叠瓦组件和异质结太阳能电池片的制作方法

本实用新型涉及能源领域，尤其涉及一种叠瓦组件和异质结太阳能电池片。

背景技术：

随着全球煤炭、石油、天然气等常规化石能源消耗速度加快，生态环境不断恶化，特别是温室气体排放导致日益严峻的全球气候变化，人类社会的可持续发展已经受到严重威胁。世界各国纷纷制定各自的能源发展战略，以应对常规化石能源资源的有限性和开发利用带来的环境问题。太阳能凭借其可靠性、安全性、广泛性、长寿性、环保性、资源充足性的特点已成为最重要的可再生能源之一，有望成为未来全球电力供应的主要支柱。

在新一轮能源变革过程中，我国光伏产业已成长为具有国际竞争优势的战略新兴产业。然而，光伏产业发展仍面临诸多问题与挑战，转换效率与可靠性是制约光伏产业发展的最大技术障碍，而成本控制与规模化又在经济上形成制约。光伏组件作为光伏发电的核心部件，提高其转换效率发展高效组件是必然趋势。目前市场上涌现各种各样的高效组件，如叠瓦、半片、多主栅、双面组件等。随着光伏组件的应用场所和应用地区越来越广泛，对其可靠性要求越来越高，尤其是在一些恶劣或极端天气多发地区需要采用高效、高可靠性的光伏组件。

在大力推广和使用太阳能绿色能源的背景下，叠瓦组件利用小电流低损耗的电学原理(光伏组件功率损耗与工作电流的平方成正比例关系)从而使得组件功率损耗大大降低。其次通过充分利用电池组件中片间距区域来进行发电，单位面积内能量密度高。另外使用了具有弹性体特性的导电胶粘剂替代了常规组件用光伏金属焊带，由于光伏金属焊带在整片电池中表现出较高的串联电阻而导电胶粘剂电流回路的行程要远小于采用焊带的方式，从而最终使得叠瓦组件成为高效组件，同时户外应用可靠性较常规光伏组件性能表现更加优异，因为叠瓦组件避免了金属焊带对电池与电池互联位置及其他汇流区域的应力损伤。尤其是在高低温交变的动态(风、雪等自然界的载荷作用)环境下，采用金属焊带互联封装的常规组件失效概率远超过采用弹性体的导电胶粘剂互联切割后的晶硅电池小片封装的叠瓦组件。

当前叠瓦组件的主流工艺使用导电胶粘剂互联切割后的电池片，导电胶主要由导电相和粘接相构成。其中导电相主要由贵金属组成，如纯银颗粒或银包铜、银包镍、银包玻璃等颗粒并用于在太阳能电池片之间起导电作用，其颗粒形状和分布以满足最优的电传导为基准，目前更多采用d50＜10um级的片状或类球型组合银粉居多。粘接相主要有具有耐候性的高分子树脂类聚合物构成，通常根据粘接强度和耐候稳定性选择丙烯酸树脂、有机硅树脂、环氧树脂、聚氨酯等。为了使导电胶粘接达到较低的接触电阻和较低的体积电阻率及高粘接并且保持长期优良的耐候特性，一般导电胶厂家会通过导电相和粘接相配方的设计完成，从而保证叠瓦组件在初始阶段环境侵蚀测试和长期户外实际应用下性能的稳定性。

而对于通过导电胶来实现连接的电池组件，在被封装之后，在户外实际使用时受到环境侵蚀，例如高低温交变热胀冷缩产生导电胶之间的相对位移。最为严重就是导致出现电流虚接甚至断路，主要原因一般都是因为材料组合后相互间连接能力弱。连接能力弱主要表现在制程中导电胶作业需要一个工艺操作窗口，实际生产过程中这个窗口相对较窄，非常容易受到环境因素的影响，比如作业场所的温湿度，涂胶后滞留空气中的时间长短等等都会让导电胶水失去活性。同时对于点胶、喷胶或印刷工艺下受胶水自身特性变化容易出现施胶不均缺失现象，对产品可靠性会有较大隐患。其次导电胶主要有高分子树脂和大量贵金属粉体所构成，成本高昂且一定程度上破坏生态环境(贵金属的生产和加工对环境污染较大)。再者导电胶属于膏状物，在施胶或叠片过程中具备一定的流动性，非常容易溢胶造成叠瓦互联电池串正负极短路。

也就是说，对于大多数采用导电胶粘接方式而制成的叠瓦组件，存在相互连接强度弱特点，制程对环境要求高，工艺使用易溢胶短路，使用成本高昂，生产效率低等问题。

并且，为了实现各个异质结太阳能电池片的导电连接，通常还需要在异质结太阳能电池片的表面上设置电极，而电极由昂贵金属制成，因而异质结太阳能电池片通常具有较高成本。

因而需要提供一种叠瓦组件和异质结太阳能电池片，以至少部分地解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，提供一种叠瓦组件和异质结太阳能电池片，使得异质结太阳能电池片之间通过透光导电膜的接触实现导电传输，从而可以使用不具导电性的粘结剂使各个电池片相互固定，可以避免由于导电胶失效而可能发生的各种问题。

并且，由于通过透光导电膜彼此接触而实现导电传输，还可以省略电极的设置，还可以降低成本。另外，本实用新型所提供的叠瓦组件、异质结太阳能电池片结构简单，制造方法工艺简单，在克服了可能由导电胶而产生的缺陷的基础上还具有较低的成本。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种叠瓦组件，包括电池串，所述电池串由多个异质结太阳能电池片以叠瓦方式依次相连而形成，各个所述异质结太阳能电池片通过不具导电特性的粘结剂彼此相连，

其中，所述异质结太阳能电池片包括基体片，所述基体片包括中心层以及设置在所述中心层的顶表面和底表面上的透光导电膜，在所述叠瓦组件中，相邻的两个所述异质结太阳能电池片中的彼此相对的表面上的透光导电膜能够对准并直接接触从而实现相邻的两个所述异质结太阳能电池片之间的导电连接。

在一种实施方式中，所述粘结剂设置在所述透光导电膜的表面上，使得在叠瓦组件中所述粘结剂在垂直于所述基体片的第一方向上位于相邻的两个所述异质结太阳能电池片之间。

在一种实施方式中，所述透光导电膜设置在所述中心层的整个顶表面和底表面上，以使得所述粘结剂沿所述第一方向突出于所述透光导电膜，从而使得相邻的两个所述异质结太阳能电池片的彼此相对的表面上的所述透光导电膜在所述粘结剂处被所述粘结剂间隔开。

在一种实施方式中，所述透光导电膜在设置所述粘结剂的位置处具有缺口以使得所述粘结剂能够位于所述缺口处，从而使得相邻的两个所述异质结太阳能电池片的彼此相对的表面上的所述透光导电膜在任何位置均不存在沿所述第一方向的间隔。

在一种实施方式中，所述基体片的顶表面和底表面上设置有副栅线，且不设置主栅线。

在一种实施方式中，相邻的两个所述异质结太阳能电池片的副栅线彼此间不接触。

在一种实施方式中，所述粘结剂为由丙烯酸树脂、有机硅树脂、环氧树脂或聚氨酯制成的点状结构的粘结剂。

在一种实施方式中，所述粘结剂为包括固化剂、交联剂、偶联剂或橡胶球的点状结构的粘结剂。

在一种实施方式中，所述粘结剂呈点状，多个所述粘结剂沿每一对相邻的两个所述异质结太阳能电池片的搭接边缘间隔排布。

在一种实施方式中，所述粘结剂呈条状，所述粘结剂沿每一对相邻的两个所述异质结太阳能电池片的搭接边缘延伸。

在一种实施方式中，所述粘结剂呈条状，所述粘结剂在所述电池串上沿所述第一方向延伸并跨越多个所述异质结太阳能电池片。

在一种实施方式中，位于所述中心层的顶表面和底表面上的所述透光导电膜均为多层结构，并且在沿垂直于所述基体片的第一方向而从所述中心层指向外侧的方向上，各个所述透光导电膜的透光性递增。

在一种实施方式中，所述中心层包括硅片、设置在所述硅片的顶表面上的顶侧本征非晶硅薄膜、设置在所述顶侧本征非晶硅薄膜的顶表面的p型非晶硅薄膜、设置在所述硅片的底表面上的底侧本征非晶硅薄膜以及设置在所述底侧本征非晶硅薄膜的底表面上的n型非晶硅薄膜。

根据本实用新型另一方面，提供了一种异质结太阳能电池片，所述异质结太阳能电池片包括基体片，所述基体片包括中心层以及设置在所述中心层的顶表面和底表面上的透光导电膜，所述异质结太阳能电池片构造为能够在与另一个所述异质结太阳能电池片以叠瓦方式互联时通过其二者彼此相对的表面上的透光导电膜的直接接触而实现所述两个所述异质结太阳能电池片之间的导电连接。

在一种实施方式中，所述透光导电膜设置在所述中心层的整个顶表面和底表面上并在各处均具有相同厚度，以使得当在所述透光导电膜上施加粘结剂时，所述粘结剂沿垂直于所述基体片的第一方向突出于所述透光导电膜，从而使得所述异质结太阳能电池片与另一个所述异质结太阳能电池片相连时，所述两个异质结太阳能电池片的彼此相对的表面上的所述透光导电膜在所述粘结剂处被所述粘结剂间隔开。

在一种实施方式中，所述透光导电膜上设置有用于容纳粘结剂的缺口，当在所述异质结太阳能电池片上施加粘结剂时，所述粘结剂沿垂直于所述基体片的第一方向不突出于所述透光导电膜，从而使得所述异质结太阳能电池片与另一个所述异质结太阳能电池片相连时，所述两个异质结太阳能电池片的彼此相对的表面上的所述透光导电膜在任何位置均布存在沿所述第一方向的间隔。

在一种实施方式中，所述基体片的顶表面和底表面上设置有副栅线，且不设置主栅线。

在一种实施方式中，所述异质结太阳能电池片构造为当其与另一所述异质结太阳能电池片以叠瓦方式连接时所述两个异质结太阳能电池片的所述副栅线彼此间不接触。

在一种实施方式中，位于所述中心层的顶表面和底表面上的所述透光导电膜均为多层结构，并且在沿垂直于所述基体片的第一方向而从所述中心层指向外侧的方向上，各个所述透光导电膜的透光性递增。

在一种实施方式中，所述中心层包括硅片、设置在所述硅片的顶表面上的顶侧本征非晶硅薄膜、设置在所述顶侧本征非晶硅薄膜的顶表面的p型非晶硅薄膜、设置在所述硅片的底表面上的底侧本征非晶硅薄膜以及设置在所述底侧本征非晶硅薄膜的底表面上的n型非晶硅薄膜。

根据本实用新型，各个异质结太阳能电池片之间通过透光导电膜的接触而实现导电连接，从而也可以使用不具导电性质的粘结剂来进行固定。一方面，透光导电膜的导电特性较好能够优化叠瓦组件的性能，还能够省略电极的设置以降低成本；另一方面，粘结剂不具导电性，因而环境侵蚀、高低温交变、热胀冷缩等容易破坏导电胶的因素便不会影响本实用新型的叠瓦组件，叠瓦组件不容易出现电流虚接和断路，由于导电胶溢胶而造成的电池串的正负极断路等问题也不会发生。

附图说明

为了更好地理解本实用新型的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的优选实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本实用新型的优选实施方式，对本实用新型的范围没有任何限制作用，图中各个部件并非按比例绘制。

图1示出了根据本实用新型一种实施方式的叠瓦组件的俯视图；

图2为图1所示的叠瓦组件中的任意一对相邻的异质结太阳能电池片在连接状态下的俯视图；

图3为图2中沿a-a线剖开的剖视图顺时针旋转90°之后的示意图；

图4为图2中沿a-a线剖开的剖视图顺时针旋转90°的另一个可能的示意图；

图5为图2中的一个异质结太阳能电池片的单独的俯视图；

图6为图5中的b部分的局部放大图；

图7为图1所示的叠瓦组件中的另一种可能的一对相邻的异质结太阳能电池片在连接状态下的俯视图；

图8为图7中的一个异质结太阳能电池片的单独的俯视图；

图9为图8中的c部分的局部放大图。

具体实施方式

现在参考附图，详细描述本实用新型的具体实施方式。这里所描述的仅仅是根据本实用新型的优选实施方式，本领域技术人员可以在所述优选实施方式的基础上想到能够实现本实用新型的其他方式，所述其他方式同样落入本实用新型的范围。

在本实用新型提供了一种叠瓦组件和异质结太阳能电池片，图1至图9示出了本实用新型的叠瓦组件和异质结太阳能电池片的几个优选实施方式。

叠瓦组件1包括电池串，电池串由多个异质结太阳能电池片2以叠瓦方式依次相连而形成。首先需要说明的是，本文所提到的“第一方向”为垂直于异质结太阳能电池片2的基体片的方向，在图3和图4中由d1示出；“第二方向”指的是在叠瓦组件1中各个异质结太阳能电池片2的排布方向，在图1和图2中由d2示出；“第三方向”指的是单个异质结太阳能电池片2的长度方向，在图2中由d3示出。

参考图1，叠瓦组件1的电池串由多个异质结太阳能电池片2以叠瓦方式沿第二方向d2依次排布形成。

图2示出了图1中的任意相邻的两个异质结太阳能电池片2，异质结太阳能电池片2包括基体片，基体片包括中心层以及设置在中心层的顶表面和底表面上的透光导电膜4。由于图2示出的是异质结太阳能电池片2的俯视示图，因而从图中可以看到异质结太阳能电池片2的顶表面上的透光导电膜4。异质结太阳能电池片2还包括施加在透光导电膜4上的副栅线，图2中示出的副栅线包括了辅助栅线22和普通副栅线21，关于副栅线的具体设置将在后文详细描述。

在本实施方式中，异质结太阳能电池片2上不设置主栅线，相邻的两个异质结太阳能电池片2的副栅线也彼此错开而不接触，相邻的两个异质结太阳能电池片2通过彼此相面对的表面上的透光导电膜4的直接接触而实现导电连接。这样的导电方式无需额外设置其他导电装置、易于实现；并且省略了主栅线，从而能够降低成本(须知，主栅线通常由昂贵金属制成)。

异质结太阳能电池片2彼此互联之后，可以通过粘结剂3将各个异质结太阳能电池片2相对于彼此固定，粘结剂3不具有导电性。选择粘结材料时，要考虑多种因素，例如考虑对电气连接性的影响、机械强度、对产品可靠性的影响，同时也应考虑应用兼容性、成本等因素。优选地，选用液态或流动性较强的非导电性材料，便于渗入相邻的异质结太阳能电池片2之间的搭接缝隙。粘结剂3的可选材料例如可以由丙烯酸树脂、有机硅树脂、环氧树脂或聚氨酯制成，为形成一定的厚度，还可以在其中添加固化剂、交联剂、偶联剂或橡胶球等助剂。

由于粘结剂3不具有导电性，环境侵蚀、高低温交变、热胀冷缩等容易破坏导电胶的因素便不会影响本实用新型的叠瓦组件1和异质结太阳能电池片2，叠瓦组件1和异质结太阳能电池片2不容易出现电流虚接和断路，且降低了粘结剂3的涂覆精度的要求。并且，由于不必设置导电胶，那么溢胶而造成的电池串的正负极断路等问题也就不会发生。另外，由于不要求粘结剂3的导电性，叠瓦组件1的生产成本也得以降低。而从制造工艺角度上看，本实用新型的先裂片、排布、再施加粘结剂3的过程能够简化叠瓦组件1的制造流程。

粘结剂3也可以具有多种设置形式。例如，粘结剂3可以呈点状，多个粘结剂3在每一对相邻的两个异质结太阳能电池片2的搭接边缘上间断设置；或者，粘结剂3可以为条状并沿每一对相邻的两个异质结太阳能电池片2的搭接边缘延伸；或者，可以沿第二方向d2在多个异质结太阳能电池片2的顶表面上施加粘结剂3从而让粘结剂3跨越多个异质结太阳能电池片2，在这种情况下，粘结剂3优选地为多个且多个粘结剂3在电池串的顶表面上彼此平行地布置；再或者，可以在异质结太阳能电池片2的顶表面和/或底表面上施加多个粘结剂3，各个粘结剂3之间可以彼此不平行。

优选地，粘结剂3也可以是先施加在每一个异质结太阳能电池片2上，然后再将各个太阳能电池片2彼此互连。

在一种实施方式中，将异质结太阳能电池片2设置为：透光导电膜4形成在中心层的整个顶表面和底表面上，且在各个异质结太阳能电池片2彼此互连之前透光导电膜4在各处具有均匀的厚度。这样，例如对于中心层顶表面上的透光导电膜4来说，在该透光导电膜4上施加粘结剂3之后，粘结剂3沿第一方向d1向上突出于该透光导电膜4；对于中心层底表面上的透光导电膜4来说，在该透光导电膜4上施加粘结剂3之后，粘结剂3沿第一方向d1向下突出于该透光导电膜4。

两个这样的异质结太阳能电池片2以叠瓦方式互连之后的状态可以参考图3。为了方便描述，将位于图3中上方的异质结太阳能电池片2称为第一电池片71，将位于其下方的异质结太阳能电池片2称为第二电池片72。第一电池片71和第二电池片72以叠瓦方式互连时，二者彼此相对的表面上的透光导电膜4在粘结剂3处因粘结剂3的挤压而产生弯曲，使得二者的透光导电膜4在紧邻粘结剂3的位置处出现间隔5。这样的设置方式较为简单，无需对透光导电膜4做额外加工，因而生产效率较高、成本较低。

在如图4所示的另一种实施方式中，透光导电膜4在设置粘结剂3的位置处设置有缺口6以至少部分地容纳粘结剂3，这样当第一电池片71和第二电池片72以叠瓦方式互连时，二者的透光导电膜4紧密接触，且接触表面不存在弯曲等情况，在任何位置均不具有沿第一方向d1的间隔。这样的设置避免了透光导电膜4被挤压变形而产生的问题，并且粘结剂3稳定地容纳在缺口6中能够避免粘结剂3脱落失效等问题的发生。

优选地，异质结太阳能电池片2的顶侧和/或底侧的透光导电膜4可以为多层结构，并且在自中心层沿垂直于中心层的方向向外指向的方向上，各个所述透光导电膜4的透光性递增。这样的设置能够改善异质结太阳能电池片2的载流子偏移率、透光性和导电性等方面，避免填充因子偏低、断路电流偏低问题的发生，使异质结太阳能电池片2具有较高的光电转化率。

同样优选地，中心层的结构也可以具有多种设置方式。例如，中心层可以包括硅片、设置在硅片的顶表面上的本征非晶硅薄膜、设置在顶侧本征非晶硅薄膜的顶表面的p型非晶硅薄膜、设置在硅片的底表面上的底侧本征非晶硅薄膜以及设置在底侧本征非晶硅薄膜的底面上的n型非晶硅薄膜。为了简化的目的，附图中未示出中心层的具体结构。

本实施方式还提供了副栅线的两种设置方式。参考图5和图6，位于透光导电膜4的表面上的副栅线又包括了辅助栅线22和普通副栅线21，可以看到辅助栅线22大致沿第三方向d3延伸，普通副栅线21一部分沿第三方向d3延伸，另一部分沿第二方向d2延伸。参考图7-图9，透光导电膜4的表面上的副栅线仅包括了普通副栅线22，而不存在辅助栅线。

本实施方式还提供了一种制造如上的叠瓦组件的方法的优选示例。该制造方法包括如下步骤：制造整片异质结太阳能电池片；将整片异质结太阳能电池片裂片而形成多个异质结太阳能电池片；将多个异质结太阳能电池片通过不具导电特性的粘结剂以叠瓦的方式相连，以使相邻的两个异质结太阳能电池片中的彼此相对的表面上的透光导电膜直接接触从而实现导电连接。

其中，可以先在各个异质结太阳能电池片的透光导电膜上施加粘结剂，然后再将各个透光导电膜彼此相连。具体地，对于彼此相邻的第一异质结太阳能电池片和第二异质结太阳能电池片，通过不具导电特性的粘结剂以叠瓦的方式将其相连的步骤包括依次的如下步骤：在第一异质结太阳能电池片的朝向第二异质结太阳能电池片的表面上的透光导电膜上施加粘结剂；将第一异质结太阳能电池片和第二异质结太阳能电池片以叠瓦方式彼此相连，两个异质结太阳能电池片之间通过粘结剂彼此固定。

优选地，还包括在第一异质结太阳能电池片上施加粘结剂的步骤和将第一异质结太阳能电池片和第二异质结太阳能电池片彼此互联的步骤之间的如下步骤：在第二异质结太阳能电池片的朝向第一异质结太阳能电池片的表面上的透光导电膜上也施加粘结剂。也就是说，例如对于图3所示的一对异质结太阳能电池片，在二者贴合在一起之前，第一电池片71的底表面上被施加有粘结剂，第二电池片72的底表面上也被施加有粘结剂。

或者，也可以将各个异质结太阳能电池片以叠瓦方式排列好之后，在再其上施加粘结剂。这样的方式又可以由若干不同的实现方法来实现。

其中，施加粘结剂的步骤可以包括：沿每一对相邻的异质结太阳能电池片的搭接边缘间断地施加粘结剂，以使粘结剂形成为沿搭接边缘间隔排布的多个点状结构。

或者，施加粘结剂的步骤可以包括：沿每一对相邻的异质结太阳能电池片的搭接边缘连续施加粘结剂，以使粘结剂形成为沿搭接边缘延伸的条状结构。

或者，施加粘结剂的可以步骤包括：沿各个异质结太阳能电池片的排布方向连续施加粘结剂，以使粘结剂跨越多个异质结太阳能电池片。

优选地，上述几种施加粘结剂的方式可以通过喷涂方式、滴落方式、滚刷方式、印刷方式、毛刷方式来实现。

同样优选地，还可以通过利用网板来施加粘结剂，网板上设置有镂空部，施加粘结剂的方法包括如下步骤：将网板定位在各个排列好的异质结太阳能电池片的顶表面上，在网板上涂覆粘结剂，以使粘结剂透过镂空部而被印刷在所需位置。

如上文，由于异质结太阳能电池片的中心层也具有多层结构，因而，制造整片异质结太阳能电池片的方法包括：设置硅片；在硅片的顶表面上设置顶侧本征非晶硅薄膜、在硅片的底表面上设置底侧本征非晶硅薄膜；在顶侧本征非晶硅薄膜的顶表面上和底侧本征非晶硅薄膜的底表面上设置透光导电膜；在透光导电膜上设置副栅线。优选地，制造整片异质结太阳能电池片的方法不包括设置主栅线的步骤。

本实用新型的各个异质结太阳能电池片之间通过透光导电膜的接触而实现导电连接，从而也可以使用不具导电性质的粘结剂来进行固定。一方面，透光导电膜的导电特性较好能够优化叠瓦组件的性能；另一方面，粘结剂不具导电性，因而环境侵蚀、高低温交变、热胀冷缩等容易破坏导电胶的因素便不会影响本实用新型的叠瓦组件，叠瓦组件不容易出现电流虚接和断路，由于导电胶溢胶而造成的电池串的正负极断路等问题也不会发生。

本实用新型的多种实施方式的以上描述出于描述的目的提供给相关领域的一个普通技术人员。不意图将本实用新型排他或局限于单个公开的实施方式。如上所述，以上教导的领域中的普通技术人员将明白本实用新型的多种替代和变型。因此，虽然具体描述了一些替代实施方式，本领域普通技术人员将明白或相对容易地开发其他实施方式。本实用新型旨在包括这里描述的本实用新型的所有替代、改型和变型，以及落入以上描述的本实用新型的精神和范围内的其他实施方式。

附图标记：

叠瓦组件1

太阳能电池片2

普通副栅线21

辅助栅线22

非导电性粘结剂3

透光导电膜4

间隔5

缺口6

第一电池片71

第二电池片72

第一方向d1

第二方向d2

第三方向d3