CN113594278A - 内串联式电池片光伏组件和封装结构制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种内串联式电池片光伏组件和封装结构制造方法，内串联式电池片光伏组件包括成列设置的多排电池片组和封装组件，每排所述电池片组包括多个电池片，所述电池片包括多个沿排向依次串联的电池节并具有第一电极和第二电极，在排向的任意相邻两个所述电池片通过连接所述第一电极和所述第二电极的焊带串联，多排所述电池片组通过第一汇流条和第二汇流条并联，多排所述电池片组均封装于所述封装组件内。本发明提供的内串联式电池片光伏组件具有电池片无需切割加工避免电池片损伤、CTM率高、内损耗低、制造方便等优点。
Description
技术领域
涉及异质结电池组件封装技术领域，尤其涉及一种内串联式电池片光伏组件和封装结构制作方法。
背景技术
光伏组件封装方式主要分为三种，全片、半片、以及叠瓦组件。其中全片组件由于CTM率、组件抗局部遮挡能力等原因已被逐渐边缘化。半片以及叠瓦组件需要涉及电池片切割，且叠瓦组件需要用到导电胶以及相关专利限制等因素使得其难以控制成本。由于异质结电池独有的结构，异质结电池片的切割损伤控制一直是一道技术难题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种内串联式电池片光伏组件，具有电池片无需切割加工避免电池片损伤、CTM率高、内损耗低、制造方便优点。
本发明的实施例提出内串联式电池片光伏组件封装结构制作方法，具有加工效率高、封装效果好的优点。
本发明实施例的内串联式电池片光伏组件，内串联式电池片光伏组件包括成列设置的多排电池片组和封装组件，每排所述电池片组包括多个电池片，所述电池片包括多个沿排向依次串联的电池节并具有第一电极和第二电极，在排向的任意相邻两个所述电池片通过连接所述第一电极和所述第二电极的焊带串联，多排所述电池片组通过第一汇流条和第二汇流条并联，多排所述电池片组均封装于所述封装组件内。
在本实施例中，根据本发明实施例的内串联式电池片光伏组件的电池片之间采用焊带连接不需要使用导电胶等昂贵材料，降低了光伏组件的制造成本，采用的封装组件对电池片起到保护作用，降低外界环境对电池片的影响，采用内串联式电池片减少了电池片内部焊带或导电胶等材料的使用，降低了电阻损耗，提高CTM率。
在一些实施例中，N型单晶硅，沉积于所述N型单晶硅的顶表面的第一本征非晶硅钝化层、第一非晶硅层和多个第一透明导电层，以及沉积于所述N型单晶硅的底表面的第二本征非晶硅钝化层、第二非晶硅层和第二透明导电层，所述第一非晶硅层包括第一P型非晶硅层和第一N型非晶硅层，所述第二非晶硅层包括与所述第一N型非晶硅层的数量相等并一一对应的第二P型非晶硅层和与所述第一P型非晶硅层的数量相等并一一对应的第二N型非晶硅层，所述第一P型非晶硅层和所述第一N型非晶硅层中的至少一者有多个，所述第一P型非晶硅层和所述第一N型非晶硅层在所述N型单晶硅的纵向间隔交错分布，所述第一P型非晶硅层与相应所述第二N型非晶硅层构成所述电池节，所述第一N型非晶硅层与相应所述第二P型非晶硅层构成所述电池节，多个所述电池节通过所述第一透明导电层和所述第二透明导电层串联。
在一些实施例中，所述第一P型非晶硅层和所述第一N型非晶硅层的数量相等，排向任意相邻两个所述电池片并列设置。
在一些实施例中，分别位于上沿和下沿的所述第二P型非晶硅层和所述第二N型非晶硅层上分别成型所述第一电极和所述第二电极。
在一些实施例中，所述焊带位于所述电池片的背光侧。
在一些实施例中，用于封装多排所述电池片组的顶表面的第一EVA层和用于封装多排所述电池片组的底表面的第二EVA层、顶板和背板以及边框，所述顶板和所述背板分别设置于所述第一EVA层的向光侧和所述第二EVA层的背光侧，所述边框围绕多排所述电池片组并与所述背板和所述顶板相连，所述边框、所述背板和所述顶板构成用于容置多排所述电池片组的密封容置腔。
在一些实施例中，所述密封容置腔在排向的尺寸大于所述电池片组在排向的尺寸，所述电池片组在排向的两端面均与所述边框间隔开。
在一些实施例中，所述背板和所述顶板均为透明背板。
在一些实施例中，所述边框的内侧设有环形槽，所述背板和所述顶板配合在所述环形槽内。
在一些实施例中，所述焊带的长度与所述电池片在列向的尺寸相等。
根据本发明实施例的内串联式电池片光伏组件封装结构制作方法包括以下步骤，将多个电池片成排成列排布以形成光伏电池矩阵，电池片向光面朝下，背光面朝上，电池片的第一电极和第二电极在排向间隔开，排向任意相邻两个电池片中，通过低温焊接焊带，使其中一者的第一电极和另一者的第二电极相连，通过低温焊接第一汇流条，使在排向位于第一边缘位置的多个电池片相连，通过低温焊接第二汇流条，使在排向位于第二边缘位置的多个电池片相连，在光伏电池矩阵的向光侧依次放置第一EVA层和顶板，在光伏电池矩阵的背光侧依次放置第二EVA层和背板，进行压模，将边框与背板和顶板相连，将光伏电池矩阵与外界分隔开。
附图说明
图1是根据本发明实施例中电池片组的结构示意图。
图2是根据本发明实施例中电池片组结合第二EVA和背板的示意图。
图3是根据本发明实施例中内串联式电池片光伏组件的剖面示意图。
图4是根据本发明实施例中电池片的结构示意图。
图5是根据本发明实施例中电池片的俯视示意图。
图6是根据本发明实施例中电池片的仰视示意图。
图7是根据本发明实施例中内串联式电池片光伏组件的俯视示意图。
图8是根据本发明实施例中内串联式电池片光伏组件的仰视示意图。
图9是根据本发明实施例中光伏电池矩阵向光侧的结构示意图。
图10是根据本发明实施例中光伏电池矩阵背光侧的结构示意图。
图11是根据本发明实施例中光伏电池矩阵背光侧进行低温焊接后结构示意图。
图12是根据本发明实施例中光伏电池矩阵背光侧安装顶板、背板后的结构示意图。
图13是根据本发明实施例中光伏电池矩阵安装边框的结构示意图。
附图标记：100、电池片；1、N型单晶硅；2、第一本征非晶硅钝化层；3、第二本征非晶硅钝化层；4、P型非晶硅层；41、第一P型非晶硅层；42、第二P型非晶硅层；5、第一电极；6、第二电极； 7、第一N型非晶硅层；8、第二N型非晶硅层；9、第一透明导电层；10、第二透明导电层；
200、封装组件；21、焊带；22、第一汇流条；23、第二汇流条；24、第一EVA层；25、第二EVA层；26、边框；27、顶板；28、背板。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1至图13所示，本发明实施例的内串联式电池片光伏组件，内串联式电池片光伏组件包括成列设置的多排电池片100组和封装组件200，每排电池片100组包括多个电池片100，电池片100包括多个沿排向依次串联的电池节并具有第一电极5和第二电极6，如图6所示，第一电极5和第二电极6分别是电池片100的正极和负极。在排向的任意相邻两个电池片100通过连接第一电极5和第二电极6的焊带21串联，多排电池片100组通过第一汇流条22和第二汇流条23并联，多排电池片100组均封装于封装组件200内。根据图3和图7所示，图中箭头A方向为内串联式电池片光伏组件的排向，图中箭头B方向为内串联式电池片光伏组件的列向，图中箭头C方向为电池片100的上下方向。
在本实施例中，内串联式电池片光伏组件的电池片100之间采用焊带21连接不需要使用导电胶等昂贵材料，降低了光伏组件的制造成本，电池片100无需切割降低了损耗，采用的封装组件200对电池片100起到保护作用，降低外界环境对电池片100的影响。采用内串联式电池片100减少了电池片100内部焊带或导电胶等材料的使用，降低了电阻损耗，提高CTM率。
在一些实施例中，如图4所示，电池片100包括N型单晶硅1，沉积于N型单晶硅1的顶表面的第一本征非晶硅钝化层2、第一非晶硅层和多个第一透明导电层9，以及沉积于N型单晶硅1的底表面的第二本征非晶硅钝化层3、第二非晶硅层和第二透明导电层10，第一非晶硅层包括第一P型非晶硅层41和第一N型非晶硅层 7，第二非晶硅层包括与第一N型非晶硅层 7的数量相等并一一对应的第二P型非晶硅层42和与第一P型非晶硅层41的数量相等并一一对应的第二N型非晶硅层8，第一P型非晶硅层41和第一N型非晶硅层 7中的至少一者有多个，第一P型非晶硅层41和第一N型非晶硅层 7在N型单晶硅1的纵向间隔交错分布，第一P型非晶硅层41与相应第二N型非晶硅层8构成电池节，第一N型非晶硅层 7与相应第二P型非晶硅层42构成电池节，多个电池节通过第一透明导电层9和第二透明导电层10串联。电池片100在制作时，在N型单晶硅1的顶表面和底表面分别沉积第一本征非晶硅钝化层2和第二本征非晶硅钝化层3，在第一本征非晶硅钝化层2的顶表面和第二本征非晶硅钝化层3的底表面沉积P型非晶硅层4，两个P型非晶硅层4和N型单晶硅1在左右方向的两端面共面，在N型单晶硅1的顶表面和底表面设置掩模板，对两个P型非晶硅层4进行蚀刻，以分别成型第一P型非晶硅层41和第二P型非晶硅层42。在蚀刻处分别沉积成型第三本征非晶硅钝化层和第四本征非晶硅钝化层。由此成型第一间隔部和第二间隔部，保证后续成型的第一N型非晶硅层7和相邻第一P型非晶硅层41在左右方向间隔开，保证后续成型的第二N型非晶硅层8和相邻第二P型非晶硅层42在左右方向间隔开。在第三本征非晶硅钝化层的顶表面和第四本征非晶硅钝化层的底表面上分别沉积成型第一N型非晶硅层7和第二N型非晶硅层8。
由此，如图5和图6所示，电池片100的顶表面和底表面之间，由第一P型非晶硅层41与相应的第二N型非晶硅层8能够构成具有一定电压的电池节，第一N型非晶硅层 7与相应的第二P型非晶硅层42也能够构成具有一定电压的电池节，即pn结。两个相邻的电池节在顶表面通过第一透明导电层9连接或者在底表面通过第二透明导电层10连接，实现相邻电池节串联。第一P型非晶硅层41和第一N型非晶硅层 7在N型单晶硅1的纵向间隔交错分布，第一透明导电层9连接顶表面的第一P型非晶硅层41和第一N型非晶硅层 7，第二P型非晶硅层42和第二N型非晶硅层8在N型单晶硅1的纵向间隔交错分布，第二透明导电层10连接底表面的第二P型非晶硅层42和第二N型非晶硅层8，使得多个电池节通过第一透明导电层9和第二透明导电层10串联，由此使得根据本实施例的电池片100的开路电压上升，短路电流下降，由其构成的光伏组件的封装更容易，封装工序更少。而且，相比于相关技术中的光伏组件，由根据本发明实施例的电池片100的封装成型的同样尺寸的光伏组件所需连接点的数量更少，由此电阻更小，在相同光照条件下，其电阻带来的功率损失更小，能量转换效率更高。光伏组件输出功率与电池片功率总和的百分比(Cell To Module简称CTM)表示组件功率损失的程度，CTM值越高表示组件封装功率损失的程度越小。影响CTM的因素有光学损耗、电阻损耗、不同电流的电池片串联时引起的电流失配损失、组件生产过程中产生隐裂或碎片等。本实施例中电阻变小，电阻损耗减小，CTM率增加，光伏组件输出功率提高。
在一些实施例中，第一P型非晶硅层41和第一N型非晶硅层 7的数量相等，排向任意相邻两个电池片100并列设置。
由此，电池片100的电池节为偶数个，如图6所示，电池片100两端的第一电极5和第二电极6处于电池片100的同一面，即第一电极5和第二电极6均设置在顶表面或底表面，可以确保电池片100的正负极都在同一侧，由此封装方便。可等效为多片切片电池串联结构，以达到叠片组件电池切割的目的，光伏电池组件加工厂无需对根据本实施例的电池片100进行切割，可直接进行封装，达到类似叠片组件的性能表现。由此简化了光伏组件的生产流程，绕开了异质结电池的切割工序，解决了异质结电池切割对表面透明导电层的损伤的缺陷。电池片生产过程中无需进行切割，减少了电池片产生隐裂和碎片的可能性，CTM率增加，光伏组件输出功率提高。
在一些实施例中，分别位于上沿和下沿的第二P型非晶硅层42和第二N型非晶硅层8上分别成型第一电极5和第二电极6。
由此，如图6所示，第一电极5和第二电极6成型在了电池片100的底表面，即电池片100的正负极设置在电池片100的背光侧，焊带21连接电池片100的背光面的的正负极不会对电池片100的向光面造成遮挡，能够保证电池片100的有效面积，减少了光学损耗，提高电池片100的能量转换效率。
在一些实施例中，焊带21位于电池片100的背光侧。
由此，如图1和图2所示，焊带21与电池片100背光侧的正负极之间的接触更加牢固，相邻电池片100之间间隔小使得光伏组件更加紧凑，保证电池片100的有效光照面积的同时缩小了光伏组件体积。
在一些实施例中，用于封装多排电池片100组的顶表面的第一EVA层24和用于封装多排电池片100组的底表面的第二EVA层25、顶板27和背板28以及边框26，顶板27和背板28分别设置于第一EVA层24的向光侧和第二EVA层25的背光侧，边框26围绕多排电池片100组并与背板28和顶板27相连，边框26、背板28和顶板27构成用于容置多排电池片100组的密封容置腔。
由此，如图3所示边框26、背板28和顶板27组合在一起形成了密封容置腔为矩形体的空间，多排电池片100组放置在密封容置腔内，EVA能够增强光伏组件的透光性，第一EVA层24设置在顶板27和电池片100组之间，第二EVA层25设置在底板和电池片100组之间起到粘结作用，保护电池片100组。
在一些实施例中，密封容置腔在排向的尺寸大于电池片100组在排向的尺寸，电池片100组在排向的两端面均与边框26间隔开。
由此，密封容置腔在排向尺寸大于电池片100组的尺寸，使得排向上电池片100组两侧具有安装导线的空间，电池片100组两端均与边框26之间存在一定间隔，导线能够分别与第一汇流条22和第二汇流条23连接，进而实现电池片100组的并联。
在一些实施例中，背板28和顶板27均为透明背板。
由此，如图8所示，满足电池片100组的进光需求，电池片100组两面均可接受光照进行发电，背板28设置成透明背板能够使光在背板28进入电池片100底表面，提高电池片100组的有效面积，能量转换效率提高，透明背板可以是低铁钢化玻璃。
在一些实施例中，边框26的内侧设有环形槽，背板28和顶板27配合在环形槽内。
由此，背板28和顶板27的边缘进入环形槽，边框26被垂直于背板28和顶板27的平面切开形成的的截面，如图2所示在截面上环形槽处形成了U型槽，背板28和顶板27分别与U型槽的两个槽壁贴合，两个槽壁之间距离大于电池片100组的顶表面与底表面之间的距离，背板28和顶板27与边框26的紧密贴合，形成了用于容置多排电池片100组的密封容置腔。
在一些实施例中，焊带21的长度与电池片100在列向的尺寸相等。
由此，焊带21能够保证相邻电极片之间的连接强度，焊带21的长度与电池片100列向尺寸相等使得焊带21能与电池片100的第一电极5或第二电极6充分接触，降低了接触电阻，在相同光照条件下，焊带21的电阻带来的功率损失更小。
根据本发明实施例的内串联式电池片光伏组件封装结构制作方法包括以下步骤，将多个电池片100成排成列排布以形成光伏电池矩阵，如图9和图10所示，电池片100向光面朝下，背光面朝上，电池片100的第一电极5和第二电极6在排向间隔开，排向任意相邻两个电池片100中，通过低温焊接焊带21，使其中一者的第一电极5和另一者的第二电极6相连，通过低温焊接第一汇流条22，使在排向位于第一边缘位置的多个电池片100相连，通过低温焊接第二汇流条23，使在排向位于第二边缘位置的多个电池片100相连，在光伏电池矩阵的向光侧依次放置第一EVA层24和顶板27，在光伏电池矩阵的背光侧依次放置第二EVA层25和背板28，进行压模，将边框26与背板28和顶板27相连，将光伏电池矩阵与外界分隔开。
由此，如图10所示，电池片100向光面朝下便于后续步骤中对电池片100的背光面进行焊带21焊接，能够减少翻面工序，提高加工效率，电池片100的第一电极5和第二电极6在排向间隔开，使得排向上的电池片组的第一电极5和第二电极6交错排布，实现电池片100的串联。如图11所示，排向上电池片组的两端分别处于第一边缘位置和第二边缘位置，排向上电池片组的两端分别与第一汇流条22和第二汇流条23焊接，多个列向上排布的电池片组通过与第一汇流条22和第二汇流条23焊接实现了电池片100的并联。
进一步的方案中，首先在排向上焊接电池片100形成电池片组，再将电池片组的两端通过第一汇流条22和第二汇流条23焊接形成并联，有利于光伏组件封装、方便进行检查返修。
如图12所示，光伏电池矩阵的向光侧和背光侧分别设置第一EVA层24和第二EVA层25用来粘接顶板27和背板28，如图13所示，安装边框26，顶板27和背板28进入边框26的环形槽内并分别和环形槽的槽壁贴合，使得顶板27和背板28与边框26形成稳定的密封容置腔，改善了光伏组件的封装效果。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (11)
1.一种内串联式电池片光伏组件，其特征在于，包括：
成列设置的多排电池片组，每排所述电池片组包括多个电池片，所述电池片包括多个沿排向依次串联的电池节并具有第一电极和第二电极，在排向的任意相邻两个所述电池片通过连接所述第一电极和所述第二电极的焊带串联，多排所述电池片组通过第一汇流条和第二汇流条并联；和
封装组件，多排所述电池片组均封装于所述封装组件内。
2.根据权利要求1所述的一种内串联式电池片光伏组件，其特征在于，所述电池片包括：
N型单晶硅，沉积于所述N型单晶硅的顶表面的第一本征非晶硅钝化层、第一非晶硅层和多个第一透明导电层，以及沉积于所述N型单晶硅的底表面的第二本征非晶硅钝化层、第二非晶硅层和第二透明导电层；
所述第一非晶硅层包括第一P型非晶硅层和第一N型非晶硅层，所述第二非晶硅层包括与所述第一N型非晶硅层的数量相等并一一对应的第二P型非晶硅层和与所述第一P型非晶硅层的数量相等并一一对应的第二N型非晶硅层，所述第一P型非晶硅层和所述第一N型非晶硅层中的至少一者有多个，所述第一P型非晶硅层和所述第一N型非晶硅层在所述N型单晶硅的纵向间隔交错分布，所述第一P型非晶硅层与相应所述第二N型非晶硅层构成所述电池节，所述第一N型非晶硅层与相应所述第二P型非晶硅层构成所述电池节，多个所述电池节通过所述第一透明导电层和所述第二透明导电层串联。
3.根据权利要求2所述的一种内串联式电池片光伏组件，其特征在于，所述第一P型非晶硅层和所述第一N型非晶硅层的数量相等，排向任意相邻两个所述电池片并列设置。
4.根据权利要求3所述的一种内串联式电池片光伏组件，其特征在于，分别位于上沿和下沿的所述第二P型非晶硅层和所述第二N型非晶硅层上分别成型所述第一电极和所述第二电极。
5.根据权利要求4所述的一种内串联式电池片光伏组件，其特征在于，所述焊带位于所述电池片的背光侧。
6.根据权利要求1所述的一种内串联式电池片光伏组件，其特征在于，所述封装组件包括：
用于封装多排所述电池片组的顶表面的第一EVA层和用于封装多排所述电池片组的底表面的第二EVA层；
顶板和背板，所述顶板和所述背板分别设置于所述第一EVA层的向光侧和所述第二EVA层的背光侧；以及
边框，所述边框围绕多排所述电池片组并与所述背板和所述顶板相连，所述边框、所述背板和所述顶板构成用于容置多排所述电池片组的密封容置腔。
7.根据权利要求6所述的一种内串联式电池片光伏组件，其特征在于，所述密封容置腔在排向的尺寸大于所述电池片组在排向的尺寸，所述电池片组在排向的两端面均与所述边框间隔开。
8.根据权利要求6所述的一种内串联式电池片光伏组件，其特征在于，所述背板和所述顶板均为透明背板。
9.根据权利要求6所述的一种内串联式电池片光伏组件，其特征在于，所述边框的内侧设有环形槽，所述背板和所述顶板配合在所述环形槽内。
10.根据权利要求1所述的一种内串联式电池片光伏组件，其特征在于，所述焊带的长度与所述电池片在列向的尺寸相等。
11.一种内串联式电池片光伏组件封装结构制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
将多个电池片成排成列排布以形成光伏电池矩阵，电池片向光面朝下，背光面朝上，电池片的第一电极和第二电极在排向间隔开；
排向任意相邻两个电池片中，通过低温焊接焊带，使其中一者的第一电极和另一者的第二电极相连，通过低温焊接第一汇流条，使在排向位于第一边缘位置的多个电池片相连，通过低温焊接第二汇流条，使在排向位于第二边缘位置的多个电池片相连；
在光伏电池矩阵的向光侧依次放置第一EVA层和顶板，在光伏电池矩阵的背光侧依次放置第二EVA层和背板，进行压模；
将边框与背板和顶板相连，将光伏电池矩阵与外界分隔开。
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