對自然冷卻後的組件進行去毛邊處理。另外，在步驟5中，將模塊的周邊鍍上氮化矽保護層，側面蒸鍍上電極，得到成品。實施例六
本實施例與實施例一的不同之處在於步驟3中，相關參數的選擇不同，本實施例的步驟3包括以下子步驟
步驟31 :將組件放入燒結裝置中進行燒結，燒結溫度為50(T90(TC，時間總長為f3min;本實施例中，燒結分為烘乾、預燒、燒結和降溫四個階段，其中燒結段從500°C迅速升溫至850°C，然後急劇降溫到500°C以下，燒結段所用時間在10s，而在850°C停留4s ；步驟32 :將燒結完成的放入加熱裝置中，在300°C的條件下靜置20min，然後取出自然冷卻至環境溫度；
步驟33 :對自然冷卻後的組件進行去毛邊處理。另外，本實施例中，採用的保護層是先鍍制一層氮化矽，然後再鍍制一層二氧化矽的方式，保護效果更好。最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較
佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
權利要求
1.採用疊層法製作高電壓輸出太陽能電池的方法，其特徵在於所述方法包括以下步驟 步驟I :對太陽能電池片進行清洗； 步驟2:根據需要的模塊輸出電壓，計算好需要的太陽能電池片片數，將多片相同規格的太陽能電池片採用同向疊層的方式重合疊加在一起，即前一片太陽能電池片的背面朝向後一片太陽能電池片的正面，相鄰太陽能電池片之間設置有導電粘連物； 步驟3 :採用技術手段使導電粘連物牢固連接其前後的太陽能電池片，進行局部處理，得到疊層電池片組件； 步驟4:對疊層電池片組件進行水平切割，得到能夠實現高電壓輸出的太陽能電池。
2.根據權利要求I所述的採用疊層法製作高電壓輸出太陽能電池的方法，其特徵在於所述方法還包括步驟5，即將模塊的周邊鍍上保護層，得到成品。
3.根據權利要求I或2所述的採用疊層法製作高電壓輸出太陽能電池的方法，其特徵在於所述步驟2中所述的導電粘連物為鋁箔，所述鋁箔的尺寸規格與太陽能電池片相仿，當採用鋁箔時，所述步驟3中採用的技術手段包括以下步驟 步驟31):將組件放入加熱裝置中進行加熱，加熱溫度為500°C 1000°C，時間為l(T30min ； 步驟32):將加熱後的電池片組件放入可封閉腔室中，緩緩抽取可封閉腔室中的空氣，使之形成負壓，通過兩側的施壓氣囊對電池片組件的首尾電池片施加壓力，使之實現牢固粘連； 步驟33):將壓合後的電池片組件放入加熱裝置中，在250°C 30(TC的條件下靜置2(T30min，然後取出自然冷卻至環境溫度； 所述步驟3中的局部處理是由於壓合時，鋁箔由於壓力而向外延伸固化形成毛邊，故需要在組件自然冷卻後將其切除。
4.根據權利要求I或2所述的採用疊層法製作高電壓輸出太陽能電池的方法，其特徵在於所述步驟二中所述的導電粘連物為鋁漿，所述鋁漿刷制在太陽能電池片的正面和/或背面上，當採用鋁漿時，所述步驟3中採用的技術手段包括以下步驟 步驟31):將組件放入燒結裝置中進行燒結，燒結溫度為50(T90(TC，時間總長為I 3min ； 步驟32):將燒結完成的電池片組件放入加熱裝置中，在250°C 30(TC的條件下靜置2(T30min，然後取出自然冷卻至環境溫度； 所述步驟3中的局部處理是對自然冷卻後的組件進行去毛邊處理。
5.根據權利要求2所述的採用疊層法製作高電壓輸出太陽能電池的方法，其特徵在於所述保護層採用單層氮化矽或單層二氧化矽，或兩者交替製備。
6.根據權利要求4所述的採用疊層法製作高電壓輸出太陽能電池的方法，其特徵在於所述步驟31中，燒結分為烘乾、預燒、燒結和降溫四個階段，其中燒結段從500°C迅速升溫至850°C，然後急劇降溫到500°C以下，燒結段所用時間在8-12s，而在850°C停留3 5s。
7.根據權利要求I所述的採用疊層法製作高電壓輸出太陽能電池的方法，其特徵在於所述步驟I中的清洗包括在真空條件下進行人工清洗或通過超聲波清洗。
8.根據權利要求I所述的採用疊層法製作高電壓輸出太陽能電池的方法，其特徵在於所述太陽能電池片為單晶矽或多晶矽太陽電池。
9.根據權利要求I所述的採用疊法層製作高電壓輸出太陽能電池的方法，其特徵在於所述步驟4中，切割得到的高電壓太陽能電池正負極在兩側，厚度在200-400 μ m。
10.採用如權利要求I至9任一權利要求所述的採用疊層法製作高電壓輸出太陽能電池的方法製得的太陽能電池。
全文摘要
本發明公開了一種採用疊層法製作高電壓輸出太陽能電池的方法，所述方法包括以下步驟步驟1對太陽能電池片進行清洗；步驟2根據需要的模塊輸出電壓，計算好需要的太陽能電池片片數，將多片相同規格的太陽能電池片採用同向層疊的方式重合疊加在一起，即前一片太陽能電池片的背面朝向後一片太陽能電池片的正面，相鄰太陽能電池片之間設置有導電粘連物；步驟3採用技術手段使導電粘連物牢固連接其前後的太陽能電池片，進行局部處理，得到電池片組件；步驟4對電池片組件進行水平切割，得到成品。本發明創造性地通過改變太陽電池的串聯方式獲得高電壓輸出太陽能電池，能夠實現太陽電池組件體積小型化和高電壓輸出，同時整套工藝步驟較為簡單，具有較大的靈活性。
文檔編號H01L31/18GK102820381SQ20121031798
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月31日 優先權日2012年8月31日
發明者苑進社, 龍興明, 何傳紅 申請人:重慶師範大學