一种太阳能电池组及制备方法、太阳能电池组件及制备方法与流程

1.本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种太阳能电池组及制备方法、太阳能电池组件及制备方法。


背景技术：

2.太阳能光伏发电是利用光生伏特效应将光能直接转换为电能的技术手段，且太阳能具备取之不尽用之不竭、不受地域限制的优势和特点，被认为是最具有竞争力的清洁能源方式。伴随能源需求量的增加，环境保护意识的增强，市场对更高效廉价光伏电站的建设需求不断增加。如何在现有基础上进一步提升光伏电站的发电效率、降低生产运营成本成为当代光伏行业拓展的工作重点。在组件工作过程中，金属栅线腐蚀老化是组件失效或报废的原因之一。目前实际生产过程中，往往通过严格的封装工艺来隔绝水汽等外来气体，以实现保护组件的目的。现有技术方案需严格保证封装环境，对eva胶、玻璃盖板和ptp等封装材料要求严格，对应材料价格、种类繁多，生产成本大；同时对封装机台本身差异所需参数优化带来的运营成本颇高；组件受封装材料的特性及寿命限制。
3.如何设计一种新的太阳能电池组表面钝化处理方式，以达到优化组件封装工艺流程和效果，提高组件可靠性和极端环境的耐受性，以进一步扩展组件适用环境并提高组件产品的市场竞争力是目前亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明提供一种太阳能电池组及制备方法、太阳能电池组件及制备方法，目的是通过在电池组的正面形成透光耐腐蚀膜层以有效提高组件可靠性和极端环境的耐受性。
5.第一方面，本发明涉及一种太阳能电池组，该太阳能电池组包括：多组电性连接的太阳能电池串；每组所述太阳能电池串包括多个电性连接的太阳能电池片；所述太阳能电池片的正面形成有主栅和细栅，所述主栅上焊接有焊带；其中，所述太阳能电池组的正面形成有第一透光耐腐蚀膜层，所述第一透光耐腐蚀膜层位于所述焊带的上表面且覆盖每个所述太阳能电池片的正面；所述第一透光耐腐蚀膜层由mgf2和/或sic制成。
6.可选地，所述太阳能电池组的背面形成有第二透光耐腐蚀膜层，所述第二透光耐腐蚀膜层覆盖每个所述太阳能电池片的背面；和/或，
7.所述第二透光耐腐蚀膜层由mgf2和/或sic制成。
8.可选地，所述第一透光耐腐蚀膜层和所述第二透光耐腐蚀膜层的厚度各自独立地为5-20nm。
9.第二方面，本发明涉及第一方面所述太阳能电池组的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
10.(1)依次进行电池片的切割、串焊和层叠，得初级太阳能电池组；
11.(2)在所述初级太阳能电池组的正面制备由mgf2和/或sic形成的第一透光耐腐蚀膜层，得所述太阳能电池组。
12.可选地，所述制备方法还包括步骤(2)之后的如下步骤：
13.(3)在所述初级太阳能电池组的背面制备由mgf2和/或sic形成的第二透光耐腐蚀膜层。
14.可选地，所述第一透光耐腐蚀膜层和所述第二透光耐腐蚀膜层各自独立地通过磁控溅射法制得。
15.可选地，所述磁控溅射法包括如下步骤：
16.将所述初级太阳能电池组放入镀膜室中；使所述镀膜室抽真空至室内压强小于4.6
×
10-7
pa时，通入流速为8～32sccm的氩气；以mgf2和/或sic为靶材，靶材射频功率为500～900w，将mgf2和/或sic沉积在所述初级太阳能电池组的表面。
17.可选地，mgf2衬底和/或sic衬底的厚度各自独立为5～20nm；和/或，
18.所述制备方法还包括所述沉积之后的如下步骤：
19.在70-90℃条件下进行退火20～60min。
20.第三方面，本发明涉及一种太阳能电池组件，该太阳能电池组件设置有第一方面所述的太阳能电池组或者第二方面所述制备方法所制备的所述太阳能电池组。
21.第四方面，本发明涉及第三方面所述太阳能电池组件的制备方法，该制备方法包括：将第一方面所述的太阳能电池组或者第二方面所述制备方法所制备的所述太阳能电池组依次进行如下步骤：
22.el检测、层压、装框、固化和检测包装。
23.有益效果：
24.本发明在太阳能电池组的正面形成透光耐腐蚀膜层，能够有效保护或钝化电池片正面包括栅线和焊带在内的所有区域，以提高组件可靠性和耐受性，同时能够改善电站搭建所需环境条件；拓宽对组件封装相关材料的采购标准，降低组件生产成本和要求。
附图说明
25.图1是本发明中太阳能电池组件的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
26.下面通过附图和实施例对本技术进一步详细说明。通过这些说明，本技术的特点和优点将变得更为清楚明确。
27.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
28.此外，下面所描述的本技术不同实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
29.第一方面，本发明涉及一种太阳能电池组，该太阳能电池组包括：多组电性连接的太阳能电池串；每组所述太阳能电池串包括多个电性连接的太阳能电池片；所述太阳能电池片的正面形成有主栅和细栅，所述主栅上焊接有焊带；其中，所述太阳能电池组的正面形成有第一透光耐腐蚀膜层，所述第一透光耐腐蚀膜层位于所述焊带的上表面且覆盖每个所述太阳能电池片的正面；所述第一透光耐腐蚀膜层由mgf2和/或sic制成。
30.需要说明的是，太阳能电池片的正面可以表示迎光面；对太阳能电池组而言，位于太阳能电池组正面的第一透光耐腐蚀膜层为覆盖所有太阳能电池片正面的一个完整的膜层；通过设置第一透光耐腐蚀膜层不仅能够将焊带、主栅和细栅覆盖于膜层的下方，而且所有太阳能电池片的整个正面都被第一透光耐腐蚀膜层锁覆盖。
31.其一，这样完整覆盖的第一透光耐腐蚀膜层的设置不仅能够更好地对栅线和焊带在内的敏感部位进行很好的保护，以提高耐受性，能够在更严格的环境下稳定地使用；其二，相较于仅覆盖栅线和焊带的多膜层设置，或者相较于单独覆盖每个太阳能电池片正面的多膜层设置，本发明的这种一个透光耐腐蚀膜层完整覆盖并保护所有太阳能电池片正面的设置，极大减少了膜层边缘与环境的接触面积，能够极大地降低被环境所逐渐腐蚀的速度，能够使太阳能电池组在更长的使用时间内保持稳定；其三，本发明的这种一个透光耐腐蚀膜层完整覆盖并保护所有太阳能电池片正面的设置，膜层制作过程简单、快捷。
32.根据本发明第一发明所述的太阳能电池组的一种具体实施方式，所述太阳能电池组的背面形成有第二透光耐腐蚀膜层，所述第二透光耐腐蚀膜层覆盖每个所述太阳能电池片的背面；和/或，
33.所述第二透光耐腐蚀膜层由mgf2和/或sic制成。
34.需要说明的是，该具体实施方式为优选的实施方式，在太阳能电池组的正面形成第一透光耐腐蚀膜层的同时，在太阳能电池组的背面形成第二透光耐腐蚀膜层，能够进一步提高太阳能电池组件的稳定性，获得更好地环境耐受性。
35.需要说明的是，所述第二透光耐腐蚀膜层覆盖每个所述太阳能电池片的背面即背光面，表示一个完整的第二透光耐腐蚀膜层覆盖所有太阳能电池片的背光面。
36.需要说明的是，如上所述的，在太阳能电池组的正面设置由mgf2和/或sic制成的第一透光耐腐蚀膜层，在太阳能电池组的背面形成有由mgf2和/或sic制成第二透光耐腐蚀膜层，mgf2和/或sic制成的膜层有很高的透光性，同时有很好的导电性，在有效的发挥保护作用的同时，组件能够保持很好地电性能。
37.根据本发明第一发明所述的太阳能电池组的另一种具体实施方式，所述第一透光耐腐蚀膜层和所述第二透光耐腐蚀膜层的厚度各自独立地为5-20nm。
38.需要说明的是，本技术的发明人经过大量的实验发现，过小的膜层厚度无法很好地发挥保护作用，同时透光耐腐蚀膜层的厚度并非越厚越好，设置第一透光耐腐蚀膜层和所述第二透光耐腐蚀膜层的厚度为5-20nm，使得太阳能电池组能够保持很好电性能的同时，组件可靠性和耐受性显著提高。
39.第二方面，本发明涉及第一方面所述太阳能电池组的制备方法，如图1所示，该制备方法包括如下步骤：
40.(1)依次进行电池片的切割、串焊和层叠，得初级太阳能电池组；
41.(2)在所述初级太阳能电池组的正面制备由mgf2和/或sic形成的第一透光耐腐蚀膜层，得所述太阳能电池组。
42.需要说明的是，步骤(1)中的分选、切割、串焊和层叠可以使用本领域常规的方法进行，本发明并不进行限制，因此，采用本领域的各种常规方法进行电池片分选、切割、串焊和层叠，得初级太阳能电池组，然后在初级太阳能电池组的正面制备由mgf2和/或sic形成的第一透光耐腐蚀膜层，所得太阳能电池组均落入本技术的保护范围。
43.初级太阳能电池组的正面表示电池片的正面，即可以表示电池片的迎光面，由mgf2和/或sic形成的第一透光耐腐蚀膜层覆盖所有电池片的正面，为一个完整的膜层。如上所述地，通过设置这样的第一透光耐腐蚀膜层，能够更好地对电池片正面的敏感区域进行保护，并且所有电池片的正面被一个完整的膜层所覆盖保护，膜层与环境的接触面积极大减小，极大降低了环境的腐蚀速度，能够显著提高太阳能电池组的环境耐受性。
44.根据本发明第二方面所述制备方法的一种具体实施方式，所述制备方法还包括步骤(2)之后的如下步骤：
45.(3)在所述初级太阳能电池组的背面制备由mgf2和/或sic形成的第二透光耐腐蚀膜层。
46.需要说明的是，该实施方式为优选的实施方式，通过在所有电池片背光面设置上述的第二透光耐腐蚀膜层，能够进一步提高太阳能电池组的环境耐受性、可靠性或者说稳定性。
47.根据本发明第二方面所述制备方法的另一种具体实施方式，所述第一透光耐腐蚀膜层和所述第二透光耐腐蚀膜层各自独立地通过磁控溅射法制得。
48.需要说明的是，制备膜层的方法还可以采用溶液喷涂法或溶胶凝胶法等。通过磁控溅射法能够很好地在太阳能电池组的正面或背面制得透光耐腐蚀膜层，膜层厚度容易控制，且制出的膜层稳定性好，能够更好地发挥其功效。
49.根据本发明第二方面所述制备方法的一种具体实施方式，所述磁控溅射法包括如下步骤：
50.将所述初级太阳能电池组放入镀膜室中；
51.使所述镀膜室抽真空至室内压强小于4.6
×
10-7
pa时，通入流速为8～32sccm的氩气；
52.以mgf2和/或sic为靶材，靶材射频功率为500～900w，将mgf2和/或sic沉积在所述初级太阳能电池组的表面。
53.需要说明的是，按照上述步骤和条件进行透光耐腐蚀膜层的制备，能够高效地制备出稳定性好的膜层。可以仅在初级太阳能电池组的正面沉积第一透光耐腐蚀膜层，或者作为优选的实施方式，可以同时在背面沉积第二透光耐腐蚀膜层。
54.根据本发明第二方面所述制备方法的一种具体实施方式，mgf2衬底和/或sic衬底的厚度各自独立为5～20nm；和/或，
55.所述制备方法还包括所述沉积之后的如下步骤：
56.在70-90℃条件下进行退火20～60min。
57.需要说明的是，按照上述参数进行磁控溅射过程能够进一步提高所制备透光耐腐蚀膜层的性能，使其更好地发挥功效，以进一步提高太阳能电池组的耐受性，降低衰减速度。
58.第三方面，本发明涉及一种太阳能电池组件，该太阳能电池组件设置有本发明第一方面所述的太阳能电池组或者第二方面所述制备方法所制备的所述太阳能电池组。
59.需要说明的是，本发明第一方面所述的太阳能电池组或者第二方面所述制备方法所制备的所述太阳能电池组中设置有第一透光耐腐蚀膜层，或者还可以设置有第二透光耐腐蚀膜层，因此，本发明的太阳能电池组件具有更好的可靠性和极端环境的耐受性。
60.第四方面，本发明涉及第三发明所述太阳能电池组件的制备方法，如图1所示，该制备方法包括：将第一方面所述的太阳能电池组或者第二方面所述制备方法所制备的所述太阳能电池组依次进行如下步骤：
61.el检测、层压、装框、固化和检测包装。
62.需要说明的是，基于第一方面所述的太阳能电池组或者第二方面所述制备方法所制备的所述太阳能电池组，在进行后续的el检测，层压，装框，固化，和检测包装时可以采用本领域的常规方法，本发明并不限制。
63.以下通过实施例进一步详细说明本发明，以下实施例中所用试剂或用品除特殊说明的以外，均可以为商购成品。
64.取产线主流档位电池片，一分二精分后按照行业量产组件工艺路线进行投产，具体投产方案如下：
65.实施例1
66.采用行业量产切割，串焊，层叠方法，依次制备好电池串和电池组后，将电池组样品放入镀膜室中，对镀膜室进行抽真空，当镀膜室内压强小于4.6
×
10
﹣7
pa时，通入流速为30sccm的氩气，以mgf2为靶材，靶材射频功率为700w，将mgf2沉积在电池组中电池片的表面(正面)，氟化镁衬底厚度为10nm，沉积完成后在90℃条件下进行30min退火，在电池组中电池片的正面形成10nm厚的mgf2透光耐腐蚀膜层；退火完成后，采用行业量产层压及装框工艺进行后续制作，最终得太阳能电池组件。
67.对比例1
68.取产线主流档位电池片投产组件2块，其投产过程按照当前行业正常量产工艺路线进行，测试其电性能后，进行可靠性测试，与实施例1不同之处在于：没有进行实施例1中mgf2透光耐腐蚀膜层的制作。
69.测试实施例
70.对上述实施例1和对比例1所制备的组件的电性能参数进行检测，其电性能参数表现基本一致，说明实施例1采用本发明设计方案并不会影响电池投产组件后的功率表现。dh2000测试结果显示实施例1较对比例1，其组件功率衰减比例降低50％，pid 192测试结果显示实施例1较对比例1，其组件功率衰减降低30％。说明实施例1采用本发明设计方案制备的透光耐腐蚀膜层能够有效改善组件的耐腐蚀性能。
71.另外，经过其它对比实验，采用现有方法仅对电池片正面的栅线和焊带区域的表面制作透光耐腐蚀膜层，这样的方式与实施例1相比，实施例1的太阳能电池组件经dh2000测试或者经pid 192测试的组件功率衰减比例更低。
72.再者，经过其它实施例的实验发现，在电池组中电池片的正面形成mgf2透光耐腐蚀膜层的同时，在电池片的背面也形成mgf2透光耐腐蚀膜层能够进一步降低组件的功率衰减比例。
73.另外，经过其它实施例的实验发现，以sic或者以mgf2和sic混合制成的透光耐腐蚀膜层，能够显著降低太阳能电池组件地功率衰减比例，以mgf2和sic混合制成的透光耐腐蚀膜层时，mgf2和sic的混合质量比可以为(0.5-2):1。
74.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于本技术工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于
描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
75.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应作广义理解。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
76.以上结合了优选的实施方式对本技术进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本技术进行多种替换和改进，这些均落入本技术的保护范围内。

技术特征：
1.一种太阳能电池组，其特征在于，该太阳能电池组包括：多组电性连接的太阳能电池串；每组所述太阳能电池串包括多个电性连接的太阳能电池片；所述太阳能电池片的正面形成有主栅和细栅，所述主栅上焊接有焊带；其中，所述太阳能电池组的正面形成有第一透光耐腐蚀膜层，所述第一透光耐腐蚀膜层位于所述焊带的上表面且覆盖每个所述太阳能电池片的正面；所述第一透光耐腐蚀膜层由mgf2和/或sic制成。2.根据权利要求1所述的太阳能电池组，其特征在于，所述太阳能电池组的背面形成有第二透光耐腐蚀膜层，所述第二透光耐腐蚀膜层覆盖每个所述太阳能电池片的背面；和/或，所述第二透光耐腐蚀膜层由mgf2和/或sic制成。3.根据权利要求2所述的太阳能电池组，其特征在于，所述第一透光耐腐蚀膜层和所述第二透光耐腐蚀膜层的厚度各自独立地为5-20nm。4.权利要求1-3任一项所述太阳能电池组的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：(1)依次进行电池片的切割、串焊和层叠，得初级太阳能电池组；(2)在所述初级太阳能电池组的正面制备由mgf2和/或sic形成的第一透光耐腐蚀膜层，得所述太阳能电池组。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括步骤(2)之后的如下步骤：(3)在所述初级太阳能电池组的背面制备由mgf2和/或sic形成的第二透光耐腐蚀膜层。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一透光耐腐蚀膜层和所述第二透光耐腐蚀膜层各自独立地通过磁控溅射法制得。7.权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述磁控溅射法包括如下步骤：将所述初级太阳能电池组放入镀膜室中；使所述镀膜室抽真空至室内压强小于4.6
×
10-7
pa时，通入流速为8～32sccm的氩气；以mgf2和/或sic为靶材，靶材射频功率为500～900w，将mgf2和/或sic沉积在所述初级太阳能电池组的表面。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，mgf2衬底和/或sic衬底的厚度各自独立为5～20nm；和/或，所述制备方法还包括所述沉积之后的如下步骤：在70-90℃条件下进行退火20～60min。9.一种太阳能电池组件，其特征在于，该太阳能电池组件设置有权利要求1-3任一项所述的太阳能电池组或者权利要求4-8任一项所述制备方法所制备的所述太阳能电池组。10.权利要求9所述太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：将权利要求1-3任一项所述的太阳能电池组或者权利要求4-9任一项所述制备方法所制备的所述太阳能电池组依次进行如下步骤：el检测、层压、装框、固化和检测包装。

技术总结
本发明涉及一种太阳能电池组及制备方法、太阳能电池组件及制备方法，该太阳能电池组包括：多组电性连接的太阳能电池串；每组太阳能电池串包括多个电性连接的太阳能电池片；太阳能电池片的正面形成有主栅和细栅，主栅上焊接有焊带；其中，太阳能电池组的正面形成有第一透光耐腐蚀膜层，第一透光耐腐蚀膜层位于焊带的上表面且覆盖每个太阳能电池片的正面；第一透光耐腐蚀膜层由MgF2和/或SiC制成。本发明在太阳能电池组的正面形成透光耐腐蚀膜层，能够有效保护或钝化电池片正面包括栅线和焊带在内的所有区域，以提高组件可靠性和耐受性。以提高组件可靠性和耐受性。以提高组件可靠性和耐受性。


技术研发人员：高纪凡 伏广续 陈红 卓启东 王昆州 常永胜 张岩焱
受保护的技术使用者：天合光能（常州）科技有限公司
技术研发日：2023.07.24
技术公布日：2023/9/22