CN111106194A - 一种双面太阳能电池片及光伏组件 - Google Patents

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Abstract

为克服现有双面电池片存在正面和背面的效率差异大，功率输出没有最大化问题，本发明提供了一种双面太阳能电池片，包括导电层以及相互独立的N型电池片和P型电池片，所述N型电池片和所述P型电池片层叠设置所述导电层的两侧表面。同时，本发明还公开了包括上述双面太阳能电池片的光伏组件。本发明提供的双面太阳能电池片可选择转换效率和电流输出相互接近的N型电池片和所述P型电池片，进而最大程度地提升双面太阳能电池片的转换效率。

Description

一种双面太阳能电池片及光伏组件
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种双面太阳能电池片及光伏组件。
背景技术
现有双面光伏组件使用双面可吸收光线的电池片经过焊接，封装，成为双面结构的组件，根据背板材料类型可分为双面单玻组件和双面双玻组件。双面光伏组件所用的双面电池片是在普通电池片的基础上，在背面掺杂，形成PN结，并且镀SiN层。
随着光伏技术的发展，电站用地成本越来越高，同时为了减少电站辅材，如线缆和支架等的费用，对光伏组件的效率和功率输出要求越来越高。目前越来越多的厂家开始了双面电池的生产，通过双面发电来提高光伏组件的效率和功率输出。但是结合现有的数据来看，双面电池片的背面效率普遍较低，最高只能达到正面的80％。其原因之一在于背面的n+或P+工艺会降低背面的效率，因此，背面效率还有很大的提升空间。另外，由于现有双面电池片基本均采用掺杂扩散的方式形成N型层或P型层，使得电池片背面也具有接收光线并转换电能的能力，正面和背面为一体结构，同时生产，但是由于工艺波动，双面电池片的正面和背面的效率都有一定的波动和差异，且背面效率通常较低，并且与正面差异较大，造成电流失配严重。在测试分选时也只能依据正面的功率及电流进行分档，而背面的差异性基本都被忽略或无法兼顾。光伏组件背面各双面电池片的功率和电流的差异性比较大，且不可控，无法产生最佳的功率输出。且由于电流失配，还会存在发热和热斑的隐患。
另外，双面电池片在做成光伏组件时，由于要求背面的盖板需要透光，只能使用透明材料，没有了单面组件白色的背板反光，空白区域的光线不能被吸收，组件封装损失较大。也有部分光伏组件在背面玻璃盖板涂刷白色反光材料，但由于存在对位精度问题，通常将反光涂层做的比电池片间隙大得多，导致对背面造成遮挡，产生阴影和热斑，降低背面的发电量。
发明内容
针对现有双面电池片存在正面和背面的效率差异大，功率输出没有最大化的问题，本发明提供了一种双面太阳能电池片及光伏组件。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种双面太阳能电池片，包括导电层以及相互独立的N型电池片和P型电池片，所述N型电池片和所述P型电池片层叠设置所述导电层的两侧表面。
根据本发明提供的双面太阳能电池片，设置了相互独立的N型电池片和P型电池片，并通过其中间的导电层分别与N型电池片和P型电池片形成电连接，得到一种双面双片的太阳能电池片结构，由于所述N型电池片和所述P型电池片为独立结构，相对于现有一体的双面太阳能电池片上正面效率和背面效率的不确定性，本发明提供的双面太阳能电池片在进行电池片分选的时候，可选择转换效率和电流输出相互接近的N型电池片和所述P型电池片，进而最大程度地提升双面太阳能电池片的转换效率。
可选的，所述N型电池片的转换效率与所述P型电池片的转换效率的差值的绝对值小于0.1％。
可选的，所述N型电池片和所述P型电池片各自独立地选自单晶硅片或多晶硅片。
可选的，所述N型电池片的厚度为0.1～0.2mm，所述P型电池片的厚度为0.1～0.2mm。
可选的，所述导电层包括导电胶层和/或焊锡层。
可选的，所述导电层还包括金属箔，所述金属箔的一面通过导电胶层或焊锡层与所述N型电池片电接触，所述金属箔的另一面通过导电胶层或焊锡层与所述P型电池片电接触，所述金属箔的外周延伸有反光膜，所述反光膜延伸出所述N型电池片和所述P型电池片的覆盖区域。
可选的，所述反光膜上开设有焊带缺口，所述焊带缺口用于供不同的双面太阳能电池片之间电连接用焊带穿过。
可选的，所述金属箔的厚度为0.05～0.4mm。
可选的，所述导电胶层包括亚克力体系导电胶、硅胶体系导电胶和丙烯酸体系导电胶中的一种或多种，所述焊锡层包括含铅焊锡层、无铅焊锡层和低温焊锡层中的一种或多种。
可选的，所述N型电池片上背离所述导电层的一面设置有用于引出电流的多根第一电极栅线，所述P型电池片上背离所述导电层的一面设置有用于引出电流的多根第二电极栅线。
另一方面，本发明实施例还提供了一种光伏组件，包括多个上述的双面太阳能电池片，多个所述双面太阳能电池片呈串联和/或并联电连接以形成电池串。
可选的，所述光伏组件还包括第一封装层、第二封装层、第一盖板和第二盖板，多个所述双面太阳能电池片位于同一平面上，所述第一封装层和所述第二封装层分别位于所述双面太阳能电池片的两侧表面，所述第一盖板覆盖于所述第一封装层背离所述双面太阳能电池片的表面，所述第二盖板覆盖于所述第二封装层背离所述双面太阳能电池片的表面。
可选的，所述光伏组件还包括反光膜，所述导电层包括金属箔，所述金属箔的一面通过导电胶层或焊锡层与所述N型电池片电接触，所述金属箔的另一面通过导电胶层或焊锡层与所述P型电池片电接触，所述反光膜上开设有多个用于固定所述金属箔的金属箔窗口，多个所述金属箔一一对应贴附于多个所述金属箔窗口中。
可选的，所述N型电池片上背离所述导电层的一面设置有用于引出电流的多根第一电极栅线，所述P型电池片上背离所述导电层的一面设置有用于引出电流的多根第二电极栅线；
相邻所述双面太阳能电池片之间设置有焊带，所述焊带的一端搭接于其中一个双面太阳能电池片的第一电极栅线上，所述焊带的另一端搭接于另一个双面太阳能电池片的第二电极栅线上，所述反光膜上开设有用于供所述焊带穿过的焊带缺口。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的双面太阳能电池片的层状结构示意图；
图2是本发明另一实施例提供的双面太阳能电池片的层状结构示意图
图3是本发明一实施例提供的双面太阳能电池片其金属箔和反光膜的结构示意图；
图4是本发明一实施例提供的双面太阳能电池片的正面示意图；
图5是本发明一实施例提供的光伏组件其电池串的结构示意图；
图6是本发明一实施例提供的光伏组件其电池串的正面示意图；
图7是本发明一实施例提供的光伏组件的结构示意图；
图8是本发明一实施例提供的光伏组件的光反射功能原理示意图；
图9是本发明一实施例提供的光伏组件的正面示意图。
说明书附图中的附图标记如下：
1、双面太阳能电池片；11、N型电池片；12、导电层；13、P型电池片；14、反光膜；141、金属箔窗口；142、焊带缺口；15、金属箔；16、第一电极栅线；2、焊带；3、第一封装层；4、第二封装层；5、第一盖板；6、第二盖板；7、汇流条。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1所示，本发明一实施例公开了一种双面太阳能电池片，包括导电层12以及相互独立的N型电池片11和P型电池片13，所述N型电池片11和所述P型电池片13层叠设置所述导电层12的两侧表面。
根据本发明提供的双面太阳能电池片1，设置了相互独立的N型电池片11和P型电池片13，并通过其中间的导电层12分别与N型电池片11和P型电池片13形成电连接，得到一种双面双片的太阳能电池片结构，由于所述N型电池片11和所述P型电池片13为独立结构，相对于现有一体的双面太阳能电池片1上正面效率和背面效率的不确定性，本发明提供的双面太阳能电池片1在进行电池片分选的时候，可选择转换效率和电流输出相互接近的N型电池片11和所述P型电池片13，进而最大程度地提升双面太阳能电池片1的转换效率。
在一优选的实施例中，发明人通过大量实验发现，当所述N型电池片11的转换效率与所述P型电池片13的转换效率的差值的绝对值小于0.1％时，所述双面太阳能电池片1具有较好的综合转换效率。
在一实施例中，所述N型电池片11和所述P型电池片13各自独立地选自单晶硅片或多晶硅片。
在一实施例中，所述N型电池片11的厚度为0.1～0.2mm，所述P型电池片13的厚度为0.1～0.2mm。
需要说明的是，上述N型电池片11的厚度为0.1～0.2mm和P型电池片13的厚度为0.1～0.2mm仅是本实施例优选，在该厚度范围内，所述双面太阳能电池片1能够达到较好的光电转换效率，在其他实施例中，所述N型电池片11和所述P型电池片13的厚度也可超出上述限定范围。
在本实施例中，所述导电层12用于所述N型电池片11和所述P型电池片13之间的电连接和相对位置固定，优选采用导电性强的、与所述N型电池片11和所述P型电池片13具有一定结合强度的导电层12材料。
具体的，所述导电层12包括导电胶层和/或焊锡层。
在本实施例中，所述导电胶层指代同时具有导电性能的粘接性能的材料。
具体的，所述导电胶层可选择具有导电性能的树脂或导电浆料。
所述焊锡层指代通过焊接工艺成型的电连接层。
如图2所示，在另一实施例中，作为一个独立的双面太阳能电池片1，所述导电层12还包括金属箔15，所述金属箔15的一面通过导电胶层或焊锡层与所述N型电池片11电接触，所述金属箔15的另一面通过导电胶层或焊锡层与所述P型电池片13电接触，所述金属箔15的外周延伸有反光膜14，所述反光膜14延伸出所述N型电池片11和所述P型电池片13的覆盖区域。
所述反光膜14的功能在于反射光线，在所述反光膜14上开设用于固定所述金属箔15的金属箔窗口141，所述金属箔15的外缘与所述金属箔窗口141的内缘之间具有重叠粘接部分，将所述金属箔15贴附于所述金属箔窗口141上，从而使所述金属箔15固定于所述反光膜14所在的平面，优选的，所述金属箔15与所述反光膜14呈一体化，所述反光膜14延伸出所述N型电池片11和所述P型电池片13的覆盖区域，使得所述双面太阳能电池片1之间的间隙具有良好的反光效果，提高光电的转换效率。
根据外观需要，所述反光膜14可设置为红色，绿色，蓝色，黄色等。在优选的实施例中，为提高所述反光膜14的光线反射能力，所述反光膜14选自白色的材料，具体的，所述反光膜14包括白色聚单氟乙烯，白色硅胶，钛白粉中的一种或多种。
如图4所示，所述反光膜14上开设有焊带缺口142，所述焊带缺口142用于供不同的双面太阳能电池片1之间电连接用焊带2穿过。
所述金属箔15的厚度为0.05～0.4mm。
需要说明的是，上述金属箔15的厚度为0.05～0.24mm仅是本实施例优选，在该厚度范围内，所述金属箔15具有较好的连接强度和较低的内阻，在其他实施例中，所述金属箔15的厚度也可超出上述限定范围。
在不同的实施例中，所述金属箔15可选自铝箔、铜箔、铁箔等具有良好导电性的金属材料制成的薄片状金属，在优选的实施例中，所述金属箔15为铜箔。
在一实施例中，所述导电胶层包括亚克力体系导电胶、硅胶体系导电胶和丙烯酸体系导电胶中的一种或多种，所述焊锡层包括含铅焊锡层、无铅焊锡层和低温焊锡层中的一种或多种。
如图4所示，在一实施例中，所述N型电池片11上背离所述导电层12的一面设置有用于引出电流的多根第一电极栅线16，所述第一电极栅线16沿所述N型电池片11的长度方向延伸，且多根所述第一电极栅线16相互平行，所述P型电池片13上背离所述导电层12的一面设置有用于引出电流的多根第二电极栅线(未图示)，所述第二电极栅线沿所述P型电池片13的长度方向延伸，且多根所述第二电极栅线相互平行。
优选的实施例中，所述第一电极栅线16的数量为2～24条，所述第二电极栅线的数量为2～24条。
在不同的实施例中，所述N型电池片11或所述P型电池片13可直接与所述导电层12电接触，也可通过设置电极栅线与所述导电层12电接触。
在一实施例中，所述N型电池片11朝向所述导电层12的一面设置有第三电极栅线，所述第三电极栅线可以为连续线状的多根电极栅线，或是多段分散的电极栅线，或是分散的点状电极栅线。所述P型电池片13朝向所述导电层12的一面设置有第四电极栅线，所述第四电极栅线可以为连续线状的多根电极栅线，或是多段分散的电极栅线，或是分散的点状电极栅线。
参见图7～图9所示，本发明的另一实施例公开了一种光伏组件，包括多个上述的双面太阳能电池片1，多个所述双面太阳能电池片1呈串联和/或并联电连接以形成电池串。
多个所述电池串经过铺设并设置汇流条7相互连接以形成一个完整的电池阵列。
如图7所示，所述光伏组件还包括第一封装层3、第二封装层4、第一盖板5和第二盖板6，多个所述双面太阳能电池片1位于同一平面上，所述第一封装层3和所述第二封装层4分别位于所述双面太阳能电池片1的两侧表面，所述第一盖板5覆盖于所述第一封装层3背离所述双面太阳能电池片1的表面，所述第二盖板6覆盖于所述第二封装层4背离所述双面太阳能电池片1的表面。
所述第一封装层3、所述第二封装层4、所述第一盖板5和所述第二盖板6均为透明材料，所述第一封装层3和所述第二封装层4用于对所述双面太阳能电池片1进行固定封装，保证其电连接的稳定性。所述第一盖板5和所述第二盖板6位于所述光伏组件的最外层，用于对所述光伏组件的整体进行保护。
在一实施例中，所述第一封装层3包括醋酸乙烯酯、聚烯烃、硅胶、PVB、聚氨酯中的一种或多种，所述第二封装层4包括醋酸乙烯酯、聚烯烃、硅胶、PVB、聚氨酯中的一种或多种。
所述光伏组件还包括反光膜14，所述导电层12包括金属箔15，所述金属箔15的一面通过导电胶层或焊锡层与所述N型电池片11电接触，所述金属箔15的另一面通过导电胶层或焊锡层与所述P型电池片13电接触，所述反光膜14开设有用于固定所述金属箔15的金属箔窗口141，所述金属箔15贴附于所述金属箔窗口141中。
如图8所示，光线由照射到多个所述双面太阳能电池片1之间的反光膜14的时候，经过所述反光膜14的反射可将光线反射至所述第一盖板5或第二盖板6，在经过所述第一盖板5反射回所述双面太阳能电池片1上，提高光能的转换效率。
如图2和图3所示，在一实施例中，在切割好的单片反光膜14上开设金属箔窗口141后粘附金属箔15，在金属箔15的两侧面上粘附所述N型电池片11和所述P型电池片13后，得到一个双面太阳能电池片1的独立结构单元，经过串焊成为电池串，电池串经过铺设形成一个完整的电池阵列。
如图8和图9所示，在另一更优选的实施例中，多个所述双面太阳能电池片1共用一个所述反光膜14。所述反光膜14上开设有多个用于固定所述金属箔15的金属箔窗口141，多个所述金属箔15一一对应贴附于多个所述金属箔窗口141中，将多个所述N型电池片11和多个所述P型电池片13一一对应粘附于所述金属箔15的两侧面，经过串焊得到电池串，所述电池串设置汇流条7以连接形成电池阵列。
如图2、图4～图6所示，为一实施例公开的由多个所述双面太阳能电池片1串联形成的电池串结构。
如图4所示，所述N型电池片11上背离所述导电层12的一面设置有用于引出电流的多根第一电极栅线16，所述P型电池片13上背离所述导电层12的一面设置有用于引出电流的多根第二电极栅线(未图示)。
如图5和图6所示，相邻所述双面太阳能电池片1之间设置有焊带2，所述焊带2的一端搭接于其中一个双面太阳能电池片1的第一电极栅线16上，所述焊带2的另一端搭接于另一个双面太阳能电池片1的第二电极栅线上，如图8和图4结合所示，所述反光膜14上开设有用于供所述焊带2穿过的焊带缺口142。
如图6所示，所述焊带2的数量为多根，多根所述焊带2相互平行，且所述焊带2的延伸方向与所述第一电极栅线16的延伸方向相垂直，多根所述焊带2与一双面电池片顶部的多根所述第一电极栅线16相互搭接；所述焊带2的延伸方向与所述第二电极栅线的延伸方向相垂直，多根所述焊带2与相邻另一双面电池片底部的多根第二电极栅线相互搭接。
在一实施例中，所述焊带2选自镀锡焊带、带压花结构的反光焊带、截面为三角形的反光焊带、截面为梯形的反光焊带、贴附反光花纹的反光焊带中的一种或多种。
以下通过具体实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1～10
实施例1～10提供了一种双面光伏组件，采用本发明提供的双面太阳能电池片制备而成，所述双面太阳能电池片包括导电层以及相互独立的N型电池片和P型电池片，所述N型电池片和所述P型电池片层叠设置所述导电层的两侧表面，其中，所述N型电池片位于所述双面太阳能电池片正面，所述P型电池片位于所述双面太阳能电池片背面。
其中，采用的N型电池片和P型电池片的效率如表1所示：
表1
双面双片 N型电池片 P型电池片
效率 21％～21.1％ 21％～21.1％
实施例1～10提供的双面光伏组件进行电性测试，得到的测试结果填入表2。
表2
Figure BDA0001843378810000081
Figure BDA0001843378810000091
对比例1～12
对比例1～12提供了一种现有双面光伏组件，采用掺杂型的单片双面太阳能电池片制备而成。
其中，双面太阳能电池片的正面和背面效率如表3所示：
表3
双面单片 正面 背面
效率 21％～21.1％ 16.5％～17.5％
对比例1～12提供的双面光伏组件进行电性测试，得到的测试结果填入表4。
表4
Figure BDA0001843378810000092
从表3和表4的测试结果可以看出，采用本发明技术方案的双面光伏组件由于正面和背面选用同档次效率的N型电池片和P型电池片，功率波动小，并且双面率提升至100％左右，而现有双面光伏组件由于背面的效率不易管控，做出的组件在正面功率接近的情况下，背面功率偏差较大，最大差值可达12W左右，这是由于电池片背面效率差异大造成了电流失配。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种双面太阳能电池片，其特征在于，包括导电层以及相互独立的N型电池片和P型电池片，所述N型电池片和所述P型电池片层叠设置所述导电层的两侧表面。
2.根据权利要求1所述的双面太阳能电池片，其特征在于，所述N型电池片的转换效率与所述P型电池片的转换效率的差值的绝对值小于0.1％。
3.根据权利要求1所述的双面太阳能电池片，其特征在于，所述N型电池片和所述P型电池片各自独立地选自单晶硅片或多晶硅片。
4.根据权利要求1所述的双面太阳能电池片，其特征在于，所述N型电池片的厚度为0.1～0.2mm，所述P型电池片的厚度为0.1～0.2mm。
5.根据权利要求1所述的双面太阳能电池片，其特征在于，所述导电层包括导电胶层和/或焊锡层。
6.根据权利要求5所述的双面太阳能电池片，其特征在于，所述导电层还包括金属箔，所述金属箔的一面通过导电胶层或焊锡层与所述N型电池片电接触，所述金属箔的另一面通过导电胶层或焊锡层与所述P型电池片电接触，所述金属箔的外周延伸有反光膜，所述反光膜延伸出所述N型电池片和所述P型电池片的覆盖区域。
7.根据权利要求6所述的双面太阳能电池片，其特征在于，所述反光膜上开设有焊带缺口，所述焊带缺口用于供不同的双面太阳能电池片之间电连接用焊带穿过。
8.根据权利要求6所述的双面太阳能电池片，其特征在于，所述金属箔的厚度为0.05～0.4mm。
9.根据权利要求5或6所述的双面太阳能电池片，其特征在于，所述导电胶层包括亚克力体系导电胶、硅胶体系导电胶和丙烯酸体系导电胶中的一种或多种，所述焊锡层包括含铅焊锡层、无铅焊锡层和低温焊锡层中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述的双面太阳能电池片，其特征在于，所述N型电池片上背离所述导电层的一面设置有用于引出电流的多根第一电极栅线，所述P型电池片上背离所述导电层的一面设置有用于引出电流的多根第二电极栅线。
11.一种光伏组件，其特征在于，包括多个如权利要求1～10任意一项所述的双面太阳能电池片，多个所述双面太阳能电池片呈串联和/或并联电连接以形成电池串。
12.根据权利要求11所述的光伏组件，其特征在于，所述光伏组件还包括第一封装层、第二封装层、第一盖板和第二盖板，多个所述双面太阳能电池片位于同一平面上，所述第一封装层和所述第二封装层分别位于所述双面太阳能电池片的两侧表面，所述第一盖板覆盖于所述第一封装层背离所述双面太阳能电池片的表面，所述第二盖板覆盖于所述第二封装层背离所述双面太阳能电池片的表面。
13.根据权利要求11所述的光伏组件，其特征在于，所述光伏组件还包括反光膜，所述导电层包括金属箔，所述金属箔的一面通过导电胶层或焊锡层与所述N型电池片电接触，所述金属箔的另一面通过导电胶层或焊锡层与所述P型电池片电接触，所述反光膜上开设有多个用于固定所述金属箔的金属箔窗口，多个所述金属箔一一对应贴附于多个所述金属箔窗口中。
14.根据权利要求13所述的光伏组件，其特征在于，所述N型电池片上背离所述导电层的一面设置有用于引出电流的多根第一电极栅线，所述P型电池片上背离所述导电层的一面设置有用于引出电流的多根第二电极栅线；
相邻所述双面太阳能电池片之间设置有焊带，所述焊带的一端搭接于其中一个双面太阳能电池片的第一电极栅线上，所述焊带的另一端搭接于另一个双面太阳能电池片的第二电极栅线上，所述反光膜上开设有用于供所述焊带穿过的焊带缺口。
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