太陽能電池組件及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及太陽能電池領(lǐng)域，具體地設(shè)及太陽能電池組件及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 關(guān)于傳統(tǒng)電池片矩陣，目前的主要結(jié)構(gòu)：電池的銀主柵通過焊帶與相鄰電池的背 面焊接，制作柵線的漿料主要成分為價(jià)格較高的貴金屬銀，焊帶大多數(shù)為鍛有錫鉛合金的 銅帶，普通組件使用EVA作為封裝膜，使用高分子材料作為背板，在長(zhǎng)期的使用中發(fā)現(xiàn)了如 下一些缺陷。
[0003] 第一：背板為具有一定水汽透過率的高分子背板材料，環(huán)境中的水汽和腐蝕性氣 體可W透過背板進(jìn)入組件中，腐蝕電池片和焊帶，降低組件壽命；第二：性能較好的TPT背 板成本很高，而普通非Tedler背板在一段時(shí)間使用后很容易發(fā)生黃變、開裂、粉化等，組件 的功率和壽命都會(huì)受到影響，近期發(fā)現(xiàn)的組件閃電紋的原因也在于此；第=，高分子材料的 耐磨性較低，在多風(fēng)沙地帶，背板上的抗老化層很快被磨損掉，導(dǎo)致PET層（或銅功能層） 暴露在空氣中，而PET層更易磨損，組件整體的耐磨性較低；第四，背板自身是柔性材料，在 背面對(duì)于電池片基本無物理保護(hù)，受到壓力或撞擊時(shí)電池片很容易開裂；第五，EVA中雖然 添加了紫外吸收劑，但是長(zhǎng)時(shí)間的戶外暴曬下，紫外吸收劑會(huì)逐漸被消耗掉。在紫外光和水 汽綜合作用下，EVA會(huì)發(fā)生降解黃變，降低組件功率輸出，并且產(chǎn)生醋酸等小分子，同樣會(huì)腐 蝕焊帶和電池片，縮短組件壽命并降低效率。
[0004] 另外，電池片和焊帶通常采用Sn、Pb合金焊接，但Sn、Pb合金因含有Pb,對(duì)環(huán)境存 在污染，非綠色材料，不利于推廣使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本申請(qǐng)是基于發(fā)明人對(duì)W下事實(shí)和問題的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)作出的：
[0006] 相關(guān)技術(shù)中，太陽能電池片的正面通常設(shè)置有主柵線和副柵線，用于導(dǎo)出電池片 通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)所產(chǎn)生的電流。為了提高電池片的效率，目前的太陽能電池 廠商都在致力于研究如何提高主柵線的數(shù)量。現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)成功的將主柵從2根提高到 3根，甚至提高至5根。
[0007] 但是，現(xiàn)有技術(shù)中，主柵線是通過印刷主要成分為價(jià)格昂貴的銀的漿料制備而成 的，因此，其制備成本非常高，增加銀主柵線的根數(shù)必然導(dǎo)致成本的增加。同時(shí)，現(xiàn)有的銀主 柵線的寬度大（例如，寬度達(dá)到2mm W上），增加銀主柵線的根數(shù)也會(huì)增到遮光面積，導(dǎo)致電 池片的轉(zhuǎn)換效率降低。
[000引因此，從降低成本、減少遮光面積的角度出發(fā)，相關(guān)技術(shù)中將原本印刷在電池片上 的銀主柵線替換為金屬絲，如銅絲，通過銅絲與副柵線焊接，進(jìn)而銅絲作為主柵線導(dǎo)出電 流。由于不再使用銀主柵線，其成本可W大幅降低，同時(shí)由于銅絲的直徑較小，能夠降低遮 光面積，因此，可W進(jìn)一步將主柵線的數(shù)量提升到10根。運(yùn)種電池片可W稱為多主柵電池 片或無主柵電池片，其中，金屬絲替換了傳統(tǒng)太陽能電池片中的銀主柵和焊帶。
[0009] 且在太陽能電池領(lǐng)域，太陽能電池的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但每個(gè)結(jié)構(gòu)都比較關(guān)鍵，主柵 的制備由于各方面的因素考慮，例如遮光面、導(dǎo)電率、設(shè)備、工藝、成本等，造成其為太陽能 電池技術(shù)中的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員經(jīng)過無數(shù)次幾代的努力，才使市面上的太陽能 電池片由二主柵太陽能電池在2007年左右變成=主柵太陽能電池，少量廠家在2014年左 右提出了四主柵的太陽能電池，多主柵的技術(shù)也是近幾年才提出的概念，但是實(shí)現(xiàn)更困難， 仍未有較成熟的產(chǎn)品。
[0010] 本申請(qǐng)?zhí)岢龅臒o主柵太陽能電池，無需在電池片上設(shè)置主柵線，也無需焊帶，降低 了成本，并且能夠商業(yè)化，制備簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，特別是成本低，設(shè)備簡(jiǎn)單，能夠批量生產(chǎn)，光電 轉(zhuǎn)化效率高。相關(guān)技術(shù)公開的無主柵太陽能電池的金屬絲與電池片可W采用焊接的方式焊 接，因金屬絲較細(xì)，存在較大應(yīng)力，因此對(duì)金屬絲和電池片的結(jié)合力存在較大的要求，對(duì)應(yīng) 的對(duì)焊接層也存在較大的要求，相關(guān)技術(shù)中一般采用的是Sn、化合金，但Sn、化合金因含有 Pb,對(duì)環(huán)境存在污染，非綠色材料，本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過長(zhǎng)期的研究實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Sn、Bi合金在 此領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用，其成本低，但在具體使用時(shí)卻驚人的發(fā)現(xiàn)其存在致命缺陷，在普通 組件中，金屬絲在不到一個(gè)月的時(shí)間里變黑，通過測(cè)試分析，其是由于合金層的氧化，SnBi 最易氧化，顯示其在產(chǎn)品上并不能得到實(shí)際應(yīng)用，但SnBi合金的低成本和低污染又顯示其 為工藝易用焊接層合金成分。
[0011] 參照?qǐng)D15,圖15示出的是Sn-Bi合金與Sn-Pb合金的極化曲線，其中，測(cè)試條件 為：將測(cè)試的樣品浸入稀醋酸（pH值約為6)中的面積大概為20mm 2,比對(duì)電極均為Sn,即采 用金屬Sn為參比電極，所用Sn-Bi研究電極和Sn-Pb研究電極的面積均為0. 2cm2。圖中， 橫坐標(biāo)代表電壓（單位V)，縱坐標(biāo)代表電流（單位mA)，在正向電壓段，同樣的極化電壓下 產(chǎn)生的極化電流大，更容易氧化。
[0012] 通過對(duì)該極化曲線進(jìn)行分析可W看出，在相同條件下，Sn-Bi合金（圖15中線a 所示）相比于Sn-Pb合金（圖15中線b所示）不容易被氧化，即Sn-Bi合金的穩(wěn)定性相對(duì) 更高，對(duì)于水汽透過率的要求，Sn-Bi合金的要求要低于Sn-Pb合金的要求。具體到本申請(qǐng) 的太陽能電池中來，本領(lǐng)域中通常采用Sn-Pb合金進(jìn)行焊接，如果采用穩(wěn)定性相對(duì)更高的 Sn-Bi合金進(jìn)行焊接，從理論上來說，太陽能電池中采用Sn-Pb合金進(jìn)行焊接時(shí)所采用的背 板，完全可W滿足采用Sn-Bi合金進(jìn)行焊接時(shí)Sn-Bi合金的抗氧化要求。
[0013] 然而，本申請(qǐng)的發(fā)明人經(jīng)過長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)和研究發(fā)現(xiàn)，在潮濕環(huán)境下，Sn-Bi合金的 氧化速率要高于Sn-Pb合金的氧化速率。為此，發(fā)明人對(duì)Sn-Bi合金的氧化速率與背板的水 汽透過性能進(jìn)行了深入研究，并且發(fā)現(xiàn)，當(dāng)背板的水汽透過率大于0.1 mg/m7day時(shí)，Sn-Bi 合金的氧化速率將隨著水汽透過率的增加而急劇加快，而當(dāng)背板的水汽透過率小于等于 0.1 mg/mVday時(shí)，Sn-Bi合金的氧化速率隨著水汽透過率的變化并不發(fā)生顯著變化。
[0014] 由此，發(fā)明人選擇水汽透過率低于0.1 mg/m7day的背板材料，可W有效避免Sn-Bi 合金材料的氧化，能夠很好的阻隔環(huán)境中的水汽、腐蝕性氣體進(jìn)入太陽能電池內(nèi)部，避免了 Sn-Bi合金在普通封裝條件下會(huì)因氧化出現(xiàn)變色、發(fā)黑等現(xiàn)象，影響太陽能電池壽命，從而 能有效保護(hù)Sn-Bi合金，不會(huì)出現(xiàn)變色現(xiàn)象，降低了太陽能電池的腐蝕，有效的保護(hù)了太陽 能電池，減慢太陽能電池衰減，延長(zhǎng)太陽能電池壽命。
[0015] 本申請(qǐng)旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一。
[0016] 為此，本發(fā)明提出一種太陽能電池組件，該太陽能電池組件制造簡(jiǎn)單、成本低，光 電轉(zhuǎn)化效率高。
[0017] 本發(fā)明還提出一種上述太陽能電池組件的制備方法。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明第一方面實(shí)施例的太陽能電池組件，包括：依次疊置的上玻璃板、正面 膠膜層、太陽能電池片陣列、背面膠膜層和背板，所述背板為水汽絕緣背板，所述水汽絕緣 背板的水汽透過率小于等于0.1 mg/mVday，所述太陽能電池片陣列包括多個(gè)電池片和導(dǎo)電 線，相鄰電池片之間通過所述導(dǎo)電線相連，所述電池片的正面具有副柵線，所述導(dǎo)電線通過 焊接層與所述副柵線焊接，所述焊接層含有合金，所述合金含有Sn和Bi。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的太陽能電池組件，將電池片上的副柵線與導(dǎo)電線通過含有Sn 和Bi的合金的焊接層焊接相連，可W有效提高導(dǎo)電線與電池片的連接效果，保證光電轉(zhuǎn) 換效率，意外發(fā)現(xiàn)此種焊接層在水汽絕緣背板中能夠得到很好的應(yīng)用，上玻璃板、正面膠膜 層、背面膠膜層和水汽絕緣背板例如玻璃或金屬板可W有效密封焊接層，不會(huì)出現(xiàn)變色現(xiàn) 象，降低了電池片陣列的腐蝕，有效保護(hù)保護(hù)了電池片陣列，減緩太陽能電池組件的衰減， 延長(zhǎng)了使用壽命，同時(shí)其成本低。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明第二方面實(shí)施例的太陽能電池組件的制備方法，包括：將上玻璃板、正 面膠膜層、所述電池片陣列、背面膠膜層和水汽絕緣背板依次疊放，且使電池片的正面面對(duì) 正面膠膜層，電池片的背面面對(duì)背面膠膜層，然后進(jìn)行層壓得到所述太陽能電池組件，其中 所述太陽能電池片陣列包括多個(gè)電池片和導(dǎo)電線，相鄰電池片之間通過所述導(dǎo)電線相連， 所述電池片的正面具有副柵線，所述導(dǎo)電線通過焊接層與所述副柵線焊接，所述焊接層含 有合金，所述合金含有Sn和Bi。
【附圖說明】
[0021] 圖1是根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的太陽能電池片陣列的平面示意圖。
[0022] 圖2是根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的太陽能電池片陣列的縱向的截面示意圖。
[0023] 圖3是根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的太陽能電池片陣列的橫向的截面示意圖。
[0024] 圖4是根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的用于形成導(dǎo)電線的金屬絲的示意圖。
[0025] 圖5是根據(jù)本申請(qǐng)另一實(shí)施例的太陽能電池片陣列的平面示意圖。
[0026] 圖6是根據(jù)本申請(qǐng)又一實(shí)施例的太陽能電池片陣列的平面示意圖。
[0027] 圖7是根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的金屬絲的往復(fù)延伸的示意圖。
[002引圖8是根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的太陽能電池片陣列的兩個(gè)電池片的示意圖。
[0029] 圖9是圖8所示兩個(gè)電池片通過金屬絲連接而成太陽能電池片陣列的示意圖。
[0030] 圖10是根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的太陽能電池組件的示意圖。
[0031] 圖11是圖10所示太陽能電池組件的局部截面示意圖。
[0032] 圖12是根據(jù)本申請(qǐng)?jiān)僖粚?shí)施例的太陽能電池片陣列的示意圖。
[0033] 圖13是根據(jù)本申請(qǐng)的太陽能電池片組件的組裝示意圖。
[0034] 圖14是對(duì)比例1的金屬絲張緊示意圖。
[0035] 圖15是Sn-Bi合金與Sn-Pb合金的極化曲線圖。
[0036] 附圖標(biāo)記：
[0037] 電池片組件100 ;
[00測(cè)上玻璃板10 ;
[00測(cè)正面膠膜層20 ;
[0040] 電池片陣列30 ;電池片31 ;第一電池片31A ;第二電池片31B ;電池片基體311 ;副 柵線312 ;正面副柵線312A ;背面副柵線312B ;邊緣副柵線3121 ;中間副柵線3122 ;焊接部 3123 ;背電場(chǎng)313 ;背電極314 ;
[0041] 導(dǎo)電線32 ;正面導(dǎo)電線32A ;背面導(dǎo)電線32B ;金屬絲本體321 ;焊接層322 ;短?hào)?線33 ;
[004引背面膠膜層40 ;
[0043] 水汽絕緣背板50 ;反光涂層51 ;
[0044] U 形框 60 ;
[004引 接線盒70 ;
[0046] 安裝塊80。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0048] 在本申請(qǐng)中，為了更加清楚和便于描述，下面對(duì)部分術(shù)語進(jìn)行解釋。
[0049] 術(shù)語"電池片31"包括電池片基體311、設(shè)在電池片基體311正面上的副柵線312、 設(shè)在電池片基體311的背面的背電場(chǎng)313和設(shè)在背電場(chǎng)313上的背電極314,由此，副柵線 312也可W稱為電池片31的副柵線312，背電場(chǎng)313也可W稱為電池片31的背電場(chǎng)313，背 電極314也可W稱為電池片31的背電極314。
[0050] "電池片基體311"例如可W由娃片經(jīng)制絨、擴(kuò)散、邊緣刻蝕、沉積氮化娃層等工序 后得到的中間產(chǎn)品，但是需要理解的是，在本申請(qǐng)，電池片基體311并不限于由娃片制成， 例如也可W包括薄膜太陽能電池基體或其他任何合適的太陽能電池片基體311。
[0051] 換言之，電池片31包括娃片、對(duì)娃片表面的一些處理層、受光面的副柵線及背光 面的背電場(chǎng)313和背電極314,或等同的沒有正面電極的其他類太陽能電池，例如各種薄膜 電池：非晶娃薄膜電池（a-Si)、蹄化儒太陽電池（CdTe)、銅銅嫁砸太陽電池（CIG巧、神化嫁 太陽電池、納米二氧化鐵染料敏化太陽電池等非晶體娃電池。
[0052] 術(shù)語"電池單元"包括電池片31和由金屬絲S構(gòu)成的導(dǎo)電線32。