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IBC光伏组件的无主栅技术及封装

无主栅技术介绍

传统晶体硅太阳电池制备工艺中，太阳电池正面的金属电极会遮挡部分受光面积，导致这部分太阳光被反射，无法转换成电能，所以光伏行业希望太阳电池正面的栅线越细越好。但栅线设计的越细，导电过程中的电阻损耗也就越大，因此，传统晶体硅太阳电池的主栅和副栅遵循的设计原则是在遮光和导电之间取得平衡。在工艺不受限制的前提下，如果主栅宽度根据其数量进行优化，光伏组件的光电转换效率也会随着主栅数量的提高及宽度的减小而升高。因此，为了进一步挖掘通过提高主栅数量来提高光伏组件光电转换效率的潜在能力，可以将主栅的汇流及焊接功能区分开，由此可以产生数量更多、宽度更细的主栅[2]。因此，可以制作更细的主栅和更薄的副栅，甚至可以让主栅消失不见，以焊带(铜线)作为太阳电池正面的主栅直接连接到其相邻太阳电池背面的副栅上。这样不仅完成了电流的汇集，还可以实现太阳电池互连，相当于在太阳电池层面取消了传统意义上的“主栅”，因此将此类技术称为无主栅技术，采用此技术的太阳电池即为无主栅太阳电池[3]。此类太阳电池在增加受光面积的同时很大程度上缩短了电流在副栅上传导的距离；此外，价格低廉但导电性较弱的材料也可以应用在此类太阳电池和光伏组件中，不仅可以提高太阳电池的光电转换效率，还可以大幅降低其生产成本。

无主栅技术的发展历程及现状

“无主栅”的概念是由加拿大Day4Energy公司于2008年提出，且该技术获得了Day4Electrode专利，大幅推动与改变了太阳电池的表面金属化及太阳电池之间的互联工艺。在传统的太阳电池制备过程中，利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法镀制减反射层工序后，采用丝网进行副栅及主栅的印刷。而加拿大Day4Energy公司提出的新工艺则不再进行

主栅印刷，而是采用1层内嵌铜线的聚合物薄膜(即铜线导电膜)直接覆盖在太阳电池表面，随着后续层压工艺的进行，一定的层压压力及温度可将导电铜线和丝网印刷的副栅连接在一起，同时完成层压；而铜线的一端会汇集在汇流带上。2011年，无主栅技术在德国RothRau公司的异质结太阳电池中成功应用，最终制备的异质结光伏组件的量产光电转换效率达到了19.3%。随后在2012年，加拿大Day4Energy公司将无主栅技术转让给了瑞士MeyerBurger公司，该技术更名为“SmartWire”。目前(截至本文定稿时间)全世界范围内使用该技术的光伏组件已有200MW的安装容量。与传统的主栅技术相比，SmartWire技术通常采用圆形焊带，其对光伏组件受光面积的影响较少，可以降低电阻损失，使光伏组件的峰值功率提高约3%，同时太阳电池的银浆用量可以减少80%。2012年，德国Schmid公司也发布了其无主栅技术——MultiBusbar。此技术直接将铜线铺设在太阳电池表面，而不是内嵌在聚合物薄膜中；另外，该技术对丝网印刷工序的副栅网版进行了特殊设计，导致在太阳电池上有焊点。与传统的主栅技术相比，MultiBusbar技术可以提高太阳电池的填充因子，降低其电阻损失，同等条件下可以将最终制备的光伏组件的光电转换效率提高0.6%，同时太阳电池的银浆用量也可以降低75%。上述无主栅技术的应用主要集中在国外，中国的太阳电池及光伏组件生产商主推技术为无主栅焊接点胶技术。该技术方案的工艺无需覆盖聚合物薄膜，而是通过点胶体连接焊带与太阳电池，副栅与焊带直接接触相连，采用密集多焊丝设计，增加副栅与焊丝的接触点，每片太阳电池的银浆耗用量可降低50%以上。2022年开始，中国无主栅技术的产业化节奏加快，在太阳电池和光伏组件方面，东方日升新能源股份有限公司、浙江爱康新能源科技股份有限公司陆续推出了无主栅太阳电池和光伏组件；

在设备方面，根据市场调研或Demo机器发客户现场先后顺序介绍：2019-20年度金辰控股子公司金宸星锐研发了第一代无主栅（BC）焊接机，2021-22年度苏州恒途无主栅焊接机（smart-link低温互连专利），2021-23年度深圳光远股份无主栅焊接机（印刷方式），2021-23年度苏州沃特维（焊接+印刷），2021-23年度苏州迈为科技联合华晟推出无主栅焊接机（焊接+点胶），23年-24年度无锡奥特维科技股份有限公司（焊接+印刷），2022-23年度无锡先导智能装备股份有限公司；2023-24年度苏州宏瑞达研发无主栅低温互联技术；

说明：以上时间节点，作者是根据市场调研得出，有异议的地方，联系我们进行更正，谢谢。

无主栅IBC光伏组件的工艺路线及封装材料研究

近些年，一些光伏组件制造商采用新的光伏组件结构设计，将无主栅技术与IBC技术相结合(下文简称为“无主栅IBC技术”)，使焊带可直接连接到相邻太阳电池的背面，替代了在太阳电池正面印刷主栅，将太阳电池正面的遮挡面积