焊带、柔性太阳能电池组件的制作方法

本实用新型涉及太阳能电池领域，特别是涉及焊带、柔性太阳能电池组件。

背景技术：

传统的硬质晶体硅太阳能电池以高效、稳定、廉价的优势占据光伏市场的主导，并籍以大型电站的形式成为一种常规电力来源，广泛应用于大型电站与分布式光伏电站等领域。但是，传统的太阳能电池组件通常为刚性结构，一般采用PET透光膜(约200μm厚)+EVA层(约500μm厚)+单晶硅片或多晶硅片(约180μm厚)+TPE背光板，其面密度通常为2.0～2.5kg/m²，导致太阳能电池组件缺乏柔韧性。

为了使太阳能电池组件具备柔韧性，传统技术通常是将太阳电池材料减薄到50μm以下或者在柔性衬底上直接生长薄膜类太阳电池。然而，太阳能电池材料通常为无机材料，不具备可延展性，无法完成较大的变形，因此仍然限制了其在可穿戴等领域的应用。此外，传统的柔性太阳电池组件的封装也主要是采用柔性前膜、封装胶、柔性支撑材料等来实现电池组件的柔性，在形变过程中存在太阳能电池内部隐裂等问题，将极大影响太阳能电池的稳定性，造成效率衰减甚至组件失效。

技术实现要素：

基于此，有必要针对太阳能电池组件可延展性和稳定性等问题，提供一种焊带、柔性太阳能电池组件，该焊带在各方向均具有较好的变形能力，应用于柔性太阳能电池组件可以实现组件的可延展和折叠等较大的变形效果，提升太阳能电池组件在形变过程中的稳定性。

一种焊带，所述焊带呈中心对称结构，所述焊带包括第一延伸部、拉伸部和第二延伸部，所述拉伸部为曲线段状结构，所述拉伸部的一端连接于所述第一延伸部，所述拉伸部的另一端连接于所述第二延伸部，所述第一延伸部和所述第二延伸部共线，以所述拉伸部与所述第一延伸部的连接点为坐标原点，所述曲线段为至少一个完整周期的正弦曲线段。

在其中一个实施例中，所述正弦曲线段的振幅为A，波长为λ，A:λ＝1:5～3:1。

在其中一个实施例中，所述正弦曲线段的周期数为K，所述K为1的整数倍，所述K≥1。

在其中一个实施例中，所述拉伸部的宽度为d1，所述第一延伸部和第二延伸部的宽度均为d2，d1:d2＝1:1～1:5。

在其中一个实施例中，所述焊带为一体结构。

本实用新型的焊带中心对称，可以在同一个平面内沿任何方向延展。而且，本实用新型的焊带在拉伸过程中，应力分布均匀，拉伸形变程度高且在各方向的拉伸性能无较大差异，弹性恢复性能好。因此，本实用新型的焊带具有较好的形变能力，可广泛应用于柔性产品等领域，实现产品的可变形和可延展功能。

一种柔性太阳能电池组件，包括柔性基板、多个太阳能电池、柔性封装膜，所述太阳能电池设置于所述柔性基板和所述柔性封装膜之间，多个所述太阳能电池之间通过上述焊带串联连接，所述焊带的第一延伸部和第二延伸部连接于相邻的两个太阳能电池的电极上，相邻的两个太阳能电池的电极的正负极不同。

在其中一个实施例中，所述太阳能电池的电极位于太阳能电池面向柔性基板的表面。

在其中一个实施例中，所述第一延伸部和所述第二延伸部均覆盖连接于所述电极。

在其中一个实施例中，所述第一延伸部和所述第二延伸部均完全覆盖所述电极。

在其中一个实施例中，所述焊带之间相互独立。

在其中一个实施例中，所述焊带为镀锡铜带。

在其中一个实施例中，所述太阳能电池的厚度为2μm～200μm。

在其中一个实施例中，相邻的两个太阳能电池的短路电流相差≤2％。

在其中一个实施例中，所述柔性封装膜的厚度为0.02mm～2mm。

在其中一个实施例中，所述柔性基板的厚度为0.2mm～5mm。

在其中一个实施例中，所述柔性基板包括PI基板、碳纤维板中的一种。

本实用新型的柔性太阳能电池组件具有以下有益效果：

本实用新型的柔性太阳能电池组件中，将多个太阳能电池之间通过上述焊带连接成电路，不仅可以减小电池间空隙以保证组件中电池面积的比例，还可以在组件受到拉伸形变时使其具有可延展性能，克服电池部分不可延展的缺陷，且在特定的方向亦能实现折叠，实现了柔性太阳能电池组件的可延展和可折叠等较大的变形效果，提升柔性太阳能电池组件在形变过程中电池本身的稳定性，从而使柔性太阳能电池组件的应用场景更为广泛，为后续柔性可穿戴设备、柔性电子产品等的便携提供了便利。

本实用新型的柔性太阳能电池组件中，任何材质的太阳能电池均可使用，而且，可通过对太阳能电池的排布设计和焊带的分布，实现不同面积大小柔性太阳电池组件的成型。

本实用新型的柔性太阳能电池组件具有轻质、可延展和可折叠等变形特点，作为柔性移动电源，可有望成倍提高光电转换效率，从而在高端移动电子产品、物联网、平流层飞艇、无人机、移动通讯等领域具有非常重大的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型焊带的一实施方式的结构示意图；

图2为图1所示焊带在横向拉伸力作用下的形变结构示意图；

图3为图1所示焊带在纵向拉伸力作用下的形变结构示意图；

图4为本实用新型的焊带的另一实施方式的结构示意图；

图5为对比例1焊带的结构示意图；

图6为对比例2焊带的结构示意图；

图7为对比例3焊带的结构示意图；

图8为本实用新型的柔性太阳能电池组件的一实施例的平面结构示意图；

图9为本实用新型太阳能电池的结构示意图。

图中，1、焊带；2、太阳能电池；3、柔性封装膜；4、柔性基板；11、第一延伸部；12、第二延伸部；13、拉伸部；21、p型区；22、n型区；23、电极；51、第三延伸部；52、第四延伸部；53、第二拉伸部。

具体实施方式

以下将结合附图说明对本实用新型提供的焊带、柔性太阳能电池组件作进一步说明。

如图1所示，为本实用新型的实施方式的一种焊带1，主要起连接作用。本实施例中，所述焊带1是用在太阳能电池组件上的焊接材料，主要用于电池之间的连接，发挥导电聚电的重要作用。

所述焊带1呈中心对称结构，包括第一延伸部11、拉伸部13和第二延伸部12，所述拉伸部13为曲线段状结构，所述拉伸部13的一端连接于第一延伸部11，所述拉伸部13的另一端连接于第二延伸部12，所述第一延伸部11和所述第二延伸部12共线，以所述拉伸部13与所述第一延伸部11的连接点为坐标原点，所述曲线段为至少一个完整周期的正弦曲线段。

具体的，所述正弦曲线段的周期数为K，所述K为1的整数倍，K≥1。在本实施方式中，考虑到K过大，拉伸后，太阳能电池之间间距较大，会导致在相同面积的组件下太阳能电池总数量变少，进而导致柔性太阳能电池组件的受光面积变小。因此，为了保证太阳能电池组件的受光面积，本实施方式中所述正弦曲线段的周期数K＝1。

具体的，所述正弦曲线段的振幅为A，波长为λ。A:λ的值过小会导致焊带1的正弦曲线段趋近于直线，因此可延展的性能受影响。而A:λ的值过大会导致焊带1的正弦曲线段的顶端显得尖而突，难以加工，且会降低焊带1的复原能力。因此，优选A:λ＝1:5～3:1。

所述拉伸部13的宽度为d1，所述第一延伸部11和第二延伸部12的宽度均为d2。所述d2取决于太阳能电池电极的宽度，当d2完全覆盖太阳能电池电极时，可以获得较好的接触效果。而拉伸部用于实现组件的延展性能，如果过细，会导致其与第一延伸部以及第二延伸部的连接点部分应力集中，裂纹扩展使焊带易损坏。因此，优选d1:d2＝1:1～1:5。

具体的，所述焊带1为一体结构，通过模具浇筑或者直接轧制等方式制得，且预先经过处理去除内部应力。

所述焊带1在横向拉伸力作用下的形变结构示意图可参见图2，在纵向拉伸力作用下的形变结构示意图可参见图3。由图2和图3可知，本实施例的焊带1拉伸形变程度高，且在各方向的拉伸性能无差异，具有较好的形变能力。

可以理解，在其它的实施方式中，所述正弦曲线的周期数K可以依据实际使用需求的不同而作任意合适的增加。但是，为了保证第一延伸部11和第二延伸部12共线，且使焊带1呈中心对称结构，所述周期数K为1的整数倍。随着正弦曲线的周期数的增加，焊带1在拉伸时可以提供更长的形变距离，使太阳能电池组件的变形效果更佳，适用于对柔性要求较高的应用领域。且随着对柔性的要求的增加，正弦曲线的周期数K相应增加。如图4所示的实施方式中，所述正弦曲线的周期数K＝2。

本实用新型的焊带中心对称，可以在同一个平面内沿任何方向延展。而且，本实用新型的焊带在拉伸过程中，应力分布均匀，拉伸形变程度高且在各方向的拉伸性能无较大差异，弹性恢复性能好。因此，本实用新型的焊带具有较好的形变能力，可广泛应用于柔性产品等领域，实现产品的可变形和可延展功能。

图8为应用本实用新型的焊带连接而成的柔性太阳能电池组件的示例性结构示意图，图中，所述柔性太阳能电池组件包括柔性基板4、多个太阳能电池2、柔性封装膜3，所述太阳能电池2设置于所述柔性基板4和所述柔性封装膜3之间，多个所述太阳能电池2之间采用焊带1串联连接，所述焊带1的第一延伸部11和第二延伸部12连接于相邻的两个太阳能电池2的电极23上，相邻的两个太阳能电池2的电极23的正负极不同。

结合图9所示，所述太阳能电池2的p型区21和n型区22面向柔性基板4设置，在p型区21和n型区22面向柔性基板4的表面上均设置有电极23，这种背接触结构使焊带1在焊接到电极23的时候不会遮挡入射光，保证太阳能电池2的受光面积。

具体的，所述第一延伸部11和所述第二延伸部12通过焊接的方式连接到电极23上，且第一延伸部11和第二延伸部12均覆盖连接于所述电极23。

优选的，所述第一延伸部11和所述第二延伸部12均完全覆盖所述电极23，所述第一延伸部11和所述第二延伸部12的宽度等于或大于所述电极23的宽度。一方面可以提升太阳能电池2互相串联的导电性能，另一方面可以更好的固定太阳能电池2，避免在变形过程中的局部应力集中，使变形可以通过焊带1的拉伸部13有效实现延展效果，提升整个太阳能电池组件的可靠性。

具体的，太阳能电池2的连接方式为串联连接，需要相邻的两个太阳能电池2的正极与负极串联。可以理解，在采用焊带1进行串联连接时，焊带1之间相互独立，保证太阳能电池的正负极连接正确，不会出现短路的现象，保证太阳能电池组件的输出电压达到较高的值。

具体的，焊带1连接于太阳能电池2之间，发挥导电聚电的重要作用。焊带1的导电性、延展性等性能将直接影响到太阳能电池组件的拉伸和延展效果，以及太阳能电池组件的电流的收集效率。

具体的，所述焊带1包括镀锡铜带、锡铅焊带中的一种，优选为镀锡铜带。

具体的，由于太阳能电池2采用焊带1进行串联连接，太阳能电池2的厚度选择不再局限于50μm以下，可使用厚度为2μm～200μm的太阳能电池2，选择范围更宽。

具体的，为了避免出现短板效应，相邻的两个太阳能电池2的短路电流相差≤2％。

优选的，所述太阳能电池2包括晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、GaAs太阳能电池、CIGS太阳能电池、CZTS太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、有机太阳能电池、染料敏化太阳能电池中的至少一种，不再受太阳能电池2的材料所限制。

考虑到相同种类的太阳能电池2在电学性能及美观度上较优，优选的，柔性太阳能电池组件中多个所述太阳能电池2的种类一致。

优选的，所述太阳能电池2的面积可根据实际需要进行选择，从而可实现不同面积大小的柔性太阳能电池组件的成型。

具体的，所述柔性封装膜3的厚度为0.02mm～2mm，选择范围较宽。

优选的，所述柔性封装膜3包括UV光固胶、PVB膜、PVC膜、PET膜、EVA膜或ETFE膜中的一种。

具体的，所述柔性基板4的厚度为0.2mm～5mm，选择范围较宽。

优选的，所述柔性基板4包括PI基板、碳纤维板中的一种。

本实用新型的柔性太阳能电池组件中，将多个太阳能电池之间通过上述焊带连接成电路，不仅可以减小电池间空隙以保证组件中电池面积的比例，还可以在组件受到拉伸形变时使其具有可延展性能，克服电池部分不可延展的缺陷，且在特定的方向亦能实现折叠，实现了柔性太阳能电池组件的可延展和可折叠等较大的变形效果，提升柔性太阳能电池组件在形变过程中电池本身的稳定性，从而使柔性太阳能电池组件的应用场景更为广泛，为后续柔性可穿戴设备、柔性电子产品等的便携提供了便利。例如，太阳能电池衣物，可根据人的动作进行适量形变，改善了常规组件或柔性太阳能电池只能弯曲而不能延展、且拉伸能力较差的不足。

本实用新型的柔性太阳能电池组件中，任何材质的太阳能电池均可使用，而且，可通过对太阳能电池的排布设计和焊带的分布，实现不同面积大小柔性太阳电池组件的成型。

本实用新型的柔性太阳能电池组件具有轻质、可延展和可折叠等变形特点，作为柔性移动电源，可有望成倍提高光电转换效率，从而在高端移动电子产品、物联网、平流层飞艇、无人机、移动通讯等领域具有非常重大的应用前景。

以下，将通过以下具体实施例对所述焊带、柔性太阳能电池组件做进一步的说明。

实施例1：

该实施例的焊带1包括一体成型的第一延伸部11、拉伸部13和第二延伸部12。拉伸部13为曲线段状结构，拉伸部13的一端连接于第一延伸部11，拉伸部13的另一端连接于第二延伸部12，且第一延伸部11和第二延伸部12共线。以拉伸部13与第一延伸部11的连接点为坐标原点，曲线为至少一个完整周期的正弦曲线，正弦曲线的周期数K＝1。正弦曲线的振幅为A，波长为λ，A:λ＝1:5。拉伸部13的宽度为d1，第一延伸部11和第二延伸部12的宽度均为d2，d1:d2＝1:1。

实施例2：

该实施例与实施例1的区别仅在于，A:λ＝2:5。

实施例3：

该实施例与实施例1的区别仅在于，A:λ＝1:1。

实施例4：

该实施例与实施例1的区别仅在于，A:λ＝8:5。

实施例5：

该实施例与实施例1的区别仅在于，A:λ＝2:1。

实施例6：

该实施例与实施例1的区别仅在于，A:λ＝3:1。

实施例7：

该实施例与实施例1的区别仅在于，d1:d2＝1:3。

实施例8：

该实施例与实施例1的区别仅在于，d1:d2＝1:5。

实施例9：

该实施例与实施例1的区别仅在于，K＝2。

对比例1：

如图5所示，对比例1与实施例1的区别仅在于，周期数K＝0.5。

对比例2：

如图6所示，对比例2与实施例1的区别仅在于，K＝1.5。

对比例3：

对比例3与实施例1的区别仅在于，A:λ＝1:6。

对比例4：

对比例4与实施例1的区别仅在于，A:λ＝4:1。

对比例5：

如图7所示，对比例5的曲线为两个近“U”字型的结构于一端拼接而成。对比例4中，“U”字型结构的深度为h，开口宽度为L/2，曲线段状结构的h：L＝1:5。

对比例6：

该对比例与对比例4的区别仅在于，h：L＝1:1。

对比例7：

该对比例与对比例4的区别仅在于，h：L＝3:1。

将上述实施例1～9与对比例1～7的焊带进行拉伸试验，结果如下：

实施例1～实施例9的焊带的在拉伸过程中，应力分布均匀，拉伸形变程度高且在各方向的拉伸性能无较大差异，弹性恢复性能好。而且，焊带在多次重复拉伸后性能保持较好。

对比例1的焊带K＝0.5，变形后恢复能力较差。且由于焊带是非中心对称结构，在直线拉伸过程中，因纵向恢复力的作用呈现拱形的整体变形。

对比例2的焊带K＝1.5，变形后恢复能力好。但由于焊带也是非中心对称结构，在直线拉伸过程中，也会因纵向恢复力的作用呈现拱形的整体变形。

对比例3的焊带延展率偏低。

对比例4的焊带在重复拉伸实验中，正弦曲线段的尖端出现应力集中导致的损坏。

对比例5、6、7的延展效果与实施例1～实施例9的相近，但在重复拉伸实验中，第三延伸部51与第二拉伸部52的连接点部分、第四延伸部52和第二拉伸部53的连接点出现了疲劳损坏。

实施例10：

(1)选用超薄晶硅太阳能电池，厚度为30μm。设计为背接触结构，使电极集中在背面。

(2)采用钎焊的方法将3×3个超薄晶硅太阳电池采用实施例1的焊带串联在一起，焊带为镀锡铜带，焊带完全覆盖电极，相邻的两个超薄晶硅太阳电池的短路电流相差≤2％。并用导线引出，组成太阳能电池电路。

(3)按从上到下依次为0.5mm的EVA封装膜、超薄晶硅太阳能电池、2mm的PI基板的顺序进行叠层，再进行层压，得到柔性太阳能电池组件。

实施例11：

(1)选用超薄晶硅太阳电池，厚度为20μm。设计为背接触结构，使电极集中在背面。

(2)采用钎焊的方法将2×2个超薄晶硅太阳电池采用实施例1的焊带串联在一起，焊带为镀锡铜带，焊带完全覆盖电极，相邻的两个超薄晶硅太阳电池的短路电流相差≤2％。并用导线引出，组成太阳能电池电路。

(3)按从上到下依次为0.8mm的PVB封装膜、超薄晶硅太阳电池、4mm的PI基板的顺序进行叠层，再进行层压，得到柔性太阳能电池组件。

实施例12：

(1)选用超薄晶硅太阳电池，厚度为50μm。设计为背接触结构，使电极集中在背面。

(2)采用钎焊的方法将4×4个超薄晶硅太阳电池采用实施例1的焊带串联在一起，焊带为镀锡铜带，焊带完全覆盖电极，相邻的两个超薄晶硅太阳电池的短路电流相差≤2％。并用导线引出，组成太阳能电池电路。

(3)按从上到下依次为1mm的PET封装膜、超薄晶硅太阳电池、1mm的碳纤维基板的顺序进行叠层，再进行层压，得到柔性太阳能电池组件。

实施例13：

(1)选用CIGS太阳电池，厚度为5μm，衬底为不锈钢衬底；

(2)采用钎焊的方法将9×9个CIGS太阳电池采用实施例1的焊带串联在一起，焊带为镀锡铜带，焊带完全覆盖电极，相邻的两个CIGS太阳电池的短路电流相差≤2％。并用导线引出，组成太阳能电池电路。

(3)按从上到下依次为0.2mm的ETFE封装膜、CIGS太阳电池、2mm的PI基板的顺序进行叠层，再进行层压，得到柔性太阳能电池组件。

实施例14：

(1)选用钙钛矿太阳电池，厚度为2μm，衬底为不锈钢衬底；

(2)采用钎焊的方法将8×4个钙钛矿太阳电池采用实施例1的焊带串联在一起，焊带为镀锡铜带，焊带完全覆盖电极，相邻的两个钙钛矿太阳电池的短路电流相差≤2％。并用导线引出，组成太阳能电池电路。

(3)按从上到下依次为0.5mm的UV光固胶封装膜、钙钛矿太阳电池、2mm的碳纤维基板的顺序进行叠层，再进行层压，得到柔性太阳能电池组件。

实施例15：

(1)选用非晶硅太阳电池，厚度为15μm，衬底为不锈钢衬底；

(2)采用钎焊的方法将18×12个非晶硅太阳电池采用实施例1的焊带串联在一起，焊带为镀锡铜带，焊带完全覆盖电极，相邻的两个非晶硅太阳电池的短路电流相差≤2％。并用导线引出，组成太阳能电池电路。

(3)按从上到下依次为0.6mm的PVC封装膜、非晶硅太阳电池、5mm的PI基板的顺序进行叠层，再进行层压，得到柔性太阳能电池组件。

实施例16：

该实施例与实施例11的区别仅在于，选用的太阳电池厚度为200微米，平面可延展性能与实施例1性能一致，但曲面结构的包覆效果较差。

实施例17：

该实施例与实施例11的区别仅在于，选用的柔性封装膜为0.02mm。

实施例18：

该实施例与实施例11的区别仅在于，选用的柔性封装膜为2mm。

实施例19：

该实施例与实施例11的区别仅在于，选用的基板为5mm的PI基板。

实施例10～实施例19得到的柔性太阳能电池组件质量轻，具有可延展和可折叠的变形效果，且在形变过程中太阳能电池本身的稳定性较好，可应用于柔性可穿戴设备、柔性电子产品、高端移动电子产品、物联网、平流层飞艇、无人机、移动通讯等领域。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。