贯孔单面叠瓦太阳能电池组件的制作方法

本实用新型涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种贯孔单面叠瓦太阳能电池组件。

背景技术：

传统晶硅组件电池片基本都采用金属焊带连接。这种连接方式有三个比较明显的缺陷：一是金属焊带和电池片间隙占用组件正面的受光面积；二是金属焊带存在线损；三是焊带受温度变化周期热胀冷缩容易发生断裂和腐蚀，这三种方式均对组件的转换效率和性能稳定性有较大的影响。

为了克服上述问题，出现一种利用叠瓦技术来将太阳能电池连接成组件的技术，常规的叠瓦组件是将电池片切片后，再用特殊的专用导电胶材料把电池片粘接成串。

相邻太阳能电池之间采用传导性粘合剂进行连接，工艺复杂，连接效果不稳固，增加了电阻损耗，影响整体的光电转换效率。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种贯孔单面叠瓦太阳能电池组件，结构简单，降低成本，且电池组件的可靠性高，光电转换效率高。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种贯孔单面叠瓦太阳能电池组件，包括至少两个太阳能电池片，所述太阳能电池片依次层叠排布，形成叠瓦电池串，其中，所述太阳能电池片包括正面电极和背面电场，所述正面电极包括正面主栅和正面副栅；

所述太阳能电池片在至少一个正面主栅的位置设有贯穿孔，贯穿孔将正面主栅隔断，所述太阳能电池片沿着所述贯穿孔的四周设有隔离带；

相邻的所述太阳能电池片逐个部分重叠，形成面接触；

相邻的所述太阳能电池片通过正面主栅相连，然后对贯穿孔灌注主栅浆料，并通过烧结形成叠瓦电池串。

作为上述方案的优选方式，所述太阳能电池片为硅片预处理后切割形成的分片，每个分片的正面上设有一个正面主栅和多个正面副栅，所述太阳能电池片在正面主栅的位置设有贯穿孔。

作为上述方案的优选方式，所述正面副栅包括第一副栅和第二副栅，所述第二副栅与正面主栅平行设置；

所述太阳能电池片在正面主栅、第二副栅的位置设有贯穿孔，贯穿孔将正面主栅、第二副栅隔断，所述太阳能电池片的正面和背面沿着所述贯穿孔的四周设有隔离带；

相邻的所述太阳能电池片按贯穿孔重合的方式逐个部分重叠，形成面接触；

相邻的所述太阳能电池片通过正面主栅电极相连，然后对贯穿孔灌注主栅浆料，并通过烧结形成叠瓦电池串。

作为上述方案的优选方式，所述太阳能电池片为硅片预处理后切割形成的分片，每个分片的正面上设有一个正面主栅、一个第二副栅和多个第一副栅；

所述太阳能电池片在正面主栅、第二副栅的位置设有贯穿孔。

作为上述方案的优选方式，相邻的所述太阳能电池片通过正面主栅电极相连，每一太阳能电池片的正面主栅设于前一片太阳能电池片的背面。

作为上述方案的优选方式，所述太阳能电池片包括第一太阳能电池片、第二太阳能电池片和第三太阳能电池片；

所述第一太阳能电池片的正面电极包括正面主栅和正面副栅，所述第一太阳能电池片的正面主栅不设有贯穿孔；

所述第二太阳能电池片的正面电极包括正面主栅和正面副栅，所述第二太阳能电池片的正面主栅设有贯穿孔；

所述第三太阳能电池片的正面电极包括正面主栅和正面副栅，背面电场上设有背面主栅，所述第三太阳能电池片的正面主栅设有贯穿孔，背面主栅不设有贯穿孔；

所述第一太阳能电池片、第二太阳能电池片、第三太阳能电池片依次层叠排布。

作为上述方案的优选方式，所述叠瓦电池串设置为一排或多排叠瓦电池串；

每排叠瓦电池串包括1个第一太阳能电池片、1个或多个第二太阳能电池片、1个第三太阳能电池片；

1个第一太阳能电池片、1个或多个第二太阳能电池片、1个第三太阳能电池片依次层叠排布。

作为上述方案的优选方式，相邻的太阳能电池片的重叠区域的面积为单片太阳能电池片面积的0.5-20％。

实施本实用新型，具有如下有益效果：

本实用新型提供一种贯孔单面叠瓦太阳能电池组件，包括至少两个太阳能电池片(即分片)，相邻的所述太阳能电池片的长边重叠，形成面接触；且相邻的所述太阳能电池片通过正面主栅电极相连，再灌注浆料在正面主栅的贯穿孔上，并通过烧结形成叠瓦电池串，具有以下优点：

1、本实用新型相邻分片之间采用共用正面主栅浆料的连接方式，取代常规叠瓦电池之间的导电胶粘接，将激光切割和分片的叠瓦连接融入到电池制造过程中，省去背面主栅浆料，同时大大简化了双面叠瓦组件的制造流程，降低设备成本和生产成本；

2、本实用新型相邻分片之间采用共用正面主栅浆料的连接方式，与导电胶连接的方式相比，降低了串联电阻和电阻损耗，显著提升双面叠瓦组件的功率；

3、本实用新型在分片之间的连接采用对贯穿孔灌注主栅浆料，进一步增加了连接的稳固性，降低了串联电阻和电阻损耗，增强电流的传导能力，显著提升双面叠瓦组件的功率。

4、本实用新型相邻分片之间共用正面主栅浆料，通过烧结即可以形成叠瓦电池串，即把叠瓦电池串的制备工艺融入普通太阳能电池制造过程中，进一步简化工艺流程，减少工艺步骤，降低成本。而现有技术是先按普通太阳能电池制备出产品，再分片，然后再按叠瓦技术将其制备成叠瓦组件，现有技术的两个制备流程是相互独立的；

5、本实用新型的工艺流程较为简单，每一工艺步骤都较为成熟，而且融入普通太阳能电池制造过程中，减少制作过程中出错的几率，增加产品的可靠性；

6、本实用新型太阳能电池片采用前后叠瓦的方式连接，表面没有金属焊带，电池片间也没有间隙，充分利用了组件表面可使用的面积，减少传统金属焊带的线损，因此大幅提升了组件的转换效率；

7、传统的金属焊带连接方式为线连接，而本实用新型叠瓦组件则为面连接，有效提升了电池片间的连接力，使组件更可靠。

附图说明

图1是本实用新型硅片第一实施例正面的分割示意图；

图2是本实用新型硅片第一实施例背面一实施例的分割示意图；

图3是本实用新型硅片第一实施例背面另一实施例的分割示意图；

图4是图2所示贯穿孔的局部放大图；

图5是本实用新型叠瓦组件第一实施例在层叠排布过程中的示意图；

图6是图5制得的叠瓦组件的正面的结构示意图；

图7是图5制得的叠瓦组件的背面的结构示意图；

图8是图5制得的叠瓦组件的截面图；

图9是本实用新型叠瓦组件第一实施例在另一层叠排布过程中的示意图；

图10是图9制得的叠瓦组件的正面的结构示意图；

图11是图9制得的叠瓦组件的背面的结构示意图；

图12是图9制得的叠瓦组件的截面图；

图13是本实用新型硅片第二实施例正面的分割示意图；

图14是本实用新型硅片第二实施例背面的分割示意图；

图15是图13所示贯穿孔的局部放大图；

图16是本实用新型叠瓦组件第二实施例在层叠排布过程中的示意图；

图17是图16制得的叠瓦组件的正面的结构示意图；

图18是图16制得的叠瓦组件的背面的结构示意图；

图19是图16制得的叠瓦组件的截面图；

图20是本实用新型贯孔单面叠瓦太阳能电池组件的制备方法的流程图；

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

本实用新型提供了一种贯孔单面叠瓦太阳能电池组件，包括至少两个太阳能电池片1，所述太阳能电池片1依次层叠排布，形成叠瓦电池串10，其中，所述太阳能电池片1包括正面电极和背面电场，所述正面电极包括正面主栅11和正面副栅12，所述背面电场13上印刷有至少一根背面主栅14。

如图1、图2和图3所示，所述太阳能电池片1为硅片预处理后切割形成的分片，每个分片的正面上设有一个正面主栅11和多个正面副栅12(如图1所示)，每个分片的背面上设有背面电场13和背面主栅14(如图2所示)，或者，每个分片的背面上设有背面电场13(如图3所示)。图1、图2和图3中的虚线为硅片的切割线。

需要说明的是，本实用新型的主栅和副栅可以是直线、分段、曲线等形式，激光切割线也可以是直线或曲线，且并不以此为限。而且，本实用新型除了主栅、副栅之外，还可以设有脊骨，所述太阳能电池组件的实施方式多样，本实用新型实施方式并不局限于所举实施例。

如图1-3所示，所述太阳能电池片在正面主栅11的位置设有贯穿孔2。贯穿孔2将正面主栅11隔断，如图4所示，所述太阳能电池片1沿着所述贯穿孔2的四周设有隔离带3。

隔离带3用于断开贯穿孔内的浆料与正面电极和背面电场的导通关系，避免单片电池片内部的正负极导通导致短路。具体的隔离设置应当视不同结构的太阳能电池片和不同的应用场合而定。

如图5所示，本实用新型在层叠排布过程中，相邻的所述太阳能电池片1通过正面主栅11电极相连，每一太阳能电池片的正面主栅11设于前一片太阳能电池片的背面。如图6、图7和图8所示，组装后的叠瓦电池串，相邻的所述太阳能电池片1的逐个部分重叠，形成面接触；相邻的所述太阳能电池片1通过正面主栅11相连，然后对贯穿孔2灌注主栅浆料，并通过烧结形成叠瓦电池串10。

而图9-12为另一实施例的太阳能电池片1组成叠瓦电池串10的示意图，其与图4-8所示叠瓦电池串所不同的是，图9-12选用另一形状的太阳能电池片，该形状类似为梯形，为硅片分割的外侧分片。

需要说明是的是，本实用新型可以选用多种形状的太阳能电池片，其优选为矩形、梯形，或类似矩形，类似梯形，但不限于此。

除了图4-12所示的仅有正面主栅设置有贯穿孔之外，本实用新型的贯穿孔还有其他多种实施方式，例如：

如图13-19所示，除了在正面主栅11设置贯穿孔2，还在正面副栅12处设置贯穿孔2，具体如下：

所述正面副栅12包括第一副栅121和第二副栅122，所述第一副栅121与与正面主栅11垂直设置，所述第二副栅122与正面主栅11平行设置。

所述太阳能电池片1在正面主栅11、第二副栅122的位置设有贯穿孔2，贯穿孔2将正面主栅11、第二副栅122隔断，所述太阳能电池片的正面和背面沿着所述贯穿孔的四周设有隔离带3。具体的,第二副栅122的贯穿孔2设置有隔离带3。

相邻的所述太阳能电池片1按贯穿孔重合的方式逐个部分重叠，形成面接触；相邻的所述太阳能电池片1通过正面主栅11电极相连，然后对贯穿孔2灌注主栅浆料，并通过烧结形成叠瓦电池串10。

此时，如图13-14所示，所述太阳能电池片1为硅片预处理后切割形成的分片，每个分片的正面上设有一个正面主栅11、一个第二副栅122和多个第一副栅121(如图13所示)，每个分片的背面上设有背面电场和背面主栅(图中未示出)，或者，每个分片的背面上设有背面电场13(如图14所示)；

如图15所示，所述太阳能电池片1在正面主栅11、第二副栅122的位置设有贯穿孔2，贯穿孔2将正面主栅11、第二副栅122隔断，第二副栅122的贯穿孔2设置有隔离带3。

如图16所示，本实用新型在层叠排布过程中，相邻的所述太阳能电池片1通过正面主栅11电极相连，每一太阳能电池片的正面主栅11设于前一片太阳能电池片的背面。如图17、图18和图19所示，组装后的叠瓦电池串，相邻的所述太阳能电池片1按贯穿孔2重合的方式逐个部分重叠，形成面接触；相邻的所述太阳能电池片1通过正面主栅11电极相连，然后对贯穿孔2灌注主栅浆料，并通过烧结形成叠瓦电池串10。

本实用新型将传统硅片预处理后切割为太阳能电池片，太阳能电池片采用前后叠瓦的方式连接，表面没有金属焊带，电池片间也没有间隙，充分利用了组件表面可使用的面积，减少传统金属焊带的线损，因此大幅提升了组件的转换效率。

而且，传统的金属焊带连接方式为线连接，而本实用新型叠瓦组件则为面连接，有效提升了电池片间的连接力，使组件更可靠。

最重要的是，本实用新型相邻分片之间采用共用正面主栅浆料的连接方式，取代常规叠瓦电池之间的导电胶粘接，将激光切割和分片的叠瓦连接融入到电池制造过程中，省去背面主栅浆料，同时大大简化了双面叠瓦组件的制造流程，降低设备成本和生产成本。

本实用新型相邻分片之间采用共用正面主栅浆料的连接方式，与导电胶连接的方式相比，降低了串联电阻和电阻损耗，显著提升双面叠瓦组件的功率。

本实用新型在分片之间的连接采用对贯穿孔灌注主栅浆料，进一步增加了连接的稳固性，降低了串联电阻和电阻损耗，增强电流的传导能力，显著提升双面叠瓦组件的功率。

优选的，如图8、图12、图19所示，相邻的太阳能电池片1的重叠区域5的面积为单片太阳能电池片1面积的0.5-20％，可以保证相邻的所述太阳能电池片通过正面主栅电极相连的稳定性，降低了串联电阻和电阻损耗，显著提升单面叠瓦组件的功率。而且，还可以简化制备工艺的难度，节省重叠区域的硅料，使以较低的成本实施。当相邻的太阳能电池片的重叠区域的面积为单片太阳能电池片面积的0.5-20％时，串联电阻和电阻损耗可以在本实用新型基础方案的前提下，额外降低10％。若相邻的太阳能电池片的重叠区域的面积小于单片太阳能电池片面积的0.5％，共用主栅的宽度就越小，影响电流的传输；若相邻的太阳能电池片的重叠区域的面积大于单片太阳能电池片面积的20％，串联电阻和电阻损耗没有得到明显降低，太阳能的光电转换效率不能得到明显提升，而且，重叠区域面积越大，硅料的用量也越多。因此，重叠面积需要取一个平衡值。进一步优选的，相邻的太阳能电池片1的重叠区域5的面积为单片太阳能电池片1面积的1-10％。更佳的，相邻的太阳能电池片1的重叠区域5的面积为单片太阳能电池片1面积的2-8％。

本实用新型的叠瓦电池串10可以设置为一排或多排叠瓦电池串，每排叠瓦电池串10的太阳能电池片1之间通过串联连接。而当叠瓦电池串10设置为多排时，单排叠瓦电池串10的太阳能电池片1之间通过串联连接；不同排叠瓦电池串10之间通过并联或者其他方式连接，其连接方式多样，本实用新型不对此进行限定。优选的，不同排叠瓦电池串10之间通过焊带并联或串联连接。

每排叠瓦电池串10中，位于正面的正面主栅11作为负极，位于背面的背面主栅14作为正极。一般而言，位于正面的正面主栅11设置于该排叠瓦电池串10的一侧，位于背面的背面主栅14则设置于该排叠瓦电池串10的另一侧。此时，设于该排叠瓦电池串的另一侧的太阳能电池片的背面电场还设有背面主栅。

为了更好的描述这一技术方案，本实用新型将太阳能电池片1分为第一太阳能电池片、第二太阳能电池片、第三太阳能电池片；所述第一太阳能电池片的正面电极包括正面主栅11和正面副栅12，所述第一太阳能电池片的正面主栅11不设有贯穿孔2；

所述第二太阳能电池片的正面电极包括正面主栅11和正面副栅12，所述第二太阳能电池片的正面主栅11设有贯穿孔；

所述第三太阳能电池片的正面电极包括正面主栅11和正面副栅12，背面电场13上设有背面主栅14，所述第二太阳能电池片的正面主栅11设有贯穿孔2，背面主栅14不设有贯穿孔2；

所述第一太阳能电池片、第二太阳能电池片、第三太阳能电池片依次层叠排布。优选的，每排叠瓦电池串10中，是由1个第一太阳能电池片、1个或多个第二太阳能电池片、1个第三太阳能电池片依次层叠排布。

相应的，本实用新型还公开一种贯孔单面叠瓦太阳能电池组件的制备方法，如图20所示，包括：

s101、在硅片进行预处理，并在硅片表面印刷正面电极、背面电场和背面主栅；

具体的，依照电极的图案设计，在硅片正面印刷正面主栅和正面副栅，在硅片的背面印刷背面电场和背面主栅。需要说明的是，背面主栅设有1-2根即可。

s102、对硅片进行打孔，形成贯穿孔；

根据上述贯孔单面叠瓦太阳能电池组件结构的设计，对硅片进行打孔，打孔设备可以采用激光设备，但不限于此。优选的，该激光设备的激光波长为红外光。

需要说明的是，打孔的步骤可以在层叠之前任何位置。

s103、对硅片进行切割，形成太阳能电池片；

所述切割优先采用激光切割，不容易导致碎片，同时可以保证尺寸的精准性。

s104、将太阳能电池片逐个层叠排布，相邻的所述太阳能电池片逐个部分重叠且通过正面主栅相连，形成叠瓦电池串；

s105、对贯穿孔灌注主栅浆料，烘干；

上述贯穿孔所用的主栅浆料一般为银含量为20-98％的银浆，或者铝浆。

s106、将叠瓦电池串进行烧结，使浆料固化；

s107、对贯穿孔的周围进行激光隔离；

对贯穿孔的周围进行激光隔离，以断开贯穿孔内的浆料与正面电极的导通关系，避免单片电池片内部的正负极导通导致短路。具体的隔离设置应当视不同结构的太阳能电池片和不同的应用场合而定。

s108、对叠瓦电池串进行抗lid退火；

需要说明的是，抗lid退火就是指抗光致衰减退火。

s109、将叠瓦电池串进行分档测试后，封装成叠瓦组件。

分档测试后，将相同档位的电池封装到同一个组件，保证组件输出最大功率以及保证功率输出的稳定性。

需要说明的是，s102和s103可合并为一个步骤，s102可设于s101之前。或者，s103可设于s101预处理步骤之后，印刷正面电极和背面电场之前。s107可以设于s102之后的任意位置。

也就是说，本实用新型的制备方法各步骤之间没有明确的先后顺序，只要其符合工艺需要即可。

进一步，所述预处理包括：

(1.1)在硅片正面形成绒面；

所述硅片可以选用p型硅或者n型硅。

(1.2)在硅片正面进行高方阻扩散，形成pn结；

方阻一般优选为80-200ω/□，但不限于此。

(1.3)对硅片正面进行选择性激光掺杂；

激光掺杂图案需要与后续的正面电极副栅图案相对应，其采用现有技术设计即可。

(1.4)去除扩散过程形成的副产物和周边pn结，并对硅片背面进行抛光；

若采用磷扩散在硅片正面形成n型硅，副产物为磷硅玻璃；

若采用硼扩散在硅片正面形成p型硅,副产物为硼硅玻璃。

(1.5)在硅片背面沉积钝化膜和保护膜；

所述钝化膜优选为二氧化硅膜、三氧化二铝膜或氮化硅膜，而保护膜优选为氮化硅膜、氮氧化硅膜、二氧化硅膜或由上述膜组成的复合膜，但不限于此。

(1.6)在硅片正面沉积钝化膜和减反膜；

所述钝化膜优选为二氧化硅膜、三氧化二铝膜或氮化硅膜；所述减反膜优选为氮化硅膜或二氧化硅膜，但不限于此。

(1.7)对硅片背面的钝化膜和保护膜进行激光开槽。

最后所应当说明的是，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。