一种波浪形路径叠片的光伏叠瓦组件及其制备方法与流程

本发明涉及一种光伏叠瓦组件，特别涉及一种波浪形路径叠片的光伏叠瓦组件及其制备方法。

背景技术：

叠瓦组件结构能实现电池单元之间的无缝连接，且其电池单元的迎光面可采用无主栅设计，相对于传统的光伏组件不仅能够减少成本，而且具有独特的视觉效果。而当前市场上常见的叠瓦组件结构设计包括电池单元横向排列和竖直排列的结构设计，可分别参考专利ep3149775b1和us10580917b2。作为常规叠瓦组件结构的基础单元的电池片，其形状往往是矩形。而作为矩形的电池片或电池条，往往按照硅晶圆的内接正方形进行切割得到硅片，并以此正方形硅片为衬底制备得到具有发电功能的电池片，再对该电池片进行激光切割成多个矩形电池条。不管是哪种方式，硅晶圆的发电面积就是其内正接正方形的面积。为了降低成本，提高发电效率，从增大硅晶电池片的发电面积是一个值得研究的方向。

技术实现要素：

本发明的第一个目的是提供一种波浪形路径叠片的光伏叠瓦组件，其能够有效减小硅晶圆的损耗，增加每个硅晶圆的有效发电面积。

实现本发明第一个目的的技术方案是：本发明中波浪形路径叠片的光伏叠瓦组件，包括至少一个电池串；电池串包括多个沿波浪路径以叠瓦形式串联联接的等腰梯形电池片；当具有多个电池串时，多个电池串串联联接和/或并联联接。

上述波浪路径包括多个直线排列的波浪单元路径；所述波浪单元路径包括自然衔接的下圆弧路径和上圆弧路径；下圆弧路径的圆心角θ1与上圆弧路径的圆心角θ2相等；下圆弧路径上设有x个等腰梯形电池片，x≥2；上圆弧路径上也设有x个等腰梯形电池片；等腰梯形电池片的两侧腰的夹角α＝θ1÷x；所述下圆弧路径上的上一个等腰梯形电池片的腰的正面与下一个等腰梯形电池片的腰的背面通过导电胶串联联接；所述上圆弧路径上的上一个等腰梯形电池片的腰的正面与下一个等腰梯形电池片的腰的背面通过导电胶串联联接；下圆弧路径上的等腰梯形电池片的上底边位于下圆弧路径的弧内侧；上圆弧路径上的等腰梯形电池片的上底边位于上圆弧路径的弧内侧。

下圆弧路径的圆心角θ1和上圆弧路径的圆心角θ2均为60°。

上述x大于等于2的整数。优选2或3或4。

本发明的第二个目的是提供一种制备上述波浪形路径叠片的光伏叠瓦组件的制备方法，该方法能够有效减少硅晶圆的材料损耗。

实现本发明第二个目的的技术方案是：本发明中制备上述的波浪形路径叠片的光伏叠瓦组件的制备方法，包括以下步骤：

s1、制定硅晶圆切割制备电池单元的切割布图，切割布图包括外多边形、内多边形以及多条径向切割线；外多边形的边的数量和内多边形的边的数量相等；外多边形的边与等腰梯形电池片的下底边对应且长度相等，内多边形的边与等腰梯形电池片的上底边对应且长度相等；所述径向切割线从硅晶圆的圆心径向向外延伸，径向切割线的数量n通过以下计算公式获得，且n为整数：

其中，每条径向切割线对应经过一条等腰梯形电池片的腰。

s2、根据切割布图进行切割获得电池单元；

s3、将电池单元经制绒、扩散、刻蚀、钝化后获得电池片半成品；

s4、在电池片半成品的正面和背面分别印刷正面电极和背面电极，获得等腰梯形电池片；

s5、按照上述等腰梯形电池片沿波浪路径的排布方式，进行叠瓦形式串联联接，获得电池串；

s6、根据需要选择一个电池串或者多个电池串形成波浪形路径叠片的光伏叠瓦组件；当具有多个电池串时，多个电池串并联和/或串联。

s1-s4工艺步骤的替代方案：制备得到以硅晶圆为基体具有发电功能的电池片，以所述电池片进行激光切割得到等腰梯形电池片，以减少工艺制备成本。

上述外多边形为硅晶圆外圆的内接正多边形，硅晶圆外圆的半径为r；所述内多边形为以半径为r的圆的内接正多边形；所述半径r小于r/2。

本发明具有积极的效果：(1)本发明中电池串以多个沿波浪路径以叠瓦形式串联联接的等腰梯形电池片来组成，不仅能够提升光伏叠瓦组件的视觉效果，而且在制作等腰梯形电池片时能够有效减少硅晶圆的损耗，从而增加每个硅晶圆的有效发电面积。

(2)本发明中下圆弧路径的圆心角θ1、上圆弧路径的圆心角θ2以及等腰梯形电池片的数量x之间的关系能够获得更加美观的电池串，并且能够最大限度提升硅晶圆的切割方案。

(3)本发明中外多边形为硅晶圆外圆的内接正多边形，其中硅晶圆外圆的半径为r；而内多边形为以半径为r的圆的内接正多边形且半径r小于r/2，此举能够进一步增大等腰梯形电池片的发电面积。

(4)本发明中制备上述的波浪形路径叠片的光伏叠瓦组件的制备方法能够根据实际产品尺寸，快速获得切割方案，形成产业化通用方法。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明中波浪形路径叠片的光伏叠瓦组件的结构示意图；

图2为本发明中电池串的结构示意图；

图3为本发明中波浪单元路径上的等腰梯形电池片排列示意图；

图4为本发明中硅晶圆的切割图；

图5为本发明中等腰梯形电池片排列与硅晶圆的切割图的对应关系图；

图6为本发明实施例2中波浪单元路径上的等腰梯形电池片排列示意图；

图7为本发明实施例3中波浪单元路径上的等腰梯形电池片排列示意图。

具体实施方式

(实施例1)

见图1至图3，本发明中波浪形路径叠片的光伏叠瓦组件，包括多个并联连接的电池串1；电池串1包括多个沿波浪路径2以叠瓦形式串联联接的等腰梯形电池片11。

所述波浪路径2包括多个直线排列的波浪单元路径21；所述波浪单元路径21包括自然衔接的下圆弧路径211和上圆弧路径212；下圆弧路径211的圆心角θ1与上圆弧路径的圆心角θ2相等，且θ1＝θ2＝60°；下圆弧路径211上设有2个等腰梯形电池片11；上圆弧路径212上也设有2个等腰梯形电池片11；等腰梯形电池片11的两侧腰的夹角α＝θ1÷2＝30°；所述下圆弧路径211上的上一个等腰梯形电池片11的腰的正面与下一个等腰梯形电池片11的腰的背面通过导电胶串联联接；所述上圆弧路径212上的上一个等腰梯形电池片11的腰的正面与下一个等腰梯形电池片11的腰的背面通过导电胶串联联接；下圆弧路径211上的等腰梯形电池片11的上底边位于下圆弧路径211的弧内侧；上圆弧路径212上的等腰梯形电池片11的上底边位于上圆弧路径212的弧内侧。

见图4和图5，本发明中制备上述的波浪形路径叠片的光伏叠瓦组件的制备方法，包括以下步骤：

s1、制定硅晶圆3上切割制备电池单元31的切割布图，切割布图包括外多边形4、内多边形5以及多条径向切割线6；外多边形4的边的数量和内多边形5的边的数量相等；外多边形4的边与等腰梯形电池片11的下底边对应且长度相等，内多边形5的边与等腰梯形电池片11的上底边对应且长度相等；所述外多边形4为硅晶圆3外圆的内接正多边形，硅晶圆3外圆的半径为r；所述内多边形5为以半径为r的圆的内接正多边形；所述半径r小于r/2；所述径向切割线6从硅晶圆3的圆心径向向外延伸，径向切割线6的数量n＝12，每条径向切割线6对应经过一条等腰梯形电池片11的腰。

s2、根据切割布图进行切割获得电池单元31；

s3、将电池单元31经制绒、扩散、刻蚀、钝化后获得电池片半成品；

s4、在电池片半成品的正面和背面分别印刷正面电极和背面电极，获得等腰梯形电池片11；

s5、按照上述等腰梯形电池片11沿波浪路径2的排布方式，进行叠瓦形式串联联接，获得电池串1；

s6、将多个电池串1并联连接形成波浪形路径叠片的光伏叠瓦组件。

之所以认为以上制备方法能够有效提高硅晶圆的利用率，可通过以下说明得知：

假设：一个硅晶圆进行内接正n边形切割，则切割后所有电池单元的发电面积为：

而当前市场上常见的方形单晶硅片是硅晶圆的内接正方形，其电池单元的发电面积—计算公式为：

a2＝2r²

一般情况下，为了增大硅晶圆内接正n边形切割后的电池单元发电面积，半径r通常小于1/2，a1：a2的数值比计算公式为

本技术方案中采用的数值计算如表1所示，a1：a2的数值比均大于1，说明本技术方案中对硅晶圆电池片的切割方式可增大电池单元有效发电面积，达到节省晶体硅用料的目的。

下表所示为本方案中对硅晶圆切割后的电池单元面积与传统硅晶圆方形硅片切割后的电池单元面积的数值比。

(实施例2)

本发明中下圆弧路径上设有3个等腰梯形电池片11；上圆弧路径211上也设有2个等腰梯形电池片11；等腰梯形电池片11的两侧腰的夹角α＝θ1÷2＝20°。径向切割线6的数量n＝18。

其他技术特征与实施例1相同。

(实施例2)

本发明中下圆弧路径上设有4个等腰梯形电池片11；上圆弧路径211上也设有2个等腰梯形电池片11；等腰梯形电池片11的两侧腰的夹角α＝θ1÷2＝15°。径向切割线6的数量n＝24。

其他技术特征与实施例1相同。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。