一种电池片测试组件和装置的制作方法

1.本技术涉及电池片技术领域，具体而言，涉及一种电池片测试组件和装置。


背景技术：

2.能源是人类生存和发展的物质的基础，光伏能源是人类可直接获取的、可再生的清洁能源，近几十年来，光伏技术得到了飞跃式的发展，量产的电池转换效率最高已经超过25％，但是光伏发电要成为廉价、可大规模应用，从而替代传统发电方式的能源途径，还需要继续降低光伏发电的应用成本。作为高效光伏产品的电池片暂露头角，而电池片的电性能测试是电池片研究生产的重要环节。
3.对于有主栅的电池片，常用的测试方法是使用密集的铜探针组或铜丝簇作为正面电极接触电池片的正面主栅，使用铜台面等作为背面电极接触电池片的背面。该测试方法通常可以实现与电池片正负极良好接触，完成电性能测试。但是采用铜探针组或铜丝簇测试电池片时，铜探针必须紧密接触电池片，必然会对电池片的局部施加一定的压力，导致电池片存在隐裂的风险。而且铜探针长时间使用会产生磨损，需要定期更换，会增加电池片的生产成本和生产时间。另外，不同的主栅电池具有不同的栅线图形(主栅的数量、位置、宽度不同)，使用铜探针组或铜丝簇测试不同的电池片时，需要调整铜探针的位置，测试过程复杂。
4.为了降低发电成本，又开发了一些无主栅电池，无主栅电池只印刷了细栅，没有印刷主栅，这种无主栅电池的电性能测试难度更大。虽然目前已有一些用于测试无主栅电池的方法，但是都没有脱离探针组或铜丝簇，利用脱离探针组或铜丝簇接触细栅，这种测试方法仍然存在电池片容易隐裂，以及增加生产成本和生产时间的问题。更为关键的是，由于细栅相对主栅宽度更小，采用铜探针或铜丝和细栅接触时，存在接触不良的问题，会产生一定的测试误差，导致电池片电性能数据测试不精确。


技术实现要素：

5.本技术实施例的目的在于提供一种电池片测试组件和装置，通过与电池片面接触的方式进行性能测试，能够实现电池片性能精确测试，且降低电池片隐裂风险，节约成本。
6.第一方面，本技术实施例提供了一种电池片测试组件，用于测试电池片，其包括测试膜，测试膜的光透过率不低于88％，测试膜包括叠加设置的支撑层和用于与电池片的正面相接触的石墨烯层。
7.在上述实现过程中，测试膜包括支撑层和石墨烯层，石墨烯层能够与电池片的正面进行面接触，且测试膜的光透过率不低于88％，对电池片(可以为有主栅电池片，也可以为无主栅电池片)进行性能测试时，采用整张的测试膜作为正面接触电极，太阳光透过测试膜照射于电池片的正面，电池片产生的电流通过石墨烯层收集并导出。由于测试膜采用的是与电池片面接触的方式，尤其是石墨烯层可以和电池片的每一根栅线接触：对于有主栅电池片，石墨烯层主要与电池片正面的所有主栅接触；对于无主栅电池片，石墨烯层与电池
片正面的所有细栅接触，保证测试膜和电池片的充分接触，最大程度上的减小因接触不良产生的电流、功率损耗，保证测试的精确性；而且面接触的方式还能够降低电池片隐裂风险，节约成本。
8.另外，为了保证石墨烯层的光透过率，石墨烯层需要足够薄，通过支撑层可以在保证光透过率的前提下使石墨烯层平整铺开，从而与电池片充分接触；而且支撑层的光透过率高，保证测试膜整体的光透过率；支撑层不导电，保证电流只能由石墨烯层收集、导出。
9.在一种可能的实现方式中，石墨烯层的厚度为0.5～1.01nm；和/或，石墨烯层的光透过率不小于96％。
10.在上述实现过程中，当石墨烯层的石墨烯原子层数不超过3层时，即厚度不大于1.01nm，石墨烯层的光透过率高达97.7％以上，但石墨烯原子层数小于2层，即厚度小于0.5mm，厚度太小，则无法完全平铺开，石墨烯层甚至会发生有些区域的石墨烯间断的现象，无法与电池片充分接触。
11.在一种可能的实现方式中，支撑层的材质为聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，pet)、聚酰亚胺(pi，polyimide)、聚苯乙烯(polystyrene，ps)、碳本酸丙烯乙酸、聚(4
‑
甲基戊烯)tpx、高透聚丙烯(polypropylene，pp)或高透尼龙pad；和/或，支撑层的厚度为0.2～0.3mm；和/或，支撑层的光透过率不小于92％。
12.在一种可能的实现方式中，还包括用于撑开测试膜的绝缘边框，绝缘边框围设于测试膜的边缘。
13.在上述实现过程中，为了保证测试膜整体的光透过率，测试膜的厚度较小，无法保持平整和张力，采用绝缘边框围设于测试膜的边缘，不仅能够撑开测试膜，使测试膜能够保持平整和张力，而且保证绝缘边框框内的测试膜能够与相应大小的电池片进行面接触。
14.在一种可能的实现方式中，绝缘边框包括第一绝缘边框和第二绝缘边框，测试膜的边缘被夹持于第一绝缘边框和第二绝缘边框之间。
15.在上述实现过程中，采用相对应的第一绝缘边框和第二绝缘边框就能撑开测试膜。
16.在一种可能的实现方式中，绝缘边框包括金属框，金属框与测试膜相接触的区域设置有绝缘层。
17.在上述实现过程中，采用硬度较高的金属框能够撑开测试膜，且保持平整和张力；利用绝缘层避免电流传导至金属框，从而保证电流只能由石墨烯层收集、导出，保证测试精确性。
18.在一种可能的实现方式中，还包括用于引出导线的导电层，导电层设置于石墨烯层的边缘，且与石墨烯层电性接触。
19.在上述实现过程中，由于石墨烯层的厚度非常小，薄的石墨烯层不便于引出具有一定粗度的导线，石墨烯层上设置导电层，导电层不会与电池片直接电性接触，且导电层便于引出导线，从而实现石墨烯层与测试仪之间的电连接；导电层设置于石墨烯层的边缘，不会遮挡或接触与石墨烯层面接触的电池片。
20.第二方面，本技术实施例提供了一种电池片测试装置，用于测试电池片，其包括用于与电池片的背面相接触的导电台和第一方面提供的电池片测试组件。
21.在上述实现过程中，对电池片进行测试时，电池片置于测试膜和导电台之间，测试
膜作为正面接触电极与电池片的正面接触，导电台作为背面接触电极与电池片的背面接触，即电池片测试装置与电池片的正面、背面都采用面接触的方式，从而可以保证充分的收集电流，保证测试的精确性。
22.在一种可能的实现方式中，导电台和测试膜分别引出导线；和/或，还包括测试仪，导电台和测试膜分别与测试仪电连接。
23.在上述实现过程中，导电台和测试膜分别引出导线，可以连接测试仪的负载，从而实现电池片的电性能测试。
24.在一种可能的实现方式中，导电台由多块平铺设置的导电板间隔组成。
25.在上述实现过程中，在导电台上预留用于设置输送皮带的空间，以便利用输送皮带将电池片自动传输至导电台上，从而实现电池片的自动化传输和测试。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
27.图1为本技术第一实施例提供的一种电池片测试组件的结构示意图；
28.图2为图1另一视角的结构示意图；
29.图3为本技术第二实施例提供的一种电池片测试装置的结构示意图；
30.图4为本技术第三实施例提供的一种电池片测试装置中的铜台面的结构示意图；
31.图5为本技术第四实施例提供的一种电池片测试组件的结构示意图；
32.图6为图5另一视角的结构示意图。
33.图标：100
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电池片测试组件；110
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测试膜；111
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pet层；112
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石墨烯层；120
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绝缘边框；121
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铝合金框；122
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绝缘层；130
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导电铜片；200
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电池片测试装置；210
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铜台面；220
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导线；230
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测试仪；240
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电池片；310
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铜台面；311
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铜板；400
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电池片测试组件。
具体实施方式
34.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。
35.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
36.因此，以下对在附图中提供的本技术实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
37.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
38.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位
置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
40.第一实施例
41.请参看图1和图2，本实施例提供的一种电池片测试组件100，其用于测试电池片，作为测试装置中的正面接触电极，本技术实施例中的正面接触电极需要实现与电池片的正面相接触。该电池片测试组件100包括测试膜110和用于撑开测试膜110的绝缘边框120，测试膜110的光透过率不低于88％，测试膜110包括叠加设置的pet层111和用于与电池片的正面相接触的石墨烯层112，绝缘边框120围设于测试膜110的边缘。为了便于区分说明电池片的两面，特在此说明：电池片的正面是指在测试时的受光面，即接受太阳光照射，并产生电流的面；与正面相对的面为背面。
42.发明人发现：石墨烯的电阻率只有约10
‑6ω
·
cm，比铜或银更低，为当今电阻率最小的材料；石墨烯具有超强的力学性，其硬度超过金刚石，断裂强度达到钢铁的100倍，非常耐磨，可以持久使用，便于维护保养，因此石墨烯非常适合作为正面接触电极的接触材料。但是石墨烯的光透过率不容易控制，为了保证石墨烯层112能平整铺开，与电池片正面充分接触，且光透过率满足要求，石墨烯层112的厚度控制为0.5～1.01nm；石墨烯层112的光透过率不小于96％。本实施例中，石墨烯层112的石墨烯原子层数为3层，厚度约1.005nm，光透过率约为97.7％。
43.为了保证厚度很小的石墨烯层112能够完全铺开，本技术实施例中的石墨烯层112铺设于pet层111上，作为一种实施方式，石墨烯层112是在pet层111的单面镀石墨烯形成的，为了保证测试膜110整体的光透过率，pet层111单面镀石墨烯，即只在pet层111与电池片相接触的面镀石墨烯形成石墨烯层112。由pet层111和石墨烯层112组成的测试膜110的强度高、耐磨性强，维护成本低。同时为了保证测试膜110整体的光透过率，pet层111的厚度一般为0.2～0.3mm；pet层111的光透过率不小于92％。本实施例中，pet层111的厚度为0.25mm；pet层111的光透过率约为93％。在其他实施例中，pet层111还可以用pi层、ps层、碳本酸丙烯乙酸层、tpx层或高透pp层、高透尼龙层代替，需保证测试膜110整体的光透过率及对石墨烯层112的支撑作用。
44.本技术实施例中，绝缘边框120为单框，也可以为叠加设置的双框，而且每个框体可以为全框形，也可以为半框形，并不做限制，只要保证绝缘边框120将测试膜110撑开即可。本实施例中，绝缘边框120包括相对应的第一绝缘边框120和第二绝缘边框120，测试膜110的边缘被夹持于第一绝缘边框120和第二绝缘边框120之间，即利用第一绝缘边框120和第二绝缘边框120将测试膜110夹在中间，并通过固定件将它们固定在一起，或者直接粘合在一起。在其他实施例中，绝缘边框120还可以仅为一个边框，设置于测试膜110的一侧，并
通过固定件将它们固定在一起，或者直接粘合在一起。
45.本技术实施例中，绝缘边框120可以为绝缘材质制成的框体，也可以为主体是导电材质制成的框体，同时配合绝缘措施。本实施例中，绝缘边框120的主体为金属框，具体是质轻、便于加工的铝合金框121，铝合金框121与测试膜110相接触的区域设置有绝缘层122，绝缘层122可以选择各类绝缘材料，绝缘材料的选择范围包括：pet薄片及其他塑料薄片、陶瓷片、橡胶垫等。
46.为了实现将电池片正面产生的电流导出并测试，测试膜110需要引出导线，石墨烯层112上与绝缘边框120相对应的区域设置有用于引出导线的导电层，具体地，导电层设置于石墨烯层112的边缘，且与石墨烯层112电性接触。本实施例为导电铜片130，导电铜片130必须和石墨烯层112相接触，从而将石墨烯层112收集的电流导出。
47.以用于158.75mm测试电池片为例，本实施例的电池片测试组件100从整体结构上看，包括测试膜110和设置于测试膜110边缘的框形结构：从中部看，该电池片测试组件100由下至上依次为石墨烯层112、pet层111，从边缘看，该电池片测试组件100由下至上依次为铝合金框121、绝缘层122、导电铜片130、石墨烯层112、pet层111、绝缘层122和铝合金框121这7层结构。在铝合金框121上开孔，每条边开2个孔，再用螺丝把7层结构紧紧的固定在一起，从而形成电池片测试组件100。其中，最上和最下的铝合金框121的厚度均为10mm，共同作为支撑结构，绝缘层122的厚度均为2mm；导电铜片130的厚度均为1mm；pet层111的厚度为0.25mm，导电铜片130可以引出导线，连接到测试仪的负载装置。
48.本技术实施例中，电池片测试组件100的框形结构(铝合金框121)的内框尺寸建议设计为电池片面积的1.5倍以上，形状可以为正方形或长方形；电池片测试组件100在使用时，电池片置于最下方的铝合金框121内，且电池片的正面与石墨烯层112相接触，电池片的边缘与框形结构相距一定间隙，保证电池片产生的电流只能直接传导至石墨烯层112进行检测，避免传导至其他层结构而发生损耗。
49.第二实施例
50.请参看图1至图3，本实施例提供的一种电池片测试装置200，用于测试电池片240，其包括用于与电池片240的背面相接触的导电台和第一实施例的电池片测试组件100，以及测试仪230，导电台和测试膜110的导电层分别引出导线220与测试仪230电连接。
51.本技术实施例中，导电台为铜台面210或其他金属的导电台面，本实施例中，导电台为铜台面210，铜台面210的下面或侧面可以引出导线220，本实施是在铜台面210的侧面引出导线220并连接到测试仪230的负载装置。
52.本实施例中，铜台面210为整片结构，采用铜台面210与电池背面接触，作为背面接触电极，铜台面210的尺寸≥电池片240尺寸，可以确保电池片240完全置于导电台上，电池片240的背面栅线与铜台面210良好接触。另外，铜台面210的尺寸应该小于边框结构(铝合金框121)的内框尺寸，从而能够调节导电台和石墨烯层112之间的距离等于电池片240的厚度，从而保证电池片240的正面和背面分别和石墨烯层112和铜台面210充分接触。
53.本技术实施例对应电池片240背面的接触电极为导电台，具体为铜台面210，导电台的边长尺寸建议为160～200mm之间；导电台要求平整，平整度不超过0.02mm。在测试时，导电台设置的水平高度应低于石墨烯层112设置的水平高度约一个电池片240的厚度距离，以保证对电池片240的压力。
54.本技术实施例的电池片测试组件100不仅可以测试有主栅电池，也可以测试无主栅电池，即可以测试任何图形栅线设计的电池片240，不受主栅线数量、位置、间距等影响，且测试精确；而且对电池片240的尺寸兼容能力强，设计合适pet层111尺寸及铜台面210的尺寸，可以兼容所有尺寸的电池片240，电池片240兼容能力强)；测试过程简单，无需调整接触位置。
55.电池片测试装置200测试电池片240的流程如下：
56.1.将电池片240放置在铜台面210上，电池片240的背面与铜台面210相接触，电池片240的正面(受光面)向上；
57.2.将铜平台正上方的电池片测试组件100下降，使石墨烯层112紧密接触电池片240的正面；
58.3.启动测试开关，进行测试。
59.第三实施例
60.请参看图3和图4，本实施例提供的一种电池片测试装置200，该结构与第二实施例的大致相同，不同之处在于：导电台由多块平铺设置的导电板间隔组成，即铜台面310由多块平铺设置的铜板311间隔组成，该间隔区域内可以设置皮带或轨道，实现电池片240自动输送至铜台面310上。
61.第四实施例
62.请参看图5和图6，本实施例提供的一种电池片测试组件400，该结构与第一实施例的大致相同，不同之处在于：绝缘边框120为单框，从整体结构上看，电池片测试组件400包括测试膜110和设置于测试膜110边缘的框形结构：从中部看，该电池片测试组件400由下至上依次为石墨烯层112、pet层111，从边缘看，该电池片测试组件400由下至上依次为导电铜片130、石墨烯层112、pet层111、绝缘层122、铝合金框121这5层结构，绝缘层122为不导电胶层。
63.综上所述，本技术实施例的电池片测试组件和装置通过与电池片面接触的方式进行性能测试，能够实现电池片性能精确测试，且降低电池片隐裂风险，节约成本。
64.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。