一种叠瓦式太阳能光伏组件的制作方法

文档序号:15316739发布日期:2018-08-31 23:41阅读:343来源:国知局

本实用新型属于太阳能电池技术领域,特别涉及一种叠瓦式太阳能光伏组件。



背景技术:

太阳能电池是一种利用光生伏特效应将光能直接转化为直流电的器件。根据光电转换材料的不同,太阳能电池包括单晶硅,多晶硅,非晶硅薄膜,碲化镉薄膜,铜铟镓锡薄膜,砷化镓,燃料敏化,钙钛矿,叠层等多个种类。其中最常见的是晶体硅太阳能电池,包括单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池。太阳能电池通常为片状,可以吸收光能并将其转化为电能的一面被称为吸光面或正面,另外一面被称为背面。对于部分太阳能电池,其背面也可以吸收并转化光能为电能,这些太阳能电池被称为双面电池。

将多个太阳能电池电学互连后封装在玻璃或有机聚合物中,得到的可以长期使用的光伏设备,被称之为光伏组件。晶体硅光伏组件中的电池片互联方式,常见的有将电池片顺序排列,以含铜基材的涂锡焊带作为互联条,互联条一端焊接在第一片电池片的正面主栅线上,互联条另一端焊接在相邻的第二片电池片的背面栅线上。第二根互联条的两端分别焊接在第二片电池片的正面主栅线和第三片电池片的背面栅线上,依次类推。由此将所有的电池片串联成一串。

叠片组件采用的是另外一种电池片互联的技术。将太阳能电池片甲的一侧置于另一电池片乙的下方,使电池片甲该侧正面的栅线电极与乙背面的电极相互重合。在两个电极之间采用导电材料形成导电连接。与此同时,电池片乙被置于电池片丙的下方,使得乙正面的栅线电极与丙背面的电极相互重合,在两个电极之间采用导电材料形成导电连接。按照同样的方法,可以将多片电池片依次互连形成电池串。

叠片电池片正面和背面的电极图案,通过在太阳能电池表面金属化的方法制备。常用的金属化方法是采用丝网印刷加烧结的方式将含有银颗粒的导电浆料印制在电池表面,通过调整丝网印刷的网版图形设计,可以改变电极图案。

晶体硅太阳能电池除了电极区域外,正面通常采用氮化硅膜,背面通常为丝网印刷的铝浆料。对于一些特殊的太阳能电池,如正反面都可以吸收光线的双面电池,其背面电极以外的区域表面也采用氮化硅膜而非铝浆料。

叠片组件中电池片电极之间的导电材料包括导电胶,焊带或锡膏等材料。根据导电材料的特性,应选择相应的制备方法。对于采用导电胶形成电学互连的电池串,可以采用点胶机或丝网印刷的方法。

导电胶的主要成分包括树脂材料基体与金属填料。其中的金属填料通常是银或者含银的颗粒。与常用的涂锡铜带相比,导电胶不仅可以和银浆料形成良好的机械粘接力与导电连接,同时也可以与电池片的其它表面,如氮化硅膜层,或是硅材料形成良好的粘接。

由于银是一种贵金属,因此含有银的太阳能电池浆料和导电胶的成本都比较昂贵。可以采用便宜的金属材料如铜、铝、镍,或者非金属导电材料如各种碳材料、氧化铟锡等替代浆料或导电胶中的银,也可以适当地在电池片的表面减少银浆覆盖的面积。现有技术具有以下缺点:

缺点1:电池片背面制作额外的背银电极,在其上面涂覆导电胶,并把焊带粘接在导电胶上。这种方案增加了电池制作中背银的耗量,从而增加了电池的成本;同时由于背银电极不具有铝背场的钝化作用,该方案降低了电池的转换效率。在叠片组件中,通常只有一小部分电池需要背面粘接焊带,但要做到这一点,生产设备需要增加对不同电池背面图案的分选和分别取用,设备变得更加复杂。如果设备没有上述分选和分别取用电池片的功能,则所有电池片都需增加背银电极,从而降低了转换效率,增加了成本。

缺点2:现有技术中电池背面有比较宽的电互连件和绝缘垫条,对于双面组件,电互连件和绝缘垫条对电池背面的遮光效应导致背面发电效率的降低,同时有可能造成热斑等安全隐患。



技术实现要素:

为解决现有技术存在的问题,本实用新型提供了一种叠片光伏组件,该光伏组件结构可以节省金属化电极的浆料耗量,提升电池的转换效率,并可以用于双面叠片组件。

为达到上述目的,本实用新型采用的制备技术方案为:

一种叠瓦式太阳能光伏组件,包括一个或多个太阳能电池串、用于太阳能电池串粘接固定的封装胶膜及用于太阳能电池串密封固定的透明基板,每个太阳能电池串由两个或多个太阳能电池片依次叠层而成;太阳能电池串端部设置有端引线,相邻太阳能电池串的端引线通过端汇流条连接;太阳能电池串上至少一块电池片的正面或背面设置有沿太阳能电池串宽度方向布置的电极引线,该电极引线与电池片上对应的金属化电极导通;相邻的太阳能电池串的正面、背面之间通过电极引线连接;不同太阳能电池串上的电极引线相互连接,或者通过旁路引线相互连接形成电学互联,旁路引线沿太阳能电池串长度方向设置。

同一太阳能电池串上,电极引线所在的太阳能电池片的面积大于其它无电极引线的太阳能电池片面积。

所述的旁路引线与电池片之间设置有绝缘垫条。

所述的电极引线直接与组件的旁路二极管连接,或者通过旁路引线与旁路二极管连接。

所述的电学互联的方式包括直接焊接、导电焊料间接焊接或导电胶粘接。

所述的旁路引线位于太阳能电池串的背面。

所述的电极引线和旁路引线均为铜基材上涂覆有含锡合金的金属焊带金属焊带;截面为圆形、三角形、矩形、圆角矩形或锯齿形,截面积大于0.04mm2、小于4mm2

所述的端引线上设置有孔或槽结构。

所述的透明基板上开孔或开槽,旁路引线、端引线、端汇流条或其他连接导线从透明基板的孔或槽中引出,与旁路二极管一起放置在光伏接线盒中。

相对于现有技术,本实用新型具有以下优点:

本实用新型的光伏叠片组件通过设置电极引线,该电极引线与电池片上对应的金属化电极导通,不同太阳能电池串上的电极引线相互连接,或者通过旁路引线相互连接形成电学互联,使得相邻的电池串进行串联导通,同时通过旁路引线将电荷引入旁路汇流条,避免了额外的背银电极的设计使用,可以提升电池的转换效率,降低了成本。并且电极引线整体与电池片金属化电极导通,制作简单,适合工业化批量生产。

进一步,电极引线所在太阳能电池的面积可以大于同一太阳能电池串中其它无电极引线的太阳能电池的面积,避免电极引线的遮光效应造成所在太阳能电池的热斑。

进一步,电极引线4的截面可以采用圆形,三角形或锯齿形等形状,从而将照射在上面的部分或全部光线反射,并通过组件封装材料透明基板如玻璃或透明背板的二次或多次反射,将电极引线的反射光线重新照射在太阳电池表面,从而提升转换效率,同时也避免电极引线4的遮光效应造成所在太阳能电池的热斑。

进一步,旁路二极管的使用,防止反向偏置电压过高导致电池片被击穿。

附图说明

图1为本实用新型的叠瓦式太阳能光伏组件示意图;

图2为本实用新型的叠瓦式太阳能光伏组件反光原理图;

图3为本实用新型的叠瓦式太阳能光伏组件正面结构示意图;

图4为本实用新型的叠瓦式太阳能光伏组件背面结构示意图。

其中,1为电池串,2为副栅线,3为主栅线,4为电极引线,5为透明基板, 6为封装胶膜,7为端引线,8为端汇流条,9为旁路二极管,10为铝背场,11 为旁路引线,12为绝缘垫条。

具体实施方式

以下结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明:

如图1所示,一种叠瓦式太阳能光伏组件,组件内含有一个或多个太阳能电池串1,每个太阳能电池串1由二个或多个太阳能电池片组成。同一太阳能电池串1内相邻的两片太阳能电池片的相邻边相互重叠,重叠宽度在0.2到2.5毫米。

重叠区域采用具有导电性的材料甲,如导电胶,在二片电池片之间形成导电连接。重叠区域采用具有粘接性或表面融化后具有粘接性的材料乙,如胶、胶带、焊料或焊带等,将二片电池片连接在一起。粘接材料乙与导电材料甲可以是同一种材料。

太阳能电池串1中,有一块或更多块电池片的正面有电极引线4,该电极引线4与电池片正面的金属化电极导通。如图1和图2所示。

电池或电池串1的正面为向光面,背面为背光面。电极引线4可以位于太阳能电池串1的背面,与电池片背面的金属化电极导通。电极引线4与金属化电极形成电学互联的方式包括直接焊接、通过其它材料间接焊接,通过导电胶粘接。

为了避免电极引线4的遮光效应造成所在太阳能电池的热斑,电极引线4所在太阳能电池的面积可以大于同一太阳能电池串中其它无电极引线4的太阳能电池的面积。

为了避免电极引线4的遮光效应造成所在太阳能电池的热斑,电极引线4的截面可以采用圆形,三角形或锯齿形等形状,从而将照射在上面的部分或全部光线反射,并通过透明组件封装材料(透明基板)如玻璃或背板的二次或多次反射,将反射光线重新照射在太阳电池表面。

电极引线4与旁路二极管9连接。电极引线4可以直接与旁路二极管9连接,也可以通过旁路引线11与旁路二极管9连接。

不同电池串1可以共用一根旁路引线11。不同的旁路引线11可以连接到同一根旁路汇流条,并通过旁路汇流条连接旁路二极管9。

电极引线4与旁路引线11形成电学互联的方式包括直接焊接、通过其它材料间接焊接,通过导电胶粘接。

不同电池串1上的电极引线4可以相互连接,也可以通过旁路引线11相互连接。电极引线4与电极引线4形成电学互联的方式包括直接焊接、通过其它材料间接焊接,通过导电胶粘接。

一根电极引线4可以连接多个电池串1。同一块组件中,电极引线4可以位于部分电池串的正面,可以位于部分电池串的背面。

太阳能电池片可以是正反面均能吸收光线发电的双面电池片。

电极引线4与旁路引线11可以是铜基材上涂覆有含锡合金的金属焊带,截面可以是圆形,三角形,矩形,圆角矩形,锯齿形,截面积可以大于0.04mm2,可以小于4mm2

电极引线4与旁路引线11,可以将照射在上面的部分或全部光线反射,并通过透明基板5如玻璃或背板的反射,将反射光线照射在太阳电池表面,从而提升太阳电池吸收的光通量,进而提升组件发电量。

优选地,旁路引线11可以位于太阳能电池串的背面,从而减少对电池片正面的遮挡,提升组件发电量。

旁路引线11与太阳能电池串1背间采用绝缘垫条12如聚酰亚胺膜,硅胶膜,聚对苯二甲酸乙二醇酯膜隔开。绝缘垫条12可以是透明材料。

太阳能电池串的两端有端引线7。端引线7可以是铜基材上涂覆有含锡合金的金属焊带,厚度可以是0.02-0.20mm,宽度可以是0.5-40mm。金属焊带上可以冲孔或开槽,从而减少焊接时焊带内部残余应力,避免造成电池片破裂或隐裂。

相邻太阳能电池串1的端引线7可以相互搭接,形成电导通。相邻太阳能电池串的端引线可以通过共同连接的端汇流条形成电导通。端汇流条8和旁路汇流 11条可以相互重叠,中间用绝缘材料如聚酰亚胺膜,硅胶膜,聚对苯二甲酸乙二醇酯膜隔开。

位于电池串外侧的端引线7或端汇流条8可以折叠到电池串内侧的背面。端引线7与旁路引线11之间,或者旁路引线11与旁路引线11之间,可以根据需要接入旁路二极管9。

电极引线4、旁路引线11、端引线7、端汇流条8、旁路二极管9的示意图如图3和图4所示。图3为电池串正面,图4为电池串背面。

太阳能电池串、电极引线4、旁路引线、端引线、旁路汇流条、端汇流条等可以通过封装材料如乙烯-醋酸乙烯共聚物,聚烯烃,硅胶等材料封装。

封装材料的外侧正面的透明基板5,可以采用玻璃、乙烯-四氟乙烯共聚物或其它透光材料形成前板。

封装材料的外侧背面的透明基板5,可以采用玻璃、光伏背板、玻璃纤维板等材料形成背板。

前板或背板上可以开孔或开槽,并将旁路引线11、旁路汇流条、端引线7、端汇流条8或其连接导线从中引出,从而将旁路二极管9放置在组件外侧。

上述旁路引线11、旁路汇流条、端引线7、端汇流条8或其连接导线,也可以从前板与背板之间的夹缝中引出。

上述引出组件外侧的上述旁路引线11、旁路汇流条、端引线7、端汇流条8 或其连接导线,以及旁路二极管9,可以放置在1个或多个光伏接线盒中。

光伏接线盒的材料可以是聚苯醚、聚碳酸酯等工程塑料。光伏接线盒中可以填充硅胶等绝缘材料。内含端汇流条或其连接线的光伏接线盒可以同时带有一根或二根光伏线缆与相应的连接器,该光伏线缆与端汇流条或其连接线导通。光伏接线盒可以与各种光伏优化器、微型逆变器连接,或是被光伏优化器或微型逆变器所代替。

上述光伏组件的四周边缘,可以安装边框。边框可以全部或部分围合光伏组件的四周边缘。边框的材料可以是各种铝合金,或含有玻璃纤维的聚氨酯等塑料材质。边框与组件之间,可以采用硅胶或胶带密封及固定。

上述电极引线4,旁路引线11,旁路汇流条,在光伏组件正常工作状态下,无电流通过或是仅有微小电流通过。当光伏组件工作异常,例如组件的部分区域被阴影遮挡,或是组件发生了热斑效应时,可以有大量的电流通过电极引线4,旁路引线11,旁路汇流条,同时伴随着旁路二极管9的导通,从而对组件中的太阳能电池片起到保护作用。

对于晶体硅太阳能电池,为了防止反向偏置电压过高导致电池片被击穿,与一个旁路二极管9并联的电池串中的串联电池片数量存在一定的上限。对于叠片组件,可以根据电池串中的电池片的反向击穿电压以及电池串中的串联电池片数量,选择旁路二极管9的数量和规格。图4示意了含有2个旁路二极管的组件版型。如果有需要,可以采用与图4原理类似的方法,形成由3个或更多个旁路二极管的叠片组件版型。

以上,仅为本实用新型的较佳实施例,并非仅限于本实用新型的实施范围,凡依本实用新型专利范围的内容所做的等效变化和修饰,都应为本实用新型的技术范畴。

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