无主栅、高效率背接触太阳能电池模块、组件及制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及太阳能电池领域，特别涉及一种无主栅、高效率背接触太阳能电池模块、组件及制备工艺。该太阳能电池模块包括电池片和电连接层，所述电池片的背光面具有与P型掺杂层连接的P电极和与N型掺杂层连接的N电极，其特征在于：所述电连接层包括导电线、绝缘线，所述导电线和绝缘线通过编织呈网状结构，所述相邻导电线间编织有绝缘线，所述若干导电线分别与P电极或者N电极电连接。其有益效果是，提供一种能够有效防止P电极和N电极短路、低成本、高耐隐裂、高效率、高稳定性的无主栅、高效率背接触太阳能电池模块、组件及制备工艺。
【专利说明】无主栅、高效率背接触太阳能电池模块、组件及制备工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能电池领域，特别涉及无主栅太阳能电池模块、组件及制备工艺。
【背景技术】
[0002]能源是人类活动的物质基础，随着人类社会的不断发展和进步，对能源的需求与日俱增。传统的化石能源属于不可再生能源已经很难继续满足社会发展的需求，因此全球各国近年来对新能源和可再生源的研究和利用日趋火热。其中太阳能发电技术具有将太阳光直接转化为电力、使用简单、环保无污染、能源利用率高等优势尤其受到普遍的重视。太阳能发电是使用大面积的P-N结二极管在阳光照射的情况下产生光生载流子发电。
[0003]现有技术中，占主导地位并大规模商业化的晶体硅太阳电池，其发射区和发射区电极均位于电池正面(向光面)，即主栅、辅栅线均位于电池正面。由于太阳能级硅材料电子扩散距离较短，发射区位于电池正面有利于提高载流子的收集效率。但由于电池正面的栅线阻挡了部分阳光(约为8%)，从而使太阳能电池的有效受光面积降低并由此而损失了一部分电流。另外在电池片串联时，需要用镀锡铜带从一块电池的正面焊接到另一块电池的背面，如果使用较厚的镀锡铜带会由于其过于坚硬而导致电池片的碎裂，但若用细宽的镀锡铜带又会遮蔽过多的光线。因此，无论使用何种镀锡焊带都会带来串联电阻带来的损耗和光学损耗，同时不利于电池片的薄片化。为了解决上述技术问题，本领域技术人员将正面电极转移到电池背面，开发出无主栅背接触太阳能电池，背接触太阳电池是指电池的发射区电极和基区电极均位于电池背面的一种太阳电池。背接触电池有很多优点:①效率高，由于完全消除了正面栅线电极的遮光损失，从而提高了电池效率。②可实现电池的薄片化，串联使用的金属连接器件都在电池背面，不存在从正面到背面的连接可以使用更薄的硅片，从而降低成本。③更美观，电池的正面颜色均匀，满足了消费者的审美要求。
[0004]背接触太阳电池包括MWT、EffT和IBC等多种结构。背接触太阳电池大规模商业化生产的关键是在于如何高效低成本的将背接触太阳电池串联起来并制作成太阳能组件。MWT组件通常的制备方法是使用复合导电背层材料，在导电背层材料上施加导电胶，在封装材料上对应的位置冲孔使导电胶贯穿封装材料，将背接触太阳电池准确地放置于封装材料上使导电背层材料上的导电点与背接触太阳电池上的电极通过导电胶接触，然后在电池片上铺设上层EVA和玻璃，再将整个层叠好的模组翻转进入层压机进行层压。此工艺存在以下几个缺陷:1、所使用的复合导电背层材料是在背层材料中复合导电金属箔，通常为铜箔，且需要对铜箔进行激光刻蚀或化学腐蚀。由于激光刻蚀对于简单图形尚可操作，对于复杂图案刻蚀速度慢，生产效率低，而化学腐蚀除了需预先制备形状复杂且耐腐蚀的掩膜外还存在环境污染和腐蚀液对高分子基材的腐蚀。所以此方式制造的导电型背层材料制造工艺复杂，成本极高。2、需要对太阳电池片后层的封装材料进行冲孔以便使导电胶贯穿封装材料，由于封装材料通常是粘弹体，进行精确冲孔难度极大。3、需要精确的点胶设备将导电胶涂覆在背层材料的相应位置，对MWT这种背接触点较少的电池还可以操作，对IBC等背接触点面积小、数量大的背接触电池使用点胶设备根本无法实现。
[0005]IBC技术将P-N结放置于电池背面，正面无任何遮挡同时减少了电子收集的距离，因此可大幅度提高电池片效率。IBC电池在正面使用浅扩散、轻掺杂和S12钝化层等技术减少复合损失，在电池背面将扩散区限制在较小的区域，这些扩散区在电池背面成点阵排列，扩散区金属接触被限制在很小的范围内呈现为数量众多的细小接触点。IBC电池减少了电池背面的重扩散区的面积，掺杂区域的饱和暗电流可以大幅减小，开路电压和转换效率得以提高。同时通过数量众多的小接触点收集电流使电流在背表面的传输距离减少，大幅度降低组件的串联内阻。
[0006]IBC背接触电池由于具有常规太阳能电池难以达到的高效率而备受业界关注，已经成为新一代太阳能电池技术的研究热点。但现有技术中IBC太阳能电池模块P-N结位置相邻较近且均在电池片背面，难以对IBC电池模块进行串联并制备成组件。为解决上述问题，现有技术也出现了多种对IBC无主栅背接触太阳能电池的改进，Sunpower公司是该发明将相邻的P或N发射极通过银浆丝网印刷细栅线相连最终将电流导流至电池边缘，在电池片边缘印刷较大的焊点再使用连接带进行焊接串联，并且目前太阳能领域一直使用丝网印刷技术形成电流的汇流，如最新申请的专利201310260260.8,201310606634.7，201410038687.8,201410115631.8。
[0007]专利W02011143341A2公开了一种无主栅背接触太阳能电池，包括衬底，多个相邻的P掺杂层和N掺杂层位于衬底背面，P掺杂层和N掺杂层与金属接触层层叠，并且P掺杂层和N掺杂层与金属接触层之间设置有钝化层，所述钝化层上具有大量的纳米连接孔，所述纳米连接孔连接P掺杂层和N掺杂层与金属接触层；但该发明利用纳米孔连接金属接触层会使电阻增大，且制造工艺复杂，对制造设备有较高的要求，该发明不能实现将多片太阳能电池与电连接层集成为一个模块。而实现电池片集成为太阳能电池模块，不仅方便组装成组件，而且方便调整模块间的串并联，从而方便调整太阳能电池模块中电池片的串并联方式，减小组件的连接电阻。
[0008]专利US 20110041908 Al公开了一种背面具有细长交叉指状发射极区域和基极区域的背接触式太阳能电池及其生产方法，具有半导体衬底，半导体衬底的背面表面上设有细长基极区域和细长发射极区域，基极区域为基极半导体类型，发射极区域设有与所述基极半导体类型相反的发射极半导体类型；细长发射极区域设有用于电接触发射极区域的细长发射极电极，细长基极区域设有用于电接触基极区域的细长基极电极；其中细长发射极区域具有比细长发射极电极小的结构宽度，并且其中细长基极区域具有比所述细长基极电极小的结构宽度。该发明采用的细长导电件使太阳能电池具有良好的集电性能，但是需要有设置大量的导电件来有效收集电流，因此导致制造成本增加，工艺步骤复杂。
[0009]专利EP2709162A1公开了一种太阳能电池，运用于无主栅背接触太阳能电池，公开了彼此分开并交替排列的电极接触单元，通过纵向的连接体连接电极接触单元，形成“工”形电极结构；但是该种结构在电池片上进行了两次连接，第一次是电池片与电极接触单元连接，然后还需要通过连接体连接电极接触单元，两次连接带来了工艺上的复杂性，以及造成过多的电极接触点，可能造成“断连”或者“错连”，不利于无主栅背接触太阳能电池的整体性能。
[0010]由于目前该领域的发明使用细栅线进行电流收集，在5寸电池片上尚可使用，但在现有技术中普遍流行的6寸或更大的硅片上就会遇到串联电阻上升和填充因子下降等问题，导致所制造的组件功率严重降低。在现有技术中的IBC电池也可以在相邻的P或N发射极之间丝网印刷比较宽的银浆栅线来降低串联电阻，但由于用银量的增加带来成本的急剧上升，同时宽的栅线也会产生P-N之间的绝缘效果变差，易漏电的问题。
【发明内容】
[0011]本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种结构简单组装电池片方便、低成本、耐隐裂、高效率、稳定性高的无主栅、高效率背接触太阳能电池模块、组件及制备工艺。
[0012]本发明提供的一种无主栅、高效率背接触太阳能电池模块、组件及其制备方法的技术方案为:
[0013]一种无主栅、高效率背接触太阳能电池模块，该太阳能电池模块包括电池片和电连接层，所述电池片的背光面具有与P型掺杂层连接的P电极和与N型掺杂层连接的N电极，所述电连接层包括导电线、绝缘线，所述导电线和绝缘线通过编织呈网状结构，所述相邻导电线间编织有绝缘线，所述若干导电线分别与P电极或者N电极电连接。
[0014]所述导电线与所述P电极通过点状P电极或者线型P电极电连接，所述导电线与所述N电极通过点状N电极或者线型N电极电连接。
[0015]所述点状P电极的直径为0.4mm?1.5mm,所述线型P电极的宽度为0.4mm?1.5mm，所述同一导电线上连接的两个相邻点状P电极或线型P电极之间的距离0.7mm?10mm ;所述点状N电极的直径为0.4mm?1.5mm,所述线型N电极的宽度为0.4mm?1.5mm,所述同一导电线上连接的两个相邻点状N电极或线型N电极之间的距离7mm?10mm。
[0016]所述点状P电极和所述点状N电极的总个数为1000?40000个。
[0017]所述点状电极或线型电极材料为银浆、导电胶、焊锡中的任一种。
[0018]与所述P电极相连的导电线相邻的与所述N电极相连的导电线之间的距离为
0.1mm?30mm ;所述与导电线垂直编织的相邻平行排列绝缘线之间的距离为0?30mm。
[0019]所述导电线的材料为铜、铝、钢、铜包铝、铜包钢中的任一种或几种组合；所述导电线的横截面形状为圆形、方形、椭圆形中的任一种或几种组合；所述导电线横截面形状的外接圆直径为0.05mm?1.5_。
[0020]所述绝缘线的材料为树脂、塑料、硅橡胶、PVC中的任一种；所述绝缘线的横截面形状为圆形、方形、椭圆形中的任一种；所述绝缘线横截面形状的外接圆直径为0.05mm?lmm0
[0021 ] 所述导电线表面镀有防氧化镀层材料或涂覆有导电胶。
[0022]所述防氧化镀层材料为锡、锡铅合金、锡铋合金或锡铅银合金中的任一种；镀层或导电胶层厚度为5 μ m?50 μ m。
[0023]所述导电胶为低电阻率导电粘接胶，其主要成分为导电粒子和高分子粘接剂。
[0024]所述导电胶中的导电粒子为金、银、铜、镀金镍、镀银镍或镀银铜中的任一种或几种组合；所述导电粒子的形状为球形、片状、橄榄状、针状中的任一种或几种组合；导电粒子的粒径为0.Ο?μπι?5μηι。
[0025]所述导电胶中的高分子粘接剂为环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂中的任一种或两种组合。
[0026]所述导电线的数量为10根?500根，所述绝缘线的数量为20根?500根。
[0027]所述电连接层设置有P汇流条电极和N汇流条电极，所述P汇流条电极和所述N汇流条电极设置于所述电连接层两侧。
[0028]所述汇流条电极的表面具有凹凸形状。
[0029]所述P电极与N电极之间设置有绝缘层，所述绝缘层材料为热塑性树脂或热固性树脂。
[0030]所述树脂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烃树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂中的任一种或几种组合。
[0031]一种无主栅、高效率背接触太阳能电池组件，包括由上至下连接的前层材料、封装材料、太阳能电池层、封装材料、背层材料，所述太阳能电池层包括若干个太阳能电池模块，所述太阳能电池模块为上述所述的太阳能电池模块，所述相邻的太阳能电池模块通过电连接层两侧的汇流条电极电连接。
[0032]无主栅、高效率背接触太阳能电池组件包含的电池片个数、太阳能电池模块个数、太阳能电池模块内的电池片个数的数量可由以下公式限定；Z代表电池组件总的电池片个数，Y代表所述太阳能电池模块的个数，X代表所述太阳能电池模块包含的电池片个数，其中 Y < X < Z ；XXY = Ζ。
[0033]所述太阳电池层的电池片个数为1?120个，其中，包括4?120个电池模块，所述电池模块包括1?15个电池片。
[0034]每个太阳能电池模块内的太阳能电池片彼此串联；太阳能电池模块之间依次串联，每个太阳能电池模块内的太阳能电池片的数量相同。
[0035]所述汇流条之间通过导电介质连接。
[0036]所述导电介质包括银浆、导电胶或焊锡中的任一种。
[0037]—种无主栅、高效率背接触太阳能电池组件的制备方法，包括以下步骤:
[0038]步骤一:制备太阳能电池模块，先在各平行排列的导电线间排列绝缘线，然后与平行排列的绝缘线交叉编织呈网状结构，将导电线分别与背接触电池片背面的Ρ电极和Ν电极电连接；将所述Ρ汇流条电极和所述Ν汇流条电极设置于所述电连接层两侧，制备成太阳能电池模块；
[0039]步骤二:制备太阳能电池层，将步骤1制备的太阳能电池模块通过汇流条电极电连接，制备成太阳能电池层；
[0040]步骤三:依次按前层材料、封装材料、太阳能电池层、封装材料、背层材料的顺序进行层叠，层压得到电池组件。
[0041]所述无主栅、高效率背接触太阳能电池组件的制备方法，其中，所述电池片上的Ρ电极和Ν电极在水平面上具有镜面对称结构，当电池片的数量大于1时，组装电池片的方式为，将第一块电池片与电连接层连接后，将第二块电池片在水平面旋转180度，两片电池边缘对齐，使第二块电池片上的Ρ电极与第一块电池片上的Ν电极在一条导电线上，然后正常放置第三片背接触电池，使第三块电池片上的Ρ电极与第二块电池片的Ν电极在一条导电线上，重复上述操作形成串联结构，多个所述电池片串联成太阳能电池层。
[0042]所述层压的参数根据封装材料的硫化特性进行设定，所述封装材料为EVA，层压参数为145°C下层压16分钟。
[0043]所述导电线采用镀层工艺镀有焊锡、锡铅合金、锡铅银合金、锡铋合金或锡铅银合金中的任一种，经加热过程后使导电线同P电极或N电极通过防氧化镀层材料熔化焊接固定，使导电线与电池片电连接。
[0044]所述的加热过程在电池片正面使用加热垫；所述加热垫的加热温度为40?80°C。所述的加热方式为红外辐射、电阻丝加热、热风加热中的任一种，加热温度为150?500°C。
[0045]所述镀层工艺为热浸镀、电镀或化学镀中的任一种。
[0046]本发明的实施包括以下技术效果:
[0047]1、本发明提出一种使用无主栅编织状结构电连接层的技术来实现大尺寸背接触太阳电池的串联并制作相应的太阳能组件的方法。此技术不需要对IBC电池相邻的P或N发射极之间丝网印刷细银浆栅线，可以大幅度减少银浆的用量，从而降低ICB电池的制造成本并简化制造工艺流程。
[0048]2、效率高，消除了正面栅线电极的遮光损失，从而提高了电池效率；
[0049]3、可实现电池的薄片化，串联使用的金属连接器件都在电池背面，不存在从正面到背面的连接可以使用更薄的硅片，从而降低成本；
[0050]4、实用性更强，本发明的背接触太阳电池普遍适用于MWT、EWT和IBC等多种结构；
[0051]5、耐隐裂，本发明技术生产的组件集成的光伏系统可以完美地避免因一片电池片发生隐裂并损失一定的电流导致整个租串的电流将发生明显的降低的问题，由于此发明所提出的无主栅背排线技术实现了导电体与电池片之间的多点连接，可以提高整个系统对生产制造、运输、安装和使用过程中产生的隐裂和微裂的容忍性；
[0052]6、本发明汇流条电极凹凸形状的设置可以增大电极的接触面积，减小电阻。
[0053]此技术不需要使用导电胶粘接工艺，从而节省导电胶的成本并避免了导电胶需要精确点胶等一系列技术问题。此技术可以实现导电体与电池片之间的焊接，可以大幅度提高组件的长期可靠性。此技术制备的组件中，IBC电池与导电体之间是多点连接，连接点分布更密集，可以达到几千甚至几万个，在硅片隐裂和微裂部位电流传导的路径更加优化，因此由于微裂造成的损失被大大减小，产品的质量提高。通常在光伏系统中，电池片发生隐裂后电池片上部分区域会与主栅发生脱离，此区域产生的电流无法被收集。光伏系统都是采用串联的方式形成矩阵，具有明显的水桶效应，当一片电池片发生隐裂并损失一定的电流时整个组串的电流将发生明显的降低，从而导致整个组串的发电效率大幅度降低。使用该技术生产的组件集成的光伏系统可以完美地避免此类问题发生，由于此发明所提出的无主栅背排线技术实现了导电体与电池片之间的多点连接，使整个光伏系统对生产制造、运输、安装和使用过程中产生的隐裂和微裂痕具有极高的容忍性。可以用一个简单的例子来说明，传统技术生产的太阳能组件就像是普通的玻璃，一个点被撞碎了整块玻璃就粉碎了，而用无主栅背排线技术生产的组件则像是夹胶安全玻璃，一个点碎裂了外观上看起来不美观了，但是整个玻璃的遮风挡雨的功能还在。此技术突破了传统的电池组串工艺，使电池排布更自由，更紧密，采用上述技术的组件有望更小更轻，对下游项目开发来说，这就意味着安装中更小的占地面积，更低的屋顶承重要求和更低的人力成本。无主栅背排线技术可以解决低成本、高效率的背接触太阳电池的连接问题，通过使用铜线代替银主栅降低成本，实现背接触太阳电池真正的工业化规模生产，在提高效率的同时降低成本，为光伏系统提供效率更高、成本更低、稳定性更高、耐隐裂更出色的光伏组件，大大提升光伏系统与传统能源的竞争力。
[0054]本发明所使用无主栅、高效率背接触太阳能电池整体结构与常规的无主栅、高效率背接触太阳能电池基本一致，但是在无主栅、高效率背接触太阳能电池完成银浆烧结和功率分档测试后在其发射区电极和基区电极之间的绝缘层处丝网印刷上热塑性或热固性的树脂。此树脂一方面可以起到分离绝缘发射区电极和基区电极的作用，一方面在层压过程中起到粘接无主栅、高效率背接触太阳能电池片和背层材料的作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0055]图1点状无主栅、高效率背接触太阳能电池片背面示意图
[0056]图2线型无主栅、高效率背接触太阳能电池片背面示意图
[0057]图3导电线截面图(图3a，具有两层材料导电线截面图，图3b，具有三层材料导电线截面图)
[0058]图4编织结构电连接层截面图
[0059]图5编织结构电连接层示意图(去掉框)
[0060]图6实施例1和3太阳能电池模块局部示意图
[0061]图7实施例1和2无主栅、高效率背接触太阳能电池模块截面图
[0062]图8实施例1和2含有无主栅、高效率背接触太阳能电池模块的太阳能电池组件局部截面图
[0063]图9实施例3无主栅、高效率背接触太阳能电池模块截面图
[0064]图10实施例3含有无主栅、高效率背接触太阳能电池模块的太阳能电池组件局部截面图
[0065]图11实施例2太阳能电池模块示意图
[0066]图12实施例2太阳能电池串局部示意图
[0067]1、为铜、铝或钢等金属材料，2、为与1不同的铝或钢等金属材料；3、为锡、锡铅、锡铋或锡铅银金属合金焊料；4、N型掺杂层；41、点状N电极；42、线型N电极区；44、线型N电极；5、P型掺杂层；51、点状P电极；52、线型P电极区；54、线型P电极；6、N型单晶硅基体；7、绝缘层；8、前层材料；81、背层材料；82、封装材料；9、汇流条电极；91、N汇流条电极；92、P汇流条电极；10、太阳能电池层。11、导电线；111、与P电极连接的P导电线；112、与N电极连接的N导电线；12、绝缘线。
【具体实施方式】
；
[0068]实施例1
[0069]如图1和7所示，一种无主栅高效率背接触太阳能电池模块，包括电池片和电连接层，电池片包括N型单晶硅基体6，N型单晶硅基体6背面具有与P型掺杂层5连接的P电极和与N型掺杂层4连接的N电极，P电极与N电极之间的绝缘层7处设置有热塑性树脂或热固性树脂。如图1所示，在P电极为点状P电极51,N电极为点状N电极41,点状P电极51和点状N电极41相互交替排列，点状P电极51和点状N电极41的总个数为1000?40000个。点状P电极51的直径为0.8mm，相邻点状P电极51之间的距离为2_8mm。点状N电极41的直径为0.7mm，相邻点状N电极41之间的距离为2_8mm，点状P电极51连线与点状N电极41连线之间的中心距离为1?9mm。电极接触点为焊锡材料。电池转化效率为23.56%。电连接层包括导电线11、绝缘线12，导电线11和绝缘线12通过编织呈网状结构，其中，相邻导电线11间编织有绝缘线12，若干导电线11分别与P电极或者N电极电连接。
[0070]如图8所示，一种包括上述无主栅高效率背接触太阳能电池模块的太阳能电池组件，包括由上至下连接的前层材料8、太阳能电池层10、背层材料81。本实施例的太阳能电池层10即为一个太阳能电池模块。
[0071]一种包括上述无主栅高效率背接触太阳能电池模块的太阳能电池组件，其制备方法包括以下步骤:
[0072](1)制备太阳能电池层10:如图4和5所示，先将40根平行排列的导电线11间排列有39根绝缘线12，后同平行排列的80根绝缘线12交叉编织呈网状结构，制备成电连接层。导电线11和绝缘线12的直径为1.3mm，长度为596mm。如图6所示将第一块无主栅高效率背接触太阳能电池片按照背面图形，分别用电烙铁将导电线11与电池片背面的点状N电极41或点状P电极51焊接。
[0073]如图3中的3b图所示，导电线11为具有三层结构的镀锡金属丝，包括最内层的钢丝3直径0.8mm,中间层的铜层，厚度0.2mm,最外层为镀锡层，厚度0.3mm。镀锡金属丝的横截面积为圆形，直径1.3mm,长度为596mm。
[0074]将第二块电池片在水平面旋转180°与上述无主栅高效率背接触太阳能电池模块边缘对齐，使第二片背接触电池片上的点状P电极51正好处于与第一片背接触电池片上与点状N电极41焊接的镀锡金属线的延长上，此时将这些镀锡金属丝焊接在第二片背接触电池片的点状P电极51上；使第二片背接触电池片9上的点状N电极41正好处于与第一片背接触电池片7上与点状P电极51焊接的镀锡金属线的延长上，此时将这些镀锡金属丝焊接在第二片背接触电池片9的点状P电极51上。依次类推依次焊接第三片和第四片背接触电池片，形成串联电池串结构。按照上述焊接方式，在第一排串联结构下侧依次焊接第二至第四排串联结构，保证每块电池片的水平和竖直边界线相对齐，铺设完成的4串电池串。在电连接层两侧使用5X0.22mm横截面积的常规通用汇流条分别将与点状P电极51连接的P导电线111通过P汇流条电极92连接，与点状N电极41连接的N导电线112通过N汇流条电极91连接。形成4串，每串4片，共16片如图6所示的太阳能电池模块，即太阳能电池层10。其中与点状？电极51连接的P导电线111电连接的汇流条电极为P汇流条电极92，与点状N电极41连接的N导电线112电连接的汇流条电极为N汇流条电极91。焊接的温度为300?400°C，焊接过程中可在电池片正面使用加热垫以预防电池两面温差过大而造成电池片的破碎或隐裂，加热垫温度控制在40?80°C。
[0075](2)制备太阳能电池组件，如图8所示，依次按照前层材料8、封装材料82、太阳能电池层10、封装材料82和背层材料81的顺序进行层叠和外观检查，所述封装材料82为EVA，将层叠后的模组送入层压机进行层压，层压参数根据EVA的流化特性进行设定，通常为145°C下层压16分钟。最后将层压完成的模组进行安装金属边框、安装接线盒并进行功率测试和外观检查。
[0076]上述16片背接触组件的功率参数如下:
[0077]开路电压Uoc (V) 22.25
[0078]短路电流I sc (A) 9.25
[0079]工作电压μ mp (V) 17.27
[0080]工作电流Imp⑷9.08
[0081]最大功率Pmax(W) 156.78
[0082]填充因子76.18%。
[0083]实施例2
[0084]如图1和7所示，一种无主栅高效率背接触太阳能电池模块，包括电池片和电连接层，电池片包括N型单晶硅基体6，N型单晶硅基体6背面具有与P型掺杂层5连接的P电极和与N型掺杂层4连接的N电极，P电极与N电极之间设置有绝缘层7，绝缘层7为热塑性树脂或热固性树脂。如图1所示，P电极为点状P电极51, N电极为点状N电极41,点状P电极51和点状N电极41相互交替排列，点状P电极51和点状N电极41的总个数为1000?40000个。点状P电极51的直径为0.5mm，相邻点状P电极51之间的距离为1?2mm。点状N电极41的直径为0.4mm,相邻点状N电极41之间的距离为1?2mm，点状P电极51连线与点状N电极41连线之间的中心距离为0.5?1mm。电极接触点为焊锡材料。电池转化效率20.3%。电连接层包括导电线11、绝缘线12，导电线11和绝缘线12通过编织呈网状结构，其中，相邻导电线11间编织有绝缘线12，若干导电线11分别与P电极或者N电极电连接。
[0085]如图8所示，一种包括上述无主栅高效率背接触太阳能电池模块的太阳能电池组件，包括由上至下连接的前层材料8、太阳能电池层10、背层材料81。本实施例的太阳能电池层10包括多个太阳能电池模块。
[0086]一种包括上述无主栅高效率背接触太阳能电池模块的太阳能电池组件，其制备方法包括以下步骤:
[0087](1)制备太阳能电池层10:如图4和5所示，先将110根平行排列的导电线11间排列有109根绝缘线12，后同平行排列的220根绝缘线12交叉编织呈网状结构，制备成电连接层，导电线11和绝缘线12的直径为0.6_，长度为154_。将无主栅高效率背接触太阳能电池片按照背面图形，用电烙铁将导电线11分别与电池片背面的点状N电极41或点状P电极51焊接，在电连接层两侧使用5X0.22mm横截面积的常规通用汇流条分别将与点状P电极51连接的P导电线111通过P汇流条电极92连接，与点状N电极41连接的N导电线112通过N汇流条电极91连接，制备成如图11所示的太阳能电池模块。如图12所示，将10个制备出的如图11所示的太阳能电池模块通过汇流条电极串联成的串联电池串。将6个串联电池串相并联制备出太阳能电池层10，形成6串，每串10片，共16片的太阳能电池模块，即太阳能电池层10。最后将串联电池串左右两段的P汇流条电极92相串联，其中串联电池串左右两段的N汇流条电极91相串联。
[0088]如图3中的3a图所示，导电线11为具有两层结构的镀锡金属丝，包括内层为铜层，直径0.25mm，外层为镀锡层，厚度0.025mm，锡层合金成分为锡铅60/40，即含有60%的锡和40%的铅。镀锡金属丝的横截面积为圆形，直径0.28mm。
[0089](2)制备太阳能电池组件，如图8所示，依次按照前层材料8、封装材料82、太阳能电池层10、封装材料82和背层材料81的顺序进行层叠和外观检查，所述封装材料82为EVA，将层叠后的模组送入层压机进行层压，层压参数根据EVA的流化特性进行设定，通常为145°C下层压16分钟。最后将层压完成的模组进行安装金属边框、安装接线盒并进行功率测试和外观检查。上述60片背接触组件的功率参数如下:
[0090]开路电压Uoc (V) 40.36
[0091]短路电流Isc(A)9.34
[0092]工作电压μπιρ(ν)31.78
[0093]工作电流Imp⑷9.25
[0094]最大功率Pmax (W) 293.96
[0095]填充因子77.98%。
[0096]对比实施例1和2可以看出使用无主栅背排线技术生产的背接触电池组件可以获得很高的填充因子，从而提高组件的发电效率，同时排线的尺寸越小，即排线的数量越多填充因子越高，组件效率也越高，具有很好的经济效益。
[0097]实施例3
[0098]如图2和9所示，一种无主栅高效率背接触太阳能电池模块，包括电池片和电连接层，电池片包括N型单晶硅基体6，其背面具有P型掺杂层5和N型掺杂层4，其中P型掺杂层5上设有线型P电极54区，N型掺杂层4上设有线型N电极44区，线型P电极54区与线型N电极44区交替排列。线型P电极54区宽度为0.7mm，相邻线型P电极54区54之间的距离为1?3mm。线型N电极44区宽度为0.5mm，相邻线型N电极44区之间的距离为1?3mm，线型P电极54区与线型N电极44区之间的中心距离为1.5?3mm。电池转化效率为20.5%。线型P电极54区与线型N电极44区之间设置有绝缘层7，绝缘层7为热塑性树脂或热固性树脂。电连接层包括平行排列的若干导电线11，该若干导电线11分别电连接在线型P电极54区或者线型N电极44区，形成线型P电极54或线型N电极44。本实施例的导电线11为具有两层结构的镀锡金属丝，包括内层为铜层，直径0.5mm，外层为镀锡层，厚度0.035mm，锡层的合金成分为锡铅60/40，即含有60%的锡和40%的铅。镀锡金属丝的横截面积为圆形，直径为0.55_。电连接层包括导电线11、绝缘线12，导电线11和绝缘线12通过编织呈网状结构，其中，相邻导电线11间编织有绝缘线12，若干导电线11分别与P电极或者N电极电连接.
[0099]如图10所示，一种包括上述无主栅高效率背接触太阳能电池模块的太阳能电池组件，包括由上至下连接的前层材料8、太阳能电池层10、背层材料81。本实施例的太阳能电池层10即为一个太阳能电池模块。
[0100]一种包括上述无主栅高效率背接触太阳能电池模块的太阳能电池组件，其制备方法包括以下步骤:
[0101](1)制备太阳能电池层10:如图4、5所示，先将35根平行排列的导电线11间排列有34根绝缘线12，后同平行排列的70根绝缘线12交叉编织呈网状结构，制备成电连接层，导电线11和绝缘线12的直径为0.55mm，长度为426mm。如图6所示，将第一块无主栅高效率背接触太阳能电池片按照背面图形，将第二块电池片在水平面旋转180°与上述无主栅高效率背接触太阳能电池模块边缘对齐，依次排列第三块电池片，形成串联电池串。在电连接层两侧使用5X0.22_横截面积的常规通用汇流条分别将与线型P电极54连接的P导电线111通过P汇流条电极92连接，与线型N电极44连接的N导电线112通过N汇流条电极91连接。形成如图6所示的3串，每串3块电池片，共9块电池片的太阳能电池模块，即太阳能电池层10。镀锡金属丝的横截面积为圆形，直径为0.55mm。将排列好的9块背接触电池片和镀锡金属丝施加微小的压力并用热风进行加热，使镀锡金属丝上的锡铅焊料融化并与背接触电池片上的电极区欧姆连接，在线型P电极54区上形成线型P电极54，在线型N电极44区上形成线型N电极44，最终形成如图6所示的串联结构，该串联结构为一个太阳能电池模块。热风加热温度为300?400度。
[0102]如图3中的3a图所示，导电线11为具有两层结构的镀锡金属丝，包括内层为铜层，直径0.5mm,外层为镀锡层，厚度0.035mm,锡层的合金成分为锡铅60/40，即含有60%的锡和40 的铅。
[0103](2)制备太阳能电池组件，如图10所示，依次按照前层材料8、封装材料82、太阳能电池层10、封装材料82和背层材料81的顺序进行层叠和外观检查，所述封装材料82为EVA，将层叠后的模组送入层压机进行层压，层压参数根据EVA的流化特性进行设定，通常为145°C下层压16分钟。最后将层压完成的模组进行安装金属边框、安装接线盒并进行功率测试和外观检查。
[0104]上述9片背接触组件的功率参数如下:
[0105]开路电压Uoc (V) 6.21
[0106]短路电流Isc(A)9.28
[0107]工作电压μπιρ(ν)4.89
[0108]工作电流Imp (A) 9.06
[0109]最大功率Pmax (W) 44.30
[0110]填充因子76.87%。
[0111]由实施例1-3的实验参数可知，由本发明制备的无主栅高效率背接触太阳能电池模块所构成的太阳能电池组件可以获得很高的填充因子，从而提高组件的发电效率。能够有效防止P电极和N电极之间的短路、耐隐裂、高效率、高稳定性，同时具有制备工艺简单，成本大大降低的优点。
[0112]上述详细说明是针对发明的可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明的等效实施或变更，均应当包含于本发明的专利范围内。
[0113]另外，本领域技术人员还可在本发明权利要求公开的范围和精神内做其它形式和细节上的各种修改、添加和替换。当然，这些依据本发明精神所做的各种修改、添加和替换等变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
【权利要求】
1.无主栅、高效率背接触太阳能电池模块，该太阳能电池模块包括电池片和电连接层，所述电池片的背光面具有与P型掺杂层连接的P电极和与N型掺杂层连接的N电极，其特征在于:所述电连接层包括导电线、绝缘线，所述导电线和绝缘线通过编织呈网状结构，所述相邻导电线间编织有绝缘线，所述若干导电线分别与P电极或者N电极电连接。
2.根据权利要求1所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池模块，其特征在于:所述导电线与所述P电极通过点状P电极或者线型P电极电连接，所述导电线与所述N电极通过点状N电极或者线型N电极电连接。
3.根据权利要求2所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池模块，其特征在于:所述点状P电极的直径为0.4mm?1.5mm,所述线型P电极的宽度为0.4mm?1.5mm,所述同一导电线上连接的两个相邻点状P电极或线型P电极之间的距离为0.7mm?1mm ;所述点状N电极的直径为0.4mm?1.5mm,所述线型N电极的宽度为0.4mm?1.5mm,所述同一导电线上连接的两个相邻点状N电极或线型N电极之间的距离为0.7mm?10mm。
4.根据权利要求2所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池模块，其特征在于:所述点状P电极和所述点状N电极的总个数为1000?40000个。
5.根据权利要求2所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池模块，其特征在于:所述点状电极或线型电极材料为银浆、导电胶、焊锡中的任一种。
6.根据权利要求1所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池模块，其特征在于:与所述P电极相连的导电线相邻的与所述N电极相连的导电线之间的距离为0.1mm?30mm ;所述与导电线垂直编织的相邻平行排列绝缘线之间的距离为O?30mm。
7.根据权利要求1所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池模块，其特征在于:所述导电线的材料为铜、铝、钢、铜包铝、铜包钢中的任一种或几种组合；所述导电线的横截面形状为圆形、方形、椭圆形中的任一种或几种组合；所述导电线横截面形状的外接圆直径为0.05mm ?1.5mm0
8.根据权利要求1所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池模块，其特征在于:所述绝缘线的材料为树脂、塑料、硅橡胶、PVC中的任一种；所述绝缘线的横截面形状为圆形、方形、椭圆形中的任一种；所述绝缘线横截面形状的外接圆直径为0.05mm?1_。
9.根据权利要求1所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池模块，其特征在于:所述导电线表面镀有防氧化镀层材料或涂覆有导电胶。
10.根据权利要求9所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池模块，其特征在于:所述防氧化镀层材料为锡、锡铅合金、锡铋合金或锡铅银合金中的任一种；镀层或导电胶层厚度力 5 μ m ?50 μ m。
11.根据权利要求9所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池模块，其特征在于:所述导电胶为低电阻率导电粘接胶，其主要成分为导电粒子和高分子粘接剂。
12.根据权利要求11所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池模块，其特征在于:所述导电胶中的导电粒子为金、银、铜、镀金镍、镀银镍或镀银铜中的任一种或几种组合；所述导电粒子的形状为球形、片状、橄榄状、针状中的任一种或几种组合；导电粒子的粒径为0.01ym?5ymo
13.根据权利要求12所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池模块，其特征在于:所述导电胶中的高分子粘接剂为环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂中的任一种或两种组合。
14.根据权利要求1所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池模块，其特征在于:所述导电线的数量为10根?500根，所述绝缘线的数量为20根?500根。
15.根据权利要求1所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池模块，其特征在于:所述电连接层设置有P汇流条电极和N汇流条电极，所述P汇流条电极和所述N汇流条电极设置于所述电连接层两侧。
16.根据权利要求15所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池模块，其特征在于:所述汇流条电极的表面具有凹凸形状。
17.根据权利要求1所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池模块，其特征在于:所述P电极与N电极之间设置有绝缘层，所述绝缘层材料为热塑性树脂或热固性树脂。
18.根据权利要求17所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池模块，其特征在于:所述树脂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烃树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂中的任一种或几种组合。
19.无主栅、高效率背接触太阳能电池组件，包括由上至下连接的前层材料、封装材料、太阳能电池层、封装材料、背层材料，其特征在于:所述太阳能电池层包括若干个太阳能电池模块，所述太阳能电池模块为权利要求1-18任一项所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池模块，所述相邻的太阳能电池模块通过电连接层两侧的汇流条电极电连接。
20.根据权利要求19所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池组件，其特征在于，所述太阳电池层的电池片个数为I?120个,其中，包括I?120个电池模块,所述电池模块包括I?15个电池片。
21.一种如权利要求19所述无主栅、高效率背接触太阳能电池组件，其特征在于:每个太阳能电池模块内的太阳能电池片彼此串联；太阳能电池模块之间依次串联，每个太阳能电池模块内的太阳能电池片的数量相同。
22.根据权利要求19所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池组件，其特征在于，所述汇流条之间通过导电介质连接。
23.根据权利要求22所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池组件，其特征在于，所述导电介质包括银浆、导电胶或焊锡中的任一种。
24.无主栅、高效率背接触太阳能电池组件的制备方法，包括以下步骤: 步骤一:制备太阳能电池模块，先在各平行排列的导电线间排列绝缘线，然后与平行排列的绝缘线交叉编织呈网状结构，将导电线分别与背接触电池片背面的P电极和N电极电连接；将所述P汇流条电极和所述N汇流条电极设置于所述电连接层两侧，制备成太阳能电池模块； 步骤二:制备太阳能电池层，将步骤I制备的太阳能电池模块通过汇流条电极电连接，制备成太阳能电池层； 步骤三:依次按前层材料、封装材料、太阳能电池层、封装材料、背层材料的顺序进行层叠，层压得到电池组件。
25.根据权利要求24所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，所述电池片上的P电极和N电极在水平面上具有镜面对称结构，当电池片的数量大于I时，组装电池片的方式为，将第一块电池片与电连接层连接后，将第二块电池片在水平面旋转180度，两片电池边缘对齐，使第二块电池片上的P电极与第一块电池片上的N电极在一条导电线上，然后正常放置第三片背接触电池，使第三块电池片上的P电极与第二块电池片的N电极在一条导电线上，重复上述操作形成串联结构，多个所述电池片串联成太阳能电池层。
26.根据权利要求25所述无主栅、高效率背接触太阳能电池组件的制备方法，其特征在于:所述层压的参数根据封装材料的硫化特性进行设定，所述封装材料为EVA，层压参数为145 °C下层压16分钟。
27.根据权利要求24所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池组件的制备方法，其特征在于:所述导电线采用镀层工艺镀有焊锡、锡铅合金、锡铋合金或锡铅银合金中的任一种，经加热过程后使导电线同P电极或N电极通过防氧化镀层材料熔化焊接固定，使导电线与电池片电连接。
28.根据权利要求27所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池组件的制备方法，其特征在于:所述的加热过程在电池片正面使用加热垫；所述加热垫的加热温度为40?80°C。
29.根据权利要求27所述的无主栅、高效率背接触太阳能电池组件的制备方法，其特征在于:所述的加热方式为红外辐射、电阻丝加热、热风加热中的任一种，加热温度为150 ?500。。。
30.根据权利要求27所述无主栅、高效率背接触太阳能电池组件的制备方法，其特征在于:所述镀层工艺为热浸镀、电镀或化学镀中的任一种。
【文档编号】H01L31/18GK104347746SQ201410508839
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】林建伟, 夏文进, 孙玉海, 张育政 申请人:苏州中来光伏新材股份有限公司