CN104037265B - 一种hit太阳电池及其电极制备及串联的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种HIT太阳电池及其电极制备及串联的方法，包括金属丝导电带和太阳电池片，太阳电池片包括N型硅板，N型硅板的正面设有本征非晶硅薄膜和P型非晶硅薄膜，N型硅板的背面依次设有本征非晶硅薄膜和N型非晶硅薄膜，P型非晶硅薄膜和N型非晶硅薄膜上均设有透明导电氧化物薄膜；金属丝导电带的前半部分下设有太阳电池片，金属丝导电带的后半部分上设有太阳电池片。与常规HIT太阳电池相比，本方法不需要印刷主栅电极和细栅电极和也不需要用汇流带串联太阳电池。金属丝导电带的金属丝部分一方面平行铺设在太阳电池正面或者背面，将太阳电池表面电流汇集和导出，充当细栅和主栅功能；另一方面将两片太阳电池串联，充当汇流带功能。
Description
技术领域
本发明属于HIT太阳电池片及组件制造领域，涉及HIT太阳电池及串联的方法，尤其涉及一种HIT太阳电池及其电极制备及串联的方法。
背景技术
太阳电池利用pn结的光生伏特效应将光能转化为电能。HIT太阳电池是一种高效商业化太阳电池。其特点是在发射极和背面高浓度掺杂层与基片之间添加一层本证非晶硅层，结构如图1所示。
HIT太阳电池片制造流程为如下：1)N型硅片清洗制绒；2)用PECVD在正面制备本征非晶硅薄膜和P型非晶硅薄膜；3)用PECVD在背面制备本征非晶硅薄膜和N型非晶硅薄膜；4)在两面用溅射法沉积透明导电氧化物(TCO)；5)用丝网印刷工艺制备正反表面电极。相对于常规商业化晶体硅太阳电池，HIT太阳电池具有两大优势：1)开路电压较高，可以实现更高的光电转换效率；2)温度系数低，实际应用中受温度影响小，可以输出更多电量。
目前HIT太阳电池片的电极汇流工艺：为了将在太阳电池表面汇集的电流导出，需要用导电材料在太阳电池表面制备电极。由于HIT太阳电池PN结两面的P型和N型的非晶硅薄层的导电性较差，首先要在P型和N型非晶硅薄层表面制备一层TCO薄膜，增加其横向导电性。然后在TCO薄膜上印制导电银胶栅线作为表面主栅电极。
同时，太阳电池组件制造流程主要有串焊和封装两个环节。目前常规的串焊环节中，先将汇流带焊接在太阳电池片的主栅电极上，然后再将汇流带延伸出的部分焊接在下一片太阳电池片的对应的背面主栅电极上。由于每片太阳电池存在多条主栅，这种串接办法效率不高，采用自动串焊的设备又有可能提高太阳电池片的碎片率。
为了降低光伏发电成本，商业化太阳电池的发展路线主要是高效率低成本：一方面通过不断提高短路电流、开路电压和填充因子提高太阳电池的光电转换效率；另一方面，降低太阳电池的制造成本，包括减少各方面的材料损耗。
导电银胶是一种固化或干燥后具有一定导电性能的胶黏剂。目前这种材料主要有两点问题：首先，专门用于HIT太阳电池的导电银胶技术门槛较高，导致材料价格昂贵；其次，导电银胶导电性偏低，作为电极材料电阻偏大，降低了太阳电池的填充因子。且制作完成的HIT电池片还需要串联环节：用附有导电胶焊带分别连接两片太阳电池的正反面，将电池片一片一片串联起来，这个环节工作量大，成本较高。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提供一种HIT太阳电池及其电极制备及串联的方法，可以省去丝网印刷工序，同时省去了昂贵的导电银胶，减少了工作量、降低了制作成本。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种HIT太阳电池电极制备及串联的方法，包括以下步骤：
1)将若干根金属丝平行固定起来，形成导电带，其中，金属丝与太阳电池片同宽，长为太阳电池片两倍，且金属丝为镀有锡鉍铟合金的铜丝；
2)在背面封装玻璃上铺好一层EVA膜，将导电带依次铺设在EVA膜上，在每个导电带前后分别铺设一片太阳电池片，从而将太阳电池片串联，在串联的太阳电池片正负极端分别铺设涂锡铜带将正负极电流引出；
3)在铺设好的太阳电池片上方依次铺一层EVA膜和正面封装玻璃；
4)将导电带上的金属丝与TCO薄膜之间的空间进行抽真空处理，形成真空状态；
5)将整个HIT太阳电池的温度上升到80℃，此时EVA膜熔化，随着温度继续上升，EVA膜发生交联反应，温度上升到138℃后，铜丝表面锡鉍铟合金熔化；
6)通过气囊挤压导电带，使金属丝紧密贴在TCO薄膜表面，熔融的锡鉍铟合金与太阳电池表面的TCO薄膜紧密贴合；
7)通过降温使EVA薄膜、锡鉍铟合金凝固固化，层压结束。
将金属丝平行排列连接两片包含PET和EVA两层材料的复合膜，金属丝前半部分附着在一片复合膜的下方，且复合膜的EVA面朝下与金属丝接触，金属丝后半部分附着在另一片复合膜的上方，且复合膜的EVA面朝上与金属丝接触，两片复合膜边缘靠近，由此制备出导电带，其中，复合膜与太阳电池片大小相同，金属丝长为太阳电池片两倍，PET膜厚度50-200微米，EVA膜厚度为5-50微米。
将导电带前半部分铺在一片太阳电池的上面，后半部分铺在下一片太阳电池片的下面。
将若干根金属丝通过横向金属丝平行固定起来，形成金属丝网导电带，其中，前半部分金属丝网导电带中，横向金属丝在上边，后半部分金属丝网导电带中，横向金属丝在下边。
金属丝网长度方向为导电汇流方向，称为纵向，另一方向为横向，纵向金属丝数量为50-150根，横向金属丝数量小于50根。
金属丝的线径为10μm-100μm。
所述的金属丝的镀层为锡鉍铟合金，其锡鉍铟组分可根据层压温度调整，保持熔点低于层压温度。
一种HIT太阳电池，包括金属丝导电带和太阳电池片，所述的太阳电池片包括N型硅板，N型硅板的正面设置有本征非晶硅薄膜和P型非晶硅薄膜，N型硅板的背面依次设置有本征非晶硅薄膜和N型非晶硅薄膜，P型非晶硅薄膜和N型非晶硅薄膜上均设置有透明导电氧化物薄膜；金属丝导电带的前半部分下设置有太阳电池片，金属丝导电带的后半部分上设置有太阳电池片，其中，金属丝导电带的金属丝与太阳电池片同宽，长为太阳电池片两倍。
所述的金属丝导电带由金属丝和包含PET和EVA两层材料的复合膜组成，金属丝为镀有锡鉍铟合金的铜丝，金属丝平行排列连接两片复合膜，其中，金属丝前半部分附着在一片复合膜的下方，且复合膜的EVA面朝下与金属丝接触，金属丝后半部分附着在另一片复合膜的上方，且复合膜的EVA面朝上与金属丝接触，两片复合膜边缘靠近，形成导电带，其中，复合膜与太阳电池片大小相同，金属丝长为太阳电池片两倍，PET膜厚度50-200微米，EVA膜厚度为5-50微米。
复合膜的形状为正方形或者准正方形。
所述的金属丝导电带由金属丝网构成，金属丝材质为镀有锡鉍铟合金的铜丝，金属丝网长度方向为导电汇流方向，称为纵向，另一方向为横向，纵向金属丝数量为50-150根，横向金属丝数量小于50根，前端金属丝导电带中，横向金属丝在上边，后端金属丝导电带中，横向金属丝在下边。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
1)采用价格相对低廉的金属丝线代替导电银胶，有效降低制造成本；2)金属丝的线径可以低于细栅，并且省去主栅，从而降低太阳电池片表面遮挡，提高光生电流；3)金属丝导电性相对于导电银胶有明显优势，有利于降低串联电阻，提高填充因子，从而提高光电转换效率；4)同时采用发明所述的太阳电池片串接工艺操作简单，易于生产。
本发明在HIT太阳电池制造流程中，在制作完透明导电膜(TCO)后，直接进行测试分选。然后进入本发明所述的环节，即采用金属丝汇集太阳电池表面电流和串联太阳电池片。在太阳电池片的制造流程中，该工艺可以省去丝网印刷工序，同时省去了昂贵的导电银胶。
同时，由于TCO薄膜表面为绒面，与铜丝的接触面积较少，熔融的锡鉍铟合金可与TCO薄膜以及铜丝紧密贴合，增大接触面积，降低接触电阻。
同时，与常规HIT太阳电池相比，本方法不需要印刷主栅电极和细栅电极和也不需要用汇流带串联太阳电池。金属丝导电带的金属丝部分一方面平行铺设在太阳电池正面或者背面，将太阳电池表面电流汇集和导出，充当细栅和主栅功能；另一方面将两片太阳电池串联，充当汇流带功能，因此本发明省去了丝网印刷工序，同时省去了昂贵的导电银胶，减少了工作量、降低了制作成本。
附图说明
图1为现有技术中太阳电池结构；
图2为太阳电池片串联结构示意图；
图3为太阳电池片又一串联结构示意图；
图4为导电带结构示意图；
图5为又一导电带结构示意图；
图6为导电带的铺设结构示意图；
图7为太阳电池片的串联结构示意图；
图8为太阳电池组件铺设结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
参见图2至图8，一种HIT太阳电池电极制备及串联的方法，包括以下步骤：
1)将金属丝平行排列连接两片包含PET和EVA两层材料的复合膜，金属丝前半部分附着在一片复合膜的下方，且复合膜的EVA面朝下与金属丝接触，金属丝后半部分附着在另一片复合膜的上方，且复合膜的EVA面朝上与金属丝接触，两片复合膜边缘靠近，由此制备出导电带，其中，复合膜与太阳电池片大小相同，金属丝长为太阳电池片两倍，PET膜厚度50、125、150或200微米，EVA膜厚度为5、10、28、30或50微米。其中，金属丝在下方的为导电带的前半部分，金属丝在上方的为导电带的后半部分，所述的复合膜为正方形或者准正方形，金属丝的线径为10μm-100μm。
2)在背面封装玻璃上铺好一层EVA膜，将导电带依次铺设在EVA膜上，并将每个导电带前半部分铺在一片太阳电池的上面，导电带后半部分铺在下一片太阳电池片的下面，从而将太阳电池片串联，在串联的太阳电池片正负极端分别铺设涂锡铜带将正负极电流引出。其中，封装玻璃和EVA膜规格与组件规格一致。其中，组件是指将太阳电池如图8形式封装后的产品，因为不同规格组件的长宽不同，所以需要将EVA裁切成相应的规格。
3)在铺设好的太阳电池片上方依次铺一层EVA膜和正面封装玻璃。
4)将导电带上的金属丝与TCO薄膜之间的空间进行抽真空处理，形成真空状态。
5)将整个HIT太阳电池的温度上升到80℃，此时EVA熔化，随着温度继续上升，EVA发生交联反应，温度上升到138℃后，铜丝表面锡鉍铟合金熔化。
6)通过气囊挤压导电带，使金属丝紧密贴在TCO薄膜表面，熔融的锡鉍铟合金与太阳电池表面的TCO薄膜紧密贴合。
7)通过降温使EVA薄膜、锡鉍铟合金凝固固化，层压结束。同时，锡鉍铟合金凝固，凝固后锡鉍铟合金形貌与TCO薄膜表面吻合，从而形成铜丝-锡鉍铟合金-TCO薄膜的紧密接触，大大增加接触面积，降低了铜丝和TCO薄层的接触电阻。
参见图2至图8，一种HIT太阳电池电极制备及串联的方法，包括以下步骤：
1)将若干根金属丝通过横向金属丝平行固定起来，形成金属丝网的导电带，其中，金属丝与太阳电池片同宽，长约为太阳电池片两倍，且金属丝为镀有锡鉍铟合金的铜丝。其中，前半部分金属丝网的导电带中，横向金属丝在上边，后半部分金属丝网的导电带中，横向金属丝在下边；金属丝网长度方向为导电汇流方向，称为纵向，另一方向为横向，纵向金属丝数量为50、100或150根，横向金属丝数量小于50根，金属丝的线径为10μm-100μm。具体金属丝的线径为10、55或100μm。
2)在背面封装玻璃上铺好一层EVA膜，将导电带依次铺设在EVA膜上，在每个导电带前后分别铺设一片太阳电池片，从而将太阳电池片串联，在串联的太阳电池片正负极端分别铺设涂锡铜带将正负极电流引出。
3)在铺设好的太阳电池片上方依次铺一层EVA膜和正面封装玻璃。
4)将导电带上的金属丝与TCO薄膜之间的空间进行抽真空处理，形成真空状态。
5)将整个HIT太阳电池的温度上升到80℃，此时EVA膜熔化，随着温度继续上升，EVA膜发生交联反应，温度上升到138℃后，铜丝表面锡鉍铟合金熔化。
6)通过气囊挤压导电带，使金属丝紧密贴在TCO薄膜表面，熔融的锡鉍铟合金与太阳电池表面的TCO薄膜紧密贴合。
7)通过降温使EVA薄膜、锡鉍铟合金凝固固化，层压结束。同时，锡鉍铟合金凝固，凝固后锡鉍铟合金形貌与TCO薄膜表面吻合，从而形成铜丝-锡鉍铟合金-TCO薄膜的紧密接触，大大增加接触面积，降低了铜丝和TCO薄层的接触电阻。
其中，上述两个方法中，所述金属丝的线径和数目可根据金属丝的遮光损失和串阻损失调整，一般线径在10μm-100μm范围。且所述的金属丝的镀层为锡鉍铟合金，其锡鉍铟组分可根据层压温度调整，保持熔点低于层压温度。
进一步地的，本发明的串接方法：如图6所示，将导电带前半部分铺在一片太阳电池的上面，后半部分铺在下一片太阳电池片的下面。图7为按照此方法串联太阳电池片的示意图。
进一步地，本发明所述的导电带用复合膜的厚度可根据金属丝的参数调整。
参见图2至图8，一种HIT太阳电池，包括金属丝导电带和太阳电池片，所述的太阳电池片包括N型硅板，N型硅板的正面设置有本征非晶硅薄膜和P型非晶硅薄膜，N型硅板的背面依次设置有本征非晶硅薄膜和N型非晶硅薄膜，P型非晶硅薄膜和N型非晶硅薄膜上均设置有透明导电氧化物薄膜；金属丝导电带的导电带前半部分下设置有太阳电池片，金属丝导电带的导电带后半部分上设置有太阳电池片，其中，金属丝导电带的金属丝与太阳电池片同宽，长约为太阳电池片两倍。
其中，参见图4，所述的金属丝导电带由金属丝和包含PET和EVA两层材料的复合膜组成，金属丝为镀有锡鉍铟合金的铜丝，金属丝平行排列连接两片复合膜，其中，金属丝前半部分附着在一片复合膜的下方，且复合膜的EVA面朝下与金属丝接触，金属丝后半部分附着在另一片复合膜的上方，且复合膜的EVA面朝上与金属丝接触，两片复合膜边缘靠近，形成导电带，其中，复合膜与太阳电池片大小相同，金属丝长为太阳电池片两倍，PET膜厚度50、125、150或200微米，EVA膜厚度为5、10、28、30或50微米。其中，令金属丝在下方的那部分为金属丝导电带的前半部分，金属丝在上方的那一部分为金属丝导电带的后半部分，即导电带A。
参见图5，所述的金属丝导电带由金属丝网构成，金属丝材质为镀有锡鉍铟合金的铜丝，金属丝网长度方向为导电汇流方向，称为纵向，另一方向为横向，纵向金属丝数量为50-150根，横向金属丝主要起固定作用，数量小于50根，前端金属丝导电带中，横向金属丝在上边，后端金属丝导电带中，横向金属丝在下边，这样做是保证在串联时纵向金属丝能够紧贴电池表面。
进一步地，参见图2、图3，所述的串联电极采用包含数十根金属丝的导电带附着在太阳电池片表面，将表面汇集的电流导出，同时连接下一片太阳电池片的背面，也可根据组件封装要求改变导电带的铺设方向。
本发明具有如下优势：1)采用价格相对低廉的金属丝线代替导电银胶，有效降低制造成本；2)金属丝的线径可以低于细栅，并且省去主栅，从而降低太阳电池片表面遮挡，提高光生电流；3)金属丝导电性相对于导电银胶有明显优势，有利于降低串联电阻，提高填充因子，从而提高光电转换效率；4)同时采用发明所述的太阳电池片串接工艺操作简单，易于生产。
本发明在HIT太阳电池制造流程中，在制作完透明导电膜(TCO)后，直接进行测试分选。然后进入本发明所述的环节，即采用金属丝汇集太阳电池表面电流和串联太阳电池片。在太阳电池片的制造流程中，该工艺可以省去丝网印刷工序，同时省去了昂贵的导电银胶。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种HIT太阳电池电极制备及串联的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将若干根金属丝平行排列连接两片包含PET和EVA两层材料的复合膜，金属丝前半部分附着在一片复合膜的下方，且复合膜的EVA面朝下与金属丝接触，金属丝后半部分附着在另一片复合膜的上方，且复合膜的EVA面朝上与金属丝接触，两片复合膜边缘靠近，由此制备出导电带，其中，复合膜与太阳电池片大小相同，金属丝长为太阳电池片两倍，PET膜厚度50-200微米，EVA膜厚度为5-50微米；其中，金属丝为镀有锡鉍铟合金的铜丝；
2)在背面封装玻璃上铺好一层EVA膜，将导电带依次铺设在EVA膜上，将每个导电带前半部分铺在一片太阳电池的上面，后半部分铺在下一片太阳电池片的下面，从而将太阳电池片串联，在串联的太阳电池片正负极端分别铺设涂锡铜带将正负极电流引出；
3)在铺设好的太阳电池片上方依次铺一层EVA膜和正面封装玻璃；
4)将导电带上的金属丝与TCO薄膜之间的空间进行抽真空处理，形成真空状态；
5)将整个HIT太阳电池的温度上升到80℃，此时EVA膜熔化，随着温度继续上升，EVA膜发生交联反应，温度上升到138℃后，铜丝表面锡鉍铟合金熔化；
6)通过气囊挤压导电带，使金属丝紧密贴在TCO薄膜表面，熔融的锡鉍铟合金与太阳电池表面的TCO薄膜紧密贴合；
7)通过降温使EVA薄膜、锡鉍铟合金凝固固化，层压结束。
2.根据权利要求1所述的HIT太阳电池电极制备及串联的方法，其特征在于，将若干根金属丝通过横向金属丝平行固定起来，形成金属丝网的导电带，其中，前半部分金属丝网的导电带中，横向金属丝在上边，后半部分金属丝网的导电带中，横向金属丝在下边。
3.根据权利要求2所述的HIT太阳电池电极制备及串联的方法，其特征在于，金属丝网长度方向为导电汇流方向，称为纵向，另一方向为横向，纵向金属丝数量为50-150根，横向金属丝数量小于50根。
4.根据权利要求1所述的HIT太阳电池电极制备及串联的方法，其特征在于，金属丝的线径为10μm-100μm。
5.根据权利要求1所述的HIT太阳电池电极制备及串联的方法，其特征在于，所述的金属丝的镀层为锡鉍铟合金，其锡鉍铟组分根据层压温度调整，保持熔点低于层压温度。
6.一种HIT太阳电池，其特征在于，包括金属丝导电带和太阳电池片，所述的太阳电池片包括N型硅板，N型硅板的正面设置有本征非晶硅薄膜和P型非晶硅薄膜，N型硅板的背面依次设置有本征非晶硅薄膜和N型非晶硅薄膜，P型非晶硅薄膜和N型非晶硅薄膜上均设置有透明导电氧化物薄膜；金属丝导电带的前半部分下设置有太阳电池片，金属丝导电带的后半部分上设置有太阳电池片；所述的金属丝导电带由金属丝和包含PET和EVA两层材料的复合膜组成，金属丝为镀有锡鉍铟合金的铜丝，金属丝平行排列连接两片复合膜，其中，金属丝前半部分附着在一片复合膜的下方，且复合膜的EVA面朝下与金属丝接触，金属丝后半部分附着在另一片复合膜的上方，且复合膜的EVA面朝上与金属丝接触，两片复合膜边缘靠近，形成导电带，其中，复合膜与太阳电池片大小相同，金属丝长为太阳电池片两倍，PET膜厚度50-200微米，EVA膜厚度为5-50微米。
7.根据权利要求6所述的HIT太阳电池，其特征在于，复合膜的形状为正方形或者准正方形。
8.根据权利要求6所述的HIT太阳电池，其特征在于，所述的金属丝导电带由金属丝网构成，金属丝材质为镀有锡鉍铟合金的铜丝，金属丝网长度方向为导电汇流方向，称为纵向，另一方向为横向，纵向金属丝数量为50-150根，横向金属丝数量小于50根，前端金属丝导电带中，横向金属丝在上边，后端金属丝导电带中，横向金属丝在下边。
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