无主栅电极结构、叉指背接触电池片、电池组件的制作方法

1.本发明涉及太阳能电池及电池组件制造领域，尤其涉及一种无主栅电极结构、叉指背接触电池片、电池组件。


背景技术：

2.现代化太阳能电池工业化生产朝着高效低成本化方向发展，对于背接触太阳能电池，其特点是电池正面无电极，正负电极金属栅线指状交叉排列与电池背面，具有更高的短路电流，并可有效降低电池的温度系数，具有很大的发展潜力。
3.但现有的背接触电池及电池串联制作的电池组件的技术工艺繁琐，电极图形中副栅电极在发射区和基区位置设计数量不匹配、不合理，导致的少数载流子电极收集会存在损失，影响转换效率；电极图形中采用主栅设计，存在正极主栅与负极主栅相同，且主栅数量较多、宽度较大，从而造成组件对电池焊接时不好区分，出现焊接错误的，其次是银耗量较高，造成制造成本偏高；电极图形中采用无主栅结构时，电池片制造成本虽然可降低，组件端焊接时需要增加绝缘胶和导电胶，或直接采用导电背板，但目前技术仍不成熟。


技术实现要素：

4.发明目的：提出一种无主栅电极结构，进一步提出一种包含上述电极结构的叉指背接触电池片，并进一步提出包含叉指背接触电池片的电池组件，以解决现有技术存在的上述问题。
5.第一方面，提出一种无主栅电极结构，该电极结构包括至少一个p+区段和至少一个n+区段。电极结构采用无主栅设计，只有副栅，副栅包括多条p+副栅和多条n+副栅，p+副栅设置在p+区钝化膜上，n+副栅设置在n+区钝化层上，p+副栅与n+副栅交替排列。根据p+副栅和n+副栅不同数量的设计要求，单个p+区段上设置对应数量的p+副栅，单个n+区段上设置对应数量的n+副栅，副栅的数量为60~300根。
6.第二方面，提出一种叉指背接触电池片，该电池片包括晶硅衬底，晶硅衬底的背表面形成交替排列的p+区和n+区。p+区由多个如第一方面所述的p+区段构成。n+区由多个如第一方面所述的n+区段构成。
7.第三方面，提出一种电池组件，将上玻璃、玻璃纤维、上poe膜或eva膜、电池组串、下poe膜或eva膜、下玻璃从上到下顺序敷设，经层压、修整、装框和接线等流程制备，得到电池组件。
8.在第三方面进一步的实施例中，电池组串包括多个叉指背接触电池片、多条导电线、多条导电胶和多个汇流排。多个叉指背接触电池片包括第一块电池片、第二块电池片
…
第c块电池片。
9.导电线包括p+导电线和n+导电线，p+导电线通过导电胶与p+副栅垂直连接，与n+副栅间断不连接，n+导电线通过导电胶与n+副栅垂直连接，与p+副栅间断不连接，所述p+导电线与n+导电线交替排列，导电线的数量为4~50根。
10.汇流排设置于模组的上下（或左右）两侧，包括第一汇流排、第二汇流排和第三汇流排，第一汇流排和第二汇流排用于收集电流并导出到外电路，第三汇流排用于中间横向（或纵向）相邻电池串的电流传递，其中，第一汇流排与p+导电线连接，第二汇流排与n+导电线连接，第三汇流排与相邻两块电池片的n+导电线及p+导电线进行连接。
11.在第三方面进一步的实施例中，叉指背接触电池片为p型晶硅电池和n型晶硅电池中的任意一种，所述p+副栅与n+副栅，两者的关系满足如下公式：当叉指背接触电池为p型时，n+副栅根数≥p+副栅根数的1.3倍，并且单个n+区段上设置的n+副栅根数为：5＞n+副栅根数≥2；叉指背接触电池为n型时，p+副栅根数≥n+副栅根数的1.3倍，并且单个p+区段上设置的p+副栅根数为：5＞p+副栅根数≥2。
12.在第三方面进一步的实施例中，p+副栅有多个p+子副栅间隔排列而成，相邻两个p+子副栅之间设置p+副栅隔断区；所述n+副栅有多个n+子副栅间隔排列而成，相邻两个n+子副栅之间设置n+副栅隔断区；相邻的p+副栅的p+副栅隔断区和n+副栅的n+副栅隔断区错开排列。
13.在第三方面进一步的实施例中，p+导电线与导电胶从n+副栅隔断区中心穿过，n+导电线与导电胶从p+副栅隔断区中心穿过。
14.在第三方面进一步的实施例中，p+副栅在所述单个p+区段上设置根数大于等于2根时，所述单个p+区段上下平行的多个p+子副栅两端通过防断栅连接，所述n+副栅在所述单个n+区段上设置根数大于等于2根时，所述单个p+区段上下平行的多个n+子副栅两端通过防断栅连接。
15.在第三方面进一步的实施例中，导电线的材质为铜焊带或铝焊带中的一种，所述导电胶为选自低电阻率热固性材料，主要包括聚合物基体、导电填料、固化剂/引发剂/催化剂和添加剂组成，其中聚合物基体包括丙烯酸体系、环氧体系、硅胶体系等，导电填料包括银、银包铜、金和镍等，导电胶的电阻率要求＜0.00001ω.cm；所述导电胶的宽度为100~800μm，导电线的宽度比导电胶宽度小50μm，所述p+副栅隔断区和n+副栅隔断区的宽度均为500~1500μm，所述导电线与导电胶宽度小于p+副栅隔断区、n+副栅隔断区宽度，并满足以下条件：p+副栅隔断区=n+副栅隔断区≥导电胶宽度+400μm，可在现有对准精度的条件下，满足导电胶完全在p+副栅隔离区或n+副栅隔离区内，实现导电线与导电胶完美连接。
16.第四方面，提出一种电池组件的组装方法，电池组件电池层的排布是按照公式c=a
×
b排列，a代表电池串的组数，b代表单串电池串中电池片的个数，c代表组件的所有电池片个数，（考虑叉指背接触电池的电极是按照从左往右依次为p+/n+/p+/n+
…
成对出现的，电池串的连接方式是第一块电池片p+与第二块电池片n+相连，第二块电池片的p+与第三块的n+相连，依次类推，将第二块片电池片水平面旋转180
°
时，可实现第二块电池电极从左往右排布依次为n+/p+/n+/p+
…
，当前后两块电池片边缘对齐时，可保证第一块电池电极p+/n+/p+/n+
…
与第二块电池片电极n+/p+/n+/p+
…
可一一对齐；因此本方案中将第偶数片水平面旋转180
°
，基数片电池片电极p+/n+/p+/n+
…
与偶数片电极n+/p+/n+/p+
…
便可一一对齐，可在现有perc电池组件串焊的基础之上实现完美兼容，形成背接触电池组件。）其中当b=1时，c=b=a=1，当b＞1时，且216≥c≥b≥a≥1；组装电池串的方式为，当b＞1时，将第一块电池片p+导电线与第一汇流排连接后，将第二块电池片在水平面旋转180
°
，两片电池边缘对齐，使第二块电池片上的p+导电线与第一块电池片上的n+导电线在一条直线上，并使第二
块电池片p+导电线与第一块电池片n+导电线相互连接，然后正常放置第三块电池片，使第三块电池片上的p+导电线与第二块电池片的n+导电线在一条直线上，并使第三块电池片p+导电线与第二块电池片n+导电线相互连接，重复上述操作直至放置第b块电池片，使第b块电池片p+导电线与第b-1块电池片n+导电线相互连接，第b块电池片n+导电线与第二汇流排（或第三汇流排）连接，形成电池组串结构，形成太阳能电池组。
17.本发明具有以下有益效果：1、根据不同晶体硅，设计发射区/基区的副栅电极数量，提高电极对少数载流子的收集。
18.2、发射区/基区副栅数量不同，可完美区分电极是正电极还是负电极，从而便于组件焊接时进行区分，减少组件焊接出现错误的概率。
19.3、采用无主栅设计，采用导电胶+导电线连接栅线电极来收集电流，可减少银耗量，从而大大降低了生产成本。
附图说明
20.图1是本发明提供的叉指背接触电池电极结构示意图。
21.图2是本发明提供的叉指背接触电池导电线连接的结构示意图。
22.图3是图2中a区域放大图。
23.图4是本发明提供的一种无主栅电池串采用导电线连接的结构示意图。
24.图5是本发明提供的一种无主栅电池组件太阳能电池组串局部图。
25.图6是本发明提供的一种无主栅电池组件局部截面图。
26.图中：1、上玻璃；2、玻璃纤维；3、上poe膜/eva膜；4、n型叉指背接触电池片；41、p+副栅；411、p+子副栅；412、防断栅；4110、p+副栅隔断区；42、n+副栅；421、n+子副栅；4200、n+副栅隔断区；43、导电线；431、p+导电线；432、n+导电线；44、导电胶；441、p+导电胶；442、n+导电胶；45、汇流排；451、第一汇流排；452、第二汇流排；453、第三汇流排；5、下poe膜/eva膜；6、下玻璃；c、电池组串；b、单串电池数；a、电池串的组数；l1、p+副栅隔断区宽度；l2、 p+副栅隔断区宽度；w1、p+导电胶宽度；w2、n+导电胶宽度。
具体实施方式
27.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
28.实施例一：
本实施例提出一种叉指背接触电池的电极结构及电池组件，所述叉指背接触电池4包括晶硅衬底、正面钝化层和正面减反射层、在晶硅衬底的背表面形成交替排列的p+区和n+区、背面绝缘钝化层、电极结构。
29.所述p+区有多个p+区段构成，所述n+区由多个n+区段构成。
30.所述电极结构采用无主栅设计，如图1所示，只有副栅，所述副栅包括多条p+副栅41、和多条n+副栅42，p+副栅41设置在p+区钝化膜上，n+副栅42设置在n+区钝化层上，p+副栅41与n+副栅42交替排列，根据p+副栅41和n+副栅42不同数量的设计要求，单个p+区段上设置对应数量的p+副栅41，单个n+区段上设置对应数量的n+副栅42，副栅的数量为144根。
31.所述电池组件，如图6所示，包括，依次将玻璃1、玻璃纤维2、poe膜/eva膜3、电池组串c（多个叉指背接触电池片4）、poe膜/eva膜5、玻璃/背板6从上到下顺序敷设，经层压、修整、装框和接线等流程制备，得到电池组件。
32.所述电池组串c，如图4、5所示，包括多个叉指背接触电池片4、多条导电线43、多条导电胶44和多个汇流排45。
33.所述多个叉指背接触电池4，包括第一块电池片、第二块电池片
…
第c块电池片。
34.所述导电线43如图1、2所示，包括p+导电线431和n+导电线432，p+导电线431通过p+导电胶441与p+副栅41垂直连接，与n+副栅42间断不连接，n+导电线432通过n+导电胶442与n+副栅42垂直连接，与p+副栅41间断不连接，所述p+导电线431与n+导电线432交替排列，导电线的数量为22根。
35.所述汇流排，如图5所示，设置于模组的上下两侧，包括第一汇流排451、第二汇流排452和第三汇流排453，第一汇流排451和第二汇流452排用于收集电流并导出到外电路，第三汇流排453用于中间横向相邻电池串的电流传递，其中，第一汇流排451与p+导电线431连接，第二汇流排452与n+导电线432连接，第三汇流排453与相邻两块电池片的n+导电线432及p+导电线431进行连接。
36.电池组件电池层的排布是按照公式c=a
×
b排列，a代表电池串的组数，b代表单串电池串中电池片的个数，c代表组件的所有电池片个数，如图5所示，本实施例中电池组串c为24片，电池组数a为4组，单串电池数b为6片；组装电池串的方式为，将第一块电池片p+导电线431与第一汇流排451连接后，将第二块电池片在水平面旋转180
°
，两片电池左右边缘对齐，使第二块电池片上的p+导电线431与第一块电池片上的n+导电线432在一条直线上，并使第二块电池片p+导电线431与第一块电池片n+导电线432相互连接，然后正常放置第三块电池片，使第三块电池片上的p+导电线431与第二块电池片的n+导电线432在一条直线上，并使第三块电池片p+导电线431与第二块电池片n+导电线432相互连接，重复上述操作直至放置第六块电池片，使第六块电池片p+导电线431与第五块电池片n+导电线432相互连接，第六块电池片n+导电线432与第三汇流排453连接，此时单串电池串b就完成了，继续开始第二串电池串串联，正常放置第七块电池片，与第六块电池上下边缘对齐，将第七块电池片p+导电线431与第三汇流排453连接后，将第八块电池片在水平面上旋转180
°
，使第八块电池片上的p+导电线431与第七块电池片的n+导电线432在一条直线上，并使第八块电池片p+导电线431与第七块电池片n+导电线432相互连接，然后正常放置第九块电池片，使第九块电池片上的p+导电线431与第八块电池片的n+导电线432在一条直线上，并使第九块电池片p+导电线431与第八块电池片n+导电线432相互连接，重复上述操作直至放置第二十四块
电池片，使第二十四块电池片p+导电线431与第二十三块电池片n+导电线432相互连接，第二十四块电池片n+导电线432与第二汇流排452连接，完成4
×
6排列的电池组串结构，形成24片太阳能电池组。
37.所述叉指背接触电池4，为n型晶硅电池，所述p+副栅41根数与n+副栅42根数设置，两者的关系满足如下公式，p+副栅41根数：n+副栅42根数=1.33、1.5、2，本实施例中采用p+副栅41根数为96根，n+副栅42根数为48根。
38.所述p+副栅41有多个p+子副栅411间隔排列而成，相邻两个p+子副栅411之间设置p+副栅隔断区4100；所述n+副栅42有多个n+子副栅421间隔排列而成，相邻两个n+子副栅421之间设置n+副栅隔断区4200；相邻的p+副栅41的p+副栅隔断区4100和n+副栅42的n+副栅隔断区4200错开排列。
39.所述p+导电线431与p+导电胶441从n+副栅隔断区4200中心穿过，n+导电线432与n+导电胶442从p+副栅隔断区4100中心穿过。
40.所述p+副栅41在所述单个p+区段上设置根数大于等于2根时，所述单个p+区段上下平行的多个p+子副栅411两端通过防断栅412连接，所述n+副栅42在所述单个n+区段上设置根数大于等于2根时，所述单个p+区段上下平行的多个n+子副栅421两端通过防断栅422连接，如图1所示，本实施例为p+副栅41在所述单个p+区段上设置根数为2根，此2根p+子副栅411两端通过防断栅412连接。
41.所述导电线43的材质为铜焊带或铝焊带中的一种，所述导电胶44为选自低电阻率热固性材料，主要包括聚合物基体、导电填料、固化剂/引发剂/催化剂和添加剂组成，其中聚合物基体包括丙烯酸体系、环氧体系、硅胶体系等，导电填料包括银、银包铜、金和镍等，导电胶44的电阻率要求＜0.00001ω.cm；所述导电胶44的宽度可设为100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm或设为100~800μm之间其他的任意值，如图3所示，本实施例采用宽度为600μm，所述p+副栅隔断区4100和n+副栅隔断区4200的宽度均为500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1000μm、1100μm、1200μm、1300μm、1400μm、1500μm或设为500~1500μm之间其他的任意值，如图3所示，本实施例采用宽度为1000μm，两者宽度满足：导电胶宽度较p+副栅隔断区或n+副栅隔断区宽度小400μm。
42.实施例二：本实施例提出一种叉指背接触电池的电极结构及电池组件，所述叉指背接触电池4包括晶硅衬底、正面钝化层和正面减反射层、在晶硅衬底的背表面形成交替排列的p+区和n+区、背面绝缘钝化层、电极结构。
43.所述p+区有多个p+区段构成，所述n+区由多个n+区段构成。
44.所述电极结构采用无主栅设计，如图1所示，只有副栅，所述副栅包括多条p+副栅41、和多条n+副栅42，p+副栅41设置在p+区钝化膜上，n+副栅42设置在n+区钝化层上，p+副栅41与n+副栅42交替排列，根据p+副栅41和n+副栅42不同数量的设计要求，单个p+区段上设置对应数量的p+副栅41，单个n+区段上设置对应数量的n+副栅42，副栅的数量为162根。
45.所述电池组件如图6所示，包括，依次将玻璃1、玻璃纤维2、poe膜/eva膜3、电池组串c（多个叉指背接触电池片4）、poe膜/eva膜5、玻璃/背板6从上到下顺序敷设，经层压、修整、装框和接线等流程制备，得到电池组件。
46.所述电池组串c如图4、5所示，包括多个叉指背接触电池片4、多条导电线43、多条
导电胶44和多个汇流排45。
47.所述多个叉指背接触电池4，包括第一块电池片、第二块电池片
…
第c块电池片，所述导电线43，如图1、2所示，包括p+导电线431和n+导电线432，p+导电线431通过p+导电胶441与p+副栅41垂直连接，与n+副栅42间断不连接，n+导电线432通过n+导电胶442与n+副栅42垂直连接，与p+副栅41间断不连接，所述p+导电线431与n+导电线432交替排列，导电线的数量为22根。
48.所述汇流排，如图5所示，设置于模组的上下两侧，包括第一汇流排451、第二汇流排452和第三汇流排453，第一汇流排451和第二汇流452排用于收集电流并导出到外电路，第三汇流排453用于中间横向相邻电池串的电流传递，其中，第一汇流排451与p+导电线431连接，第二汇流排452与n+导电线432连接，第三汇流排453与相邻两块电池片的n+导电线432及p+导电线431进行连接。
49.电池组件电池层的排布是按照公式c=a
×
b排列，a代表电池串的组数，b代表单串电池串中电池片的个数，c代表组件的所有电池片个数，如图5所示，本实施例中电池组串c为24片，电池组数a为4组，单串电池数b为6片；组装电池串的方式为，将第一块电池片p+导电线431与第一汇流排451连接后，将第二块电池片在水平面旋转180
°
，两片电池左右边缘对齐，使第二块电池片上的p+导电线431与第一块电池片上的n+导电线432在一条直线上，并使第二块电池片p+导电线431与第一块电池片n+导电线432相互连接，然后正常放置第三块电池片，使第三块电池片上的p+导电线431与第二块电池片的n+导电线432在一条直线上，并使第三块电池片p+导电线431与第二块电池片n+导电线432相互连接，重复上述操作直至放置第六块电池片，使第六块电池片p+导电线431与第五块电池片n+导电线432相互连接，第六块电池片n+导电线432与第三汇流排453连接，此时单串电池串b就完成了，继续开始第二串电池串串联，正常放置第七块电池片，与第六块电池上下边缘对齐，将第七块电池片p+导电线431与第三汇流排453连接后，将第八块电池片在水平面上旋转180
°
，使第八块电池片上的p+导电线431与第七块电池片的n+导电线432在一条直线上，并使第八块电池片p+导电线431与第七块电池片n+导电线432相互连接，然后正常放置第九块电池片，使第九块电池片上的p+导电线431与第八块电池片的n+导电线432在一条直线上，并使第九块电池片p+导电线431与第八块电池片n+导电线432相互连接，重复上述操作直至放置第二十四块电池片，使第二十四块电池片p+导电线431与第二十三块电池片n+导电线432相互连接，第二十四块电池片n+导电线432与第二汇流排452连接，完成4
×
6排列的电池组串结构，形成24片太阳能电池组。
50.所述叉指背接触电池4，为n型晶硅电池，所述p+副栅41根数与n+副栅42根数设置，两者的关系满足如下公式，p+副栅41根数：n+副栅42根数=1.33、1.5、2，本实施例中采用p+副栅41根数为108根，n+副栅42根数为54根。
51.所述p+副栅41有多个p+子副栅411间隔排列而成，相邻两个p+子副栅411之间设置p+副栅隔断区4100；所述n+副栅42有多个n+子副栅421间隔排列而成，相邻两个n+子副栅421之间设置n+副栅隔断区4200；相邻的p+副栅41的p+副栅隔断区4100和n+副栅42的n+副栅隔断区4200错开排列。
52.所述p+导电线431与p+导电胶441从n+副栅隔断区4200中心穿过，n+导电线432与n+导电胶442从p+副栅隔断区4100中心穿过。
53.所述p+副栅41在所述单个p+区段上设置根数大于等于2根时，所述单个p+区段上下平行的多个p+子副栅411两端通过防断栅412连接，所述n+副栅42在所述单个n+区段上设置根数大于等于2根时，所述单个p+区段上下平行的多个n+子副栅421两端通过防断栅422连接，如图1所示，本实施例为p+副栅41在所述单个p+区段上设置根数为2根，此2根p+子副栅411两端通过防断栅412连接。
54.所述导电线43的材质为铜焊带或铝焊带中的一种，所述导电胶44为选自低电阻率热固性材料，主要包括聚合物基体、导电填料、固化剂/引发剂/催化剂和添加剂组成，其中聚合物基体包括丙烯酸体系、环氧体系、硅胶体系等，导电填料包括银、银包铜、金和镍等，导电胶44的电阻率要求＜0.00001ω.cm；所述导电线43与导电胶44的宽度可设为100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm或设为100~800μm之间其他的任意值，如图3所示，本实施例采用宽度为800μm，所述p+副栅隔断区4100和n+副栅隔断区4200的宽度均为500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1000μm、1100μm、1200μm、1300μm、1400μm、1500μm或设为500~1500μm之间其他的任意值，如图3所示，本实施例采用宽度为1400μm，两者宽度满足：导电胶宽度较p+副栅隔断区或n+副栅隔断区宽度小600μm。
55.如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。