CN113421939A - 一种高效叠层柔性组件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效叠层柔性组件及其制备方法，包括前板、太阳能电池模组和背板，太阳能电池模组包括叠层电池串和汇流线，叠层电池串为一个或多个，其之间通过汇流线进行串并联；叠层电池串包括切片电池和主栅焊带，切片电池为至少两个，且切片电池之间通过叠层连接结构依次连接，且在首个切片电池的背面主栅和在末尾切片电池的正面主栅上均焊接主栅焊带与汇流线连接，太阳能电池模组通过粘结剂粘接于前板和背板之间，并通过设置在背板上与汇流线连接的连接器进行电气输出；本发明通过切片电池的叠层连接结构，实现切片电池柔性串接的同时，取消了切片电池串接间隙，提高组件效率，并结合主栅焊带在非焊接区域的形状设计，实现更小的弯曲半径。
Description
技术领域
本发明涉及柔性太阳能电池技术领域，特别是涉及一种高效叠层柔性组件。
背景技术
当前柔性组件普遍采用柔性前板、粘合剂、太阳能电池模组、粘合剂、柔性背板这样从上到下的层结构制成，不同技术的核心差别在于太阳能电池模组的差异，其中太阳能电池模组的技术有柔性薄膜太阳能电池、减薄硅片串焊、普通硅片等分切片串焊、MWT背接触电池串焊、IBC背接触电池串焊、叠瓦导电胶叠层焊接等，其可能会使用其中一种或者两种及两种以上的复合技术制成，但是，在制造及使用中发现，薄膜太阳能电池要么转换效率低，要么成本高；导电胶叠瓦技术成本高，同时只能进行小幅度弯曲；MWT背接触电池串焊、IBC背接触电池串焊技术有串联间隙，且成本高，减薄硅片串焊，普通硅片等分切片串焊有串联间隙，组件效率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，通过切片电池的叠层连接结构，实现切片电池柔性串接的同时，取消了切片电池串接间隙，提高了组件效率，并结合主栅焊带在非焊接区域的形状设计，实现更小弯曲半径的高效叠层柔性组件。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种高效叠层柔性组件，包括前板、太阳能电池模组和背板，所述太阳能电池模组通过粘结剂粘接于所述前板和背板之间，并通过设置在所述背板上与其电气连接的连接器进行电气输出，其特征是：所述太阳能电池模组包括叠层电池串和汇流线，所述叠层电池串为一个或多个，其之间通过汇流线进行串并联汇流至设计位置输出；
所述叠层电池串包括太阳能切片电池和主栅焊带，所述太阳能切片电池为至少两个，且相邻的两个所述切片电池相互交叠放置，并通过所述主栅焊带对一所述切片电池上的正面主栅和另一所述切片电池上的背面主栅进行连接形成叠层连接结构，且在第一个切片电池的背面主栅上和在末尾切片电池的正面主栅上均焊接有与所述汇流线连接的所述主栅焊带。
进一步的，所述叠层电池串上并联着若干个旁路二极管，每个旁路二极管对应电连接在叠层电池串中的对应数量的部分切片电池的两端。
进一步的，所述切片电池是通过对标准规格的太阳能电池片进行切割得到的，根据不同曲面的曲率半径可以对电池片进行不同数量的等分切割。
进一步的，所述正面主栅设置在所述切片电池正面靠近一侧长边的位置上，其中正面主栅靠近该长边的一侧边沿与该长边边沿具有正面间隙，背面主栅设置在所述切片电池背面靠近另一侧长边的位置上，其中背面主栅靠近该长边的一侧边沿与该长边边沿具有背面间隙。
进一步的，所述背面间隙的距离为不小于两个所述切片电池叠层重合宽度尺寸且不大于所述切片电池宽度尺寸的一半。
进一步的，所述叠层连接结构中的一个切片电池的正面主栅与另一个切片电池的背面主栅交错分布在所述主栅焊带的两侧。
进一步的，主栅焊带选材为镀锡铜带或柔性电路板，且主栅焊带在宽度方向上的非焊接区域为平整状或褶皱状。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种高效叠层柔性组件的制备方法，其步骤是：步骤一、将一个切片电池正面朝上放置在焊接台面上；
步骤二、拾取主栅焊带，按照设计长度进行裁切，而后将其放置在焊接台面上的切片电池的正面主栅上，且其放置位置与正面主栅焊接位置平齐，然后进行焊接；
步骤三、将完成正面主栅焊接的切片电池翻面，使其正面朝下，然后放置在叠层焊接区域中；
步骤四、将下一个完成正面主栅焊接的切片电池翻面，使其正面朝下，然后放置在叠层焊接区域中已经准备好的上一个背面朝上的切片电池上，使其主栅焊带的叠片区域边沿与上一个背面朝上的切片电池叠层区域的边沿平齐，然后将主栅焊带与上一个背面朝上的切片电池的背面主栅对应位置进行焊接；
步骤五、重复步骤一至步骤四，将下一个已经完成正面主栅焊接的所述切片电池焊接在上一个完成叠层焊接的所述切片电池上，依次类推直到所需叠层电池串完成；
步骤六、将一个或多个叠层电池串通过汇流带进行串并联汇流，引线至输出位置，并在各叠层电池串上按照设计并联设置旁路二极管，所需太阳能电池模组完成；
步骤七、将前板铺设在敷设区域，在前板上依次敷设粘合剂、太阳能电池模组、粘合剂、背板，获得预层压组件；
步骤八、将完成敷设的预层压组件送入层压机进行真空热压，获得柔性组件；
步骤九，对获得的柔性组件进行处理和测试合格后，装配连接器。
进一步的，所述层压机参数设置为：温度130～160℃，抽真空3～8分钟，其中压力设置分为三步逐步进行，其具体压力参数为：第一段-90KPa～-70KPa,10秒～300秒；第二段-50KPa～-20KPa,10秒～300秒；第三段-10KPa～0KPa,600秒～1200秒。
进一步的，所述切片电池是通过对标准规格的太阳能电池片进行切割得到的，根据不同曲面的曲率半径可以对电池片进行不同数量的等分切割。
进一步的，所述主栅焊带选材为镀锡铜带或柔性电路板，且主栅焊带在宽度方向上的非焊接区域为平整状或褶皱状。
本发明的有益效果是：
本发明设计了一种切片电池的叠层连接结构，使叠层状态下的一个切片电池的正面主栅和另一个切片电池的背面主栅位置交错，然后通过主栅焊带分别进行焊接，实现切片电池的柔性串接，取消了电池片串接间隙，同时提高了组件效率；使用镀锡铜或柔性电路板带代替现有技术中使用的导电胶，大大降低了组件成本，提高了生产良率；根据不同的产品要求，更小的等分切割尺寸的切片电池结合主栅焊带在宽度方向上的非焊接区域的形状设计，能实现更小的弯曲半径。
附图说明
图1为高效叠层柔性组件的结构示意图；
图2为太阳能电池模组示意图；
图3为切片电池结构示意图；
图4为叠层连接结构示意图；
图5为叠层电池串结构示意图；
图6为叠层电池串的串并联结构示意图；
图7为高效叠层柔性组件制备方法的流程图。
具体实施方式
实施例：参见图1，图2，图3，图4，图5，图6和图7，图中，1-太阳能电池模组，2-粘合剂，3-前板，4-背板，5-连接器；100-切片电池，1001-正面主栅，1002-背面主栅，11-叠层电池串，110-主栅焊带，120-汇流线。
本发明公开了一种高效叠层柔性组件及其制备方法，包括前板、太阳能电池模组和背板，太阳能电池模组包括叠层电池串和汇流线，叠层电池串为一个或多个，其之间通过汇流线进行串并联汇流至设计位置输出，叠层电池串包括切片电池和主栅焊带，切片电池为至少两个，且相邻的两个切片电池通过叠层连接结构彼此进行连接，且在其第一个切片电池的背面主栅上和在其末尾切片电池的正面主栅上均焊接主栅焊带与汇流线连接，太阳能电池模组通过粘结剂粘接于前板和背板之间，并通过设置在背板上与其电气连接的连接器进行电气输出；通过切片电池的叠层连接结构，实现切片电池柔性串接的同时，取消了切片电池串接间隙，提高了组件效率，并结合主栅焊带在非焊接区域的形状设计，实现更小的弯曲半径。
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，图1是本申请提供的一种高效叠层柔性组件示意图，包括前板3、粘合剂2、太阳能电池模组1、粘合剂2、背板4、连接器5。
前板3包括受光面和背光面，具有良好的透光性。使用时，太阳光透过该前板到达太阳能电池片。在一些实施例中，所述前板为柔性高分子复合膜等具有高水汽阻隔性、优良耐候性的材料，优选聚四氟乙烯，同时也可以是玻纤有机复合材料/PC/PMMA/PVC等高分子材料，当然不仅限于此。
粘合剂2为高耐候性高分子材料。其用来粘接前板、太阳能电池模组、背板，并填充两层结构中间的空隙，形成可靠的内部结构，可采用乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA,ethylene-vinyl acetate copolymer)、聚烯烃弹性体(POE,Polyolefin elastomer)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB,polyvinyl butyral)或2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO,2,4,6-trimethylbenzoyldiphenyl phosphine oxide)，所述聚烯烃弹性体(POE,Polyolefinelastomer)优选为乙烯和丁烯的高聚物或乙烯和辛烯的高聚物，当然不仅限于此。
请参阅图2，图2是本申请提供的太阳能电池模组示意图，包括太阳能切片电池100、主栅焊带110、叠层电池串11、汇流线120。
切片电池100是通过对标准规格的太阳能电池片进行切割得到的，根据不同曲面的曲率半径可以对电池片进行不同数量的等分切割。切片电池可以是二分之一切片、三分之一切片、四分之一切片、五分之一切片、六分之一切片或十分之一，还可以是其他尺寸的切片电池。使用的太阳能电池片可以是多晶硅太阳能电池，单晶硅太阳能电池，HIT异质结太阳能电池电池等。
请参阅图3，图3是本申请提供的切片电池结构示意图；切片电池100正面靠近一侧长边的位置上设置有正面主栅1001，其中正面主栅靠近该长边的一侧边沿与该长边边沿的间隙距离优选为0.01mm-0.5mm。正面主栅宽度数值为0.01mm-2mm，优选为0.1mm-1.0mm。所述切片电池背面靠近另一侧长边的位置上设置有背面主栅1002，其中背面主栅靠近该长边的一侧边沿与该长边边沿的间隙距离为不小于叠层重合宽度尺寸且不大于切片电池宽度尺寸的50％,且优选为2mm-8mm。背面主栅宽度数值为0.01mm-8mm，优选为0.1mm-5mm。
主栅焊带110选材为镀锡铜带或柔性电路板，且其厚度为0.02mm-0.5mm，优选为0.05mm-0.15mm。主栅焊带宽度依据切片电池的电流通过能力确认，一般可以是0.1mm-10mm，优选为0.3mm-5mm。主栅焊带长度不大于切片电池长度，本申请不做限定。主栅焊带在宽度方向上的非焊接区域为平整状或褶皱状(圆弧状或波浪状或Z字状或V字状)等。
请参阅图4，图4是本申请提供的叠层连接结构示意图；叠层电池串11中的叠层连接结构为相邻的两个切片电池100交叠放置，且二者之间设置有主栅焊带110，所述主栅焊带110一侧与一所述切片电池100上的正面主栅1001连接，所述主栅焊带110的另一侧与另一所述切片电池100上的背面主栅1002连接。其叠层连接结构中的一个切片电池100的正面主栅1001与另一个切片电池100的背面主栅1002交错分布在主栅焊带110的两侧。
请参阅图5，图5是本申请提供的叠层电池串示意图；叠层电池串11由两个或两个以上切片电池串接，且每两个相邻的切片电池100都按照叠层连接结构进行连接。在叠层电池串11的第一个切片电池100的背面主栅1002上焊接有主栅焊带110。且在其末尾切片电池100的正面主栅上焊接有主栅焊带110。叠层电池串11上的切片电池100的串接数量根据不同的组件规格要求进行设计，具有相当灵活的适应性，可满足多种定制化设计的需求。
其中，叠层电池串上并联着若干个旁路二极管，每个旁路二极管对应电连接在叠层电池串中的对应数量的部分切片电池的两端。
请参阅图6，图6是本申请提供的叠层电池串的串并联结构示意图；叠层电池串的串并联结构由一个或多个叠层电池串11通过汇流带120进行串并联汇流至设计位置输出。其串并联结构可根据组件规格要求进行设计，具有相当灵活的适应性，可满足多种定制化设计的需求。本申请提供一种典型串并联结构，但并非限于该典型结构。
背板4作为背部的最外层结构，可以是经过特殊处理的高分子材料，也可以是玻纤有机复合材料/PC/PMMA/PVC等，具有很好的耐候性，有效保证组件使用寿命，当然不仅限于此。
连接器5是光伏瓦电气输出的核心部件。防水等级满足IP67以上，同时保证连接可靠。
请参阅图7，图7是本申请提供的一种对上述高效叠层柔性组件的制备方法流程图；采用图7所述步骤用于获取上述高效叠层柔性组件，在图7中，包括：
第一步骤S1:将一个切片电池100正面朝上放置在焊接台面上；
第二步骤S2:拾取主栅焊带110，按照设计长度进行裁切，而后将其放置在焊接台面上的切片电池100的正面主栅1001上，且其放置位置与正面主栅1001焊接位置平齐，然后进行焊接；
第三步骤S3:将完成正面主栅1001焊接的切片电池100翻面，使其正面朝下，然后放置在叠层焊接区域中；
第四步骤S4:将下一个完成正面主栅1001焊接的切片电池100翻面，使其正面朝下，然后放置在叠层焊接区域中已经准备好的上一个背面朝上的切片电池100上，使其主栅焊带110的叠片区域边沿与上一个背面朝上的切片电池100叠层区域的边沿平齐，然后将主栅焊带110与上一个背面朝上的切片电池100的背面主栅1002对应位置进行焊接；
第五步骤S5:重复S1至S4，将下一个已经完成正面主栅1001焊接的所述切片电池100焊接在上一个完成叠层焊接的所述切片电池100上，依次类推直到所需叠层电池串完成；
第六步骤S6:将一个或多个叠层电池串11通过汇流带120进行串并联汇流，引线至输出位置，并在各叠层电池串上按照设计并联设置旁路二极管，所需太阳能电池模组1完成；
第七步骤S7:将前板3铺设在敷设区域，在前板3上依次敷设粘合剂21、太阳能电池模组1、粘合剂22、背板4，获得预层压组件；
第八步骤S8:将完成敷设的预层压组件送入层压机进行真空热压，获得柔性组件；
第九步骤S9:对获得的柔性组件进行处理和测试合格后，装配连接器5。
其中，旁路二极管的并联设计为：每个旁路二极管对应电连接在叠层电池串中的对应数量的部分切片电池的两端。
其中，层压机参数设置为：温度130～160℃，抽真空3～8分钟，其中压力设置分为三步逐步进行，其具体压力参数为：第一段-90KPa～-70KPa,10秒～300秒；第二段-50KPa～-20KPa,10秒～300秒；第三段-10KPa～0KPa,600秒～1200秒。
其中，对获得的柔性组件进行处理和测试具体过程为：修边处理、绝缘耐压测试和IV性能测试。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种高效叠层柔性组件，包括前板、太阳能电池模组和背板，所述太阳能电池模组通过粘结剂粘接于所述前板和背板之间，并通过设置在所述背板上与其电气连接的连接器进行电气输出，其特征是：所述太阳能电池模组包括叠层电池串和汇流线，所述叠层电池串为一个或多个，其之间通过汇流线进行串并联汇流至设计位置输出；
所述叠层电池串包括太阳能切片电池和主栅焊带，所述太阳能切片电池为至少两个，且相邻的两个所述切片电池相互交叠放置，并通过所述主栅焊带对一所述切片电池上的正面主栅和另一所述切片电池上的背面主栅进行连接形成叠层连接结构，且在第一个切片电池的背面主栅上和在末尾切片电池的正面主栅上均焊接有与所述汇流线连接的所述主栅焊带。
所述叠层电池串上并联着若干个旁路二极管，每个旁路二极管对应电连接在叠层电池串中的对应数量的部分切片电池的两端。这个数量小于等于叠层电池串的切片电池数量。
2.根据权利要求1所述的高效叠层柔性组件，其特征是：所述切片电池是通过对标准规格的太阳能电池片进行切割得到的，根据不同曲面的曲率半径可以对电池片进行不同数量的等分切割。
3.根据权利要求1所述的高效叠层柔性组件，其特征是：所述正面主栅设置在所述切片电池正面靠近一侧长边的位置上，其中正面主栅靠近该长边的一侧边沿与该长边边沿具有正面间隙，背面主栅设置在所述切片电池背面靠近另一侧长边的位置上，其中背面主栅靠近该长边的一侧边沿与该长边边沿具有背面间隙。
4.根据权利要求3所述的高效叠层柔性组件，其特征是：所述背面间隙的距离为不小于两个所述切片电池叠层重合宽度尺寸且不大于所述切片电池宽度尺寸的一半。
5.根据权利要求1所述的高效叠层柔性组件，其特征是：所述叠层连接结构中的一个切片电池的正面主栅与另一个切片电池的背面主栅交错分布在所述主栅焊带的两侧。
6.根据权利要求1所述的高效叠层柔性组件，其特征是：主栅焊带选材为镀锡铜带或柔性电路板，且主栅焊带在宽度方向上的非焊接区域为平整状或褶皱状。
7.根据权利要求1所述的高效叠层柔性组件，其特征是：所述叠层电池串上并联着若干个旁路二极管，每个旁路二极管对应电连接在叠层电池串中的对应数量的部分切片电池的两端。
8.一种高效叠层柔性组件的制备方法，其步骤是：步骤一、将一个切片电池正面朝上放置在焊接台面上；
步骤二、拾取主栅焊带，按照设计长度进行裁切，而后将其放置在焊接台面上的切片电池的正面主栅上，且其放置位置与正面主栅焊接位置平齐，然后进行焊接；
步骤三、将完成正面主栅焊接的切片电池翻面，使其正面朝下，然后放置在叠层焊接区域中；
步骤四、将下一个完成正面主栅焊接的切片电池翻面，使其正面朝下，然后放置在叠层焊接区域中已经准备好的上一个背面朝上的切片电池上，使其主栅焊带的叠片区域边沿与上一个背面朝上的切片电池叠层区域的边沿平齐，然后将主栅焊带与上一个背面朝上的切片电池的背面主栅对应位置进行焊接；
步骤五、重复步骤一至步骤四，将下一个已经完成正面主栅焊接的所述切片电池焊接在上一个完成叠层焊接的所述切片电池上，依次类推直到所需叠层电池串完成；
步骤六、将一个或多个叠层电池串通过汇流带进行串并联汇流，引线至输出位置，并在各叠层电池串上按照设计并联设置旁路二极管，所需太阳能电池模组完成；
步骤七、将前板铺设在敷设区域，在前板上依次敷设粘合剂、太阳能电池模组、粘合剂、背板，获得预层压组件；
步骤八、将完成敷设的预层压组件送入层压机进行真空热压，获得柔性组件；
步骤九，对获得的柔性组件进行处理和测试合格后，装配连接器。
9.根据权利要求8所述的高效叠层柔性组件的制备方法，其特征是：所述切片电池是通过对标准规格的太阳能电池片进行切割得到的，根据不同曲面的曲率半径可以对太阳能电池片进行不同数量的等分切割。
10.根据权利要求8所述的高效叠层柔性组件的制备方法，其特征是：所述主栅焊带选材为镀锡铜带或柔性电路板，且主栅焊带在宽度方向上的非焊接区域为平整状或褶皱状。
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| CN114551611A (zh) * | 2022-03-11 | 2022-05-27 | 浙江爱旭太阳能科技有限公司 | 一种太阳能电池的栅线结构、组件及发电系统 |
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