Sef型高效光伏电池和sef型高效光伏电池组件的制作方法_2

文档序号:9472927阅读:来源:国知局
;栅状细条纹区域的4个切口区域均分别正对着电池元片受光面上的粗栅线,每个切口区域的宽度与电池元片粗栅线的宽度相同,其长度为粗栅线长度的1/3 至 1/6。
[0026]在电池元片的背光面上,用物理或化学的方法生成厚度为150微米的绝缘层,该绝缘层的平面如图3所示的20条边框线所包围的网格区域。该绝缘层平面最外边的4个棱角分别与电池元片背光面最外边的4个棱角重合。附图3中,网格区域的4个切口区域均分别正对着电池元片背光面上正电极的对外连接区域,其宽度与后者的宽度相同,其长度为后者长度的1/3至1/6。
[0027]如图4所示,其中的斜线区域是用物理或化学的方法在附图3所述绝缘层外表面上生成的金属层,其厚度为50微米;各斜线的(外)包络线相对于电池元片的外边框线后缩500微米;4个边角上的黑色小方块均是该形成电极与形成电源之间的绝缘连接导线的接入焊接点,其大小为ImmX Imm ;斜线区域的4个切口区域均分别正对着电池元片背光面上正电极的对外连接区域,其宽度与后者相同,其长度为后者的1/3至1/6。
[0028]当使用上述SEF型高效晶硅光伏电池来组装第一类SEF型高效晶硅光伏电池组件时,用标称直径为0.4mm的两根裸铜线平行排列在已经排布好的光伏电池阵列之间,两根裸铜线距离为20mm。这两根裸铜线分别是所有SEF型光伏电池外来电场的正、负形成电极的电气接入母线。
[0029]上述第一类SEF型光伏电池组件的对外输出端(这里是形成电源的源头)附设有一个供组件内各SEF型光伏电池片使用的电压变换-稳压电路系统。该类组件内正、负电气接入母线通过标称直径为0.4mm的绝缘软导线分别与该电压变换-稳压电路系统的正、负输出端(形成电源)相连接,或者分别与由组件外部提供的恒压电源的正、负电极(也是形成电源)相连接。每一个SEF型光伏电池受光面和背光面外侧形成电极的一个接入焊接点分别通过标称直径为0.2mm的绝缘软导线就近与上述正、负接入母线作电气连接。
[0030]如果上述SEF型光伏电池单独使用,则该电池的对外输出端附设一个电压变换-稳压电路系统。该SEF型光伏电池受光面和背光面外侧形成电极的一个接入焊接点,分别通过标称直径为0.2mm的绝缘软导线直接与上述电压变换-稳压电路系统的输出端(形成电源)作电气连接。
[0031]二、第二类SEF型高效晶硅光伏电池组件的实施方式
[0032]采用传统的晶硅光伏电池片(简称“电池元片”,下同)来组装本类组件。
[0033]如图5所示的该类光伏电池组件受光面外侧形成电极,该形成电极由金属材料构成,其与组件内部各个电池元片的自身、受光面上的粗细栅线、相邻电池元片负、正电极之间的金属连接片等均隔着厚度大于1.5mm的绝缘层;其平面呈栅网状,每个栅孔的宽度为组件内电池元片的细栅线之间间隔距离的两倍;其每条边框线均与电池组件对应边框线平行,但前者较后者内退2.0mm ;其中间横向粗线宽度为2.0mm,该横向粗线的两个头端就是形成电极的电气接入焊接点;其4条边框线宽度均为1.5mm ;其余栅状网线宽度为400微米;形成电极的所有金属线条厚度均为0.2mm。
[0034]如图6所示的第二类SEF型高效晶硅光伏电池组件背光面外侧的形成电极,该形成电极由金属材料构成,如斜线区域所示;其与组件内部各个电池元片自身、背光面上的正电极、相邻电池元片的负、正电极之间的金属连接片等均隔着厚度大于1.5mm的绝缘层;斜线区域的每条边线均与电池组件对应边框线平行,但前者较后者内退2.0mm ;整个形成电极厚度为0.2mm ;4个边角上的黑色小方块均是该形成电极与形成电源之间的绝缘连接导线的接人焊接点,其大小为ImmX 1mm。
[0035]上述的第二类SEF型高效晶硅电池组件的对外输出端(这里是形成电源的源头)附设有一个供组件内各电池元片使用的电压变换-稳压电路系统。本类组件受光面和背光面外侧的形成电极的一个电气接入焊接点通过标称直径为0.4mm的绝缘软导线分别与该电压变换-稳压电路系统的负、正输出端(形成电源)相连接,或者分别与由组件外部提供的一个恒压电源的负、正电极(也是形成电源)相连接。
[0036]本发明的原理在于:
[0037]虽然下面是以晶硅光伏电池为例来叙述本发明的原理,但显然,该原理对其它材料和其它类型的光伏电池也是适用的。
[0038]《普通物理学》(高等学校教材,1982年修订本,程守洙江之永编,王志符朱詠春等修订,人民教育出版社,下同)明确地指出了以下两点。第一点,任何一类电源(包括传统的即现在被广泛广使用的晶硅光伏电池(电源))的内部都存在着一个“恒稳电场”,这种恒稳电场不随时间变化,且具有与静电场相同的性质。第二点,这种恒稳电场不同于真空或电介质中的静电场。首先,恒稳电场需要依靠电源来维持。其次,电源维持恒稳电场的同时,电源力(属非静电力,下同)推动定向移动的自由电子(或负电荷,下同)克服恒稳电场的静电阻力,不断地从电池的正极经过电池内部达到负极;在这个自由电子定向移动的过程中电源力不断地做功,从而不断地把非电能量转换为定向移动的自由电子的电势能,以对电源外部输出电能。
[0039]问题在于,在光伏电池中电源力究竟是什么力,转换为定向移动的自由电子的电势能的非静电能量究竟又是什么?
[0040]可惜,传统的光伏理论却不论及上述普通物理学所明确指出的,自由电子从电池的正极经过电池内部移动到负极时电池不断进行的、至关重要的那个做功过程。所以,传统的光伏理论不可能对以上两个问题给出正确的答案。
[0041]事实上,普通物理学早已明确:光伏效应中,所谓硅等半导体原子内部的某个电子吸收I个光子的能量而释放出I个光电子的现象属于“内光电效应”;这个光电子仍然留在半导体内;光电子的产生增加了半导体的导电性能。
[0042]爱因斯坦关于光电效应的能量关系式为hv = A+mv2/2,式中h为普朗克常量,V是光子的频率,A是该电子为脱离金属即成为(自由的)光电子而对金属的表面电场所做的逸出功,mv2/2是该(自由的)光电子宏观运动的动能。
[0043]把内光电效应与(外)光电效应加以对比可知:某硅原子系统最外层的某个电子吸收了 I个光子的能量hv,接着该电子脱离该原子系统,成为可以在硅半导体内自由流动的I个光电子;该电子必须对该原子系统做功,才能脱离该原子系统;该电子对该原子系统所做的功,对应于(外)光电效应中的逸出功A。
[0044]这样,只需用半导体材料的禁带宽度Eg去替换逸出功A,就可以得到内光电效应的能量关系式hv = Eg+mv2/2。其中,Eg这一份能量是该电子对该原子系统所做的功,mv2/2是可以自由流动的该光电子(宏观运动)的动能。
[0045]因为量值为Eg的这一份能量是该电子对该原子系统所做的功,所以在该电子脱离该系统而成为一个(自由的)光电子以后,Eg这一份能量必然由失去了该电子的硅原子系统所拥有,而不会由该(自由的)光电子所拥有。由于电池需要维持持续的光电流,这以后的某个时刻,失去电子的该硅原子必须与某一个自由电子,例如从电池正极的外引线流入电池的一个定向移动的自由电子相“复合”。根据能量守恒定律,该复合发生时,Eg这一份能量还会以某种形式被该原子系统释放出来。据实际观察,被该原子系统释放出来的能量是热能和光能(该光能又会转换为电池内部的热能)。
[0046]因为该(自由的)光电子具有宏观运动的动能(mv2/2),那么它就会在光伏电池内部做机械运动。后文非常明确地指出,光电子做机械运动绝不会形成光伏电池中的电流。即该光电子具有的宏观运动的动能mv2/2绝不会转换为光伏电池对外部输出的电能量。在做机械运动的过程中,该光电子可能与某个失去了电子的硅原子(此刻它是正离子)相复合(由能量守恒定律和实际观察,复合发生时该动能mv2/2最终会转换为热能);也可能逐次地与硅半导体的晶格发生碰撞。每次碰撞都将产生热量。这样,该份动能mv2/2会很快消耗殆尽。
[0047]可见,在内光电效应中激发出光电子的每个光子的能量hv( = Eg+mv2/2)全部都转换为热能。另外,那些达到光伏电池(且没有反射和
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