太阳能电池单元、电池片阵列、电池组件及其制备方法技术

本申请公开了一种太阳能电池单元、太阳能电池片阵列、太阳能电池组件和太阳能电池组件的制备方法，太阳能电池单元包括：电池片，电池片包括电池片基体和设在电池片基体的正面上的副栅线；导电线，导电线与副栅线相交且与副栅线焊接，副栅线在与导电线焊接的焊接位置的宽度大于副栅线在非焊接位置的宽度。根据本申请实施例的太阳能电池单元，通过将副栅线在与导电线焊接的部位加宽，其他部位相对较窄，使得导电线与副栅线焊接更简单，其与副栅线之间的焊接非常牢固，并且焊接部位相对较容易制造，降低了制备成本，在提高导电线与副栅线的连接强度的同时，还减少了遮光面积，提高了太阳能电池片的光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及太阳能电池领域，具体地涉及太阳能电池单元、太阳能电池片阵列、太阳能电池组件及其制备方法。
技术介绍
太阳能电池组件是太阳能发电装置的重要部件之一，其一般由多个电池单元以矩阵的形式构成。太阳光从电池片的正面照射到电池片上，电池片通过光电效应产生过电流。由于电池片包括电池片基体和印刷在电池片基体正面上的主栅线和副栅线，然后通过覆盖焊接在主栅线上的焊带引出电流，焊带、主栅线和副栅线会覆盖电池片基体的正面的一部分，由此会遮挡一部分太阳光，照在焊带、主栅线和副栅线上的太阳光能无法转变成电能，因此，需要焊带、主栅线和副栅线越细越好。然而，焊带、主栅线和副栅线的作用在于传导电流，从电阻率的角度看，焊带、主栅线和副栅线越细则导电横截面积越小，电阻损失越大。因此焊带、主栅线和副栅线的设计需要在遮光和导电之间取得平衡，同时要考虑成本。
技术实现思路
本申请是基于申请人对以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以上)，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。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，进而铜丝作为导电线导出电流。由于不再使用银主栅线，其成本可以大幅降低，同时由于铜丝的直径较小，能够降低遮光
面积，因此，可以进一步将导电线的数量提升到10根。这种电池片可以称为无主栅电池片，其中，金属丝替换了传统太阳能电池片中的银质主栅线和焊带。本申请的专利技术人经过长期的研究实验发现，如果采用同时拉出多根平行的金属丝，然后将多根金属丝剪断，再将多根金属丝同时固定焊接至电池片上。此种方式由于设备及制备精度、工艺等的限制，例如由于应力的作用，太阳能电池片在自由状态下放置时，是有一定弯曲的，因此需要金属丝保持一定的张紧度才能把电池片压平(实验证明，对丝径0.2mm的铜丝来说，其最小张紧力至少要有2N)。为保持该张紧力，需要在每根金属丝两端设置类似夹子的装置，该装置需要占用一定的空间，而电池片的空间是有限的，因此，现有技术中目前最多只能在一个电池片上同时拉出并固定焊接10根左右的金属丝，再增加金属丝的根数非常困难。因为，金属丝根数越多，其自由端越多，设备需要同时控制更多的金属丝，这对拉丝设备要求很高。同时，太阳能电池片的空间有限，例如，一般单个电池片的尺寸为156mm*156mm，在如此有限的空间内需要同时精确控制多根金属丝，这对设备要求很高，尤其是对精度要求非常高。因此在目前的实际生产中，并不能较好的同时控制并焊接多根金属丝，能够增加的导电线的根数仍然有限，一般最多只有10根左右，而且实现困难。为了解决这个问题，现有技术(US20100275976，以及US20100043863)提出了一种将多根金属丝固定在透明膜层上的技术方案。即，先将多根平行的金属丝通过粘结的方式固定在透明膜层上，然后将粘结有多根平行的金属丝的透明膜贴合到电池片上，最后通过层压工艺使金属丝与电池片上的副栅线接触。该方案通过透明膜层固定多根金属丝，解决了同时控制多根金属丝的问题，可以进一步增加金属丝的根数，但是此方案几乎摒弃了焊接工艺，即金属丝不是通过焊接工艺与副栅线连接的，而是通过层压工艺使金属丝与副栅线相接触，从而导出电流。此方案虽然可以进一步提升金属丝的根数，但是，由于透明膜层的存在，会影响光的吸收，造成一定的遮光，从而导致转换效率的降低。更重要的是，这种采用透明膜层固定金属丝的方案是无法采用焊接工艺连接金属丝与副栅线的。这是因为，一方面，如果采用焊接工艺，透明膜层的熔化温度必须要高于焊接温度(焊接温度一般在140℃左右)。否则，如果透明膜层的熔化温度低于焊接温度，在焊接时，胶膜层会发生熔化，从而丧失其固定金属丝的作用，金属丝会发生漂移，大大降低焊接效果。然而，另一方面，本领域技术人员公知，太阳能电池片在使用时需要处于密封状态，以防止水、空气等进入电池片中，导致产生腐蚀、短路等；而现有的封装材料一般为EVA，其熔点一般为70－80℃，远远低于焊接温度；如果采用焊接工艺，如上所述，透明膜层的熔化温度需要高于焊接温度，其必然也高于封装材料的熔点，因此在封装的时候，
在封装温度下，封装材料(EVA)发生熔化，而透明膜层不会发生熔化，因而，在封装时，熔化的封装材料是无法透过固体的胶膜层，从而将电池片完全密封住的，因此，其密封效果非常差，实际产品很容易失效。因此，从封装的角度来说，又需要透明膜层的熔化温度低于焊接温度，这显然是一个悖论。因此，这种采用胶膜层固定金属丝的方案是无法采用焊接工艺将金属丝与副栅线焊接在一起的，其金属丝实际上仅仅只是和电池片上的副栅线接触而已，即，金属丝只是搭在副栅线上。因此，金属丝和副栅线的连接强度非常低，在层压过程中或者使用过程中，金属丝和副栅线之间非常容易发生脱离，造成接触不良，从而导致电池片的效率大幅度降低，甚至是失效。因此，采用此方案的产品并未真正的得到推广及商业化。因此，目前市场上并没有成熟的无主栅太阳能电池。同时，在现有的无主栅太阳能电池中，由于导电线是直径非常小的金属丝，其与副栅线焊接较为困难，容易产生虚焊、接触不良，而且焊接的时候，由于金属丝需要保持一定的张紧度，即金属丝需要处于直线状态，金属丝会存在一定的内应力，从而金属丝在焊接完成后，容易出现脱落，脱焊等现象，从而导致电池片的效率大幅度降低，甚至是失效。本申请旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。本申请提出的多主栅太阳能电池能够商业化，制备简单易实现，特别是成本低，设备简单，能够批量生产。为此，本申请提出一种太阳能电池单元，该太阳能电池单元制造简单、成本低，光电转换效率高本申请还提出一种太阳能电池片阵列，该太阳能电池片阵列制造简单、成本低，光电转换效率高。本申请还提出一种具有上述太阳能电池片阵列的太阳能电池组件，该太阳能电池组件制造简单、成本低，光电转换效率高。本申请还提出一种上述太阳能电池组件的制备方法。本申请的专利技术人经过长期的研究实验发现，当金属丝与电池片基体上的副栅线焊接时，因金属丝较细，存在较大的应力，其与副栅线之间的焊接并不牢固，放置一段时间后，不到一个月，金属丝会崩裂脱落，造成此类电池片无法使用，同时副栅线又涉及到遮光面，影响光的吸收效率，因此，给此技术的发展带来了障碍。根据本申请第一方面实施例的太阳能电池单元，包括：电池片，所述电池片包括电池片基体和设在所述电池片基体的正面上的副栅线；导电线，所述导电线与所述副栅线相交且与所述副栅线焊接，所述副栅线在与所述导电线焊接的焊接位置设有焊接部，所述焊接部在所述电池片基体上的投影为圆形、椭圆形、多边形或上述形状的组合，所述焊接部的
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【技术保护点】
一种太阳能电池单元，其特征在于，包括：电池片，所述电池片包括电池片基体和设在所述电池片基体的正面上的副栅线；导电线，所述导电线与所述副栅线相交且与所述副栅线焊接，所述副栅线在与所述导电线焊接的焊接位置设有焊接部，所述焊接部在所述电池片基体上的投影为圆形、椭圆形、多边形或上述形状的组合，所述焊接部的投影的面积大于在所述副栅线的长度方向上长度与所述焊接部相等且在非焊接位置的副栅线段的投影的面积。

【技术特征摘要】
2014.10.31 CN 2014106085766;2014.10.31 CN 201410601.一种太阳能电池单元，其特征在于，包括：电池片，所述电池片包括电池片基体和设在所述电池片基体的正面上的副栅线；导电线，所述导电线与所述副栅线相交且与所述副栅线焊接，所述副栅线在与所述导电线焊接的焊接位置设有焊接部，所述焊接部在所述电池片基体上的投影为圆形、椭圆形、多边形或上述形状的组合，所述焊接部的投影的面积大于在所述副栅线的长度方向上长度与所述焊接部相等且在非焊接位置的副栅线段的投影的面积。2.根据权利要求1所述的太阳能电池单元，其特征在于，单个所述焊接部的投影的面积在0.005平方毫米-1平方毫米。3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池单元，其特征在于，所述导电线由金属丝构成。4.根据权利要求3所述的太阳能电池单元，其特征在于，所述金属丝为铜丝。5.根据权利要求3所述的太阳能电池单元，其特征在于，所述金属丝包覆有焊接层，所述导电线通过所述焊接层与所述副栅线焊接。6.根据权利要求1-5中任一项所述的太阳能电池单元，其特征在于，所述副栅线在所述焊接位置处的高度比所述副栅线在非焊接位置处的高度高。7.根据权利要求6所述的太阳能电池单元，其特征在于，所述副栅线在所述焊接位置的高度为0.01毫米-0.03毫米，所述副栅线在非焊接位置的高度为0.005毫米-0.01毫米。8.根据权利要求1-7中任一项所述的太阳能电池单元，其特征在于，单根所述副栅线上的焊接部的数量为6-60个。9.根据权利要求8所述的太阳能电池单元，其特征在于，单根所述副栅线上的焊接部的数量为15-36个。10.根据权利要求1-9中任一项所述的太阳能电池单元，其特征在于，所述副栅线的数量为20-200根。11.根据权利要求10所述的太阳能电池单元，其特征在于，所述副栅线的数量为30-120根。12.根据权利要求1-11中任一项所述的太阳能电池单元，其特征在于，所述金属丝与所述副栅线之间的结合力在0.1-0.8牛顿的范围内。13.根据权利要求12所述的太阳能电池单元，其特征在于，所述金属丝与所述副栅线之间的结合力在0.2-0.6牛顿的范围内。14.一种太阳能电池片阵列，其特征在于，包括多个电池单元，所述电池单元为根据权利要求1-13中任一项所述的太阳能电池单元，相邻电池单元的电池片之间通过所述导电线相连。15.根据权利要求14所述的太阳能电池片阵列，其特征在于，所述导电线由金属丝构成，所述金属丝在相邻电池片的电池片中的一个电池片的表面与另一个电池片的表面之间往复延伸。16.根据权利要求15所述的太阳能电池片阵列，其特征在于，所述金属丝在所述一个电池片的正面和所述另一个电池片的背面之间往复延伸。17.根据权利要求16所述的太阳能电池片阵列，其特征在于，所述电池片基体的背面上设有背电极，所述金属丝与所述另一个电池片的背电极焊接。18.根据权利要求15-17中任一项所述的太阳能电池片阵列，其特征在于，所述金属丝在所述一个电池片的正面和所述另一个电池片的背面之间往复延伸10-60次。19.根据权利要求15-18中任一项所述的太阳能电池片阵列，其特征在于，相邻导电线之间的间距为2.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志强，姜占锋，何龙，
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