太阳能电池组件及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及太阳能电池领域，具体地设及太阳能电池组件及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 关于传统电池片矩阵，目前的主要结构：电池的银主栅通过焊带与相邻电池的背 面焊接，制作栅线的浆料主要成分为价格较高的贵金属银，焊带大多数为锻有锡铅合金的 铜带，普通组件使用EVA作为封装膜，使用高分子材料作为背板，在长期的使用中发现了如 下一些缺陷。
[0003] 第一：背板为具有一定水汽透过率的高分子背板材料，环境中的水汽和腐蚀性气 体可W透过背板进入组件中，腐蚀电池片和焊带，降低组件寿命；第二：性能较好的TPT背 板成本很高，而普通非Tedler背板在一段时间使用后很容易发生黄变、开裂、粉化等，组件 的功率和寿命都会受到影响，近期发现的组件闪电纹的原因也在于此；第=，高分子材料的 耐磨性较低，在多风沙地带，背板上的抗老化层很快被磨损掉，导致PET层（或铜功能层） 暴露在空气中，而PET层更易磨损，组件整体的耐磨性较低；第四，背板自身是柔性材料，在 背面对于电池片基本无物理保护，受到压力或撞击时电池片很容易开裂；第五，EVA中虽然 添加了紫外吸收剂，但是长时间的户外暴晒下，紫外吸收剂会逐渐被消耗掉。在紫外光和水 汽综合作用下，EVA会发生降解黄变，降低组件功率输出，并且产生醋酸等小分子，同样会腐 蚀焊带和电池片，缩短组件寿命并降低效率。
[0004] 另外，电池片和焊带通常采用Sn、Pb合金焊接，但Sn、Pb合金因含有Pb,对环境存 在污染，非绿色材料，不利于推广使用。
【发明内容】
[0005] 本申请是基于发明人对W下事实和问题的发现和认识作出的：
[0006] 相关技术中，太阳能电池片的正面通常设置有主栅线和副栅线，用于导出电池片 通过光电效应或者光化学效应所产生的电流。为了提高电池片的效率，目前的太阳能电池 厂商都在致力于研究如何提高主栅线的数量。现有技术中已经成功的将主栅从2根提高到 3根，甚至提高至5根。
[0007] 但是，现有技术中，主栅线是通过印刷主要成分为价格昂贵的银的浆料制备而成 的，因此，其制备成本非常高，增加银主栅线的根数必然导致成本的增加。同时，现有的银主 栅线的宽度大（例如，宽度达到2mm W上），增加银主栅线的根数也会增到遮光面积，导致电 池片的转换效率降低。
[000引因此，从降低成本、减少遮光面积的角度出发，相关技术中将原本印刷在电池片上 的银主栅线替换为金属丝，如铜丝，通过铜丝与副栅线焊接，进而铜丝作为主栅线导出电 流。由于不再使用银主栅线，其成本可W大幅降低，同时由于铜丝的直径较小，能够降低遮 光面积，因此，可W进一步将主栅线的数量提升到10根。运种电池片可W称为多主栅电池 片或无主栅电池片，其中，金属丝替换了传统太阳能电池片中的银主栅和焊带。
[0009] 且在太阳能电池领域，太阳能电池的结构并不复杂，但每个结构都比较关键，主栅 的制备由于各方面的因素考虑，例如遮光面、导电率、设备、工艺、成本等，造成其为太阳能 电池技术中的难点和热点。本领域技术人员经过无数次几代的努力，才使市面上的太阳能 电池片由二主栅太阳能电池在2007年左右变成=主栅太阳能电池，少量厂家在2014年左 右提出了四主栅的太阳能电池，多主栅的技术也是近几年才提出的概念，但是实现更困难， 仍未有较成熟的产品。
[0010] 本申请提出的无主栅太阳能电池，无需在电池片上设置主栅线，也无需焊带，降低 了成本，并且能够商业化，制备简单易实现，特别是成本低，设备简单，能够批量生产，光电 转化效率高。相关技术公开的无主栅太阳能电池的金属丝与电池片可W采用焊接的方式焊 接，因金属丝较细，存在较大应力，因此对金属丝和电池片的结合力存在较大的要求，对应 的对焊接层也存在较大的要求，相关技术中一般采用的是Sn、化合金，但Sn、化合金因含有 Pb,对环境存在污染，非绿色材料，本发明的发明人经过长期的研究实验发现，Sn、Bi合金在 此领域具有很好的应用，其成本低，但在具体使用时却惊人的发现其存在致命缺陷，在普通 组件中，金属丝在不到一个月的时间里变黑，通过测试分析，其是由于合金层的氧化，SnBi 最易氧化，显示其在产品上并不能得到实际应用，但SnBi合金的低成本和低污染又显示其 为工艺易用焊接层合金成分。
[0011] 参照图15,图15示出的是Sn-Bi合金与Sn-Pb合金的极化曲线，其中，测试条件 为：将测试的样品浸入稀醋酸（pH值约为6)中的面积大概为20mm 2,比对电极均为Sn,即采 用金属Sn为参比电极，所用Sn-Bi研究电极和Sn-Pb研究电极的面积均为0. 2cm2。图中， 横坐标代表电压（单位V)，纵坐标代表电流（单位mA)，在正向电压段，同样的极化电压下 产生的极化电流大，更容易氧化。
[0012] 通过对该极化曲线进行分析可W看出，在相同条件下，Sn-Bi合金（图15中线a 所示）相比于Sn-Pb合金（图15中线b所示）不容易被氧化，即Sn-Bi合金的稳定性相对 更高，对于水汽透过率的要求，Sn-Bi合金的要求要低于Sn-Pb合金的要求。具体到本申请 的太阳能电池中来，本领域中通常采用Sn-Pb合金进行焊接，如果采用稳定性相对更高的 Sn-Bi合金进行焊接，从理论上来说，太阳能电池中采用Sn-Pb合金进行焊接时所采用的背 板，完全可W满足采用Sn-Bi合金进行焊接时Sn-Bi合金的抗氧化要求。
[0013] 然而，本申请的发明人经过长期的实验和研究发现，在潮湿环境下，Sn-Bi合金的 氧化速率要高于Sn-Pb合金的氧化速率。为此，发明人对Sn-Bi合金的氧化速率与背板的水 汽透过性能进行了深入研究，并且发现，当背板的水汽透过率大于0.1 mg/m7day时，Sn-Bi 合金的氧化速率将随着水汽透过率的增加而急剧加快，而当背板的水汽透过率小于等于 0.1 mg/mVday时，Sn-Bi合金的氧化速率随着水汽透过率的变化并不发生显著变化。
[0014] 由此，发明人选择水汽透过率低于0.1 mg/m7day的背板材料，可W有效避免Sn-Bi 合金材料的氧化，能够很好的阻隔环境中的水汽、腐蚀性气体进入太阳能电池内部，避免了 Sn-Bi合金在普通封装条件下会因氧化出现变色、发黑等现象，影响太阳能电池寿命，从而 能有效保护Sn-Bi合金，不会出现变色现象，降低了太阳能电池的腐蚀，有效的保护了太阳 能电池，减慢太阳能电池衰减，延长太阳能电池寿命。
[0015] 本申请旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。
[0016] 为此，本发明提出一种太阳能电池组件，该太阳能电池组件制造简单、成本低，光 电转化效率高。
[0017] 本发明还提出一种上述太阳能电池组件的制备方法。
[0018] 根据本发明第一方面实施例的太阳能电池组件，包括：依次叠置的上玻璃板、正面 胶膜层、太阳能电池片阵列、背面胶膜层和背板，所述背板为水汽绝缘背板，所述水汽绝缘 背板的水汽透过率小于等于0.1 mg/mVday，所述太阳能电池片阵列包括多个电池片和导电 线，相邻电池片之间通过所述导电线相连，所述电池片的正面具有副栅线，所述导电线通过 焊接层与所述副栅线焊接，所述焊接层含有合金，所述合金含有Sn和Bi。
[0019] 根据本发明实施例的太阳能电池组件，将电池片上的副栅线与导电线通过含有Sn 和Bi的合金的焊接层焊接相连，可W有效提高导电线与电池片的连接效果，保证光电转 换效率，意外发现此种焊接层在水汽绝缘背板中能够得到很好的应用，上玻璃板、正面胶膜 层、背面胶膜层和水汽绝缘背板例如玻璃或金属板可W有效密封焊接层，不会出现变色现 象，降低了电池片阵列的腐蚀，有效保护保护了电池片阵列，减缓太阳能电池组件的衰减， 延长了使用寿命，同时其成本低。
[0020] 根据本发明第二方面实施例的太阳能电池组件的制备方法，包括：将上玻璃板、正 面胶膜层、所述电池片阵列、背面胶膜层和水汽绝缘背板依次叠放，且使电池片的正面面对 正面胶膜层，电池片的背面面对背面胶膜层，然后进行层压得到所述太阳能电池组件，其中 所述太阳能电池片阵列包括多个电池片和导电线，相邻电池片之间通过所述导电线相连， 所述电池片的正面具有副栅线，所述导电线通过焊接层与所述副栅线焊接，所述焊接层含 有合金，所述合金含有Sn和Bi。
【附图说明】
[0021] 图1是根据本申请一个实施例的太阳能电池片阵列的平面示意图。
[0022] 图2是根据本申请一个实施例的太阳能电池片阵列的纵向的截面示意图。
[0023] 图3是根据本申请一个实施例的太阳能电池片阵列的横向的截面示意图。
[0024] 图4是根据本申请实施例的用于形成导电线的金属丝的示意图。
[0025] 图5是根据本申请另一实施例的太阳能电池片阵列的平面示意图。
[0026] 图6是根据本申请又一实施例的太阳能电池片阵列的平面示意图。
[0027] 图7是根据本申请实施例的金属丝的往复延伸的示意图。
[002引图8是根据本申请实施例的太阳能电池片阵列的两个电池片的示意图。
[0029] 图9是图8所示两个电池片通过金属丝连接而成太阳能电池片阵列的示意图。
[0030] 图10是根据本申请实施例的太阳能电池组件的示意图。
[0031] 图11是图10所示太阳能电池组件的局部截面示意图。
[0032] 图12是根据本申请再一实施例的太阳能电池片阵列的示意图。
[0033] 图13是根据本申请的太阳能电池片组件的组装示意图。
[0034] 图14是对比例1的金属丝张紧示意图。
[0035] 图15是Sn-Bi合金与Sn-Pb合金的极化曲线图。
[0036] 附图标记：
[0037] 电池片组件100 ;
[00測上玻璃板10 ;
[00測正面胶膜层20 ;
[0040] 电池片阵列30 ;电池片31 ;第一电池片31A ;第二电池片31B ;电池片基体311 ;副 栅线312 ;正面副栅线312A ;背面副栅线312B ;边缘副栅线3121 ;中间副栅线3122 ;焊接部 3123 ;背电场313 ;背电极314 ;
[0041] 导电线32 ;正面导电线32A ;背面导电线32B ;金属丝本体321 ;焊接层322 ;短栅 线33 ;
[004引背面胶膜层40 ;
[0043] 水汽绝缘背板50 ;反光涂层51 ;
[0044] U 形框 60 ;
[004引 接线盒70 ;
[0046] 安装块80。
【具体实施方式】
[0047] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0048] 在本申请中，为了更加清楚和便于描述，下面对部分术语进行解释。
[0049] 术语"电池片31"包括电池片基体311、设在电池片基体311正面上的副栅线312、 设在电池片基体311的背面的背电场313和设在背电场313上的背电极314,由此，副栅线 312也可W称为电池片31的副栅线312，背电场313也可W称为电池片31的背电场313，背 电极314也可W称为电池片31的背电极314。
[0050] "电池片基体311"例如可W由娃片经制绒、扩散、边缘刻蚀、沉积氮化娃层等工序 后得到的中间产品，但是需要理解的是，在本申请，电池片基体311并不限于由娃片制成， 例如也可W包括薄膜太阳能电池基体或其他任何合适的太阳能电池片基体311。
[0051] 换言之，电池片31包括娃片、对娃片表面的一些处理层、受光面的副栅线及背光 面的背电场313和背电极314,或等同的没有正面电极的其他类太阳能电池，例如各种薄膜 电池：非晶娃薄膜电池（a-Si)、蹄化儒太阳电池（CdTe)、铜铜嫁砸太阳电池（CIG巧、神化嫁 太阳电池、纳米二氧化铁染料敏化太阳电池等非晶体娃电池。
[0052] 术语"电池单元"包括电池片31和由金属丝S构成的导电线32。