CN112151624A - 一种太阳能电池前电极及太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能电池前电极及太阳能电池，所述太阳能电池前电极包括导线和封装胶膜；所述导线包括侧面和两个端面；所述侧面包括相互连接的导电平面和封装面，所述导电平面部分用于与电池的发电层连接，所述封装面与所述封装胶膜贴合连接。导线的筒状的侧面设有导电平面，而导电平面用于与电池的发电层连接；由于发电层与前电极通过平面连接，增大了导线与发电层间的接触面积，极大地降低了界面电阻，使发电层的电子进入到导线的速率和量级增大，进而极大地提高了发电效率以及对太阳能的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能发电技术领域，尤其涉及一种太阳能电池前电极及太阳能电池。
背景技术
现阶段光伏电池前电极的制备方法有多种，主要有丝网印刷、电子束蒸发、激光刻蚀等方法。其主要目的是把光伏电池在光照条件下产生的电子导出，使电子进入外电路。CIGS柔性薄膜电池是在柔性衬底上(常用柔性衬底主要有不锈钢、合成塑料)，通过真空磁控溅射法或蒸镀法制备而成。由于膜层较薄(纳米级别)和柔性衬底可提供的支撑力较小，导致CIGS柔性薄膜电池在生产过程中易于损坏，致使丝网印刷法、激光刻蚀法等方法制备前电极的思路不可行。在TCO膜层上方添加金属导线，再采用一种有机树脂和PET的合成胶膜，把金属导线固定在TCO膜层上方。金属导线能把光伏电池生成的电子及时导出。但是现有的前电极导线采用横截面为圆形的金属导线，导线与TCO膜层接触面近似于一条直线，接触面较小，导致内阻增大，光电转化率较低，而且多个电池的发电层串联时的串阻也增大。
因此，需要提供一种太阳能电池前电极及太阳能电池来解决现有技术的不足。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种太阳能电池前电极及太阳能电池。
一种太阳能电池前电极，包括导线和封装胶膜；
所述导线包括侧面和两个端面；
所述侧面包括相互连接的导电平面和封装面，所述导电平面部分用于与电池的发电层连接，所述封装面与所述封装胶膜贴合连接。
进一步的，所述封装面包括依次连接的第一平面、第二平面和第三平面，所述第一平面的一侧与所述导电平面的一侧连接，所述第三平面的一侧与所述导电平面的另一侧连接。
进一步的，所述第二平面与所述导电平面平行。
进一步的，所述第一平面与所述导电平面间的夹角和所述第三平面与所述导电平面间的夹角相等。
进一步的，所述第一平面与所述导电平面间的夹角小于90°；所述第三平面与所述导电平面间的夹角小于90°。
进一步的，所述第一平面与所述第二平面的连接处设有圆形倒角，所述第二平面与所述第三平面的连接处设有圆形倒角。
进一步的，所述封装面为弧形面，所述弧形面的一侧与所述导电平面的一侧连接，所述弧形面的另一侧与所述导电平面的另一侧连接。
进一步的，所述导线从一个所述端面至另一个所述端面包括多个相互平行的第一段和多个相互平行的第二段，多个所述第一段与多个所述第二段依次交替连接，所述第一段和所述第二段相互垂直。
进一步的，还包括封装补充膜；
在所述第一段的延伸方向上，所述封装胶膜的长度小于所述导线的长度、所述封装补充膜的长度小于所述导线的长度、所述封装补充膜的长度小于所述封装胶膜的长度；
多个所述第一段的一端分别与所述封装胶膜连接，多个所述第一段的另一端均与所述封装补充膜连接，所述封装补充膜至少覆盖所述导电平面中未与电池的发电层连接的部分。
基于同一发明思路，本发明还提供了一种太阳能电池，包括所述的太阳能电池前电极。
本发明的技术方案与最接近的现有技术相比具有如下优点：
本发明提供的技术方案提供的太阳能电池前电极，导线的侧面设有导电平面，而导电平面用于与电池的发电层连接；由于发电层与前电极通过平面连接，增大了导线与发电层间的接触面积，极大地降低了界面电阻，使发电层的电子进入到导线的速率和量级增大，进而极大地提高了发电效率以及对太阳能的利用率，而且多个电池的发电层串联时的串阻也相应的大大降低。
附图说明
图1是本发明提供的太阳能前电极的结构示意图；
图2是本发明提供的太阳能前电极的截面示意图；
图3是本发明提供的太阳能前电极与入射光线的角度示意图；
图4是现有的太阳能前电极与入射光线的角度示意图。
其中，1-封装胶膜；2-导线；3-第一段；4-第二段；5-封装补充膜；6-发电层；7-导电平面；8-第一平面；9-第二平面；10-第三平面；11-圆形横截面导线。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第二”、“第一”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1-4并结合实施例来详细说明本申请。图1是本发明提供的太阳能前电极的结构示意图；图2是本发明提供的太阳能前电极的截面示意图；图3是本发明提供的太阳能前电极与入射光线的角度示意图；以及，图4是现有的太阳能前电极与入射光线的角度示意图。
本发明提供了一种太阳能电池前电极，包括导线2和封装胶膜1；所述导线2包括侧面和两个端面；所述侧面包括相互连接的导电平面7和封装面，所述导电平面7部分用于与电池的发电层6连接，所述封装面与所述封装胶膜1贴合连接。
导线2的外表面由侧面和端面围绕连接而成，侧面呈筒状，所述筒状随着导线2的延伸而延伸，端面包括两个，分别设于筒状的侧面两端以封闭侧面形成封闭的外表面；导线2的筒状的侧面设有导电平面7，而导电平面7用于与电池的发电层6连接；由于发电层6与前电极通过平面连接，增大了导线2与发电层6间的接触面积，极大地降低了界面电阻，使发电层6的电子进入到导线2的速率和量级增大，进而极大地提高了发电效率以及对太阳能的利用率。
在本申请的一些实施例中，所述封装面包括依次连接的第一平面8、第二平面9和第三平面10，所述第一平面8的一侧与所述导电平面7的一侧连接，所述第三平面10的一侧与所述导电平面7的另一侧连接。
第一平面8、第二平面9、第三平面10和导电平面7依次连接，环绕形成筒状的侧面，导线2的截面即为一个四边形，通过四个平面的相互支撑，能够保证筒状的侧面的稳定性，进而保证整个导线2的稳定性和电流传输的稳定性。
在本申请的一些实施例中，所述第二平面9与所述导电平面7平行。第二平面9为封装面中三个平面中间的一个平面，其与导电平面7平行，然后两侧再分别通过第一平面8和第三平面10与导电平面7连接，这就使导线2的截面呈一个梯形、平行四边形、矩形或方形；则与导电平面7平行的第二平面9能够较严密的与封装胶膜1贴合连接，进而封装面能够较严密的与封装胶膜1贴合连接。现有的圆形横截面导线11易使封装胶膜1与TCO膜层封装不够紧密，压合封装后易残留缝隙，易损害CIGS电池芯片的长期使用性能。本申请提供的前电极，封装面与封装胶膜1严密贴合，进而可使封装胶膜1与电池的发电层6紧密贴合封装，避免存在缝隙，有利于电池发电层6的长期使用；再者，多个电池的发电层6串联时，需要导线2的与发电平面相对的一侧与另一个电池的发电层6贴合连接，第二平面9与另一个发电层6贴合连接，增加了二者的接触面积，减少了二者间的内阻，即减少了两个发电层6串联时的串阻。
在本申请的一些实施例中，所述第一平面8与所述导电平面7间的夹角和所述第三平面10与所述导电平面7间的夹角相等。在第二平面9与导电平面7平行的基础上，第一平面8与导电平面7间的夹角和第三平面10与导电平面7间的夹角相等，则第一平面8和第三平面10关于第二平面9对称，即导线2的截面呈等腰梯形、矩形或方形，这样的对称形状，使得导线2的稳定性进一步提高，而且封装胶膜1与封装面间的贴合更加严密，封装胶膜1与电池的发电层6的贴合更加严密，进一步提高电池发电层6的使用寿命。
在本申请的一些实施例中，所述第一平面8与所述导电平面7间的夹角小于90°；所述第三平面10与所述导电平面7间的夹角小于90°。第一平面8和第三平面10与导电平面7间的夹角均小于90°，为锐角，在第二平面9与导电平面7平行时，则导线2的截面呈梯形，且导电平面7为其下底，第二平面9为其上底，此时梯形的两个下底外角均为钝角，且第一平面8与第二平面9间夹角为钝角，第三平面10与第二平面9间夹角为钝角，这样方便封面胶膜从第二平面9向第一平面8和第三平面10的过渡，而且方便封装胶膜1从第一平面8向电池的发电层6过渡，方便封装胶膜1从第三平面10向电池的发电层6过渡，而且上述过渡的区域均不会残留空隙，保证了封装胶膜1与导线2的贴合严密性和封装胶膜1与电池发电层6的贴合严密性，从而保证了封装胶膜1和电池发电层6对导线2的封装严密性，进而保证了导线2与电池发电层6间的连接稳定性。目前的圆形横截面导线11易使封装胶膜1与TCO膜层封装不够紧密，压合封装后易残留缝隙，易损害CIGS电池芯片的长期使用性能；本申请提供的前电极克服了上述缺陷，避免了上述影响。
在本申请的一些实施例中，所述第一平面8与所述导电平面7间的夹角小于75°；所述第三平面10与所述导电平面7间的夹角小于75°。
第一平面8与导电平面7间的夹角小于75°时，第三平面10与导电平面7间的夹角小于75°时，只要太阳光是倾斜照在电池发电层6上，梯形横截面导线2的遮光面积就比圆形横截面导线11的遮光面积小；金属导线2遮光面积的降低，能够提升CIGS电池的填充因子和光电转换效率。现有的前电极导线采用圆形横截面导线11，对TCO膜层造成的遮光面积较大，而通过上述角度设计减少了导线2的遮光面积，具体可见如下分析。
例如，圆形横截面导线11横截面半径为R；梯形截面金属导线2横截面下底长2R，上底R，底角θ＝60°。太阳光线入射光伏组件时的入射角是β，满足β+α＝90°。圆形横截面导线11遮光面积L1＝2R/sinα，梯形横截面导线2阴影区域L2＝R×(cotα-cotθ)+2R，L1＞L2。通过数学计算，L1＞L2，即梯形横截面金属导线2的遮光面积比较小，能够提升太阳光利用率。
数学计算如下：令，f(α)＝L1-L2；0≤α≤90°
当α＝60°时，函数f(α)取得最小值。
此时
令f(α)＝0；
则满足θ<75°时，函数f(α)恒大于零。
当太阳光垂直照下时，∠α＝0，此时f(α)＝0。
在本申请的一些实施例中，所述第一平面8与所述导电平面7间的夹角为60°；所述第三平面10与所述导电平面7间的夹角为60°。此时的导线2截面呈等腰梯形，且封装胶膜1与导线2间贴合紧密、与电池的发电层6贴合紧密，而且导线2的遮光面积小。
在本申请的一些实施例中，所述第一平面8与所述第二平面9的连接处设有圆形倒角，所述第二平面9与所述第三平面10的连接处设有圆形倒角。导线2的上部的两个转角处设置圆形倒角，使平面间的过渡更加平缓，封装胶膜1的过渡更圆滑，避免了尖锐的角对封装胶膜1的破坏或潜在破坏，大大提高了封装胶膜1的安全性和使用寿命。
在本申请的一些实施例中，所述封装面为弧形面，所述弧形面的一侧与所述导电平面7的一侧连接，所述弧形面的另一侧与所述导电平面7的另一侧连接。弧形面的截面的弧度小于180°，则能够使封装胶膜1与导线2间贴合紧密、封装胶膜1从导线2过渡到电池的发电层6时贴合紧密，而且能够减少导线2的遮光面积；且整个封装面为一个弧形面，避免了不同平面间的过渡，进一步提高其与封装胶膜1的贴合紧密度。
在本申请的一些实施例中，所述封装面包括两个相互连接的平面，其中一个平面的一侧与导电平面7的一侧连接，其中另一个平面的一侧与导电平面7的另一侧连接，则导线2的截面呈一个三角形，优选的为一个等腰三角形，其中导电平面7为其底。
在本申请的一些实施例中，所述导线2从一个所述端面至另一个所述端面包括多个相互平行的第一段3和多个相互平行的第二段4，多个所述第一段3与多个所述第二段4依次交替连接，所述第一段3和所述第二段4相互垂直。所述导线2不断弯折，使其形成之字形，能够在面积一定时集成较多的导线2，增加了导线2的密度，提高了光电转换效率。
在本申请的一些实施例中，还包括封装补充膜5；在所述第一段3的延伸方向上，所述封装胶膜1的长度小于所述导线2的长度、所述封装补充膜5的长度小于所述导线2的长度、所述封装补充膜5的长度小于所述封装胶膜1的长度；多个所述第一段3的一端分别与所述封装胶膜1连接，多个所述第一段3的另一端均与所述封装补充膜5连接，所述封装补充膜5至少覆盖所述导电平面7中未与电池的发电层6连接的部分。封装补充膜5与封装胶膜1分别置于导线2的两侧，将导线2夹持在中间，封装补充膜5的一侧，导线2的大部分导电平面7漏出，用于与电池的发电层6贴合连接，封装胶膜1的一侧，一部分封装面漏出。封装补充膜的作用是把导线与电池的发电层6封装起来，保证导线与电池的发电层6贴合紧密，而且可以减少水蒸气的侵蚀，再者，制备电池串时，还能够防止漏电。
在本申请的一些实施例中，所述的封装胶膜1和封装补充膜5分别为复合膜，具体的依次为相互贴合的第一胶膜、聚对苯二甲酸类塑料膜(PET膜)和第二胶膜，第一胶膜和第二胶膜相同，可选用树脂胶膜，生产时在高温下，第一胶膜或第二胶膜融化，则完成了封装胶膜1或封装补充膜5与导线2间的贴合连接，PET膜的透光性好，能够增加照射于电池的发电层6的光照强度，增加发电量和发电效率。其中的第一胶膜、聚对苯二甲酸类塑料膜(PET膜)和第二胶膜的厚度比为1:2:1。
基于同一发明思路，本发明还提供了一种太阳能电池，包括所述的太阳能电池前电极。
所述太阳能电池可为铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池，上述的电池的发电层6即为铜铟镓硒(CIGS)电池芯片，在电池芯片与导线2间还设有一层透明导电膜(TCO膜)。
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。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种太阳能电池前电极，其特征在于，包括导线(2)和封装胶膜(1)；
所述导线(2)包括侧面和两个端面；
所述侧面包括相互连接的导电平面(7)和封装面，所述导电平面(7)部分用于与电池的发电层(6)连接，所述封装面与所述封装胶膜(1)贴合连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池前电极，其特征在于，所述封装面包括依次连接的第一平面(8)、第二平面(9)和第三平面(10)，所述第一平面(8)的一侧与所述导电平面(7)的一侧连接，所述第三平面(10)的一侧与所述导电平面(7)的另一侧连接。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池前电极，其特征在于，所述第二平面(9)与所述导电平面(7)平行。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池前电极，其特征在于，所述第一平面(8)与所述导电平面(7)间的夹角和所述第三平面(10)与所述导电平面(7)间的夹角相等。
5.根据权利要求3所述的太阳能电池前电极，其特征在于，所述第一平面(8)与所述导电平面(7)间的夹角小于90°；所述第三平面(10)与所述导电平面(7)间的夹角小于90°。
6.根据权利要求2所述的太阳能电池前电极，其特征在于，所述第一平面(8)与所述第二平面(9)的连接处设有圆形倒角，所述第二平面(9)与所述第三平面(10)的连接处设有圆形倒角。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池前电极，其特征在于，所述封装面为弧形面，所述弧形面的一侧与所述导电平面(7)的一侧连接，所述弧形面的另一侧与所述导电平面(7)的另一侧连接。
8.根据权利要求1至7任一项所述的太阳能电池前电极，其特征在于，所述导线(2)从一个所述端面至另一个所述端面包括多个相互平行的第一段(3)和多个相互平行的第二段(4)，多个所述第一段(3)与多个所述第二段(4)依次交替连接，所述第一段(3)和所述第二段(4)相互垂直。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池前电极，其特征在于，还包括封装补充膜(5)；
在所述第一段(3)的延伸方向上，所述封装胶膜(1)的长度小于所述导线(2)的长度、所述封装补充膜(5)的长度小于所述导线(2)的长度、所述封装补充膜(5)的长度小于所述封装胶膜(1)的长度；
多个所述第一段(3)的一端分别与所述封装胶膜(1)连接，多个所述第一段(3)的另一端均与所述封装补充膜(5)连接，所述封装补充膜(5)至少覆盖所述导电平面(7)中未与电池的发电层(6)连接的部分。
10.一种太阳能电池，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的太阳能电池前电极。
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| CN201910568076.7A CN112151624A (zh) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | 一种太阳能电池前电极及太阳能电池 |
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Patent Citations (1)
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