CN103872160A - 一种混合层叠式太阳能组件及其制造方法 - Google Patents

一种混合层叠式太阳能组件及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种混合层叠式太阳能组件。该太阳能组件包括多个前后层压组合的光伏组件,位于最上层的光伏组件的衬底作为太阳能电池的入光面,位于最下层的光伏组件的衬底作为太阳能电池的背板,这些光伏组件沿入射光方向上依次对不同波长范围(吸收转化的波长范围由短波到长波变化)的入射光进行吸收转化,并让更长波段的光子透射至后面的组件。本发明太阳能组件可保证该多层光伏组件之间高效的转换效率叠加,并且大大简化整个太阳能组件的制备流程,提高制造效率和产品质量,降低制造难度和成本。该方法适用于任何具有不同带隙光伏电池的光伏组件之间的搭配和结合,实现以低成本大规模的方式制造出一种新型的高效率混合层叠式太阳能组件的目的。

Description

一种混合层叠式太阳能组件及其制造方法
技术领域
本发明涉及太阳能发电领域,由于涉及一种混合层叠式太阳能组件及其制造方法。
背景技术
现有光伏组件要么采用单一半导体材料的单结光伏电池(包括非晶硅薄膜电池(a-Si:H)、微晶硅薄膜电池(μc-Si:H)、碲化镉薄膜电池(CdTe)、铜铟镓硒薄膜电池(CIGS)、铜锌锡硫薄膜电池(CZTS)、染料敏化薄膜电池(DSSC)、高分子有机薄膜电池(polymer)、钙钛矿材料薄膜电池(perovskite)、多晶硅电池(multicrystalline silicon)、多晶硅薄膜电池、单晶硅电池(monocrystalline silicon)、砷化镓薄膜电池(GaAs)、砷化镓多晶电池、磷化铟晶体电池(InP)等),要么采用叠层电池(tandom-junction或multi-junction)或异质结电池(HIT)。叠层电池和异质结电池包括非晶硅/非晶硅叠层薄膜电池(a-Si:H/a-Si:H)、非晶硅/非晶硅锗叠层薄膜电池(a-Si:H/a-SiGe:H)、非晶硅/非晶硅/非晶硅锗叠层薄膜电池(a-Si:H/a-Si:H/a-SiGe:H)、非晶硅/非晶硅锗/非晶硅锗叠层薄膜电池(a-Si:H/a-SiGe:H/a-SiGe:H)、非晶硅/微晶硅叠层薄膜电池(a-Si:H/μc-Si:H)、非晶硅/微晶硅/微晶硅叠层薄膜电池(a-Si:H/μc-Si:H/μc-Si:H)、非晶硅/非晶硅锗/微晶硅叠层薄膜电池(a-Si:H/a-SiGe:H/μc-Si:H)、三结砷化镓叠层薄膜电池(GaInP/GaInAs/Ge、GaInP/GaAs/GaInAs)、四结砷化镓叠层薄膜电池(GaInP/GaAs/GaInAsP/GaInAs、GaInP/GaAs/InGaAs/Ge)、非晶硅/晶体硅异质结电池(a-Si:H/c-Si)等。
相比于单一材料的单结电池和组件,叠层电池和异质结电池及其组件由于同时利用了不同半导体材料的光学带隙而可以获得更高的光电转换效率(20%以上)。然而,传统叠层电池和异质结电池及其组件往往也具有非常高的制造成本,严重限制了它们的商业化发展。其原因除了原材料成本的相应增加以外,更主要是在于不同电池单元间相互串联叠加的生产工艺相比单一材料的电池和组件而言高度复杂化,特别是其工艺要求不同相邻电池间的材料界面结合度和电流密度匹配必须达到非常高的水平,而且不同电池层的制备只能是逐层依次进行,大大延长了生产时间,降低了成品率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混合层叠式太阳能组件及其制造方法。
一种混合层叠式太阳能组件,包括多个前后层压组合的光伏组件,每个光伏组件均包括:衬底;制备在衬底上的两个电极;及位于两个电极之间的光伏吸收层;以及添加在相邻光伏组件之间的透明封装填充薄膜;其中,位于最上层的光伏组件的衬底作为太阳能电池的入光面,位于最下层的光伏组件的衬底作为太阳能电池的背板;沿入射光方向,所述多个光伏组件依次用于吸收转化波长范围不断增加的一部分入射光,最下层光伏组件之前的光伏组件还允许更长波段的光子透射至后面的光伏组件。
在优选的实施例中,每一光伏组件均在其边缘设置有输出端,光伏组件的电流通过设置在内部的引线导至对应的输出端。
在优选的实施例中,还包括封装在所述多个层压组合好的光伏组件周边的金属边框。
在优选的实施例中,还包括设置在太阳能电池板背板后面的接线盒,每个光伏组件的输出端均通过线缆接入接线盒并形成一路直流输出。
在优选的实施例中,所有光伏组件的输出端通过串联或并联或者串并联之后形成所述太阳能电池的直流输出端。
在优选的实施例中,还包括设置在太阳能电池背板上的多个逆变器,所述多个逆变器分别与所述多个光伏组件的输出端相连,所述多个逆变器的输出端并联连接形成所述太阳能电池的交流输出。
一种混合层叠式太阳能组件的制造方法,该方法包括:在多个衬底上分别依序形成电极层、光伏吸收层和电极层,以形成多个光伏组件,且每个光伏组件的内部均设置有用于引导电流至其边缘的引线;将该多个光伏组件叠加并在相邻的光伏组件之间加入透明封装填充薄膜,并使位于最上层的光伏组件的衬底作为太阳能电池的入光面,位于最下层的光伏组件的衬底作为太阳能电池的背板;以及对加有透明封装填充薄膜的多个光伏组件进行层压组合处理;其中,所述多个光伏组件的上下排列使得:沿入射光方向,所述多个光伏组件依次用于吸收转化波长范围不断增加的一部分入射光,最下层光伏组件之前的光伏组件还允许更长波段的光子透射至后面的光伏组件。
在优选的实施例中,所述形成多个光伏组件的步骤中,还包括在每个光伏组件的边缘设置两个输出端,所述引线与对应的输出端电性连接;所述层压组合处理步骤之后还包括步骤:在所述层压组合处理形成的太阳能电池的背板后设置接线盒,所述每个光伏组件的两个输出端均通过线缆接入接线盒并形成一路直流输出。
在优选的实施例中,所述形成多个光伏组件的步骤中,还包括在每个光伏组件的边缘设置两个输出端,所述引线与对应的输出端电性连接;所述层压组合处理步骤之后还包括步骤:在所述层压组合处理形成的太阳能电池的背板后设置接线盒,所述每个光伏组件的两个输出端在接线盒的内部或外部对进行串联或并联或串并联,从而形成单路直流输出。
在优选的实施例中,所述形成多个光伏组件的步骤中,还包括在每个光伏组件的边缘设置两个输出端,所述引线与对应的输出端电性连接;所述层压组合处理步骤之后还包括步骤:在所述层压组合处理形成的太阳能电池的背板后设置多个逆变器,所述多个逆变器分别与所述多个光伏组件的输出端相连,所述多个逆变器的输出端并联连接形成所述太阳能电池的单路交流输出。
本发明的混合层叠式太阳能组件,通过将多个具有不同波长范围吸收转换能力的光伏组件依次前后叠加成为一体,使这些光伏组件沿入射光方向上依次对不同波长范围(吸收转化的波长范围由短波到长波变化)的入射光进行吸收转化,并让更长波段的光子透射至后面的组件, 从而保证了该多层光伏组件之间高效的转换效率叠加。
本发明太阳能组件的制造过程和方法创造性地提出了一种规避高效率叠层和异质结光伏电池和组件制造技术难度大和成本高的新方法,即不在电池单元的级别上进行不同类型光伏材料的叠加组合,而是将该步骤转移到组件级别上来完成,即将不同光伏组件(而不是电池)在分别制成后再简单地前后叠加起来,不涉及不同光伏电池材料间的微观界面结合与匹配过程,从而在保证高转换效率的同时大大简化了整个制备流程,提高了制造效率和良率,降低了制造难度和成本。该方法适用于任何具有不同带隙光伏电池的光伏组件之间的搭配和结合,实现以低成本大规模的方式制造出一种新型的高效率混合层叠式太阳能组件(Heterostack Photovoltaic Modules,简称HPM)的目的。
附图说明
图1为一实施例本发明混合层叠式太阳能组件的结构示意图。
图2为图1中两个光伏组件叠加成一太阳能电池的演变示意图。
图3为一实施例中太阳能电池背面接线方式。
具体实施方式
下面将结合具体实施例及附图对本发明混合层叠式太阳能组件及其制造方法作进一步详细描述。
一种混合层叠式太阳能组件,其包括多个前后层压组合的光伏组件,根据实际需要,可设置不少于2个的光伏组件,每个光伏组件均包括:衬底、制备在衬底上的两个电极、位于两个电极之间的光伏吸收层、以及添加在相邻光伏组件之间的透明封装填充薄膜;其中,位于最上层的光伏组件的衬底作为太阳能电池的入光面,位于最下层的光伏组件的衬底作为太阳能电池的背板,为使短波及中长波入射波能够充分透射光伏组件,光伏吸收层(单结、双结或多结)的带隙、厚度和电极结构等均需适合于中长波入射光充分通过,根据光伏吸收层的材料特性不同,其厚度需控制至1微米以下;沿入射光方向,多个光伏组件依次用于吸收转化波长范围不断增加的一部分入射光,最下层光伏组件之前的光伏组件还允许更长波段的光子透射至后面的光伏组件。
每一光伏组件均在其边缘设置有输出端,光伏组件的电流通过设置在内部的引线导至对应的输出端,所有光伏组件的输出端通过串联或并联或者串并联之后形成所述太阳能电池的直流输出端。
该太阳能组件还包括设置在太阳能电池板背板后面的接线盒,每个光伏组件的输出端均通过线缆接入接线盒并形成一路直流输出。
请参见图1,在一实施方案中,以两个光伏组件的叠层组合为例说明,该两个光伏组件分别为第一光伏组件10和第二光伏组件20,在第一光伏组件10和第二光伏组件20之间设置有透明封装填充薄膜30;其中,第一光伏组件10的光学带隙适合高效吸收转化短波入射光,第二光伏组件20的光学带隙适合高效吸收转化中长波入射光,第二光伏组件20设置在第一光伏组件10的后方,第一光伏组件10的前方为太阳光入射方,在第一光伏组件10和第二光伏组件20之间封装有透明封装填充薄膜30,该透明封装填充薄膜30可选用如乙烯-乙酸乙烯(醋酸乙烯)酯共聚物薄膜EVA或聚乙烯醇缩丁醛PVB等,然后使用层压机对以上三部分进行层压组合。
第一光伏组件10包括设置在前端的玻璃衬底11、以及依序叠加在玻璃衬底11后方的透明电极12、光伏吸收层13和透明电极12,其中玻璃衬底11为太阳光入射侧,其光伏电池材料(单结、双结或多结)的带隙适合于高效吸收转化短波入射光(如波长段350nm-550nm、350nm-700nm等),同时其光伏吸收层厚度及前后透明电极材料可以让中长波入射光通过,且该半成品组件不包含封装填充材料和背板玻璃,也不包含外部电缆和接线盒。
第二光伏组件20包括电池阵列21和设置在电池阵列21后方的背板22,该背板22可为玻璃或绝缘塑料;其光伏电池材料(单结、双结或多结)的带隙、厚度和电极结构等适合于高效吸收转化中长波入射光(如波长段500nm-1100nm、700nm-1200nm等),且该半成品组件不包含封装填充材料和前端玻璃盖板,也不包含外部电缆和接线盒。
请同时参见图2,从第一光伏组件10的内部还设置有可通过引线导至外部边缘的第一输出端14,从第二光伏组件20的内部设置有可通过引线导至外部边缘的第二输出端23。
请参见图3,第一光伏组件10和第二光伏组件20叠层成一整体后,在其背部(即第二光伏组件20的后方)设置有接线盒,其可设置三种接线方式。
接线方式1中,第一光伏组件10的第一输出端14和第二光伏组件20的第二输出端23分别通过电缆导入接线盒进而形成两路直流输出。
接线方式2中,第一光伏组件10的第一输出端14和第二光伏组件20的第二输出端23通过串/并联的方式单路直流输出。
接线方式3中,第一光伏组件10的第一输出端14和第二光伏组件20的第二输出端23可分别导入逆变器并转换成对应的两路交流输出,该两路交流输出后通过并联形成单路交流输出。
最后,可根据需要在对该多个层压组合好的光伏组件的周边封装金属边框进行加固。
一种混合层叠式太阳能组件的制造方法,该方法包括:
在多个衬底上分别依序形成电极层、光伏吸收层和电极层,以形成多个光伏组件,且每个光伏组件的内部均设置有用于引导电流至其边缘的引线;
将该多个光伏组件叠加并在相邻的光伏组件之间加入透明封装填充薄膜,并使位于最上层的光伏组件的衬底作为太阳能电池的入光面,位于最下层的光伏组件的衬底作为太阳能电池的背板;以及
对加有透明封装填充薄膜的多个光伏组件进行层压组合处理;
其中,所述多个光伏组件的上下排列使得:沿入射光方向,所述多个光伏组件依次用于吸收转化波长范围不断增加的一部分入射光,最下层光伏组件之前的光伏组件还允许更长波段的光子透射至后面的光伏组件。
优选的,早形成多个光伏组件的步骤中还包括多种不同的接线方式,分别为以下:
方式一,在每个光伏组件的边缘设置输出端,引线与对应的输出端电性连接;层压组合处理步骤之后还包括步骤:在层压组合处理形成的太阳能电池的背板后设置接线盒,每个光伏组件的输出端均通过线缆接入接线盒并形成一路直流输出。
方式二,在每个光伏组件的边缘设置输出端,引线与对应的输出端电性连接;层压组合处理步骤之后还包括步骤:在层压组合处理形成的太阳能电池的背板后设置接线盒,每个光伏组件的输出端在接线盒的内部或外部对进行串联或并联或串并联,从而形成单路直流输出。
方式三,在每个光伏组件的边缘设置两个输出端,引线与对应的输出端电性连接,层压组合处理步骤之后还包括步骤:在层压组合处理形成的太阳能电池的背板后设置多个逆变器,多个逆变器分别与多个光伏组件的输出端相连,然后多个逆变器的输出端并联连接形成太阳能电池的单路交流输出。
为便于理解本发明的设计方案,现提供以下几种、且不仅仅包含以下几种实施方式:
实例一,一种非晶硅-单晶硅混合光伏组件:
(1)在规格为1100mm×1400mm的超白钢化玻璃衬底上制备半成品单结非晶硅薄膜光伏组件。其特征是从该玻璃侧采光,其非晶硅光伏薄膜电池材料适合于高效吸收转化短波入射光(波长段350nm-550nm),同时通过控制非晶硅吸收层厚度至150纳米以下和采用氧化锌铝(AZO)透明背电极而使得中长波入射光充分通过,且该半成品组件不包含封装填充材料和背板玻璃,也不包含外部电缆和接线盒,其电流输出只需通过内部引线导至该组件边缘即可;
(2)同时在另一片同样规格的聚氟乙烯(TPT)薄膜背板上制备半成品单晶硅光伏组件。其特征是该组件以聚氟乙烯材料为背板,采用多个156mm×156mm规格的单晶硅电池片,其单晶硅光伏电池材料适合于高效吸收转化中长波入射光(波长段500nm-1100nm),且该半成品组件不包含封装填充材料和前端玻璃盖板,也不包含外部电缆和接线盒,其电流输出只需通过内部引线导至该组件边缘即可;
(3)成品组件封装。其要求是以非晶硅组件为前端且玻璃面向前,以单晶硅组件为后端且背板面向后,使两组件叠加并在中间加入透明封装填充乙烯-乙酸乙烯(醋酸乙烯)酯共聚物薄膜EVA薄膜,然后使用层压机对以上三部分进行层压组合;
(4)电路输出。将两个组件的输出端分别通过电缆导入背面接线盒而形成两路直流输出。
(5)最后对成品组件采用铝合金边框封装和加固。
实例二,一种非晶硅-多晶硅混合光伏组件:
(1)在规格为1100mm×1300mm的超白玻璃衬底上制备半成品单结非晶硅薄膜光伏组件。其特征是从该玻璃侧采光,其非晶硅光伏薄膜电池材料适合于高效吸收转化短波入射光(波长段350nm-550nm),同时通过控制非晶硅吸收层厚度至150纳米以下和采用氧化锌铝(AZO)透明背电极而使得中长波入射光充分通过,且该半成品组件不包含封装填充材料和背板玻璃,也不包含外部电缆和接线盒,其电流输出只需通过内部引线导至该组件边缘即可;
(2)同时在另一片同样规格的聚氟乙烯(TPT)薄膜背板上制备半成品多晶硅光伏组件。其特征是该组件以聚氟乙烯材料为背板,采用多个156mm×156mm规格的多晶硅电池片,其多晶硅光伏电池材料适合于高效吸收转化中长波入射光(波长段500nm-1100nm),且该半成品组件不包含封装填充材料和前端玻璃盖板,也不包含外部电缆和接线盒,其电流输出只需通过内部引线导至该组件边缘即可;
(3)成品组件封装。其要求是以非晶硅组件为前端且玻璃面向前,以单晶硅组件为后端且背板面向后,使两组件叠加并在中间加入透明封装填充聚乙烯醇缩丁醛PVB薄膜,然后使用层压机对以上三部分进行层压组合;
(4)电路输出。通过调节非晶硅组件制造过程中的激光划线的数量和方式改变其组件输出电压和电流,并与多晶硅组件在组合后状态下的工作电流相匹配,在接线盒内部对两个输出端进行串联,从而形成单路直流输出。
(5)最后对成品组件采用铝合金边框封装和加固。
实例三,一种非晶硅-砷化镓混合光伏组件:
(1)在规格为1245mm×635mm的钢化超白玻璃衬底上制备半成品单结非晶硅薄膜光伏组件。其特征是从该玻璃侧采光,其非晶硅光伏薄膜电池材料适合于高效吸收转化短波入射光(波长段350nm-550nm),同时通过控制非晶硅吸收层厚度至150纳米以下和采用氧化锌铝(AZO)透明背电极而使得中长波入射光充分通过,且该半成品组件不包含封装填充材料和背板玻璃,也不包含外部电缆和接线盒,其电流输出只需通过内部引线导至该组件边缘即可;
(2)同时在另一片同样规格的普通玻璃背板上制备半成品砷化镓光伏组件。其特征是该组件以玻璃为背板,其砷化镓光伏电池材料适合于高效吸收转化中长波入射光(波长段500nm-1100nm),且该半成品组件不包含封装填充材料和前端玻璃盖板,也不包含外部电缆和接线盒,其电流输出只需通过内部引线导至该组件边缘即可;
(3)成品组件封装。其要求是以非晶硅组件为前端且玻璃面向前,以砷化镓组件为后端且背板面向后,使两组件叠加并在中间加入透明封装填充乙烯-乙酸乙烯(醋酸乙烯)酯共聚物薄膜EVA薄膜,然后使用层压机对以上三部分进行层压组合;
(4)电路输出。通过调节非晶硅组件制造过程中的激光划线的数量和方式改变其组件输出电压和电流,并与砷化镓组件在组合后状态下的工作电压相匹配,在接线盒内部对两个输出端进行并联,从而形成单路直流输出。
(5)最后,由于成品为双玻组件,可以不采用金属边框进行封装和加固。
实例四,一种非晶硅-铜铟镓硒混合光伏组件:
(1)在规格为1200mm×600mm的超白玻璃衬底上制备半成品单结非晶硅薄膜光伏组件。其特征是从该玻璃侧采光,其非晶硅光伏薄膜电池材料适合于高效吸收转化短波入射光(波长段350nm-550nm),同时通过控制非晶硅吸收层厚度至150纳米以下和采用氧化锌铝(AZO)透明背电极而使得中长波入射光充分通过,且该半成品组件不包含封装填充材料和背板玻璃,也不包含外部电缆和接线盒,其电流输出只需通过内部引线导至该组件边缘即可;
(2)同时在另一片同样规格的普通玻璃背板上制备半成品铜铟镓硒薄膜光伏组件。其特征是该组件以玻璃为背板,其铜铟镓硒光伏电池材料适合于高效吸收转化中长波入射光(波长段500nm-1100nm),且该半成品组件不包含封装填充材料和前端玻璃盖板,也不包含外部电缆和接线盒,其电流输出只需通过内部引线导至该组件边缘即可;
(3)成品组件封装。其要求是以非晶硅组件为前端且玻璃面向前,以铜铟镓硒组件为后端且背板面向后,使两组件叠加并在中间加入透明封装填充聚乙烯醇缩丁醛PVB薄膜,然后使用层压机对以上三部分进行层压组合;
(4)电路输出。将两路输出端先各自导入两个微型逆变器转换成交流电,然后再在接线盒内部或外部进行并联,最终形成单路交流输出。
(5)最后,由于成品为双玻组件,可以不采用金属边框进行封装和加固。
实例五,一种碲化镉-铜铟镓硒混合光伏组件:
(1)在规格为1200mm×600mm的超白玻璃衬底上制备半成品碲化镉薄膜光伏组件。其特征是从该玻璃侧采光,其碲化镉光伏薄膜电池材料适合于高效吸收转化中短波入射光(波长段350nm-700nm),同时通过控制碲化镉吸收层厚度至1微米以下和采用氧化铟锡(ITO)透明背电极而使得中长波入射光充分通过,且该半成品组件不包含封装填充材料和背板玻璃,也不包含外部电缆和接线盒,其电流输出只需通过内部引线导至该组件边缘即可;
(2)同时在另一片同样规格的普通玻璃背板上制备半成品铜铟镓硒薄膜光伏组件。其特征是该组件以玻璃为背板,其铜铟镓硒光伏电池材料适合于高效吸收转化中长波入射光(波长段500nm-1100nm),且该半成品组件不包含封装填充材料和前端玻璃盖板,也不包含外部电缆和接线盒,其电流输出只需通过内部引线导至该组件边缘即可;
(3)成品组件封装。其要求是以非晶硅组件为前端且玻璃面向前,以铜铟镓硒组件为后端且背板面向后,使两组件叠加并在中间加入透明封装填充乙烯-乙酸乙烯(醋酸乙烯)酯共聚物薄膜EVA薄膜,然后使用层压机对以上三部分进行层压组合;
(4)电路输出。将两路输出端先各自导入两个微型逆变器转换成交流电,然后再在接线盒内部或外部进行并联,最终形成单路交流输出。
(5)最后,由于成品为双玻组件,可以不采用金属边框进行封装和加固。
实例六,一种非晶硅/微晶硅-铜铟镓硒混合光伏组件:
(1)在规格为1200mm×600mm的超白玻璃衬底上制备半成品非晶硅/微晶硅叠层薄膜光伏组件。其特征是从该玻璃侧采光,其非晶硅/微晶硅光伏薄膜电池材料适合于高效吸收转化中短波入射光(波长段350nm-700nm),同时通过控制非晶硅吸收层厚度至150纳米以下、微晶硅吸收层厚度至1微米以下和采用掺硼氧化锌(BZO)透明背电极而使得中长波入射光充分通过,且该半成品组件不包含封装填充材料和背板玻璃,也不包含外部电缆和接线盒,其电流输出只需通过内部引线导至该组件边缘即可;
(2)同时在另一片同样规格的普通玻璃背板上制备半成品铜铟镓硒薄膜光伏组件。其特征是该组件以玻璃为背板,其铜铟镓硒光伏电池材料适合于高效吸收转化中长波入射光(波长段500nm-1100nm),且该半成品组件不包含封装填充材料和前端玻璃盖板,也不包含外部电缆和接线盒,其电流输出只需通过内部引线导至该组件边缘即可;
(3)成品组件封装。其要求是以非晶硅/微晶硅叠层组件为前端且玻璃面向前,以铜铟镓硒组件为后端且背板面向后,使两组件叠加并在中间加入透明封装填充聚乙烯醇缩丁醛PVB薄膜,然后使用层压机对以上三部分进行层压组合;
(4)电路输出。将两路输出端先各自导入两个微型逆变器转换成交流电,然后再在接线盒内部或外部进行并联,最终形成单路交流输出。
(5)最后,由于成品为双玻组件,可以不采用金属边框进行封装和加固。
实例七,一种非晶硅/非晶硅锗-铜铟镓硒混合光伏组件:
(1)在规格为1245mm×635mm的超白玻璃衬底上制备半成品非晶硅/非晶硅锗叠层薄膜光伏组件。其特征是从该玻璃侧采光,其非晶硅/非晶硅锗光伏薄膜电池材料适合于高效吸收转化中短波入射光(波长段350nm-700nm),同时通过控制非晶硅和非晶硅锗吸收层总厚度至300纳米以下和采用氧化锌铝(AZO)透明背电极而使得中长波入射光充分通过,且该半成品组件不包含封装填充材料和背板玻璃,也不包含外部电缆和接线盒,其电流输出只需通过内部引线导至该组件边缘即可;
(2)同时在另一片同样规格的普通玻璃背板上制备半成品铜铟镓硒薄膜光伏组件。其特征是该组件以玻璃为背板,其铜铟镓硒光伏电池材料适合于高效吸收转化中长波入射光(波长段500nm-1100nm),且该半成品组件不包含封装填充材料和前端玻璃盖板,也不包含外部电缆和接线盒,其电流输出只需通过内部引线导至该组件边缘即可;
(3)成品组件封装。其要求是以非晶硅组件为前端且玻璃面向前,以铜铟镓硒组件为后端且背板面向后,使两组件叠加并在中间加入透明封装填充乙烯-乙酸乙烯(醋酸乙烯)酯共聚物薄膜EVA薄膜,然后使用层压机对以上三部分进行层压组合;
(4)电路输出。将两路输出端先各自导入两个微型逆变器转换成交流电,然后再在接线盒内部或外部进行并联,最终形成单路交流输出。
(5)最后,由于成品为双玻组件,可以不采用金属边框进行封装和加固。
实例八,一种非晶硅-铜铟镓硒-单晶硅混合光伏组件:
(1)在规格为1200mm×600mm的超白玻璃衬底上制备半成品单结非晶硅薄膜光伏组件。其特征是从该玻璃侧采光,其非晶硅光伏薄膜电池材料适合于高效吸收转化短波入射光(波长段350nm-550nm),同时通过控制非晶硅吸收层厚度至150纳米以下和采用氧化锌铝(AZO)透明背电极而使得中长波入射光充分通过,且该半成品组件不包含封装填充材料和背板玻璃,也不包含外部电缆和接线盒,其电流输出只需通过内部引线导至该组件边缘即可;
(2)同时在另一片同样规格的超白玻璃上制备半成品铜铟镓硒薄膜光伏组件。其特征是该组件的铜铟镓硒光伏电池材料适合于高效吸收转化中长波入射光(波长段500nm-900nm),同时通过控制铜铟镓硒吸收层厚度至1微米以下和采用氧化锌铝(AZO)透明背电极而使得长波入射光充分通过,且该半成品组件不包含封装填充材料和前端玻璃盖板,也不包含外部电缆和接线盒,其电流输出只需通过内部引线导至该组件边缘即可;
(3)同时在另一片同样规格的聚氟乙烯(TPT)薄膜背板上制备半成品单晶硅光伏组件。其特征是该组件以聚氟乙烯材料为背板,采用多个156mm×156mm规格的单晶硅电池片,其单晶硅光伏电池材料适合于高效吸收转化长波入射光(波长段700nm-1200nm),且该半成品组件不包含封装填充材料和前端玻璃盖板,也不包含外部电缆和接线盒,其电流输出只需通过内部引线导至该组件边缘即可;
(4)成品组件封装。其要求是以非晶硅组件为前端且玻璃面向前,以铜铟镓硒组件为中间组件(玻璃面可向前或向后),以单晶硅组件为背端且背板面向后,使三组件叠加并在相邻组件中间加入透明封装填充聚乙烯醇缩丁醛PVB薄膜,然后使用层压机对以上五部分进行层压组合;
(5)电路输出。将三路输出端先各自导入三个微型逆变器转换成交流电,然后再在接线盒内部或外部进行并联,最终形成单路交流输出。
(6)最后对成品组件采用铝合金边框封装和加固。
综上,本发明的混合层叠式太阳能组件,通过将多个具有不同波长范围吸收转换能力的光伏组件依次前后叠加成为一体,使这些光伏组件沿入射光方向上依次对不同波长范围(吸收转化的波长范围由短波到长波变化)的入射光进行吸收转化,并让更长波段的光子透射至后面的组件, 从而高效保证了该多层光伏组件之间光效的转换效率。本发明太阳能组件的制造过程和方法创造性地提出了一种规避高效率叠层和异质结光伏电池和组件制造技术难度大和成本高的新方法,即不在电池单元的级别上进行不同类型光伏材料的叠加组合,而是将该步骤转移到组件级别上来完成,即将不同光伏组件(而不是电池)在分别制成后再简单地前后叠加起来,不涉及不同光伏电池材料间的微观界面结合与匹配过程,从而在保证高转换效率的同时大大简化了整个制备流程,提高了制造效率和良率,降低了制造难度和成本。该方法适用于任何具有不同带隙光伏电池的光伏组件之间的搭配和结合,实现以低成本大规模的方式制造出一种新型的高效率混合层叠式太阳能组件(Heterostack Photovoltaic Modules,简称HPM)的目的。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种混合层叠式太阳能组件,其特征在于,包括:
多个前后层压组合的光伏组件,每个光伏组件均包括:
衬底;
制备在衬底上的两个电极;及
位于两个电极之间的光伏吸收层;以及
添加在相邻光伏组件之间的透明封装填充薄膜;
其中,位于最上层的光伏组件的衬底作为太阳能电池的入光面,位于最下层的光伏组件的衬底作为太阳能电池的背板;沿入射光方向,所述多个光伏组件依次用于吸收转化波长范围不断增加的一部分入射光,最下层光伏组件之前的光伏组件还允许更长波段的光子透射至后面的光伏组件。
2.根据权利要求1所述的混合层叠式太阳能组件,其特征在于,每一光伏组件均在其边缘设置有输出端,光伏组件的电流通过设置在内部的引线导至对应的输出端。
3.根据权利要求1所述的混合层叠式太阳能组件,其特征在于,还包括封装在所述多个层压组合好的光伏组件周边的金属边框。
4.根据权利要求2所述的混合层叠式太阳能组件,其特征在于,还包括设置在太阳能电池板背板后面的接线盒,每个光伏组件的输出端均通过线缆接入接线盒并形成一路直流输出。
5.根据权利要求2所述的混合层叠式太阳能组件,其特征在于,所有光伏组件的输出端通过串联或并联或者串并联之后形成所述太阳能电池的直流输出端。
6.根据权利要求2所述的混合层叠式太阳能组件,其特征在于,还包括设置在太阳能电池背板上的多个逆变器,所述多个逆变器分别与所述多个光伏组件的输出端相连,所述多个逆变器的输出端并联连接形成所述太阳能电池的交流输出。
7.一种混合层叠式太阳能组件的制造方法,其特征在于,该方法包括:
在多个衬底上分别依序形成电极层、光伏吸收层和电极层,以形成多个光伏组件,且每个光伏组件的内部均设置有用于引导电流至其边缘的引线;
将该多个光伏组件叠加并在相邻的光伏组件之间加入透明封装填充薄膜,并使位于最上层的光伏组件的衬底作为太阳能电池的入光面,位于最下层的光伏组件的衬底作为太阳能电池的背板;以及
对加有透明封装填充薄膜的多个光伏组件进行层压组合处理;
其中,所述多个光伏组件的上下排列使得:沿入射光方向,所述多个光伏组件依次用于吸收转化波长范围不断增加的一部分入射光,最下层光伏组件之前的光伏组件还允许更长波段的光子透射至后面的光伏组件。
8.根据权利要求7所述的混合层叠式太阳能组件的制造方法,其特征在于,所述形成多个光伏组件的步骤中,还包括在每个光伏组件的边缘设置两个输出端,所述引线与对应的输出端电性连接;所述层压组合处理步骤之后还包括步骤:在所述层压组合处理形成的太阳能电池的背板后设置接线盒,所述每个光伏组件的两个输出端均通过线缆接入接线盒并形成一路直流输出。
9.根据权利要求7所述的混合层叠式太阳能组件的制造方法,其特征在于,所述形成多个光伏组件的步骤中,还包括在每个光伏组件的边缘设置两个输出端,所述引线与对应的输出端电性连接;所述层压组合处理步骤之后还包括步骤:在所述层压组合处理形成的太阳能电池的背板后设置接线盒,所述每个光伏组件的两个输出端在接线盒的内部或外部对进行串联或并联或串并联,从而形成单路直流输出。
10.根据权利要求7所述的混合层叠式太阳能组件的制造方法,其特征在于,所述形成多个光伏组件的步骤中,还包括在每个光伏组件的边缘设置两个输出端,所述引线与对应的输出端电性连接;所述层压组合处理步骤之后还包括步骤:在所述层压组合处理形成的太阳能电池的背板后设置多个逆变器,所述多个逆变器分别与所述多个光伏组件的输出端相连,所述多个逆变器的输出端并联连接形成所述太阳能电池的单路交流输出。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104134399A (zh) * 2014-07-11 2014-11-05 晶澳太阳能有限公司 太阳能光伏模组防伪标识方法及具有防伪标识功能的太阳能光伏模组
CN104269451A (zh) * 2014-10-09 2015-01-07 云南师范大学 一种硅基钙钛矿叠层太阳电池及其制造方法
CN104600140A (zh) * 2015-01-27 2015-05-06 江阴市广业光电科技有限公司 一种轻质复合高功率太阳能组件
CN105047823A (zh) * 2015-06-24 2015-11-11 华南师范大学 一种半透明钙钛矿晶体硅串列叠层太阳能电池及其制备方法
CN106298998A (zh) * 2016-08-25 2017-01-04 中国科学院半导体研究所 一种叠层并联的太阳能电池组件、制作方法及装置
CN106340554A (zh) * 2016-11-25 2017-01-18 中国科学院电工研究所 一种CIGS/CdTe双结叠层薄膜太阳能电池及其制备方法
CN106981535A (zh) * 2017-05-09 2017-07-25 无锡赛晶太阳能有限公司 一种双面玻璃bipv光伏组件
CN108091709A (zh) * 2017-12-20 2018-05-29 张汉钰 一种硅锌多维光伏材料及其制作方法
CN108539020A (zh) * 2018-02-13 2018-09-14 全球能源互联网研究院有限公司 一种分离双结式钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN112054587A (zh) * 2020-08-12 2020-12-08 中国科学院电工研究所 基于多端并联智能管理器的多种类叠层电池系统
TWI723434B (zh) * 2019-06-21 2021-04-01 位速科技股份有限公司 複合光伏結構及其製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5650019A (en) * 1993-09-30 1997-07-22 Canon Kabushiki Kaisha Solar cell module having a surface coating material of three-layered structure
CN102668104A (zh) * 2009-11-20 2012-09-12 应用材料公司 用于薄膜太阳能应用的波长选择反射层的粗糙度控制
CN102790110A (zh) * 2011-05-18 2012-11-21 Lg电子株式会社 太阳能电池模块
CN203339190U (zh) * 2013-04-26 2013-12-11 武汉经开能源科技发展有限公司 一种具有双面发电功能的太阳能电池组件

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5650019A (en) * 1993-09-30 1997-07-22 Canon Kabushiki Kaisha Solar cell module having a surface coating material of three-layered structure
CN102668104A (zh) * 2009-11-20 2012-09-12 应用材料公司 用于薄膜太阳能应用的波长选择反射层的粗糙度控制
CN102790110A (zh) * 2011-05-18 2012-11-21 Lg电子株式会社 太阳能电池模块
CN203339190U (zh) * 2013-04-26 2013-12-11 武汉经开能源科技发展有限公司 一种具有双面发电功能的太阳能电池组件

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104134399A (zh) * 2014-07-11 2014-11-05 晶澳太阳能有限公司 太阳能光伏模组防伪标识方法及具有防伪标识功能的太阳能光伏模组
CN104269451A (zh) * 2014-10-09 2015-01-07 云南师范大学 一种硅基钙钛矿叠层太阳电池及其制造方法
CN104600140A (zh) * 2015-01-27 2015-05-06 江阴市广业光电科技有限公司 一种轻质复合高功率太阳能组件
CN105047823A (zh) * 2015-06-24 2015-11-11 华南师范大学 一种半透明钙钛矿晶体硅串列叠层太阳能电池及其制备方法
CN106298998A (zh) * 2016-08-25 2017-01-04 中国科学院半导体研究所 一种叠层并联的太阳能电池组件、制作方法及装置
CN106340554B (zh) * 2016-11-25 2017-10-03 中国科学院电工研究所 一种CIGS/CdTe双结叠层薄膜太阳能电池及其制备方法
CN106340554A (zh) * 2016-11-25 2017-01-18 中国科学院电工研究所 一种CIGS/CdTe双结叠层薄膜太阳能电池及其制备方法
CN106981535A (zh) * 2017-05-09 2017-07-25 无锡赛晶太阳能有限公司 一种双面玻璃bipv光伏组件
CN108091709A (zh) * 2017-12-20 2018-05-29 张汉钰 一种硅锌多维光伏材料及其制作方法
CN108539020A (zh) * 2018-02-13 2018-09-14 全球能源互联网研究院有限公司 一种分离双结式钙钛矿太阳能电池及其制备方法
TWI723434B (zh) * 2019-06-21 2021-04-01 位速科技股份有限公司 複合光伏結構及其製造方法
US11101081B2 (en) 2019-06-21 2021-08-24 Ways Technical Corp., Ltd. Composite photovoltaic structure and manufacturing method thereof
CN112054587A (zh) * 2020-08-12 2020-12-08 中国科学院电工研究所 基于多端并联智能管理器的多种类叠层电池系统

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