CN118510300A - 太阳能电池组件及其使用方法、光伏发电系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种太阳能电池组件及其使用方法、一种光伏发电系统，该太阳能电池组件具有两端输出，只需要一个逆变器便可将直流电转换为交流电，减小发电成本；在电池组件两端之间可选择并联连接有底电池和顶电池，顶电池位于底电池之上，即底电池和顶电池堆叠设置，底电池和顶电池可以分别制备互不影响；当底电池和顶电池并联连接于电池组件两端之间时，调整底电池和顶电池中子电池的数量，使得底电池总电压和顶电池总电压近乎相等，进而使得电池组件具有高输出电压、高输出电流以及高输出功率的优势；当底电池和/或顶电池断开连接于电池组件两端之间时，可以对断开连接的底电池和/或顶电池进行维护、更换甚至去除，提高电池组件使用寿命。

Description

太阳能电池组件及其使用方法、光伏发电系统

技术领域

本申请涉及光伏技术领域，尤其涉及一种太阳能电池组件及其使用方法、一种光伏发电系统。

背景技术

两端叠层太阳能电池在顶部具有一个电极，在底部具有一个电极，例如，以晶体硅电池为基底制备钙钛矿电池从而组成两端叠层太阳能电池，如此能大幅提高太阳能电池的光电转换效率，目前钙钛矿/晶体硅两端叠层电池已经获得了33.9%的光电转换效率，成为光伏技术领域的研究热点和重点。然而，钙钛矿/晶体硅两端叠层太阳能电池由于顶部钙钛矿电池直接生长于底部晶体硅电池上，因此，顶部钙钛矿电池和底部晶体硅电池在制备工艺上相互约束，不利于器件的产业化生产。

而在四端叠层太阳能电池中，顶电池和底电池分别制备，工艺上互不影响，最后通过机械堆叠形成叠层结构，有利于高效率的实现，同时易于产业化生产。但是，由于四端叠层太阳能电池中顶电池和底电池各自独立，顶电池有两个电极，需要连接一个逆变器将直流电转换为交流电，底电池也有两个电极，也需要连接一个逆变器将直流电转换为交流电，即需要两个逆变器，从而增加了发电成本，不利于叠层太阳能电池的实际应用。此外，顶电池和底电池的使用寿命不相等，电池组件的实际寿命只能按照寿命更短的电池来计算，因此将会严重影响电池组件的实际应用。例如，钙钛矿/晶体硅叠层电池中，晶体硅电池的使用寿命可以高达25年，而钙钛矿电池的使用寿命不到2年，导致最终叠层电池组件的使用寿命仅为2年，不利于此电池组件的实际应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种太阳能电池组件及其使用方法，以及包括上述太阳能电池组件的光伏发电系统，以在底电池和顶电池分别制备、工艺上互不影响、层叠设置的前提下，使太阳能电池组件具有一个正极输出端和一个负极输出端，即两端输出，从而只需要一个逆变器，减小发电成本，并对底电池和顶电池的内部结构，以及底电池和顶电池的连接关系进行设计，使得太阳电池组件具有高输出电压、高输出电流、高输出功率、高使用寿命以及低成本的优势。

为实现上述目的，本申请实施例提供了如下技术方案：

一种太阳能电池组件，所述太阳能电池组件具有一个正极输出端和一个负极输出端；

在所述正极输出端和所述负极输出端之间可选择并联连接有底电池和顶电池，所述顶电池位于所述底电池之上；

所述底电池包括串联连接的N个第一子电池，N为正整数，每个所述第一子电池的开路电压为U1；

所述顶电池包括串联连接的M个第二子电池，M为正整数，每个所述第二子电池的开路电压为U2，U2和U1不相等；

所述底电池的总电压Us= U1×N和所述顶电池的总电压Up= U2×M之间的差值不超过预设阈值。

可选的，在所述正极输出端和所述负极输出端之间可选择并联连接有底电池和顶电池包括：

在所述正极输出端和所述负极输出端之间并联连接有所述底电池和所述顶电池；

或者，在所述正极输出端和所述负极输出端之间单独连接有所述底电池或所述顶电池。

可选的，所述太阳能电池组件还包括第一开关，所述第一开关和所述底电池串联连接，所述第一开关用于控制所述底电池在所述正极输出端和所述负极输出端之间的连接和断开；

所述太阳能电池组件还包括第二开关，所述第二开关和所述顶电池串联连接，所述第二开关用于控制所述顶电池在所述正极输出端和所述负极输出端之间的连接和断开。

可选的，所述太阳能电池组件还包括：

连接于所述正极输出端和所述负极输出端之间的逆变器，所述逆变器用于将所述太阳能电池组件输出的直流电压转换为交流电压。

可选的，所述预设阈值小于等于1V。

可选的，所述第一子电池为晶体硅电池、铜铟镓硒电池、有机电池、钙钛矿电池、砷化镓电池、碲化铬电池或硒硫化锑电池；

所述第二子电池为钙钛矿电池、砷化镓电池、有机电池、铜铟镓硒电池或硒硫化锑电池。

可选的，所述第一子电池为晶体硅电池，所述第二子电池为钙钛矿电池；

所述钙钛矿电池的衬底位于靠近所述晶体硅衬底一侧，所述钙钛矿电池的衬底同时为所述晶体硅电池朝向所述钙钛矿电池一侧的封装膜层；

所述钙钛矿电池的衬底为透明导电玻璃衬底、柔性透明导电聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）衬底、柔性透明导电聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）衬底或柔性透明导电无色聚酰亚胺（CPI）衬底。

可选的，所述第一子电池为晶体硅电池，所述第二子电池为钙钛矿电池；

所述晶体硅电池为铝背场电池（Al-BSF）、钝化发射极和背面电池（PERC）、叉指型背结接触太阳电池（IBC）、硅异质结电池（HJT）、全背电极背接触异质结太阳电池（HBC）、无掺杂-非对称硅异质结电池（DASH）或碳纳米管/硅异质结电池。

一种太阳能电池组件的使用方法，应用于上述任一项所述的太阳能电池组件，所述太阳能电池组件的使用方法包括：

当在所述太阳能电池组件的正极输出端和负极输出端之间并联连接有底电池和顶电池时，所述太阳能电池组件的输出功率等于所述底电池和所述顶电池中总电压较小的一者的总电压与所述底电池和所述顶电池的电流之和的乘积；

当在所述太阳能电池组件的正极输出端和负极输出端之间连接有底电池和顶电池两者中的一者时，对所述底电池和所述顶电池中的另一者进行维护、更换或者去除；

其中，当在所述太阳能电池组件的正极输出端和负极输出端之间连接有所述底电池，且所述顶电池中的各个第二子电池未被去除时，将所述底电池连同所述顶电池翻转180°，使所述底电池背离所述顶电池的一侧为入光侧。

一种光伏发电系统，包括至少一个太阳能电池组件，所述太阳能电池组件为上述任一项所述的太阳能电池组件。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本申请实施例所提供的太阳能电池组件具有一个正极输出端和一个负极输出端，即具有两端输出，从而只需要一个逆变器便可以将直流电转换为交流电，减小发电成本；在正极输出端和负极输出端之间可选择并联连接有底电池和顶电池，顶电池位于底电池之上，即底电池和顶电池堆叠设置，从而底电池和顶电池可以分别制备，工艺上互不影响；其中，底电池包括串联连接的N个第一子电池，N为正整数，每个第一子电池的开路电压为U1；顶电池包括串联连接的M个第二子电池，M为正整数，每个第二子电池的开路电压为U2，U2和U1不相等，说明底电池中第一子电池和顶电池中第二子电池吸收的太阳光谱波段不同，以提高对太阳光的转换效率；并且，底电池的总电压Us= U1×N和顶电池的总电压Up= U2×M之间的差值不超过预设阈值。

如此设置，可以通过调整底电池中第一子电池的个数N和顶电池中第二子电池的个数M，使得底电池的总电压Us= U1×N和顶电池的总电压Up= U2×M近乎相等，即底电池的总电压和顶电池的总电压相匹配，从而，当底电池和顶电池并联连接于太阳能电池组件的正极输出端和负极输出端之间时，太阳能电池组件的输出电压为底电池和顶电池近乎相等的总电压，太阳能电池组件的输出电流为底电池和顶电池的电流之和，太阳能电池组件的输出功率等于底电池和顶电池近乎相等的总电压与底电池和顶电池的电流之和的乘积，进而使得太阳能电池组件具有高输出电压、高输出电流以及高输出功率的优势。

当底电池和顶电池两者中的一者连接于太阳能电池组件的正极输出端和负极输出端之间时，可以对底电池和顶电池两者中的另一者进行维护或更换，也可以将底电池和顶电池两者中的另一者去除使得太阳能电池组件为单结光伏组件，以此来提高太阳能电池组件的使用寿命。

当底电池和顶电池两者均断开连接于太阳能电池组件的正极输出端和负极输出端之间时，可以对底电池和顶电池中的任一者进行维护、更换或者去除，以此来提高太阳能电池组件的使用寿命。

综上可见，本申请实施例所提供的太阳能电池组件具有高输出电压、高输出电流、高输出功率、高使用寿命以及低成本的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有一种钙钛矿/晶体硅四端叠层太阳能电池组件的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的一种太阳能电池组件的结构示意图；

图3为本申请实施例所提供的另一种太阳能电池组件的结构示意图；

图4为本申请实施例所提供的又一种太阳能电池组件的结构示意图；

图5为本申请实施例所提供的光伏发电系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本申请结合示意图进行详细描述，在详述本申请实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本申请保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

正如背景技术部分所述，对于现有的两端叠层太阳能电池，如钙钛矿/晶体硅两端叠层太阳能电池，由于顶部钙钛矿电池直接生长于底部晶体硅电池上，因此，顶部钙钛矿电池和底部晶体硅电池在制备工艺上相互约束，不利于器件的产业化生产；对于现有的四端叠层太阳能电池，虽然顶电池和底电池分别制备，工艺上互不影响，但顶电池和底电池各需要一个逆变器，又增加了发电成本，不利于叠层太阳能电池的实际应用，此外，顶电池和底电池的使用寿命不相等，电池组件的实际寿命只能按照寿命更短的电池来计算，因此这也会严重影响电池组件的实际应用。

图1示出了现有一种钙钛矿/晶体硅四端叠层太阳能电池组件的结构示意图，如图1所示，底部晶体硅电池组010包括串联连接的多个晶体硅电池01，顶部钙钛矿电池组020包括串联连接的多个钙钛矿电池02，顶部钙钛矿电池组020和底部晶体硅电池组010可以分别制备，工艺上互不影响，最后通过机械堆叠形成叠层结构，有利于高效率的实现，同时易于产业化生产；但顶部钙钛矿电池组020和底部晶体硅电池组010各自独立，顶部钙钛矿电池组020的正负电极之间需要连接一个逆变器030将直流电转换为交流电，底部晶体硅电池组010的正负电极之间也需要连接一个逆变器040将直流电转换为交流电，即需要两个逆变器，从而增加了发电成本，不利于叠层太阳能电池的实际应用。此外，晶体硅电池的使用寿命可以高达25年，而钙钛矿电池的使用寿命不到2年，导致最终叠层电池组件的使用寿命仅为2年，不利于此电池组件的实际应用。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种太阳能电池组件，图2示出了本申请实施例所提供的一种太阳能电池组件的结构示意图，如图2所示，该太阳能电池组件100具有一个正极输出端101和一个负极输出端102，即具有两端输出，从而只需要一个逆变器便可以将直流电转换为交流电，减小发电成本，有利于太阳能电池的实际应用。

如图2所示，在太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间可选择性并联连接有底电池10和顶电池20，顶电池20位于底电池之上，即底电池10和顶电池20堆叠设置，从而底电池10和顶电池20可以分别制备，工艺上互不影响，有利于电池组件的高效实现。

在本申请实施例中，在太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间可选择性并联连接有底电池10和顶电池20包括：

在太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间并联连接有底电池10和顶电池20，即，底电池10和顶电池20并联连接于太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间；

或者，在太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间单独连接有底电池10或顶电池20，即，底电池10单独连接于太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间，或者，顶电池20单独连接于太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间；

再或者，底电池10和顶电池20均断开连接于太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间。

也就是说，在本申请实施例中，底电池10可断开连接于太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间，同理，顶电池20也可断开连接于太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间，从而底电池10和顶电池20可以并联连接于太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间，或者，底电池10和顶电池20中的一者单独连接于太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间，再或者，底电池10和顶电池20均断开连接于太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间。

在本申请实施例中，底电池10包括串联连接的N个第一子电池11，N为正整数，每个第一子电池11的开路电压为U1；顶电池20包括串联连接的M个第二子电池21，M为正整数，每个第二子电池21的开路电压为U2，U2和U1不相等，说明底电池10中第一子电池11和顶电池20中第二子电池21吸收的太阳光谱波段不同，以提高对太阳光的转换效率；并且，底电池10的总电压Us= U1×N和顶电池20的总电压Up= U2×M之间的差值不超过预设阈值。

如此设置，可以通过调整底电池10中第一子电池11的个数N和顶电池20中第二子电池21的个数M，使得底电池10的总电压Us= U1×N和顶电池20的总电压Up= U2×M近乎相等，即底电池10的总电压和顶电池20的总电压相匹配，从而，当底电池10和顶电池20并联连接于太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间时，太阳能电池组件的输出电压为底电池10和顶电池20近乎相等的总电压，太阳能电池组件的输出电流为底电池10和顶电池20的电流之和，太阳能电池组件的输出功率等于底电池和顶电池近乎相等的总电压与底电池和顶电池的电流之和的乘积，进而使得太阳能电池组件具有高输出电压、高输出电流以及高输出功率的优势。

需要说明的是，在底电池10中，N个第一子电池11串联连接，每个第一子电池11的开路电压为U1，即每个第一子电池11在断路时其正电极电势和负电极电势之差为U1，也即每个第一子电池11能够提供的电压为U1，则底电池10的总电压Us= U1×N，底电池10中各个第一子电池11的电流相等，设为I1，也即底电池10的电流为I1。

同理，在顶电池20中，M个第二子电池21串联连接，每个第二子电池21的开路电压为U2，即每个第二子电池21在断路时其正电极电势和负电极电势之差为U2，也即每个第二子电池21能够提供的电压为U2，则顶电池20的总电压Up= U2×M，顶电池20中各个第二子电池21的电流相等，设为I2，也即顶电池20的电流为I2。

当底电池10和顶电池20并联连接于太阳能电池组件的正极输出端和负极输出端之间时，太阳能电池组件的输出电压等于底电池10和顶电池20两者中总电压较小的一者的总电压。具体的，如果底电池10的总电压Us小于顶电池20的总电压Up，则太阳能电池组件的输出电压等于底电池10的总电压Us；如果顶电池20的总电压Up小于底电池10的总电压Up，则太阳能电池组件的输出电压等于顶电池20的总电压Up；如果底电池10的总电压Us等于顶电池20的总电压Up，则太阳能电池组件的输出电压既为底电池10的总电压Us，也为顶电池20的总电压Up。

由此可以理解的是，如果底电池10的总电压Us和顶电池20的总电压Up相差较大，那么，由于底电池10和顶电池20并联使得太阳能电池组件的输出电压为底电池10和顶电池20两者中总电压较小的一者的总电压，这样会牺牲掉底电池10和顶电池20两者中总电压较大的一者的部分电压。

而在本申请实施例中，通过调整底电池10中第一子电池11的个数N和顶电池20中第二子电池21的个数M，使得底电池10的总电压Us= U1×N和顶电池20的总电压Up= U2×M之间的差值不超过预设阈值，可选的，预设阈值小于等于1V，也就是说，底电池10的总电压Us= U1×N和顶电池20的总电压Up= U2×M可以近乎相等，即底电池10和顶电池20电压匹配相等，从而使得太阳能电池组件的输出电压较大，且底电池10的总电压和顶电池20的总电压都牺牲较小。

并且，当底电池10和顶电池20并联连接于太阳能电池组件的正极输出端和负极输出端之间时，太阳能电池组件的输出电流I=I1+I2，从而，太阳能电池组件的输出功率为近似相等的Us及Up与输出电流I的乘积，即P=I×Us≈I×Up，进而使得太阳能电池组件具有高输出电压、高输出电流以及高输出功率的优势。

还需要说明的是，底电池10中第一子电池的开路电压U1与顶电池20中第二子电池的开路电压U2不相等，说明底电池10中第一子电池11和顶电池20中第二子电池21吸收的太阳光谱波段不同，具体的，顶电池20中各第二子电池21吸收一部分波段的太阳光，将这部分太阳光转换为电能，进而，透射过顶电池20的另一部分波段的太阳光再被底电池10中各第一子电池11所吸收而转换为电能，从而大大提高对太阳光的转换效率。

可以理解的是，由于底电池10中第一子电池的开路电压U1与顶电池20中第二子电池的开路电压U2不相等，而要想使得底电池10的总电压Us= U1×N和顶电池20的总电压Up=U2×M之间的差值不超过预设阈值，则底电池10中第一子电池11的个数N和顶电池20中第二子电池21的个数M也不相等。

还可以理解的是，底电池10的总电压Us= U1×N和顶电池20的总电压Up= U2×M之间的差值越小越好，理想情况下，底电池10的总电压Us= U1×N和顶电池20的总电压Up= U2×M完全相等，但在实际应用中，底电池10的总电压Us= U1×N和顶电池20的总电压Up= U2×M之间的差值只要不超过预设阈值，则可以近似认为底电池10的总电压Us= U1×N和顶电池20的总电压Up= U2×M相等。

由上述分析可知，当底电池10和顶电池20并联连接于太阳能电池组件的正极输出端和负极输出端之间时，太阳能电池组件为两端叠层太阳能电池组件，具有高输出电压、高输出电流、高输出功率、低成本以及转换效率高的优势。

然而，底电池10和顶电池20的使用寿命通常不相等，太阳能电池组件的实际寿命只能按照寿命更短的电池来计算，基于此，在本申请实施例中，底电池10和/或顶电池20可以断开连接于太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间，以对断开连接的底电池10和/或顶电池20进行维护、更换甚至去除。

具体的，当在太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间连接有底电池10和顶电池20两者中的一者时，即当底电池10和顶电池20两者中的一者连接于太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间时，可以对底电池10和顶电池20两者中的另一者进行维护，或者进行更换以形成新的两端叠层太阳能电池组件，再或者进行去除使得太阳能电池组件为单结光伏组件，以此来提高太阳能电池组件的使用寿命。

当底电池10和顶电池20两者均断开连接于太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间时，可以对底电池10和顶电池20中的任一者进行维护、更换或者去除，以此来提高太阳能电池组件的使用寿命。

需要说明的是，顶电池20位于底电池10之上，顶电池20背离底电池10一侧为入光侧，从而，当底电池10和顶电池20并联连接于太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间时，太阳光先经过顶电池20，被顶电池20吸收一部分波段的太阳光后，再到达底电池10，被底电池10吸收另一部分波段的太阳光。然而，当在太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间连接有底电池10，且顶电池20中的各个第二子电池21未被去除时，需将底电池10连同顶电池20翻转180°，使底电池10背离顶电池20的一侧为入光侧。

这是因为，当在太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间连接有底电池10，且顶电池20中的各个第二子电池21未被去除时，如果太阳光仍从顶电池20背离底电池10一侧入射，则顶电池20中的各个第二子电池21会遮挡一部分太阳光进入底电池10，影响底电池10的转换效率。具体例如，顶电池20中的第二子电池21为钙钛矿电池，可以吸收300nm-800nm的太阳光，底电池10中的第一子电池11为晶体硅电池，经过顶电池20对太阳光的吸收后，晶体硅电池可以吸收800nm-1200nm的太阳光，而实际上，晶体硅电池可以吸收300nm-800nm的太阳光，因此，当在太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间连接有底电池10，且顶电池20中的各个第二子电池21未被去除时，如果太阳光仍从顶电池20背离底电池10一侧入射，则底电池10中的晶体硅电池仍仅可以吸收800nm-1200nm的太阳光，而将底电池10连同顶电池20翻转180°，使得太阳光从底电池10背离顶电池20的一侧入射，那么，底电池10就可以吸收300nm-800nm的太阳光，从而提高底电池10的转换效率。

可以理解的是，当在太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间连接有底电池10，且顶电池20中的各个第二子电池21被去除时，则可以无需翻转底电池10及顶电池20，因为顶电池20中的各个第二子电池21已被去除，则太阳光从原来的受光侧仍可以全部到达底电池10。

为了实现底电池10可断开连接于太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间，可选的，在本申请的一些实施例中，如图3所示，太阳能电池组件100还包括第一开关30，第一开关30和底电池10串联连接，第一开关30用于控制底电池10在太阳电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间的连接和断开。具体的，当第一开关30闭合时，底电池10连接于太阳电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间；当第一开关30断开时，底电池10断开于太阳电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间。

同理，为了实现顶电池20可断开连接于太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间，可选的，在本申请的一些实施例中，如图3所示，太阳能电池组件100还包括第二开关40，第二开关40和顶电池20串联连接，第二开关40用于控制顶电池20在正极输出端101和负极输出端102之间的连接和断开。具体的，当第二开关40闭合时，顶电池20连接于太阳电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间；当第二开关40断开时，顶电池20断开于太阳电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间。

图4示出了本申请实施例所提供的又一种太阳能电池组件的结构示意图，如图4所示，太阳能电池组件100还可以包括连接于太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间的逆变器50，逆变器50用于将太阳能电池组件输出的直流电压转换为交流电压，以进行实际应用。由此可见，只需要在本申请实施例所提供的太阳能电池组件的正极输出端101和负极输出端102之间连接一个逆变器20，便可以将直流电压转换为交流电压，无需额外的逆变器而增加发电成本，大大减小发电成本，有利于太阳能电池组件的实际应用。

可选的，如图2-图4所示，底电池10的正极输出端和顶电池20的正极输出端同侧设置，以便于底电池10的正极输出端和顶电池20的正极输出端同侧连接；同理，底电池10的负极输出端和顶电池20的负极输出端同侧设置，以便于底电池10的负极输出端和顶电池20的负极输出端同侧连接，从而，底电池10和顶电池20可以方便地并联在一起，减小底电池10和顶电池20并联连接的走线。

当然，其他可选的，底电池10的正极输出端也可以和顶电池20的负极输出端同侧设置，底电池10的负极输出端也可以和顶电池20的正极输出端同侧设置，即使如此，也不妨碍底电池10的正极输出端和顶电池20的正极输出端连接，以及底电池10的负极输出端和顶电池20的负极输出端连接，实现底电池10和顶电池20的并联连接。

可选的，底电池10和顶电池20之间可以具有间隙，也可以没有间隙，只要底电池10和顶电池20堆叠设置即可。

可选的，底电池10中第一子电池11可以为晶体硅电池、铜铟镓硒电池、有机电池、钙钛矿电池、砷化镓电池、碲化铬电池或硒硫化锑电池等，顶电池20中第二子电池21可以为钙钛矿电池、砷化镓电池、有机电池、铜铟镓硒电池或硒硫化锑电池等。

具体可选的，如图2-图4所示，顶电池20中第二子电池21为钙钛矿电池，底电池10中第一子电池11为晶体硅电池。在太阳电池所有种类中，晶体硅太阳电池依然处于主导地位，经过多年的发展，其理论光电转换效率已接近极限；而钙钛矿太阳电池凭借其吸光系数高、载流子迁移率高、带隙可调、制备简易、成本低等优点，近十年来取得了突破性的进展。在本实施例中，钙钛矿太阳电池串联连接组成顶电池20，晶体硅太阳电池串联连接组成底电池10，且顶电池20和底电池10层叠设置，即，将禁带宽度较大的钙钛矿太阳电池作为顶电池中子电池吸收波长较短的光子，并将禁带宽度较小的晶体硅太阳电池作为底电池中子电池吸收长波长的光子，从而可以充分利用入射太阳光，提高太阳电池组件的转换效率。

在本实施例中，顶电池20中钙钛矿电池的衬底22可以位于靠近底电池10的晶体硅电池一侧，也可以位于背离底电池10的晶体硅电池一侧，具体视情况而定。

可选的，如图2-图4所示，当顶电池20中钙钛矿电池的衬底22位于靠近底电池10的晶体硅电池一侧时，顶电池20中钙钛矿电池的衬底22同时可以为底电池10的晶体硅电池朝向钙钛矿电池一侧的封装膜层，从而可以减少太阳电池组件中堆叠膜层的数量，减小成本，并减小太阳电池组件的厚度。

可选的，顶电池20中的钙钛矿电池的衬底22可以为透明导电玻璃衬底、柔性透明导电聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）衬底、柔性透明导电聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）衬底或柔性透明导电无色聚酰亚胺（CPI）衬底，具体视情况而定。

在本实施例中，顶电池20中的钙钛矿电池可以为PIN结构，也可以为NIP结构，具体视情况而定。

在本实施例中，顶电池20中钙钛矿电池的材料可以为有机无机钙钛矿，也可以是全无机钙钛矿，具体视情况而定。

在本实施例中，顶电池20中的钙钛矿电池的带隙的取值范围为1.2eV-3.0eV，包括端点值。

在本实施例中，底电池10中的晶体硅电池可以为铝背场电池（Al-BSF）、钝化发射极和背面电池（PERC）、叉指型背结接触太阳电池（IBC）、硅异质结电池（HJT）、全背电极背接触异质结太阳电池（HBC）、无掺杂-非对称硅异质结电池（DASH）或碳纳米管/硅异质结电池，具体视情况而定。

本申请实施例还提供了一种太阳能电池组件的使用方法，应用于上述任一实施例所提供的太阳能电池组件，该太阳能电池组件的使用方法包括：

当在太阳能电池组件的正极输出端和负极输出端之间并联连接有底电池和顶电池时，太阳能电池组件的输出功率等于底电池和顶电池中总电压较小的一者的总电压与底电池和顶电池的电流之和的乘积；由于底电池的总电压和顶电池的总电压之间的差值不超过预设阈值，即底电池的总电压和顶电池的总电压相匹配，底电池的总电压和顶电池的总电压近乎相等，从而，太阳能电池组件的输出功率等于底电池和顶电池近乎相等的总电压与底电池和顶电池的电流之和的乘积。

当在太阳能电池组件的正极输出端和负极输出端之间连接有底电池和顶电池两者中的一者时，对底电池和所述顶电池中的另一者进行维护、更换或者去除；

其中，当在太阳能电池组件的正极输出端和负极输出端之间连接有底电池，且顶电池中的各个第二子电池未被去除时，将底电池连同顶电池翻转180°，使底电池背离顶电池的衬底的一侧为入光侧。

由于上述任一实施例所提供的太阳能电池组件的使用方法已在前述实施例中进行了详细地介绍，可参考前述，此处不再赘述。

本申请实施例还提供了一种光伏发电系统，如图5所示，该光伏发电系统200包括至少一个太阳能电池组件100，所述太阳能电池组件100为上述任一实施例所提供的太阳能电池组件。

并且，当光伏发电系统200包括两个及两个以上太阳能电池组件100时，各太阳能电池组件100可以串联连接，从而，该光伏发电系统200可以具有一个正极输出端201和一个负极输出端202，且在该伏发电系统200的正极输出端201和负极输出端202之间可以连接一个逆变器210，使得该光伏发电系统200具有高输出电压、高输出电流、高输出功率、高使用寿命以及低成本的优势。

由于太阳能电池组件100已在前述各实施例中进行了详细地阐述，此处不再赘述。

本说明书中各个部分采用并列和递进相结合的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种太阳能电池组件，其特征在于，所述太阳能电池组件具有一个正极输出端和一个负极输出端；

在所述正极输出端和所述负极输出端之间可选择并联连接有底电池和顶电池，所述顶电池位于所述底电池之上；

所述底电池包括串联连接的N个第一子电池，N为正整数，每个所述第一子电池的开路电压为U1；

所述顶电池包括串联连接的M个第二子电池，M为正整数，每个所述第二子电池的开路电压为U2，U2和U1不相等；

所述底电池的总电压Us= U1×N和所述顶电池的总电压Up= U2×M之间的差值不超过预设阈值。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，在所述正极输出端和所述负极输出端之间可选择并联连接有底电池和顶电池包括：

在所述正极输出端和所述负极输出端之间并联连接有所述底电池和所述顶电池；

或者，在所述正极输出端和所述负极输出端之间单独连接有所述底电池或所述顶电池。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述太阳能电池组件还包括第一开关，所述第一开关和所述底电池串联连接，所述第一开关用于控制所述底电池在所述正极输出端和所述负极输出端之间的连接和断开；

所述太阳能电池组件还包括第二开关，所述第二开关和所述顶电池串联连接，所述第二开关用于控制所述顶电池在所述正极输出端和所述负极输出端之间的连接和断开。

4.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述太阳能电池组件还包括：

连接于所述正极输出端和所述负极输出端之间的逆变器，所述逆变器用于将所述太阳能电池组件输出的直流电压转换为交流电压。

5.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述预设阈值小于等于1V。

6.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述第一子电池为晶体硅电池、铜铟镓硒电池、有机电池、钙钛矿电池、砷化镓电池、碲化铬电池或硒硫化锑电池；

所述第二子电池为钙钛矿电池、砷化镓电池、有机电池、铜铟镓硒电池或硒硫化锑电池。

7.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述第一子电池为晶体硅电池，所述第二子电池为钙钛矿电池；

所述钙钛矿电池的衬底位于靠近所述晶体硅衬底一侧，所述钙钛矿电池的衬底同时为所述晶体硅电池朝向所述钙钛矿电池一侧的封装膜层；

所述钙钛矿电池的衬底为透明导电玻璃衬底、柔性透明导电聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）衬底、柔性透明导电聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）衬底或柔性透明导电无色聚酰亚胺（CPI）衬底。

8.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述第一子电池为晶体硅电池，所述第二子电池为钙钛矿电池；

所述晶体硅电池为铝背场电池（Al-BSF）、钝化发射极和背面电池（PERC）、叉指型背结接触太阳电池（IBC）、硅异质结电池（HJT）、全背电极背接触异质结太阳电池（HBC）、无掺杂-非对称硅异质结电池（DASH）或碳纳米管/硅异质结电池。

9.一种太阳能电池组件的使用方法，其特征在于，应用于权利要求1-8任一项所述的太阳能电池组件，所述太阳能电池组件的使用方法包括：

当在所述太阳能电池组件的正极输出端和负极输出端之间并联连接有底电池和顶电池时，所述太阳能电池组件的输出功率等于所述底电池和所述顶电池中总电压较小的一者的总电压与所述底电池和所述顶电池的电流之和的乘积；

当在所述太阳能电池组件的正极输出端和负极输出端之间连接有底电池和顶电池两者中的一者时，对所述底电池和所述顶电池中的另一者进行维护、更换或者去除；

其中，当在所述太阳能电池组件的正极输出端和负极输出端之间连接有所述底电池，且所述顶电池中的各个第二子电池未被去除时，将所述底电池连同所述顶电池翻转180°，使所述底电池背离所述顶电池的一侧为入光侧。

10.一种光伏发电系统，其特征在于，包括至少一个太阳能电池组件，所述太阳能电池组件为权利要求1-8任一项所述的太阳能电池组件。