CN102496644A

CN102496644A - 一种晶硅光伏组件

Info

Publication number: CN102496644A
Application number: CN2011104493428A
Authority: CN
Inventors: 于振瑞; 刘淑贞; 龚振卫; 杨文勇; 陈奇
Original assignee: Tianjin Lishen Battery JSCL
Current assignee: Tianjin Lishen Battery JSCL
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2012-06-13

Abstract

本发明公开了一种晶硅光伏组件，包括有多个电池串（10），所述多个电池串（10）相互串联或者并联，并且任意相邻的两个所述电池串（10）之间按照预设的电池串间隔距离进行排列设置；每个所述电池串（10）包括有多个串联在一起的太阳能电池片（20），并且任意相邻的两个所述太阳能电池片（20）之间按照预设的电池片间隔距离进行排列设置。本发明公开的一种晶硅光伏组件，其可以增强每个太阳能电池片的输出功率，使得晶硅光伏组件输出功率的封装损失大大减小，甚至带来输出功率增益，从而增大晶硅光伏组件的整体输出功率，实现改善晶硅光伏组件在室外自然光照射下的发电效率、提升弱光发电的效果。

Description

一种晶硅光伏组件

技术领域

本发明涉及光伏产品制造技术领域，特别是涉及一种晶硅光伏组件。

背景技术

目前，太阳能电池广泛应用于通信卫星供电、离网发电系统以及并网发电系统等领域，主要包括晶体硅电池、薄膜电池和其他新型电池。

其中，用于太阳能发电的晶硅光伏组件是把多个晶硅太阳能电池片排列起来，并进行电的连接，然后利用玻璃、密封剂、背板等封装材料层压在一起而成的一种产品。

在多个晶硅太阳能电池片排版时，首先利用焊带（亦即“互联带”）把多个电池片按照一定的间隔相互串联在一起，形成所谓的“电池串”，然后，几个相同规格的电池串再利用焊带（亦即“汇流带”）并联或者串联连接，并按照一定的间隔排列在一起，最后形成整个组件的排版。

对于目前的晶硅光伏组件中，同一个电池串上各太阳能电池片之间的间隔、或者不同电池串之间的间隔距离都在2～5.5 mm之间。其中的原因在于：人们通常认为，尽量减小上述所说的“间隔距离”，可以减小晶硅光伏组件的面积，节省封装材料，从而实现组件的效率的提升和降低生产成本。目前，2-5.5mm的间隔距离尺寸被认为是一个“优化间隔距离”尺寸，可以减小晶硅光伏组件的面积，节省封装材料，并达到实现组件的效率的提升和降低生产成本的目的，同时又能避免电池片之间的相互短路等问题，是一个经过优化的尺寸。

需要说明的是，对于使用上述“优化间隔距离”尺寸（2～5.5 mm）排版而成的晶硅光伏组件，其输出功率与组成它的所有电池片的功率之和相比较而言，会有一定程度的减小，这一输出功率的减小值称为“封装损失”。晶硅光伏组件输出功率的封装损失率CTM=（组件上所有太阳能电池片功率之和P _-ideal－晶硅光伏组件的输出功率P _out）/组件上所有太阳能电池片功率之和P _ideal。亦即：

Figure 2011104493428100002DEST_PATH_IMAGE001

目前，晶硅光伏组件的生产行业内，一般的封装损失率在2%～5%之间，因此，如何进一步降低晶硅光伏组件的封装损失，是目前迫切需要解决的问题，有助于进一步提升晶硅光伏组件的输出功率，增强太阳能电池的生产应用前景。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种晶硅光伏组件，其可以通过设置多个太阳能电池片之间的间隔距离以及不同电池串之间的间隔距离，来有效利用入射光的反射，增强每个太阳能电池片的输出功率，使得晶硅光伏组件输出功率的封装损失大大减小，甚至带来输出功率的增益，从而增大晶硅光伏组件的整体输出功率，实现改善晶硅光伏组件在室外自然光照射下的发电效率、提升弱光发电的效果，有利于提高太阳能电池的整体使用性能，扩大太阳能电池生产厂家产品的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。

为此，本发明提供了一种晶硅光伏组件，包括有多个电池串10，所述多个电池串10相互串联或者并联，并且任意相邻的两个所述电池串10之间按照预设的电池串间隔距离进行排列设置；

每个所述电池串10包括有多个串联在一起的太阳能电池片20，并且每个所述电池串10中任意相邻的两个所述太阳能电池片20之间按照预设的电池片间隔距离进行排列设置。

其中，所述任意相邻的两个电池串10之间的预设电池串间隔距离为5.6mm～100mm。

其中，任意相邻的两个所述电池串10的正极和负极之间通过一根汇流带30连接在一起；每个所述电池串10中任意相邻的两个所述太阳能电池片20的正极和负极之间通过一根互联带40连接在一起。

其中，每个所述电池串10中任意相邻的两个所述太阳能电池片20之间的预设电池片间隔距离为5.6mm～100mm。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种晶硅光伏组件，其可以通过设置多个太阳能电池片之间的间隔距离以及不同电池串之间的间隔距离，来有效利用入射光的反射，增强每个太阳能电池片的输出功率，使得晶硅光伏组件输出功率的封装损失大大减小，甚至带来输出功率增益，从而增大晶硅光伏组件的整体输出功率，实现改善晶硅光伏组件在室外自然光照射下的发电效率、提升弱光发电的效果，有利于提高太阳能电池的整体使用性能，扩大太阳能电池生产厂家产品的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1为本发明提供的一种晶硅光伏组件实施例一的结构示意图；

图2为本发明提供的一种晶硅光伏组件实施例二的结构示意图；

图3为本发明提供的一种晶硅光伏组件实施例三的结构示意图；

图4为本发明提供的一种晶硅光伏组件实施例四的结构示意图；

图5为本发明提供的一种晶硅光伏组件在玻璃绒面朝下时的截面图；

图6为本发明提供的一种晶硅光伏组件在玻璃绒面朝上时的截面图；

图中：1为玻璃，2为密封剂，3为背板，10为电池串，20为太阳能电池片，30为汇流带，40为互联带。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参见图1至图4，本发明提供了一种晶硅光伏组件，包括有多个电池串10，所述多个电池串10相互串联或者并联，并且任意相邻的两个所述电池串10之间按照预设的电池串间隔距离进行排列设置。

参见图5、图6，所述多个电池串10水平放置并且位于两层密封剂2之间，位于所述多个电池串10顶部的密封剂2顶部还设置有玻璃1，位于所述多个电池串10底部的密封剂2底部还设置有背板。

具体实现上，所述密封剂2可以为太阳能电池胶膜（例如聚乙烯醇缩丁醛PVB、乙烯醋酸乙烯的共聚物EVA等），也可以是其它类型的密封材料（如液态的硅Silicone等）。

在本发明中，每个所述电池串10包括有多个串联在一起的太阳能电池片20，并且每个所述电池串10中任意相邻的两个所述太阳能电池片20之间按照预设的电池片间隔距离进行排列设置。

在本发明中，具体实现上，任意相邻的两个所述电池串10的正极和负极之间通过一根汇流带30连接（具体为焊接）在一起，实现相互串联或者并联；每个所述电池串10中任意相邻的两个所述太阳能电池片20的正极和负极之间通过一根互联带40连接（具体为焊接）在一起，实现相互串联。

在本发明中，所述汇流带和互联带可以采用任意导电金属制成，例如，所述汇流带和互联带均可以为镀有焊料的铜带。

在本发明中，所述互联带40与太阳能电池片20（具体为太阳能电池片上的主栅线）之间的连接可以利用焊接的方式，也可以采用通过导电胶粘接的方式来实现。

在本发明中，具体实现上，所述任意相邻的两个电池串10之间的预设电池串间隔距离优选为5.6mm～100mm。

在本发明中，具体实现上，每个所述电池串10中任意相邻的两个所述太阳能电池片20之间的预设电池片间隔距离同样优选为5.6mm～100mm。

为理解本发明的技术构思，下面结合四个具体实施例来说明本发明的技术方案和技术效果。

实施例1

参见图1，在图1中，本发明的晶硅光伏组件包括有六个相互并联的电池串10，每个电池串10包括有十一个相互串联在一起的单晶太阳能电池片20。所述单晶太阳能电池片是长和宽均为125mm（即5寸）的单晶电池片。

实施例2

参见图2，在图2中，本发明的晶硅光伏组件包括有六个相互并联的电池串10，每个电池串10包括有九个相互串联在一起的单晶太阳能电池片20。所述单晶太阳能电池片是长和宽均为156mm（即6寸）的单晶电池片。

实施例3

参见图3，在图3中，本发明的晶硅光伏组件包括有六个相互并联的电池串10，每个电池串10包括有九个相互串联在一起的多晶太阳能电池片20。所述单晶太阳能电池片是长和宽均为156mm（即6寸）的多晶电池片。

实施例4

参见图4，在图4中，本发明的晶硅光伏组件包括有三个相互串联的电池串10，每个电池串10包括有八个相互串联在一起的单晶太阳能电池片20。所述单晶太阳能电池片是长和宽均为125mm（即5寸）的单晶电池片。

在本发明中，需要说明的是，本发明所要保护的电池串间的间隔距离、以及每一电池串上相邻电池片之间的间隔距离（5.6~100mm）适用于包含所有不同数目的电池串和每一电池串上包含所有不同数目电池片的晶硅光伏组件的排版方式，并不仅限于上述实施例1至实施例4所述的几种特殊的数目。同时，本发明也不限定电池片的种类，所述电池片可以是5寸的单晶电池片、6寸单晶电池片或者6寸多晶电池片，此外还可以是任意尺寸的、各种类型的太阳能电池片。

因此，需要说明的是，对于本发明提供的晶硅光伏组件，其将可以通过设置多个太阳能电池片20之间的间隔距离以及不同电池串10之间的间隔距离，使得间隔距离为5.6mm～100mm，而不是目前常规晶硅光伏组件产品的2-5.5mm的间隔距离，这样，参见图1至图4，本发明可以保证整个晶硅光伏组件上的电池片是长和宽均为125mm的单晶电池片时，每个太阳能电池片四周的空白面积大于1573.56 mm²；当整个晶硅光伏组件上的电池片是长和宽均为156mm的单晶电池片时，每个太阳能电池片四周的空白面积大于2254.56 mm²；当整个晶硅光伏组件上的电池片是长和宽均为156mm的多晶电池片时，每个太阳能电池片四周的空白面积大于1778.56mm²。

对于现有使用 “优化间隔”尺寸（2～5.5 mm）对多个晶硅太阳能电池片进行排列所形成的晶硅光伏组件，其太阳能电池片之间的排版间隔尺寸没有充分考虑多个太阳能电池片之间的空白面积对于入射光（照射到太阳能电池片的光线）的反射效率。因此，本发明通过利用多个太阳能电池片之间的空白面积对于光的反射效率，通过适当增大同一个电池串上各太阳能电池片之间的间隔、或者不同电池串之间的间隔，调整每个太阳能电池片四周的空白面积，可以有效增加每个电池片的输出功率，改善晶硅光伏组件在室外自然光照射下的发电效率，同时提升弱光发电效果。同时，本发明还可以使得晶硅光伏组件输出功率的封装损失大大减小，甚至带来负的封装损失（即功率的增益）。

因此，本发明通过设置多个太阳能电池片之间的间隔距离以及不同电池串之间的间隔距离，对晶硅光伏组件上的电池片进行排版，可以充分利用多个电池片以及多个电池串之间的空白面积对于进入到整个晶硅光伏组件的入射光的反射，从而增加单位电池片的发电效率，降低整个晶硅光伏组件的封装损失，同时节省晶硅光伏组件的整体生产成本。

对于图1至图4所示的本发明的晶硅光伏组件，一并参见图5、图6，单晶太阳能电池片20或者多晶太阳能电池片20之间通过互联带40串联在一起，然后将玻璃1作为晶硅光伏组件的正面面板，并在玻璃1上敷设一层密封剂2（具体为热熔粘接胶膜EVA），该EVA层上按照图1 至4所示的排版样式分别敷设电池串，并用汇流带30连接，然后在电池片上再敷设一层密封剂2（具体为热熔粘接胶膜EVA），最终盖上背板3，从而制作形成晶硅光伏组件。

在本发明中，所述互联带40和汇流带30均为涂锡的铜带，即在铜带双面都涂覆有一层锡软钎焊合金；所述互联带40的涂层一般含有锡Sn、铅Pb或者含有银Ag，或者含有铋Bi等各种不同成分；所述基材铜Cu的含量≥99.9%；所述互联带40和汇流带30的电阻率≤2.5微欧姆·厘米。

在本发明中，对于本发明提供的一种晶硅光伏组件，其制备方法如下：

1、单片电池片分选：将多个电池片按照颜色深浅分类；把其中的不良电池片挑选出来使之不能进入后续的生产制备过程；

2、电池片的单焊与串焊：对分选好的电池片进行焊接，使每一片电池的正极与相邻的电池片的负极相连，形成所谓的“电池串”。这种连接是通过上述所谓的“互联带”完成的，互联带与电池片正面和背面的主栅线相互焊接在一起，形成良好的欧姆接触。这一焊接操作可以通过机器自动完成，也可以使用手工焊接的方式完成。互联带与电池片主栅线之间的欧姆连接也可以通过导电胶完成；

3、层叠：将串焊好的电池片连同封装材料一起层叠起来（见图4所示）；

4、外观检查：检查组件外观以及尺寸大小。

5、缺陷EL测试：检查层叠好的组件电池片是否有裂片、隐裂、黑斑等缺陷。需要说明的是，所述EL测试即电致发光测试，对太阳能组件加载电压后，使之发光，再利用近红外相机摄取其发光影像，因电致发光亮度正比于少子扩散长度，缺陷处因具有较低的少子扩散长度而发出较弱的光，从而形成较暗的影像。通过对产品缺陷图像的观察，可以有效的发现电池片缺陷；

6、层压：安全操作层压机，层压组件；然后切边，并检查组件外观及尺寸大小；

7、EL测试：检查层压好的组件电池片是否有裂片、隐裂等缺陷；

8、功率测试：测试组件前先用经过认证机构标定的、合格的“标准组件”（也称“标片”）标定功率测试仪，调节功率测试仪使得标片的功率、电压、电流等参数达到校准值后，使用该功率测试仪再继续对标片连续测量5次，如果5次测量值之差≤0.2W，则功率测试仪标定完成，下面进行所生产制备的组件的测量。组件同样测试5次，取5次测量的平均值作为晶硅光伏组件的输出参数（包括功率、电压、电流等各项参数），5次测量的功率值之差≤0.2W。

需要说明的是，在本发明中，所使用的是由日本NPC公司生产的NMT-160x200组件测试仪（NPC Module Tester， Model：NMT-160×200），该设备由光源、测试装置、计算机控制系统以及外壳组成。测量时，将组件固定在测试仪导轨上；公母连接器连接测试引线；运行测试软件，检查设置测试参数是否与测试组件的型号规格相匹配；校准光强，设定光强为1000W/m²（或其它预先设定的光强），设定闪光周期值。观察光强测试曲线是否符合要求；运行测试，得到I-V曲线，数据保存。

对于本发明提供的晶硅光伏组件，其中的每片太阳能电池片在封装之后的平均输出功率可以达到2.90W，远大于电池片封装之前的输出功率（2.78W），更远大于常规晶硅光伏组件中每片太阳能电池片的平均输出功率（2.69W）。

参见图5、图6，图5和图6中通过箭头示意画出了垂直入射和斜射光线经过电池片间的空白区域的反射及其它封装材料的反射被邻近的电池片收集的过程。一起结合上述测试结果表明，本发明提供的晶硅光伏组件，其将电池串之间以及同一电池串上的太阳能电池片之间的间距设定在5.6mm～100mm之间，晶硅光伏组件的输出功率非但没有封装损失，反而利用进入到整个晶硅光伏组件的入射光的反射，超过了电池片裸片原有的功率，增加了单位电池片的发电效率，节省了组件的整体成本。

因此，对于本发明提供的晶硅光伏组件，经过实验测试发现，通过合理设置多个太阳能电池片之间的间隔距离以及不同电池串之间的间隔距离，然后对晶硅光伏组件上的电池片进行排版，可以让本发明提供的晶硅光伏组件上每个太阳能电池片的实际输出功率比现有晶硅光伏组件上每个太阳能电池片的输出功率高出许多，甚至可以比每片电池片封装之前的功率高出很多，即本发明甚至可以实现每个太阳能电池片实际上的功率放大效应。

另外，对于本发明提供的晶硅光伏组件，其在弱光（亦即光强小于400W/m²时）下的输出功率也比现有晶硅光伏组件的输出功率高出很多，表明其弱光发电效率较现有常规晶硅光伏组件高。

一般而言，晶硅光伏组件在弱光下的光电转换效率η _weak与标准测试条件（光强1000W/m²、AM1.5、25^oC）下的光电转换效η _stc相比会有所降低。其降低值可以用效率损失（efficiency loss, Δη）描述。效率损失定义为:

Figure 2011104493428100002DEST_PATH_IMAGE002

对于本发明，通过实验表明，当任意相邻的两个电池串之间的间距以及同一电池串上任意相邻的两个电池片之间的间距为10mm时，光强为200W/m²时组件光电转换效率的衰减只有-1.64%；而常规的间隔小于5.6mm的组件在同样的条件下的光电转换效率的衰减则在-4～-20%之间。

此外，对于本发明提供的晶硅光伏组件，其对于散射光（非垂直入射到晶硅光伏组件上的光线）的利用效果更好，表明其在室外自然光下工作时，实际的功率提升效果比在实验室的测试效果更佳。因此，通过使用本发明提供的晶硅光伏组件，可以大大提高太阳能产品的户外发电量。

需要说明的是，本发明要求保护的是晶硅光伏组件设计与制造过程中排版时的排版方式，而且所要求的保护范围并不仅限于图1～图4的四款光伏组件，本发明所要求的保护范围涵盖了所有款式的晶硅光伏组件。

综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种晶硅光伏组件，其可以通过设置多个太阳能电池片之间的间隔距离以及不同电池串之间的间隔距离，来有效利用入射光的反射，增强每个太阳能电池片的输出功率，使得晶硅光伏组件输出功率的封装损失大大减小，甚至带来输出功率增益，从而增大晶硅光伏组件的整体输出功率，实现改善晶硅光伏组件在室外自然光照射下的发电效率、提升弱光发电的效果，有利于提高太阳能电池的整体使用性能，扩大太阳能电池生产厂家产品的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种晶硅光伏组件，其特征在于，包括有多个电池串（10），所述多个电池串（10）相互串联或者并联，并且任意相邻的两个所述电池串（10）之间按照预设的电池串间隔距离进行排列设置；

每个所述电池串（10）包括有多个串联在一起的太阳能电池片（20），并且每个所述电池串10中任意相邻的两个所述太阳能电池片（20）之间按照预设的电池片间隔距离进行排列设置。

2.如权利要求1所述的晶硅光伏组件，其特征在于，所述任意相邻的两个电池串（10）之间的预设电池串间隔距离为5.6mm～100mm。

3.如权利要求1所述的晶硅光伏组件，其特征在于，每个所述电池串（10）中任意相邻的两个所述太阳能电池片（20）之间的预设电池片间隔距离为5.6mm～100mm。

4.如权利要求1所述的晶硅光伏组件，其特征在于，任意相邻的两个所述电池串（10）的正极和负极之间通过一根汇流带（30）连接在一起；每个所述电池串（10）中任意相邻的两个所述太阳能电池片（20）的正极和负极之间通过一根互联带（40）连接在一起。