太阳能电池组件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及太阳能电池领域，具体地涉及太阳能电池组件。
【背景技术】
[0002] 光伏组件通过将串联或并联的光伏电池片矩阵封装起来，让其保持发电的功能的 同时能够抵御外界环境的破坏、腐蚀和老化。目前光伏市场上通常有两种结构的组件：第一 种是从上到下依次为镀膜钢化玻璃、EVA封装膜、电池片矩阵、EVA封装膜、高分子背板，周 围使用刚性的铝边框保护，并且背面使用接线盒将组件接线引出的接线盒；第二种是从上 到下依次为镀膜钢化玻璃、EVA或PVB等封装膜、电池片矩阵、EVA封装膜、钢化玻璃，接线盒 安装在钻孔或开槽的背面钢化玻璃上。
[0003] 关于传统电池片矩阵，目前的主要结构：电池的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，焊带大多数为镀有锡铅合金的铜 带。
[0004] 其中第一种结构的组件最为普遍，在这里相对于双玻组件称为"普通组件"。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。
[0005] 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 体可以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；第二，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。这不仅大大降低了组件的寿 命，还有着安全隐患。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。
[0006] 传统电池片矩阵的缺陷：其一，太阳光从电池正面进入电池，正面的金属电极会遮 挡一部分硅片，这部分照在电极上的光能也就无法转变成电能；从这个角度看，我们希望栅 线做的越细越好，而栅线的责任在于传导电流，从电阻率的角度分析，栅线越细则导电横截 面积越小，电阻损失越大。遮光和导电这两个相互制约的因素限制了组件功率的提升。其 二，近年来硅片成本大幅下滑后，用于正面电极的银浆材料在电池生产成本中的份额逐渐 提升。 【实用新型内容】
[0007] 本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：
[0008] 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。
[0009] 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2_以上），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。
[0010] 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，其成本可以大幅降低，同时由于铜丝的直径较小，能够降低遮 光面积，因此，可以进一步将主栅线的数量提升到10根。这种电池片可以称为多主栅电池 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。
[0011] 本申请的发明人经过长期的研究实验发现，如果采用同时拉出多根平行的金属 丝，然后将多根金属丝剪断，再将多根金属丝同时固定焊接至电池片上的制备方式制备电 池片，此种方式由于设备及制备精度、工艺等的限制，例如由于应力的作用，太阳能电池片 在自由状态下放置时，是有一定弯曲的，因此需要金属丝保持一定的张紧度才能把电池片 压平（实验证明，对丝径0.2mm的铜丝来说，其最小张紧力至少要有2N)。为保持该张紧力， 需要在每根金属丝两端设置类似夹子的装置，该装置需要占用一定的空间，而电池片的空 间是有限的，因此，现有技术中目前最多只能在一个电池片上同时拉出并固定焊接10根左 右的金属丝，如果想要再增加金属丝的根数将会非常困难。因为，金属丝根数越多，其自由 端越多，设备需要同时控制更多的金属丝，这对拉丝设备要求很高。同时，太阳能电池片的 空间有限，例如，一般单个电池片的尺寸为156mm* 156mm，在如此有限的空间内需要同时精 确控制多根金属丝，这对设备要求很高，尤其是对精度要求非常高。因此在目前的实际生产 中，并不能较好的同时控制并焊接多根金属丝，能够增加的导电线的根数仍然有限，一般最 多只有10根左右，而且实现困难。
[0012] 为了解决这个问题，相关专利（US20100275976,以及US20100043863)提出了一种 将多根金属丝固定在透明膜层上的技术方案。即，先将多根平行的金属丝通过粘结的方式 固定在透明膜层上，然后将粘结有多根平行的金属丝的透明膜贴合到电池片上，最后通过 层压工艺使金属丝与电池片上的副栅线接触。该方案通过透明膜层固定多根金属丝，解决 了同时控制多根金属丝的问题，可以进一步增加金属丝的根数，但是此方案几乎摒弃了焊 接工艺，即金属丝不是通过焊接工艺与副栅线连接的，而是通过层压工艺使金属丝与副栅 线相接触，从而导出电流。
[0013] 此方案虽然可以进一步提升金属丝的根数，但是，由于透明膜层的存在，会影响光 的吸收，造成一定的遮光，从而导致转换效率的降低。
[0014] 更重要的是，这种采用透明膜层固定金属丝的方案是无法采用焊接工艺连接金属 丝与副栅线的。这是因为，一方面，如果采用焊接工艺，透明膜层的熔化温度必须要高于焊 接温度（焊接温度一般在140°C左右）。否则，如果透明膜层的熔化温度低于焊接温度，在 焊接时，胶膜层会发生熔化，从而丧失其固定金属丝的作用，金属丝会发生漂移，大大降低 焊接效果。
[0015] 另一方面，本领域技术人员公知，太阳能电池片在使用时需要处于密封状态，以防 止水、空气等进入电池片中，导致产生腐蚀、短路等；而现有的封装材料一般为EVA，其熔点 一般为70 - 80°C，远远低于焊接温度。如果采用焊接工艺，如上所述，透明膜层的熔化温度 需要高于焊接温度，其必然也高于封装材料的熔点，因此在封装的时候，在封装温度下，封 装材料（EVA)发生熔化，而透明膜层不会发生熔化，因而，在封装时，熔化的封装材料是无 法透过固体的胶膜层，从而将电池片完全密封住的，因此，其密封效果非常差，实际产品很 容易失效。因此，从封装的角度来说，又需要透明膜层的熔化温度低于焊接温度，这显然是 一个丨孛论。
[0016] 因此，这种采用胶膜层固定金属丝的方案是无法采用焊接工艺将金属丝与副栅线 焊接在一起的，其金属丝实际上仅仅只是和电池片上的副栅线接触而已，即，金属丝只是搭 在副栅线上。因此，金属丝和副栅线的连接强度非常低，在层压过程中或者使用过程中，金 属丝和副栅线之间非常容易发生脱离，造成接触不良，从而导致电池片的效率大幅度降低， 甚至是失效。因此，采用此方案的产品并未真正的得到推广及商业化。因此，目前市场上并 没有成熟的无主栅太阳能电池。
[0017] 特别是太阳能电池一直高成本无法大批量的使用，无法走入寻常百姓家，使其成 为绿色能源的高端产品，成本的降低一直是本领域致力解决的问题。电池组件中的任何部 件都可以作为成本降低的考虑因素。
[0018] 本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。
[0019] 本实用新型提供一种无主栅太阳能电池，其电池片上可设置的导电线条数不仅能 提高至20条以上，甚至更多。本实用新型通过根数较少的金属丝往复延伸形成导电线，减 少了自由端，即减少了需要控制的金属丝根数，解决了空间限制的问题，但能在电池片上设 置更多的导电线，而且容易实现多条导电线与电池片副栅线之间的焊接。同时，本实用新型 提供的无主栅太阳能电池中，由于导电线丝与电池片的副栅线之间是通过焊接连接在一起 的，其连接非常可靠，制备简单易实现，而且密封性能好，效率高，能够完全满足实际使用要 求并且能够商业化批量生产。特别是由于本实用新型的技术方案能够制备更多更合适的导 电线的太阳能电池，导电线能够将电池片拉的更平，电池片更不易因应力翘曲，防止了电池 片与上玻璃板和背板的接触，降低了短路风险，从而可以将胶膜层的厚度降低，降低成本的 同时而不影响电池的性能，很好的进一步降低了电池的成本。
[0020] 为此，本实用新型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。
[0021] 本实用新型还提出一种上述太阳能电池组件的制备方法。
[0022] 根据本实用新型第一方面的太阳能电池组件，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，所述太阳能电池片阵列包括多个电池片，相 邻电池片之间通过金属丝相连，至少一根所述金属丝在相邻电池片中的一个电池片的表面 与另一个电池片的表面之间往复延伸以形成至少两个导电线，所述电池片的正面上设有副 栅线，所述导电线与所述副栅线焊接，所述正面胶膜层和所述背面胶膜层中的至少一个的 厚度大于等于金属丝在垂直于电池片方向的厚度而小于400微米。
[0023] 根据本实用新型的太阳能电池组件，通过将导电线由往复延伸的金属丝构成，金 属丝采用绕线排列方式在相邻两个电池片之间往复延伸形成折叠形状，并且形成的导电线 与副栅线焊接相连，该结构的导电线不仅制造简单，成本低，耐候性强，寿命长，安全性高， 对紫外光吸收率高，而且有利于提高太阳能电池组件的光电转化效率。
[0024] 导电线采用绕线排列的方式可以避免平行的金属丝组成的导电线中单根导电线 断开或虚焊等导致整条导电线失效的问题，避免电池片不稳定的情况出现。
[0025] 而且由于本实用新型采用绕线排列的方式，能够容易制备任意条数的导电线，且 导电线更好的分布在电池片上，更好的拉紧在电池片上，能把电池片拉的更平，电池片更 不易翘曲，可以设置大于等于金属丝在垂直于电池片方向的厚度而小于400微米的胶膜 层，不仅组件的性能不受任何影响，而且封装材料减少，能较大程度的降低陈本，同时胶膜 的厚度的降低，甚至可以直接降低到与金属丝厚度相当，也可以增加光的透光率等，进一步 提高组件的光电转化效率。
[0026] 根据本实用新型第二方面的太阳能电池组件的制备方法，包括：将金属丝往复延 伸在相邻电池片中的一个电池片的表面与另一个电池片的表面之间而形成至少两条导电 线，将多条导电线与电池片表面上的副栅线焊接而形成电池片阵列；将上玻璃板、正面胶膜 层、所述电池片阵列、背面胶膜层和背板依次叠放，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，所述正面胶膜层和 所述背面胶膜层中的至少一个的厚度为大于等于金属丝在垂直于电池片方向的厚度而小 于400微米。
[0027] 本申请采用绕制的方法，不仅更利于金属丝与电池片的电连接，连接性能佳特别 利于金属丝与电池片的焊接，不会出现大量导电线虚焊等情况，制备的太阳能电池片不仅 美观，而且性能好。而且能够制备条数合适的导电线，制备工艺简单易实现，只需采用两个 夹子满足应力即可实现本实用新型，且设备和工艺都简单，易于工艺化。
【附图说明】
[0028] 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。
[0029] 图2是根据本申请一个实施例的太阳能电池片阵列的截面图。
[0030] 图3是根据本申请一个实施例的太阳能电池片阵列的截面示意图。
[0031] 图4是根据本申请实施例的用于形成导电