一种单电池片、封装膜、太阳能电池组件及其制作方法

技术领域

本申请涉及太阳能电池领域，具体而言，涉及一种单电池片、封装膜、太阳能电池组件及其制作方法。

背景技术

太阳能发电是一种绿色环保的能源技术，近几年发展迅速，且各种新型技术层出不穷。其中，晶体硅异质结电池(HJT)具备结构对称、低温制造工艺、高开压电路特性、温度特性好等优异特点。

考虑到单个电池的输出电压等电学性能，一般通过将多个电池组装为电池组件进行使用。太阳能组件制作过程是：将“焊带”与“单片电池”按照正负极连接起来。其中，焊带与电池面是通过焊接的工艺进行电性连接。

但是，高温加热使焊带表面的焊锡熔化，并于与电池表面的银浆相连。并且，在焊接过程中会存在焊疤、过焊、虚焊、碎片以及溢边短路等现象。同时，又由于在此期间引入了助焊剂，从而会增大组件可靠性的不确定性因素。

发明内容

本申请提出了一种单电池片、封装膜、太阳能电池组件及其制作方法，从而达到了改善、甚至解决制作太阳能电池组件时使用焊带进行焊接操作的问题，同时还能确保好的电流收集能力。

本申请是这样实现的：

在第一方面，本申请的示例提供了一种用于制作太阳能电池组件的封装膜。

该封装膜是能够发生交联的热熔性材料的制成品。从结构上而言，封装膜包括未予以交联的本体部、以及形成于本体部中的部分区域的非完全交联的预交联部。并且封装膜在受热时，预交联部的流动性小于本体部的流动性。

由于封装膜是采用能够交联的热熔性材料制作而成。那么，其可以通过加热而融化，并因此具有一定的流动性，从而可以具有好的填充和粘接性能。同时，其还能在冷却后具有一定的结构强度和剥离强度。并且，由于其可以进行交联，从而也可以根据需要获得需要的流动和强度特性。

将其应用于制作太阳能电池组件时，封装膜受热而具有适当的流动性，在组件中进行填充。同时，预交联部分的相对低的流动性，使其能够保持其形态，从而有助于将电池表面的金属丝“牢固地”限制在与栅线接触的状态。

如此，金属丝不需要通过焊接的方式就可以与电池表面的栅线连接；即本申请方案是通过封装膜的挤压、限位作用，使金属丝与栅线牢固、稳定地电性接触。这样就可以去除将金属丝与栅线焊接的焊接工艺操作，从而避免焊接过程中会存在的焊疤、过焊、虚焊、碎片以及溢边短路等现象。同时，由于未使用焊接工艺，因此这也消除了因焊接操作所需要引入的助焊剂对组件可靠性的不利影响。换言之，本申请方案可以消除焊接操作对组件性能的所造成的不确定性因素。

根据本申请的一些示例，能够发生交联的热熔性材料主要包括乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物；和/或，封装膜的表面贴合有基板，基板包括玻璃或背板。

根据本申请的一些示例，预交联部的数量为至少两个，且沿着给定方向间隔地排布于本体部；

或者，预交联部的数量为至少三个，且沿着给定方向间隔地排布于本体部，相邻两个预交联部之间的间距相等；

或者，预交联部的交联度小于等于50％；

或者，预交联部是通过将处于本体部状态的材料通过交联反应的方式而进行非完全交联的；可选地，交联反应是通过辐照或加热的方式触发的；

或者，预交联部的流动性小于本体部的流动性表现为：将本体独立的进行交联，以及一体的预交联部和本体部进行交联，在二者交联过程的硫化曲线中，独立的交联的本体部的最小转矩值为0.1，一体的预交联部和本体部的最小转矩值为0.3。

在第二方面，本申请的示例提供了一种制作封装膜的方法。该方法包括：

将能够交联的热熔性材料制作为非交联的薄膜；

对薄膜的选定区域进行交联处理，从而形成分布于薄膜的未予以交联的本体部中的预交联部，且预交联部未完全交联。

根据本申请的一些示例，方法包括：在交联处理之前或之后，执行将薄膜贴合于封装板的操作，其中，封装板包括玻璃或背板。

在第三方面，本申请的示例提供了一种单电池片，用于与前述的封装膜或通过实施前述制作封装膜的方法获得的封装膜配合制作太阳能电池组件。

该单电池片包括：

电池片本体，具有栅线，栅线具有位于两端的连接段、位于两端的连接段之间的过渡段；

胶粘体，形成于栅线的两端的连接段；

金属丝，通过胶粘体在栅线的两端的连接段胶粘而贴附于电池片本体的栅线的过渡段。

根据本申请的一些示例，电池片本体是异质结电池。

在第四方面，本申请的示例提供了一种太阳能电池组件，包括：

前述的封装膜或通过实施前述制作封装膜的方法获得的封装膜；

如前述的单电池片；

封装膜层叠于单电池片，并通过预交联部所对应的区域将单电池片中的金属丝挤压电性接触于栅线的过渡段。

根据本申请的一些示例，单电池片具有至少两个，全部的单电池片通过串连和/或并联构成电池组；封装膜具有两片，且该两片封装膜夹持电池组。

在第五方面，本申请的示例提供了一种制作太阳能电池组件的方法，方法包括：

提供电池片和两个封装板；

按照叠层的方式，利用两个封装板夹持电池片，形成叠层结构；

其中，封装板中的至少一个包括透光的基板以及形成于其表面的封装膜，封装膜采用能够发生交联的热熔性材料的制成，封装膜具有未予以交联的本体部、以及形成于本体部中的部分区域的非完全交联的预交联部，且封装膜在受热时，预交联部的流动性小于本体部的流动性；

其中，电池片的表面的栅线在端部通过胶粘结合有金属丝，并且，金属丝被封装膜的预交联部区域挤压而贴合于栅线。

根据本申请的一些示例，方法包括：对叠层结构进行热层压。

在以上实现过程中，本申请实施例提供的太阳能电池组件不需要将金属丝与电池的栅线进行焊接，因此，消除了焊接操作所带来的问题。同时，通过对在封装膜中形成预交联的部分，再利用其对金属丝、电池片进行夹持，在后续通过热层压，从而达到各层的牢固结合(剥离强度高)，并且确保了金属丝与电池片的栅线的稳定的电性接触，利于收集电流。

本申请解决了在不使用焊接工艺的情况下，采用预先处理的胶膜既能保证封装胶膜与其他材料的剥离性能，又能解决在封装层压过程中金属丝偏移的问题，具有实际的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请示例中的单电池片中金属丝与电池片本体的配合方式的结构示意图；

图2示出了本申请示例中的封装膜的结构示意图；

图3示出了成膜材料制作的薄膜和预交联的封装膜的硫化曲线示意图。

图标：100-单电池片；101-电池片本体；102-金属丝；200-封装膜；201-本体部；202-预交联部。

具体实施方式

单体太阳电池囿于其输出电压等因素，通常并不能直接作为电源使用。因此，作为电源使用时，需要将若干个单体电池进行串、并联连接，然后严密地封装成组件。

此外，由于单个的太阳能电池的电学性能的差异，并且考虑到组件作为整体稳定地输出电能的需求，除了串并联多个单体电池之外，还可以按需安装其他电学器件。

其中，封装质量的好坏直接关系到电池组件的最终性能表现。而封装过程中的一个重要步骤是，将各个单体电池进行串并联。

目前，太阳能组件的制作过程是将“焊带”与多个“单片电池”按照正负极连接。即，焊带的一端连接前一个单片电池的正极，同时，焊带的另一端连接后一个单片电池的负极。其中，焊带与电池的电极是通过焊接工艺—高温加热使焊带表面的焊锡熔化与电池表面的制作栅线的银浆结合—相连。

但是焊接操作存在诸多的问题，从而会导致电池组件的性能、稳定性等方面都存在劣化。有鉴于此，在本申请中，发明人提出取消焊接工艺。即，焊带并不通过焊接的方式与电池的电极连接。基于该设计，本申请的示例中选择通过封装胶膜，将焊带压接于电池的表面，使其与电池的电极电性接触。

因此，在进行封装时，可以先将焊带与电池的电极对位，然后覆盖膜，通过把膜进行压接，从而通过膜的约束作用使焊带与电池的电极结合。

为了实现这样的方案，在示例中，选择使用一种封装膜。在焊带、电池、封装膜对位之后，使封装膜将焊带电池“包裹”，从而使焊带受压而与电极接触。

实践中，在该方案的基础上，可能需要对焊带、电池的对位精度要求相对较高。因为，在其他的一些示例中，焊带和电池还通过胶水的方式进行粘接。并且，考虑到焊带需要与电池的电极实现电连接，因此，焊带整体完全与电极通过胶水粘接则选择导电的胶水。但是胶水的导电性能通常并不是足够好的，从而会影响收集电流。基于如此的考虑，本申请的示例中可以选择在电极的两端将焊带连接。如此，在电极的两个胶水粘接部分之间的区域是与焊带自然接触的。即由于金属丝两端被粘接，而整体张紧贴附于电池的电极。这样的自燃接触的牢固性和稳定性，可以通过后续利用封装膜的封装实现而明显地提高。

以上内容，对本申请方案的主要部分进行摘要的阐述，以下将结合附图对本申请的方案进行更详尽的阐述。

在第一方面，一种单电池片被提出，其可以被用于实现制作上述的太阳能电池组件。参阅图1，单电池片100包括电池片本体101和金属丝102。

在图1中，电池片本体101以半片电池为例。金属丝102通过胶水粘接在电池片本体101上；其中的胶水所形成的胶粘体并未绘示于图1中。

在实际的操作中，在电池片(电池片本体101)上的两端的预先选定的位置/指定位置进行施胶，然后将金属丝对准电池片的栅线铺设在电池片的表面，然后进行预加热处理，金属丝两端将与电池片表面粘接；换言之，其中使用的胶是一种热固性胶水。需要指出的是，根据胶水的不同，将金属丝粘接到电池片表面的方式也有所不同。例如，前述方案中，通过加热的方式使胶水固化，从而实现金属丝的粘接。胶水为其他固化方式时，则可以对应选择其相应的粘接方案。例如，在电池片的表面选定位置施胶，然后将金属丝铺设在电池片的表面，然后通过光照使胶固化。

基于收集电流的需要，金属丝是正对于电池表面的栅线(如主栅)的。此外，为了便于描述，栅线被区分为两端的连接段，以及在该两个连接段之间的过渡段。因此，胶水被施于电池片的栅线的端部的连接段区域。金属丝沿着栅线的延伸方向贴着栅线进行排布和铺设，在栅线的末端金属丝通过胶水被粘接固定于电池片。

图1中公开了在电池片一个表面—如正面/受光面—铺设、粘接金属丝的方案。金属丝还可以选择以相同或其他的方式在其背面进行粘接。此外，对于双面电池如双面异质结电池而言，也可以采用上述方式粘接金属丝。

在上述所获得的粘接有金属丝的单电池片100的基础上，对其才采用如前述的封装即可获得一个封装好的太阳能电池。当通过金属丝102将多个电池片本体101的正负极首尾连接之后，即可构成多个电池片形成的电池串，然后可以根据需要将多个电池串进行串并联，以便应用于制作太阳能电池组件。

在完成上述制作粘接有金属丝102的单电池片100之后，即可采用封装膜将金属丝102包裹在电池片本体101之上，使金属丝与电池片本体101上的栅线持久、稳定地电性接触，以收集电流。基于这样的需求，本申请中提出了这样的一种封装膜，其采用能够发生交联的热熔性材料(简称成膜材料)的制成。即其具有可交联的特性，并且还能够受热到一定程度时发生熔化为液体，而在冷却至一定的程度时发生凝固为固体。

因此，在其未发生交联的情况下，可以通过冷热处理，使其凝固或融化，从而可以获得具有所需形状的非交联的薄膜。然后再对其进行交联处理。作为一种示例，该封装膜的制作材料可以主要采用EVA制作而成。其中的EVA是指乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物，其结构如下所示：

进一步地，其中还可以含有诸如过氧化物类主交联剂、助交联剂、紫外吸收剂、硅烷偶联剂、抗氧化剂等其他助剂。这样的材料可以热熔胶膜的形式被制作。

由于封装膜采用前述类型的材料制作而成，其可以被交联，从而在受热熔化时因已经被预交联而表现出相比于未交联时的相对更差的流动性。其中，当选用的是主要含EVA的材料时，其交联方式例如可以通过下述的辐照方式实现：

因此，结合前述粘接有金属丝的单电池片中的金属丝和电池片本体的配合方式，本申请的示例中选择利用上述的成膜材料，先固化为薄膜，然后对其在选定的位置进行预交联，使该预交联的部分更不易在受热时表现出高的流动性，从而获得封装膜。

示例中，参阅图2，该封装膜200包括一体成型的本体部201和预交联部202。预交联部202的数量、形状、尺寸以及排布方式根据电池片表面的金属丝或者说栅线的排布方式进行确定，并无特别的限制。图2中，展示了五个大致呈矩形的预交联部202；在其他实例中，其数量也可以是一个、两个、三个，甚至更多个；或奇数个或偶数个等等。这些预交联部202沿着电池片的宽度方向，定向(如平行)排布。并且，相邻两个预交联部202之间的距离是相等的。

其中，本体部是未予以交联的部分，而预交联部则是非完全交联的部分。因此，在封装膜200受热而趋于熔化得过程中，本体部的流动性会比预交联部的流动性更高。

那么，当将该封装膜200压接于粘接了金属丝102的单电池片100的表面时，封装膜200可以对金属丝达到好的压紧作用。而在进行热压/层压/热层压处理时，封装膜200受热涉及熔化过程，其中的本体部201流动性更好可以填充孔隙区域、驱赶空气，而预交联部202则由于流动性相对更差而适当地保持其形态，从而使金属丝不会相对于栅线发生偏移，进而确保金属丝和栅线的稳定、牢固电性接触。

此外，之所以使预交联部处于未完全交联的状态是基于这样的思考。如果预交联部不进行交联，则会因为热压过程中的受热而熔化，从而不能对金属丝进行更好的约束，并导致金属丝相对于栅线发生偏移、金属丝与栅线接触不良使得收集电流能力下降。如果预交联部完全交联，则会导致该预交联部的粘接性下降，从而使得胶膜与玻璃/背板/电池片之间得剥离强度下降。

换言之，封装膜的预交联部的交联程度，对于所能够达到的效果有相当程度的影响。因此，在部分示例中，该预交联部的交联度可以选择控制位小于等于50％；例如，交联度可以是小于40％、30％、20％、10％等等。交联度可以通过溶胀法、核磁共振法等进行测量计算。由于该预交联部的交联程度与其受热时的流动性相互关联，因此，在部分实例中，通过对成膜材料所凝固形成的薄膜进行选区交联，可以使得其表现出所期望的流动性表现。

例如，当使用前述的成膜材料所获得薄膜直接进行交联反应(可以选择通过辐照或者加热的方式触发)而实施交联过程时，在硫化曲线中，其最小转矩值(M

为了方便于本领域技术人员实施，实例中给出了一种制作上述封装膜的方法。该方法包括：

步骤1、将能够交联的热熔性材料制作为非交联的薄膜。

该薄膜可以通过将热熔性材料在熔化状态(如液体或熔融体)下通过刮涂、旋涂、喷涂等方式分散为膜状，然后待其冷却凝固为薄膜。

步骤2、对薄膜的选定区域进行交联处理，从而形成分布于薄膜的未予以交联的本体部中的预交联部，且预交联部未完全交联。

其中交联处理的方式根据材料的类型、成分有所不同，本申请中对此不作具体的限制。一些实例中，通过高能或电离辐射或加热等方式引发聚合物的电离与激发，产生大分子自由基实现高分子间交联网络。

一种实例中，选择使用辐照的方式进行选区交联处理。例如，使用线性光源(例如，具有金属丝长度大致相当的长度，以及与其相当的宽度)照射薄膜的表面。此外，可以同时使用多个如前述的线性光源照射薄膜的表面，或者，使用一个线性光源，通过对其进行开关控制，并结合光源的运动或者薄膜的运动，实现对选定区域交联处理。在另一些实例中，可以在薄膜的表面覆盖具有特定图形的掩膜，然后通过面光源直接地照射在薄膜表面。掩膜的图形区域是镂空的，从而可以允许光线照射到薄膜的表面，进行选区交联。

以上方式可以获得独立的封装膜。在其他一些示例中，为了方便于进行太阳能电池组件的封装，可以将封装膜结合在平封装板结构上，从而形成具有封装板的封装膜。换言之，通过封装膜和封装板构成叠层的结构。因此，在制作封装膜的方法中，还可以包括：在交联处理之前或之后，执行将薄膜贴合于封装板的操作。例如，将成膜材料，以诸如浆料等方式刮涂到封装板的表面凝固为薄膜结构，然后进行交联处理。或者，将制作的薄膜交联处理之后，贴合于封装板的表面。其中，的封装板可以是透光的材料，如透光板，如玻璃板；或者，封装板可以是太阳能电池背板，如TPT板。

上述方案被实施可以获得粘接金属丝的单电池片，然后将多个电池片都通过金属丝进行串接，形成电池串。然后再使用前述封装膜即可进行封装获得电池组件。

因此，一些示例中使用上述电池片和封装膜可以获得一种太阳能电池。其包括封装膜和单电池片。其中，封装膜层叠于单电池片，并通过预交联部所对应的区域将单电池片中的金属丝挤压电性接触于栅线的过渡段。其中的单电池片可以是一个，也可以是多个(例如至少两个)。当单电池片具有多于一个时，则全部的单电池片可以通过串连和/或并联的方式构成电池组。进一步地，对于封装膜而言，封装膜的数量可以是一个或两个。较好地，封装膜具有两片，且该两片封装膜夹持电池组。换言之，在制备太阳能电池组件时，可以至少使用一个封装膜进行封装。

针对的上述太阳能电池，其制作方法的可以通过下述方式获得：

分别通过前述的方式或其他方式制作具有上述结构的电池片和两个封装板。然后，按照叠层的方式，利用两个封装板夹持电池片，形成叠层结构。在堆叠完成之后，制作方法还可以包括：对叠层结构进行热层压。层压过程中的热可以使两层封装板中的封装膜结合一起。热层压过程中，熔化的封装膜会流动充满封装板的两个基板(如玻璃和TPT背板)之间的间隙，并排除中间的气孔，同时将电池、玻璃、背板紧密地粘接在一体。随后随着温度逐渐降低而凝固，从而固化，即可获得组件。

经过试验，采用本申请方案获得组件进行测试，在部分示例中可以得到金属丝偏移最大偏移量为0.1mm。其中，金属丝偏移最大偏移量是指金属丝距离中心固定位置(例如，与该金属丝对应的矩形栅线的长度方向的对称线)偏移量。而封装膜与电池片之间的剥离强度则可以达到45N。选择其他类型的成膜材料制作封装膜，按照上述方式制作电池组件，并进行测试在部分示例中可以得到的金属丝偏移最大偏移量可以达到3mm(剥离强度为47N)、2.8mm(剥离强度为25N)以及3.2mm(剥离强度为18N)。

至此，本申请的方案被清楚地阐述。该方案在目前的太阳能电池封装基础上，采用改造胶膜处理方式(在金属丝附近的胶膜区域进行特殊化预先处理)，从而避免电池在封装过程中需要焊接的问题，同时还可以避免由于未焊接而可能引发的金属丝偏移问题，并且还大幅度提高金属丝与电池的粘结强度。该方案简单、易于实施，利于产业化生产。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上述内容结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，描述中指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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申请中的具体含义。

在本申请中，在不矛盾或冲突的情况下，本申请的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本申请中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本申请公开的内容自制。在本申请中，为了突出本申请的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。