PV組件的功率輸出由電池效率和組件內的光及電阻損失決定。組件制造過程的良率由發生的(特別是在互連工藝中)電池破損決定。為了實現大大降低太陽電池組件成本,必須提高組件效率、減少材料成本并增加加工良率。
ECN Solar開發了制造太陽電池組件的新工藝,效率比較高,互連工藝中的電池片破損少。另外,該組件制造工藝也適合用于薄硅片,能顯著降低成本。這一組件工藝是基于背接觸MWT電池和導電背板箔片,低溫互連工藝與層壓工藝相結合。這種集成電池-組件結構是重大的技術進步。
本文將討論這一概念及制造工藝,以及可靠性測試結果和分析失效機理,這些可以為進一步改進組件設計以達到更長的組件壽命提供資料。實際上,ECN的這一技術已經獲得了IEC61215和IEC61730認證,目前已大規模進入市場。在德國弗賴堡(Freiburg)舉行的第三次MWT討論會上,各公司宣布的2012年MWT產能接近1GW。
與標準參考組件比較,STC組件功率輸出比較高(背接觸組件)。背接觸組件的室外性能在ECN的室外測試設施中測定。結果給出了電流與功率輸出與背接觸組件的光照射間的關系,并與標準H圖形組件作比較。組件設計和工藝也有可能在未來降低成本,文中將討論其路線圖。
組件的設計和制造
背接觸電池的優點不僅是電池效率比較高,而且能具有不同的互連和組件設計。所有的觸點都在電池背面這一事實允許用匯流條互連,或把電池置于有集成于此導電箔片中的互連圖形的背板上。電池之間的電接觸通過導電粘合劑或焊接劑實現。粘接方法能使密封材料和粘接劑在層壓過程中同時固化,因此是全集成方法。組件集結的示意圖見圖1.互連箔片由Tedlar-PET的層壓板組成,在PET的上面是導電金屬柵,Cu的上面是絕緣層(接觸點處除外)。
這種組件設計也允許使用不同的制造技術,因為不再需要在串焊機上焊接。與荷蘭公司Eurotron協同開發的這種組件制造工藝中,組件的制造步驟如下:1) 放置導電箔片,2) 絲網印刷粘合劑, 3) 在背面密封板上沖孔,4) 拾取與放置電池片,5) 放置正面密封板,6) 放置正面玻璃板,7) 翻轉組件(玻璃板面朝下放在層壓機上),8) 層壓。這一制造工藝步驟與有串焊工藝的標準組件制造的比較示于圖2。
這意味著電池片僅用拾放機器人處理一次,在150℃層壓期間僅有一次加熱步驟。故這種組件制造工藝可以處理更薄更脆的電池片。此外,這種直接層壓工藝要快4倍,生產每Wp需要的人力更少,約少1.5倍。
除了減少電池處理步序、溫度較低及加工較快的這些優點外,目前的缺點是在此組件中要用到二類新材料,即導電背板和導電粘合劑。這些引起了規模生產可行性、成本和可靠性問題。本文將討論說明可靠性得到了證實、了解了失效機理、可以滿足成本準則、大規模生產也在發展之中。