太阳能电池组件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种太阳能电池组件及其制备方法，太阳能电池组件包括：依次叠置的上玻璃板、正面胶膜层、太阳能电池片阵列、背面胶膜层和背板，背板为水汽绝缘背板，水汽绝缘背板的水汽透过率小于0.1mg/m2/day，太阳能电池片阵列包括多个电池片和导电线，相邻电池片之间通过导电线相连，电池片的正面具有副栅线，导电线通过焊接层与副栅线焊接，焊接层含有合金，合金含有Sn和Bi。根据本发明专利技术实施例的太阳能电池组件，可以提高导电线与电池片的连接效果，保证光电转换效率，并且上玻璃板、正面胶膜层、背面胶膜层和下玻璃或金属板可以有效密封焊接层，有效保护了电池片阵列，减缓太阳能电池组件的衰减，延长了使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及太阳能电池领域，具体地设及。
技术介绍
关于传统电池片矩阵，目前的主要结构：电池的银主栅通过焊带与相邻电池的背 面焊接，制作栅线的浆料主要成分为价格较高的贵金属银，焊带大多数为锻有锡铅合金的 铜带，普通组件使用EVA作为封装膜，使用高分子材料作为背板，在长期的使用中发现了如 下一些缺陷。 第一：背板为具有一定水汽透过率的高分子背板材料，环境中的水汽和腐蚀性气 体可W透过背板进入组件中，腐蚀电池片和焊带，降低组件寿命；第二：性能较好的TPT背 板成本很高，而普通非Tedler背板在一段时间使用后很容易发生黄变、开裂、粉化等，组件 的功率和寿命都会受到影响，近期发现的组件闪电纹的原因也在于此；第=，高分子材料的 耐磨性较低，在多风沙地带，背板上的抗老化层很快被磨损掉，导致PET层（或铜功能层） 暴露在空气中，而PET层更易磨损，组件整体的耐磨性较低；第四，背板自身是柔性材料，在 背面对于电池片基本无物理保护，受到压力或撞击时电池片很容易开裂；第五，EVA中虽然 添加了紫外吸收剂，但是长时间的户外暴晒下，紫外吸收剂会逐渐被消耗掉。在紫外光和水 汽综合作用下，EVA会发生降解黄变，降低组件功率输出，并且产生醋酸等小分子，同样会腐 蚀焊带和电池片，缩短组件寿命并降低效率。 另外，电池片和焊带通常采用Sn、Pb合金焊接，但Sn、Pb合金因含有Pb,对环境存 在污染，非绿色材料，不利于推广使用。
技术实现思路
本申请是基于专利技术人对W下事实和问题的发现和认识作出的： 相关技术中，太阳能电池片的正面通常设置有主栅线和副栅线，用于导出电池片 通过光电效应或者光化学效应所产生的电流。为了提高电池片的效率，目前的太阳能电池 厂商都在致力于研究如何提高主栅线的数量。现有技术中已经成功的将主栅从2根提高到 3根，甚至提高至5根。 但是，现有技术中，主栅线是通过印刷主要成分为价格昂贵的银的浆料制备而成 的，因此，其制备成本非常高，增加银主栅线的根数必然导致成本的增加。同时，现有的银主 栅线的宽度大（例如，宽度达到2mm W上），增加银主栅线的根数也会增到遮光面积，导致电 池片的转换效率降低。[000引因此，从降低成本、减少遮光面积的角度出发，相关技术中将原本印刷在电池片上 的银主栅线替换为金属丝，如铜丝，通过铜丝与副栅线焊接，进而铜丝作为主栅线导出电 流。由于不再使用银主栅线，其成本可W大幅降低，同时由于铜丝的直径较小，能够降低遮 光面积，因此，可W进一步将主栅线的数量提升到10根。运种电池片可W称为多主栅电池 片或无主栅电池片，其中，金属丝替换了传统太阳能电池片中的银主栅和焊带。 且在太阳能电池领域，太阳能电池的结构并不复杂，但每个结构都比较关键，主栅 的制备由于各方面的因素考虑，例如遮光面、导电率、设备、工艺、成本等，造成其为太阳能 电池技术中的难点和热点。本领域技术人员经过无数次几代的努力，才使市面上的太阳能 电池片由二主栅太阳能电池在2007年左右变成=主栅太阳能电池，少量厂家在2014年左 右提出了四主栅的太阳能电池，多主栅的技术也是近几年才提出的概念，但是实现更困难， 仍未有较成熟的产品。 本申请提出的无主栅太阳能电池，无需在电池片上设置主栅线，也无需焊带，降低 了成本，并且能够商业化，制备简单易实现，特别是成本低，设备简单，能够批量生产，光电 转化效率高。相关技术公开的无主栅太阳能电池的金属丝与电池片可W采用焊接的方式焊 接，因金属丝较细，存在较大应力，因此对金属丝和电池片的结合力存在较大的要求，对应 的对焊接层也存在较大的要求，相关技术中一般采用的是Sn、化合金，但Sn、化合金因含有 Pb,对环境存在污染，非绿色材料，本专利技术的专利技术人经过长期的研究实验发现，Sn、Bi合金在 此领域具有很好的应用，其成本低，但在具体使用时却惊人的发现其存在致命缺陷，在普通 组件中，金属丝在不到一个月的时间里变黑，通过测试分析，其是由于合金层的氧化，SnBi 最易氧化，显示其在产品上并不能得到实际应用，但SnBi合金的低成本和低污染又显示其 为工艺易用焊接层合金成分。 参照图15,图15示出的是Sn-Bi合金与Sn-Pb合金的极化曲线，其中，测试条件 为：将测试的样品浸入稀醋酸（pH值约为6)中的面积大概为20mm 2,比对电极均为Sn,即采 用金属Sn为参比电极，所用Sn-Bi研究电极和Sn-Pb研究电极的面积均为0. 2cm2。图中， 横坐标代表电压（单位V)，纵坐标代表电流（单位mA)，在正向电压段，同样的极化电压下 产生的极化电流大，更容易氧化。 通过对该极化曲线进行分析可W看出，在相同条件下，Sn-Bi合金（图15中线a 所示）相比于Sn-Pb合金（图15中线b所示）不容易被氧化，即Sn-Bi合金的稳定性相对 更高，对于水汽透过率的要求，Sn-Bi合金的要求要低于Sn-Pb合金的要求。具体到本申请 的太阳能电池中来，本领域中通常采用Sn-Pb合金进行焊接，如果采用稳定性相对更高的 Sn-Bi合金进行焊接，从理论上来说，太阳能电池中采用Sn-Pb合金进行焊接时所采用的背 板，完全可W满足采用Sn-Bi合金进行焊接时Sn-Bi合金的抗氧化要求。 然而，本申请的专利技术人经过长期的实验和研究发现，在潮湿环境下，Sn-Bi合金的 氧化速率要高于Sn-Pb合金的氧化速率。为此，专利技术人对Sn-Bi合金的氧化速率与背板的水 汽透过性能进行了深入研究，并且发现，当背板的水汽透过率大于0.1 mg/m7day时，Sn-Bi 合金的氧化速率将随着水汽透过率的增加而急剧加快，而当背板的水汽透过率小于等于 0.1 mg/mVday时，Sn-Bi合金的氧化速率随着水汽透过率的变化并不发生显著变化。 由此，专利技术人选择水汽透过率低于0.1 mg/m7day的背板材料，可W有效避免Sn-Bi 合金材料的氧化，能够很好的阻隔环境中的水汽、腐蚀性气体进入太阳能电池内部，避免了 Sn-Bi合金在普通封装条件下会因氧化出现变色、发黑等现象，影响太阳能电池寿命，从而 能有效保护Sn-Bi合金，不会出现变色现象，降低了太阳能电池的腐蚀，有效的保护了太阳 能电池，减慢太阳能电池衰减，延长太阳能电池寿命。 本申请旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。 为此，本专利技术提出一种太阳能电池组件，该太阳能电池组件制造简单、成本低，光 电转化效率高。 本专利技术还提出一种上述太阳能电池组件的制备方法。 根据本专利技术第一方面实施例的太阳能电池组件，包括：依次叠置的上玻璃板、正面 胶膜层、太阳能电池片阵列、背面胶膜层和背板，所述背板为水汽绝缘背板，所述水汽绝缘 背板的水汽透过率小于等于0.1 mg/mVday，所述太阳能电池片阵列包括多个电池片和导电 线，相邻电池片之间通过所述导电线相连，所述电池片的正面具有副栅线，所述导电线通过 焊接层与所述副栅线焊接，所述焊接层含有合金，所述合金含有Sn和Bi。 根据本专利技术实施例的太阳能电池组件，将电池片上的副栅线与导电线通过含有Sn 和Bi的合金的焊接层焊接相连，可W有效提高导电线与电池片的连接效果，保证光电转 换效率，意外发现此种焊接层在水汽绝缘背板中能够得到很好的应用，上玻璃板、正面胶膜 层、背面胶膜层和水汽绝缘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池组件，其特征在于，包括：依次叠置的上玻璃板、正面胶膜层、太阳能电池片阵列、背面胶膜层和背板，所述背板为水汽绝缘背板，所述水汽绝缘背板的水汽透过率小于等于0.1mg/m2/day，所述太阳能电池片阵列包括多个电池片和导电线，相邻电池片之间通过所述导电线相连，所述电池片的正面具有副栅线，所述导电线通过焊接层与所述副栅线焊接，所述焊接层含有合金，所述合金含有Sn和Bi。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：孙翔，王申存，薛金鑫，姜占锋，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44