CN205845976U - 一种同侧互联的太阳能电池串、太阳能电池组件和系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种同侧互联的太阳能电池串、太阳能电池组件和系统。本实用新型的一种同侧互联的太阳能电池串，包括N型晶体硅太阳能电池和P型晶体硅太阳能电池，N型晶体硅太阳能电池和P型晶体硅太阳能电池相互交替排列，相邻的N型晶体硅太阳能电池和P型晶体硅太阳能电池通过导电带同侧互联。其有益效果是：晶体硅太阳能电池的转换效率较高，原材料来源简单。太阳能电池串采用同侧互联的方法串联在一起，可以有效降低焊带对电池片的应力损害、可以将电池片之间排布的间距无限缩小、可以使用更厚的导电带进行电池片的串联，从而提高光伏组件的可靠性和长期稳定性，从而提高光伏组件的寿命。

Description

一种同侧互联的太阳能电池串、太阳能电池组件和系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池领域，特别涉及一种同侧互联的太阳能电池串及其组件和系统。

背景技术

太阳能电池是一种将光能转化为电能的半导体器件，较低的生产成本和较高的能量转化效率一直是太阳能电池工业追求的目标。在过去的几年里，产业化的电池技术取得了突飞猛进的发展，目前，代表主流电池效率的PERC电池技术和N型双面电池技术都取得了重大突破，目前两者的量产转化效率均在20.5％-21％之间。然而，尽管电池技术取得了巨大的成功和突破，但相应的组件制作技术依旧停留在原有的水平，即采用焊带异侧互联的方式将同一类型的电池进行串焊连接，形成太阳能电池串，进而按照玻璃、EVA、太阳能电池串、EVA、背板材料的顺序进行层压和封装制成组件。该类型的组件所采用的电池串的焊接方式存在以下几方面的问题，1)、由于采用异侧互联，要求焊带的厚度不能太厚，实验证实厚度超过0.3mm的焊带就会给组件带来隐裂问题，采用较薄的焊带会导致较高的欧姆损耗，导致组件的CTM上升；2)、任意相邻的电池片采用的是异侧互联的方式，如果任意相邻两电池片无限靠近，由于焊带的应力作用，电池片会出现破碎，因此，传统组件中相邻电池片至少要留出2mm的焊带来克服这一问题，致使组件的功率密度较电池相比有一定幅度的下降。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种耐隐裂、高效率、低应力的同侧互联的太阳能电池串及其组件和系统。本实用新型的电池串采用同侧互联的结构将太阳能电池串联在一起，组成太阳能电池串，不仅可以有效降低传统电池串联方式中由于导电带厚度所引入的对电池的应力损害，避免由于应力导致导电带脱焊 以及电池片破裂，还可以将电池片之间排布的间距无限缩小，提高光伏组件单位面积的功率密度，进而提高光伏组件的封装效率；另外同侧串联方式可以使用更厚的导电带进行电池片的串联，从而有效降低组件的欧姆损耗，提高组件的填充因子。

本实用新型提供的一种同侧互联的太阳能电池串，其主要技术方案为：

一种同侧互联的太阳能电池串，包括N型晶体硅太阳能电池和P型晶体硅太阳能电池，N型晶体硅太阳能电池和P型晶体硅太阳能电池相互交替排列，相邻的N型晶体硅太阳能电池和P型晶体硅太阳能电池通过导电带同侧互联；N型晶体硅太阳能电池的长度与厚度的比值为300～10000。

其中，N型晶体硅太阳能电池包括n型硅基体，n型硅基体的前表面从内到外依次设置有p+掺杂区域、钝化减反膜和与p+掺杂区域欧姆接触的p+电极，n型硅基体的背表面从内到外依次设置有n+掺杂区域、钝化膜和与n+掺杂区域欧姆接触的n+电极。

其中，P型晶体硅太阳能电池是全铝背场晶体硅太阳能电池，全铝背场晶体硅太阳能电池包括P型硅基体，P型硅基体的前表面从内到外依次设置有n+掺杂区域、钝化减反膜和与n+掺杂区域欧姆接触的n+电极；P型硅基体的背表面从内到外依次设置有全铝背场区域、与铝背场欧姆接触的铝电极和金属主栅线电极。

其中，P型晶体硅太阳能电池是P型PERC太阳能电池，P型PERC太阳能电池包括P型硅基体，P型硅基体的前表面从内到外依次设置有n+掺杂区域、钝化减反膜和与n+掺杂区域欧姆接触的n+电极；P型硅基体的背表面从内到外依次设置有局部p+掺杂的铝背场区域、钝化膜、与p+掺杂的铝背场区域欧姆接触的铝电极和金属主栅线电极。

其中，在任意相邻的N型晶体硅太阳能电池和P型晶体硅太阳能电池中，N型晶体硅太阳能电池的正电极设置在电池的正表面，负电极设置在电池的背表面，P型晶体硅太阳能电池的负极设置在电池的正表面，正电极设置在电池 的背表面。

其中，N型晶体硅太阳能电池与P型晶体硅太阳能电池之间的间隔为0.05～0.19mm。

其中，导电带是锡包裹铜的焊带，焊带宽度为0.5-2mm，焊带厚度为0.2-1.0mm。

其中，N型晶体硅太阳能电池和所述P型晶体硅太阳能电池的短路电流波动范围为50-100mA，转化效率波动范围为0.2％-0.4％。

本实用新型还提供了一种太阳能电池组件，从上到下依次为前层材料、封装材料、太阳能电池串、封装材料、背层材料，太阳能电池串为上述的同侧互联的太阳能电池串。

本实用新型还提供了一种太阳能电池系统，包括一个以上的太阳能电池组件，太阳能电池组件是上述的太阳能电池组件。

本实用新型的实施包括以下技术效果：

(1)本实用新型给出了新型的太阳能电池串联方式，太阳能电池片的电极通过导电带在同一侧面与相邻太阳电池片相连接，降低导电带互联时产生的应力，避免由于应力导致焊带脱焊以及电池片破裂，提高光伏组件的可靠性和长期稳定性，从而提高光伏组件的寿命。

(2)采用该同侧互联的结构可以降低太阳能电池片之间的间距，提高光伏组件单位面积的功率密度，进而提高光伏组件的封装效率；晶体硅太阳能电池的转换效率较高，原材料来源简单。

(3)本实用新型采用的同侧串联结构可以使用更厚的焊带或导电带，从而大大降低组件的欧姆损耗，提高组件的填充因子，进而提高组件功率。

附图说明

图1是本实用新型一种同侧互联的太阳能电池串的N型晶体硅太阳能电池结构示意图。

图2是本实用新型一种同侧互联的太阳能电池串的全铝背场晶体硅太阳能 电池的结构示意图。

图3是本实用新型全铝背场晶体硅太阳能电池的P型PERC太阳能电池结构示意图。

图4是本实用新型一种同侧互联的太阳能电池串的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例以及附图对本实用新型加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。

本实施例提供的一种同侧互联的太阳能电池串，包括N型晶体硅太阳能电池和P型晶体硅太阳能电池，N型晶体硅太阳能电池和P型晶体硅太阳能电池相互交替排列，相邻的N型晶体硅太阳能电池和P型晶体硅太阳能电池通过导电带同侧互联；P型晶体硅太阳能电池是全铝背场晶体硅太阳能电池或者P型PERC太阳能电池。N型晶体硅太阳能电池的长度与厚度的比值为300～10000，N型晶体硅太阳能电池的长度与厚度的比具体可以选择300∶1，125∶0.18，156∶0.18，156∶1，1560∶5，1560∶1，10000∶1。太阳能电池串采用同侧互联的结构串联在一起，可以有效降低传统电池串联方式中由于导电带厚度所引入的对电池片的应力损害，避免由于应力导致导电带脱焊以及电池片破裂，从而提高光伏组件的可靠性和长期稳定性，从而提高光伏组件的寿命。本实用新型的电池串结构还可以将电池片之间排布的间距无限缩小，提高光伏组件单位面积的功率密度，进而提高光伏组件的封装效率。本实用新型采用的同侧串联电池片的结构可以使用更厚的导电带进行电池片的串联，从而有效降低组件的欧姆损耗，提高组件的填充因子，进而提高组件功率。

如图1所示，本实施例所挑选的N型晶体硅太阳能电池为N型双面电池，包括N型晶体硅基体10，N型晶体硅基体10的前表面包括依次从内到外的p+掺杂区域12、钝化减反膜16和与p+掺杂区域12欧姆接触的p+电极20，p+电极20是银细栅线电极和正极金属主栅电极；N型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的n+掺杂区域14、钝化膜18和与n+掺杂区域14欧姆接触的n+电极22，n+电极22是 银细栅线电极和负极金属主栅电极。

如图2所示，本实施例所挑选的P型晶体硅太阳能电池为全铝背场晶硅太阳能电池，包括P型硅基体30，P型硅基体30的前表面包括依次从内到外的n+掺杂区域32、钝化减反膜34和与n+掺杂区域32欧姆接触的n+电极38，n+电极38是银栅线电极和负极金属主栅电极；P型硅基体的背表面包括依次从内到外的铝浆烧结形成的全铝背场区域40及与铝背场相接触的铝电极36和正极金属主栅线电极(图中未示出)。

如图3所示，本实施例的P型晶体硅太阳能电池还可以挑选P型PERC太阳能电池，包括P型硅基体50，P型晶体硅基体的前表面包括依次从内到外的n+掺杂区域52、钝化减反膜54和与n+掺杂区域52欧姆接触的n+电极60；P型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的铝浆烧结形成的局部p+掺杂的铝背场区域62，钝化膜56及与局部p+掺杂的铝背场区域62欧姆接触的铝电极58和正极金属主栅线电极(图中未示出)。

优选地，连接电池串之前，先按照电池的短路电流和转化效率将电池片分档，挑选出同一档位的相同数量的N型晶体硅太阳能电池和P型晶体硅太阳能电池，具体为所挑选的N型晶体硅太阳能电池和P型晶体硅太阳能电池的短路电流波动范围控制在50-100mA以内，转化效率波动范围控制在0.2％-0.4％以内。

将分档完成后的太阳能电池按照N型晶体硅太阳能电池、P型晶体硅太阳能电池、N型晶体硅太阳能电池、P型晶体硅太阳能电池……的排列方式相互交替依次排列，任意两相邻电池片之间的间距可以根据实际要求制定，原则上任意两相邻电池片的间距可以无限靠近。本实施例中N型晶体硅太阳能电池与P型晶体硅太阳能电池之间的间隔为0.05～0.19mm，优选为0.11～0.19mm。任意相邻的两块太阳能电池，其中一块为N型晶体硅太阳能电池，另一块为P型晶体硅太阳能电池，N型晶体硅太阳能电池的正电极在电池的正表面，负电极在电池的背表面，P型晶体硅太阳能电池的负极在电池的正表面，正电极在电池的背表面。

如图4所示，通过焊带100或其它导电带将上述依次排列的N型晶体硅太阳 能电池101和P型晶体硅太阳能电池按照同侧串联的方式形成太阳能电池串，本实施例中，P型晶体硅太阳能电池选择P型PERC太阳能电池102，电池串中任意相邻的N型晶体硅太阳能电池101的正电极与P型PERC太阳能电池102的负电极连接，N型晶体硅太阳能电池101的负电极与P型PERC太阳能电池102的正电极连接，本实施例中所选用的焊带是锡包裹铜的焊带，焊带宽度可选为0.5-2mm，焊带厚度可选为0.2-1.0mm。上述焊带及数值的选择非常适宜电池串的连接，能够保证电池串的连接强度，还大大降低电池串的欧姆损耗，提高电池串的填充因子，进而提高电池串的功率。

本实用新型还提供了一种太阳能电池组件，从上至下依次为玻璃、EVA、同侧互联的太阳能电池串、EVA、背板材料的顺序进行层压和封装制成常规组件；或者从上至下依次为玻璃、EVA、同侧互联的太阳能电池串、EVA、玻璃的顺序进行层压和封装制成双玻组件，该太阳能电池组件继承了传统组件的封装工艺，能与现有组件封装设备和工艺相兼容。同侧互联的太阳能电池串是上述的同侧互联的太阳能电池串。

本实用新型还提供了一种太阳能电池系统，包括一个以上的太阳能电池组件，太阳能电池组件是上述的太阳能电池组件。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种同侧互联的太阳能电池串，包括N型晶体硅太阳能电池和P型晶体硅太阳能电池，其特征在于：所述N型晶体硅太阳能电池和所述P型晶体硅太阳能电池相互交替排列，相邻的所述N型晶体硅太阳能电池和所述P型晶体硅太阳能电池通过导电带同侧互联；所述N型晶体硅太阳能电池的长度与厚度的比值为300～10000。

2.根据权利要求1所述的一种同侧互联的太阳能电池串，其特征在于：所述N型晶体硅太阳能电池包括n型硅基体，所述n型硅基体的前表面从内到外依次设置有p+掺杂区域、钝化减反膜和与p+掺杂区域欧姆接触的p+电极，所述n型硅基体的背表面从内到外依次设置有n+掺杂区域、钝化膜和与n+掺杂区域欧姆接触的n+电极。

3.根据权利要求1或2所述的一种同侧互联的太阳能电池串，其特征在于：所述P型晶体硅太阳能电池是全铝背场晶体硅太阳能电池，所述全铝背场晶体硅太阳能电池包括P型硅基体，所述P型硅基体的前表面从内到外依次设置有n+掺杂区域、钝化减反膜和与n+掺杂区域欧姆接触的n+电极；所述P型硅基体的背表面从内到外依次设置有全铝背场区域、与铝背场欧姆接触的铝电极和金属主栅线电极。

4.根据权利要求1或2所述的一种同侧互联的太阳能电池串，其特征在于：所述P型晶体硅太阳能电池是P型PERC太阳能电池，所述P型PERC太阳能电池包括P型硅基体，P型硅基体的前表面从内到外依次设置有n+掺杂区域、钝化减反膜和与n+掺杂区域欧姆接触的n+电极；P型硅基体的背表面从内到外依次设置有局部p+掺杂的铝背场区域、钝化膜、与p+掺杂的铝背场区域欧姆接触的铝电极和金属主栅线电极。

5.根据权利要求1所述的一种同侧互联的太阳能电池串，其特征在于：在任意相邻的N型晶体硅太阳能电池和P型晶体硅太阳能电池中，N型晶体硅太阳能电池的正电极设置在电池的正表面，负电极设置在电池的背表面，P型晶体硅太阳能电池的负极设置在电池的正表面，正电极设置在电池的背表面。

6.根据权利要求1所述的一种同侧互联的太阳能电池串，其特征在于：所述N型晶体硅太阳能电池与所述P型晶体硅太阳能电池之间的间隔为0.05～0.19mm。

7.根据权利要求1或2所述的一种同侧互联的太阳能电池串，其特征在于：所述导电带是锡包裹铜的焊带，焊带宽度为0.5-2mm，焊带厚度为0.2-1.0mm。

8.根据权利要求1或2所述的一种同侧互联的太阳能电池串，其特征在于：所述N型晶体硅太阳能电池和所述P型晶体硅太阳能电池的短路电流波动范围为50-100mA，转化效率波动范围为0.2％-0.4％。

9.一种太阳能电池组件，从上到下依次为前层材料、封装材料、太阳能电池串、封装材料、背层材料，其特征在于：所述太阳能电池串为权利要求1-8任一所述的同侧互联的太阳能电池串。

10.一种太阳能电池系统，包括一个以上的太阳能电池组件，其特征在于：所述太阳能电池组件是权利要求9所述的太阳能电池组件。