CN111048609A - 一种光伏组件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光伏组件，包含若干光伏电池串，所述光伏电池串包括若干沿第一方向排列的光伏电池片，所述光伏电池片包括第一光伏电池片和第二光伏电池片以及用作电连接的焊带与柔性导电材料。本发明通过相邻光伏电池片相互交叠连接的方式，并结合焊带和柔性导电材料的同时应用，一方面使得光伏电池片之间的排布更加紧密，减小了光伏组件上不发电的“浪费”面积，进而提高了光伏组件的效率，另一方面，焊带的应用提高了光伏电池表面电流收集与传导的能力与可靠性，提高了光伏组件功率，并降低了光伏电池正背面电极材料的耗量与成本。而且，交叠区域柔性互联，降低交叠应力，使得这一光伏组件适应薄硅片的使用，可以进一步降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能发电技术领域，具体涉及一种光伏组件及其制造方法。
背景技术
如图12所示，传统光伏组件的光伏电池串是通过焊带实现相邻光伏电池片的电性连接，上述焊带连接其一光伏电池片的正面电极与另一相邻光伏电池片的背面电极，电池片间有1-3mm的间隙。这一间隙为焊带穿过相邻电池片提供通道，同时也为组件户外使用过程中释放高低温应力提供空间。然而这部分间隙不发电，是组件表面的“浪费”区域。为最大化利用光伏组件的受光面积，减少不发电的“浪费”区域，各大厂商近年对叠瓦组件都予以较大的关注。一般来说，上述叠瓦组件通过相邻光伏电池片在边缘位置相互交叠来取消片间距，最大化地利用受光面积。一般所述叠瓦组件在相互交叠区域内由柔性导电材料电连结相邻光伏电池片。一般柔性导电材料材质选用导电胶、导电胶带、锡膏或金属焊料。一般所述叠瓦组件中电池片正背面没有焊带，电流收集以及传导完全由光伏电池片正背面表面电极完成。上述叠瓦组件面临许多困难。最主要的困难是，光伏电池片表面电流收集与传导完全依靠电极。电极材料的耗量大增，同时电阻损耗增加，组件功率降低。随着太阳能光伏行业的发展，高效电池与组件的需求越来越旺盛，其中N型电池与组件逐渐成为高效组件最重要的发展方向之一。但是，N型电池正背面导电材料是银或者银铝材料，价格昂贵，尤其不适合叠瓦组件的生产。另外，业内近年亦推出一种“叠焊”组件，相邻光伏电池片采用焊带实现电性连接，且相邻光伏电池片的边缘位置相互交叠。此类“叠焊”组件虽取消片间距，充分利用受光面积，但相邻光伏电池片的边缘位置应力较大，易造成边缘隐裂。随着光伏技术的发展，硅片厚度越来越薄，对于这种“叠焊”技术的挑战越来越大。另外，一般“叠焊”技术在交叠处焊带宽度比正面非交叠处宽，形成一个个“凸”点，外观不够美观。
鉴于此，有必要提供一种改进的光伏组件。
发明内容
(一)解决的技术问题
本发明目的在于提供一种光伏组件，能够实现相邻光伏电池片边缘互叠减少“浪费”区域的同时，提高电池片表面电流收集与传导能力，提高组件的功率，降低电池片电极材料耗量与成本。同时这种光伏组件在交叠边缘实现柔性互联，减少交叠应力，适应薄硅片的应用。另外该设计，避免交叠处“凸”点产生，外观更加美观。
(二)技术方案
为实现上述发明目的，本发明提供一种光伏组件，包含若干光伏电池串，所述光伏电池串包括若干沿第一方向排列的光伏电池片，所述光伏电池片包括第一光伏电池片和第二光伏电池片以及用作电连接的焊带与柔性导电材料，相邻所述光伏电池片的边缘相交叠，所述光伏电池片正、背面设有表面电极，表面电极包含位于光伏电池片边缘的边缘电极、细栅线以及与细栅线相交的汇流电极,所述焊带电连结光伏电池片正、背面所述汇流电极，所述柔性导电材料设置在所述相邻光伏电池片的交叠区域内，并电连结相邻光伏电池片的正、背面边缘电极，将第一光伏电池片和第二光伏电池片电连结在一起。
进一步地，所述柔性导电材料沿第一方向的宽度设置为0.3-2mm；所述柔性导电材料的厚度设置为10-200um；所述柔性导电材料可以是连续的，也可以是由多个分立部分组成的；所述柔性导电材料的材质为导电胶、导电胶带、锡膏或金属焊料；所述焊带的宽度为0.1-1mm；所述焊带的横截面呈圆形、圆弧形、三角形、矩形，或者表面带有反光结构的矩形1以及表面带有反光结构的矩形2；位于所述光伏电池片正背面的焊带的横截面可以相同也可不同。
进一步地，所述边缘电极位于所述交叠区域内。
进一步地，所述边缘电极可以是连续的，也可由多个分立间隔排列的点状电极组成。
进一步地，所述汇流电极可以是连续的，或由分立部分组成。
进一步地，所述光伏电池片的正背面各分布有5-30根焊带。
进一步地，所述光伏电池片厚度大于80um小于160um。
一种光伏组件的制造方法，包括如下步骤：
提供第一光伏电池片和第二光伏电池片
在所述第一光伏电池片正、背表面设置5-30根焊带，焊带在第一光伏电池片边缘交叠区域外；
在所述第二光伏电池片正、背表面设置5-30根焊带，焊带在第二光伏电池片边缘交叠区域外；
在在所述第一光伏电池片的边缘交叠区域内设置柔性导电材料；
将所述第二光伏电池片的边缘交叠区域叠加在所述第一光伏电池片的边缘交叠区域上方并压住所述柔性导电材料。
进一步地，使用点胶或印刷设备将材质为导电胶的柔性导电材料设置到光伏电池片边缘交叠区域内，具体包括：
在所述第一光伏电池片的边缘交叠区域内通过点胶或者印刷设备设置材质为导电胶的柔性导电材料；
将所述第二光伏电池片的边缘交叠区域叠加在第一光伏电池片的边缘交叠区域上方并压住所述材质为导电胶的柔性导电材料。
(三)有益效果
本发明通过相邻光伏电池片相互交叠连接的方式，并结合焊带和柔性导电材料的同时应用，一方面使得光伏电池片之间的排布更加紧密，减小了光伏组件上不发电的“浪费”面积，进而提高了组件的效率，另一方面，焊带的应用提高了光伏电池片表面电流收集与传导的能力与可靠性，提高了组件功率，并降低了光伏电池片正背面电极材料的耗量与成本。而且，交叠区域柔性互联，降低交叠应力，使得这一组件适应薄硅片的使用，可以进一步降低成本。
另一方面，N型电池片的研发和应用对于进一步降低电极材料耗量提出了新的需求。由于N型电池片浆料材质的原因，或由于较弱的电池电极材料与导电层以及硅本体的结合力较弱的原因，使得N型电池片的焊接拉力(焊带与电极的拉脱力)较低，在实际生产过程中会有较大困难，应用过程中也有焊接点因冷热应力或化学腐蚀失效的风险。通过本发明，焊带只需要起到汇流传导的功能，不再承担机械连接相邻电池片的功能，而且焊带长度大为降低，相应在应用过程中冷热应力减小很多，因而对焊接拉力的要求大为降低。本发明支持焊接拉力较低的N型电池实现电互联，大幅降低了电极材料耗量与电池成本，并提高了组件可靠性。
另一方面，本发明中在交叠区域处焊带以及汇流电极宽度可以做到与非交叠区域处一致或接近，没有宽度明显变化带来的外观“凸”点，外观更加美观，适合制造对外观要求较高的民用高端光伏组件产品。
附图说明
图1为本发明光伏组件中光伏电池串的平面结构示意图；
图2为本发明光伏组件中相邻光伏电池片之间的侧面连接示意图；
图3为本发明光伏组件中的光伏电池片的正面示意图(边缘电极由分立的点状电极组成)；
图4为本发明光伏组件中的光伏电池片的正面示意图(边缘电极是连续的)；
图5为本发明光伏组件中的光伏电池片的背面示意图；
图6为本发明光伏组件中相邻电池片的平面连接示意图；
图7为本发明光伏组件中的光伏电池片的另一正面示意图(汇流电极由分立部分组成)；
图8为本发明光伏组件中相邻光伏电池片之间的另一侧面连接示意图(光伏电池片表面汇流电极由分立部分组成)；
图9为焊带的可能截面图；
图10为光伏电池边缘设置柔性导电材料示意图(柔性导电材料由分立的点状结构组成)；
图11为光伏电池边缘设置柔性导电材料另一示意图(柔性导电材料是连续的)；
图12为现有光伏组件中相邻电池片的连接结构示意图。
图中：1光伏电池串、2第一光伏电池片、3第二光伏电池片、4焊带、5柔性导电材料、6表面电极、7边缘电极、8细栅线、9汇流电极、10交叠区域、11光伏电池片。
具体实施方式
以下将结合附图所示的实施方式对本发明进行详细描述。但该实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
请参阅图1-11，本发明提供一种技术方案：一种光伏组件，包含若干光伏电池串1，光伏电池串1包括若干沿第一方向排列的光伏电池片11，光伏电池片11包括第一光伏电池片2和第二光伏电池片3以及用作电连接的焊带4与柔性导电材料5，相邻光伏电池片11的边缘相交叠，光伏电池片11正、背面设有表面电极6，表面电极6包含位于光伏电池片边缘的边缘电极7、细栅线8以及与细栅线相交的汇流电极9,焊带4电连结光伏电池片11正、背面汇流电极9，柔性导电材料5设置在相邻光伏电池片11的交叠区域内，并电连结相邻光伏电池片11的正、背面边缘电极7，将第一光伏电池片2和第二光伏电池片3电连结在一起。
进一步的，细栅线8沿与第一方向垂直的第二方向延伸，汇流电极9沿第一方向延伸；汇流电极9与细栅线8垂直以降低电流传输路线和电阻损耗。
进一步地，光伏电池片11为整片光伏电池片或由整片光伏电池片沿垂直于汇流电极9方向切割而来的二分之一、三分之一、四分之一、五分之一或六分之一整片光伏电池片。整片光伏电池片指的是由硅棒切片后的整片硅片制得的一整片光伏电池片。
柔性导电材料5沿第一方向的宽度设置为0.3-2mm；柔性导电材料5的厚度设置为10-200um；柔性导电材料5可以是连续的，也可以是由多个分立部分组成的；柔性导电材料5的材质为导电胶、导电胶带、锡膏或金属焊料；焊带4的宽度为0.1-1mm；如图9所示，焊带4的横截面呈圆形、圆弧形、三角形、矩形，或者表面带有反光结构的矩形1以及表面带有反光结构的矩形2；位于光伏电池片11正背面的焊带4的横截面可以相同也可不同。
如图3、图4、图5、图7所示，边缘电极7位于交叠区域10内。
如图4所示，边缘电极7是连续的；或者如图3、图5、图7所示，边缘电极7由多个分立间隔排列的点状电极组成。
如图3、图4、图5所示，汇流电极9是连续的；或者如图7所示，汇流电极9由分立部分组成。
光伏电池片11的正背面各分布有5-30根焊带4。
光伏电池片11厚度大于80um小于160um。
一种光伏组件的制造方法，包括如下步骤：
提供第一光伏电池片2和第二光伏电池片3；
在第一光伏电池片2正、背表面设置5-30根焊带4，焊带4在第一光伏电池片2边缘交叠区域10外；
在第二光伏电池片3正、背表面设置5-30根焊带4，焊带4在第二光伏电池片3边缘交叠区域10外；
如图10所示，在第一光伏电池片2的边缘交叠区域10内设置由分立的点状结构组成的柔性导电材料5；
或如图11所示，在第一光伏电池片2的边缘交叠区域10内设置连续的柔性导电材料5；
将第二光伏电池片3的边缘交叠区域10叠加在第一光伏电池片2的边缘交叠区域10上方并压住所述柔性导电材料5。
使用点胶或印刷设备将材质为导电胶的柔性导电材料5设置到光伏电池片11边缘交叠区域10内，具体包括：
如图10、图11所示，在第一光伏电池片2的边缘交叠区域10内通过点胶或者印刷设备设置材质为导电胶的柔性导电材料；
将第二光伏电池片3的边缘交叠区域10叠加在第一光伏电池片2的边缘交叠区域10上方并压住所述材质为导电胶的柔性导电材料5。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种光伏组件，包含若干光伏电池串(1)，其特征在于：所述光伏电池串(1)包括若干沿第一方向排列的光伏电池片(11)，所述光伏电池片(11)包括第一光伏电池片(2)和第二光伏电池片(3)以及用作电连接的焊带(4)与柔性导电材料(5)，相邻所述光伏电池片(11)的边缘相交叠，所述光伏电池片(11)正、背面设有表面电极(6)，表面电极包含位于光伏电池片(11)边缘的边缘电极(7)、细栅线(8)以及与细栅线相交的汇流电极(9),所述焊带(4)电连结光伏电池片(11)正、背面所述汇流电极(9)，所述柔性导电材料(5)设置在所述相邻光伏电池片(11)的交叠区域内，并电连结相邻光伏电池片(11)的正、背面边缘电极(7)，将第一光伏电池片(2)和第二光伏电池片(3)电连结在一起。
2.根据权利要求1所述的一种光伏组件，其特征在于：所述柔性导电材料(5)沿第一方向的宽度设置为0.3-2mm；所述柔性导电材料(5)的厚度设置为10-200um；所述柔性导电材料(5)可以是连续的，也可以是由多个分立部分组成的；所述柔性导电材料(5)的材质为导电胶、导电胶带、锡膏或金属焊料；所述焊带(4)的宽度为0.1-1mm；所述焊带(4)的横截面呈圆形、圆弧形、三角形、矩形，或者表面带有反光结构的矩形1以及表面带有反光结构的矩形2；位于所述光伏电池片(11)正背面的焊带(4)的横截面可以相同也可不同。
3.根据权利要求1所述的一种光伏组件，其特征在于：所述边缘电极(7)位于所述交叠区域(10)内。
4.根据权利要求1所述的一种光伏组件，其特征在于：所述边缘电极(7)可以是连续的，也可由多个分立间隔排列的点状电极组成。
5.根据权利要求1所述的一种光伏组件，其特征在于：所述汇流电极(9)可以是连续的，或由分立部分组成。
6.根据权利要求1所述的一种光伏组件，其特征在于：所述光伏电池片(11)的正背面各分布有5-30根焊带(4)。
7.根据权利要求1所述的一种光伏组件，其特征在于：所述光伏电池片(11)厚度大于80um小于160um。
8.根据权利要求1所述的一种光伏组件的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供第一光伏电池片(2)和第二光伏电池片(3)；
在所述第一光伏电池片(2)正、背表面设置5-30根焊带(4)，焊带(4)在第一光伏电池片(2)边缘交叠区域(10)外；
在所述第二光伏电池片(3)正、背表面设置5-30根焊带(4)，焊带(4)在第二光伏电池片(3)边缘交叠区域(10)外；
在所述第一光伏电池片(2)的边缘交叠区域(10)内设置柔性导电材料(5)；
将所述第二光伏电池片(3)的边缘交叠区域(10)叠加在所述第一光伏电池片(2)的边缘交叠区域(10)上方并压住所述柔性导电材料(5)。
9.根据权利要求10所述的一种光伏组件的制造方法，其特征在于，使用点胶或印刷设备将材质为导电胶的柔性导电材料(5)设置到光伏电池片(11)边缘交叠区域(10)内，具体包括：
在所述第一光伏电池片(2)的边缘交叠区域(10)内通过点胶或者印刷设备设置材质为导电胶的柔性导电材料；
将所述第二光伏电池片(3)的边缘交叠区域(10)叠加在第一光伏电池片(2)的边缘交叠区域(10)上方并压住所述材质为导电胶的柔性导电材料(5)。
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|---|---|---|---|---|
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2019
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| CN113921653B (zh) * | 2021-09-26 | 2023-11-07 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 叠瓦光伏组件的制作方法 |
| CN114220879A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-03-22 | 任佳新 | 一种无主栅线电极的叠瓦电池组件及其制备方法 |
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