CN112670359A - 一种同面等电势并联联接的光伏组件电池片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种同面等电势并联联接的光伏组件电池片，包括主体单元；主体单元的两侧对称设有次级单元，次级单元与主体单元拼接后形成的缺角处设有补全单元；补全单元与次级单元、主体单元的迎光面作为负极同面等电势输出面，将主栅电极收集到的光生载流子通过焊带传输到负极汇流端。本发明充分利用切割余料的倒角电池片，避免原材料浪费，从而降低光伏组件的生产成本；本发明的光伏组件电池片由多个受光面积较小的电池条单体通过并联联接所构成，降低了电流传输造成的功率损耗，且提高了输出电压；同时本发明在产品的应用上，由于光伏组件排布设计的电池片尺寸较小，可实现小组件尺寸和版型的灵活设计。

Description

一种同面等电势并联联接的光伏组件电池片

技术领域

本发明涉及光伏组件，特别涉及一种同面等电势并联联接的光伏组件电池片。

背景技术

随着煤炭发电带来的环境污染问题，可再生能源技术的开发利用成为当今新能源领域研究的主要课题。由于太阳能具有清洁环保、无地域性限制、取之不竭等优点，研究各种太阳能发电技术成为全球各大光伏企业、高校和研究院所的研究热点。而随着光伏技术的不断发展，晶体硅光伏技术凭借其独特的稳定性优势独占鳌头，并占据很重要的新能源市场份额。

随着光伏技术的深入发展，提高组件的输出功率密度成为行业研究重点，技术攻坚的方向主要集中在太阳能电池片的提效及组件的提效上，但电池片由于其自身的结构特性，提效受限于其理论效率极限，单结晶体硅太阳电池的理论效率极限为29.4％，因此，行业更多地将研究方向调整到光伏组件端的提效上。其中，叠瓦组件凭借其独特的结构设计，实现了单块组件输出功率的大幅提升，成为行业研究热点。

在叠瓦组件的电池片切片中，由于市场主流的6英寸电池片存在倒角，切割后剩下的倒角部分一般作废料处理，造成原材料的浪费，而电池片的制造成本远远高于光伏组价的其它原材料，反而大大提高了叠瓦组件的产品成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种同面等电势并联联接的光伏组件电池片，其充分利用电池片切片后一般作废弃处理的倒角余料，从而降低产品的成本。

实现本发明目的的技术方案是：本发明包括包括主体单元；主体单元的两侧对称设有次级单元，次级单元与主体单元拼接后形成的缺角处设有补全单元；所述补全单元与次级单元、主体单元通过并联联接构成同面等电势面。因为晶体硅电池片成品所采用的晶体硅原材料和电池生产工艺都是相同的，并且晶体硅电池片的输出电压与晶体硅材料的能带结构有关，所以单个晶体硅电池片的电压与电池片的面积无关，仅与材料的晶体结构和制备工艺有关，本发明中的各个电池单元的面积不一致，因此补全单元与次级单元、主体单元之间是并联联接。

各个电池单元的迎光面为太阳能电池的负极端，用于输出光生电子，光生电子在硅基材中生成并传输到电池迎光面上印刷的细栅上，作为光生电子的第一级传输；传输到细栅上的光生电子进一步传输到导电性更强、横截面积更大的主栅电极上，作为光生电子的第二级传输。

各个电池单元的背光面，即本领域技术人员所述的太阳能电池的背面。在太阳光的辐照下，光生空穴会传输到硅基材的背面，被收集到太阳能电池背面印刷的细栅上，作为光生空穴的第一级传输；传输到细栅上的光生空穴进一步传输到导电性更强、横截面积更大的背面主栅电极上，作为光生空穴的第二级传输。

本发明中，各个电池单元的迎光面面积不一致，因此收集到的电流也不相等；而电池单元的输出电压与晶体硅的晶体结构和制备工艺条件有关，而本发明中各个电池单元所采用的晶体硅结构和制备工艺都是相同的，因此输出电压差别微小，因此本发明中各个电池单元之间采用并联方式构成电联接。将电池的迎光面，即正面，作为负极输出端，将电池的背面作为正极输出端，其中整个正面或背面都可作为光生载流子的等电势输出端。

上述主体单元包括多片并联联接的主电池条。

位于主体单元两侧的次级单元为主电池条一分为二而形成的次电池条。

上述补全单元为倒角电池片切割后的倒角余料部分。

上述主体单元包括五片5英寸的主电池条。

上述补全单元为6英寸倒角电池片切割后的倒角余料部分。

主电池条之间采用并联联接；次级单元和补全单元通过并联方式联接到主体单元上位于边侧位置的焊带上。其主要联接方式为主电池条的负极主栅通过互联条直接与相邻主电池条的负极主栅形成并联联接，并构成负极等电势的输出端；次电池条的负极主栅通过互联条直接与主电池条的边侧互联条联接，并构成负极等电势的输出端；所述补全单元为电池片倒角剩余的倒角电池片；倒角电池片通过互联条与主电池条上焊接的边侧互联条相联接。

上述的主电池条、次级单元和补全单元产生的光生载流子通过焊带传输到负极等电势输出端上。

上述的同面等电势并联联接的光伏组件电池片的背面设有同电位联接点，用于并联旁路二极管。

本发明具有积极的效果：(1)本发明采用的电池单元经合理排版布置成6英寸电池片的形状；与常规的晶体硅电池片相比，本发明的各个电池单元的面积均小于常规电池片，因此单体电池的输出电流均较小，降低了电流传输的功率损耗；此外，将电池单元的迎光面设置成负极同面等电势输出端，通过并联多个电池单元增大了本发明电池片的输出电压，解决了当前常规电池片一直存在的输出电压较低的问题。

(2)本发明通过主体单元、次级单元和补全单元的拼接组合，由于光伏组件排布设计的电池片尺寸较小，使得在产品的应用上可实现小组件尺寸和版型的灵活设计，满足客户不同场所的应用需求。

(3)本发明充分利用切割后作为废料的倒角电池片，避免原材料浪费，从而降低光伏组件的生产成本。

(4)本发明利用6英寸电池片倒角剩余的倒角电池片，拼接到由主体单元和次级单元并联拼接后的电池组上，巧妙地进行了补全拼接，合理利用了常规工艺中作为废料处理的电池片切割余料。

(5)本发明中各电池单元的面积均小于常规未经过激光切割的电池片，因此单个电池单元的输出电流也小于常规未经过激光切割的电池片的输出电流，由于电流传输带来的功率损耗也相应降低。

(6)本发明中组成主体单元的主电池条通过同面等电势形成并联联接，主体单元、次级单元和补全单元均通过互联条形成并联联接，而常规组件中电池片排布都采用位于电池片异面的正极-负极的串联联接，考虑到电池条的厚度，且为了充分利用组件的辅材，降低单位面积内辅材的成本，电池条之间的间距通常设置得较小，导致互联条在非常小的空间内实现连续弯折，在随后的组件层压过程中容易造成在串联电池条边缘的应力集中问题，降低光伏组件的可靠性及户外复杂气候环境下运行的失效风险。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的负极同面等电势并联联接示意图；

图3为本发明的背面网版图。

具体实施方式

图1所示为本发明的整体排版结构示意图，包括主体单元1，主体单元1由五片5英寸电池片切割后的主电池条11构成，主电池条11为由长边和短边组成的矩形形状，五个主电池条11之间采用同面等电势并联联接，且相邻的主电池条11之间采用平行方式进行并联联接，图2所示的主电池条11中间包括7个主栅电极1-1，用于收集晶体硅产生的光生载流子(电池条正面为光生电子，电池条背面为光生空穴)，再通过在主栅电极1-1上焊接的互联条或焊带来进行电荷传输，从而实现相邻主电池条11之间的并联联接；其中主栅电极1-1的数目还可以是1至20个中的任意一个。

图1所示的整体排版结构示意图中还包括在主体单元1的两侧对称设置的次级单元2，次级单元2通过对主电池条11的均等切割制备所得，次级单元2是由长边和短边组成的矩形形状，其中长边的长度与主体单元1的长边相等，短边的长度是主体单元1的长边的二分之一。图2所示的次级单元2包括3个主栅电极2-1，主栅电极2-1与主电池条11的主栅电极呈垂直90度的方向设置；主栅电极2-1将收集到的光生载流子通过互联条或焊带传输到焊接有互联条或焊带的主电池条11的边侧主栅电极1-1上；

图1所示的整体排版结构示意图中还包括在在四角处设置的补全单元3，补全单元3由6英寸倒角电池片切割后的倒角余料构成。如图2所示，补全单元3将收集到的光生载流子传输到主栅电极3-1上，再通过与主电池条11的主栅电极1-1沿垂直方向设置的互联条3-1-1传输到主体单元1的边侧主栅电极1-1上焊接的互联条或焊带上。

如图2所示，主电池条11的主栅电极1-1将收集到的光生载流子传输到负极等电势输出端5上；次级单元2的主栅电极2-1将收集到的光生载流子传输到主体单元1的边侧主栅电极1-1上焊接的互联条上，最终将光生载流子传输到负极等电势输出端5上；补全单元3的主栅电极3-1将收集到的光生载流子传输到互联条3-1-1上，最终传输到负极等电势输出端5上。

图3所示的背面网版结构示意图，其中设置的同电位联接点4用于并联旁路二极管，防止热斑效应对光伏组件的损伤，其中，主电池条11和次级单元2的背面设置两个同电位联接点4；因为补全单元3的面积较小，即便在完全被阴影遮挡的暗态情况下而发生了热斑效应，因为其基材是电阻较大的半导体硅材料，在暗态条件下充当电阻会消耗其它电池条产生的电流，因此补全单元3产生的热量因面积较小而不会产生太多的热量，考虑到旁路二极管的成本，本发明中完全不需要采用并联二极管的设计，故此处省略同电位联接点4。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种同面等电势并联联接的光伏组件电池片，其特征在于：包括主体单元(1)；主体单元(1)的两侧对称设有次级单元(2)，次级单元(2)与主体单元(1)拼接后形成的缺角处设有补全单元(3)；所述补全单元(3)与次级单元(2)、主体单元(1)通过并联联接构成同面等电势面。

2.根据权利要求1所述的一种同面等电势并联联接的光伏组件电池片，其特征在于：所述主体单元(1)包括多片并联联接的主电池条(11)。

3.根据权利要求2所述的一种同面等电势并联联接的光伏组件电池片，其特征在于：位于主体单元(1)两侧的次级单元(2)为主电池条(11)一分为二而形成的次电池条(21)。

4.根据权利要求1所述的一种同面等电势并联联接的光伏组件电池片，其特征在于：所述补全单元(3)为倒角电池片切割后的倒角余料部分。

5.根据权利要求3所述的一种同面等电势并联联接的光伏组件电池片，其特征在于：所述主体单元(1)包括五片5英寸的主电池条(11)。

6.根据权利要求5所述的一种同面等电势并联联接的光伏组件电池片，其特征在于：所述补全单元(3)为6英寸倒角电池片切割后的倒角余料部分。

7.根据权利要求2或3或4或5或6所述的一种同面等电势并联联接的光伏组件电池片，其特征在于：主电池条(11)之间采用并联联接；次级单元(2)和补全单元(3)通过并联方式联接到主体单元(1)上位于边侧位置的焊带上。

8.根据权利要求7所述的一种同面等电势并联联接的光伏组件电池片，其特征在于：所述的主电池条(11)、次级单元(2)和补全单元(3)产生的光生载流子通过焊带传输到负极等电势输出端(5)上。

9.根据权利要求1或2或3或4或5或6或8所述的一种同面等电势并联联接的光伏组件电池片，其特征在于：所述的同面等电势并联联接的光伏组件电池片的背面设有同电位联接点(4)，用于并联旁路二极管。

10.根据权利要求7所述的一种同面等电势并联联接的光伏组件电池片，其特征在于：所述的同面等电势并联联接的光伏组件电池片的背面设有同电位联接点(4)，用于并联旁路二极管。

Images