一种太阳电池用互连条及其制造方法及太阳电池组件的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种太阳电池用互连条及其制造方法及太阳电池组件。现有技术的互连条的金属基材为金属条，使得互连条与太阳电池间热膨胀系数差异大，互连后易造成太阳电池的弯曲、隐裂或碎片，再者互连条表面光滑平整使得光线利用效率不高。本发明的太阳电池用互连条包括金属基材，该金属基材包括多条相互交织的金属线，本发明的互连条制造方法先提供多条金属线，再编织该多条金属线形成金属基材。本发明的太阳电池组件包括多根上述太阳电池用互连条和通过该互连条连接的多片太阳电池。本发明可有效降低互连条导致的太阳电池弯曲、隐裂或碎片以及组件的降档或报废，另一方面可使互连条上的入射光产生漫反射从而提高光的利用效率和组件的转换效率。
【专利说明】—种太阳电池用互连条及其制造方法及太阳电池组件
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳电池制造领域，特别涉及一种太阳电池用互连条及其制造方法及太阳电池组件。
【背景技术】
[0002]随着晶体硅太阳电池技术的发展,太阳电池的转换效率越来越高,而其厚度却越来越薄，从以往的300 μ m发展到目前的180?200 μ m,今后可能发展到160 μ m甚至更薄；且其尺寸也却越来越大，从本世纪初的103mmX 103mm发展到目前的125mmX 125mm、156mmX 156mm,今后甚至可能发展到200mmX200mm。
[0003]常规晶体硅太阳电池在封装成太阳电池组件时，通常采用太阳电池用互连条来焊接和串联太阳电池，现有常规的互连条中间为铜条等金属基材(该种互连条以下简称为金属条型互连条)，表层为锡合金。由于金属条型互连条和太阳电池之间热膨胀系数差异较大，在焊接完毕并冷却后，金属条型互连条的线性收缩尺寸大于太阳电池的线性收缩尺寸，导致太阳电池产生较大内部应力，该内部应力会导致太阳电池弯曲、隐裂甚至碎片，从而造成所制成的组件被降档或直接报废。太阳电池尺寸越大厚度越薄，该内部应力对太阳电池和组件的损害越大。
[0004]所述金属条型互连条已无法满足面积越来越大及厚度越来越薄的太阳电池的焊接和串联需求。为满足太阳电池发展对互连条提出的更高需求，业界有业者试图通过减小金属条型互连条厚度的方式来缓解焊接时所产生的应力及其相应损害，但金属条型互连条厚度的减小会直接造成组件串联电阻的增加，若不增大电阻只能增加金属条型互连条的宽度，如此会直接造成组件效率的降低，上述方法均无法根本解决金属条型互连条与太阳电池热膨胀系数差异较大所产生的系列问题。
[0005]另外，金属条型互连条的表面较光滑，导致入射到其上的光(简称入射光)直接被反射出组件，因此造成的辐照量损失占太阳电池接收总辐照量的3%左右。现有技术中有业者通过粗糙化工艺来提高金属条型互连条的表面粗糙度，以使入射光发生漫反射，从而提高入射光的利用效率。但该种方法存在着工艺复杂且工艺参数较难控制的问题。
[0006]因此，如何提供一种太阳电池用互连条及其制造方法以及对应的太阳电池组件以根本解决金属条型互连条与太阳电池热膨胀系数差异较大所产生太阳电池弯曲、隐裂甚至碎片的问题，避免太阳电池组件因此所产生的降档和报废现象，同时提高互连条表面入射光的利用率，已成为业界亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种太阳电池用互连条及其制造方法及太阳电池组件，通过所述互连条及其制造方法及对应的组件可降低互连条与太阳电池间的热膨胀系数差异，使得互连条和太阳电池焊接时应力减小，相应减少了因互连条原因而导致的太阳电池弯曲、隐裂或碎片以及组件的降档或报废，另一方面可使互连条表面的入射光产生漫反射，增加入射光的利用率，从而提高组件的转换效率。
[0008]为实现上述目的，本发明将提供一种太阳电池用互连条，包括金属基材，所述金属基材包括多条相互交织的金属线。
[0009]在一较佳实施例中，所述互连条还包括金属互连层，所述金属互连层覆盖在金属基材的表面且与靠近金属基材表面的金属线相连。
[0010]在一较佳实施例中，所述互连条还包括金属互连层，所述金属互连层覆盖在每一金属线的表面。
[0011]在进一步的较佳实施例中，所述金属互连层的材质为锡合金、银、铝、锌、铜铝合金或铜银合金，所述金属互连层的厚度为5?55 μ m。
[0012]在一较佳实施例中，所述金属线的材质为铜、银或铝。
[0013]在进一步的较佳实施例中，所述金属基材的材质为铜，所述太阳电池用互连条的抗拉强度大于或等于130MPa，延伸率大于或等于15%，且其在塑性延伸率为0.2%时的屈服强度为25?95MPa。
[0014]在另进一步的较佳实施例中，所述金属线为软态或超软态铜线，所述金属线的抗拉强度大于或等于130MPa，延伸率大于或等于15%，且其在塑性延伸率为0.2%时的屈服强度为25?65MPa。
[0015]在一较佳实施例中，所述金属线的横截面为圆形、椭圆形或多边形。
[0016]在一较佳实施例中,所述金属基材的宽度为0.8?2mm,所述金属线的横截面积为
0.002 ?0.1mm2n
[0017]在一较佳实施例中，所述金属基材包括5?10个金属线组，每一金属线组包括I?15根金属线，所述金属线组间互相绞编。
[0018]在进一步的较佳实施例中，每一金属线组中的金属线编织走向一致，或每一金属线组中的金属线相互绞编。
[0019]在一较佳实施例中，所述多条金属线包括平织或斜织连接的径向金属线和纬向金属线，径向金属线的根数为5?30，径向金属线的单层填充率为60?95%，纬向金属线的单层填充率为50?95%。
[0020]本发明还提供一种太阳电池用互连条的制造方法，包括以下步骤:a、提供多条金属线；b、编织所述多条金属线形成金属基材。
[0021]在一较佳实施例中，该方法在步骤b之后还包括步骤bl，在所述金属基材表面涂
覆金属互连层。
[0022]在一较佳实施例中，该方法在步骤a之后还包括步骤al，在每一金属线表面涂覆金属互连层。
[0023]在一较佳实施例中，所述金属互连层的材质为锡合金、银、铝、锌、铜铝合金或铜银合金，所述金属互连层的厚度为5?55 μ m。
[0024]在一较佳实施例中，步骤a所提供的金属线的横截面积为0.002?0.1mm2，所述金属线的材质为铜、银或铝。
[0025]在一较佳实施例中，在步骤b中，以I?15根金属线为一金属线组，将5?10个金属线组互相绞编形成金属基材,所编织成的金属基材的宽度为0.8?2_。
[0026]在进一步的较佳实施例中，所述每一金属线组中的金属线编织走向一致，或每一金属线组中的金属线相互绞编。
[0027]在一较佳实施例中，在步骤b中，将所述多条金属线分成径向金属线和纬向金属线且将其平织或斜织成金属基材，所编织成的金属基材的宽度为0.8?2mm，所述径向金属线的数量为5?30根，所述径向金属线的单层填充率为60?95%，所述纬向金属线的单层填充率为50?95%。
[0028]本发明还提供一种太阳电池组件，包括上述任一项所述的太阳电池用互连条和多片通过所述多根互连条连接的太阳电池，所述互连条连接在所述太阳电池的主栅上，所述太阳电池用互连条包括金属基材，所述金属基材包括多条相互交织的金属线，所述主栅和金属基材间粘结设置有导电胶膜。
[0029]在一较佳实施例中，所述互连条还包括金属互连层，所述金属互连层覆盖在金属基材的表面，所述金属线的材质为铜、银或铝，所述金属互连层的材质为银、铝、锌、铜铝合金或铜银合金。
[0030]本发明又提供了一种太阳电池组件，包括上述任一项所述的太阳电池用互连条和多片通过所述多根互连条连接的太阳电池，所述互连条连接在所述太阳电池的主栅上，所述太阳电池用互连条包括金属基材和金属互连层，所述金属基材包括多条相互交织的金属线，所述主栅通过金属互连层电性连接至金属基材。
[0031]在一较佳实施例中，所述金属互连层覆盖在金属基材的表面，所述金属线的材质为铜、银或铝，所述金属互连层的材质为锡合金。
[0032]与现有技术中太阳电池用互连条为金属条型互连条即其金属基材为金属条，从而使得互连条与太阳电池间热膨胀系数差异大，焊接后易造成太阳电池的弯曲、隐裂或碎片相比，本发明的太阳电池用互连条中的金属基材为多条金属线编织而成，从而提高了金属基材的拉伸性能，缩小了互连条和太阳电池间热膨胀系数的差异，使得互连条在焊接冷却时的线性收缩尺寸有效降低，避免了因此产生的太阳电池弯曲、隐裂或碎片，并提高了太阳电池组件的成品率。
[0033]与现有技术中太阳电池用互连条为金属条型互连条，造成入射至互连条上的光线直接被反射出太阳电池组件，导致光的利用效率不够高相比，本发明的太阳电池用互连条中的金属基材为多条金属线编织而成，从而使得互连条的表面为凹凸形貌，使得入射至互连条上的光产生漫反射，部分光线会产生全反射并再次入射到太阳电池表面,本发明的互连条提闻了入射光的利用率，相应提闻了组件的效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1为本发明的太阳电池用互连条第一和第二实施例的组成结构示意图；
[0035]图2为本发明的太阳电池用互连条第一实施例中的金属基材10的正视示意图；
[0036]图3为本发明的太阳电池用互连条第二实施例中的金属基材10’的正视示意图；
[0037]图4为本发明的太阳电池用互连条第二实施例中的金属基材10’的剖视示意图；
[0038]图5为本发明的太阳电池用互连条第二实施例在组件中对入射光的反射示意图；
[0039]图6为本发明的太阳电池用互连条制造方法第一实施例的流程图；
[0040]图7为本发明的太阳电池用互连条制造方法第二实施例的流程图；
[0041]图8为本发明的太阳电池用互连条制造方法第三实施例的流程图；[0042]图9为本发明的太阳电池组件第一实施例的组成结构示意图；
[0043]图10为本发明的太阳电池组件第二实施例的组成结构示意图。
具体实施方案
[0044]下面结合具体实施例及附图来详细说明本发明的目的及功效。
[0045]参见图1和图2，本发明的太阳电池用互连条的第一实施例1包括金属基材10和金属互连层11，所述金属基材10包括多条相互交织的金属线L，所述金属互连层11覆盖在金属基材10的表面且与靠近金属基材10表面的金属线L相连。所述太阳电池用互连条I的抗拉强度大于或等于130MPa，延伸率大于或等于15%，且其在塑性延伸率为0.2%时的屈服强度为25?95MPa。
[0046]所述金属线L的材质可为铜、银或铝等，其横截面可为圆形、椭圆形、三角形、四边形、五边形或其他多边形，所述金属线L的横截面积为0.002?0.1_2。在本实施例中，所述金属线L为软态或超软态铜线(软态或超软态铜线为经退火工艺处理后的铜线)，其截面为圆形，面积为0.0625mm2，其抗拉强度大于或等于130MPa，延伸率大于或等于15%，且其在塑性延伸率为0.2%时的屈服强度为25?65MPa。
[0047]继续参见图1和图2，所述金属基材10的材质为相应为铜、银或铝等，所述金属基材10的宽度为0.8?2mm，所述金属基材10可包括5?10个金属线组LG，每一金属线组LG可包括I?15根金属线L，所述金属线组LG间互相绞编。在本实施例中，所述金属基材10的材质为铜，其包括8个金属线组LG，每一金属线组LG包括12根金属线L，且每一金属线组LG中的金属线编织走向一致。在其他实施例中，每一金属线组LG中的金属线L可相互绞编。
[0048]需特别说明的是，当每一金属线组LG仅包括一根金属线L时，其视为属于每一金属线组LG中的金属线编织走向一致的情况。
[0049]所述金属互连层11的材质为锡合金、银、铝、锌、铜铝合金或铜银合金等，所述金属互连层的厚度为5?55 μ m。当需要通过焊接方式实现太阳电池用互连条I与太阳电池的连接时，所述金属互连层11的材质最好选取锡合金(例如可选60% Sn-40% Pb),当采用导电胶膜实现所述连接时，所述金属互连层11的材质可选取抗氧化的银或铜银合金等来保护金属基材10。
[0050]在本发明其他实施例中，所述金属互连层11也可覆盖在每一金属线L的表面。
[0051]参见图1、图3和图4，本发明的太阳电池用互连条的第二实施例1’包括金属基材10’和金属互连层11，所述金属基材10’包括多条相互平织或斜织的径向金属线LX和纬向金属线LY，所述金属互连层11覆盖在金属基材10’的表面且与靠近金属基材10’表面的径向和纬向金属线LX和LY相连。
[0052]第二实施例与第一实施例中的金属线的材质与尺寸以及金属基材的材质均无实质差异，在此不再赘述。第二实施例与第一实施例的重要不同之处在于，金属基材10’与金属基材10的编织工艺不同，金属基材10’是通过径向金属线LX和纬向金属线LY经过平织或斜织工艺形成，径向金属线LX的根数可为5?30，金属线的单层填充率为60?95%，纬向金属线LY的单层填充率为50?95%。在本实施例中，径向金属线LX为9根，径向金属线LX的单层填充率为95%，纬向金属线LY的单层填充率为60%。[0053]在其他实施例中，径向金属线LX和纬向金属线LY均可为多层，此时径向金属线LX的填充率和纬向金属线LY的填充率均可能大于100 %，但径向金属线LX的单层填充率仍保持在60?95%，纬向金属线LY的单层填充率仍保持在50?95%。
[0054]参见图5，其显示了本发明的太阳电池用互连条的第二实施例1’在制成的太阳电池组件中对入射在其上的光的作用，当入射光沿Rl方向穿过玻璃G且入射至金属线LX上时，被其沿R2方向反射至玻璃G上，所述沿R2方向的光在玻璃G上发生了全发射，即沿R3方向全部反射至太阳电池上，从而有效提高了光的利用效率。
[0055]参见图6，本发明的太阳电池用互连条的制造方法第一实施例首先进行步骤S10，提供多条金属线，所述金属线的横截面为圆形、椭圆形、三角形、四边形、五边形或其他多边形，所述金属线的横截面积为0.002?0.1_2，所述金属线的材质可为铜、银或铝等，优选为软态或超软态铜线(其为经退火工艺处理的铜线)，所述金属线的抗拉强度大于或等于130MPa，延伸率大于或等于15%，且其在塑性延伸率为0.2%时的屈服强度为25?65Mpa。
[0056]接着继续步骤S11，以I?15根金属线为一金属线组，将5?10个金属线组互相绞编形成金属基材，所述每一金属线组中的金属线编织走向一致，所编织成的金属基材的宽度为0.8?2_。在本发明其他实施例中，每一金属线组中的金属线可以相互绞编。
[0057]接着继续步骤S12，在所述金属基材表面涂覆金属互连层，所述金属互连层的材质为锡合金、银、铝、锌、铜铝合金或铜银合金等，所述金属互连层的厚度为5?55 μ m。当所制造的互连条用于焊接至太阳电池的主栅上时，金属互连层的材质优选锡合金。
[0058]参见图7，本发明的太阳电池用互连条的制造方法第二实施例首先进行步骤S20，提供多条金属线，本实施例中金属线的材质及各参数与第一实施例基本一致，在此不再赘述。
[0059]接着继续步骤S21，将所述多条金属线分成径向金属线和纬向金属线且将其平织或斜织成金属基材，所编织成的金属基材的宽度为0.8?2mm，所述径向金属线的数量为5?30根，所述径向金属线的单层填充率为60?95%，所述纬向金属线的单层填充率为50 ?95%。
[0060]接着继续步骤S22，在所述金属基材表面涂覆金属互连层，所述金属互连层的材质为锡合金、银、铝、锌、铜铝合金或铜银合金等，所述金属互连层的厚度为5?55 μ m。当所制造的互连条通过导电胶膜粘结至太阳电池的主栅上时，金属互连层的材质优选银或铜银合金。
[0061]参见图8，本发明的太阳电池用互连条的制造方法第三实施例首先进行步骤S30，提供多条金属线，本实施例中金属线的材质及各参数与第一实施例基本一致，在此不再赘述。
[0062]接着继续步骤S31，在每一金属线表面涂覆金属互连层，所述金属互连层的材质为锡合金、银、铝、锌、铜铝合金或铜银合金等，所述金属互连层的厚度为5?55 μ m。
[0063]接着继续步骤S32，以I?15根金属线为一金属线组，将5?10个金属线组互相绞编形成金属基材，所述每一金属线组中的金属线编织走向一致，所编织成的金属基材的宽度为0.8?2臟。
[0064]参见图9，本发明的太阳电池组件第一实施例2包括多根太阳电池用互连条I’和多片太阳电池3，所述多片太阳电池3通过所述多根互连条I’连接，所述互连条I’连接在所述太阳电池3的背面电极(未图示)和主栅30上，所述互连条I’的长度及宽度可根据主栅30和背面电极的状况等作相应调整。所述太阳电池用互连条I’包括金属基材，所述金属基材包括多条相互交织的金属线，金属线间的编织方式可以如图2或图3所示，所述金属线的材质为铜、银或铝等，优选为软态铜或超软态铜。所述主栅30与所述互连条I’即金属基材间粘结设置有导电胶膜4。所述互连条I’还可以包括金属互连层，所述金属互连层覆盖在金属基材的表面且直接与导电胶膜4接触，所述金属互连层的材质为银、铝、锌、铜铝合金或铜银合金等抗氧化的金属。
[0065]参见图10，本发明的太阳电池组件第二实施例包括多根太阳电池用互连条I和多片太阳电池3，所述多片太阳电池3通过所述多根互连条I连接，所述互连条I连接在所述太阳电池3的背面电极(未图示)和主栅30上，所述太阳电池用互连条I包括金属基材和金属互连层，所述金属基材包括多条相互交织的金属线，金属线间的编织方式可以如图2或图3所示，所述金属线的材质为铜、银或铝等，优选为软态铜或超软态铜，所述金属互连层的材质为锡合金。所述主栅30通过金属互连层即锡合金电性连接至金属基材。金属互连条I的结构特征及各构件参数均在上文及图示中进行了详细描述，在此不再赘述。
[0066]综上所述，本发明的太阳电池用互连条中的金属基材为多条金属线编织而成，可有效提高金属基材的拉伸性能，缩小互连条和太阳电池间热膨胀系数的差异，避免了因此产生的太阳电池弯曲、隐裂或碎片，提高了太阳电池组件的成品率；再者金属基材由多条金属线编织而成使得入射至互连条上的光产生漫反射，部分光线会产生全反射并再次入射到太阳电池表面，从而提高了光的利用率和组件的效率。
【权利要求】
1.一种太阳电池用互连条，其特征在于，所述太阳电池用互连条包括金属基材，所述金属基材包括多条相互交织的金属线。
2.如权利要求1所述的太阳电池用互连条，其特征在于，所述互连条还包括金属互连层，所述金属互连层覆盖在金属基材的表面且与靠近金属基材表面的金属线相连。
3.如权利要求1所述的太阳电池用互连条，其特征在于，所述互连条还包括金属互连层，所述金属互连层覆盖在每一金属线的表面。
4.如权利要求2或3所述的太阳电池用互连条，其特征在于，所述金属互连层的材质为锡合金、银、铝、锌、铜铝合金或铜银合金，所述金属互连层的厚度为5~55 μ m。
5.如权利要求1所述的太阳电池用互连条，其特征在于，所述金属线的材质为铜、银或招。
6.如权利要求5所述的太阳电池用互连条，其特征在于，所述金属基材的材质为铜，所述太阳电池用互连条的抗拉强度大于或等于130MPa，延伸率大于或等于15%，且其在塑性延伸率为0.2%时的屈服强度为25~95MPa。
7.如权利要求5所述的太阳电池用互连条，其特征在于，所述金属线为软态或超软态铜线，所述金属线的抗拉强度大于或等于130MPa，延伸率大于或等于15%，且其在塑性延伸率为0.2%时的屈服强度为25~65MPa。
8.如权利要求1所述的太阳电池用互连条，其特征在于，所述金属线的横截面为圆形、椭圆形或多边形。
9.如权利要求1所述的太阳电池用互连条，其特征在于，所述金属基材的宽度为0.8~2mm,所述金属线的横截面积为0.002~0.1mm2。
10.如权利要求1或9所述的太阳电池用互连条，其特征在于，所述金属基材包括5~10个金属线组，每一金属线组包括I~15根金属线，所述金属线组间互相绞编。
11.如权利要求10所述的太阳电池用互连条，其特征在于，每一金属线组中的金属线编织走向一致，或每一金属线组中的金属线相互绞编。
12.如权利要求1所述的太阳电池用互连条，其特征在于，所述多条金属线包括平织或斜织连接的径向金属线和纬向金属线，径向金属线的根数为5~30，径向金属线的单层填充率为60~95%，纬向金属线的单层填充率为50~95%。
13.一种权利要求1至12中任一项所述的太阳电池用互连条的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:a、提供多条金属线；b、编织所述多条金属线形成金属基材。
14.如权利要求13所述的太阳电池用互连条的制造方法，其特征在于，该方法在步骤b之后还包括步骤bl，在所述金属基材表面涂覆金属互连层。
15.如权利要求13所述的太阳电池用互连条的制造方法，其特征在于，该方法在步骤a之后还包括步骤al，在每一金属线表面涂覆金属互连层。
16.如权利要求14或15所述的太阳电池用互连条的制造方法，其特征在于，所述金属互连层的材质为锡合金、银、铝、锌、铜铝合金或铜银合金，所述金属互连层的厚度为5~55 μ m0
17.如权利要求13所述的太阳电池用互连条的制造方法，其特征在于，步骤a所提供的金属线的横截面积为0.002~0.1_2，所述金属线的材质为铜、银或铝。
18.如权利要求13或17所述的太阳电池用互连条的制造方法，其特征在于，在步骤b中，以I~15根金属线为一金属线组，将5~10个金属线组互相绞编形成金属基材，所编织成的金属基材的宽度为0.8~2mm。
19.如权利要求18所述的太阳电池用互连条的制造方法，其特征在于，所述每一金属线组中的金属线编织走向一致，或每一金属线组中的金属线相互绞编。
20.如权利要求13所述的太阳电池用互连条的制造方法，其特征在于，在步骤b中，将所述多条金属线分成径向金属线和纬向金属线且将其平织或斜织成金属基材，所编织成的金属基材的宽度为0.8~2_，所述径向金属线的数量为5~30根，所述径向金属线的单层填充率为60~95%，所述纬向金属线的单层填充率为50~95%。
21.—种太阳电池组件，包括权利要求1至12中任一项所述的太阳电池用互连条和多片通过所述多根互连条连接的太阳电池，所述互连条连接在所述太阳电池的主栅上，其特征在于，所述太阳电池用互连条包括金属基材，所述金属基材包括多条相互交织的金属线，所述主栅和金属基材间粘结设置有导电胶膜。
22.如权利要求21所述的太阳电池组件，其特征在于，所述互连条还包括金属互连层，所述金属互连层覆盖在金属基材的表面，所述金属线的材质为铜、银或铝，所述金属互连层的材质为银、铝、锌、铜铝合金或铜银合金。
23.—种太阳电池组件，包括权利要求1至12中任一项所述的太阳电池用互连条和多片通过所述多根互连条连接的太阳电池，所述互连条连接在所述太阳电池的主栅上，其特征在于，所述太阳电池用互连条包括金属基材和金属互连层，所述金属基材包括多条相互交织的金属线，所述主栅通过金属互连层电性连接至金属基材。
24.如权利要求23 所述的太阳电池组件，其特征在于，所述金属互连层覆盖在金属基材的表面，所述金属线的材质为铜、银或铝，所述金属互连层的材质为锡合金。
【文档编号】H01L31/05GK103972317SQ201310043517
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年1月31日 优先权日:2013年1月31日
【发明者】朱景兵, 梁哲, 印冰, 朱永兵 申请人:无锡尚德太阳能电力有限公司