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电池片制备工艺、电池片制备装置及电池片有效专利 发明

技术领域

[0001] 本申请涉及电池片制备技术领域,具体涉及一种电池片制备工艺、电池片制备装置及电池片。

相关背景技术

[0002] 为了提高电池串组的功率,目前的光伏设备中,会将整片电池片一分二、或者一分三、或者更多。
[0003] 但是,整片电池片被分割后,其被分割的断口端具有悬挂键,会影响电压,最终降低电池组件的性能,导致电池片本身抗弯强度差、光电转化功率低。

具体实施方式

[0023] 下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。
[0024] 首先参照图1,图1展示了一种分片工艺。整片电池片1被分为多个独立的电池片1’/1”/1”’……;其中,相邻两个电池片被分开的一侧为电池片的断口端。可知,断口端是整片电池片1被分割后形成的断裂位置;由于该位置被割开,整片电池片1的内部暴露;虽然断口端的暴露部分也会自然氧化,但其形成的氧化层钝化程度不够,分子活跃度高,会导致电池片的光电转化效率下降。
[0025] 为此,本申请揭示了一种电池片制备工艺,至少对电池片断口端进行钝化处理,使得电池片断口端形成绝缘层;通过形成绝缘层,使得电池片断口位置钝化,进而去掉悬挂键、降低表面态,减少电池片的功率损耗、并提高电池片的可靠性。
[0026] 具体地,参照图2,电池片制备工艺包括如下步骤:通过激光对整片电池片1表面进行划线;沿划线将整片电池片1掰开,使得整片电池片被分为多个电池片1’/1”;对电池片1’/1”进行钝化处理,使得电池片断口端形成绝缘层2。
[0027] 容易理解的,直接对整片电池片1进行分割的话,断口端容易参差不齐,分割质量无法保证。为此,在分裂整片电池片1前,先通过激光在整片电池片1表面进行划线,划出分割线3;通过分割线3将整片电池片1被分为多个符合规格的电池片1’/1”;再沿分割线3分开整片电池片1,获得所需的电池片1’/1”。
[0028] 进一步地,对钝化处理而言,一般可以采用两种方式;一种是化学镀膜,例如,采用热氧化法或笑气氧化或臭氧化或硝酸溶液化学法沉积,进而在断口形成SiO2膜层;又例如,采用PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,等离子体增强化学的气相沉积)、CVD(Chemical Vapour Depositio,气相沉积)或PVD(Physical Vapor Deposition,物理气相沉积)方法沉积,形成Al2O3膜层或含有Al2O3的膜层;还或者,采用ALD方法沉积。
[0029] 需要解释的,采用PECVD或CVD沉淀工艺时,会对电池片进行烧结,工艺温度较高,而高温会损害电池片表面的银浆。
[0030] 为此,一实施方式中,钝化处理采用ALD沉积技术。
[0031] 具体地,原子层沉积(Atomic Layer Deposition,ALD)技术是一个以表面化学气相反应为基础的纳米薄膜沉积技术。它通过将两种以上化学源分开导入反应腔,其间对表面饱和反应后的气相反应产物及未反应的气体吹扫干净,可以将物质以单原子膜形式镀在基底表面;因此,可以对所沉积的薄膜的厚度及均匀度精确控制在原子层厚度范围内。用原子层沉积(ALD)以及等离子体原子层沉积(PEALD)制造SiO2、Al2O3、SiNx等材料的纳米叠层和复合材料,从而钝化断口端、延长少子寿命、提升电池片的光电转换效率。
[0032] 更具体地,采用ALD沉积技术时,将电池片1’/1”置入ALD反应室中,通过惰性气体将化学源材料载出,以在电池片断口端发生化学反应,形成绝缘层2。
[0033] 其中,化学源材料用于提供硅源、铝源和/或氧源,在ALD反应室中,根据工艺所需的温度和真空度,脉冲相关化学源材料,再利用惰性气体进行清洗;经过多次脉冲和清洗,最终在电池片断口端形成所需厚度的复合薄膜,即构成绝缘层2。
[0034] 需要补充的是,对电池片断口端进行钝化处理,可以是仅对电池片断口端进行处理,例如,仅将电池片断口端置入ALD反应室中进行钝化处理;也可以是对整个电池片进行处理,例如,将电池片直接置入ALD反应室中进行钝化操作;均能够实现在电池片断口端形成绝缘层2。
[0035] 进一步地,由于整片电池片1被分裂、形成具有断口端的小片电池片,可知,断口端是不平整的;基于ALD生长的特性,其构成的复合绝缘层2能够较好地包覆在复杂结构的表面,进一步保证断口端与其周围界面的连接位置被包覆,形成良好的绝缘层2、确保钝化效果。
[0036] 对钝化处理而言,另一种实施方式,是在电池片断口端直接包覆绝缘层2。例如,直接对电池片断口端喷涂绝缘材料,以构成绝缘层2。
[0037] 具体地,整片电池片1被分成若干小的电池片后,可以对电池片断口端喷射或者涂抹绝缘材料(例如,绝缘漆、或者绝缘塑胶、或者绝缘膜),由此,在电池片断口端构成绝缘层2。
[0038] 本申请还揭示了一种电池片制备装置,能够实现上述电池片制备工艺;电池片制备装置包括:划片机构10,用于对整片电池片1表面进行划线;掰片机构20,设于划片机构10下游,能够沿划线掰开整片电池片1;钝化机构30,设于掰片机构20下游,能够对掰开的电池片1’/1”进行钝化处理。
[0039] 具体参照图3,划片机构10包括:承载台11,用于承接整片电池片1;激光设备12,其工作端正对承载台11,能够射出激光对承载台11上的整片电池片1进行划线。整片电池片1被置于承载台11上,由承载台11递送到激光设备12下方;激光设备12射出激光,按设定的行程在整片电池片1上划出分割线3,将整片电池片1划分为多个小片。
[0040] 其中,激光设备12包括激光发射器和激光驱动组件,激光驱动组件连接激光发射器、并能够驱动激光发射器沿竖直和/或水平方向运动,以便于控制激光发射器沿预设轨迹在整片电池片1上划出所需的分割线3。具体地,激光驱动组件可以根据预设轨迹的需要,设置多组直线驱动机构(例如,采用电缸或者直线模组等驱动构件),以便于按要求驱动激光发射器走位。
[0041] 另外,为了保证激光划片的稳定性,承载台11上可以开设有气孔、连通外部的抽气设备;如此,整片电池片1置于承载台11上后,抽气设备能对承载台11内部进行抽真空,以构成承载台11内部负压,进而吸住整片电池片1、防止整片电池片1位移。
[0042] 进一步地,划片机构10还包括检测件,能够检测承载台11上整片电池片1的位置和状态,进而将信息传递给控制系统,以便于控制系统控制激光设备12准确地在整片电池片1上进行划线。其中,检测件可采用CCD(Charge-coupled Device)相机。
[0043] 一具体实施方式中,参照图3和图4,将整片电池片1一分为二;此时,划片机构10能够在整片电池片1表面划一直线,将整片电池片1分别第一部分1’和第二部分1”;掰片机构20包括:第一提取件21,用于提取第一部分1’;第二提取件22,用于提取第二部分1”;转动驱动件23,连接第一提取件21和/或第二提取件22、并能够驱动第一提取件21和第二提取件22相对转动。
[0044] 具体地,第一提取件21和第二提取件22并排设置,且二者之间通过转轴24转动连接;转轴24沿分割线3的延伸方向设置;第一提取件21和第二提取件22提取第一部分1’和第二部分1”时,转轴24正对分割线3;转动驱动件23驱动第一提取件21和第二提取件22绕转轴14旋转,能够沿分割线3掰断整片电池片1。
[0045] 其中,转动驱动件23可以采用气缸、电缸等直线驱动构件;转动驱动件23的输出端通过Y接头转动连接第一提取件21和第二提取件22中的一个,第一提取件21和第二提取件22中的另一个相对固定设置;转动时,转动驱动件23驱动第一提取件21和第二提取件22中的一个朝向另一个旋转,即可掰断整片电池片1。或者,转动驱动件23可以采用两组直线驱动构件,分别通过Y接头转动连接第一提取件21和第二提取件22;如此,转动时,转动驱动件
23可以驱动第一提取件21和第二提取件22分别朝向对方旋转、进而掰断整片电池片1。
[0046] 其中,第一提取件21和第二提取件22可以采用吸盘。
[0047] 钝化处理采用ALD沉积技术时,钝化机构30包括:ALD反应室31,至少能够容置电池片的断口端;至少一个进料管32,进料管32一端连通ALD反应室31、另一端连通外部的供料装置;至少一个进气管33,进气管33一端连通ALD反应室31、另一端连通外部的供气装置。
[0048] 其中,供料装置用于提供上文所述的化学源材料(即硅源、铝源和/或氧源);具体地,根据工艺需要,分别设置所需的供料装置,再通过进料管32分别连通ALD反应室31;进料管32上设有控制阀,能够根据工艺将对应的、气态的化学源供入ALD反应室31中。同理,供气装置用于提供上文所述的惰性气体,进气管33上也设有控制阀,能够根据工艺将惰性气体供入ALD反应室31中。所有化学源材料均与惰性气体连接,惰性气体作为ALD反应的载气和吹扫气体。
[0049] 进一步地,ALD反应室31内还设有加热装置及冷却装置,能够调控ALD反应室31内的温度,以满足反应的需要。另外,ALD反应室31内还有真空装置,能够调节ALD反应室31内的真空度,以满足反应的需要。具体的温度和真空度参数与实际反应相关,此处不做详述。
[0050] 电池片放置在ALD反应室31中,通过ALD反应,气体在基片上发生化学反应,形成复合薄膜,即构成绝缘层2。
[0051] 另外,钝化处理采用喷涂绝缘材料时,就包括喷射装置或者涂抹装置(未图示),装置内容置有气态或者液态的绝缘材料;电池片进入装置后,即可对断口端进行喷射或者涂抹。
[0052] 需要补充的是,对电池片断口端进行钝化处理,可以是仅对电池片断口端进行处理,例如,仅将电池片断口端置入ALD反应室31、或者喷射装置、或者涂抹装置中进行钝化处理;也可以是对整个电池片进行处理,例如,将电池片直接置入ALD反应室31、、或者喷射装置、或者涂抹装置中进行钝化操作;均能够实现在电池片断口端形成绝缘层2。
[0053] 本申请还揭示了一种电池片,通过上述的电池片制备装置制备而成。这类电池片的断口端具有绝缘层2,具有良好的可靠性和光电转换效率。
[0054] 此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或部件的过程、方法、系统、产品或设备,没有限定于已列出的步骤或部件,而是可选地还包括没有列出的步骤或部件,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或部件。
[0055] 以上所述仅为本申请的实施例,并非因此限制本申请的专利范围,凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其它相关的技术领域,均同理包括在本申请的专利保护范围内。

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