CN206558523U - 台阶式排布太阳能电池组件 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种台阶式排布太阳能电池组件，其特征在于，所述组件上包含若干个相互串联的模块，所述模块与模块之间还并联有二极管以作保护，所述每个模块上均包含2‑7串串与串之间相互并联的电池片串，所述各电池片串上，均包含3‑20片由整片晶硅电池片五等分切割出的电池片划片，所述电池片划片间由特定性导电胶进行台阶式粘接以将各电池片划片上的电极粘接在一起而形成一体，所述每两片电池片划片间的台阶式粘连的叠加覆盖宽度为1.5‑2mm。本实用新型相对于传统组件可降低串阻带来的功耗，并在有效面积内尽量多地排布电池片，达到组件转换效率增加1%以上的技术效果，使得组件转换效率最大可达到19%以上，还具有热斑效应下温度低的好处。

Description

台阶式排布太阳能电池组件
技术领域
本实用新型属于新能源领域，尤其涉及一种台阶式排布太阳能电池组件。
背景技术
现有技术方案把单独的晶硅电池片进行串联，并经过有效的排布，并通过有效的引出线，把晶硅电池片在光照条件下发出的电能进行有效的引出并收集，示意如附图1所示，156x156mm的电池片用NXM片(N≧1；M≧1)进行串联，组件转换效率目前最高为18％，但受自身限制存在如下问题：1、晶硅电池片单片尺寸越大，内部串阻会越高，在相同的压降情况下，功率损耗就越大；2、晶硅电池在排布过程中，为避免短路，需要在单片电池之间预留空位，浪费了有效利用空间。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种排布合理新颖、空间利用率高、内耗低、组件的转换效率高的台阶式排布太阳能电池组件。
本实用新型是通过以下技术方案来实现的：
台阶式排布太阳能电池组件，所述组件上包含若干个相互串联的模块，所述模块与模块之间还并联有二极管以作保护，所述每个模块上均包含2-7串串与串之间相互并联的电池片串，所述各电池片串上，均包含3-20片由整片晶硅电池片五等分切割出的电池片划片，所述电池片划片间由特定性导电胶进行台阶式粘接以将各电池片划片上的电极粘接在一起而形成一体，所述每两片电池片划片间的台阶式粘连的叠加覆盖宽度为1.5-2mm。
作为优选，所述各电池片串上，均包含10-18片由整片晶硅电池片五等分切割出的电池片划片。
更优地，所述各电池片串上，均包含13片由整片晶硅电池片五等分切割出的电池片划片。
更优地，所述各电池片串上，均包含17片由整片晶硅电池片五等分切割出的电池片划片。
作为优选，所述每个模块上均包含5串串与串之间相互并联的电池片串。
作为优选，所述导电胶为硅胶基底的导电胶。
作为优选，所述各二极管在组件上通过导线的延伸被排布在一起，以便于生产。
本实用新型之所以选取如上技术方案，主要是基于以下几个方面的考虑：
1.为降低组件模块的内阻带来的功耗：
举例：13片串的组件对应的常规组件数值：
常规组件内阻为80毫欧，电流为8.4A，正常理论功耗为5.6W左右。
13片串的组件的内阻不变为80毫欧，电流为原来的1/5，电流值为1.68A，理论功耗为0.226W左右。
两者功耗差值理论值5.374W。
2.在有效面积内尽量排布可发电的电池片：
常规电池片的连接用导电金属条连接正负极，为避免电池片与电池片之间本身短路，电池片与电池片间需要间隔2MM,片与片之间的间隔共有45个，间隔带来的空白有90mm；
而本实用新型的排列选择为片与片进行台阶式叠放，每串13片电池片划片相当于2.6片整片电池片，节省了片之间的间隔，而叠加的部分为1.5到2mm，共240个叠加，叠加节省的距离为360到480mm，
两者共节约450到570mm，而电池片尺寸为156mmX156mm，故，本实用新型相当于可多放两片整片的电池片,由此带来的功率增加理论为9.8W左右。
从以上第1点和第2点可以得出，本实用新型理论可增加功率为15.1W，但是，本实用新型因为叠加后对电池片本身的遮蔽面积为63648mm2(12个叠加*1.7mm叠加宽度*156mm电池片长度*20串＝63648mm2)，常规组件37440mm2(常规组件的遮蔽来自主栅线对电池片的遮蔽，以本实施例对应的常规组件来讲，是对应于50片整片电池片的组件，故总遮蔽面积为：1.2mm主栅线宽度*156mm电池片长度*4根主栅线/电池片*50片电池片＝37440mm2)；本申请的遮蔽面积大于常规组件26208mm2，而一片常规整片电池片面积为156mm*156mm＝24336mm2，相当于遮蔽了一片电池片。所以，功率增加大概值为15.1-4.9＝10.2W。
常规组件尺寸1640X828mm，面积为1.36m2。功率理论大概值为245W，转换效率为18％。
本实用新型组件尺寸为1623X812mm，面积为1.32m2，功率理论大概值为245+10.2＝255.2W，转换效率为19.3％。
所以，本实用新型的设计对于组件的转换效率可增加为1％以上。
3.经过多次试验，最终决定将其设计为导电胶粘接的台阶形的结构，中间的搭接为宽1.5-2mm，台阶形结构电池片之间是不平的，但是不会有影响，因为选用的导电胶为硅胶基底的导电胶，而硅胶基底的导电胶是有一些弹性模量存在的，本实用新型片与片之间的连接为弹性连接，不是刚性连接，而且，在组件生产过程中，电池片的上下部分均有EVA材质进行封装，台阶会被EVA进行填充，所以，电池片之间的不平不会带来影响。
正因为使用了导电胶粘接的台阶形的结构，使得本实用新型的太阳能电池组件还具有热斑效应下温度低的好处，具体原理是:
热斑是在太阳光直接照射情况下对某一片电池片进行阻挡，因为无光照，在有电流的情况下，实质上就是一个二极管的电池片成为了负载而发热，称为热斑效应，那么在传统组件中，电池片上因为主栅线遮蔽的地方变成二极管作用时发的热产生的热量散失只能靠焊接金属丝及环境自然散热来完成，这个焊接金属丝散热面积小，更易使温度升高，但是热斑温度是有要求的，太高会有起火等安全隐患，而本申请的叠瓦结构，叠加的区域是遮蔽面，而这些遮蔽的面与同块没有被遮蔽的大面积和与之相邻的电池片是直接连接的，即电池片片与片之间是直接传导，散热面大，温度就容易降低，就起到了在热斑效应下温度相对更低的好处，由此也延长了电池片的使用寿命。故传统组件的热量的传导相对于电池片片与片之间直接传导差异比较大，在正常热斑测试中，热斑点温度在80度左右，而叠瓦组件热斑点的温度可控制在50度左右，值得推广。
之所以选择搭接宽度1.5-2mm，原因是，基于在本实用新型在未封装前的生产过程中，如果低于1.5mm，台阶上部分的电池片会有上翘的风险，不利于生产，而小于2mm是基于尽量减少上一个问题中提到的遮蔽面积。
4.本实用新型之所以选择使用一整片电池片切为5小片使用，原因是：
本实用新型理论是切得越小越好，基于理论是功耗为I2R，切得越小I值越小，但是进过多次试验和计算核对，我们发现，选择切为5小片时最合适，以切1/6和1/5为例：
1/5前面已经阐述过增加的组件转换效率的值。以下阐述1/6的方案：
传统组件片与片之间的间隔共有45个，间隔带来的空白有90mm，以13片串组件为例，需要用1/6切片15片，而本实用新型的排列为片与片进行台阶式叠放，叠加的部分为1.5到2mm，共300个叠加，叠加节省的距离为420到560mm，
两者共节约480到650mm，而电池片尺寸为156mmX156mm，故，本实用新型可多放三片电池片。由此带来的功率增加理论为14.7W左右。
从第一点和第二点由此可以得出，本实用新型理论可增加功率为19.7W，但是，本实用新型因为叠加后对电池片本身的遮蔽面积为87360mm2，常规组件44928mm2；遮蔽面积大于常规组件42432mm2，而一片常规整片电池片面积为24336mm2.相当于遮蔽了1.8片电池片。所以，功率增加大概值为10.88W。
而本实用新型切1/5时增加的功率为10.2W，切1/6时增加10.88瓦，
切1/6与切1/5功率增加值为0.68瓦，增加百分比为0.277％；相对于整片到1/5时的百分比增加很少，而且，考虑生产过程中切割电池片产能，以及点胶焊接过程的产能，1/6切的工艺比1/5切工艺产能下降了20％.设备固定资产投入需要多投入20％，达不到最好的经济效益，故最大选取5等分最好。
5.本实用新型之所以电池片串选择包含实际控制为N片切割电池片粘接(3≦N≦20)，串与串之间进行并联，图例为五串并联，共M串并联(2≦M≦7)成1个模块，原因是：
选择N的数值范围为3≦N≦20，这个的原理是电池片作为发电单元时，它是一个发光二极管，但是在实际环境中，有些时候他会被遮档，这时候，其他部分发电，而遮挡部分不发电时，它就会成为一个常规二极管，贰电池片作为常规二极管时，他的理论击穿电压大约为30V，所以，电池片在串联时不能超过50片，也就是每串不能超过25片，为了保险起见，选择了最大值可为20片，最小值可为3片，更优地，可选择10≦N≦18这个数值。
6.选择将二极管的排布通过将线拉长了将几个二极管物理位置上设置在一起，方便了生产。
故，与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过巧妙地设计切割参数并切割晶硅电池片，在相同压降情况下降低了内阻损耗，可降低因为组件模块的串阻带来的功耗，同时巧妙地利用了传统组件的空白部分，在有效面积内尽量多地排布可发电的电池片，上述两种技术相结合，已达到组件转换效率增加1％以上的基本技术效果，使得组件转换效率最大可达到19％以上，同时，本实用新型的太阳能电池组件还具有热斑效应下温度低的好处，值得推广。
附图说明
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是背景技术中传统组件的排布结构示意图；
图2是本实用新型实施例1中电池片划片并导电胶粘接示意图；
图3是本实用新型实施例1中电池片串间相并联形成一个模块的结构示意图；
图4是本实用新型实施例1中模块相互串联并结合连接焊带和二极管形成组件的结构示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示为背景技术中传统组件的排布方式。
实施例1
如图2-4所示，台阶式排布太阳能电池组件，所述组件上包含4个相互串联的模块，所述模块与模块之间还并联有二极管以作保护，所述每个模块上均包含5串串与串之间相互并联的电池片串，所述各电池片串上，均包含13片由整片晶硅电池片五等分切割出的电池片划片，所述电池片划片间由特定性导电胶进行台阶式粘接以将各电池片划片上的电极粘接在一起而形成一体，所述每两片电池片划片间的台阶式粘连的叠加覆盖宽度为1.5-2mm。
所述导电胶为硅胶基底的导电胶。
生产所述电池片划片时，会首先根据每个电池片划片的正背面都在相交错的边缘上有电极而对电池片整片进行相应设计，而后在划片的时候按照电极排布位置进行划片，关于电极的排布属于现有技术。
所述各二极管在组件上通过导线的延伸被排布在一起，以便于生产。
具体地，如图2所示晶硅电池片整片切割，用特定性导电胶进行台阶式粘接，如图3所示，台阶式粘接为一串，每串图例为13片，串与串之间进行并联，图例为五串并联成1个模块，如图4所示，模块与模块间相互串联，再结合常规的连接焊带添加工艺和每个模块之间连接二极管形成组件。
具体效果：
1.可降低组件模块的内阻带来的功耗：
13片串的组件对应的常规组件数值：
常规组件内阻为80毫欧，电流为8.4A，正常理论功耗为5.6W左右。
13片串的组件的内阻不变为80毫欧，电流为原来的1/5，电流值为1.68A，理论功耗为0.226W左右。
两者功耗差值理论值5.374W。
2.在有效面积内尽量排布可发电的电池片：
常规电池片的连接用导电金属条连接正负极，为避免电池片与电池片之间本身短路，电池片与电池片间需要间隔2MM,片与片之间的间隔共有45个，间隔带来的空白有90mm；
而本实用新型的排列为片与片进行台阶式叠放，每串13片电池片划片相当于2.6片整片电池片，节省了片之间的间隔，而叠加的部分为1.5到2mm，共240个叠加，叠加节省的距离为360到480mm，
两者共节约450到570mm，而电池片尺寸为156mmX156mm，故，本实用新型相当于可多放两片整片的电池片,由此带来的功率增加理论为9.8W左右。
从以上第1点和第2点可以得出，本实用新型理论可增加功率为15.1W，但是，本实用新型因为叠加后对电池片本身的遮蔽面积为63648mm2(12个叠加*1.7mm叠加宽度*156mm电池片长度*20串＝63648mm2)，常规组件37440mm2(常规组件的遮蔽来自主栅线对电池片的遮蔽，以本实施例对应的常规组件来讲，是对应于50片整片电池片的组件，故总遮蔽面积为：1.2mm主栅线宽度*156mm电池片长度*4根主栅线/电池片*50片电池片＝37440mm2)；本申请的遮蔽面积大于常规组件26208mm2，而一片常规整片电池片面积为156mm*156mm＝24336mm2，相当于遮蔽了一片电池片。所以，功率增加大概值为15.1-4.9＝10.2W。
常规组件尺寸1640X828mm，面积为1.36m2。功率理论大概值为245W，转换效率为18％。
本实用新型组件尺寸为1623X812mm，面积为1.32m2，功率理论大概值为245+10.2＝255.2W，转换效率为19.3％。
所以，本实用新型对于组件的转换效率增加为1％以上。
3.导电胶粘接的台阶形的结构，中间的搭接为宽1.5-2mm，台阶形结构电池片之间是不平的，但是不会有影响，因为选用的导电胶为硅胶基底的导电胶，而硅胶基底的导电胶是有一些弹性模量存在的，本实用新型片与片之间的连接为弹性连接，不是刚性连接，而且，在组件生产过程中，电池片的上下部分均有EVA材质进行封装，台阶会被EVA进行填充，所以，电池片之间的不平不会带来影响。
之所以选择搭接宽度1.5-2mm，原因是，基于在本实用新型在未封装前的生产过程中，如果低于1.5mm，台阶上部分的电池片会有上翘的风险，不利于生产，而小于2mm是基于尽量减少上一个问题中提到的遮蔽面积。
4.本实用新型之所以选择使用一整片电池片切为5小片使用，原因是：
本实用新型理论是切得越小越好，基于理论是功耗为I2R，切得越小I值越小，但是进过多次试验和计算核对，我们发现，选择切为5小片时最合适，以切1/6和1/5为例：
1/5前面已经阐述过增加的组件转换效率的值。以下阐述1/6的方案：
传统组件片与片之间的间隔共有45个，间隔带来的空白有90mm，以13片串组件为例，需要用1/6切片15片，而本实用新型的排列为片与片进行台阶式叠放，叠加的部分为1.5到2mm，共300个叠加，叠加节省的距离为420到560mm，
两者共节约480到650mm，而电池片尺寸为156mmX156mm，故，本实用新型可多放三片电池片。由此带来的功率增加理论为14.7W左右。
从第一点和第二点由此可以得出，本实用新型理论可增加功率为19.7W，但是，本实用新型因为叠加后对电池片本身的遮蔽面积为87360mm2，常规组件44928mm2；遮蔽面积大于常规组件42432mm2，而一片常规整片电池片面积为24336mm2.相当于遮蔽了1.8片电池片。所以，功率增加大概值为10.88W。
而本实用新型切1/5时增加的功率为10.2W，切1/6时增加10.88瓦，
切1/6与切1/5功率增加值为0.68瓦，增加百分比为0.277％；相对于整片到1/5时的百分比增加很少，而且，考虑生产过程中切割电池片产能，以及点胶焊接过程的产能，1/6切的工艺比1/5切工艺产能下降了20％.设备固定资产投入需要多投入20％，达不到最好的经济效益。
5.本实用新型之所以电池片串选择包含实际控制为N片切割电池片粘接(3≦N≦20)，串与串之间进行并联，图例为五串并联，共M串并联(2≦M≦7)成1个模块，原因是：
选择N的数值范围为3≦N≦20，这个的原理是电池片作为发电单元时，它是一个发光二极管，但是在实际环境中，有些时候他会被遮档，这时候，其他部分发电，而遮挡部分不发电时，它就会成为一个常规二极管，贰电池片作为常规二极管时，他的理论击穿电压大约为30V，所以，电池片在串联时不能超过50片，也就是每串不能超过25片，为了保险起见，选择了最大值可为20片，最小值可为3片，更优地，可选择10≦N≦18这个数值。
6.二极管的排布，通过将线拉长了将几个二极管物理位置上设置在一起，有方便于生产的特点。
7.本实用新型的太阳能电池组件还具有热斑效应下温度低的好处：
具体原理是:热斑是在太阳光直接照射情况下对某一片电池片进行阻挡，因为无光照，在有电流的情况下，实质上就是一个二极管的电池片成为了负载而发热，称为热斑效应，那么在传统组件中，电池片上因为主栅线遮蔽的地方变成二极管作用时发的热产生的热量散失只能靠焊接金属丝及环境自然散热来完成，这个焊接金属丝散热面积小，更易使温度升高，但是热斑温度是有要求的，太高会有起火等安全隐患，而本申请的叠瓦结构，叠加的区域是遮蔽面，而这些遮蔽的面与同块没有被遮蔽的大面积和与之相邻的电池片是直接连接的，即电池片片与片之间是直接传导，散热面大，温度就容易降低，就起到了在热斑效应下温度相对更低的好处，由此也延长了电池片的使用寿命。故传统组件的热量的传导相对于电池片片与片之间直接传导差异比较大，在正常热斑测试中，热斑点温度在80度左右，而叠瓦组件热斑点的温度可控制在50度左右，值得推广。
综上，本实用新型通过切割晶硅电池片，在相同压降情况下降低了内阻损耗，可降低因为组件模块的串阻带来的功耗，同时巧妙地利用了传统组件的空白部分，在有效面积内尽量多地排布可发电的电池片，上述两种技术相结合，已达到组件转换效率增加1％以上的基本技术效果，使得组件转换效率最大可达到19％以上，同时，本实用新型的太阳能电池组件还具有热斑效应下温度低的好处，值得推广。
实施例2
所述各电池片串上，均包含17片由整片晶硅电池片五等分切割出的电池片划片，其他技术特征同实施例1，由上所述原理可知，其有益效果与实施例1相当。
本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (7)

1.台阶式排布太阳能电池组件，其特征在于，所述组件上包含若干个相互串联的模块，所述模块与模块之间还并联有二极管以作保护，所述每个模块上均包含2-7串串与串之间相互并联的电池片串，所述各电池片串上，均包含3-20片由整片晶硅电池片五等分切割出的电池片划片，所述电池片划片间由特定性导电胶进行台阶式粘接以将各电池片划片上的电极粘接在一起而形成一体，所述每两片电池片划片间的台阶式粘连的叠加覆盖宽度为1.5-2mm。
2.根据权利要求1所述的台阶式排布太阳能电池组件，其特征在于，所述各电池片串上，均包含10-18片由整片晶硅电池片五等分切割出的电池片划片。
3.根据权利要求2所述的台阶式排布太阳能电池组件，其特征在于，所述各电池片串上，均包含13片由整片晶硅电池片五等分切割出的电池片划片。
4.根据权利要求2所述的台阶式排布太阳能电池组件，其特征在于，所述各电池片串上，均包含17片由整片晶硅电池片五等分切割出的电池片划片。
5.根据权利要求1所述的台阶式排布太阳能电池组件，其特征在于，所述每个模块上均包含5串串与串之间相互并联的电池片串。
6.根据权利要求1所述的台阶式排布太阳能电池组件，其特征在于，所述导电胶为硅胶基底的导电胶。
7.根据权利要求1所述的台阶式排布太阳能电池组件，其特征在于，所述各二极管在组件上通过导线的延伸被排布在一起。
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