CN108172649A - 光伏标准电池结构及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光伏产业技术领域，涉及光伏标准电池结构及其制作方法，包括电池片、位于电池片上层的石英玻璃板及位于电池片下层的可伐合金基板，石英玻璃板四周装有铝合金上盖板，可伐合金基板装在铝合金基底上，铝合金基底边缘一侧设有两个lemo（雷莫）接头，中心凹槽内设有温度传感器，温度传感器与lemo接头焊接，电池片一边设有主栅线，在主栅线和电池片背面分别设有用于引出电池正负极的引线，正负引线分别与两个lemo接头焊接，铝合金基底下方设有铝合金后盖板；该光伏标准电池性能良好，能用于各种单多晶硅组件及电池的测量，并且当更换电池与窗口玻璃的选材时，亦能实现其它类型光伏器件的测量，该设计符合标准IEC60904‑2中对于参考电池结构的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种光伏标准电池结构及其制作方法，属于光伏电池封装技术领域。
背景技术
近十年，光伏产业在东亚的发展日新月异，东南亚及南亚作为新兴的光伏市场亦存在巨大的潜力。如今国内光伏检测机构、企业和院校逐渐从各自的一级电池片和组件传递改为由光伏标准电池传递，这样每年可以节省做电池片和组件的大笔费用，并且省去大量精力挑选合适的电池片及组件作为标准样品。光伏标准电池有体积小、易保存、易运输等优点，并且在整个溯源链中高于电池片和组件，所以光伏标准电池是未来光伏产业发展首选的方向，但是目前的光伏标准电池很难满足IEC60904-2设计标准。
发明内容
本发明的目的是针对现有光伏产业的问题，提供一种光伏标准电池结构及其制作方法，该设计制作的标准电池有不错的性能表现，能用于各种单多晶硅组件及电池的测量，并且当更换电池与窗口玻璃的选材时，亦能实现其它类型光伏器件的测量，该设计符合标准IEC60904-2中对于参考电池结构的要求。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：光伏标准电池结构，包括电池片、位于电池片上层的石英玻璃板及位于电池片下层的可伐合金基板，所述石英玻璃板四周装有铝合金上盖板，其特征在于，所述可伐合金基板装在铝合金基底上，所述铝合金基底边缘一侧设有两个lemo（雷莫）接头，中心凹槽内设有温度传感器，所述温度传感器与lemo接头焊接，所述电池片一边设有主栅线，在所述主栅线和电池片背面分别设有用于引出电池正负极的引线，所述电池正负极的引线分别与两个lemo接头焊接，所述铝合金基底下方设有铝合金后盖板。
进一步地，所述电池片采用单晶硅电池片，所述电池片的尺寸为20mm*20mm。
进一步地，石英玻璃板作为光伏标准电池的窗口层，采用紫外高透石英方形玻璃片，边长为49.6mm~49.8mm，厚度为3.1mm~3.3mm，倒角为44度~46度。
进一步地，所述电池片上下均通过聚醋酸乙烯酯分别与石英玻璃板和可伐合金基板黏合。
进一步地，所述温度传感器包括铂电阻pt100，所述铂电阻pt100安装于可伐合金基板与铝合金基底之间。
进一步地，所述铝合金上盖板、铝合金基底、铝合金后盖板均采用铝合金
进一步地，所述可伐合金基板的厚度为0.9mm~1.1mm。
进一步地，在所述铝合金基底的凹槽和lemo接头间设有长孔，所述凹槽内的温度传感器通过导线经长孔焊接至lemo接头的内侧，所述用于引出电池片正负极的引线通过长孔焊接至lemo接头的内侧。
为了实现以上技术目的，本发明还提供一种光伏标准电池结构的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括如下步骤：
步骤一. 提供一石英玻璃板、可伐合金基板和铝合金基底；
步骤二. 对电池片进行处理：选用单晶硅电池片，将其切割成20mm*20mm的尺寸，切割时在电池片一边保留主栅线，并将电池片边缘作绝缘处理，在主栅线及电池片的背面分别焊接用于引出电池片的正负极的引线；
步骤三. 在铝合金基底中心凹槽内安装温度传感器；
步骤四. 在所述石英玻璃板和可伐合金基板上均涂覆一层聚醋酸乙烯酯，按照石英玻璃板-聚醋酸乙烯酯-电池片-聚醋酸乙烯酯-可伐合金基板的顺序进行层压；
步骤五. 采用四线法将温度传感器连接至铝合金基底一侧的lemo接头内侧；将电池片的正负极引线分别焊接在两个lemo接头内侧；
步骤六. 利用一个无头螺钉将温度传感器紧压在可伐合金基板的底部；
步骤七. 将铝合金上盖板盖在石英玻璃板四周，将铝合金后盖板盖在所述铝合金基底上。
与现有的光伏标准电池相比，本发明具有以下优点：
1）晶体硅电池片是光伏标准电池的核心部件，该电池片设计标定的光源光谱辐照度分布稳定；
2）当需要测量其它类型的光伏器件，诸如非晶硅、微晶硅、有机电池等具有不同光谱响应特性的光伏器件时，只需要在该设计基础上更换窗口层与晶体硅电池片的类型，使匹配后光谱响应特性与被测光伏器件相适应；
3）本发明光伏标准电池性能稳定、数据准确，并对光伏组件和电池的测量有着十分重要的影响。
附图说明
图1为本发明的结构分解示意图。
图2为本发明实施例电池片处理后的结构示意图。
图3为本发明实施例中石英玻璃板透过率曲线图。
图4为本发明实施例中可伐合金基板反射率曲线图。
图5为本发明实施例中铝合金表面反射率曲线图。
附图标记说明：1-石英玻璃板、2-铝合金上盖板、3-电池片、4-可伐合金基板、5-温度传感器、6-铝合金基底、7-lemo（雷莫）接头和8-铝合金后盖板。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如附图1所示，本发明中光伏标准电池结构，包括电池片3、位于电池片3上层的石英玻璃板1及位于电池片3下层的可伐合金基板4，所述石英玻璃板1四周装有铝合金上盖板2，其特征在于，所述可伐合金基板4装在铝合金基底6上，所述铝合金基底6边缘一侧设有两个lemo（雷莫）接头7，中心凹槽内设有温度传感器5，所述温度传感器5与lemo接头7焊接，所述电池片3一边设有主栅线，在所述主栅线和电池片3背面分别设有用于引出电池正负极的引线，所述电池正负极的引线分别与两个lemo接头7焊接，所述铝合金基底6下方设有铝合金后盖板8；
所述电池片3采用单晶硅电池片，所述电池片3的尺寸为20mm*20mm，石英玻璃板1作为光伏标准电池的窗口层，采用紫外高透石英方形玻璃片，边长约为49.7mm，厚度约为3.2mm，倒角约为45度，所述电池片3上下均通过聚醋酸乙烯酯分别与石英玻璃板1和可伐合金基板4黏合，所述温度传感器5包括铂电阻pt100，所述铂电阻pt100安装于可伐合金基板4与铝合金基底之间，所述铝合金上盖板2、铝合金基底6、铝合金后盖板8均采用6061铝合金，在所述铝合金基底6的凹槽和lemo接头7间设有长孔，所述凹槽内的温度传感器5通过导线经长孔焊接至lemo接头7的内侧，所述用于引出电池片3正负极的引线通过长孔焊接至lemo接头7的内侧。
以上实施例中一种光伏标准电池结构的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括如下步骤：
步骤一. 提供一石英玻璃板1、可伐合金基板4和铝合金基底6；
步骤二. 对电池片3进行处理：该光伏标准电池的晶体硅电池片3是核心部件，起到标定光源光谱辐照度分布的作用。晶体硅电池片3选用高效率的单晶硅电池片，电池片3首先进行稳定性处理，然后切割成20mm*20mm的尺寸，切割时在电池片3一边保留主栅线，并将电池片3边缘作绝缘处理，在主栅线及电池片3的背面分别焊接用于引出电池片3的正负极的引线，如图2所示；
步骤三. 在铝合金基底6中心凹槽内安装温度传感器5；
步骤四. 在所述石英玻璃板1和可伐合金基板4上均涂覆一层聚醋酸乙烯酯，按照石英玻璃板1-聚醋酸乙烯酯-电池片1-聚醋酸乙烯酯-可伐合金基板4的顺序进行层压；
石英玻璃板1作为光伏标准电池的窗口层，其性能指标决定了到达晶体硅电池表面的光强和光谱分布，本发明实施例中选用紫外高透石英方形玻璃片，边长约为49.7mm，厚度约为3.2mm，倒角为45度，玻璃表面经过细磨精抛光，在300-1200nm波段下透过率超过91%，其透过率曲线如图3所示；
可伐合金基板4采用4j29可伐合金，可伐合金基板4作为电池片3的衬底，最终与电池片3、石英玻璃板1和聚醋酸乙烯酯一起进行层压，可伐合金基板4在20~450℃范围内具有与硬玻璃相近的线膨胀系数，与相应的硬玻璃能进行有效封接匹配；由于可伐合金基板4在窗体内部石英玻璃板1下层，其反射率曲线的好坏极大影响了光伏标准组件性能，因此将可伐合金加工成型后，进行哑光黑喷塑处理，表面反射率曲线如图4所示，在波长300~1200nm以内，反射率都控制在5%以内，满足标准IEC60904-2的要求；
步骤五. 采用四线法将温度传感器5连接至铝合金基底6一侧的lemo接头7内侧；将电池片1的正负极引线分别焊接在两个lemo接头7内侧；
步骤六. 利用一个无头螺钉将温度传感器5紧压在可伐合金基板4的底部；
温度传感器5为铂电阻pt100，在 0℃时的阻值Ro漂移小于等于0.04%，铂电阻pt100采用四线法连接至lemo接头7上，并安装于可伐合金基板4与铝合金基底6之间，利用一个无头螺钉将铂电阻pt100紧压在可伐合金基板4的底部，因电池片紧贴着可伐合金基板4，可伐合金基板4的厚度仅有1mm，电池片3的温度变化能较为灵敏地反映到铂电阻pt100上；
步骤七. 将铝合金上盖板2盖在石英玻璃板1四周，将铝合金后盖板8盖在所述铝合金基底6上。
本发明实施例中铝合金上盖板2、铝合金基底6、铝合金后盖板8均采用6061铝合金，具有加工性能佳、抗腐蚀性好、韧性高及加工后不变形、材料致密无缺陷等优良特点。铝件本体加工完成后，表面进行抛丸及硬质氧化处理，氧化后表面反射率曲线如图5所示，在波长700nm以下，反射率在控制在5%以内，在波长700nm以上有着较高的反射率。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.光伏标准电池结构，包括电池片（3）、位于电池片（3）上层的石英玻璃板（1）及位于电池片（3）下层的可伐合金基板（4），所述石英玻璃板（1）四周装有铝合金上盖板（2），其特征在于，所述可伐合金基板（4）装在铝合金基底（6）上，所述铝合金基底（6）边缘一侧设有两个lemo接头（7），中心凹槽内设有温度传感器（5），所述温度传感器（5）与lemo接头（7）焊接，所述电池片（3）一边设有主栅线，在所述主栅线和电池片（3）背面分别设有用于引出电池正负极的引线，所述电池正负极的引线分别与两个lemo接头（7）焊接，所述铝合金基底（6）下方设有铝合金后盖板（8）。
2.根据权利要求1所述的光伏标准电池结构，其特征在于，所述电池片（3）采用单晶硅电池片，所述电池片（3）的尺寸为20mm*20mm。
3.根据权利要求1所述的光伏标准电池结构，其特征在于，石英玻璃板（1）作为光伏标准电池的窗口层，采用紫外高透石英方形玻璃片，边长为49.6mm~49.8mm，厚度为3.1mm~3.3mm，倒角为44度~46度。
4.根据权利要求1所述的光伏标准电池结构，其特征在于，所述电池片（3）上下均通过聚醋酸乙烯酯分别与石英玻璃板（1）和可伐合金基板（4）黏合。
5.根据权利要求1所述的光伏标准电池结构，其特征在于，所述温度传感器（5）包括铂电阻pt100，所述铂电阻pt100安装于可伐合金基板（4）与铝合金基底（6）之间。
6.根据权利要求1所述的光伏标准电池结构，其特征在于，所述铝合金上盖板（2）、铝合金基底（6）、铝合金后盖板（8）均采用6061铝合金。
7.根据权利要求1所述的光伏标准电池结构，其特征在于，所述可伐合金基板（4）的厚度为0.9mm~1.1mm。
8.根据权利要求1所述的光伏标准电池结构，其特征在于，在所述铝合金基底（6）的凹槽和lemo接头（7）间设有长孔，所述凹槽内的温度传感器（5）通过导线经长孔焊接至lemo接头（7）的内侧，所述用于引出电池片（3）正负极的引线通过长孔焊接至lemo接头（7）的内侧。
9.一种光伏标准电池结构的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括如下步骤：
步骤一. 提供一石英玻璃板（1）、可伐合金基板（4）和铝合金基底（6）；
步骤二. 对电池片（1）进行处理：选用单晶硅电池片，将其切割成20mm*20mm的尺寸，切割时在电池片（1）一边保留主栅线，并将电池片（1）边缘作绝缘处理，在主栅线及电池片（1）的背面分别焊接用于引出电池片（1）的正负极的引线；
步骤三. 在铝合金基底（6）中心凹槽内安装温度传感器（5）；
步骤四. 在所述石英玻璃板（1）和可伐合金基板（4）上均涂覆一层聚醋酸乙烯酯，按照石英玻璃板（1）-聚醋酸乙烯酯-电池片（1）-聚醋酸乙烯酯-可伐合金基板（4）的顺序进行层压；
步骤五. 采用四线法将温度传感器（5）连接至铝合金基底（6）一侧的lemo接头（7）内侧；将电池片（1）的正负极引线分别焊接在两个lemo接头（7）内侧；
步骤六. 利用一个无头螺钉将温度传感器（5）紧压在可伐合金基板（4）的底部；
步骤七. 将铝合金上盖板（2）盖在石英玻璃板（1）四周，将铝合金后盖板（8）盖在所述铝合金基底（6）上。
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