太阳能电池片及制备方法

248 编辑：中冶有色技术网来源：维科诚(苏州)光伏科技有限公司

2024-02-21 15:12:20

权利要求书： 1.一种太阳能电池片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在具有背面电极和细栅线的硅片上开设贯穿槽和贯穿孔后，在所述贯穿槽和贯穿孔内喷涂绝缘材料，之后在所述贯穿槽和贯穿孔内填充导电材料形成正面电极，控制所述导电材料与所述细栅线电性连接；所述贯穿槽和贯穿孔的制备为利用激光和水对电池片进行交替切割使电池片沿着切割路径断开以形成所述的贯穿槽或贯穿孔，其中起始时利用激光进行切割并确保在该激光切割后电池片不断开；

所述交替切割的次数为1次、2次、3次或更多次，在最后一次交替切割的水切作用下，电池片沿着切割路径完全断开形成所述的贯穿槽或贯穿孔；

在每一次的交替切割中，激光切割的路径和水切割的路径保持一致；在每一次的交替切割中，激光切割后的1?2s之内进行水切割。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池片的制备方法，其特征在于，所述激光切割的参数如下：激光功率为15?20W，激光频率为500?600kHz，激光运行速度为18000?22000cm/min；所述激光切割的时间为1?2s；水切割的参数如下：常温下采用去离子水进行切割，去离子水在切割时的喷射初速度为15000?20000cm/min；所述水切割的时间为1?2s。

说明书：太阳能电池片及制备方法技术领域[0001] 本发明涉及太阳能电池片制造技术领域，具体涉及一种太阳能电池片以及该太阳能电池片的制备方法和采用该太阳能电池片制备得到的光伏组件。

背景技术[0002] 太阳能光伏发电，由于其清洁、安全、便利及高效等特点，已成为全世界普遍关注和重点发展的新兴产业。

[0003] 随着太阳能技术不断进步，大型系统电站高速增长，由于可利用光伏发电土地资源不断减少，高效晶硅电池组件的需求不断上升，未来太阳能市场发展，光伏发电将主要集

中在高效晶硅电池组件的开发与应用上。

[0004] 目前市场上的电池片上均具有主栅线和细栅线，普遍采用的方法是通过细栅线进行收集电流，经过主栅线汇集电流进行传输的方式，更高效的电池组件对电池片电流传输

提出了更好的要求，需要降低电池片正面电流传输电阻，降低电池片正面栅线遮光面积，因

此目前电池片普遍使用的电流传输方式将不能满足更高效电池组件的要求。

发明内容[0005] 有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种改进的太阳能电池片，降低了电池片正面的遮光面积。

[0006] 为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：[0007] 一种太阳能电池片，所述太阳能电池片的背面具有背面电极，所述太阳能电池片的正面具有传统电池片上的细栅线，所述太阳能电池片的正面没有传统电池片上的主栅

线，所述太阳能电池片的边缘开设有贯通其厚度方向的贯穿槽和/或所述太阳能电池片的

内部开设有贯通其厚度方向的贯穿孔，所述贯穿槽和/或贯穿孔内填充有导电材料以形成

正面电极，所述正面电极与所述细栅线电性连接，所述正面电极由所述太阳能电池片的正

面贯穿到所述太阳能电池片的背面。贯穿槽或贯穿孔有规律地开设在多个细栅线的交汇

处，一方面能够快速收集引导电流，另一方面能够避免开设过多的槽或孔，降低了电池片的

光照面积，电池片的外观上也更加简洁好看。

[0008] 优选地，所述导电材料为导电胶，所述导电胶与所述太阳能电池片之间具有绝缘材料防止导电胶漏电。导电材料选用为导电胶，具体的，其为含银量80?90％(质量百分比)

的有机或者无机混合体，常温下为流体，粘度为80?110Pa.s，体积电阻率1.82x10?4Ohm·

cm，固化后呈固体，固化条件为145℃下固化5min，固化后具有一定的回弹性，其弹性数值为

7

G'<2x10 Pa；绝缘材料为具有良好电绝缘性能的一种复合胶，其可粘接多种金属和塑料，无

需表面预处理，固化时间迅速，粘度近似值20000CPS，重叠剪切强度常温下4200PSI，其作用

为防止导电材料与贯穿槽或贯穿孔的内壁之间产生电性接触，绝缘材料采用喷涂的方式涂

覆至贯穿槽或贯穿孔内。

[0009] 优选地，所述贯穿孔为圆形或矩形，所述贯穿槽为部分的圆形或矩形，所述贯穿孔和贯穿槽的尺寸为0.3mm?1.5mm。当圆形的直径足够小时，贯穿孔可以看做为一个圆点。

[0010] 优选地，位于所述太阳能电池片边角处的所述贯穿槽的尺寸为所述贯穿孔尺寸的四分之一，位于所述太阳能电池片侧边处的所述贯穿槽的尺寸为所述贯穿孔尺寸的二分之

一。即位于太阳能电池内部的贯穿孔为完整的圆形或矩形，位于太阳能电池片的四个边角

的贯穿槽为四分之一的圆形或矩形，而位于太阳能电池片的四条侧边上的贯穿槽为二分之

一的圆形或矩形。

[0011] 优选地，竖直方向上所述太阳能电池片的背面电极形成的竖直线与所述正面电极形成的竖直线之间的距离小于或等于10mm。电池片的背面电极设计可以是常规图形，采用

常规电池片丝网印刷工艺实现，但是存在背面银电极延伸方向与上下贯穿孔形成的竖直线

重合的情况，此时需要将其交叉的地方做绝缘处理，或者将背面背电极设计的位置整体进

行偏移0?10mm，以防止电极之间出现电性连接。

[0012] 在一些实施例中，印刷背面铝背场时，在开孔、开槽处(包括贯穿孔、贯穿槽以及背面银电极处等)留有0.5?1mm的间隔距离，一方面可以形成台阶状的空间，增加了与互联条

之间的焊接力，使得焊接更加牢固和稳定，另一方面，0.5?1mm之间的距离能够防止电极与

铝背场之间的电性接触。

[0013] 本发明提供了一种如上所述的太阳能电池片的制备方法，包括如下步骤：在具有背面电极和细栅线的硅片上开设贯穿槽和贯穿孔后，在所述贯穿槽和贯穿孔内喷涂绝缘材

料，之后在所述贯穿槽和贯穿孔内填充导电材料形成正面电极，控制所述导电材料与所述

细栅线电性连接；所述贯穿槽和贯穿孔的制备方法利用激光和水对电池片进行交替切割使

电池片沿着切割路径断开以形成所述的贯穿槽或贯穿孔，其中起始时利用激光进行切割并

确保在该激光切割后电池片不断开。通过先采用激光对预设的切割路径进行加热，之后采

用水对切割路径进行冷却，通过冷热交替实现电池片沿着切割路径的断开从而形成贯穿槽

或贯穿孔，由此制备的贯穿槽或贯穿孔的断面整齐、无裂纹，电池片损伤少，降低了电池片

的隐裂风险。

[0014] 在本发明的一些实施例中，正面电极的形成通过将导电材料在常温下滴入贯穿槽或贯穿孔后，在145℃下固化5min，最终形成的正面电极贯穿电池片的厚度方向，且正面电

极的顶部高于电池片的顶部，正面电极的底部高于电池片的底部。

[0015] 优选地，所述交替切割的次数为1次、2次、3次或更多次，在最后一次交替切割的水切作用下，电池片沿着切割路径完全断开形成所述的贯穿槽或贯穿孔。最优选的交替切割

次数为一次，能耗低、效率高，也更加有利于贯穿槽或贯穿孔断面处的规整。

[0016] 优选地，在每一次的交替切割中，激光切割的路径和水切割的路径保持一致，以保证贯穿槽或贯穿孔处断面的整齐。在每一次的交替切割中，激光切割后的1?2s之内进行水

切割，间隔时间不宜过长，防止电池片过度冷却造成切割效果差、断面不规整，间隔时间短

也有利于提高产能。

[0017] 优选地，所述激光切割的参数如下：激光功率为15?20W，激光频率为500?600kHz，激光运行速度为18000?22000cm/min；所述激光切割的时间为1?2s。

[0018] 优选地，所述水切割的参数如下：常温下采用去离子水进行切割，去离子水在切割时的喷射初速度为15000?20000cm/min；所述水切割的时间为1?2s。

[0019] 在具体的实施例中，先采用激光对预设的切割路径进行加热，之后采用水或其他的冷却液体或气体对切割路径进行冷却，通过冷热交替实现电池片沿着切割路径的断开从

而形成贯穿槽或贯穿孔，由此制备的贯穿槽或贯穿孔的断面整齐、无裂纹，电池片损伤少，

降低了电池片的隐裂风险。且上述的切割方法能够用于在电池片的任意位置进行切割，如

在电池片的边缘处或内部以及能够用于将一块电池片分割成两片或多片的分片电池片。

[0020] 本发明还提供了一种光伏组件，其包括由上至下依次设置的前板、前封装层、电池层、后封装层以及后板，所述电池层包括至少两片如上所述的太阳能电池片及连接两片所

述太阳能电池片的互联条。

[0021] 与现有技术相比，本发明的有益之处在于：本发明的太阳能电池片，通过设置贯穿电池片的正面电极，使得电池片正面只有细栅线，没有主栅线，大大减少遮光面积，光能的

吸收率大幅度增加，极大程度上增加电池片的转换效率，有效的增加了电池片的功率；正负

极都在电池片背面，减少了工序的复杂性，进一步的降低生产成本。

附图说明[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于

本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他

的附图。

[0023] 图1为本发明优选实施例1中的太阳能电池片的正面图形设计示意图；[0024] 图2为本发明优选实施例1中的太阳能电池片的背面图形设计示意图；[0025] 图3为本发明优选实施例1中的太阳能电池片的背面导电层电路示意图；[0026] 图4为本发明优选实施例1中的太阳能光伏组件的正面示意图；[0027] 图5为本发明优选实施例2中的太阳能电池片的正面图形设计示意图；[0028] 图6为本发明优选实施例2中的太阳能电池片的背面图形设计示意图；[0029] 图7为本发明优选实施例2中的太阳能光伏组件的正面示意图；[0030] 图8为采用现有技术切割的太阳能电池片在贯穿槽或贯穿孔处的断面SEM图一；[0031] 图9为采用现有技术切割的太阳能电池片在贯穿槽或贯穿孔处的断面SEM图二；[0032] 图10为采用现有技术切割的太阳能电池片在贯穿槽或贯穿孔处的断面SEM图三；[0033] 图11为本发明优选实施例1中制备得到的太阳能电池片在贯穿槽或贯穿孔处的断面SEM图一；

[0034] 图12为本发明优选实施例1中制备得到的太阳能电池片在贯穿槽或贯穿孔处的断面SEM图二；

[0035] 图13本发明优选实施例1中制备得到的太阳能电池片在贯穿槽或贯穿孔处的截面示意图；

[0036] 附图中，电池片?1，贯穿槽?2，贯穿孔?3，细栅线?4，正面电极?5，背面电极?6，光伏组件?7，绝缘材料?8。

具体实施方式[0037] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例

仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通

技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护

的范围。

[0038] 实施例1[0039] 如图4所示，本实施例的光伏组件7，包括由上至下依次设置的前板、前封装层、电池层、后封装层以及后板，电池层包括多个电池片1以及电性连接电池片1的互联条。

[0040] 如图1?2和图13所示，本实施例的太阳能电池片1，其背面具有背面电极6，但是其正面没有传统电池片1的主栅线，正面具有传统电池片1的细栅线4，且细栅线4为密集网状

设计，由规律排布的叉形长方形分布而成，其中每个叉形图形中细栅线4水平设置间距1?

2mm。太阳能电池片1的边缘开设有贯通其厚度方向的贯穿槽2和/或太阳能电池片1的内部

开设有贯通其厚度方向的贯穿孔3，贯穿槽2和贯穿孔3内填充有导电材料，导电材料引向太

阳能电池的背面形成正面电极5，电流通过导电材料引到太阳能电池片1的背面。

[0041] 本实施例中的导电材料选用为导电胶，具体的，其为含银量80?90％的有机或者无?40

机混合体，常温下为流体，粘度为80?110Pa.s(25℃)，体积电阻率≤1.82x10 hm·cm，固化

后呈固体，固化条件为145℃下固化5min，固化后具有一定的回弹性，其弹性数值为G'<

7

2x10Pa；绝缘材料8为绝缘胶，其为具有良好电绝缘性能的复合胶，其可粘接多种金属和塑

料，无需表面预处理，固化时间迅速，粘度近似值20000CPS(25℃)，重叠剪切强度常温下

4200PSI，其作用为防止导电材料与贯穿槽2或贯穿孔3的内壁之间产生电性接触，绝缘材料

8采用喷涂的方式涂覆至贯穿槽2或贯穿孔3内。

[0042] 贯穿槽2或贯穿孔3有规律地开设在多个细栅线4的交汇处，一方面能够快速收集引导电流，另一方面能够避免开设过多的槽或孔，降低了电池片1的光照面积，电池片1的外

观上也更加简洁好看。

[0043] 贯穿孔3为圆形或矩形，贯穿槽2为部分的圆形或矩形，贯穿孔3和贯穿槽2的尺寸为0.3mm?1.5mm。当圆形的直径足够小时，贯穿孔3可以看做为一个圆点。位于太阳能电池片

1边角处的贯穿槽2的尺寸为贯穿孔3尺寸的四分之一，位于太阳能电池片1侧边处的贯穿槽

2的尺寸为贯穿孔3尺寸的二分之一。即位于太阳能电池内部的贯穿孔3为完整的圆形或矩

形，位于太阳能电池片1的四个边角的贯穿槽2为四分之一的圆形或矩形，而位于太阳能电

池片1的四条侧边上的贯穿槽2为二分之一的圆形或矩形。

[0044] 本实施例中的贯穿孔3为直径为0.8mm的圆形，四个边角的贯穿槽2为四分之一圆，侧边的贯穿槽2为二分之一圆。如图1所示，电池片1可以划分成若干个长方形，每个长方形

的边角都具有贯穿孔3或贯穿槽2。

[0045] 太阳能电池片1的背面电极6延伸方向形成的竖直线距离上下贯穿孔3形成的竖直线之间的距离为0?10mm。电池片1的背面电极6设计可以是常规图形，采用常规电池片1丝网

印刷工艺实现，但是存在背面银电极延伸方向与上下贯穿孔3形成的竖直线重合的情况，此

时需要将其交叉的地方做绝缘处理，或者将背面背电极设计的位置整体进行偏移0?10mm，

以防止电极之间出现电性连接。如图3所示，图中圆形代表电池片1正面引过来的电极(从电

池片1电性能上为负极)，图中长方形代表电池片1的背面电极6(从电池片1电性能上为正

极)，如电路垂直竖向走线时，正负极在同一个水平线上，正负极电路需要进行单独避让，如

图，所有圆形(负极)连接以及所有方形(正极)连接，在相互交叉时需要进行绝缘处理；如电

路横向走线时，正负极不在同一水平线上，可以直接进行连接。

[0046] 印刷背面铝背场时，在开孔、开槽处(包括贯穿孔3、贯穿槽2以及背面银电极处等)留有0.5?1mm的间隔距离，一方面可以形成台阶状的空间，增加了与互联条之间的焊接力，

使得焊接更加牢固和稳定，另一方面，0.5?1mm之间的距离能够防止电极与铝背场之间的电

性接触。

[0047] 本实施例的电池片1的制备方法主要包括如下步骤：在具有背面电极6和细栅线4的硅片上开设贯穿槽2和贯穿孔3后，在贯穿槽2和贯穿孔3内喷涂绝缘材料8，之后在贯穿槽

2和贯穿孔3内填充导电材料形成正面电极5，控制导电材料与细栅线4电性连接。其中，贯穿

槽2或贯穿孔3的制作方法为利用激光和水对电池片1进行交替切割使电池片1沿着切割路

径断开以形成贯穿槽2或贯穿孔3，其中起始时利用激光进行切割并确保在该激光切割后电

池片1不断开。

[0048] 其中，正面电极5的形成通过将导电材料在常温下滴入贯穿槽2或贯穿孔3后，在145℃下固化5min，最终形成的正面电极5贯穿电池片1的厚度方向，且正面电极5的顶部高

于电池片1的顶部，正面电极5的底部高于电池片1的底部，如图13所示。绝缘材料8的喷涂采

用对应的现有技术手段即可，在对应的部位喷涂30μm以上厚度的绝缘材料8。

[0049] 本实施例中的激光切割的参数如下：激光功率为20W，激光频率为600kHz，激光运行速度即激光器的移动速度为22000cm/min，单片电池片1的激光切割的时间为1s。水切割

的参数如下：温度为常温，采用的水为去离子水，其在切割时候的喷射初速度为20000cm/

min，单片电池片1的水切割的时间为1s。此处喷射初速度为水离开切割机的切割喷头时的

速度。

[0050] 本实施例中交替切割的次数为一次，一次交替切割能耗小、效率高，且更加有利于贯穿槽2或贯穿孔3处断面的整齐。在其他的一些实施例中，交替切割的次数为2次、3次或更

多次，且在最后一次交替切割的水切作用下，电池片1沿着切割路径完全断开形成的贯穿槽

2。

[0051] 如图8?12所示，采用扫描电镜对实施例1中制备得到电池片1以及现有技术如激光切割电池片1的贯穿槽2或贯穿孔3处的断面进行扫描。从附图中可以看出，采用如激光切割

制备方法开设的贯穿槽2或贯穿孔3的断面不规整、损伤大，存在裂纹；而采用本发明实施例

1中的方法开设的贯穿槽2或贯穿孔3的断面整齐、无裂纹，电池片1损伤少，降低了电池片1

的隐裂风险。

[0052] 在每一次的交替切割中，激光切割的路径和水切割的路径保持一致，以保证贯穿槽2处断面的整齐。且在每一次的交替切割中，激光切割后的2s之内进行水切割，间隔时间

不宜过长，防止电池片1过度冷却造成切割效果差，间隔时间短也有利于提高产能。

[0053] 具体的，电池片1印刷结束后，将电池片1进行吸附固定，激光器开启，红外纳秒激光束对电池片1的预设部位进行划线加热，激光光斑直径大小为110μm，单片电池片1的激光

加热时间为1?2s，结束后激光器关闭。接着，水刀束开启，重复对电池片1的预设部位进行划

线冷却，单片电池片1的冷却时间为1?2s，且激光的划线路径与水刀束的划线路径保持一

致，使得电池片1边缘的开槽部位经过冷热交替迅速断开，断面整齐损伤较小。对开槽后的

电池片1进行吹扫，完成整个开槽过程。

[0054] 通过这样的设置，使得相邻电池片1之间的间距缩小甚至没有间距，相同尺寸的光伏组件7中能够容纳更多的电池片1，如图4所示。

[0055] 实施例2[0056] 如图5?7所示，本实施例中的光伏组件7、太阳能电池片1与实施例1基本类似，区别点在于：本实施例中太阳能电池片1在四个边角处以及其中两个侧边是没有开设贯穿槽2

的，所以在制备光伏组件7的时候，电池片1只能纵向相互连接形成电池串，而无法横向连

接。

[0057] 本实施例中的贯穿槽2和贯穿孔3的制作方法与实施例1基本类似，区别点在于：本实施例中电池片1的主栅线为12根，且本实施例中的激光切割的参数如下：激光功率为15W，

激光频率为500kHz，激光运行速度即激光器的移动速度为18000cm/min，单片电池片1的激

光切割的时间为2s。水切割的参数如下：温度为常温，采用的水为去离子水，其在切割时候

的喷射初速度为15000cm/min，单片电池片1的水切割的时间为2s；且在激光切割后的1s之

内进行水切割。此处喷射初速度为水离开切割机的切割喷头时的速度。

[0058] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明

精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。