CN106252446A - 一种低能耗太阳能电池组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低能耗太阳能电池组件，该电池组件通过优化电池结构，对电池片进行切割，切割后先串联再串联或并联，串串联合或串并联合的结构能够更好的降低组件内部传输损耗，提升功率，同时组件内并联连接的增多使得组件抗热斑能力得到增强；与此同时本发明优化了电池排版、汇流条结构及引出方式，促使组件在提升户外发电能力的同时产生视觉上的美感。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池组件技术领域，具体涉及一种低能耗太阳能电池组件。
背景技术
人类获得能源的最直接的方式是利用太阳能，而太阳能光伏电池是将太阳能转换为电能的最有效方式之一。近几年来，太阳能电池世界产量以每年30～40％的速度增长，成为目前市场上发展最快的行业之一，其中晶体硅太阳能电池日渐发展成熟，占据了市场的主导地位。
随着晶体硅太阳能电池技术的发展，电池工艺日渐成熟，电池效率逐步提高，同时各种高效电池技术如背钝化电池、N型双面电池、HIT电池等也得到较大的应用，电池效率的提高对于对应的组件制作技术也提出了新的要求。图1为常规电池组件排版的电路示意图，可见组件由3个串联的电池串组成，每个电池串并联设置一个旁路二极管以防止热斑产生，组件中所有的电池片均为串联连接，组件制作形式单一，在光学和电学上也有较大损失，如果仍然采用这种方式制作组件，高效电池的优势将无法完全体现。因此人们也在寻求各种方案以实现太阳能电池组件功率的提升。电池到组件的功率损失主要分光学损失和电学损失两种，光学损失主要与玻璃、EVA等材料的吸收和反射有关，而电学损失则主要来源于电池内部，互连条、汇流条、接线盒及其线缆的损耗等，如果不能有效的降低这些连接材料的内阻，大部分能量将以热量的形式损耗掉而不是转化为电能。
在这种情况下，本发明申请人致力于提出一种太阳能电池组件，这种太阳能电池组件能够最大化增加光学增益，有效的降低互连条本身带来的内阻损耗，提升组件功率进而降低发电成本。
发明内容
本发明目的在于提供一种低损耗太阳能电池组件，这种太阳能电池组件能够降低电池到组件的功率损失，充分体现高效电池的优势，降低发电成本。
本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：一种低能耗太阳能电池组件，包括若干电池串，所述电池串由多个电池单元串联而成，多个电池串再互联形成太阳能电池组件，其中所述电池单元由太阳能电池片切割而成，所述太阳能电池片的四角为弧形倒角，所述太阳能电池片的正面和背面均具有主栅，所述太阳能电池片正面和背面预留有切割缝，所述正面主栅和背面主栅与所述切割缝相垂直且不接触，并以所述切割缝为中心线相对称分布，将所述太阳能电池片沿着所述切割缝切割后形成两个电池单元，多个电池单元串联时，其中一电池单元的弧形倒角边与相邻一电池单元的切割边相邻，且其中一电池单元的正面主栅与相邻电池单元的背面主栅通过互联带相连，将多个电池单元如此依次串联形成电池串；
或所述太阳能电池片的正面和背面均未设有主栅但均设有细栅，所述太阳能电池片正面和背面预留有切割缝，所述切割缝与所述细栅相平行，且所述细栅以所述切割缝为中心线相对称分布，所述太阳能电池片沿着所述切割缝切割后形成两个电池单元，多个电池单元串联时，其中一电池单元的弧形倒角边与相邻一电池单元的切割边相邻，且其中一电池单元的正面与相邻电池单元的背面上沿垂直于所述细栅方向设置有导电材料，所述导电材料上设有互联带，其中一电池单元的正电极与相邻电池单元的负电极通过互联带相连，将多个电池单元如此依次串联形成电池串。
所述正面主栅的两端部与所述弧形倒角边和所述切割边之间预留有间距，所述正面主栅的两端部与所述弧形倒角边和所述切割边之间的间距的大小为1～20mm，所述背面主栅的两端部与所述弧形倒角边和所述切割边之间也预留有间距，所述背面主栅的两端部与所述弧形倒角边和所述切割边之间的间距的大小为1～30mm。
所述电池串之间的连接采用并联或串联，相邻两电池串相连接时，其中一电池单元的弧形倒角边与相邻一电池单元的切割边位于同一条直线上，上、下、左、右相邻四片电池片之间的间隙为沙漏形状。
相邻两电池串之间采用汇流条相连接，所述汇流条朝向太阳能电池组件的受光面的表面设有涂层。
所述涂层的颜色与太阳能电池组件的背板材料的颜色相同，所述涂层的材料为聚合物、硅胶、树脂、橡胶、陶瓷和填料中的一种或几种。
所述汇流条的表面采用EVA、PVB或PET材料包裹，或所述汇流条与所述太阳能电池组件的受光面之间设有与太阳能电池组件的背板同色的材料，或所述汇流条设置在电池串的背面。
所述汇流条为常规涂层与反光涂层的交替结构，所述汇流条要与电池互联条连接的地方为常规涂层，其他不与所述互联条接触的地方为反光涂层，所述反光涂层直接涂覆于所述汇流条单面或以套管的形式将所述汇流条包裹。
这样处理，组件边缘用于反光的区域面积增大，并且组件外观更为美观。
所述电池串由6～30个电池单元串联而成，所述太阳能电池组件由30～300个电池单元组成。
所述太阳能电池片为背面不透光的单面电池结构或双面透光的电池结构。
所述完整的电池片可以为无主栅电池，电池正面和背面均没有设置主栅但设置有细栅，所述无主栅电池的正面和背面预留有切割缝，所述切割缝为电池片的中心线，中心线上无金属栅线存在，将电池片沿切割缝切割，切割后的电池片相互互联形成电池串，电池切割方向与细栅平行，相邻两电池单元相串联时，其中一电池单元的弧形倒角边与相邻一电池单元的切割边相邻，电池片之间的串接采用金属互联带与导电材料联合进行，所述导电材料为黏性导电浆料或双面导电胶带，电池片互联时，在切割后电池片正反两面沿垂直于细栅方向设置黏性导电浆料或双面导电胶带，设置有导电材料的地方用于金属互联带与电池片的连接，将一片电池片的正电极与相邻电池片的负电极通过金属互联带连接在一起，如此交替反复进行实现无主栅电池串的制作。
所述汇流条也可直接设计为常规涂层与高反光涂层的交替结构，汇流条需要与电池互联条连接的地方为常规涂层，其他不与互联条接触的地方搭配反光涂层，反光涂层可以直接涂覆于汇流条单面或是以套管的形式将汇流条包裹。
组件叠层完成后进行层前EL测试，测试达到质量要求即可送往层压机将组件层压，层压件冷却后削除玻璃边缘残留的背板及EVA和/或POE材料，进行EL测试，达到质量要求即可完成装框及接线盒连接工作，制得太阳能电池组件。
与常规组件制作方法相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明通过优化电池结构，对电池片进行切割，切割后先串联再并联(优选)，串并联合的结构能够更好的降低组件内部传输损耗，同时组件内并联连接的增多使得组件抗热斑能力得到增强；
(2)本发明通过优化电池排版、汇流条结构及引出方式，使组件具有特色而美丽的外观结构，促使组件在提升户外发电能力的同时产生视觉上的美感。
附图说明
图1为常规组件排版的电路示意图；
图2a为实施例1中切割电池片正面的外观示意图；
图2b为实施例1中切割电池片背面的外观示意图；
图3为实施例1中切割电池片串接截面示意图；
图4为实施例1中单晶切片组件的外观示意图；
图5a为实施例1中切割后电池片正面外观示意图；
图5b为实施例1中切割后电池片背面外观示意图；
图6为实施例1中组件的电路连接示意图；
图7为实施例1中常规涂层和反光涂层交替的汇流条结构示意图；
图8为实施例3中组件的电路连接示意图；
图9为实施例4中组件的电路连接示意图；
其中1、弧形倒角边；2、切割缝；3、正面主栅；4、背面主栅；5、切割边；6、互联带；7、正面主栅靠近切割边边缘；8、正面主栅靠近倒角边缘；9、背面主栅靠近切割边边缘；10、背面主栅靠近倒角边边缘；111、实施例1中电池串；112、实施例1中汇流条；113、实施例1中旁路二极管；114、实施例1中两个相互串联的电池串；15、汇流条反光涂层；16、汇流条常规涂层；311、实施例3中单元电池串；312、实施例3中汇流条；313、实施例3中旁路二极管；314、实施例3中两个相邻的电池串；411、实施例4中单元电池串；412、实施例4中汇流条；413、实施例4中旁路二极管；414、实施例4中两个相邻的电池串。
具体实施方式
实施例1
如图1-7所示，本实施例提供的低能耗太阳能电池组件，包括多个电池串111，每个电池串111由多个电池单元串联而成，多个电池串111再互联形成太阳能电池组件，其中电池单元由太阳能电池片切割而成，太阳能电池片的四角为弧形倒角，太阳能电池片的正面和背面均具有主栅，太阳能电池片正面和背面预留有切割缝2，正面主栅3和背面主栅4与切割缝2相垂直且不接触，并以切割缝2为中心线相对称分布，将太阳能电池片沿着切割缝2切割后形成两个电池单元，多个电池单元相串联时，其中一电池单元的弧形倒角边与相邻一电池单元的切割边相邻，且其中一电池单元的正面主栅与相邻电池单元的背面主栅通过焊带相连，将多个电池单元如此依次串联形成电池串。
本实施例采用156S常规单晶电池片，电池正面主栅设计为两段，两段主栅沿切割缝呈轴对称分布，电池背面主栅4分为四段，沿切割缝2呈上下对称分布，图5为本实施例中切割后电池片正面及背面外观示意图，切割后电池包含弧形倒角边1和切割边5，正面主栅3靠近切割边边缘7离切割边5的距离为4mm，正面主栅3靠近弧形倒角边边缘8离弧形倒角边1的距离为1mm，背面主栅4靠近切割边边缘9离切割边5的距离为20mm，背面主栅4靠近倒角边边缘10离倒角边1距离为10mm。
将切割后的电池单元以10个电池单元为一组组成电池串111，电池串111由切割电池单元相互串联连接而成，连接时一片电池片的切割边5与另外一片电池片的弧形倒角边1相邻，电池片串接时，一片电池的正面主栅3与相邻电池的背面主栅4相连通过互联带6连接在一起，与此同时，相邻电池片的正面主栅3再与下一电池片的背面主栅4相连，反复如此形成多个电池单元串联而成的电池串，本实施例中组件由12个这样的电池串组成，图6为本实施例中组件的电路连接示意图。
按照电路图对单元电池串进行排布，其中每两串电池串111通过汇流条112串联连接在一起形成两个相邻的电池串114，六个两个相邻的电池串114两两并联后再串联即可完成组件排版，每组电池串均并联有旁路二极管113以防热斑影响。组件排版时，相邻电池串之间相邻电池片的切割边与圆角边处于一条直线上，这样排布，邻近四片电池片之间的间隙将呈现沙漏形状。
本实施例中用于电池串连接的汇流条112为反光涂层15与常规涂层16相互交替的结构，图7为汇流条结构示意图，其中电池串引出的互联条6与常规涂层16连接，反光涂层15为白色PVB材料。
组件叠层完成后进行层前EL测试，测试达到质量要求即可送往层压机将组件层压，层压件冷却后削除玻璃边缘残留的背板及EVA和/或POE材料，进行EL测试，达到质量要求即可完成装框及接线盒连接工作，制得太阳能电池组件
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中电池串111包含16片切割后的电池片，其余电路排布方式一样。按照电路图对单元电池串进行排布，其中每两串电池串111通过汇流条112串联连接在一起形成电池串114，六个电池串114两两并联后再串联即可完成组件排版，每组电池串均并联有旁路二极管113以防热斑影响。组件排版时，相邻电池串之间相邻电池片切割边与圆角边处于一条直线上，这样排布，邻近四片电池片之间的间隙将呈现沙漏形状。
此外，本实施例中汇流条与组件照光面之间采用白色EPE材料进行隔离，这样从组件正面看不到明显的汇流条存在。
实施例3
与实施例1不同的是，本实施例采用156M常规多晶电池片制作太阳能电池组件，电池正面主栅设计为八段，上下主栅沿切割缝呈轴对称分布，电池背面主栅分为两段，沿切割缝呈上下对称分布。切割后电池包含倒角边和切割边，正面主栅靠近切割边边缘离切割边的距离为2mm，正面主栅靠近倒角边边缘离倒角边的距离为20mm，背面主栅靠近切割边边缘离切割边的距离为1mm，背面主栅靠近倒角边边缘离倒角边距离为30mm。
将切割后的电池片以12个电池片为一组组成单元电池串311，单元电池串311由切割电池片相互串联连接而成，连接时一片电池片的切割边与另外一片电池片的倒角边相邻，电池片串接时，一片电池的正面主栅与相邻电池的背面主栅相连通过互联带连接在一起，与此同时，相邻电池片的正面主栅再与下一电池片的背面主栅相连，反复如此形成多片电池串联而成的电池串，本实施例中组件由10个这样的电池串组成，图8为本实施例中组件的电路连接示意图。
按照电路图对单元电池串进行排布，其中每两串单元电池串311通过汇流条312并联连接在一起形成两个相邻的电池串314，5个电池串314按照图8所示电路图排布后即可完成组件排版，组件中设置有4个旁路二极管313以防热斑影响。组件排版时，相邻电池串之间相邻电池片切割边与圆角边处于一条直线上，这样排布，邻近四片电池片之间的间隙将呈现沙漏形状。
本实施例中采用黑色背板制作太阳能组件，用于电池串连接的汇流条312与组件正面EVA接触的那一面设置有黑色涂层材料，汇流条背面为常规焊锡涂层，可用于与互联条进行焊接。
组件叠层完成后进行层前EL测试，测试达到质量要求即可送往层压机将组件层压，层压件冷却后削除玻璃边缘残留的背板及EVA和/或POE材料，进行EL测试，达到质量要求即可完成装框及接线盒连接工作，制得太阳能电池组件。
实施例4
本实施例采用156SN型单晶电池片制作太阳能电池组件，电池正面和背面都只有细栅存在，为无主栅结构，电池片设计时电池片中间预留切割缝，切割缝与细栅平行，且切割缝上无金属栅线设置，将电池片沿切割缝切割，切割后电池片包含切割边和倒角边。
将切割后的电池片以12个电池片为一组组成单元电池串411，单元电池串411由切割电池片相互串联连接而成，其中一电池单元的弧形倒角边与相邻一电池单元的切割边相邻，电池片互联时，在切割后电池片正反两面沿垂直于细栅方向设置黏性导电浆料，设置有导电浆料的地方用于金属互联带与电池片的连接。将一片电池片的正电极与相邻电池片的负电极通过金属互联带连接在一起，如此交替反复形成多片无主栅电池串联而成的电池串。
本实施例中组件由12个这样的电池串组成，图9为本实施例中组件的电路连接示意图。
按照图9对电池串进行排布，其中每两串电池串411通过汇流条412并联连接后形成的电池串再串联起来形成两个相邻的电池串414，三个两个相邻的电池串414再以串联方式连接完成组件排版，每个电池串414并联一个旁路二极管413以防热斑影响，组件中一共设置有三个旁路二极管。组件排版时，相邻电池串之间相邻电池片切割边与圆角边处于一条直线上，这样排布，邻近四片电池片之间的间隙将呈现沙漏形状。
本实施例中与电池串连接的汇流条412与组件正面EVA接触的那一面设置有白色陶瓷涂层材料，汇流条背面为常规焊锡涂层，可用于与互联条进行焊接。
组件叠层完成后进行层前EL测试，测试达到质量要求即可送往层压机将组件层压，层压件冷却后削除玻璃边缘残留的背板及EVA和/或POE材料，进行EL测试，达到质量要求即可完成装框及接线盒连接工作，制得太阳能电池组件。
上面列举一部分具体实施例对本发明进行说明，有必要在此指出的是以上具体实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表对本发明保护范围的限制。其他人根据本发明做出的一些非本质的修改和调整仍属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种低能耗太阳能电池组件，包括若干电池串，所述电池串由多个电池单元串联而成，多个电池串再互联形成太阳能电池组件，其中所述电池单元由太阳能电池片切割而成，所述太阳能电池片的四角为弧形倒角，其特征是：所述太阳能电池片的正面和背面均具有主栅，所述太阳能电池片正面和背面预留有切割缝，所述正面主栅和背面主栅与所述切割缝相垂直且不接触，并以所述切割缝为中心线相对称分布，将所述太阳能电池片沿着所述切割缝切割后形成两个电池单元，多个电池单元串联时，其中一电池单元的弧形倒角边与相邻一电池单元的切割边相邻，且其中一电池单元的正面主栅与相邻电池单元的背面主栅通过互联带相连，将多个电池单元如此依次串联形成电池串；
或所述太阳能电池片的正面和背面均未设有主栅但均设有细栅，所述太阳能电池片正面和背面预留有切割缝，所述切割缝与所述细栅相平行，且所述细栅以所述切割缝为中心线相对称分布，所述太阳能电池片沿着所述切割缝切割后形成两个电池单元，多个电池单元串联时，其中一电池单元的弧形倒角边与相邻一电池单元的切割边相邻，且其中一电池单元的正面与相邻电池单元的背面上沿垂直于所述细栅方向设置有导电材料，所述导电材料上设有互联带，其中一电池单元的正电极与相邻电池单元的负电极通过互联带相连，将多个电池单元如此依次串联形成电池串。
2.根据权利要求1所述的低能耗太阳能电池组件，其特征是：所述正面主栅的两端部与所述弧形倒角边和所述切割边之间预留有间距，所述正面主栅的两端部与所述弧形倒角边和所述切割边之间的间距的大小为1～20mm，所述背面主栅的两端部与所述弧形倒角边和所述切割边之间也预留有间距，所述背面主栅的两端部与所述弧形倒角边和所述切割边之间的间距的大小为1～30mm。
3.根据权利要求1所述的低能耗太阳能电池组件，其特征是：所述电池串之间的连接采用并联或串联，相邻两电池串相连接时，其中一电池单元的弧形倒角边与相邻一电池单元的切割边位于同一条直线上，上、下、左、右相邻四片电池片之间的间隙为沙漏形状。
4.根据权利要求1所述的低能耗太阳能电池组件，其特征是：相邻两电池串之间采用汇流条相连接，所述汇流条朝向太阳能电池组件的受光面的表面设有涂层。
5.根据权利要求4所述的低能耗太阳能电池组件，其特征是：所述涂层的颜色与太阳能电池组件的背板材料的颜色相同，所述涂层的材料为聚合物、硅胶、树脂、橡胶、陶瓷和填料中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的低能耗太阳能电池组件，其特征是：所述汇流条的表面采用EVA、PVB或PET材料包裹，或所述汇流条与所述太阳能电池组件的受光面之间设有与太阳能电池组件的背板同色的材料，或所述汇流条设置在电池串的背面。
7.根据权利要求1所述的低能耗太阳能电池组件，其特征是：所述汇流条为常规涂层与反光涂层的交替结构，所述汇流条要与电池互联条连接的地方为常规涂层，其他不与所述互联条接触的地方为反光涂层，所述反光涂层直接涂覆于所述汇流条单面或以套管的形式将所述汇流条包裹。
8.根据权利要求1所述的低能耗太阳能电池组件，其特征是：所述电池串由6～30个电池单元串联而成，所述太阳能电池组件由30～300个电池单元组成。
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