專利名稱：防止晶硅太陽能模塊的有害極化和黑線現(xiàn)象發(fā)生的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā) 明涉及太陽能光伏(PV)系統(tǒng)的多功能絕緣層，該多功能絕緣層可以防止晶硅太陽能模塊的有害極化(PID)和黑線現(xiàn)象的發(fā)生，并可通過上頻譜和下頻譜轉(zhuǎn)換來改進(jìn)輸出功率。
背景技術(shù)：
光伏組件系統(tǒng)的發(fā)電量能力及在外界環(huán)境中的使用可靠性問題是光伏客戶最為關(guān)注的問題。目前光伏客戶投訴的主要訴求點之一就是組件在使用過程中會發(fā)生電池表面的有害極化(PID)誘發(fā)組件功率的大幅衰減以及由于水汽影響形成的黑線、水痕現(xiàn)象，不僅影響外觀，還影響組件的發(fā)電量的能力。目前，很多光伏企業(yè)都在從電池端和組件封裝材料端通過工藝的改善、材料的優(yōu)化來解決PID及水痕的問題。比如專利US8188363B2公開了一種方法，通過在封裝玻璃及封裝膠膜EVA之間設(shè)置一層高體積電阻率的絕緣層，可有效防止電荷在電池片表面積累，防止組件PID現(xiàn)象的產(chǎn)生。水痕及黑線現(xiàn)象主要出現(xiàn)在鄰海市場，由于海邊空氣中水汽較多，且含有鹽分，給微化學(xué)環(huán)境提供了良好的電解質(zhì)，此時，含有鹽分的水汽透過組件的背板滲入組件內(nèi)部，將使得電池表面的銀漿發(fā)生電化學(xué)氧化反應(yīng)，形成氧化銀，也就會產(chǎn)生黑線或水痕現(xiàn)象。所以組件的低水汽透過率處理是非常必要的。目前可同時解決這兩個問題的方法還沒有報道過。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是通過在電池片(solar cell)上下表面用一定的印刷涂覆工藝形成致密的絕緣層，構(gòu)造一種組件內(nèi)電池片的新穎結(jié)構(gòu)。電池片上表面(受光面)可為單純的絕緣材料層，或者是含有熒光轉(zhuǎn)換成分的絕緣層，電池片下表面(背場面)可為含干燥劑成分的絕緣層，從而有效防范PID現(xiàn)象及水痕或黑線現(xiàn)象的產(chǎn)生。經(jīng)實驗證明，本發(fā)明的技術(shù)可應(yīng)用于傳統(tǒng)晶硅組件來防太陽能電池表面有害極化(PID)，使得傳統(tǒng)晶硅組件受PID影響程度僅次于非晶硅薄膜組件，黑線現(xiàn)象可得到有效的遏制，這將大大提高了組件的發(fā)電量，從客戶端的角度為其降低了發(fā)電成本。另外，還可通過光譜的有效轉(zhuǎn)換，充分利用原本無法使用的太陽能部分光源，來提高組件的輸出功率。根據(jù)本發(fā)明的一個方面,一種太陽能電池片的處理方法,其特征在于,包括在太陽能電池片的受光面形成第一絕緣層；在太陽能電池片的背場面形成含干燥劑的第二絕緣層。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，通過在受光面涂敷絕緣材料有機(jī)溶液來形成所述第一絕緣層，通過在背場面涂敷含有干燥劑的絕緣材料有機(jī)溶液來形成所述第二絕緣層。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述第一絕緣層和第二絕緣層包括透明絕緣基質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述第一絕緣層還包括熒光轉(zhuǎn)換材料。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述熒光轉(zhuǎn)換材料以5wt%-10wt%的質(zhì)量百分比均勻分散在絕緣基質(zhì)中。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述熒光轉(zhuǎn)換材料包括銪離子的有機(jī)配合物，或鐿離子的有機(jī)配合物。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述第一絕緣層的絕緣基質(zhì)的光譜透過率為90%以上、厚度約為O. 2-1. 5mm、體積電阻率大于IO16 Ω cm,或大于IO15 — IO18 Ω cm。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述第二絕緣層中所含的干燥劑為二氧化硅、氧化鈣、納米級分子篩、或活性炭。根據(jù)本發(fā)明的一種太陽能電池組件的制造方法，包括形成多個太陽能電池片；以上述方法處理所述多個太陽能電池片；封裝經(jīng)處理的所述多個太陽能電池片。
根據(jù)本發(fā)明的一種太陽能電池片，其特征在于，所述太陽能電池片在其受光面具有含熒光轉(zhuǎn)換材料的絕緣層，在其背場面具有含干燥劑的絕緣層。


包括附圖是為提供對本發(fā)明進(jìn)一步的理解，它們被收錄并構(gòu)成本申請的一部分，附圖示出了本發(fā)明的實施例，并與本說明書一起起到解釋本發(fā)明原理的作用。附圖中圖I示出傳統(tǒng)的晶硅太陽能電池組件。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的晶硅太陽能電池組件。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的晶硅太陽能電池組件的涂覆有絕緣層的電池片結(jié)構(gòu)。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的晶硅太陽能電池組件的涂覆有絕緣層的電池片結(jié)構(gòu)。圖5示出電池片的受光面和背場面絕緣層涂覆區(qū)域。
具體實施例方式圖I示出傳統(tǒng)的晶硅太陽能電池組件，其從上往下包括透明的頂蓋I (例如，玻璃)、封裝膠膜2 (例如EVA)、多個太陽能電池片3、封裝膠膜2 (例如EVA)、以及背板4。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的晶硅太陽能電池組件?？梢钥闯?，通過將本發(fā)明應(yīng)用于傳統(tǒng)的晶硅太陽能電池組件，在每個太陽能電池片3的上表面和下表面分別形成了絕緣層5。根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池片的具體結(jié)構(gòu)在圖3和圖4中詳細(xì)示出。在太陽能電池片的上表面涂覆一層絕緣層5。如圖3所示，該絕緣層5可僅僅為透明的絕緣層。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該絕緣層5的要求可為體積電阻率要大于10的16次方(可另選的，大于10的15次方一 18次方)Qcm;光譜透過率為90%以上，可為PMMA、乙烯-四氟乙烯共聚物或者其他具有相同性能的透明介質(zhì)；厚度約為O. 2-1. 5mm?？蛇x的，如圖4所示，絕緣層5也可為含有填料熒光轉(zhuǎn)換材料7即稀土配合物、有機(jī)染料或者量子點的絕緣層。此時要求熒光物質(zhì)所占比例最大限度不影響可見光透過為宜，通常以5wt%-10wt%的質(zhì)量百分比均勻分散在絕緣基質(zhì)中。如圖3和圖4中所示，在太陽能電池片的下表面(背場面)涂覆一層含有填料干燥劑成分6的絕緣層，其中干燥劑可為二氧化硅、氧化鈣、納米級分子篩、活性炭等等。該絕緣層的基質(zhì)與電池上表面的絕緣層相同，干燥劑的適宜含量隨著不同干燥劑材料而改變，以不影響干燥劑在溶液狀態(tài)下的絕緣基質(zhì)的分散均勻性、絕緣基質(zhì)的可流動性、以及該絕緣基質(zhì)與電池片背場之間一定的剝離強(qiáng)度為宜。干燥劑的通常含量為lwt%-10wt%的質(zhì)量百分比。通過高速機(jī)械攪拌等方法將干燥劑分散在絕緣基質(zhì)溶液中，粒徑越小越好，I微米以下。溶液狀態(tài)的絕緣基質(zhì)在太陽能電池片上下表面的涂覆可通過旋涂、噴霧涂布、濕涂、滴涂或者絲網(wǎng)印刷等方法來實現(xiàn)，涂覆后經(jīng)過一定溫度下的燒結(jié)，可在電池片上下表面形成致密的絕緣層，該一系列的工藝過程均可通過流水線實現(xiàn)大規(guī)模作業(yè)。實施方 案I (圖3所示)a.配制溶液將絕緣材料PMMA溶于四氫呋喃等有機(jī)溶劑中，密度約為I. 1—1. 9KG/L，從而獲得PMMA的有機(jī)溶液，用于形成太陽能電池片上表面(受光面)的絕緣層。按質(zhì)量比9%稱取氧化鈣，通過高速機(jī)械攪拌，均勻分散在上述PMMA溶液中，從而獲得含有氧化鈣的PMMA溶液，用于形成太陽能電池片下表面(背場面)的絕緣層。b.涂敷太陽能電池片表面利用網(wǎng)版或者掩模將電池片的正負(fù)主柵線保護(hù)起來，通過絲網(wǎng)印刷或者噴凃方面分別將PMMA的有機(jī)溶液涂覆在太陽能電池片的上表面(受光面)的非主柵部分，并將含有氧化鈣的PMMA溶液均勻涂覆在太陽能電池片的下表面(背場面)的非主柵部分(如圖5所示)。再將電池片放入燒結(jié)爐中200度以下進(jìn)行燒結(jié)lOmin，等有機(jī)溶劑揮發(fā)干后，會在電池的受光面及背場面均可形成致密的絕緣保護(hù)層5，如圖3所示。此時，再將這些電池進(jìn)行正常工序的電氣連接、封裝，得到的組件將在PID及水痕、黑線方面有很大的優(yōu)勢。對于PID，除了正常的組件封裝保護(hù)外，由于在電池片表面又形成了另外一層致密均勻的PMMA絕緣層，它比單單由EVA等封裝膠膜在電池表面形成的絕緣層與電池片表面結(jié)合更好、更均勻以及絕緣性更好(雙重保護(hù))。該P(yáng)MMA絕緣層將阻止漏電流電荷在太陽能電池表面的累積，有效防止由于電勢差引起的功率衰減。而對于水痕或者黑線，電池片上表面(受光面)涂覆的絕緣層對水汽有一定程度的阻隔，另外，由于在電池片下表面(背場面)涂覆了含有干燥劑氧化鈣的絕緣層，可吸收從組件背板處入侵的水汽，從而有效阻隔水汽從電池片隱裂或者破片處進(jìn)入。通過電池片上表面(受光面)和下表面(背場面)的絕緣層的雙重阻隔，可大幅度減少組件內(nèi)部的水汽含量，從而減少或者避免引起黑線或水痕的氧化銀的產(chǎn)生。該結(jié)構(gòu)工藝實現(xiàn)容易，可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，可廣泛應(yīng)用于組件生產(chǎn)中以有效防止組件PID現(xiàn)象及水痕現(xiàn)象。實施方案2 (圖4所示)該實施方案與實施方案I類似，區(qū)別在于在上述用于太陽能電池上表面(受光面)的溶液中按3%比例加入均勻分散的銪離子的有機(jī)配合物或者鐿離子的有機(jī)配合物。加入上述稀土成分的目的是通過熒光上轉(zhuǎn)換或者熒光下轉(zhuǎn)換的原理，將原本傳統(tǒng)電池不能利用到的或者利用率較低的太陽光如300nm之前或者IOOOnm之后的紅外光轉(zhuǎn)換到太陽能電池最佳利用波段，提高組件功率。由此，在不影響絕緣層的絕緣性的條件下，不光能有效防止PID、水痕的現(xiàn)象產(chǎn)生，還可提高組件功率。技術(shù)效果本發(fā)明所提出的結(jié)構(gòu)相對現(xiàn)有技術(shù)，在保證電池片有效電氣連接、組件有效封裝基礎(chǔ)上，可 有效遏制組件PID現(xiàn)象以及黑線或水痕現(xiàn)象的產(chǎn)生，從而可提升光伏組件的質(zhì)量，降低發(fā)電成本。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池片的處理方法，其特征在于，包括 在太陽能電池片的受光面形成第一絕緣層； 在太陽能電池片的背場面形成含干燥劑的第二絕緣層。
2.如權(quán)利要求I所述的太陽能電池片的處理方法，其特征在于，通過在受光面涂敷絕緣材料有機(jī)溶液來形成所述第一絕緣層，通過在背場面涂敷含有干燥劑的絕緣材料有機(jī)溶液來形成所述第二絕緣層。
3.如權(quán)利要求I所述的太陽能電池片的處理方法，其特征在于，所述第一絕緣層和第二絕緣層包括透明絕緣基質(zhì)。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽能電池片的處理方法，其特征在于，所述第一絕緣層還包括熒光轉(zhuǎn)換材料。
5.如權(quán)利要求4所述的太陽能電池片的處理方法，其特征在于，所述熒光轉(zhuǎn)換材料以5wt%-10wt%的質(zhì)量百分比均勻分散在所述透明絕緣基質(zhì)中。
6.如權(quán)利要求4所述的太陽能電池片的處理方法，其特征在于，所述熒光轉(zhuǎn)換材料包括銪離子的有機(jī)配合物，或鐿離子的有機(jī)配合物。
7.如權(quán)利要求3所述的太陽能電池片的處理方法，其特征在于，所述第一絕緣層的絕緣基質(zhì)的光譜透過率為90%以上、厚度約為O. 2-1. 5mm、體積電阻率大于IO16Qcm,或大于IO15 — IO18Qcm0
8.如權(quán)利要求I所述的太陽能電池片的處理方法，其特征在于，所述第二絕緣層中所含的干燥劑為二氧化硅、氧化鈣、納米級分子篩、或活性炭。
9.一種太陽能電池組件的制造方法，包括 形成多個太陽能電池片； 以權(quán)利要求I 一 8中任一項所述方法處理所述多個太陽能電池片； 封裝經(jīng)處理的所述多個太陽能電池片。
10.一種太陽能電池片，其特征在于，所述太陽能電池片在其受光面具有含熒光轉(zhuǎn)換材料的絕緣層，在其背場面具有含干燥劑的絕緣層。
全文摘要
本發(fā)明公開了防止晶硅太陽能模塊的有害極化和黑線現(xiàn)象發(fā)生的方法。根據(jù)本發(fā)明的一種太陽能電池片的處理方法，其特征在于，包括在太陽能電池片的受光面形成第一絕緣層；在太陽能電池片的背場面形成含干燥劑的第二絕緣層。第一絕緣層可為單純的絕緣材料層，第二絕緣層可為含干燥劑成分的絕緣層。第一絕緣層還可是含有熒光轉(zhuǎn)換成分的絕緣層，從而通過上頻譜和下頻譜轉(zhuǎn)換來改進(jìn)輸出功率。
文檔編號H01L31/055GK102779904SQ20121029306
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者潘秀娟 申請人:常州天合光能有限公司