一种太阳能电池模块及其组件和系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种太阳能电池模块及其组件和系统。本实用新型的一种太阳能电池模块，包括P型太阳能电池片和嵌有金属导电板的背板，所述P型太阳能电池片的背表面为全铝背电极，所述P型太阳能电池片的正表面设置有金属线，所述金属线与P型太阳能电池基体通过银连接；所述金属线的一端延伸出P型太阳能电池片的边缘，延伸部分的金属线与所述金属导电板连接。其有益效果是：本实用新型将整片电池片切割成多块小电池片，后续串联制成组件时，其功率损失相比整片电池片将会有显著的降低。同时使用嵌有金属导电板的背板取代现有背板，电池片背面无需进行焊接，不仅操作简单提高了产量，还可降低碎片率。
【专利说明】
一种太阳能电池模块及其组件和系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种太阳能电池模块及其组件和系统。
【背景技术】
[0002]太阳能电池是一种能将太阳能转化为电能的半导体器件。其中金属化是太阳能电池生产工序中一个关键步骤，光生载流子必须通过金属化形成的导电电极才能获得有效收集。目前，量产太阳能电池中最常用的金属化方法是丝网印刷金属浆料法，通过印刷银浆或银铝浆，经过高温烧结过程，形成具备电学接触、电学传导、焊接互联等功能的金属化。为了形成良好的欧姆接触以及兼顾可焊性，晶体硅太阳能电池的正表面一般印刷银浆或银铝浆，但银浆或银铝浆的价格一般都较为昂贵，导致含银浆料在太阳能电池制造成本中的占比居高不下。因而寻找一种可以降低含银浆料使用量、同时又能满足欧姆接触和可焊性要求的正面金属化方法成为减少太阳能电池生产成本的一个关键工作。
[0003]另外，常规电池片的背面会设置大面积的背面铝电极，但为了满足可焊性的要求，必须在其中设置含银背电极，含银浆料的成本远高于铝浆。如果电池背面无需焊接，则可以取消含银背电极，使用全铝背电极，不仅会降低成本还能提高电池的开路电压。
[0004]单体太阳能电池并不能作为能源直接使用，必须将若干单体电池串、并联连接和严密封装成组件后才能稳定输出电能。目前串接电池片的方法是使用焊带焊接连通电池片正面和背面的主栅电极，在电池片上进行两次焊接操作不仅降低了产量还会带来较高的碎片率。组件的功率一般要低于制作这块组件所用电池片的功率总和，功率的损失很大一部分来自焊接电阻和焊带本身的电阻。以短路电流为9A的电池片为例，其制作60片组件过程中在焊带上损失的功率大概为8W，而对于短路电流为4.5A的电池，这个数值仅为2W。可见在同等功率要求下，使用低短路电流的电池片在封装组件过程中的功率损失要小。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种太阳能电池模块及其组件和系统，可以显著地降低含银浆料的使用量，降低太阳能电池的生产成本，提高太阳能电池的开路电压，同时提供与之对应的串接方法，可以降低电池片在组件封装过程中的功率损失并能提高产量降低碎片率。
[0006]本实用新型还提供了一种太阳能电池模块，其技术方案是:
[0007]—种太阳能电池模块，包括P型太阳能电池片和嵌有金属导电板的背板，所述P型太阳能电池片的背表面为全铝背电极，所述P型太阳能电池片的正表面设置有金属线，所述金属线与P型太阳能电池基体通过银连接;所述金属线的一端延伸出P型太阳能电池片的边缘，延伸部分的金属线与所述金属导电板连接;所述P型太阳能电池片背表面的面积与所述单块金属导电板的表面面积之比为0.1:1?1: 0.1。
[0008]其中，延伸部分的金属线与所述金属导电板通过导电胶连接。
[0009]其中，所述金属线为镀银铜线、铝线或者铜线，金属线的一端延伸出P型太阳能电池片的边缘4-20_。
[0010]其中，所述金属线的直径为40-80微米;所述金属导电板是铝板或者铜板。
[0011]其中，所述嵌有金属导电板的背板上设置有放置P型太阳能电池片的定位装置。
[0012]本实用新型还提供了一种太阳能电池组件，包括由上至下的前层材料、封装材料、太阳能电池模块，所述太阳能电池模块是上述的一种太阳能电池模块。
[0013]本实用新型还提供了一种太阳能电池系统，包括一个或多于一个太阳能电池组件，所述太阳能电池组件是上述的一种太阳能电池组件。
[0014]本实用新型的一种太阳能电池模块的制备方法，包括以下步骤:
[0015](I)、制备太阳能电池片，选择预处理过的P型太阳能电池基体，在P型太阳能电池基体的背表面使用铝浆印刷全铝背电极并进行烘干;在正表面铺设粘附有银浆的金属线并烘干，金属线延伸出P型太阳能电池基体的边缘;之后将P太阳能电池基体传送入烧结炉进行烧结;使用切割装置将处理后的P型太阳能电池基体进行切割，得到P型太阳能电池片；
[0016](2)、选择嵌有金属导电板的背板，然后将P型太阳能电池片的正表面向上置于金属导电板上，然后使用导电胶将P型太阳能电池片延伸出边缘的金属线与金属导电板连接，重复这一步骤即得到多块P型太阳能电池片串接的太阳能电池模块。
[0017]其中，步骤(I)中烧结的峰值温度为850-950°C，所述切割装置是激光切割机。
[0018]其中，步骤(I)中对P型太阳能电池基体进行预处理的方法是:
[0019]SPl、选择P型晶体硅基体，并对P型晶体硅基体的表面作制绒处理;P型晶体硅基体的电阻率为0.5?15Ω.cm，其厚度为50?300μπι;
[0020]SP2、将步骤SPl处理后的P型晶体硅基体放入工业用扩散炉中进行磷扩散，磷源采用三氯氧磷，扩散温度为800-900°C，时间为60-120分钟；磷扩散后的方阻值为50-150 Ω /sqr；
[0021]SP3、将磷扩散后的P型晶体硅基体放入刻蚀清洗机中，去除背面的磷扩散层和正面的磷娃玻璃层；
[0022]SP4、将步骤SP3处理后的P型晶体硅基体放入PECVD (等离子体增强化学气相沉积)设备中，在正表面镀上氮化硅层，氮化硅层的厚度为65-80nm，折射率为2.05-2.15;
[0023]本实用新型的实施包括以下技术效果:
[0024]本实用新型的技术优点主要体现在:采用金属线取代现有电池片正面的银主栅及副栅，既降低了正面遮光损失又减少了含银浆料的使用成本。相比现有的正面金属化工艺，本实用新型可以节约大概50%的含银浆料消耗量。在电池片背面，使用全铝背电极取代现有的银背电极和背面铝电极结构，不仅降低了含银浆料的使用成本还能提高电池的开路电压。另外，本实用新型将整片电池片切割成多块小电池片，后续串联制成组件时，其功率损失相比整片电池片将会有显著的降低。同时使用嵌有金属导电板的背板取代现有背板，将电池片置于该金属导电板上，电池片的背面和金属导电板接触，然后将电池片的正面电极通过导电胶和下一块金属导电板连接。这样电池片背面无需进行焊接，不仅操作简单提高了产量，还可降低碎片率。
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型实施例的一种太阳能电池模块的P型太阳能电池基体正表面示意图。
[0026]图2为本实用新型实施例的一种太阳能电池模块的把P型太阳能电池基体切开后的正表面示意图。
[0027]图3为本实用新型实施例的一种太阳能电池模块正表面局部示意图。
[0028]图4为本实用新型实施例的一种太阳能电池模块的截面示意图。
[0029]图5为本实用新型实施例的一种太阳能电池模块的嵌有金属导电板的背板的局部示意图。
[0030]1、P型太阳能电池基体;2、金属线;3、全铝背电极;4、金属导电板;5、背板。
【具体实施方式】
[0031]下面将结合实施例以及附图对本实用新型加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。
[0032]本实施例中的太阳能电池模块指的是包含嵌有金属导电板的背板及与之相连的太阳能电池片。
[0033]参见图1至图5所示，本实施例的一种太阳能电池模块，包括P型太阳能电池片和嵌有金属导电板4的背板5，金属导电板4可以是铝板或者铜板，所述P型太阳能电池片的背表面为全铝背电极3，所述P型太阳能电池片的正表面设置有金属线2，金属线2的直径为40-80微米。金属线2为镀银铜线、铝线或者铜线。P型太阳能电池片背表面的面积与单块金属导电板的面积之比为0.1:1?1:0.1。所述金属线2与P型太阳能电池基体通过银连接;所述金属线2的一端延伸出P型太阳能电池片的边缘4-20_，延伸部分的金属线2与所述金属导电板4通过导电胶连接。作为优选，嵌有金属导电板4的背板5上设置有放置P型太阳能电池片的定位装置，方便安装定位电池片。
[0034]本实施例提供的一种太阳能电池模块的制备方法，包括以下步骤:
[0035](I)制备太阳能电池片，选择预处理过的P型太阳能电池基体I，在P型太阳能电池基体I的背表面使用铝浆印刷全铝背电极3并进行烘干;在正表面铺设粘附有银浆的金属线2并烘干，金属线2延伸出P型太阳能电池基体I的边缘;之后将P型太阳能电池基体传送入烧结炉进行烧结，烧结的峰值温度为850-950°C，使用切割装置(激光切割机)将处理后的P型太阳能电池基体I进行切割，得到P型太阳能电池片；
[0036](2)选择嵌有金属导电板4的背板5，然后将P型太阳能电池片的正表面向上置于金属导电板4上，然后使用导电胶将P型太阳能电池片延伸出边缘的金属线2与金属导电板4连接，重复这一步骤即得到多块P型太阳能电池片串接的太阳能电池模块。图5为本实施例所用嵌有金属导电板的背板的局部示意图。嵌有金属导电板的背板及与之相连的太阳能电池片共同组成了本实用新型所述的太阳能电池模块。
[0037]本实施例中制备太阳能电池片的详细步骤为:
[0038](1)、选择太阳能电池基体，本实施例选择156mm*156mm的P型晶体硅基体，并对P型晶体硅基体的表面作制绒处理;P型晶体硅基体的电阻率为0.5?15Ω ?(^，优选1?50.cm，其厚度为50?300μπι，优选80?200μπι;
[0039](2)、将步骤(I)处理后的P型晶体硅基体放入工业用扩散炉中进行磷扩散，磷源采用三氯氧磷，扩散温度为800-900°C，时间为60-120分钟。磷扩散后的方阻值为50-150 Ω /sqr，优选70-90 Ω /sqr。
[0040](3)、将磷扩散后的P型晶体硅基体放入刻蚀清洗机中，去除背面的磷扩散层和正面的磷娃玻璃层。
[0041](4)、将步骤(3)处理后的P型晶体硅基体放入PECVD(等离子体增强化学气相沉积)设备中，在正表面镀上氮化硅层，氮化硅层的厚度为65-80nm，折射率为2.05-2.15。
[0042](5)、在背表面使用铝浆印刷全铝背电极并进行烘干。
[0043](6)、在正表面铺设粘附有银浆的金属线并烘干。金属线共设置80条，互相平行，间距为1.95mm。金属线为圆形镀银铜线，直径为40-80微米，长度为164_196mm，两端各露出电池片以外4_20mm。
[0044](7)、将步骤(6)处理后的P型晶体硅基体传送入带式烧结炉进行烧结，烧结峰值温度为850-950°C。
[0045](8 )、用激光切片机将步骤(7)处理后的P型晶体硅基体对称切割成两块15 6 mm *78mm的小电池片，切割方向垂直于正面金属线方向，即完成本实用新型P型晶体硅电池片的制作。
[0046]按照本实施例中的太阳能电池片的制作工艺，其正面含银浆料消耗可以减少约50%，背面则无需使用含银浆料。按照本实施例中的太阳能电池模块的制作工艺，和现有技术相比，其操作简单提高了产量，还可降低碎片率，同时串接过程带来的功率损失可以降低约 75 %。
[0047]本实施例还提供了一种太阳能电池组件，包括由上至下连接的前层材料、封装材料、太阳能电池模块，太阳能电池模块是上述的一种太阳能电池模块。本实施例的太阳能电池组件的结构及工作原理使用本领域公知的技术，且本实用新型提供的太阳能电池组件的改进仅涉及上述的太阳能电池模块，不对其他部分进行改动。故本说明书仅对太阳能电池模块及其制备方法进行详述，对太阳能电池组件的其他部件及工作原理这里不再赘述。本领域技术人员在本说明书描述的内容基础上，即可实现本实用新型的太阳能电池组件。
[0048]本实施例还提供了一种太阳能电池系统，包括一个或多于一个串联的太阳能电池组件，太阳能电池组件是上述的一种太阳能电池组件。本实施例的太阳能电池系统的结构及工作原理使用本领域公知的技术，且本实用新型提供的太阳能电池系统的改进仅涉及上述的太阳能电池模块，不对其他部分进行改动。故本说明书仅对太阳能电池模块及其制备方法进行详述，对太阳能电池系统的其他部件及工作原理这里不再赘述。本领域技术人员在本说明书描述的内容基础上，即可实现本实用新型的太阳能电池系统。
[0049]最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
【主权项】
1.一种太阳能电池模块，包括P型太阳能电池片和嵌有金属导电板的背板，其特征在于:所述P型太阳能电池片的背表面为全铝背电极，所述P型太阳能电池片的正表面设置有金属线，所述金属线与P型太阳能电池基体通过银连接;所述金属线的一端延伸出P型太阳能电池片的边缘，延伸部分的金属线与所述金属导电板连接;所述P型太阳能电池片背表面的面积与单块金属导电板的表面面积之比为0.1:1?1:0.1。2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池模块，其特征在于:延伸部分的金属线与所述金属导电板通过导电胶连接。3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池模块，其特征在于:所述金属线为镀银铜线、招线或者铜线。4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池模块，其特征在于:金属线的一端延伸出P型太阳能电池片的边缘4-20_。5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池模块，其特征在于:所述金属线的直径为40-80微米。6.根据权利要求1所述的一种太阳能电池模块，其特征在于:所述金属导电板是铝板或者铜板。7.根据权利要求1?6任一所述的一种太阳能电池模块，其特征在于:所述嵌有金属导电板的背板上设置有放置P型太阳能电池片的定位装置。8.—种太阳能电池组件，包括由上至下的前层材料、封装材料、太阳能电池模块，其特征在于:所述太阳能电池模块是权利要求1-7任一所述的一种太阳能电池模块。9.一种太阳能电池系统，包括一个或多于一个太阳能电池组件，其特征在于:所述太阳能电池组件是权利要求8所述的一种太阳能电池组件。
【文档编号】H01L31/049GK205542836SQ201620247004
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】林建伟, 刘志锋, 孙玉海, 季根华, 张育政
【申请人】泰州中来光电科技有限公司