CN206878012U - 太阳能叠片电池串和组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了太阳能叠片电池串和组件，所述的叠片电池串由多个电池片沿其短边方向依次部分叠层而成的长方形或近似长方形电池串，其中，电池片两个短边相互平行且不同电池片的两短边之间的距离相等，相邻电池片的短边相互平行，电池片的长边为斜边或者直角边，且至少有一个电池片的一条长边为斜边。该太阳能叠片电池串能进行非矩形电池片的叠片，进而制作叠片组件，充分利用资源。

Description

太阳能叠片电池串和组件

技术领域

本实用新型属于太阳能电池技术领域，特别涉及太阳能叠片电池串和组件。

背景技术

太阳能电池是一种利用光生伏特效应将光能直接转化为直流电的器件。根据光电转换材料的不同，太阳能电池包括单晶硅，多晶硅，非晶硅薄膜，碲化镉薄膜，铜铟镓锡薄膜，砷化镓，燃料敏化，钙钛矿，叠层等多个种类。其中最常见的是晶体硅太阳能电池，包括单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池。

将多个太阳能电池电学互连后封装在玻璃或有机聚合物中，得到的可以长期使用的光伏设备，称为光伏组件。晶体硅光伏组件中的电池片互联方式，常见的有将电池片顺序排列，以含铜基材的涂锡焊带作为互联条，互联条一端焊接在第一片电池片的正面主栅线上，互联条另一端焊接在相邻的第二片电池片的背面栅线上。第二根互联条的两端分别焊接在第二片电池片的正面主栅线和第三片电池片的背面栅线上，依次类推。由此将所有的电池片串联成一串。

叠片组件采用的是另外一种电池片互联的技术。将太阳能电池片甲的一侧置于另一电池片乙的下方，使得甲正面的电极与乙背面的电极相互重合。在两个电极之间采用导电材料形成导电连接。与此同时，电池片乙被置于电池片丙的下方，使得乙正面的电极与丙背面的电极相互重合，在两个电极之间采用导电材料形成导电连接。按照同样的方法，可以将多片电池片依次互连形成电池串。

叠片电池片正面和背面的电极图案，通过在太阳能电池表面金属化的方法制备。常用的金属化方法是采用丝网印刷加烧结的方式将含有银颗粒的导电浆料印制在电池表面，通过调整丝网印刷的网版图形设计，可以改变电极图案。

叠片组件中电池片电极之间的导电材料包括导电胶，焊带或锡膏等材料。根据导电材料的特性，应选择相应的制备方法。对于导电胶材料，可以采用点胶或丝网印刷的方法制备。

现有技术的技术方案如图1-3所示。叠片电池为矩形，如图1所示，或带有倒角的近似矩形，如图2，3所示。相邻叠片电池的长边彼此重叠，在重叠区域形成电学连接，以及力学连接。形成电学连接和力学连接的方式包括但不限于采用导电胶。现有技术的叠片电池多为矩形等规则的形状，然后实际生产中非规则电池如何进行叠片成组件，并没有相关的研究，使得非规则的电池片不能进行很好的利用。

实用新型内容

为解决现有技术中无法利用非矩形电池片进行叠层制作电池叠片组件的问题，本实用新型提供了一种太阳能叠片电池串和组件，该太阳能叠片电池串能进行非矩形电池片的叠片，进而制作叠片组件，充分利用资源。

为达到上述目的，本实用新型采用的制备技术方案为：

一种太阳能叠片电池串，所述的叠片电池串由多个电池片沿其短边方向依次部分叠层而成的长方形或近似长方形电池串，其中，电池片两个短边相互平行且不同电池片的两短边之间的距离相等，电池片的长边为斜边或者直角边，且至少有一个电池片的一条长边为斜边。

所述的电池片的形状为直角梯形、非直角梯形、矩形或非矩形的平行四边形。

所述的叠片电池串由形状为直角梯形的电池片叠层而成；其中，第二直角梯形电池片的斜边重叠于第一直角梯形电池片的斜边之上，第三直角梯形电池片的直角边重叠于第二直角梯形电池片的直角边之上，依次叠层；或者第二直角梯形电池片的直角边重叠于第一直角梯形电池片的斜边之上，第三直角梯形电池片的直角边重叠于第二直角梯形电池片的斜边之上，依次叠层，直至最后第N直角梯形，N为正整数。

所述的叠片电池串由形状为直角梯形和非直角梯形的电池片叠层而成，非直角梯形电池片的一个斜边重叠于第一直角梯形电池片的斜边之上，第二直角梯形电池片的斜边重叠于非直角梯形电池片的另一个斜边之上，依次叠层，最后第N直角梯形电池片的直角边设置最外侧，N为正整数。

所述的叠片电池串由形状为直角梯形和平行四边形的电池片叠层而成，第一平行四边形的电池片的斜边重叠于第一直角梯形电池片的斜边之上，第二平行四边形的电池片的斜边重叠于第一平行四边形的电池片的斜边之上，依次叠层，第M平行四边形的电池片的斜边重叠于第M-1平行四边形的电池片的斜边之上，第二直角梯形电池片的斜边重叠于第M平行四边形的电池片的斜边之上，依次叠层，每两片直角梯形电池片间的平行四边形电池片数量可以相同或不同，最后第N直角梯形电池片的直角边设置最外侧，M、N均为正整数。

所述的叠片电池串由形状为直角梯形和矩形的电池片叠层而成，矩形电池片的直角边与另一块矩形电池片的直角边或者直角梯形电池片的斜边或直角边重叠。

一种太阳能叠片组件，包括所述的太阳能叠片电池串，太阳能叠片电池串两端设置有相应的电极，一个或多个太阳能叠片电池串排成一排组成太阳能叠片电池串组，多个太阳能叠片电池串组并排平行排列封装成太阳能叠片组件。

所述的电极为柔性导电条带，电池串正面电极与背面电极分别焊接或粘接一个柔性导电条带；当电池串的电极处的电池片外侧为斜边时，与斜边连接的柔性导电条的宽度满足将斜边挡住或大部分挡住，使得整个电池串的外形趋于矩形结构。

所述的柔性导电条带为长条状涂锡铜带，沿柔性导电条带长度方向间隔开设小孔。

一种太阳能叠片组件的制作方法，包括以下步骤：

1)将主体形状为正方形、四个角上有倒角的单晶硅电池片平行分割为宽度相当的几个子电池片，其中至少有一个分割线与电池的电池边缘不平行，即至少有一个电池片为梯形电池片；

2)将有倒角的子电池片和/或没有倒角的子电池片一起进行叠层制备倒角电池串及并制作倒角组件，倒角电池串按照子电池片的倒角方向相同或者相反进行排布；

3)没有倒角的子电池片进行叠层制备方电池串及方串组件，相邻的子电池片斜边和斜边相互重叠或者斜边和直角边相互重叠；

4)根据需求长度按步骤2)和步骤3)制作电池串，然后在电池串两端的正面电极和反面电极上分别焊接或用导电胶粘接柔性导电条带，其中，当电池串的电极处的子电池片外侧为斜边时，与斜边连接的柔性导电条的宽度满足将斜边挡住或大部分挡住，使得整个电池串的外形趋于矩形结构；再根据需求的电池串组的长度和数量将带有柔性导电条带的电池串并排平行排列封装成叠片组件。

相对于现有技术，本实用新型具有以下效益：

本实用新型的太阳能叠片组件的四边形电池片的部分或全部为梯形或非矩形的平行四边形。四边形或近似四边形的电池片的片间重叠方式，斜边可以和斜边相互重叠，斜边也可以和直角边相互重叠。将上述电池片依次重叠可形成太阳能叠片电池串。可以解决现有技术中非矩形电池片制作电池串的问题，该太阳能叠片电池串能进行非矩形电池片的叠片，进而制作叠片组件，充分利用资源。

本实用新型的一个或多个太阳能叠片电池串排成一排，可以形成一个电池串组，多个电池串组平行排列并经过封装后，可形成太阳能叠片组件。

本实用新型的一种太阳能叠片组件的制作方法将主体形状为正方形、四个角上有倒角的单晶硅电池片平行分割为宽度相等或近似的5部分，分别针对其形状特点进行分割，并根据分割片进行制备倒角电池串及倒角组件、制备方电池串及方串组件，该方法能够充分利用单晶硅电池片，使得各部分均能够得到充分利用，且制作方法简单，便于推广。

附图说明

图1为现有的长方形叠片电池片与重叠后的电池串的示意图；

图2为现有的带有倒角的长方形电池片与重叠后的电池串的示意图，图中带有倒角的电池长边与相邻电池的没有倒角的长边相互重叠；

图3为现有的带有倒角的长方形电池片与重叠后的电池串的示意图；图中带有倒角的电池长边与相邻电池的带有倒角的长边相互重叠，无倒角的长边与相邻电池的无倒角长边相互重叠；

图4为由梯形电池片按照ABAB形式组成的电池串；

图5为由梯形A和平行四边形D组成的ADDD型电池串；

图6为由3种不同形状的梯形A,B,C组成的ABCABC形式的电池串；

图7为由梯形A,B和平行四边形D组成的ADDB形电池串；

图8为由梯形A,B和矩形E组成的ABEE形电池串；

图9为由矩形E,梯形A组成的EEE…EA形电池串；

图10为由矩形E,梯形A组成的EEE…EA形电池串，电池串的最右侧为梯形斜边；

图11为梯形电池片正面和背面的电极示意图，(a)电池片正面主栅线靠近直角边且与直角边平行示意图，(b)背面银电极和导电胶图形靠近斜边且与斜边平行示意图；

图12为由梯形A和平行四边形D组成的ADDD型电池串的另外一种结构；

图13为多个梯形电池片组成的电池串结构示意图；

图14为图20的电池串的子电池片背面结构示意图；

图15为一种柔性导电条带的结构示意图；

图16为图10中的电池串两端与柔性导电条带粘接的示意图。

图17为将一片带有倒角的单晶硅电池切成5片的一种方案，其中切割线A1B1,A4B4与电池片的边缘C0C1不平行；

图18为将有倒角的切片S1和S5组成电池串的方案之一；

图19为将有倒角的切片S1和S5组成电池串的方案之二；

图20为将无倒角的切片S2,S3,S4组成电池串的方案；

图21为由切片S2,S3,S4组成电池串，每串包含32片电池，按照S4-S2-S3-S4-S2-S3的顺序自下向上排列。每个电池串单独形成一个电池串组，10个这样的电池串组平行排列，并用玻璃、EVA、光伏背板、汇流条、接线盒、铝框等材料封装后形成叠片组件；

其中，1为副栅，2为主栅，3为导电胶，4为银电极。

具体实施方式

以下结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明：

本实用新型一种太阳能叠片电池串，叠片电池串由多个电池片沿其短边方向依次部分叠层而成的长方形或近似长方形电池串，其中，电池片两个短边相互平行且不同电池片的两短边之间的距离相等，相邻电池片的短边相互平行，电池片的长边为斜边或者直角边，且至少有一个电池片的一条长边为斜边电池片的形状为直角梯形、非直角梯形、矩形或非矩形的平行四边形。

本实用新型的太阳能叠片电池串是用于叠片组件的几种非矩形电池片的设计，这些电池片的部分或全部为梯形或非矩形的平行四边形。对于有倒角的电池片，由于倒角处对电池片整体形状的影响比较小，这些倒角电池片的部分或全部为近似梯形或近似非矩形的平行四边形。本实用新型同时提出了这些四边形或近似四边形的电池片的片间重叠方式，斜边可以和斜边相互重叠，斜边也可以和直角边相互重叠。电池片的形状为直角梯形、非直角梯形、矩形或非矩形的平行四边形。对于有倒角的电池片，形状也可以是有倒角的直角梯形、非直角梯形、矩形或非矩形的平行四边形。

太阳能电池片有两个面，由于太阳能电池片的厚度通常比其长或宽小很多，因此两个面通常近似认为其面积相等，形状相同。本实用新型提到的电池片的朝向相同，也就是说，同一个电池串或同一块组件中的不同电池片的正面朝向相同。在这种情形下，由于电池片间相互重叠的位置关系同时且唯一地决定了电池片重叠后的正面或反面图形，因此本实用新型中仅需要展示电池片重叠后的正面。与此同时，本实用新型中的方案同时适用于反面可以吸收光能并转化为电能的双面电池，以及常规单面电池。

实施例1

如图4所示，叠片电池片为大小形状相同的直角梯形，梯形中的2条短边相互平行，2条长边相互不平行，按照2条短边的相互位置关系，可以分为较短的边在下方的A和较短的边在上方的B，B可由A水平旋转180度得到。A的正面主栅线靠近斜边且与斜边平行，背面银电极和导电胶图形靠近直角边且与直角边平行；B的正面主栅线靠近直角边且与直角边平行，背面银电极和导电胶图形靠近斜边且与斜边平行，如图14所示。电池片正面的主栅线，副栅线，背面的银电极，铝背场和导电胶图形可以采用丝网印刷的方法制备。多个电池片按照下列法则排列：相邻电池片的短边相互平行，B1的斜边重叠于A1的斜边之上，A2的直角边重叠于B1的直角边之上，依次类推，如图13所示。

实施例2

对于斜边倾斜角度不大的电池片，电池正面的主栅线和背面的银电极以及导电胶图形可以采用平行于直角边的方式设置，如图11所示。其中正面的主栅线和背面的银电极和铝背场采用丝网印刷的方法制备，背面的导电胶图形采用丝网印刷或点胶的方法制备。这些电池片按下列法则排列：A2的直角边重叠于A1的斜边上，A3的直角边重叠于A2的斜边上，依次类推，如图5和图12所示。

本实用新型中的电池片除了上述直角梯形的方案外，也可以由多个不同形状的梯形、平行四边形、矩形组成，相邻的电池片彼此重叠，其形状可以相同或不同。如图6、7、8、9、10所示。特别地，对于图9中的方式，同一串电池片除了最后一片为梯形外，其余均为矩形。图10为由矩形E,梯形A组成的EEE…EA形电池串，电池串的最右侧为梯形斜边。

依照上述方案的电池片相互重叠串联形成电池串，由1个或多个电池串平行排列并封装后，形成叠片组件。

实施例4

一种太阳能叠片组件，包括上述的太阳能叠片电池串，一个或多个太阳能叠片电池串排成一排组成太阳能叠片电池串组，多个太阳能叠片电池串组并排平行排列封装成太阳能叠片组件。柔性导电条带可以是如图15所示的中央打孔的涂锡铜带，用于柔性导电条带的涂锡铜带厚度不超过0.2mm。

实施例5

与上述结构的区别主要在于电池串主要为矩形或带有倒角的矩形，除了最后一片为直角梯形或带有倒角的直角梯形，且该电池的正面电极位于梯形的斜边处。对于这种电池串，采用图16所示的结构，在斜边处用一段比较宽的柔性导电条带(如图15)与电池正面电极焊接或粘接，从而将斜边挡住或大部分挡住，使得整个电池串的外观仍然类似于矩形。在电池串的另一端，电极位于电池片反面，该处采用较窄的柔性导电条带与电池连接。

本实用新型还提供了一种太阳能叠片组件的制作方法，包括以下步骤：

1、将主体形状为正方形、四个角上有倒角的单晶硅电池片平行分割为宽度相当的5部分，依次为：第一电池片S1、第二电池片S2、第三电池片S3、第四电池片S4、第五电池片S5；其中2条分割线A2B2和A3B3与电池边缘C0C1平行；另外2条分割线A1B1和A4B4相互平行，但可以与电池边缘(C0C1)不平行；切割线A1B1、A2B2、A3B3、A4B4在电池S1,S2,S3,S4,S5中形成的边缘分别称为第一切割边，第二切割边，第三切割边和第四切割边。当A1B1,A4B4与电池边缘C0C1平行时，第一切割边和第四切割边为直角边；当A1B1,A4B4与电池边缘C0C1不平行时，第一切割边和第四切割边为斜边。

2、将有倒角的第一电池片S1和第五电池片S5用来制备倒角电池串及倒角组件：直接根据第五电池片S5和第一电池片S1的分割方向进行叠层，第五电池片S5的第四切割边部分重叠于第一电池片S1的第一切割边上方，另一个第一电池片S1的边缘部分重叠于第五电池片S5边缘上方，依次叠层形成电池串；或者先将第五电池片S5旋转180度，使得第五电池片S5和第一电池片S1倒角方向一致，第五电池片S5边缘部分重叠于第一电池片S1的第一切割边上方，同理，另一个第一电池片S1的边缘部分重叠于第五电池片S5的第四切割边上方，依次叠层形成电池串；同一电池串中可以使用不同电池图案的电池片。例如电池串两端或一端的电池片为第一切割边或第四切割边为斜边的电池片，而电池串中间的电池片的两长边全部为直角边。

3)没有倒角的第二电池片S2、第三电池片S3、第四电池片S4制备方电池串及方串组件：第二电池片S2的第二切割边与第三电池片S3的第二切割边相互重叠，第三电池片S3的第三切割边与第四电池片S4的第三切割边相互重叠，第四电池片S4的第四切割边与另一第二电池片S2的第一切割边边相互重叠，依次叠层形成电池串。同一电池串中可以使用不同电池图案的电池片。例如电池串两端或一端的电池片为第一切割边或第四切割边为斜边的电池片，而电池串中间的电池片的两长边全部为直角边。

4)根据需求长度按步骤2)和步骤3)制作电池串，然后在电池串两端的正面电极和反面电极上分别焊接或用导电胶粘接柔性导电条带，再根据需求的电池串组的长度和数量将带有柔性导电条带的电池串并排平行排列封装成叠片组件。

下面结合具体实施例对本实用新型的制作方法做进一步说明。本实用新型的一种具体实现方式如图17～21所示。

实施例6

图17是常见的单晶硅电池，主体形状为正方形，4个角上有倒角。该电池片被平行分割为宽度近似的5部分，S1,S2,S3,S4,S5。其中2条分割线A2B2和A3B3与电池边缘C0C1平行。另外2条分割线A1B1和A4B4相互平行，但与电池边缘C0C1不平行。这2条线在图17中用点划线表示。

将多个这样的电池片切片后，其中有倒角的S1和S5用来制备倒角电池串和倒角组件，没有倒角的S2,S3,S4用来制备方电池串和方串组件。

实施例6

一种倒角电池串的结构如图18所示，将电池片S5旋转180度，使得S5的边D0D1重叠于S1上方，靠近S1的边A1B1以内的位置，同理，S5右侧另一片电池S1的边C0C1重叠于S5上方，靠近S5的边A4B4。

另外一种倒角电池串的结构如图19所示,有倒角的边C0C1与D0D1相互重叠，没有倒角的边A1B1与A4B4相互重叠。

该方案中的方片电池串的结构如图20所示，电池片S2的直角边A2B2与电池片S3的直角边A2B2相互重叠，S3的直角边A3B3与S4的直角边A3B3相互重叠，S4的斜边A4B4与右侧另一片S2的斜边A1B1相互重叠。依次类推。

按图20所示的方式将电池片连接成电池串，10个长度为32片电池片的电池串并排放置，封装成组件如图21所示。

以上，仅为本实用新型的较佳实施例，并非仅限于本实用新型的实施范围，凡依本实用新型专利范围的内容所做的等效变化和修饰，都应为本实用新型的技术范畴。

Claims (9)

1.一种太阳能叠片电池串，其特征在于，所述的叠片电池串由多个电池片沿其短边方向依次部分叠层而成的长方形或近似长方形电池串，其中，电池片两个短边相互平行且不同电池片的两短边之间的距离相等，电池片的长边为斜边或者直角边，且至少有一个电池片的一条长边为斜边。

2.根据权利要求1所述的太阳能叠片电池串，其特征在于，所述的电池片的形状为直角梯形、非直角梯形、矩形或非矩形的平行四边形。

3.根据权利要求2所述的太阳能叠片电池串，其特征在于，所述的叠片电池串由形状为直角梯形的电池片叠层而成；其中，第二直角梯形电池片的斜边重叠于第一直角梯形电池片的斜边之上，第三直角梯形电池片的直角边重叠于第二直角梯形电池片的直角边之上，依次叠层；或者第二直角梯形电池片的直角边重叠于第一直角梯形电池片的斜边之上，第三直角梯形电池片的直角边重叠于第二直角梯形电池片的斜边之上，依次叠层，直至最后第N直角梯形，N为正整数。

4.根据权利要求2所述的太阳能叠片电池串，其特征在于，所述的叠片电池串由形状为直角梯形和非直角梯形的电池片叠层而成，非直角梯形电池片的一个斜边重叠于第一直角梯形电池片的斜边之上，第二直角梯形电池片的斜边重叠于非直角梯形电池片的另一个斜边之上，依次叠层，最后第N直角梯形电池片的直角边设置最外侧，N为正整数。

5.根据权利要求2所述的太阳能叠片电池串，其特征在于，所述的叠片电池串由形状为直角梯形和平行四边形的电池片叠层而成，第一平行四边形的电池片的斜边重叠于第一直角梯形电池片的斜边之上，第二平行四边形的电池片的斜边重叠于第一平行四边形的电池片的斜边之上，依次叠层，第M平行四边形的电池片的斜边重叠于第M-1平行四边形的电池片的斜边之上，第二直角梯形电池片的斜边重叠于第M平行四边形的电池片的斜边之上，依次叠层，每两片直角梯形电池片间的平行四边形电池片数量可以相同或不同，最后第N直角梯形电池片的直角边设置最外侧，M、N均为正整数。

6.根据权利要求2所述的太阳能叠片电池串，其特征在于，所述的叠片电池串由形状为直角梯形和矩形的电池片叠层而成，矩形电池片的直角边与另一块矩形电池片的直角边或者直角梯形电池片的斜边或直角边重叠。

7.一种太阳能叠片组件，其特征在于，包括权利要求1至6任意一项所述的太阳能叠片电池串，太阳能叠片电池串两端设置有相应的电极，一个或多个太阳能叠片电池串排成一排组成太阳能叠片电池串组，多个太阳能叠片电池串组并排平行排列封装成太阳能叠片组件。

8.根据权利要求7所述的太阳能叠片组件，其特征在于，所述的电极为柔性导电条带，电池串正面电极与背面电极分别焊接或粘接一个柔性导电条带；当电池串的电极处的电池片外侧为斜边时，与斜边连接的柔性导电条的宽度满足将斜边挡住或大部分挡住，使得整个电池串的外形趋于矩形结构。

9.根据权利要求8所述的太阳能叠片组件，其特征在于，所述的柔性导电条带为长条状涂锡铜带，沿柔性导电条带长度方向间隔开设小孔。