电池胶水
模块，其中预切割的晶体硅太阳能电池——或称瓦片——被组装成太阳能模块将预切割的电池以瓦片状方式层叠放置，这一技术在过去几年中获得了市场的高度关注。模块中的这种电池单元叠放方式的主要优点是模块输出功率增加，因为其封装效率更高，且没有（其他问题或限制）电池之间的非活跃空间。另一个好处是，电池生产过程无需进行重大修改这是必要的。首个商用市场上的模块使用导电胶（ECAs）将预切割的电池连接成串。本文将证明，使用具有优化性能的导电胶将带来可靠的太阳能电池性能模块。粘合性能，如粘合强度、杨氏模量、体积电阻率和接触电阻与ECA组装模块的热循环可靠性数据相结合。适用技术适合已证明适用于大批量生产。
目的目前市场上大多数太阳能组件都是由带状连接的晶体H型电池组成的，其中电池单元并排排列，并通过焊接将带状物与这些电池单元相互连接。其优点是这种方法成本低，且技术稳健。然而，存在一些这种模块设计的缺点包括高电阻损耗以及与极薄晶圆的不兼容性。一模块组装领域一项有前景的新进展是叠片电池技术，该技术利用预先切割的晶体电池像屋顶瓦片一样层层叠放（见图1）不同预切割的晶体电池实现了相互连接通过导电（ECAs），其相较于焊接的优势在于能够吸收应力。
基于该技术的商用更高功率密度模块是Ailete太阳能电池板系列[1]和LINGLITE®太阳能电池板[2]。引入此功能的最重要驱动因素另一种模块设计是增加功率输出，由于屋顶板中的电流较小而减少欧姆损耗串，硅和金属之间没有残余应力，与更薄的电池和其他电池技术兼容，最后，也是最重要的，由于更紧密的电池封装，优化了电池到模块的有效面积修改细胞生产工艺。
目前，市场上已有能够大规模生产瓦片模块的设备[3]本文介绍了通过结合使用正确的导电粘合剂有了精确的架线组装工具，就模块而言，叠瓦模块技术具有巨大的潜力以降低的成本实现功率输出和可靠性性能。在本文中，我们将展示热循环的可靠性单电池板模块和1米长串模块的数据。材料特性本文研究的两种材料都是丙烯酸酯基ECA，它们具有高反应性在150°C下，固化可以在不到15秒内完成。介绍了ECA-A和ECA-B的材料性能见表1。为了具有良好的瓦片模块性能，ECA需要具有良好稳定的电气性能性能结合了强大的附着力和吸收应力的能力。表1中的可靠性数据显示不同ECA对镀银铜带和镀锡铜带的接触电阻。镀银带状物用于模拟银母线和导电粘合剂之间的模块中的电接触。
所使用的色带与模块中用于将不同串相互总线连接的色带相同。ECA-A是一种高密度导电胶，对Sn-、SnPb-和Sn-Pb-具有可靠的电性能在非层压条件下在-40°C至85°C之间热循环后以及在储存后，镀银铜带在非层压条件下，温度为85°C，湿度为85%。第二种材料是ECA-B，它是一种低密度材料热循环后镀银铜带上具有稳定电性能的导电胶在非层压条件下为40°C至85°C，在85°C和85%湿度的开放条件下储存后。由于这种粘合剂密度低，需要较低的重量来粘合木瓦。粘合强度这两种材料非常相似，铝与铝的结合强度都达到了10MPa以上材料。表1。ECA-A和ECA-B的材料特性。
表1. ECA-A和ECA-B的材料特性
使用应用材料工具[3]。ECA在电池银母线上的应用是通过丝网印刷实现的。作为两个ECA的参考迷你模块，其中材料是通过分配施加的。详细信息组装如表2所示。微型模块由五块瓦片（单电池模块）组成。对于这些单细胞模块，使用工程级质量的单晶PERC太阳能电池。这些细胞按效率分类0.1%的区间将观察到的变化与变化的参数联系起来，而不是与单元格方差联系起来。对于总线串，使用SnPb涂层铜带，并用ECA-a进行带连接。为了比较，两种铜带微型模块也被焊接。使用ECA-A或ECA-B进行闪亮附着。
ECA的量为不同迷你模块之间的差异取决于印刷垫的数量。所有焊盘宽350µm，长5 mm不同的衬垫均匀地分布在瓦片的整个长度上。瓦片的重叠为1.8毫米。ECA固化温度为150°C。由40块1米长的木瓦串组成的模块（串模块）以相同的方式组装但不同的PERC太阳能电池被印刷并切割成六块瓦片。对于巴士这些SnPb涂覆的Cu带没有通过导电粘合剂相互连接，而是焊接在一起。对于细胞间的附着，每块瓦片上印有12个垫，每组四个，彼此靠近。垫子宽750µm，长4mm。木瓦的重叠为1.5毫米。ECA固化温度为150°C。虽然在组装过程中，EVA被用作封装材料，将电池连接到玻璃和背板上。
表2。瓦片电池模块和1米长串模块的详细信息。
模块性能使用Ailete的爱乐特GHT电池测试仪测试了迷你模块的性能。在图2a和2b中分别示出了五瓦单电池模块的填充因子（FF）和功率输出（Pmax）。唯有打印在应用材料公司工具上的迷你模块如图2所示。对于ECA-A一个细胞上的粘合剂，从18%到100%相对重量/细胞不等，对于ECA-B一个细胞的相对重量从8%变化到50。通过以下方式促进了细胞上施加量的变化具有3、6、9或12个焊盘或全线设计的特殊设计屏幕。确定应用的材料量在施加粘合剂之前和之后测量细胞。物料量的称重误差微型模块相片电池型单晶PERC5个带状疱疹/细胞单晶PERC6块瓦片/单元反光罩1.8毫米1.5毫米衬垫尺寸不同衬垫数量5毫米乘0.35毫米或整条线11个垫子4毫米乘0.75毫米闪亮连接ECA-A或ECA-BECA-A或ECA-B
带状连接ECA-A或焊料应用方法打印或分发打印应用低于3%。在一个单元格上施加的ECA-A的最高量（100%值）用于计算相对ECA-A和ECA-B的重量/单元。
随着ECA的交易量增加，FF和Pmax也会增加。每个电池模块的功率输出增加2%ECA-B的相对重量/细胞为8%至50%。这表明ECA沉积物有可能大幅减少而不会显著影响模块和ECA-B的电气性能，特别是允许低沉积，对微型模块的功率输出影响很小。为了模拟室外条件的影响，迷你模块和1米长的串模块在-根据IEC 61215:2005标准，温度为40°C和85°C。在图3a和3b中，ΔPmax是ECA-A和ECA-B显示了热循环。图3所示的数据是每个模块的两个迷你模块的平均值条件。0循环数据点在所有图中都是热循环开始前的初始测量值，将作为参考，确定Pmax随循环次数变化的百分比。
在-40°C至85°C的600次循环后，所有迷你模块的功率输出下降不到3%。一些当应用较低的ECA量时，ECA-B的Pmax损失更大。例如，迷你模块ECA-B的相对重量/细胞仅为8%，其∆Pmax平均下降2.9%，而平均下降对于相对重量/电池为22%的微型模块，其效率为1.1%。ECA-A也可以观察到同样的趋势，尽管较少明显，功率输出损失较低。例如，对于18%，∆Pmax分别为1.5%和1.1%ECA-A的相对重量/细胞比为44%。这可能表明，每单位细胞的ECA含量非常低电池可能会降低模块的长寿命性能，尽管原因可能是使用了三到六个连接点，数量可能太少，无法在骑脚踏车兜风；可能需要应用更均匀分布的图案。因此优化尺寸很重要，
以优化模块中ECA的使用。除了迷你模块外印刷了ECA，制作了参考迷你模块，其中ECA被分配到电池的母线上。对于两个ECA，无论材料如何，所有迷你模块的功率输出损失均为0.7%被分发或印刷。当然，这可能与施加的材料量有关，而材料量是相同的在这两种情况下。然而，根据预先进行的测试，打印提供了最简单的方法来减少由于易于改变屏幕设计以减少衬垫的数量和尺寸，因此可以减少施加的材料量。
在此外，以200 mm/s的速度打印时，可以在一次行程中打印完整的单元格，而以200 mm/s的速度分配时只准备了一块瓦片。因此，基于太阳能电池的母线设计，印刷是一种更快的应用与使用一个分配工具相比，该技术提高了四到六倍。标准模块中的带状物通常是通过焊接完成的，在这项工作中，几乎所有的微型模块都是如此带上附有ECA-A。研究与ECA的连接是否对带的性能有影响对于微型模块，ECA工艺与标准焊接总线进行了基准测试。数据如下在图4中，是每种情况下两个迷你模块的平均值：相对重量/单元为44%的迷你模块
使用ECA-A或焊料的ECA-A总线在-40°C至85°C的循环时间内进行评估。
基于结果表明，用ECA将带状物连接到串上可以产生更好的微型模块可靠性性能，见图4。带ECA附件的迷你模块在功率输出，而通过焊接，我们发现功率输出下降了2.04%。这可能与强者有关从焊接温度冷却后观察到电池翘曲。电池翘曲要高得多与电池翘曲相比，焊接所需的约270°C的高温会使电池冷却下来。
图4。使用ECA-A作为瓦片连接和带状连接组装的单电池模块的热循环性能与使用ECA-A作为瓦片连接和焊接带组装的单电池模块相比。为了进一步评估丙烯酸酯ECA的性能，组装了1米长串的完整模块并从-40°C循环到85°C，见图5。对于ECA-A，所提供的数据是三个字符串的平均值，对于ECA-B，绘制了两个字符串的平均值。模块中使用了与全线沉积物中类似的重量/单元对于图3中的单电池模块，与ECA-A的100%数据点和ECA-B的50%数据点相关。ECAB在200次热循环后仅显示功率输出下降了1%以下。
200后Pmax差异较小可以看到ECA-A和ECA-B的热循环与初始Pmax输出的比较。这很可能是与ECA-B相比，ECA-A的接触电阻和体电阻率较低模块组件中使用了相同的体积和接触面积。此外，可以注意到功率输出ECA-A的性能正在改善。已经观察到热循环时功率输出的增加之前的时间，很可能与模块组装过程的差异有关。所以，为了更好地了解针对影响可靠性性能的不同参数，我们进行了一项新的研究，以了解设备的生产设置、背板的类型以及封装材料的类型ECA将预切割的晶体硅太阳能电池相互连接的模块的性能。
图5。ECA-A和ECA-B组装模块的热循环性能。结论使用导电材料以可靠的方式组装瓦片模块已被证明具有以下两个方面单电池模块以及全1米串模块。此外，研究表明，使用电导电材料作为带状物的总线材料比带状物的焊接更有利。此外，展示了这些ECA在大批量工艺中的应用性能。事实证明，极低没有大的性能下降的沉积物是可能的。这些结果共同表明通过使用ECA，实现了可靠性、成本竞争力的瓦片模块技术。
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