TWI660571B

TWI660571B - 太陽能電池串及其製造方法

Info

Publication number: TWI660571B
Application number: TW107115302A
Authority: TW
Inventors: 鍾文泰
Original assignee: 茂迪股份有限公司
Priority date: 2018-05-04
Filing date: 2018-05-04
Publication date: 2019-05-21
Also published as: TW201947869A

Abstract

一種太陽能電池串包括：相鄰配置的一第一太陽能電池及一第二太陽能電池；一導電焊帶，配置於該第一太陽能電池之一第一表面以及該第二太陽能電池之一第二表面；以及一單面金屬膠帶，包括一金屬箔及附著於該金屬箔之一導電膠層，該單面金屬膠帶位於該第一表面與該導電焊帶之間，該導電膠層位於該金屬箔與該第一表面之間，且該導電焊帶直接附著於該金屬箔。

Description

太陽能電池串及其製造方法

本發明是有關於一種太陽能電池串及其製造方法，且特別是有關於一種太陽能電池串，在其之匯流電極與導電焊帶之間加入一單面金屬膠帶。

請參考圖1，習知太陽能電池模組9包括許多材料，例如正面玻璃板91、多個太陽能電池90、封裝材93、導電焊帶(ribbon)92、背面板材94等。目前該些太陽能電池90是以導電焊帶92作為串焊連接之用。為了焊接製程，在該些太陽能電池90之正面903及背面904都需設計有匯流電極(busbar)9031、9041，該導電焊帶92分別焊接於該正面903及背面904之匯流電極9031、9041的區域。焊接完該太陽能電池90之正面903後，須將該導電焊帶92轉折，焊接下一片太陽能電池90之背面904，重複數次，才算完成一串太陽能電池90的串焊製程。

然而，當該導電焊帶92焊接於該匯流電極的區域時，該匯流電極9031、9041上的銅與該導電焊帶92上的錫焊料(solder)會形成金屬共晶。由於形成金屬共晶的反應過於劇烈，因此可能導致該太陽能電池90之矽基板破裂的發生，進而降低該匯流電極9031、9041與該導電焊帶92之間的附著力。

因此，便有需要一種太陽能電池串及其製造方法，能克服上述問題。

本發明之一目的是提供一種太陽能電池串，在其之匯流電極與導電焊帶之間加入一單面金屬膠帶。

依據上述之目的，本發明提供一種太陽能電池串，包括：相鄰配置的一第一太陽能電池及一第二太陽能電池；一導電焊帶，附著配置於該第一太陽能電池之一第一表面以及該第二太陽能電池之一第二表面；以及一單面金屬膠帶，包括一金屬箔及附著於該金屬箔之一導電膠層，該單面金屬膠帶位於該第一表面與該導電焊帶之間，該導電膠層位於該金屬箔與該第一表面之間，且該導電焊帶直接附著於該金屬箔。

在該匯流電極與該導電焊帶之間加入本發明之單面金屬膠帶仍具有下列功能：應用在太陽能電池片之導電金屬線為銅電鍍製程時，可防止該匯流電極上的銅與該導電焊帶上的錫焊料在形成金屬共晶時，因反應過於劇烈而導致矽基板破裂的發生。因此，本發明之單面金屬膠帶可作為該匯流電極與該導電焊帶之間焊接時的緩衝，以提升該匯流電極與該導電焊帶之間較大的附著力。

1‧‧‧太陽能電池串

1’‧‧‧太陽能電池串

10‧‧‧太陽能電池

10a‧‧‧太陽能電池

10b‧‧‧太陽能電池

101‧‧‧第一表面

102‧‧‧第二表面

103‧‧‧第一電極層

1031‧‧‧匯流電極

1032‧‧‧指狀電極

104‧‧‧第二電極層

11‧‧‧導電焊帶

111‧‧‧金屬核心

112‧‧‧焊料層

12‧‧‧單面金屬膠帶

121‧‧‧金屬箔

122‧‧‧導電膠層

9‧‧‧太陽能電池模組

90‧‧‧太陽能電池

903‧‧‧正面

9031‧‧‧匯流電極

904‧‧‧背面

9041‧‧‧匯流電極

91‧‧‧正面玻璃板

92‧‧‧導電焊帶

93‧‧‧封裝材

94‧‧‧背面板材

100A~100C‧‧‧步驟

圖1為習知太陽能電池模組之剖面示意圖。

圖2為本發明之第一實施例之太陽能電池串之剖面示意圖。

圖3為本發明之第一實施例之第一太陽能電池之平面示意圖。

圖4為本發明之第一實施例之第一太陽能電池之部分剖面示意圖。

圖5為本發明之另一實施例之第一太陽能電池之平面示意圖，其未顯示該導電焊帶。

圖6為本發明之第一實施例之第二太陽能電池之部分剖面示意圖。

圖7為本發明之第二實施例之太陽能電池串之剖面示意圖。

圖8為本發明之一實施例之太陽能電池串之製造方法之流程圖。

圖9為本發明之一實施例之太陽能電池串之製造方法之剖面示意圖，其顯示將一第一太陽能電池及一第二太陽能電池相鄰配置。

圖10為本發明之第一實施例之太陽能電池串之製造方法之剖面示意圖，其顯示將一單面金屬膠帶貼附於該第一太陽能電池之第一表面上。

圖11為本發明之第一實施例之第一太陽能電池之平面示意圖，其顯示將一單面金屬膠帶貼附於該第一太陽能電池之第一表面上。

為讓本發明之上述目的、特徵和特點能更明顯易懂，茲配合圖式將本發明相關實施例詳細說明如下。

請參考圖2，其顯示本發明之第一實施例之太陽能電池串之剖面示意圖。該太陽能電池串1包括：多個太陽能電池10、至少一導電焊帶11及至少一單面金屬膠帶12。舉例，該些太陽能電池10包括相鄰配置的一第一太陽能電池10a及一第二太陽能電池10b，且為單面受光的太陽能電池。該導電焊帶11配置於該第一太陽能電池10a之第一表面101以及該第二太陽能電池10b之第二表面102。該第一表面101(例如背面)為一拋光表面，該第二表面102(例如正面)為一粗糙化表面，且該第一表面101和該第二表面102分別朝向該太陽能電池串1之不同面。

該單面金屬膠帶12包括一金屬箔121及附著於該金屬箔121之一導電膠層122，該單面金屬膠帶12位於該第一表面101與該導電焊帶11之間，該導電膠層122位於該金屬箔121與該第一表面101之間，且該導電焊帶11直接附著(例如焊接)於該金屬箔121。舉例，該金屬箔121可為銅材料所製，該導電膠層122可包括一膠層及多個第一導電粒子，該膠層可為環氧樹脂(epoxy)材料所製，且該些導電粒子可為金屬材料所製，例如鋁 (Al)、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)或其組合的群組。該些導電粒子分佈於該膠層內，藉此該些導電粒子可沿一施壓方向將該導電膠層122電性導通至該金屬箔121。此實施例之單面導電膠帶12只具有一層導電膠層。

請參考圖3及圖4，其顯示本發明之第一實施例之第一太陽能電池之平面及部分剖面示意圖。該第一太陽能電池10a包括位於該第一表面101上之第一電極層103，該單面金屬膠帶12直接附著(例如黏接)於該第一電極層103，而該導電膠層122直接附著(例如黏接)於該第一電極層103。該第一電極層103包括一匯流電極1031及交叉相連於該匯流電極1031的多條指狀電極1032，該單面金屬膠帶12直接附著(例如黏接)於該匯流電極1031。該導電焊帶11包括一金屬核心111及包圍該金屬核心111之一焊料層112，且該焊料層112直接接觸該匯流電極1031之一區域。該金屬核心111可為銅金屬材料，且該焊料層112可為錫焊料。

在該匯流電極1031與該導電焊帶11之間加入本發明之單面金屬膠帶12具有下列功能：第一、應用在太陽能電池片之導電金屬線以銅電鍍製程形成時，可防止該匯流電極1031上的銅與該導電焊帶11上的錫焊料在形成金屬共晶時，因反應過於劇烈而導致矽基板破裂的發生。因此，本發明之單面金屬膠帶12可作為該匯流電極1031與該導電焊帶11之間焊接時的緩衝，以提升該匯流電極1031與該導電焊帶11之間較大的附著力。第二、應用在導電金屬線為以網印銀漿再燒結而形成時，在該匯流電極1031與該導電焊帶11之間加入該單面金屬膠帶12，搭配使用具有較細銀線的匯流電極，不但可以維持該匯流電極1031與該導電焊帶11之間的拉力(亦即附著力)，同時可以減少銀漿的使用。

請參考圖5，其顯示本發明之另一實施例之第一太陽能電池之平面示意圖，其未顯示該導電焊帶11。該單面金屬膠帶12分成多段貼附於該匯流電極1031的不同區域。該單面金屬膠帶 12之各段長度與該匯流電極1031的相對比率則可視附著力、效率需求而做調整。

請參考圖6及圖2，該第二太陽能電池10b包括位於該第二表面102上之第二電極層104，該導電焊帶11直接接觸而附著(例如焊接)於該第二電極層104。本發明之單面金屬膠帶12可以只使用於附著力較差的一面，例如具有拋光表面之背面上的匯流電極。而具有粗糙化表面的正面上的匯流電極，在其附著力符合時，可以不採用本發明之單面金屬膠帶12以確保製程效率，進而避免增加成本。

前述說明是以具有粗糙化正面及拋光化背面的單面受光式太陽能電池為例，但本發明亦可用於雙面都是粗糙化或雙面都是拋光表面的太陽能電池結構，更進一步而言，這些結構的太陽能電池亦可能因為電極材料、製程或其他因素而使正面及背面兩個表面對導電焊帶的附著力不同，同樣可只使用單面金屬膠帶於附著力較差的一面，提高整個電池串的可靠度而避免增加太多成本，或者，利用本發明的焊接結構，業者可選擇原本因附著力不佳而無法用於量產的電極製程或導電漿料配方，可提高設計的彈性，以及進一步減少成本。

請參考圖7，其顯示本發明之第二實施例之太陽能電池串之剖面示意圖。該第二實施例之太陽能電池串1’大體上類似於該第一實施例之太陽能電池串1，類似的元件標示類似的標號，其主要差異為：該第二實施例之第一太陽能電池10a及第二太陽能電池10b為雙面受光的太陽能電池。該第一表面101為一粗糙化表面，該第二表面102為一粗糙化表面，且該第一表面101和該第二表面102分別朝向該太陽能電池串1’之不同面。該第一太陽能電池10a包括位於該第一表面101上之第一電極層103，該單面金屬膠帶12直接附著(例如黏接)於該第一電極層103之匯流電極。該第二太陽能電池10b包括位於該第二表面102上之第二電極層104，另一單面金屬膠帶12直接附著(例如黏接)於該第二電極層104，而該導電膠層122直接附著(例如黏接)於該第二電極層104。該第二電極層104也包括一匯流電極(圖未示)及交叉相連於該匯流電極的多條指狀電極(圖未示)，該另一單面金屬膠帶12直接附著(例如黏接)於該第二電極層104之匯流電極。

該另一單面金屬膠帶12也包括一金屬箔121及附著於該金屬箔121之一導電膠層122，該另一單面金屬膠帶12位於該第二表面104和該導電焊帶11之間，該另一單面金屬膠帶12之導電膠層122位於該金屬箔121及該第二表面104之間，且該導電焊帶11直接附著(例如焊接)於該另一單面金屬膠帶12之金屬箔121。另外，第二實施例中的太陽能電池串亦可採取圖5之作法，即該另一單面金屬膠帶只覆蓋該第二電極層之匯流電極的部分區域，依附著力、成本考量，圖5的作法可以只用於太陽能電池和導電焊帶間附著力較強的一面以減少成本，或者，可以在太陽能電池的兩面都採用圖5的作法，但在附著力較弱的一面，單面金屬膠帶覆蓋匯流電極的面積比率較高。

前述第二實施例的焊接結構，亦可用於雙面都是拋光面太陽能電池結構以及亦可用於其中一面為粗糙面而另一面為拋光面的太陽能電池結構，可提高導電焊帶和太陽能電池表面間的附著力或提高設計的選擇彈性。

圖8顯示本發明之一實施例之太陽能電池串之製造方法之流程圖。該太陽能電池串之製造方法包括下列步驟：

請參考圖9，在步驟100A中，將一第一太陽能電池10a及一第二太陽能電池10b相鄰配置。舉例，該些太陽能電池10a、10b包括：一光電轉換基板、一正面電極(亦即第二電極103)及一背面電極(亦即第一電極104)。該正面電極位於該光電轉換基板之一正面(亦即第二表面102)上，且該背面電極位於該光電轉換基板之一背面(亦即第一表面101)上。該光電轉換基板11是指可以光伏(photovoltaic)效應將光能轉換成電能的基板，亦即具有PN接面(P/N junction)或PIN接面(PIN junction)的矽基板，例如單晶矽或多晶矽基板，該矽基板具有一射極層(圖未示)及一背電場層(圖未示)。該矽基板之主要本體部及該背電場層可為第一導電型，該射極層可為第二導電型並位於該矽基板內靠近該正面處，且該背電場層位於該矽基板內靠近該背面處。

請參考圖10及圖11，在步驟100B中，將一單面金屬膠帶12貼附於該第一太陽能電池10a之一第一表面101上，其中該單面金屬膠帶12包括一金屬箔121及附著於該金屬箔121之一導電膠層122，該導電膠層122於貼附後附著於該第一表面101。在本實施例中，該第一太陽能電池10a及第二太陽能電池10b可為單面受光的太陽能電池，該第一表面101為一拋光表面，該第二表面102為一粗糙化表面，且該第一表面102和該第二表面102分別朝向該太陽能電池串之不同面。該第一太陽能電池10a包括位於該第一表面101上之第一電極層103，在步驟100B中，以將該單面金屬膠帶12貼附於該第一電極層103，而該導電膠層122被附著於該第一電極層103。詳言之，該第一電極層103包括一匯流電極1031及交叉相連於該匯流電極1031的多條指狀電極1032，在步驟B中，將該單面金屬膠帶12貼附於該匯流電極1031。

在另一實施例中，在步驟100B中，該單面金屬膠帶12分成多段貼附於該匯流電極1031的不同區域，如圖5所示。

在又一實施例中，在步驟100B中，該第一太陽能電池10a及第二太陽能電池10b可為雙面受光的太陽能電池，該第一表面101為一粗糙化表面，該第二表面102為一粗糙化表面，且該第一表面101和該第二表面102分別朝向該太陽能電池串1之不同面，如圖2所示。

在其他實施例中，在步驟100B中，該第二太陽能電池10b包括位於該第二表面102上之第二電極層104，另一單面金屬膠帶12直接附著於該第二電極層104，而該導電膠層12直接附著於該第二電極層104。該第二電極層104也包括一匯流電極(圖未示)及交叉相連於該匯流電極的多條指狀電極(圖未示)，該另一單面金屬膠帶12直接附著於該匯流電極，如圖7所示。

在步驟100C中，以焊接方式將一導電焊帶11直接附著於該金屬箔121及附著於該第二太陽能電池10b之一第二表面102，如此以完成該些太陽能電池的電性串接，如圖2及圖3所示。在本實施例中，該第二太陽能電池10b包括位於該第二表面102上之第二電極層104，在步驟100C後，該導電焊帶11直接接觸該第二電極層104，且該導電焊帶11直接接觸該金屬箔121，如圖2所示。

在其他實施例中，該另一單面金屬膠帶12也包括一金屬箔121及附著於該金屬箔121之一導電膠層122，該另一單面金屬膠帶12位於該第二表面102和該導電焊帶11之間，該另一單面金屬膠帶12之導電膠層122位於該金屬箔121及該第二表面102之間，且該導電焊帶11直接附著於該另一單面金屬膠帶12之金屬箔121，如圖7所示。

另外，將多個上述太陽能電池串之陣列平鋪於一背面板材/一封裝材與一正面玻璃板/一封裝材之間，並進行一層壓製程以形成一太陽能電池模組。在該層壓製程時，同時也會對該另一單面金屬膠帶12之導電膠層122再次施壓，如此會確保多個太陽能電池的電性串接。

綜上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之較佳實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

Claims

一種太陽能電池串，包括：相鄰配置的一第一太陽能電池及一第二太陽能電池；一導電焊帶，配置於該第一太陽能電池之一第一表面以及該第二太陽能電池之一第二表面；以及一單面金屬膠帶，包括一金屬箔及附著於該金屬箔之一導電膠層，該單面金屬膠帶位於該第一表面與該導電焊帶之間，該導電膠層位於該金屬箔與該第一表面之間，且該導電焊帶直接附著於該金屬箔；其中：該第一太陽能電池包括位於該第一表面上之一第一電極層，該單面金屬膠帶直接附著於該第一電極層，而該導電膠層直接附著於該第一電極層；該第一電極層包括一匯流電極及交叉相連於該匯流電極的多條指狀電極，該單面金屬膠帶直接附著於該匯流電極；以及該單面金屬膠帶分成多段貼附於該匯流電極的不同區域。
如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池串，其中該導電焊帶包括一金屬核心及包圍該金屬核心之一焊料層，且該焊料層直接接觸該匯流電極之一區域。
如申請專利範圍第2項所述之太陽能電池串，其中該第一表面為一拋光表面。
如申請專利範圍第3項所述之太陽能電池串，其中該第二表面為一粗糙化表面，且該第一表面和該第二表面分別朝向該太陽能電池串之不同面。
如申請專利範圍第4項所述之太陽能電池串，其中該第二太陽能電池包括位於該第二表面上之一第二電極層，該導電焊帶直接接觸而附著於該第二電極層。
一種太陽能電池串製造方法，包括下列步驟：步驟A：將一第一太陽能電池及一第二太陽能電池相鄰配置；步驟B：將一單面金屬膠帶貼附於該第一太陽能電池之一第一表面上，其中該單面金屬膠帶包括一金屬箔及附著於該金屬箔之一導電膠層，該導電膠層於貼附後附著於該第一表面，其中：該第一太陽能電池包括位於該第一表面上之一第一電極層，在步驟B中，以將該單面金屬膠帶貼附於該第一電極層，而該導電膠層被附著於該第一電極層；該第一電極層包括一匯流電極及交叉相連於該匯流電極的多條指狀電極，在步驟B中，將該單面金屬膠帶貼附於該匯流電極；以及在步驟B中，該單面金屬膠帶分成多段貼附於該匯流電極的不同區域；以及步驟C：以焊接方式將一導電焊帶直接附著於該金屬箔及附著於該第二太陽能電池之一第二表面。
如申請專利範圍第6項所述之太陽能電池串製造方法，其中該第一表面為一拋光表面。
如申請專利範圍第7項所述之太陽能電池串製造方法，其中該第二表面為一粗糙化表面，且該第一表面和該第二表面分別朝向該太陽能電池串之不同面。
如申請專利範圍第8項所述之太陽能電池串製造方法，其中該第二太陽能電池包括位於該第二表面上之一第二電極層，在步驟C後，該導電焊帶直接接觸該第二電極層，且該導電焊帶直接接觸該金屬箔。