CN114613869A - 一种柔性太阳能电池组件及太阳能发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种柔性太阳能电池组件，包括：封装层；太阳能电池串；引出线；第一复合连接层和第二复合连接层；拉伸层。本发明的有益效果是有效解决目前现有的太阳能电池组件所在面内的拉伸变形较大时，太阳能电池组件电路部分会由于应力过大而发生虚接、开路等而使电输出能力下降，影响使用的问题，提供了一种柔性太阳能电池组件及太阳能发电系统，该太阳能电池组件对于较大拉伸变形有更强的适应力，通过刚度更小的拉伸层提供更大比例的拉伸变形，降低太阳能电池组件电路部分的应力，达到避免虚接、开路导致的电输出能力下降的效果，提高使用时的效率和可靠性。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种柔性太阳能电池组件及太阳能发电系统。
背景技术
太阳能航空飞行器以太阳能作为主要的能量来源，主要类型包括太阳能无人机、太阳能浮空器等。为了在有限的能源供给条件下实现更长的飞行时长等目标，这类太阳能航空飞行器与常规航空飞行器相比，结构重量更轻、柔性更大。在地面停放、展开、起飞、飞行等过程中，这类飞行器的结构会产生较大的变形。随着飞行器结构的变形，固定在飞行器结构上的太阳能电池组件的各安装面之间会发生相对位移。现有的柔性太阳能电池组件具备在垂直于组件受光面方向上弯曲变形的能力，能适应垂直于组件受光面方向的较大的相对位移，而对于平行于组件受光面方向的相对位移，则需要通过组件所在面内的拉伸变形来适应。当组件所在面内的拉伸变形较大时，太阳能电池组件电路部分会由于应力过大而发生虚接、开路等而使电输出能力下降，影响使用。
发明内容
本发明的目的是为解决上述背景技术中提出的目前现有的太阳能电池组件所在面内的拉伸变形较大时，太阳能电池组件电路部分会由于应力过大而发生虚接、开路等而使电输出能力下降，影响使用的问题，提供了一种柔性太阳能电池组件及太阳能发电系统，该太阳能电池组件对于较大拉伸变形有更强的适应力，通过刚度更小的拉伸层提供更大比例的拉伸变形，降低太阳能电池组件电路部分的应力，达到避免虚接、开路导致的电输出能力下降的效果，提高使用时的效率和可靠性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种柔性太阳能电池组件，包括：
封装层，所述封装层为面外弯曲形状，所述封装层用于对电池组件进行封装；
太阳能电池串，所述太阳能电池串设置于所述封装层中；
引出线，所述引出线一端设置于所述封装层中；
第一复合连接层和第二复合连接层，所述第一复合连接层和所述第二复合连接层并行排列设置于所述封装层上方，所述第一复合连接层和所述第二复合连接层用于连接所述电池组件；
拉伸层，所述拉伸层设置于所述第一复合连接层和所述第二复合连接层上方，所述拉伸层用于对所述电池组件传递拉伸力。
进一步地，所述封装层由下至上依次包括：背面结构层，背光面填充层，受光面填充层，透光层。
进一步地，所述太阳能电池串包括：若干电池片和连接片，每两个所述电池片之间通过一个所述连接片进行连接。
进一步地，所述封装层的面外弯曲凸出部分设置于所述电池组件的背光面一侧，凸出到所述电池组件面外。
进一步地，所述引出线与所述封装层的穿出点设置于所述封装层的面外弯曲部位。进一步地，所述拉伸层与所述封装层的面外弯曲部位相对应的位置设置有开孔或局部减薄。
进一步地，所述引出线为多段连接而成，连接点位置设置于所述封装层的面外弯曲部位。
进一步地，所述拉伸层为10-100um厚四氟乙烯-乙烯共聚物薄膜，所述第一复合连接层和所述第二复合连接层为10-50um厚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物胶膜或聚烯烃胶膜。
进一步地，所述拉伸层为10-30um厚硅橡胶薄膜，所述第一复合连接层和所述第二复合连接层为硅酮胶。
进一步地，所述拉伸层的长度小于所述封装层的面外弯曲的长度。
一种太阳能发电系统，包含如上任一项所述的柔性太阳能电池组件。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：本发明设计的一种柔性太阳能电池组件及太阳能发电系统，该太阳能电池组件对于较大拉伸变形有更强的适应力，通过刚度更小的拉伸层提供更大比例的拉伸变形，降低太阳能电池组件电路部分的应力，达到避免虚接、开路导致的电输出能力下降的效果，提高使用时的效率和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是借助现有封装层构成的太阳能电池组件的剖视图；
图2是借助现有封装层构成的太阳能电池组件的俯视图；
图3是本发明一实施例的太阳能电池组件的剖视图；
图4是本发明一实施例的太阳能电池组件的俯视图；
图5是本发明一实施例的太阳能电池组件的引出线穿出封装层的剖视图；
图6是本发明一实施例的太阳能电池组件的引出线穿出封装层的俯视图。
图中：
10-太阳能电池串10a-电池片10b-连接片20-封装层210-背面结构层220-背光面填充层230-受光面填充层240-透光层30-引出线5-拉伸层4a-第一复合连接层4c-第二复合连接层
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，均为相对位置，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。
请参见附图1-附图6，在本发明实施例中，本发明提供了一种柔性太阳能电池组件，包括：
封装层20，封装层20为面外弯曲形状，封装层20用于对电池组件进行封装；
太阳能电池串10，太阳能电池串10设置于封装层20中；
引出线30，引出线30一端设置于封装层20中；
第一复合连接层4a和第二复合连接层4c，第一复合连接层4a和第二复合连接层4c并行排列设置于封装层20上方，第一复合连接层4a和第二复合连接层4c用于连接电池组件；
拉伸层5，拉伸层5设置于第一复合连接层4a和第二复合连接层4b上方，拉伸层5用于对电池组件传递拉伸力。
优选地，拉伸层5的刚度小于封装层20的刚度，能够提供更大比例的拉伸变形，以降低太阳能电池组件电路部分的应力。
具体地，封装层20由下至上依次包括：背面结构层210，背光面填充层220，受光面填充层230，透光层240。
具体地，太阳能电池串10包括：若干电池片10a和连接片10b，每两个电池片10a之间通过一个连接片10b进行连接。
优选地，封装层20的面外弯曲凸出部分设置于电池组件的背光面一侧，凸出到电池组件面外。具体地，这样设置可以保持电池组件在受光面一侧的外形，从而保持了电池组件外表面的气动性能。
优选地，引出线30与封装层20的穿出点设置于封装层20的面外弯曲部位。具体地，封装层20上设置有开孔，引出线30穿出开孔引出到电池组件以外的部位，将引出线30与封装层20的穿出点设置于面外弯曲部位，可以避免拉伸力作用下受到削弱的封装层20开孔位置部位发生应力集中而导致封装层20破坏。
优选地，引出线30为多段连接而成的连接线，连接点位置设置于所述封装层的面外弯曲部位。具体地，这样设置可以避免连接点由于强度低而先于引出线30本体发生破坏。
优选地，拉伸层5与封装层20的面外弯曲部位相对应的位置设置有开孔或局部减薄。具体地，这样设置可以使其余连接部分相对于未开孔或局部减薄的部位的刚度进一步降低。
优选地，拉伸层5为10-100um厚四氟乙烯-乙烯共聚物薄膜，第一复合连接层4a和第二复合连接层4c为10-50um厚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物胶膜或聚烯烃胶膜。
优选地，拉伸层为10-30um厚硅橡胶薄膜，第一复合连接层4a和第二复合连接层4c为硅酮胶。
优选地，拉伸层5的长度小于封装层20的面外弯曲的长度。具体地，这样设置可以增大封装层20的边缘沿封装层20到太阳能电池串10的距离，提供更好的防护性能。
一种太阳能发电系统，包含如上任一项所述的柔性太阳能电池组件。
下面结合附图，对实施例进行说明。
请参见图1-图2，图1为借助现有封装层构成的太阳能电池组件的剖视图，其中+z方向为受光面，-z方向为背光面。图2为借助现有封装层构成的太阳能电池组件的俯视图。
请参见图3-图6，图3为本发明一实施例的太阳能电池组件的剖视图，其中+z方向为受光面，-z方向为背光面，并且其中24a、24b、24c共同构成透光层240，21a、21b、21c共同构成背面结构层210，22a、22b、22c共同构成背光面填充层220，23a、23b、23c共同构成受光面填充层230；图4为本发明一实施例的太阳能电池组件的俯视图；图5为本发明一实施例的太阳能电池组件的引出线穿出封装层的剖视图；图6为本发明一实施例的太阳能电池组件的引出线穿出封装层的俯视图。
请参见图1，太阳能电池组件封装层20包括：背面结构层210、背光面填充层220、受光面填充层230、透光层240。为了提供太阳能电池串10对外电输出的电输出接点，使用引出线30。其中太阳电池串10由电池片10a和连接片10b组成。
如图1-图2所示，随着执行高温层压，形成柔性太阳能电池组件。
太阳能电池组件在x方向受到拉伸时，封装层20、太阳能电池串10、引出线30受到拉伸力作用，封装层20比太阳能电池串10和引出线30刚度小，产生大部分拉伸变形，但受到所用材料限制，产生拉伸变形的比例仍较小。当在x方向施加大的拉伸变形时，会有较大的拉伸变形发生在太阳能电池串10和引出线30上，会造成其连接部位或本体的应力过大，导致电连接的虚接、开路，使电输出能力下降。
以下根据图3-图6说明本发明的实施例。
将封装层20进一步分为2a、2b、2c三部分。与背面结构层210，背光面填充层220，受光面填充层230，透光层240相对应的，2a中含有21a，22a，23a，24a四部分，2b中含有21b，22b，23b，24b四部分，2c中含有21c，22c，23c，24c四部分。其中太阳能电池串10由电池片10a、连接片10b组成。
如图3和图4所示，本发明在对应于太阳能电池串10之外的位置，使封装层20向背光面一侧形成面外弯曲2b，通过第一复合连接层4a、第二复合连接层4c将拉伸层5与面外弯曲2b两侧的封装层2a和2c复合，形成5a和5c，从而将封装层2a和2c通过拉伸层5直接连接起来。
第一复合连接层4a、第二复合连接层4c的材料和厚度可以与背光面填充层220或受光面填充层230相同或不同。
拉伸层5的材料和厚度可以与背面结构层210或透光层240相同或不同。
拉伸层5对应于面外弯曲2b的部位5b可以有开孔或局部减薄52b，使其余连接部分51b相对于未开孔或局部减薄的部位53b和54b的刚度进一步降低。
开孔或局部减薄52b可以是狭缝、矩形、圆形或其它形状。
引出线3可以只有面外弯曲2b与太阳能电池串10之间的3c部分，或只有面外弯曲2b与电池串1之间的3c部分和面外弯曲2b内的3b部分，或同时有面外弯曲2b与电池串1之间的3c部分、面外弯曲2b内的3b部分、面外弯曲2b之外远离电池串1的3a部分。
第一种较佳的实施例，透光层240采用10-100um厚四氟乙烯-乙烯共聚物薄膜，背光面填充层220和受光面填充层230均采用10-50um乙烯-醋酸乙烯酯共聚物胶膜或聚烯烃胶膜，背面结构层210采用10-30um厚聚酰亚胺薄膜或聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜，拉伸层5采用10-100um厚四氟乙烯-乙烯共聚物薄膜，第一复合连接层4a、第二复合连接层4c均采用10-50um厚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物胶膜或聚烯烃胶膜。通过第一次高温层压，使封装层20与太阳能电池串10、引出线30复合形成一体的封装太阳能电池组件，使其弯曲形成面外弯曲2b后，再通过第二次高温层压，使拉伸层5、第一复合连接层4a、第二复合连接层4c与前述封装太阳能电池组件再次复合形成图2和图3所示的实施例。
第二种较佳的实施例，透光层240采用10-100um厚四氟乙烯-乙烯共聚物薄膜，背光面填充层220和受光面填充层230均采用10-50um厚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物胶膜或聚烯烃胶膜，背面结构层210采用10-30um厚聚酰亚胺薄膜或聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜。拉伸层5采用10-30um厚硅橡胶薄膜，第一复合连接层4a、第二复合连接层4c均采用硅酮胶。通过第一次高温层压，使封装层20与太阳能电池串10、引出线30复合形成一体的封装太阳能电池组件，使其弯曲形成面外弯曲2b后，再在第一复合连接层4a、第二复合连接层4c位置涂布硅酮胶，然后将拉伸层5与其复合并施加压力，待硅酮胶固化后形成图2和图3所示的实施例。
在x方向受到拉伸力作用时，封装层20的2a和2c部分、引出线30的3a和3c部分、太阳能电池串10受到拉伸力而张紧，由于拉伸层5b部分在x方向的尺寸比面外弯曲2b小，因而拉伸层5b部分会张紧而面外弯曲2b保持松弛，这时拉伸层5b部分受到拉伸力。通过调整拉伸层5b部分的材料、厚度以及开孔等或局部减薄参数，可以使拉伸层5b部分的刚度小于封装层20的2a和2c部分。在拉伸力作用下，与封装层20的2a和2c部分相比，拉伸层5b部分会产生更大比例的拉伸变形。
用于实现上述目的的本发明的拉伸层5，能产生更大比例的拉伸变形，使太阳能电池串10、引出线30的拉伸变形减小，从而减小连接部位和本体的应力，避免虚接、开路导致的电输出能力下降。
用于实现上述目的的本发明的面外弯曲2b，保持了封装层20的完整性，从而保持了封装层20对引出线30、太阳能电池串10的防护性能。并且，由于面外弯曲2b的长度大于拉伸层5的长度，增大了封装层20边缘沿封装层到太阳能电池串10的距离，能提供更好的防护性能。
用于实现上述目的的本发明的面外弯曲2b和拉伸层5，仅在背光面一侧凸出到太阳能电池组件面外，保持了在受光面一侧的外形，从而保持了太阳能电池组件外表面的气动性能。
由于拉伸层5起到了传递拉伸力的作用，面外弯曲部位2b不受拉伸力。
另一种优选的实施例如图5所示，该引出线30由面外弯曲2b与太阳能电池串10之间的3c部分、面外弯曲2b内的3b部分、穿出封装层20引出到外部的3d部分组成。为了将引出线30穿出封装层20引出到外部而开孔，将其开孔位置6设置在面外弯曲2b部位，可以避免拉伸力作用下受到削弱的封装层20开孔位置6部位发生应力集中而导致封装层20破坏。
另一种优选的实施例如图6所示，第一段引出线31由31b和31c构成，第二段引出线32由32b和32a构成，其中32b和31b的连接点7在面外弯曲范围内，这使连接点7不受拉伸力，避免了连接点7由于强度低而先于第一段引出线31、第二段引出线32的本体发生破坏。
本发明产生的优点和积极效果是：
本发明设计的一种柔性太阳能电池组件及太阳能发电系统，该太阳能电池组件对于较大拉伸变形有更强的适应力，通过刚度更小的拉伸层提供更大比例的拉伸变形，降低太阳能电池组件电路部分的应力，达到避免虚接、开路导致的电输出能力下降的效果，提高使用时的效率和可靠性。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (11)
1.一种柔性太阳能电池组件，其特征在于，包括：
封装层，所述封装层为面外弯曲形状，所述封装层用于对电池组件进行封装；
太阳能电池串，所述太阳能电池串设置于所述封装层中；
引出线，所述引出线一端设置于所述封装层中；
第一复合连接层和第二复合连接层，所述第一复合连接层和所述第二复合连接层并行排列设置于所述封装层上方，所述第一复合连接层和所述第二复合连接层用于连接所述电池组件；
拉伸层，所述拉伸层设置于所述第一复合连接层和所述第二复合连接层上方，所述拉伸层用于对所述电池组件传递拉伸力。
2.根据权利要求1所述的一种柔性太阳能电池组件，其特征在于，所述封装层由下至上依次包括：背面结构层，背光面填充层，受光面填充层，透光层。
3.根据权利要求1所述的一种柔性太阳能电池组件，其特征在于，所述太阳能电池串包括：若干电池片和连接片，每两个所述电池片之间通过一个所述连接片进行连接。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种柔性太阳能电池组件，其特征在于：
所述封装层的面外弯曲凸出部分设置于所述电池组件的背光面一侧，凸出到所述电池组件面外。
5.根据权利要求1-3任一所述的一种柔性太阳能电池组件，其特征在于：
所述引出线与所述封装层的穿出点设置于所述封装层的面外弯曲部位。
6.根据权利要求1-3任一所述的一种柔性太阳能电池组件，其特征在于：
所述拉伸层与所述封装层的面外弯曲部位相对应的位置设置有开孔或局部减薄。
7.根据权利要求1-3任一所述的一种柔性太阳能电池组件，其特征在于：
所述引出线为多段连接而成，连接点位置设置于所述封装层的面外弯曲部位。
8.根据权利要求1-3任一所述的一种柔性太阳能电池组件，其特征在于：
所述拉伸层为10-100um厚四氟乙烯-乙烯共聚物薄膜，所述第一复合连接层和所述第二复合连接层为10-50um厚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物胶膜或聚烯烃胶膜。
9.根据权利要求1-3任一所述的一种柔性太阳能电池组件，其特征在于：
所述拉伸层为10-30um厚硅橡胶薄膜，所述第一复合连接层和所述第二复合连接层为硅酮胶。
10.根据权利要求1-3任一所述的一种柔性太阳能电池组件，其特征在于：
所述拉伸层的长度小于所述封装层的面外弯曲的长度。
11.一种太阳能发电系统，其特征在于：包含权利要求1-10中任一项所述的柔性太阳能电池组件。
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