CN113471315B - 一种可以提高光伏效率的背板组件 - Google Patents

一种可以提高光伏效率的背板组件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可以提高光伏效率的背板组件，具体包括：背板(3)，盖板(1)，位于背板(3)与盖板(1)之间呈矩阵排布的电池片(2)，电池片(2)通过EVA封装在背板上，相邻的电池片(2)之间具有缝隙，在背板(3)对应缝隙的位置处设置有反射单元(5)，在背板(3)不同位置处的反射单元(5)具有不同的剖面形状。通过对特对位置的反射单元进行设计，从而进一步提高了太阳光的利用率。

Description

一种可以提高光伏效率的背板组件
技术领域
本发明涉及半导体器件领域，特别涉及一种制造太阳能电池的方法。
背景技术
随着新能源技术的发展，光伏产业规模逐步扩大，如何进一步提升转换效率，提高光能的利用率成为本领域亟需解决的问题。在制备太阳能电池时，多个电池片是以矩阵方式形成在背板之上的，电池片之间具有缝隙，因此，一些光线会穿过电池片之间的缝隙照射到背板上，还有一些光线透过电池也照射到背板上。现有技术中，为了进一步提高光线的利用率，并且防止背板的温度过高，因此常常在背板上设置一层反射材料，用以将投射过电池片和从电池片缝隙之间照射到背板上的光线再发射到电池片或者外界环境中，反射回电池片的光线能进一步被光电转换从而提高了光线的利用率。但是从电池片缝隙之间反射回的光线往往反射回大气环境中，这部分的光线没有得到利用。
现有技术中，也已经有对于电池片之间的背板位置处光线进行利用的技术。如CN203746874U公开了一种太阳能电池组件，背板层3包括透明层31和反光层32，反光层32设在透明层31的邻近第二胶粘层5的一侧表面上(例如如图1和2中的上表面上)。反光层32的截面形成为顶角为圆弧的大体三角形形状。反光层32对应于电池片组层2中的相邻电池片之间的间隙、和/或电池片边缘位置设置。可选地，反光层32为平板网络状，盖板层1为毛玻璃。由于背板层3包括透明层31和反光层32，使得光线可同时从盖板层1和背板层3两面入射到电池片上被电池片利用。同时，从盖板层1入射到电池片间隙的光线，在带圆弧倒角的三角形反光层32进行反射，反射后的光线入射到盖板层继续反射到电池片上利用，这样就进一步提高了光子的利用率，提高了光伏组件的输出功率。
然而，上述通过反光层32反射的光时均匀反射到盖板层1的光线是向左右两边均匀反射的，位于背板组件边缘处的反光层将大量光线反射到大气中，因此，只是简单的设置一个反光层虽然一定程度上提高了光线利用率，但是还是存在大量反射的光线没有电池片吸收。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种可提高光线利用率进而提高输出功率的太阳能电池单元背板组件。
一种可以提高光伏效率的背板组件，包括：背板，盖板，位于背板与盖板之间呈矩阵排布的电池片，电池片通过EVA封装在背板上，相邻的电池片之间具有缝隙，在背板对应缝隙的位置处设置有反光层，反光层的背板的不同位置具有不同的剖面形状，面向盖板的反光层的反射层与垂直于背板的法线具有不同的角度。
首先，在背板上对应太阳能电池片之间的缝隙处设置相应的反射单元，该反射单元的形状根据其位置具有不同的形状，从而能将更多的光线反射到电池片中；
反射单元可以具有连续的形状或者是单个的形状；
反射单元外侧可以涂敷一层高反射率薄膜，从而将更多的光线反射到盖板上，光线再从盖板上反射到电池片中；
在反射单元中，面向盖板的反射单元的反射层与垂直于背板的法线具有不同的角度；
在将电池组件按照一个方向安装时，最上部的反射单元与垂直于基板的法线的角度最大，并且位于第一象限之中，然后靠着太阳能电池单元组件的中间部分延伸，角度在逐渐减小，在向下延伸时，反射单元的角度又继续增大；
反射单元可以呈对称的布置，也可以根据太阳能电池单元组件的安装角度，从而使不同布置不同角度的反射单元；
在背板最边缘处的所述反光层剖面呈直角三角形，位于背板中间位置处的所述反光层的剖面为等腰三角形，位于最边缘与中间位置之间的反光层呈钝角三角形。
在背板最边缘处的反光层的剖面呈直角三角形，其斜边面向电池片排布更多的方向。
在背板最边缘与中间位置之间的反光层呈钝角三角形，钝角三角形的长边面向电池片排布更多的方向。
将汇集电流的栅线的最外层材料设置为反光层。
反光层呈中空结构，汇集电流的栅线形成在该中空结构之中。
背板上形成有聚酯树脂组合物的反射材料。
EVA包括生物基高阻隔材料。
生物基高阻隔材料包括：淀粉、加成反应塑化剂、抗氧剂、聚乙烯醇、植物纤维素、抗菌剂、插层改性剂、插层改性剂分散剂和助剂形成的原料；所述淀粉为木薯淀粉、玉米淀粉、土豆淀粉或红薯淀粉中的原淀粉，淀粉颗粒≥100目，含水量≤13％，插层改性剂分散剂为十二烷基苯酸钠、聚乙烯比咯烷酮、吐温80、辛基苯基聚氧乙烯醚X100、氧化二丁基锡、聚间亚苯亚乙烯衍生物或聚丙烯酰胺。
生物基高阻隔材料还包括：聚乙烯醇、纳米级无机粉体、复配增塑剂、复配热稳定剂，聚乙烯醇的醇解度≥88，聚合度为1700－2600，颗粒粒度为80－100目。
进一步的，可以在相邻的电池片之间设置多个反射单元；
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明通过对特对位置的反光层进行设计，从而进一步提高了太阳光的利用率。并且采用了生物基高阻隔材料，进一步提高了材料的阻隔率，降低了成本，采用聚酯树脂组合物的反射材料，提高了反射效率。
附图说明
图1是现有技术中设置反射单元的太阳能电池单元组件示意图
图2是现有技术制备的背板组件剖面示意图
图3是根据本发明制备的可以提高光伏效率的背板组件剖面示意图
图4是根据本发明制备的反射单元的结构剖面示意图
图例说明：
1、盖板；2、电池片；3、背板；5、反射单元、6、反射单元；51、反射单元；52、反射单元；53、反射单元；5-1、第一反光层；5-2、第二反光层；5-3、支撑层；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
图1示出了现有技术中一种在电池片之间设置反射层的方法。参见附图1可知，其包括背板3，背板3对电池片其支撑保护的作用，在背板3之上通过EVA形成了呈矩阵排布的多个电池片2，从附图1可知，在电池片2之间存在间隙，那么透过电池片2之间的缝隙的太阳光直接照射背板3上，因此这部分的太阳光并没有被利用，为了提高太阳光的利用率，一个方法是在背板上集成更多的电池片，从而减少电池片之间的距离，然而这种布局电池片的方法不利于电池片的集线，从而增大布线的难度，因此，也有人提出了第二种方法，在电池片之间缝隙处，设置一个装置，可以将此处接收的太阳光再次反射到电池片2上，从而提高了太阳光的利用率。参见附图1可知，在电池片2之间的缝隙处设置了反射单元6。
图2示出了图1所示的太阳能背板组件的剖面图，用以说明现有技术中，设置反射单元6进行工作的具体方式，当阳光透过正面的盖板照射到太阳能背板组件之上时，一部分阳光直接照射到电池片6之上，从而完成了光电转换，一部分的阳光照射到了电池片之间的反射单元6之上，阳光从反射单元6反射到盖板1，盖板又起到第二次反射的作用，将阳光再次反射到电池片2之上，也就是说，照射到反射单元6之上的阳光经过两次反射，又照射到了电池片2之上，通过这种方式，提高了阳光的利用率。
但是现有技术中，这种设置反射单元6的方式还是有明显的缺陷，从附图1和附图2可知，反射单元均匀设置在相邻的电池片2之间，从其剖面图可知，其剖面呈等腰三角形形状，因此可以将照射到三角形两边的阳光均匀反射到电池片的两边，然而参见附图2可知，由于反射单元6位置的不同，其位于背板边缘处的反射单元6可能将光线反射到盖板1之上之后，光线又被盖板1反射到太阳能背板组件之外，并没有反射到电池片2之上，因此，如何进一步提高太阳光的利用率成为本领域技术人员亟需解决的问题。
图3示出了本发明的一种具体的实施方式，在本发明中，发明人通过创造性的将不同位置处的反射层设置为不同的剖面形状，从而使背板边缘处的反射单元5不容易将光线再反射到太阳能背板组件之外，从而进一步提高了光线的利用率。
本发明包括背板3，位于背板3之上的电池片6，位于电池片6之间的的反射层5，根据反射层5再背板3上的位置不同，反射层5包括背板3边缘处的反射层51，背板正中间的反射层53和位于最边缘处的反射层51与正中间的反射层53之间的其它反射层52。
本发明的背板3具有密封、绝缘、防水的作用，同时能通过EVA将电池片阵列形成在背板3上，背板3可以为单层结构，也可以为多层结构，当其为三层结构时，一般具有PVDF/PET/PVDF，外层保护层PVDF具有良好的抗环境侵蚀能力，中间层为PET聚脂薄膜具有良好的绝缘性能，内层PVDF和EVA具有良好的粘接性能。还可以通过形成涂覆背板膜，在PET聚酯薄膜两面涂覆氟树脂，经干燥固化成膜。
同时，在太阳光照射到电池片2之上之后，有一些光线会穿过电池片直接再次照射再背板3之上，因此，会造成背板温度升高从而对整个太阳能背板组件造成不利影响，因此，本发明的背板3除现有技术中常见的这些背板之外，还可以在背板3上形成一层高反射率的金属层或者是涂层，该金属层可以将阳光再从反射到电池片2中，电池片2也采用双面电池，从而提高了太阳光的利用率并且防止背板过热。除现有技术中公开了使用金属箔作为反射层之外，本发明还可以采用的反射材料有聚酯树脂组合物。采用这种材料，可以进一步提升反射率，并且更加轻薄，与背板3的结合也更加紧密。
本发明的盖板1可以采用现有技术中公知的盖板，具有结构稳定、防腐蚀、透光率高等特性。
EVA作为封装太阳能背板组件的封装材料，其可以选用本领域公知的材料，另外，在本发明中，还采用了具有高阻隔性的生物基材料，包括：淀粉、加成反应塑化剂、抗氧剂、聚乙烯醇、植物纤维素、抗菌剂、插层改性剂、插层改性剂分散剂和助剂形成的原料，淀粉为木薯淀粉、玉米淀粉、土豆淀粉或红薯淀粉中的原淀粉，淀粉颗粒≥100目，含水量≤13％，插层改性剂分散剂为十二烷基苯酸钠、聚乙烯比咯烷酮、吐温80、辛基苯基聚氧乙烯醚X100、氧化二丁基锡、聚间亚苯亚乙烯衍生物或聚丙烯酰胺，以及聚乙烯醇、纳米级无机粉体、复配增塑剂、复配热稳定剂，聚乙烯醇的醇解度≥88，聚合度为1700－2600，颗粒粒度为80－100目，与原料按照一定组分配比制成了高阻隔材料，从而进一步降低了成本，提高了EVA的阻隔性。
参见附图3-图4所示，本发明的反射单元(5)具有面向盖板(3)的第一反射层(5-1)、第二反射层(5-2)以及位于背板(3)上的支撑层(5-3)，第一反射层(5-1)、第二反射层(5-2)与支撑层(5-3)构成一个呈三角形的剖面，在背板(3)不同位置处的反射单元(5)的剖面的三角形中，支撑层(5-3)均具有相同的长度，至少有两个反射单元(5)面向支撑层(5-3)的第一反射层(5-1)与第二反射层(5-2)之间形成的夹角不同。
在背板最边缘处的所述反射单元(5)的剖面呈直角三角形，并且其第一反射层(5-1)是直角三角形的斜边，第二反射层(5-2)与支撑层(5-3)是三角形的两个直角边，并且第二反射层(5-2)靠近背板(3)边缘的一侧，第一反射层(5-1)位于远离背板(3)的边缘的一侧；位于背板中间位置处的所述反射单元(5)的剖面为等腰三角形，其第一反射层(5-1)与第二反射层(5-2)为等腰三角形的两个等边；位于最边缘与中间位置之间的反射单元(5)呈钝角三角形，其中靠近背板(3)边缘的一侧第二反射层(5-2)为短边，远离背板(3)的边缘的一侧第一反射层(5-1)为长边。采用这种设置方式，可以将照射到反射单元5上的太阳光的大部分都反射到电池片2之上
由于在背板3上还具有汇集电流的栅线，因此，可以将栅线与反射层相结合，将栅线设置成图3所属的反射层的形状，或者是将反射层形成为中空的形状，栅线可以形成在反射层之中。
形成反射层的材料可以为本领域公知的具有高反射率的材料，如金属铝箔等金属材料，或者是聚酯树脂组合物等材料。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可以提高光伏效率的背板组件，其特征在于，包括：背板(3)，盖板(1)，位于背板(3)与盖板(1)之间呈矩阵排布的电池片(2)，电池片(2)通过EVA封装在背板上，相邻的电池片(2)之间具有缝隙，在背板(3)对应缝隙的位置处设置有反射单元(5)，在背板(3)不同位置处的反射单元(5)具有不同的剖面形状；
反射单元(5)具有面向盖板(3)的第一反射层(5-1)、第二反射层(5-2)以及位于背板(3)上的支撑层(5-3)，第一反射层(5-1)、第二反射层(5-2)与支撑层(5-3)构成一个呈三角形的剖面，在背板(3)不同位置处的反射单元(5)的剖面的三角形中，支撑层(5-3)均具有相同的长度，至少有两个反射单元(5)面向支撑层(5-3)的第一反射层(5-1)与第二反射层(5-2)之间形成的夹角不同；
在背板最边缘处的所述第一反射单元(51)的剖面呈直角三角形，并且其第一反射层(5-1)是直角三角形的斜边，第二反射层(5-2)与支撑层(5-3)是三角形的两个直角边，并且第二反射层(5-2)靠近背板(3)边缘的一侧，第一反射层(5-1)位于远离背板(3)的边缘的一侧；位于背板中间位置处的所述第三反射单元(53)的剖面为等腰三角形，其第一反射层(5-1)与第二反射层(5-2)为等腰三角形的两个等边；位于最边缘与中间位置之间的第二反射单元(52)呈钝角三角形，其中靠近背板(3)边缘的一侧第二反射层(5-2)为短边，远离背板(3)的边缘的一侧第一反射层(5-1)为长边；
所述背板上形成有聚酯树脂组合物的反射材料；通过EVA将电池片阵列形成在背板(3)上，背板(3)可以为单层/多层结构，当其为三层结构时，具有PVDF/PET/PVDF，外层保护层PVDF具有良好的抗环境侵蚀能力，中间层为PET聚脂薄膜具有良好的绝缘性能，内层PVDF和EVA具有良好的粘接性能，通过形成涂覆背板膜，在PET聚酯薄膜两面涂覆氟树脂，经干燥固化成膜。
2.根据权利要求1所述的背板组件，其特征在于，所述在背板最边缘处的反射单元(5)的剖面呈直角三角形，随着反射单元(5)从背板(3)的边缘靠近中间设置，其第一反射层(5-1)与支撑层(5-3)形成的夹角呈等差数列逐步增大。
3.根据权利要求1所述的背板组件，其特征在于，将汇集电流的栅线的最外层材料设置为反光层。
4.根据权利要求1所述的背板组件，其特征在于，反光层呈中空结构，汇集电流的栅线形成在该中空结构之中；背板(3)上形成一层高反射率的金属层或者是涂层，该金属层可以将阳光再反射到电池片(2)中，电池片(2)也采用双面电池，能够提高太阳光的利用率并且防止背板过热。
5.根据权利要求1所述的背板组件，其特征在于，所述EVA包括生物基高阻隔材料。
6.根据权利要求5所述的背板组件，其特征在于，所述生物基高阻隔材料包括：淀粉、加成反应塑化剂、抗氧剂、聚乙烯醇、植物纤维素、抗菌剂、插层改性剂、插层改性剂分散剂和助剂形成的原料，所述淀粉为木薯淀粉、玉米淀粉、土豆淀粉或红薯淀粉中的原淀粉，淀粉颗粒≥100目，含水量≤13％，所述插层改性剂分散剂为十二烷基苯酸钠、聚乙烯比咯烷酮、吐温80、辛基苯基聚氧乙烯醚X100、氧化二丁基锡、聚间亚苯亚乙烯衍生物或聚丙烯酰胺。
7.根据权利要求6所述的背板组件，其特征在于，所述生物基高阻隔材料还包括：聚乙烯醇、纳米级无机粉体、复配增塑剂、复配热稳定剂，所述聚乙烯醇的醇解度≥88，聚合度为1700－2600，颗粒粒度为80－100目。
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