本發(fā)明涉及一種高轉(zhuǎn)化效率的異質(zhì)結(jié)太陽能電池組件，屬于光伏技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

由于傳統(tǒng)晶硅技術(shù)在轉(zhuǎn)換效率遇到技術(shù)瓶頸而成本壓力卻很大，目前行業(yè)內(nèi)占主流的傳統(tǒng)晶硅太陽能組件產(chǎn)品絕大部分都使用了類似TPT、TPE一類的高分子背板材料替代玻璃作為背板主體。但是高分子背板材料天然的光、熱老化性質(zhì)和環(huán)境不穩(wěn)定性，導(dǎo)致光伏組件在實地環(huán)境下工作一段時間后出現(xiàn)明顯的質(zhì)量下滑，主要表現(xiàn)為輸出功率衰減大、進水漏電、自燃等一系列重大質(zhì)量問題。據(jù)統(tǒng)計，截至2013年底，全國22個主要省市區(qū)已累計并網(wǎng)741個大型光伏發(fā)電項目，主要集中在日照充裕但環(huán)境惡劣的西北地區(qū)。國家發(fā)改委、北京鑒衡認證中心及杜邦公司等機構(gòu)或公司調(diào)查發(fā)現(xiàn)：這已并網(wǎng)的741個大型光伏發(fā)站中，存在大量的產(chǎn)品質(zhì)量問題，主要表現(xiàn)為組件背板開裂、涂層減薄，背板燃燒等，這導(dǎo)致了人們對光伏產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)境可靠性的密切關(guān)注。

在上述技術(shù)、成本、質(zhì)量等多方面發(fā)展背景下，如何將高轉(zhuǎn)化率的晶硅及薄膜復(fù)合型異質(zhì)結(jié)太陽能電池制作成異質(zhì)結(jié)光伏組件，并且具備可靠的質(zhì)量、環(huán)境可靠性及優(yōu)異的使用壽命是光伏太陽能晶硅及薄膜異質(zhì)結(jié)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的一個重要突破點。

經(jīng)檢索，目前尚未有公開的將這種高轉(zhuǎn)化率的晶硅及薄膜復(fù)合型異質(zhì)結(jié)太陽能電池制作成組件的組件封裝技術(shù)的報道，也沒有對此類異質(zhì)結(jié)光伏組件質(zhì)量可靠性的研究報道及其相關(guān)的專利。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是，提出一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池組件的新結(jié)構(gòu)，并結(jié)合加工工藝和封裝材料使得電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率和成品率均較高。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，提供一種高轉(zhuǎn)化效率的異質(zhì)結(jié)太陽能電池組件，包括前板玻璃、背板玻璃、位于前板玻璃和背板玻璃之間的中間層和外粘層；外粘層位于中間層的四周，所述中間層包括異質(zhì)結(jié)太陽能電池層、位于電池層與前板玻璃之間的上內(nèi)粘層、位于電池層與背板玻璃之間下內(nèi)粘層；電池層包括若干電池片和將電池片連接的導(dǎo)電柵線；所述異質(zhì)結(jié)太陽能電池組件還包括位于背板玻璃背面的接線盒，將接線盒與導(dǎo)電柵線連接的匯流導(dǎo)電條。

進一步地，所述導(dǎo)電柵線包括金屬導(dǎo)電條，金屬導(dǎo)電條包括銅基材和包覆銅基材的合金涂層，合金涂層的厚度不超過45μm。

進一步地，所述合金涂層選自鉛錫鉍合金、鉛錫銦合金、鉛錫銀合金及鉛錫鉍銀合金中 的一種。

進一步地，所述外粘層為丁基橡膠。

進一步地，所述丁基橡膠的水蒸汽傳輸速率小于0.03g/(m²·day)，絕緣阻值大于10¹⁰Ω·cm。

進一步地，所述上內(nèi)粘層和下內(nèi)粘層的厚度為300～500μm。

進一步地，所述上內(nèi)粘層和下內(nèi)粘層均為EVA；或上內(nèi)粘層和下內(nèi)粘層均為TPO；TPO電阻特性非常好，體電阻率可達到10¹⁵Ω·cm，優(yōu)于EVA。TPO為熱塑性聚烯烴和烯烴橡膠組成的聚合物共混物。

進一步地，TPO的體電阻率大于10¹⁵Ω·cm，水汽透過率小于4g/(m²·day)。

進一步地，所述EVA的交聯(lián)度大于80％，對紫外光的截止波長小于等于380nm，在380～1100nm光波段其透光率大于90％，體電阻率大于10¹⁴Ω·cm，水汽透過率小于40g/(m²·day)。

進一步地，背板玻璃上設(shè)通孔，匯流導(dǎo)電條通過該通孔將接線盒與導(dǎo)電柵線連接。

進一步地，所述電池片為晶硅/硅薄膜異質(zhì)結(jié)太陽能電池片。本發(fā)明所針對的異質(zhì)結(jié)可由兩種不同半導(dǎo)體材料構(gòu)成，也可由同種半導(dǎo)體材料但不同晶態(tài)結(jié)構(gòu)(如晶硅和硅薄膜)構(gòu)成。

進一步地，所述導(dǎo)電柵線由金屬導(dǎo)電條和TPO組成。

以下為對本發(fā)明的進一步說明。

本發(fā)明采用晶硅及薄膜復(fù)合型異質(zhì)結(jié)太陽能電池作為光伏發(fā)電功能單元，組件總共含有60片電池單元，采用5條低溫固化導(dǎo)電漿料和金屬導(dǎo)電條條將60片電池單元串接成一個完整的發(fā)電單元，使用前、背板玻璃的雙玻璃結(jié)構(gòu)作為組件的結(jié)構(gòu)主體，采用抗黃變EVA和高阻抗高阻水的丁基橡膠作為主體封裝材料，封裝結(jié)構(gòu)上為中間多疊層、四周阻擋式封裝結(jié)構(gòu)，輸出接線采用背板玻璃穿孔外接接線盒的接線方法。組件包括前板玻璃層、位于前板玻璃內(nèi)側(cè)下方的復(fù)合型異質(zhì)結(jié)太陽能電池層、位于電池層下方與前板玻璃平行的背板玻璃層、位于前板玻璃與背板玻璃層之間的內(nèi)粘層和外粘層，以及置于組件背面上的接線盒。

所述的異質(zhì)結(jié)太陽能光伏組件，其中太陽能電池片上無印刷主柵，直接用5條低溫固化導(dǎo)電漿料分別將金屬導(dǎo)電條與電池片的電極串接起來；所述的內(nèi)粘層分別鋪設(shè)在電池片與前板玻璃之間、電池片與背板玻璃之間；所述的前板玻璃設(shè)置在內(nèi)粘層之上；所述的背板玻璃設(shè)置在內(nèi)粘層之下；所述的外粘層設(shè)置在前板玻璃與背板玻璃之間；所述的接線盒設(shè)置在組件背面。

所述導(dǎo)電漿料是低溫固化漿料，固化溫度在80℃～180℃之間，電阻率小于或等于3×10^-3Ω·cm，固化成形寬度為0.6mm～0.8mm。

所述金屬導(dǎo)電條為銅金屬基材，銅箔導(dǎo)電率≥98％IACs(International Annealed Copper Standard)，銅基材表面覆蓋涂層，涂層采用鉛錫鉍合金，鉛錫銦合金，鉛錫銀合金及鉛錫鉍銀這四種合金中的一種，合金涂層與銅帶基材的重量比在0.1％～2％之間，合金涂層厚度不超過45μm，其熔點在130～200℃，寬度為0.6～0.8mm，厚度為0.2～0.8mm。

所述的異質(zhì)結(jié)太陽能光伏組件的排版方式為60片高效異質(zhì)結(jié)電池片串聯(lián)連接，每個電池片具有5條由低溫固化導(dǎo)電漿料和金屬導(dǎo)電條堆疊式連接組成的主柵線，在串接的正負極末端，用匯流金屬條將正極的5根主柵線和負極的5根主柵線分別匯流到正極和負極，從背板玻璃的圓孔引出，與后置的接線盒相連接。

所述的外粘層為丁基橡膠，水蒸汽傳輸速率小于0.03g/(m²·day)，絕緣阻值大于10¹⁰Ω·cm，制作寬度為9.5～14.5mm，厚度為0.55～0.75mm。

所述的上內(nèi)粘層為抗黃變抗老化的熱塑型高分子材料乙烯與醋酸乙烯共聚物(EVA：Ethylene Vinyl Acetate)經(jīng)高溫熔融發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而成，其特點是：交聯(lián)度大于80％，對紫外光的截止波長小于等于380nm，在380～1100nm光波段其透光率大于90％，厚度為300～500μm，體電阻率大于10¹⁴Ω·cm，水汽透過率小于40g/(m²·day)。

所述的下內(nèi)粘層為抗老化熱塑型高分子材料乙烯與醋酸乙烯共聚物(EVA：Ethylene Vinyl Acetate)經(jīng)高溫熔融發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而成，其特點是：交聯(lián)度大于80％，在410～1100nm光波段反射率大于94％，厚度為300～500μm，體電阻率大于10¹⁴Ω·cm，水汽透過率小于40g/(m²·day)。

所述的前板玻璃為絨面超白鋼化玻璃，長度為1655±2mm，寬度為990±2mm，厚度為2.0～4.0mm，體電阻率大于1×10¹⁰Ω·m，在380～1100nm光波段穿透率大于90.5％。

所述的背板玻璃為鋼化玻璃，長度為1655±2mm，寬度為990±2mm，厚度為2.0～4.0mm，體電阻率大于1×10¹⁰Ω·m；玻璃帶圓孔，孔徑為10～25mm，圓孔的圓心離鋼化玻璃的一條短邊的距離為15～25mm，離鋼化玻璃的一條長邊的距離為400～450mm。

所述的接線盒安裝在背板玻璃的圓孔上，匯流金屬條穿過背板玻璃的圓孔與接線盒相連接；使用硅膠進行盒體封裝和粘貼。盒體最大電學(xué)耐壓為：1000V DC；線纜最大電學(xué)耐壓能力為：AC 600/1000V、DC 1800V；二極管可耐受最大反向電壓為DC 1000V，可承受正向最大電流為30A。

本發(fā)明中的異質(zhì)結(jié)太陽能電池組件中，異質(zhì)結(jié)太陽能電池片由導(dǎo)電柵線連接，所述導(dǎo)電 柵線由低溫固化導(dǎo)電漿料和金屬導(dǎo)電條經(jīng)過兩次固化制成，兩次固化的溫度均不超過180℃；兩次固化分為預(yù)固化和完全固化；預(yù)固化也稱原位固化或稱一次固化，即在電池片低溫預(yù)串接后馬上加熱，使低溫固化導(dǎo)電漿料與金屬導(dǎo)電條和電池片之間形成初步的結(jié)合，便于后續(xù)操作，故其加熱的目標區(qū)域在低溫固化導(dǎo)電漿料與金屬導(dǎo)電條的連接處；完全固化可稱二次固化，是使低溫固化導(dǎo)電漿料與金屬導(dǎo)電條和電池片之間形成完全的結(jié)合，低溫固化導(dǎo)電漿料與金屬導(dǎo)電條固化后形成導(dǎo)電柵線，串接在電池片之間，故二次固化時，整個電池片串都要受熱使金屬導(dǎo)電條、低溫固化導(dǎo)電漿料和電池片的電極之間熔合。本發(fā)明利用低溫固化工藝將電池片之間串接，從而避免了傳統(tǒng)的焊接的高溫對異質(zhì)結(jié)電池片性能的影響，可以保持異質(zhì)結(jié)電池片的高轉(zhuǎn)換效率和制成光伏組件的成品率。

本發(fā)明的突出特點是：

1、實現(xiàn)了將異質(zhì)結(jié)電池制作成完整的光伏組件；并且該組件具有高的環(huán)境可靠性和優(yōu)異的使用壽命。

2、異質(zhì)結(jié)太陽能光伏組件的排版方式為60片高效異質(zhì)結(jié)電池片串聯(lián)連接，采用的是低溫固化導(dǎo)電漿料和金屬導(dǎo)電條堆疊式連接組成的主柵線式串接，滿足了高效電池的低溫要求，大大降低了電池到組件的功率損失，提高了組件的轉(zhuǎn)化效率。

3、與傳統(tǒng)晶硅組件的前板玻璃搭配塑料背板的主體結(jié)構(gòu)相比，由于此異質(zhì)結(jié)組件雙玻主體結(jié)構(gòu)搭配丁基橡膠外粘層做密封，無論玻璃還是丁基橡膠都具有優(yōu)秀的阻隔潮氣的能力、優(yōu)異的耐候性，此種封裝結(jié)構(gòu)可大大提高了產(chǎn)品的環(huán)境耐候性。同時，采用雙玻加雙EVA內(nèi)粘層結(jié)構(gòu)，即前板玻璃為絨面超白鋼化玻璃，背板也采用鋼化玻璃，雙鋼化玻璃復(fù)合結(jié)構(gòu)可以提高組件的機械強度，提高抗沖擊和抗壓強度，大大減少電池片破碎率。

4、采用兩面抗黃變抗老化TPO和高阻抗高阻水的丁基橡膠作為主體封裝材料，即使用熱塑性聚烯烴和烯烴橡膠組成的聚合物共混物(TPO)作為面對面貼合的封裝材料，使用丁基橡膠作為邊沿密封膠作為邊沿區(qū)域阻水絕緣的封裝材料，封裝結(jié)構(gòu)上為中間多疊層、四周包裹阻擋式封裝結(jié)構(gòu)，使得密封性良好。

附圖說明

圖1表示本發(fā)明提供的異質(zhì)結(jié)太陽能電池組件的側(cè)面剖視圖。

圖2表示本發(fā)明提供的異質(zhì)結(jié)太陽能電池組件的背面示意圖。

圖例說明：1是前板玻璃，2是上內(nèi)粘層，3是外粘層，4是電池層，5是下內(nèi)粘層，6是背板玻璃，7是接線盒，8是導(dǎo)電主柵線，箭頭表示光線入射方向。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。

實施例1

本實施例提供一種高轉(zhuǎn)化效率的異質(zhì)結(jié)太陽能電池組件，其側(cè)面的剖視結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括前板玻璃1、背板玻璃6、位于前板玻璃1和背板玻璃6之間的中間層和丁基橡膠制成的外粘層3；外粘層3位于中間層的四周，所述中間層包括異質(zhì)結(jié)太陽能電池層4、位于電池層4與前板玻璃1之間的上內(nèi)粘層2、位于電池層4與背板玻璃6之間下內(nèi)粘層5；電池層4包括若干電池片和將電池片連接的導(dǎo)電柵線8；所述異質(zhì)結(jié)太陽能電池組件還包括位于背板玻璃6背面的接線盒7，將接線盒7與導(dǎo)電柵線8連接的匯流導(dǎo)電條。上內(nèi)粘層2和下內(nèi)粘層5的厚度為400μm，均由TPO材料制成；背板玻璃6上設(shè)通孔，匯流導(dǎo)電條通過該通孔將接線盒7與導(dǎo)電柵線8連接。

本實施例還提供該高轉(zhuǎn)化效率的異質(zhì)結(jié)太陽能電池組件的制備方法，其制備工藝流程的具體步驟如下：

(1)對HJT(異質(zhì)結(jié))電池片進行質(zhì)量檢測和篩選；

(2)在篩選好的電池片正、背面上依次涂布上低溫固化導(dǎo)電漿料，低溫固化導(dǎo)電漿料為低溫導(dǎo)電銀漿，(低溫導(dǎo)電銀漿的組成為：銀粉固含量90-92％，固化劑及溶劑含量8-10％，固化溫度為140℃，電阻率為2×10^-3Ω·cm)，每面涂布的銀漿線條數(shù)目為10條，涂布方式為針頭吐膠；

(3)將帶有金屬導(dǎo)電條的TPO鋪設(shè)在涂布銀漿的HJT電池片上，一端接電池片的正極，另一端接與其順接的電池片的負極，金屬導(dǎo)電條與低溫銀漿堆疊后形成一個復(fù)合結(jié)構(gòu)將電池片串聯(lián)起來；串聯(lián)電池片的工藝環(huán)境溫度在90攝氏度加熱環(huán)境下對電池串進行原位固化(即第一次固化)，固化時間為50秒。

(4)在進行步驟(3)的同時，對前板玻璃進行清洗烘干以去除表面臟污和雜質(zhì)；將裁切好的TPO鋪設(shè)在前板玻璃上。

(5)將完成步驟(3)的電池片串放置在完成步驟(4)的TPO上；完成電池串與前板玻璃、上內(nèi)粘層的堆疊。

(6)在前板玻璃的四周涂布邊沿密封膠。

(7)將裁切好的TPO鋪放在鋪好的電池片串上，作為下內(nèi)粘層，此內(nèi)粘層TPO在對應(yīng)于背板玻璃穿孔處開孔以便匯流焊條能穿過；再蓋上清洗好的背板玻璃。至步驟(7)，由前板玻璃、上內(nèi)粘層、電池片串、下內(nèi)粘層、邊沿密封膠及背板玻璃組成的光伏組件主體材料完成了堆疊。

(8)將完成步驟(7)的組件半成品送入層壓，采用真空環(huán)境下加熱、加壓的方法，完成組件主體材料的相互反應(yīng)、結(jié)構(gòu)復(fù)合，同時完成電池串的二次固化，固化溫度130～180℃，時間為5～15分鐘。邊沿密封膠在此步驟中完成組件邊沿區(qū)域的封裝。

(9)將接線盒安裝在背板玻璃上；接線盒的盒內(nèi)接頭與穿過背板玻璃的匯流焊條分別對接并焊牢。使用硅膠對接線盒與玻璃接觸的區(qū)域進行密封。

(10)使用硅膠對接線盒盒體內(nèi)部進行灌注以密封盒內(nèi)接頭，蓋上接線盒蓋。

(11)對異質(zhì)結(jié)太陽能電池組件進行電絕緣性能測試、外觀檢查清理，對其輸出功率進行標定。

上述步驟中金屬導(dǎo)電條為銅金屬基材，銅基材表面覆蓋涂層采用鉛、錫、鉍合金，合金比重50Bi/28Sn/22Pb，合金共熔溫度100℃，金屬導(dǎo)電條寬度為0.8mm，厚度為0.2mm。

上述工藝制備的異質(zhì)結(jié)光伏組件的平均光電轉(zhuǎn)換效率為18.2％，組件的平均功率296W，成品率為95％，模擬測試測得該電池25年后的輸出效率保持在80％以上。