阅读说明：本技术 叠瓦组件及其制造方法 (Laminated tile assembly and manufacturing method thereof ) 是由 尹丙伟 孙俊 陈登运 李岩 石刚 于 2020-12-01 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种叠瓦组件及其制造方法。叠瓦组件包括：至少一个电池串,每一个电池串包括位于末端处的连接片,连接片的底表面上具有第一导电结构和第二导电结构,第一导电结构与和该连接片相邻的太阳能电池片的正电极导电接触,第二导电结构和第二汇流条导电接触。第一汇流条与每一个电池串的首端的太阳能电池片的底表面上的导电结构导电接触。本发明能够实现叠瓦组件的正极汇流条和负极汇流条均连接在电池串的底表面上,以使得叠瓦组件的顶表面上无法看到汇流条,这样的设置既能够提升美观性,又避免了汇流条影响电池串的受光面积、降低叠瓦组件的工艺复杂度。(The invention relates to a laminated tile assembly and a manufacturing method thereof. The shingle assembly comprises: at least one cell string, each cell string including a tab at a terminal end, the tab having a first conductive structure on a bottom surface in conductive contact with a positive electrode of a solar cell adjacent the tab and a second conductive structure in conductive contact with a second bus bar. The first bus bar is in conductive contact with the conductive structure on the bottom surface of the solar cell sheet at the head end of each cell string. According to the invention, the positive bus bar and the negative bus bar of the laminated assembly are connected to the bottom surface of the battery string, so that the bus bars cannot be seen on the top surface of the laminated assembly, and the arrangement can not only improve the aesthetic property, but also avoid the influence of the bus bars on the light receiving area of the battery string and reduce the process complexity of the laminated assembly.)

叠瓦组件及其制造方法

技术领域

本发明涉及能源领域，尤其涉及一种叠瓦组件及其制造方法。

背景技术

随着全球煤炭、石油、天然气等常规化石能源消耗速度加快，生态环境不断恶化，特别是温室气体排放导致日益严峻的全球气候变化，人类社会的可持续发展已经受到严重威胁。世界各国纷纷制定各自的能源发展战略，以应对常规化石能源资源的有限性和开发利用带来的环境问题。太阳能凭借其可靠性、安全性、广泛性、长寿性、环保性、资源充足性的特点已成为最重要的可再生能源之一，有望成为未来全球电力供应的主要支柱。

在新一轮能源变革过程中，我国光伏产业已成长为具有国际竞争优势的战略新兴产业。然而，光伏产业发展仍面临诸多问题与挑战，转换效率与可靠性是制约光伏产业发展的最大技术障碍，而成本控制与规模化又在经济上形成制约。光伏组件作为光伏发电的核心部件，提高其转换效率发展高效组件是必然趋势。目前市场上涌现各种各样的高效组件，如叠瓦、半片、多主栅、双面组件等。随着光伏组件的应用场所和应用地区越来越广泛，对其可靠性要求越来越高，尤其是在一些恶劣或极端天气多发地区需要采用高效、高可靠性的光伏组件。

在大力推广和使用太阳能绿色能源的背景下，叠瓦组件利用小电流低损耗的电学原理(光伏组件功率损耗与工作电流的平方成正比例关系)从而使得组件功率损耗大大降低。叠瓦技术通过特殊图形设计，将整片太阳能电池重新切割成小的图形，再将相邻或效率及外观等一致性较好的电池若干片利用导电胶粘合起来，从而制造成组件。

当前产业内十分关注提升叠瓦组件的外观性能及简化短引线的制作工艺，工艺中需要考虑连接片、焊带及叠瓦太阳能电池片的热膨胀系数等方面。当前的叠瓦技术存在一些不足，例如，目前常规叠瓦电池片采用太阳电池端引线焊接，制作工艺复杂，组件正面能明显看到端引线焊带。

因而需要提供一种叠瓦组件及其制造方法，以至少部分地解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种叠瓦组件及其制造方法。本发明所提供的叠瓦组件，在每一个电池串的末端设置连接片，能够实现叠瓦组件的正极汇流条和负极汇流条均连接在电池串的底表面上，以使得叠瓦组件的顶表面上无法看到汇流条，这样的设置既能够提升美观性，又避免了汇流条影响电池串的受光面积、降低叠瓦组件的工艺复杂度。

进一步地，连接片可以由和常规太阳能电池片相同的基材制成，这样的连接片不会对其他太阳能电池片的热膨胀系数造成影响。连接片可以是未制PN结的假片，制造连接片时可以采用和太阳电池相似的流程工艺，同时减少不需要的工艺步骤，使得连接片的制造成本较低。

根据本发明的一个方面，提供了一种叠瓦组件，叠瓦组件包括：

至少一个电池串，每一个电池串包括在第一方向上以叠瓦方式依次排列的多个太阳能电池片以及位于所述电池串的末端处的连接片，其中：

每一个太阳能电池片上设置有正电极和背电极，其中，任意两个相邻的太阳能电池片包括更靠近电池串首端的第一太阳能电池片和更靠近电池串末端的第二太阳能电池片，第一太阳能电池片的正电极和第二太阳能电池片的背电极彼此接触而实现导电连接；

连接片的底表面上具有第一导电结构和第二导电结构，第一导电结构被构造为与和该连接片相邻的太阳能电池片的正电极导电接触，并且连接片的面积小于太阳能电池片的面积；

第一汇流条，第一汇流条位于所有电池串的首端并沿垂直于第一方向的第二方向延伸，第一汇流条被构造为与每一个电池串的首端的太阳能电池片的底表面上的导电结构导电接触；

第二汇流条，第二汇流条位于所有电池串的末端并沿第二方向延伸，第二汇流条被构造为与每一个连接片的第二导电结构导电接触。

在一种实施方式中，每一个连接片均为光电特性上的非太阳能电池，其选自未制PN结的硅片或硅片以外的导电材料中的至少一种。

在一种实施方式中，每一个连接片的第二导电结构包括设置在该连接片的底表面上的导电层。

在一种实施方式中，每一个连接片包括设置在其底表面上的导电层，第二导电结构包括设置在导电层的底表面的一个或多个导电性连接部。

在一种实施方式中，每一个连接片的导电性连接部为多个，多个导电性连接部沿汇流条的延伸方向排布。

在一种实施方式中，每一个连接片的第一导电结构为设置在该连接片的底表面上的导电层或背电极。

在一种实施方式中，每一个连接片的第一导电结构和第二导电结构均为完全覆盖在基体片的底表面上的整体式导电层。

在一种实施方式中，连接片的底表面上设置有导电层，导电层为背电场层、铝栅线层状结构、银栅线层状结构、银铝栅线层状结构中的一个。

在一种实施方式中，所述连接片设置有完全覆盖其顶表面的顶表面膜层，顶表面膜层的颜色和太阳能电池片的顶表面颜色一致。

在一种实施方式中，连接片的顶表面膜层包括透光导电膜和/或钝化减反膜。

在一种实施方式中，所述连接片还包括设置在连接片的顶表面和/或底表面上的主栅线。

在一种实施方式中，每一个连接片在第一方向上的尺寸均小于太阳能电池片在第一方向上的尺寸，每一个连接片在第二方向上的尺寸等于太阳能电池片在第二方向上的尺寸。

在一种实施方式中，每一个连接片暴露在外的顶表面在第一方向上的尺寸等于汇流条在第一方向上的尺寸。

在一种实施方式中，每一个电池串的首端的太阳能电池片的底表面上的导电结构包括背电极、副栅线、背电场、导电性连接部中的至少一者。

在一种实施方式中，第一汇流条和第二汇流条通过焊接固定、导电胶或非导电性粘结剂固定在电池串上。

在一种实施方式中，通过多个粘结胶条将第二汇流条固定在连接片上。

根据本发明的另一个方面，提供了一种制造根据上述方案中任意一项所述的叠瓦组件的制造方法，制造方法包括：

制造太阳能电池片的步骤；

制造连接片的步骤，制造连接片的步骤包括：

提供连接片的片材；

在连接片的片材的底表面上设置第一导电结构和第二导电结构；

将太阳能电池片和连接片以叠瓦方式排列成电池串，使得连接片位于电池串的末端，并且连接片的第一导电结构和与连接片相邻的太阳能电池片的正电极导电接触；

设置第一汇流条，使第一汇流条与各个电池串的首端的太阳能电池片的底表面的导电结构导电接触；

设置第二汇流条，使第二汇流条与各个连接片的第二导电结构导电接触。

在一种实施方式中，制造连接片的步骤还包括在硅片的顶表面设置透光导电层和/或钝化减反膜的步骤。

在一种实施方式中，制造连接片的步骤不包括设置PN结的步骤。

附图说明

为了更好地理解本发明的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的优选实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本发明的优选实施方式，对本发明的范围没有任何限制作用，图中各个部件并非按比例绘制。

图1为根据本发明的一种优选实施方式的叠瓦组件的底表面示意图；

图2为沿图1中的A-A线截取的截面图的放大视图；

图3为沿图1中的B-B线截取的截面图的放大视图；

图4-6为图3的几种替代性方案的视图；

图7为根据本发明的另一种优选实施方式的叠瓦组件的连接片部分的底表面示意图。

附图标记：

叠瓦组件100

第一汇流条1

第二汇流条2、21、22、23、24

电池串3

太阳能电池片31、41、51、61

第一太阳能电池片31a

第二太阳能电池片31b

正电极311、411、511、611

电池片背电极312

电池片导电性连接部313

连接片32、42、52、62、72

顶表面膜层321、421、521、621

导电层322、422、522、622、722

连接片导电性连接部323、523、623

连接片背电极524、624

粘结胶带8

具体实施方式

现在参考附图，详细描述本发明的具体实施方式。这里所描述的仅仅是根据本发明的优选实施方式，本领域技术人员可以在所述优选实施方式的基础上想到能够实现本发明的其他方式，所述其他方式同样落入本发明的范围。

本发明提供了一种叠瓦组件和制造该叠瓦组件的方法，图1-图7示出了根据本发明的一些优选实施方式。首先需要说明的是，本文所提到的“第一方向”为电池串中太阳能电池片的排布方向，在图1-图6中由D1示出；本文所提到的“第二方向”为第一汇流条和第二汇流条的延伸方向，在图1中由D2示出；附图中示出的D3表示同时垂直于第一方向D1、第二方向D2的方向，其中D3+表示当叠瓦组件以工作状态放置在水平面上时的向上的方向，D3-表示当叠瓦组件以工作状态放置在水平上时的向下的方向。

首先参考图1，叠瓦组件100包括至少一个电池串3，在本实施方式中叠瓦组件100包括三个电池串3。每一个电池串3包括在第一方向D1上以叠瓦方式依次排列的多个太阳能电池片31以及位于电池串3的末端处的连接片32。叠瓦组件100还包括设置在各个电池串3首端的第一汇流条1以及设置在各个电池串3的末端的第二汇流条2，第一汇流条1和第二汇流条2均沿第二方向D2延伸并且都设置在各个电池串3的底表面上。

参考图2，每一个太阳能电池片31上可以设置正电极311和背电极。为了将太阳能电池片31上的背电极和可能存在于连接片上的背电极区分开，这里将太阳能电池片31上的背电极称为电池片背电极312。并且，为了方便描述，将任意相邻的两个太阳能电池片31区分地称为第一太阳能电池片31a和第二太阳能电池片31b，第一太阳能电池片31a比第二太阳能电池片31b更靠近电池串3的首端，第二太阳能电池片31b比第一太阳能电池片31a更靠近电池串3的末端。那么，如图2所示，第一太阳能电池片31a的正电极311和第二太阳能电池片31b的电池片背电极312彼此接触而实现导电连接。图2中所示的第一太阳能电池片31a为其所在的电池串3的首端的太阳能电池片31，第一太阳能电池片31a的底表面上设置有电池片导电性连接部313(作为太阳能电池片31的底表面上的导电结构的一种示例)，电池片导电性连接部313和第一汇流条1导电接触。在其他未示出的实施方式中，电池串首端的太阳能电池片的底表面上的导电结构还可以为该太阳能电池片的栅线(副栅线和/或背电极)，或者该太阳能电池片的底表面上的导电结构还可以同时包括栅线和电池片导电性连接部。

连接片32的截面图在图3中示出。连接片32可以为光学特性上的非太阳能电池，例如，连接片32可以为未制PN结的硅片，或者为未制PN结的除了硅片以外的其他导电结构中的至少一种。连接片32的底表面上可以设置有完全覆盖在其底表面上的导电层322，连接片导电性连接部323设置在导电层322的底表面上，导电层322为背电场层、铝栅线层状结构、银栅线层状结构、银铝栅线层状结构中的一个。优选地，连接片32的基体片的顶表面上设置有完全覆盖基体片的顶表面膜层321，顶表面膜层321的颜色和太阳能电池片31的顶表面颜色一致。例如，顶表面膜层321包括透光导电膜和/或钝化减反膜。在其他未示出的实施方式中，连接片32还包括设置在连接片32的顶表面上的主栅线。

连接片32的底表面上具有第一导电结构和第二导电结构，第一导电结构被构造为与和该连接片32相邻的太阳能电池片31的正电极311导电接触，第二导电结构被构造为和第二汇流条2导电接触。在图3所示的实施方式中，第一导电结构例如可以为导电层322，第二导电结构例如可以为连接片导电性连接部323。连接片32和汇流条之间通过导电胶或非导电性粘结剂(未示出)而固定在一起。

转回图1，优选地，电池片导电性连接部313可以为设置在电池串3首端的太阳能电池片31的底表面上并沿第二方向D2依次排布的多个矩形或其他形状的点状结构，连接片导电性连接部323可以为设置在连接片32的底表面上并沿第二方向D2依次排布的多个矩形或其他形状的点状结构。电池片导电性连接部313和连接片导电性连接部323在第一方向D1上的尺寸可以略大于第一汇流条1、第二汇流条2在第一方向D1上的尺寸。这样的设置可以允许施加汇流条时存在一定的误差，只要能保证第一汇流条1覆盖在各个电池片导电性连接部313的底表面上、第二汇流条2覆盖在各个连接片导电性连接部323的底表面上即可，不需要将汇流条以高位置精度施加在电池串3上。或者，电池片导电性连接部313和连接片导电性连接部323在第一方向D1上的尺寸也可以等于或小于第一汇流条1、第二汇流条2在第一方向D1上的尺寸。优选地，第一汇流条1和第二汇流条2在第一方向D1上的尺寸小于6mm，优选地小于0.2mm，例如为0.1mm。

继续参考图1，连接片32的在第二方向D2上的尺寸和太阳能电池片31在第二方向D2上的尺寸相等，连接片32的在第一方向D1上的尺寸小于太阳能电池片31在第一方向D1上的尺寸，以使得连接片32的面积小于太阳能电池片31的面积。优选地，每一个连接片32暴露在外的顶表面在第一方向D1上的尺寸W2可以等于汇流条在第一方向D1上的尺寸。这样的设置能够减少连接片32的整体面积，避免叠瓦组件100整体的受光区域的浪费。从图1中也可以看到，每一个太阳能电池片31暴露在外的顶表面在第一方向D1上的尺寸W1大于连接片32暴露在外的顶表面在第一方向D1上的尺寸W2。

除了图3所示的实施方式以外，连接片的底表面上的第一导电结构和第二导电结构还可以具有其他的设置方式，图4-图6示出了几种具有其他第一导电结构和第二导电结构的连接片。

在如图4所示的实施方式中，连接片42的顶表面上设置有顶表面膜层421，底表面上设置有导电层422，连接片42的第一导电结构和第二导电结构均为覆盖在连接片42的底表面上的完整的导电层422。第二汇流条21直接连接在连接片42的导电层422上，和连接片相邻的太阳能电池片41的正电极411也直接连接在连接片42的导电层422上。

在如图5所示的实施方式中，连接片52的顶表面上设置有顶表面膜层521，底表面上设置有导电层522，导电层522的底表面还设置有连接片导电性连接部523以及在靠近电池串首端的一侧边缘的背电极，为了将连接片52的背电极与太阳能电池片的背电极区分开，这里将连接片52的背电极称为连接片背电极524。在本实施方式中，第一导电结构为连接片52的连接片背电极524，第二导电结构为连接片导电性连接部523。和连接片52相邻的太阳能电池片51的正电极512和连接片背电极524导电接触，第二汇流条22和连接片导电性连接部523导电接触。

在如图6所示的实施方式中，连接片62的顶表面上设置有顶表面膜层621，底表面上设置有导电层622，导电层622的底表面还设置有靠近电池串首端的一侧边缘的连接片背电极624。在本实施方式中，第一导电结构为连接片背电极624，第二导电结构为导电层622。和连接片62相邻的太阳能电池片61的正电极611和连接片背电极624导电接触，第二汇流条23和导电层622导电接触。

图7示出了根据本发明的另一种优选实施方式的叠瓦组件的连接片部分的底表面示意图。在图7中，连接片24的底表面上设置有导电层722，第二汇流条24设置在连接片24的底表面上以和导电层722导电连接。并且，在图7所示的实施方式中，连接片72和第二汇流条24通过粘结胶带8固定在一起。

图7所示的实施方式中，连接片72和第二汇流条24之间还可以同时设置有粘结剂。或者，在图7所示的实施方式中，连接片72和第二汇流条24之间不设置粘结剂，其二者仅通过粘结胶带8而固定在一起。并且，图7中所示的连接片72可以被构造成例如图3-图6中所示的其他结构。例如，在连接片72和第二汇流条24之间还可以设置连接片导电性连接部。

结合上述的几种实施方式，可以看到本发明所提供的叠瓦组件，在每一个电池串的末端设置连接片，能够实现叠瓦组件的正极汇流条和负极汇流条均连接在电池串的底表面上，以使得叠瓦组件的顶表面上无法看到汇流条，这样的设置既能够提升美观性，又避免了汇流条影响电池串的受光面积、降低叠瓦组件的工艺复杂度。并且，连接片可以由和常规太阳能电池片相同的基材制成，这样的连接片不会对其他太阳能电池片的热膨胀系数造成影响。连接片可以是未制PN结的假片，制造连接片时可以采用和太阳电池相似的流程工艺，同时减少不需要的工艺步骤，使得连接片的制造成本较低。

本发明还提供了一种制造叠瓦组件的方法，该制造方法可以包括制造太阳能电池片的步骤、制造连接片的步骤、设置第一汇流条的步骤和设置第二汇流条的步骤。其中，制造连接片的步骤相比于制造太阳能电池片的步骤少了对硅片制PN结的步骤。具体地，设置连接片的步骤包括：提供连接片的片材，片材例如可以为硅片；在连接片的片材的底表面上设置第一导电结构和第二导电结构。该方法还包括：将太阳能电池片和连接片以叠瓦方式排列成电池串，使得连接片位于电池串的末端，使得最终制得的叠瓦组件的第一汇流条与各个电池串的首端的太阳能电池片的底表面的导电结构导电接触；使第二汇流条与各个连接片的第二导电结构导电接触。

其中，电池串的首端的太阳能电池片的底表面的导电结构可以包括背电极、副栅线、背电场、导电性连接部中的至少一者。连接片的底表面上的第一导电结构可以为导电层或背电极；连接片的底表面上的第二导电结构可以为导电层或导电性连接部。

优选地，当连接片的片材为硅片时，制造连接片的步骤还包括对硅片表面制绒的步骤；制造连接片的步骤还包括在硅片的顶表面设置透光导电层和/或钝化减反膜的步骤；制造连接片的步骤还可以包括或不包括对硅片的底表面镀膜的步骤。

为了优化各太阳能电池片和连接片的上料精度，该方法还可以包括定位和检测步骤，以用于对已上料的太阳能电池片和连接片进行定位和检测。该定位和检测步骤又包括如下子步骤：在系统内预设叠片特征参数；使用摄像装置对所述太阳能电池片和所述连接片拍照；提取照片中的实际叠片参数，并将所述实际叠片参数和所述叠片特征参数进行比对；若比对结果大于特定阈值，则判断叠片不良并进行纠偏。

优选地，上述定位和检测步骤能够和普通上料步骤同步进行，具体的，检测装置能够将检测结果闭环反馈至上料装置，上料装置能够根据检测结果调整机械手的操作。

同样优选地，上述方法还包括施加粘结剂(可以为导电性粘结剂或非导电性粘结剂)的步骤，该步骤也可以具有多种优选设置。例如，上述方法还可以包括对已施加粘结剂的太阳能电池片和连接片进行粘结剂缺陷检测的步骤，所述步骤包括如下子步骤：在系统内预设粘结剂的特征参数，该特征参数例如可以为粘结剂的合适宽度、长度或厚度；使用摄像装置对已施加的粘结剂进行拍照；提取照片内的所述粘结剂的实际参数，并将实际参数与特征参数进行比对；若比对结果大于特定缺陷阈值，则判断粘结剂施加不良。上述计算和比对步骤可通过UI窗口进行，并且可以将计算结果进一步生成折线图、散点图等。若最终判断粘结剂施加不良，则剔除该单元片，并在后续进行补片。

上述施加粘结剂的步骤和粘结剂缺陷检测的步骤同时进行，其中，检测装置将检测结果闭环反馈至施加粘结剂的装置。施加粘结剂的装置的控制模块能够根据检测结果调整机械手的操作。该设置能够及时地修正可能粘结剂的缺失、断开、印刷偏移等问题，能够提升粘结剂的印刷精度、质量和稳定性。

另外，在施加粘结剂的同时采用吹风装置吹走所述太阳能电池片和所述连接片上的杂质。

该方法还可以包括后续的固化步骤，在固化步骤中，可以设置双层固化热板，所述电池串位于所述双层固化热板之间而完成固化。并且，优选地，所述方法还包括对所述电池串整体进行质量检测的步骤。

根据本发明所提供的叠瓦组件和制造方法，在每一个电池串的末端设置连接片，能够实现叠瓦组件的正极汇流条和负极汇流条均连接在电池串的底表面上，以使得叠瓦组件的顶表面上无法看到汇流条，这样的设置既能够提升美观性，又避免了汇流条影响电池串的受光面积、降低叠瓦组件的工艺复杂度。其中，连接片可以由和常规太阳能电池片相同的基材制成，这样的连接片不会对其他太阳能电池片的热膨胀系数造成影响。连接片可以是未制PN结的假片，制造连接片时可以采用和太阳电池相似的流程工艺，同时减少不需要的工艺步骤，使得连接片的制造成本较低。

本发明的多种实施方式的以上描述出于描述的目的提供给相关领域的一个普通技术人员。不意图将本发明排他或局限于单个公开的实施方式。如上所述，以上教导的领域中的普通技术人员将明白本发明的多种替代和变型。因此，虽然具体描述了一些替代实施方式，本领域普通技术人员将明白或相对容易地开发其他实施方式。本发明旨在包括这里描述的本发明的所有替代、改型和变型，以及落入以上描述的本发明的精神和范围内的其他实施方式。