CN108598193A - 一种柔性cigs太阳能电池组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性CIGS太阳能电池组件，纵向上依次由前膜层、第一交联层、电池模块、第二交联层和背板组成；其中，所述电池模块由多个串联的电池串组成，每个电池串由多个电池片通过串联焊带串接而成，串联焊带将上一个电池片的正极与相邻下一个电池片的负极相连，每个电池串中相邻电池片之间以及相邻电池串中通过汇流焊带连接的电池片之间均设有旁路二极管。由于本发明柔性CIGS太阳能电池组件每个电池串中相邻电池片之间以及相邻电池串之间设有旁路二极管，当某个电池片出现热斑效应不能发电时，旁路二极管起旁路作用，让其它电池片所产生的电流从旁路二极管流出，使太阳能电池组件能够继续发电，不会因为某一片电池片出现问题而产生发电电路不通的情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种柔性CIGS太阳能电池组件，属于光伏发电技术领域。
背景技术
传统的晶硅太阳能电池组件由于晶硅本身脆性的原因，多采用玻璃基板进行封装，这种组件容易破碎、不可弯折，且重量大，应用场景比较单一。相比于玻璃基产品，柔性太阳能电池组件具有显著的优点：1、产品重量轻，相同面积的重量仅有玻璃基组件30％左右；2、可卷曲折叠，耐摔碰等。而CIGS薄膜太阳能电池是最具潜力的柔性太阳能电池组件之一。
目前的CIGS太阳能电池片多采用串联方式构成组件，单片的损坏对组件的发电效率影响很大，自然环境中的复杂条件下产生的遮蔽很多，当电池片中有被遮蔽区域时，该电池片输出的电压会下降，从而会使整串电池的输出电流也减小，出口的电压也下降，功率也会减小，同时，由于遮蔽还会导致电池片容易损坏，从而导致电池组件的使用寿命大大降低。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种柔性CIGS太阳能电池组件，该太阳能电池组件能够有效解决当单片电池片损坏时导致的整个电池模块发电效率降低的问题。
发明内容：为解决上述技术问题，本发明所采用的技术手段为：
一种柔性CIGS太阳能电池组件，纵向上由依次连接的前膜层、第一交联层、电池模块、第二交联层和背板组成；其中，所述电池模块由多个串联的电池串组成，每个电池串由多个电池片通过串联焊带串接而成，串联焊带将上一个电池片的正极与相邻下一个电池片的负极相连，每个电池串中相邻电池片之间以及相邻电池串中通过汇流焊带连接的电池片之间均设有旁路二极管。
一种柔性CIGS太阳能电池组件，纵向上由依次连接的前膜层、第一交联层、电池模块、第二交联层和背板组成；其中，所述电池模块由多个并联的电池串组成，每个电池串由多个电池片通过串联焊带串接而成，串联焊带将上一个电池片的正极与相邻下一个电池片的负极相连，每个电池串中相邻电池片之间设有旁路二极管；多个电池串的正极和负极分别通过汇流焊带对应连接。
其中，所述电池模块包括电池片、串联焊带和汇流焊带，每个电池串中上一个电池片的正极通过串联焊带与相邻下一个电池片的负极连接，相邻电池串通过汇流焊带连接。
其中，所述电池片为CIGS电池片；所述CIGS电池片由背电极、CIGS光吸收层、缓冲层、窗口层和前电极组成。
其中，所述窗口层和前电极之间还设有减反膜。
其中，所述背电极为金属Mo层，其方块电阻为0.32Ω；CIGS光吸收层由如下化学组分组成：Cu24.5at％、In19at％，Ga5.5at％，Se5lat％；缓冲层为In2Se3层；窗口层为本征氧化锌层(i-ZnO层)；前电极为A1掺杂的ZnO薄膜。
其中，所述减反膜为双层复合减反膜。
其中，所述双层复合减反膜由上层SiO2复合膜和下层SiO2复合膜组成；上层SiO2复合膜由如下重量份数的组分：40～50份正硅酸乙酯、10～15份盐酸、2～3份氟化镁、20～30份乙醇、10～15份磷酸二氢铝、5～6份分散剂、3～4份多聚磷酸、1～2份十二烷基磺酸钠以及0.5～1份醋酸纤维素制成SiO2溶胶I，下层SiO2复合膜由如下重量份数的组分：40～50份正硅酸乙酯、10～15份氨水、10～15份有机醇胺、6～8份柠檬酸钠、5～6份分散剂、3～4份脂肪醇羧酸酯、1～2份十二烷基磺酸钠以及0.5～1份醋酸纤维素制成SiO2溶胶II；将SiO2溶胶II和SiO2溶胶I依次采用浸渍提拉法在基底上镀膜得到双层复合减反膜。
其中，所述前膜层为高透前膜，厚度为50～300μm。
其中，所述第一交联层和第二交联层均为EVA胶膜层，其胶面均与电池模块相接，其厚度为100～600μm。
相比于现有技术，本发明技术方案具有的有益效果为：
由于本发明柔性CIGS太阳能电池组件每个电池串中相邻电池片之间设有旁路二极管，当某个电池片出现热斑效应不能发电时，旁路二极管起旁路作用，让其它电池片所产生的电流从旁路二极管流出，使太阳能电池组件能够继续发电，不会因为某一片电池片出现问题而产生发电电路不通的情况；并且本发明柔性CIGS太阳能电池组件所采用的每个电池片都是柔性的，质量轻、可卷曲折叠，可以进行各种尺寸组件的生产，可以适应各种复杂场景的应用。
附图说明
图1是本发明柔性CIGS太阳能电池组件的横截面示意图；
图2是本发明CIGS电池片的横截面示意图；
图3是本发明串联的电池串的连接示意图；
图4是本发明相邻电池片正负极连接示意图；
图5是本发明旁路二极管能实现旁路作用的电路原理图；
图6是本发明并联的电池串的连接示意图I；
图7是本发明并联的电池串的连接示意图II。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步说明。
实施例1
如图1～3所示，本发明柔性CIGS太阳能电池组件，纵向上由依次连接的前膜层1、第一交联层2、电池模块3、第二交联层8和背板4组成，前膜层1为高透前膜，厚度为50～300μm，第一交联层2和第二交联层8均为EVA胶膜层，其胶面均与电池模块3相接，其厚度为100～600μm；其中，电池模块3由多个串联的电池串7组成，每个电池串7由多个电池片9通过串联焊带5串接而成，串联焊带5将上一个电池片9的正极与相邻下一个电池片9的负极相连；每个电池串7中相邻电池片9之间设有旁路二极管6，相邻电池串7中通过汇流焊带15连接的电池片9之间也设有旁路二极管6。
电池模块3包括电池片9、串联焊带5和汇流焊带15，每个电池串7中上一个电池片9的正极通过串联焊带5与相邻下一个电池片9的负极连接，汇流焊带15将相邻电池串7的正极与负极连接。电池片9为CIGS电池片，CIGS电池片沿纵向由下到上依次为：背电极10、CIGS光吸收层11、缓冲层12、窗口层13、减反膜14和前电极16。其中，背电极10为金属Mo层，其厚度为100nm，其方块电阻为0.32Ω；CIGS光吸收层11采用磁控溅射方法制备，溅射工艺参数如下：溅射功率为100W，溅射气压为0.2Pa，衬底温度为380℃，沉积时间为2h。薄膜厚度为1.5nm，其由如下化学组分组成：Cu24.5at％、In19at％，Ga5.5at％，Se51at％；缓冲层12同样采用溅射工艺制备，主要成分为In2Se3，瓣射功率为80W，溅射气压为0.5Pa，沉积时间为50s，沉积温度为200℃；以本征氧化锌层13(i-ZnO层)作为窗口层来生长前电极16，本征氧化锌层13厚度在50nm左右；前电极16是A1掺杂的ZnO薄膜，在纯氩气环境中溅射，溅射功率为100W，衬底温度为200～250℃，溅射气压0.2Pa，溅射时间为1h；减反膜14为双层复合减反膜。双层复合减反膜由上层SiO2复合膜和下层SiO2复合膜组成；上层SiO2复合膜由如下重量份数的组分：40～50份正硅酸乙酯、10～15份盐酸、2～3份氟化镁、20～30份乙醇、10～15份磷酸二氢铝、5～6份分散剂、3～4份多聚磷酸、1～2份十二烷基磺酸钠以及0.5～1份醋酸纤维素制成SiO2溶胶I，下层SiO2复合膜由如下重量份数的组分：40～50份正硅酸乙酯、10～15份氨水、10～15份有机醇胺、6～8份柠檬酸钠、5～6份分散剂、3～4份脂肪醇羧酸酯、1～2份十二烷基磺酸钠以及0.5～1份醋酸纤维素制成SiO2溶胶II；在相对湿度环境＜50％的环境下，将经过预处理的基底浸入SiO2溶胶I中，采用浸渍提拉法在基底上镀膜，其中，提拉速度为80mm/min；提拉后将镀膜的基底静置10min，再将基底浸入SiO2溶胶II中，采用40mm/min提拉速度进行镀膜即可得到双层复合减反膜，将减反膜通过导电胶涂覆在窗口层上，同时在减反膜上蚀刻出对应的电极电路。该双层复合减反膜在400～800nm范围内透光率高，400～800nm光谱范围内平均透过率大于99.9％，比(窗口层上)没有镀膜时透光率增加了10％以上，从而有效增大了太阳能电池板对太阳光的利用率，同时机械性能和耐候性良好，具有长的使用寿命。
前膜层1为高透前膜，厚度为50～300μm，前膜层是高透明的，起绝缘和防护性能；第一交联层2和第二交联层8均为EVA胶膜层，EVA胶膜层具有固封、绝缘和防水的功能，其胶面均与电池模块3相接，其厚度为100～600μm，第一交联层2和第二交联层8设置于电池模块3的上下表面，前膜层1和背板4分别设置在第一交联层2和第二交联层8的外侧，背板4具有承载电池模块3和绝缘防护的功能。
如图4所示，电池片与电池片之间则采用串联焊带5连接，图中虚线表示连接的是电池片9的正极，实线表示连接的是相邻电池片的负极；电池串7之间采用汇流焊带15(焊带尺寸0.3×5mm)连接。
如图5所示，E1、E2和E3代表电池片，D1、D2和D3代表旁路二极管，在电池片完好的情况下，利用二极管单向导通的特性，二极管反向阻隔导通，不会使电池片形成单片回路而自我消耗，从而不影响电池的发电；当E1、E2或E3中一个或多个发生故障电路不通的时候，电流就可以从旁路二极管的支路通过，从而保证整个电路不会因为某一部件的故障而瘫痪。
实施例2
图6是6个电池串全部并联在一起；图7是三个电池串并联在一起，再与其他三个并联的电池串组成串联电路；两种连接方式可以得到不同的输出电流。
本发明的柔性CIGS太阳能电池组件，电池模块3由多个并联的电池串7组成，每个电池串7由多个电池片9通过串联焊带5串接而成，串联焊带5将上一个电池片9的正极与相邻下一个电池片9的负极相连，每个电池串7中相邻电池片9之间设有旁路二极管6；图6中，六个电池串7的正极和负极分别通过汇流焊带15对应连接，电池串7与汇流焊带15连接处设置有防返二极管17；图7中三个并联的电池串中电极与负极通过汇流焊带15对应连接，然后三个并联的电池串再与另外三个并联的电池串串联。
Claims (10)
1.一种柔性CIGS太阳能电池组件，其特征在于：纵向上依次由前膜层、第一交联层、电池模块、第二交联层和背板组成；其中，所述电池模块由多个串联的电池串组成，每个电池串由多个电池片通过串联焊带串接而成，串联焊带将上一个电池片的正极与相邻下一个电池片的负极相连，每个电池串中相邻电池片之间以及相邻电池串中通过汇流焊带连接的电池片之间均设有旁路二极管。
2.一种柔性CIGS太阳能电池组件，其特征在于：纵向上依次由前膜层、第一交联层、电池模块、第二交联层和背板组成；其中，所述电池模块由多个并联的电池串组成，每个电池串由多个电池片通过串联焊带串接而成，串联焊带将上一个电池片的正极与相邻下一个电池片的负极相连，每个电池串中相邻电池片之间设有旁路二极管；多个电池串的正极和负极分别通过汇流焊带对应连接。
3.根据权利要求1或2所述的柔性CIGS太阳能电池组件，其特征在于：所述电池模块包括电池片、串联焊带和汇流焊带，每个电池串中上一个电池片的正极通过串联焊带与相邻下一个电池片的负极连接，相邻电池串通过汇流焊带连接。
4.根据权利要求3所述的柔性CIGS太阳能电池组件，其特征在于：所述电池片为CIGS电池片；所述CIGS电池片由背电极、CIGS光吸收层、缓冲层、窗口层和前电极组成。
5.根据权利要求4所述的柔性CIGS太阳能电池组件，其特征在于：所述窗口层和前电极之间还设有减反膜。
6.根据权利要求4所述的柔性CIGS太阳能电池组件，其特征在于：所述背电极为金属Mo层，其方块电阻为0.32Ω；CIGS光吸收层由如下化学组分组成：Cu24.5at％、In19at％，Ga5.5at％，Se51at％；缓冲层为In2Se3层；窗口层为本征氧化锌层；前电极为Al掺杂的ZnO薄膜。
7.根据权利要求5所述的柔性CIGS太阳能电池组件，其特征在于：所述减反膜为双层复合减反膜。
8.根据权利要求7所述的柔性CIGS太阳能电池组件，其特征在于：所述双层复合减反膜由上层SiO2复合膜和下层SiO2复合膜组成；上层SiO2复合膜由如下重量份数的组分：40～50份正硅酸乙酯、10～15份盐酸、2～3份氟化镁、20～30份乙醇、10～15份磷酸二氢铝、5～6份分散剂、3～4份多聚磷酸、1～2份十二烷基磺酸钠以及0.5～1份醋酸纤维素制成SiO2溶胶I，下层SiO2复合膜由如下重量份数的组分：40～50份正硅酸乙酯、10～15份氨水、10～15份有机醇胺、6～8份柠檬酸钠、5～6份分散剂、3～4份脂肪醇羧酸酯、1～2份十二烷基磺酸钠以及0.5～1份醋酸纤维素制成SiO2溶胶II；将SiO2溶胶II和SiO2溶胶I依次采用浸渍提拉法在基底上镀膜得到双层复合减反膜。
9.根据权利要求1或2所述的柔性CIGS太阳能电池组件，其特征在于：所述前膜层为高透前膜，厚度为50～300μm。
10.根据权利要求1或2所述的柔性CIGS太阳能电池组件，其特征在于：所述第一交联层和第二交联层均为EVA胶膜层，其胶面均与电池模块相接，其厚度为100～600μm。
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