光伏组件
本专利申请为申请号201910567131.0、申请日2019年06月27日、发明名称“光伏组件”的分案申请。
技术领域
本发明涉及太阳能发电技术领域,特别涉及一种光伏组件。
背景技术
传统光伏组件的电池串是通过焊带实现相邻电池片的电性连接,上述焊带连接其一电池片正面的汇流电极与另一相邻电池片背面的汇流电极。其中,上述焊带连接在电池片汇流电极上的部分长度与相应的汇流电极的长度基本相当。随着产业技术发展,主流电池片产品的汇流电极宽度不断降低,此种情形下,上述焊带的宽度亦需减小,对位精度、焊接强度要求较高,材料性能要求与制程难度增加;且还可能造成电池片表面受光面积的缩减。
除此,上述光伏组件的相邻电池片之间多存有2~4mm的片间距,该部分区域的辐照能量未被利用,就同等功率输出规格下,相应光伏组件的尺寸需求较大,造成材料浪费与成本增加。针对此一点,业内推出的叠瓦组件取消相邻电池片的片间距,通过导电胶实现相邻电池片的电性相连,无需设置焊带,但其亦面临着导电胶材料成本高昂,不易返工等问题。且上述叠瓦组件中相邻电池片的边缘相互交叠,其交叠区域也影响单片电池片的实际受光面积与功率输出。
鉴于此,有必要提供一种改进的光伏组件。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提出一种光伏组件,能够确保相邻光伏电池的电性连接,提高受光面积利用率与功率输出,降低材料成本。
为实现上述发明目的,本发明提供一种光伏组件,包括若干电池串,所述电池串包括若干沿第一方向排列的光伏电池及电连接相邻两光伏电池的导电件,相邻两个所述光伏电池呈间隙设置,所述光伏电池表面设有沿所述第一方向延伸的汇流电极;所述导电件包括分别覆盖相邻两个光伏电池各自汇流电极的第一部分和第二部分,所述第一部分和第二部分中的至少一者沿第一方向的长度小于所述汇流电极沿第一方向的长度的一半。
根据本发明实施例的光伏组件,通过导电件实现相邻光伏电池之间更为可靠的电性连接,且将第一部分和/或第二部分的长度设置小于相应的汇流电极的长度的一半,减小导电件对光伏电池表面遮光面积的影响,提高该光伏组件对太阳辐射的利用率,且可降低生产材料成本。
根据本发明的一些实施例,所述导电件沿所述第一方向延伸且在第二方向上间隔分布;或所述导电件沿第二方向延伸,所述第二方向垂直于所述第一方向。
根据本发明的一些实施例,所述导电件包括沿第一方向延伸的若干第一连接段、沿第二方向延伸并连接上述若干第一连接段的第二连接段,所述第一连接段包括分设于其纵长方向上的两端的所述第一部分和所述第二部分。
根据本发明的一些实施例,所述第二连接段沿所述第二方向的设置长度大于等于所述光伏电池表面相距最远的两条所述汇流电极的间距,以使得所述第二连接段能够将所述若干所述第一连接段连接呈一整体,其中,所述第二方向垂直于所述第一方向。
根据本发明的一些实施例,所述第二连接段由柔性导电材料制得且呈扁平状设置,所述第二方向垂直于所述第一方向。
根据本发明的一些实施例,所述第二连接段位于所述第一连接段纵长方向上的中间位置。
根据本发明的一些实施例,所述汇流电极靠近所述导电件的一端还设有辅助电极,所述第二连接段覆盖并连接在所述辅助电极上。
根据本发明的一些实施例,所述导电件还包括第三部分,所述第三部分连接在所述第一部分和所述第二部分之间,且所述第三部分的厚度小于所述第一部分的厚度且小于所述第二部分的厚度。
根据本发明的一些实施例,所述第一部分和第二部分中的至少一者位于所述光伏电池靠近相应的导电件一侧边缘处。
根据本发明的一些实施例,所述第一部分和第二部分中的至少一者沿第一方向的长度介于2~15mm。
根据本发明的一些实施例,所述汇流电极包括与所述导电件相焊接的接触部、自所述接触部沿背离所述导电件方向延伸的汇流部,所述汇流部的长度大于所述接触部的长度。
根据本发明的一些实施例,所述汇流部沿垂直第一方向的截面积大于所述接触部沿垂直第一方向的截面积。
根据本发明的一些实施例,所述接触部沿第二方向不超出所述导电件,所述第二方向垂直于所述第一方向。
根据本发明的一些实施例,所述光伏电池具有受光面和背光面,所述第一部分覆盖一光伏电池受光面上的汇流电极,所述第二部分覆盖另一光伏电池背光面上的汇流电极,所述第一部分沿第一方向的长度小于所述汇流电极沿第一方向的长度的一半。
根据本发明的一些实施例,所述第二部分沿第一方向的长度大于所述第一部分沿第一方向的长度。
根据本发明的一些实施例,所述导电件沿垂直于所述第一方向的第二方向呈连续延伸设置。
根据本发明的一些实施例,相邻两个所述光伏电池分别为第一电池和第二电池,所述第一电池和所述第二电池的正负极朝向相反,且所述第一电池的正面朝上,所述第二电池的背面朝上,所述第一电池和所述第二电池通过所述导电件连接,所述导电件位于所述第一电池和所述第二电池的同一侧。
根据本发明的一些实施例,相邻所述光伏电池的间距小于或等于0.5mm。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1为本发明光伏组件的平面结构示意图;
图2为本发明光伏组件中第一实施例的相邻光伏电池的平面示意图;
图3为图2中相邻光伏电池的侧向示意图;
图4为本发明光伏组件中第二实施例的相邻光伏电池的侧向示意图;
图5为本发明光伏组件中第三实施例的相邻光伏电池的平面示意图;
图6为本发明光伏组件中第四实施例的相邻光伏电池的平面示意图;
图7为本发明光伏组件中第五实施例的相邻光伏电池的平面示意图;
图8为本发明光伏组件中的光伏电池的正面结构示意图;
图9为本发明光伏组件其一实施例中导电件的结构示意图;
图10为本发明光伏组件另一实施例中的导电件的结构示意图;
图11为本发明光伏组件又一实施例中的导电件的结构示意图;
图12为本发明光伏组件第六实施例的相邻光伏电池的平面示意图;
图13为本发明光伏组件第七实施例的相邻光伏电池的平面示意图;
图14为图13中相邻光伏电池的侧向示意图;
图15为本发明光伏组件第八实施例的相邻光伏电池的平面示意图。
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。其中,“第一”、“第二”不代表任何的序列关系,仅是为了方便描述进行的区分。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1至图3所示,本发明提供的光伏组件包括若干电池串100,定义电池串100内各电池排列的方向为第一方向,则所述电池串100包括沿第一方向依次排布的若干光伏电池10及用以电性连接相邻所述光伏电池10的导电件20。关于所述电池串100的排布方式、每一所述电池串100中的光伏电池10数目,本文对其不作限定,均可根据实际需求进行设计。
所述光伏电池10表面设有沿第一方向延伸的汇流电极,所述导电件20包括分别覆盖相邻两个光伏电池10各自汇流电极的第一部分21和第二部分22,所述第一部分21和第二部分22中的至少一者沿第一方向的长度小于相应所述汇流电极沿第一方向的长度的一半。通常,由于导电件20的宽度大于汇流电极的宽度,导致导电件20本身会遮挡一些电池受光面,本发明实施例通过改变导电件的长度,以使得大部分汇流电极被暴露,从而改善导电件20对电池的遮光影响。
相应地,所述汇流电极可以包括与所述导电件20相接的接触部、自所述接触部沿背离所述导电件20方向延伸的汇流部,所述汇流部的长度大于所述接触部的长度。
在本发明一实施例中,所述光伏电池10包括半导体基片(如硅基片、或化合物半导体基片等)11、分设在所述半导体基片11两侧表面的正面电极12与背面电极13,所述正面电极12和背面电极13即上文提及的“汇流电极”。所述正面电极12与背面电极13两者位置相对应且沿第一方向的长度相一致。可选的,上述光伏电池可为多主栅(Multi-Busbar,MBB)电池即所述正面电极12、背面电极13两者的数目设置为不少于5根。所述第一部分21覆盖在其一光伏电池10的正面电极12上;所述第二部分22覆盖在另一相邻光伏电池10的背面电极13上。需要说明的是,所述正面电极12、背面电极13仅表示其相对位置关系,并不代表所述光伏电池10的电极方向。当然,所述光伏电池10的受光面还可以设有用以收集表面电流的副栅线(未图示),该副栅线通常与上述正面电极12与背面电极13垂直相交。当副栅线存在时,上述正面电极12与背面电极13可被称为主栅线,其用于汇集各条细栅线收集到的电流并传输。
上述汇流电极和导电件20之间可以直接接触并焊接,也可以在二者之间增加导电材料(如导电胶)来实现电连接,对此本文不作限制。
所述光伏电池10具有沿第一方向相对设置的两侧边110,相邻所述光伏电池10的边缘位置交叠形成有交叠区域14。所述交叠区域14沿垂直于第一方向的第二方向延伸,且所述交叠区域14沿第一方向的宽度不超过1.8mm,优选地,所述交叠区域14的宽度介于0.3~1.0mm。当交叠区域14的宽度设定为上述范围时,可以在提高组件面积利用率并保证电池交叠良率的同时,提高单片电池的表面利用率。
所述导电件20通常可采用柔韧性较好的金属导电材料制得,且其表面设有助焊层,如:镀锡铜带。所述导电件20至少部分夹设于相邻两光伏电池10的交叠区域14内,所述第一部分21和第二部分22中的至少一者沿第一方向超出相应两光伏电池10的交叠区域14,在此,所述第一部分21、第二部分22两者均超出所述交叠区域14。所述导电件20沿所述第一方向延伸且在第二方向上间隔分布,换言之,相邻两光伏电池10通过若干彼此分离的所述导电件20实现电性连接,所述导电件20与光伏电池10表面的汇流电极位置相对应。所述导电件20的两端分别形成前述第一部分21、第二部分22,所述第一部分21、第二部分22分别连接在相邻两光伏电池10的正面电极12、背面电极13上。
所述正面电极12包括与所述第一部分21直接配合相接的第一接触部121、自所述第一接触部121沿背离所述导电件20方向延伸的第一汇流部122,所述第一汇流部122的长度大于所述第一接触部121的长度。当然,为实现所述光伏电池10正面电流的顺利收集与传输,所述正面电极12呈连续设置。
所述光伏电池10的正面作为受光面,在满足前述电池串100的电连接性能与结构强度要求基础上,所述第一接触部121的长度越小,其对所述光伏电池10受光面积影响越小,定位加工难度也越小。在此,所述第一部分21设置在相应光伏电池10的交叠边缘处,也就是说,所述第一部分21的长度远小于正面电极12的长度,所述第一部分的长度优选为介于2~15mm。所述正面电极12仅通过其靠近所述导电件20的第一接触部121与该导电件20相接。
所述第二部分22的长度大于第一部分21的长度,所述第二部分22与所述背面电极13的长度基本相当,以保证所述背面电极13与导电件20的电连接性能。所述背面电极13可根据产品实际需求呈分段式设置,还可适当增加该背面电极13沿第二方向的宽度,以确保其与所述第二部分22的可靠焊连。
上述光伏电池10无需设置边缘电极并采用相应的导电胶实现相邻光伏电池10的配合连接,所述交叠区域14的宽度能够得以大为缩减,提高每一光伏电池10本身的相对受光面积与功率输出。
参图4所示,该实施例区别于前述实施例的特征在于:所述第二部分22沿第一方向的长度小于背面电极13沿第一方向的长度的一半。所述背面电极13包括与所述第二部分22直接相接配合的第二接触部131、自所述第二接触部131沿背离所述导电件20方向延伸的第二汇流部132,所述第二汇流部132的长度大于所述第二接触部131的长度。
此处,所述第一部分21、第二部分22两者均设置在相邻两光伏电池10的交叠边缘处,即所述正面电极12、背面电极13两者均仅通过其靠近相应一侧的侧边110的部分与所述导电件20相接触。其中,所述背面电极13同样呈连续设置;所述第二部分22沿第一方向的长度同样优选为2~15mm。
当所述光伏电池10为双面电池时,所述第二部分22长度缩减,有效减小其对光伏电池10背光面受光面积的影响,利于背面效率提升。并且,所述导电件20的整体尺寸大大缩减,减小导电件20的材料成本,也便于所述导电件20与光伏电池10的对位焊接。
参图5所示,为保持相邻所述光伏电池10的电连接性能,所述第一汇流部122沿垂直第一方向的截面积大于所述第一接触部121沿垂直第一方向的截面积,即就所述正面电极12自身而言,所述第一汇流部122较之第一接触部121的电流传输能力更强。实际操作中,所述第一汇流部122可采用二次印刷等工艺提高栅线高度,以增加其截面积。为便于所述第一接触部121与第一部分21的对接,所述第一接触部121的栅线宽度可予以适当增大,也就是所述第一接触部121沿第二方向的设置宽度较之所述第一汇流部122沿第二方向的宽度更大。一般地,所述第一接触部121沿第二方向的宽度不超过所述第一部分21在第二方向的宽度,以减小相应光伏电池10表面受光面积的损失。在其他实施例中,汇流电极可以采用超导材料(电阻率接近于零),如:石墨烯,从而可以无需考虑汇流电极截面积的变化。
同理,所述第二汇流部132沿垂直第一方向的截面积大于所述第二接触部131沿垂直第一方向的截面积,且所述第二接触部131沿第二方向的设置宽度大于所述第二汇流部132沿第二方向的宽度。
如图6所示,为改善相邻光伏电池10的电连接性能,我们也可将前述第一部分21、第二部分22的长度适当延长,但并不超出相应的正面电极12、背面电极13的长度的一半。
如图7所示,为便于相邻光伏电池10的电连接,我们还可以将所述光伏电池10的正、背面反置,使得该光伏电池10的背面电极13与另一相邻光伏电池10的正面电极12处于同一侧,再通过前述导电件20实现两者的电性连接。
例如,在图7的示例中,相邻两个光伏电池10可以分别为第一电池和第二电池,第一电池和第二电池的正负极朝向相反,且第一电池的正面朝上,第二电池的背面朝上,第一电池和第二电池通过导电件20连接,所述导电件20位于第一电池和第二电池的同一侧。由此,相邻两个光伏电池10同一侧表面的正负极相反,导电件20可以连接在相邻两个光伏电池10的一侧表面(例如导电件20的两端可以分别连接在相邻两个光伏电池10的上表面或分别连接在相邻两个光伏电池10的下表面),从而导电件20可以无需产生弯曲,可以避免由于弯曲应力而脱焊,且可以降低光伏电池10层压裂片和载荷裂片的风险,从而可以提高光伏组件的输出功率和可靠性能,还可以延长光伏组件的使用寿命。另外,通过使导电件20位于第一电池和第二电池的同一侧,可以减小相邻两个光伏电池10之间的距离,从而可以提高光伏组件单位面积的转换效率,且导电件20的长度可以较小,从而可以减小电阻,进一步提高光伏组件的输出功率。
另,参图8所示,为进一步确保所述导电件20与相应正面电极12的电性连接,所述正面电极12的末端还形成有正面辅助电极123,所述正面辅助电极123沿第一方向优选设置为不超出所述第一部分21。所述正面辅助电极123可理解为设置在相应正面电极12末端并用以与所述第一部分21配合连接的对接区域。此时,所述第一接触部121由所述正面辅助电极123、抑或所述正面辅助电极123与连接在该正面辅助电极123上的其它部分栅线共同构成。当然,所述背面电极13朝向其所连接的导电件20一端同样可设置相应的背面辅助电极(未图示)。
参图9所示,为减小相邻光伏电池10边缘位置的应力,所述导电件20沿垂直于第一方向的第二方向呈连续延伸设置,前述第一部分21、第二部分22是指该导电件20上与相应的汇流电极相接的部分。
参图10至图12所示,为便于导电件20与汇流电极的焊连,所述导电件20包括第一方向延伸的若干第一连接段201、沿第二方向延伸并连接上述若干第一连接段201的第二连接段202,所述第一部分21和所述第二部分22分别位于所述第一连接段201纵长方向上的两端。其中,所述第二连接段202沿第二方向的设置长度不小于所述光伏电池10表面相距最远的两条汇流电极的间距,以使得所述第二连接段202能够将若干第一连接段201连接呈一整体。所述第二连接段202优选采用柔性导电材料制得且呈扁平状设置。所述第一连接段201、第二连接段202两者可采用同一柔性导电材料制得,抑或是采用其它柔性导电材料制备得到第二连接段202,再将所述第一连接段201、第二连接段202相连接。所述第一连接段202超出所述交叠区域14的部分会带来部分受光面积的损失,因此,所述第二连接段202沿第一方向的宽度可根据相邻光伏电池10配合连接需求与输出损失进行综合评价考量。
特别地,所述第二连接段202位于所述第一连接段201纵长方向上的中间位置,即所述第一部分21、第二部分22长度一致,且两者分别连接在相邻光伏电池10的交叠边缘处。当然,所述第二连接段202相对第一连接段201的连接位置亦可根据所述第一部分21、第二部分22的长度关系进行调整。所述正面电极12和/或背面电极13靠近导电件20的一端还可设置辅助电极(未图示),所述第二连接段202覆盖并连接在所述辅助电极上。
所述第二连接段202不仅使得相邻光伏电池10的边缘位置应力得以减小,降低隐裂风险;还通过将连接不同汇流电极的第一连接段201连接呈一整体,便于现场的制备加工。
参图13与图14所示,在此实施例中,相邻两个所述光伏电池10呈间隙设置,且相邻所述光伏电池10的间距不超过0.5mm。相较于现有技术,通过减小相邻光伏电池10的片间距,提高单片光伏电池10的有效受光面积。
为实现相邻光伏电池10片间距的减小,除选取适用的柔性导电材料制得相应的导电件20,还可将所述导电件20对应于相邻光伏电池10之间的弯折位置的厚度适当减小。也就是说,所述导电件20具有位于第一部分21、第二部分22之间且厚度小于第一部分21、第二部分22的第三部分23。类似地,该光伏电池10的正面电极12包括第一接触部121及第一汇流部122;其背面电极13包括第二接触部131及第二汇流部132。除此,所述第二部分22亦可设置与所述背面电极13的长度相当,以确保所述光伏电池10背光面的电流收集与传输。
参图15所示,相邻所述光伏电池10同样呈间隙设置;所述导电件20包括沿第一方向延伸的若干第一连接段201、沿第二方向延伸并连接上述若干第一连接段201的第二连接段202,第一连接段201包括分设于其纵长方向上的两端的第一部分21和第二部分22。所述第二连接段202采用柔性导电材料制得,如厚度较小的柔性金属材料、导电胶带等,即使得所述导电件呈一体设计,增强电连接性能。此处,所述第二连接段202连接在第一连接段201的中间位置,即使得形成于所述第一连接段201两端的第一部分21、第二部分22长度相一致。
综上所述,本发明光伏组件通过所述导电件20实现相邻光伏电池10的可靠电性连接,提高对太阳辐射的利用率的同时,亦保证每一所述光伏电池10功率输出。并且,所述导电件20设置在相应光伏电池10的边缘位置,即相应光伏电池10的汇流电极仅通过靠近导电件20的部分与所述导电件20配合连接,其余部分无需与导电件20进行对位连接,减小导电件20对光伏电池10表面受光面积的影响,且降低导电件20偏离汇流电极的风险,还能降低导电件20的材料成本。
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。
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。