光伏电池组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光伏电池组件。
【背景技术】
[0002]US20120060895公开了一种光伏电池组件，包含光伏电池的矩阵，其中光伏电池经串联连接成可产生个别电池在组件端子处的输出电压的总和。光伏电池组件可为太阳能收集模块，其更包含封装件及电连接。该串联连接通过该矩阵遵循交替往复图案(alternating back and forth pattern)以协助旁路二极管(bypass d1de)的连接。在该往复图案中，该串联连接每次从矩阵的边缘沿着一行垂直向内到达该行的一半(通过三个电池)，然后到下一个行的中点以及通过该下一个行回到边缘，从那里到后面的行以及再度向内等等。在矩阵的最后一个行处，该串联连接跨到对面的边缘以及在该边缘继续同样的往复图案。
[0003]这些旁路二极管并联连接至电池组。在US20120060895中，形成此一组的串联连接电池向内沿着往复图案中的一行到达该行的一半以及从电池回到下一个行的半路。旁路二极管本身在光伏电池组件中为众所周知。它们补偿被遮蔽电池用作负电压电源的效应，这与能量的耗散有关。该旁路二极管截去超过电池组的压降，改道发送电流绕过该组。US20120060895的往复图案在容易装设旁路二极管的矩阵边缘处暴露接到在组头尾的电池的连接部。
[0004]不过，在US20120060895中，用于沿边缘的旁路二极管，以及使用于相对边缘之间的连接的空间，可能减少可用于能量收集的面积。当旁路二极管的个数增加时，这个问题会加重。尽管旁路二极管抵消由整个组件的遮蔽引起的能量损失，当组中部分电池的遮蔽导致旁路二极管正向偏压时，由组中的任何电池产生的能量会损失。因此，命中许多组中的少数几个电池(例如，在矩阵边缘上的)的棘手遮蔽仍然可能造成能量产生量不成比例地减少。减少此损失可通过减少每个组的电池面积，亦即，增加给定面积的旁路二极管数。但是在US20120060895的电池中，这会减少可用于能量收集的面积。
[0005]优选地，太阳能电池组件结合直流至交流转换电路经组配成可产生交流线路电压(例如220伏特交流)。此转换电路通常包含直流-直流转换器，接着直流-交流转换器。该直流-直流转换器补偿输出电压波动，例如由遮蔽、线路电压波动等引起的。在标称直流电压大体等于峰值线路电压时，可优化直流-直流转换器的效率。有直流-交流转换器在其中做补偿的转换电路也为众所周知。这些对于此类直流电压同样更有效率。
[0006]W02010037393A1公开了一种太阳能电池组件，其中直流-直流转换器用来增加组件的输出电压。这些太阳能电池分成用串联方式耦合的次电池(sub-cell)。直流-直流转换器连接至许多次电池的串联连接。直流-直流转换器用来升高组件的直流输出电压至高于标准线路电压(例如，220伏特交流)的水平，以促进转换至有该线路电压的交流。在没有直流-直流转换器下，以各自产生0.5伏特的硅基太阳能次电池而言，最佳直流-直流转换需要500个以上的次电池以实现310伏特直流来实现此交流电压。直流-直流转换器用在大不相同的直流电压会提高成本和降低组件的平均操作寿命。利用高于0.5伏特的高电压可能有必要增加电池之间的距离以提供充分的电绝缘。但是增加距离会导致光收集面积减少，从而太阳能模块有较少的单位面积输出功率。
【发明内容】
[0007]本发明的目标主要是要提供一种光伏电池组件，例如太阳能收集模块，其中该组件有高比例的面积使用于能量收集。提供一种光伏电池组件，其包含由数个光伏电池组成的矩阵，提供这些电池的串联连接的电连接结构，以及并联连接该串联连接的各个部分的旁路二极管。优选使用所有的背接触光伏电池，亦即，背面包含各自接至电池的基极区域及射极区域的触点的电池。该电连接结构包括由第一子矩阵连接图案组成的行。这些第一子矩阵连接图案中的每一个在由光伏电池的行和列组成的子矩阵内提供串联连接。每个第一子矩阵连接图案提供该串联连接的各个部分中的一个，在该矩阵的多个光伏电池行上延伸，沿着连续的列来回通过这些多个行。在这些第一子矩阵连接图案的一对行的末端处的这些第一子矩阵连接图案间接地相互连接。通过提供该串联连接的各个部分中的其它部分的第二子矩阵连接图案来提供该连接，而不是用导体连接这些第一子矩阵连接图案。这些第二子矩阵连接图案中的每一个在有由光伏电池组成的行和列的子矩阵内提供该串联连接。这些第二子矩阵连接图案该矩阵的多个列上延伸。这使得有可能使用用于光伏电池的组装表面积来实现这些第一子矩阵连接图案行之间的连接。
[0008]该第一子矩阵连接图案及该第二子矩阵连接图案中的每一个在有由光伏电池组成的行和列的子矩阵内提供该串联连接。优选地，该子矩阵为矩形或有斜角的矩形，且更优选为方形。在该矩形子矩阵的第一角落处的光伏电池位于该第一子矩阵连接图案或该第二子矩阵连接图案中的串联连接的一部分的末端处。在该行末端的该第一子矩阵连接图案及该第二子矩阵连接图案的这些第一角落相互毗邻。该第一子矩阵连接图案及该第二子矩阵连接图案在这些第一角落处相互电气连接。在一实施例中，在位于该对的各个行末端的第一子矩阵连接图案中，该第一角落远离该对的另一行，即，该子矩阵中至少有一个光伏电池行介于在第一角落的光伏电池与另一第一子矩阵连接图案行之间。这在第一角落处的电池之间产生对应于多个中间光伏电池的距离，该距离经由通过第二子矩阵连接图案连接的光伏电池桥接。
[0009]在一具体实施例中，在该矩形子矩阵的第一角落及第二角落的这些光伏电池位于该子矩阵连接图案中的串联连接部分的相对的两端。该第一角落及该第二角落为毗邻的角落(即，不在对角)。在这些第一子矩阵连接图案中，它们在该矩阵的同一个行中，以及在这些第二子矩阵连接图案中，它们在同一个列中。在这些行中的这些第一子矩阵连接图案在第一角落及第二角落互相电气连接。这些第二子矩阵连接图案在这些第二角落互相电气连接。优选地，各对的第一子矩阵连接行互为镜像。更佳地，该电连接结构包括由交替互为镜像的连接部组成的连续的行。
[0010]在一具体实施例中，这些第一子矩阵连接图案在该对行的另一端(与安置这些第二子矩阵连接图案的末端相对)的第二角落直接连接至在与该对行毗邻的第一子矩阵连接图案的其它行中的邻近的第一子矩阵连接图案。
[0011]在一具体实施例中，在该对行的两端的这些第一子矩阵连接图案各自来回通过P个行，以及这些第二子矩阵连接图案各自来回通过多个列的次数为P次(即，图案向前的次数加上图案向后的次数等于P)。以此方式，这些第二子矩阵连接图案沿着该第一子矩阵连接图案的边缘配合。如果这些光伏电池的形状实质偏离方形，用这些第二子矩阵连接图案连接的这些光伏电池相对于用这些第一子矩阵连接图案连接的光伏电池可能需要以转90度的方式配置。
[0012]在一具体实施例中，在该对行的两端的这些第一子矩阵连接图案各自以第二数目Q次数地来回通过该第一数目P个行，以及这些第二第一子矩阵连接图案各自以该第一数目P次数地来回通过该第二数目Q个列。因此，各个子矩阵连接图案中的电池个数相同，这可优化这些旁路二极管的使用。
[0013]在一具体实施例中，P与Q相等，S卩，使用有PxP个电池的子矩阵。例如，P可等于4。因此，使用大致方形的子矩阵，这使得子矩阵的最大直径与子矩阵的电池数之间的比值小。接着，这可减少通常会被给定大小的阴影影响的子矩阵个数。
[0014]在一具体实施例中，这些旁路二极管位在该第一子矩阵连接图案及该第二子矩阵连接图案的边缘。这使得有可能最小化接至这些旁路二极管的导体的长度，从而使在阴影情形下的电阻损失最小。
[0015]在一具体实施例中，该矩阵中的所有光伏电池有相同的取向(S卩，对应接触点之间的方向相同)。这简化了这些电池的安置。在此具体实施例中，第一子矩阵连接图案有相同的布局，第二子矩阵连接图案有与第一子矩阵连接图案不同的布局。因此，该布局补偿的是在这些电池有相同取向时多个第二子矩阵连接图案列需要不同的连接。
[0016]在一具体实施例中，该第一子矩阵连接图案及该第二子矩阵连接图案中的每一个包括这些光伏电池在由该子矩阵连接图案提供的串联连接的各个部分两端的第一光伏