CN207947297U - 一种利用反射光提升转换效率的叠片组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用反射光提升转换效率的叠片组件，包括用封装层封装在前板和背板之间的电池串组，前板为透明面板，长电池串由两个短电池串组成，长电池串的上下端分别与一个汇流条连接；长电池串的上下短电池串之间通过连接焊带连接，所有的连接焊带与并联焊带连接；沿组件长边方向布置的旁路焊带设置在两个长电池串之间，旁路焊带与并联焊带连接，且旁路焊带的两端延伸至长电池串的端部；所述焊带的表面、前板对应焊带的位置或者封装层对应焊带的位置设置有漫反射层。解决现有叠片组件中存在的焊带反光造成光污染的问题，同时提升叠片组件的转换效率，更充分地利用入射阳光资源。

Description

一种利用反射光提升转换效率的叠片组件

技术领域

本实用新型属于光伏组件技术领域，具体涉及一种利用反射光提升转换效率的叠片组件。

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。太阳能电池通常为片状，可以吸收光能并将其转化为电能的一面被称为吸光面或正面，另外一面被称为背面。对于部分太阳能电池，其背面也可以吸收并转化光能为电能，这些太阳能电池被称为双面电池。

晶体硅太阳能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，通过改变丝网印刷的网版图形设计，可以改变电极图案。

晶体硅太阳能电池除了电极区域外，正面通常为氮化硅膜，背面通常为丝网印刷的铝浆料并经过烧结形成铝背场。对于一些特殊的太阳能电池，如正反面都可以吸收光线的双面P型硅PERC电池或双面N型硅PERT电池，其背面电极和金属化细栅线以外的区域表面也是氮化硅膜。对于双面HJT电池，即异质结电池，其正面和背面的电极和栅线以外的区域表面为透明导电氧化物膜，如氧化铟锡ITO。

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，被称之为光伏组件。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电极上。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。如图1所示，将太阳能电池片甲的一侧置于另一电池片乙的下方，使电池片甲该侧正面的栅线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，电池片乙的另一侧被置于电池片丙的下方，使得乙另一侧正面的栅线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。

叠片互联方式同样可以用来在太阳能电池切片之间形成互联。太阳能电池切片是指通过机械、激光或其他方式将一片完整的或不完整的太阳能电池切成的小片。太阳能电池切片的形状可以是多边形如矩形、三角形，曲线图形如圆形，扇形，椭圆形，或是不规则图形。一片太阳能电池可以切成的切片数量为K片，其中1≤K≤20。

对于正方形或矩形的太阳能电池片，可以将其切为形状、大小均相同的K个矩形切片，其中1≤K≤20。

对于带有倒角的准矩形太阳能电池片，可以将其切成K片切片电池，其中1≤K≤20，且有的切片电池为有1或2个倒角的准矩形，有的切片电池为无倒角的矩形。例如图2是将太阳能电池片切成五个切片电池的一种方式，最左侧和最右侧的切片电池带有倒角，中间的三个切片电池没有倒角。

叠片组件中同一电池串内相邻电池片电极之间的导电材料包括导电胶，导电胶带，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。对于采用导电胶形成电学互连的电池串，可以采用点胶或丝网印刷的方法。

导电胶的主要成分包括树脂材料基体与导电填料。其中的填料通常是银或者含银的颗粒。与常用的涂锡铜带相比，导电胶不仅可以和银电极成良好的机械粘接力与导电连接，同时有的导电胶也可以与电池片的其它表面，如氮化硅膜层，或者硅材料形成良好的粘接。

由于银是一种贵金属，因此含有银的太阳能电池浆料和导电胶的成本都比较昂贵。可以采用便宜的金属材料如铜、铝、镍，或者非金属导电材料如各种碳材料、氧化铟锡等替代浆料或导电胶中的银，也可以通过改变电池表面金属图案的设计或导电胶图形的设计来相应减少银浆料或导电胶的使用量。

如图3所示，光伏叠片组件按照电池串的排列方向可以分为横版型和竖版型两种。电池串与组件短边平行的称为横版型叠片组件，电池串与组件长边平行的称为竖版型叠片组件。

一种采用2个并联二极管的叠片组件的电路图如图4所示，多个叠片电池串并联形成电池串组，每个电池串组与1个旁路二极管并联，2个这样的电池串组串联成为组件。采用这种电路的叠片组件，可以采用竖版型，也可以采用横版型。

采用双面叠片电池或双面叠片电池切片，如前面提到的P型硅双面PERC叠片电池，N型硅双面PERT叠片电池，或HJT叠片电池，通过前述的叠片工艺，可以得到双面叠片组件。

在叠片组件中，从左至右共分为N个长电池串(N≥1)。例如图3中的竖版型双面叠片组件共含有6个长电池串，分别记为串A、B、C、D、E、F。

在叠片组件中，凡是位于组件正负极端的连接多个电池串的焊带，称为汇流条；凡是位于组件中间电位，且连接多个电池串的焊带，称为并联焊带；凡是与并联焊带相连，走向平行于电池串，并且连接旁路二极管的焊带，称为旁路焊带。

一种采用现有技术方案的竖版型单面叠片组件如图5所示，长电池串的上下端分别与一个汇流条连接；长电池串的上下短电池串之间与并联焊带连接；沿组件长边方向布置的旁路焊带设置在长电池串CD之间，旁路焊带与并联焊带连接，且旁路焊带的两端延伸至长电池串的端部；长电池串端部的旁路焊带和汇流条分别连接到对应接线盒内的旁路二极管的两端。

一种采用现有技术方案的竖版型双面双玻叠片组件如图6所示，长电池串的上下端分别与一个汇流条连接；长电池串的上下短电池串之间与并联焊带连接；沿组件长边方向布置的旁路焊带设置在长电池串CD之间，旁路焊带与并联焊带连接，且旁路焊带的两端延伸至背板玻璃的开孔处并从孔中穿出；引出线一端与汇流条相连接，另一端延伸至背板玻璃的开孔处并从孔中穿出；从孔中穿出的旁路焊带和引出线分别连接到对应接线盒内的旁路二极管的两端。

现有技术方案中，汇流条、旁路焊带、并联焊带等焊带均为组件正面可见。由于常用的焊带为涂锡铜带，其表面的锡层对入射光有比较强的镜面反射效果，反射光透过组件正面的封装材料和玻璃射出，形成视觉上的光污染。同时这部分光不能被组件吸收，也降低了组件的光电转换效率。

实用新型内容

本实用新型提供了一种利用反射光提升转换效率的叠片组件，旨在通过对叠片组件中焊带与封装材料的优化，解决现有叠片组件中存在的焊带反光造成光污染的问题，同时提升叠片组件的转换效率，更充分地利用入射阳光资源。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

利用反射光提升转换效率的叠片组件，包括用封装层封装在前板和背板之间的电池串组，电池串组由多个长电池串组成，长电池串之间通过焊带连接，焊带包括汇流条、旁路焊带、并联焊带和连接焊带；其中，前板为透明面板，长电池串由两个短电池串组成，长电池串的上下端分别与一个汇流条连接；长电池串的上下短电池串之间通过连接焊带连接，所有的连接焊带与并联焊带连接；沿组件长边方向布置的旁路焊带设置在两个长电池串之间，旁路焊带与并联焊带连接，且旁路焊带的两端延伸至长电池串的端部；所述焊带的表面、前板内壁对应焊带的位置及封装层对应焊带的位置均设置有漫反射层。

所述的漫反射层为漫反射薄膜或者漫反射涂料层。

所述的背板为透明面板，背板内表面上的对应电池串间隙或电池串组两侧的位置设置有漫反射层。

所述的背板内表面上漫反射层为第一长条矩形，第一长条矩形的长度L1与电池长串L2的长度满足：-50mm≤L1-L2≤25mm，电池串组间隙对应的第一长条矩形的宽度W1与电池串组间隙W2满足：W1-W2≤10mm，电池串组两侧对应的第一长条矩形的宽度W3满足，W3≤20mm。

前板上与并联焊带对应位置的漫反射层为第二长条矩形，第二长条矩形的位置与并联焊带重合，第二长条矩形的长度为L3，并联焊带长度为L4，满足L3-L4≤30mm。

第二长条矩形的宽度为W4，上下电池短电池串之间的间隙为W5，W4-W5≤2mm。

叠片组件为无框叠片组件或有边框叠片组件。

叠片组件的接线盒设置在背板上，接线盒的线缆出线方向平行于组件长边并朝向叠片组件外侧。

相对于现有技术，本实用新型具有以下技术效果：

本实用新型通过焊带前表面和背板内表面的漫反射材料对组件正面入射光线的漫反射，实现了对这部分入射光的利用，从而提升了叠片组件的转换效率，同时解决了现有叠片组件中存在的焊带反光造成光污染的问题。

进一步，对于双面叠片组件，例如前背板均为玻璃的双面双玻叠片组件，在透明的背板的内表面上的对应电池串间隙或电池串组四周的位置进行漫反射修饰。在透明的背板的内表面上的对应电池串间隙或电池串组四周的位置进行漫反射修饰形成漫反射层，可以把组件正面照射到这些区域的光线漫反射，其中一部分光线经过前板内表面反射到临近的电池片表面被电池片吸收，可以提高光伏组件对光线的利用率，从而提高组件的转换效率。

附图说明

图1：电池片的叠片互联示意图；

图2：带有倒角的电池(左侧)切成5个电池切片(右侧)；

图3：横版型(a)与竖版型(b)叠片组件；

图4：带有2个二极管的叠片组件电路图；

图5：一种单面叠片组件的示意图；

图6：一种双面叠片组件的正面示意图；

图7：一种对焊带表面进行漫反射涂层修饰的单面叠片组件示意图；

图8：一种对焊带表面进行漫反射贴膜修饰的双面叠片组件示意图；

图9：一种对组件前板进行漫反射修饰的图形方案示意图；

图10：一种对组件背面玻璃进行漫反射修饰的图形方案示意图；

图11：一种对焊带表面进行漫反射涂层修饰并且对背板玻璃进行漫反射图案修饰的双面双玻叠片组件示意图；

图中标记，1-汇流条，2-旁路焊带，3-并联焊带，4-连接焊带，5-接线盒，6-前板，7-漫反射层，8-背板。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明：

如图7-11所示，本实用新型将镜面反射变为漫反射，利用反射光提升转换效率的叠片组件，包括用封装层封装在前板6和背板8之间的电池串组，电池串组由多个长电池串组成，长电池串之间通过焊带连接，焊带包括汇流条1、旁路焊带2、并联焊带3和连接焊带4；其中，前板6为透明面板，长电池串由两个短电池串组成，长电池串的上下端分别与一个汇流条1连接；长电池串的上下短电池串之间通过连接焊带4连接，所有的连接焊带4与并联焊带3连接；沿组件长边方向布置的旁路焊带2设置在两个长电池串之间，旁路焊带2与并联焊带3连接，且旁路焊带2的两端延伸至长电池串的端部；

焊带的表面、前板6对应焊带的位置及封装层对应焊带的位置均设置有漫反射层7。漫反射层7实现途径包括且不限于：

(1)在焊带的表面增加漫反射层7，如涂覆一层漫反射涂料，如图7所示。该涂料可以是白色，如外面有氧化铝包覆的金红石型二氧化钛颗粒，或是其它颜色。该涂料可以是绝缘材料，也可以是半导体或导电材料。

(2)在焊带的表面增加漫反射层7，如贴漫反射薄膜，如图8所示。该漫反射薄膜可以是单层膜，也可以是多层膜；可以是绝缘膜，也可以是导电薄膜；颜色可以是白色，也可以是其它颜色。

(3)在前板(通常为玻璃)对应焊带的位置上进行增加漫反射层7，如进行漫反射修饰，如图9所示。实现这种修饰的方案包括：用丝网印刷的方法将漫反射涂料，如外面有氧化铝包覆的金红石型二氧化钛颗粒，按照预先设置好的网版图形，印刷到前板的内表面；或是将漫反射贴膜贴到前板的内表面对应焊带的位置。

(4)在组件正面封装材料，通常为乙烯-醋酸乙烯聚合物，简称EVA，或聚烯烃，简称PO，或有机硅树脂的内侧靠近焊带的位置增加漫反射层7，如贴上漫反射贴膜。

以上方案(1)(2)(3)(4)中的漫反射光有一部分被组件前板的内表面和外表面反射到临近的电池片表面，被电池片吸收，从而还可以提高光伏组件对光线的利用率，从而提高组件的转换效率。

对于双面叠片组件，例如前背板均为玻璃的双面双玻叠片组件，在透明的背板8的内表面上的对应电池串间隙或电池串组四周的位置进行漫反射修饰形成漫反射层7，如图10所示，可以把组件正面照射到这些区域的光线漫反射，其中一部分光线经过前板内表面反射到临近的电池片表面被电池片吸收，可以提高光伏组件对光线的利用率，从而提高组件的转换效率。

对透明背板8的内表面进行漫反射修饰的方法，包括用丝网印刷的方法将漫反射涂料，如外面有氧化铝包覆的金红石型二氧化钛颗粒，按照预先设置好的网版图形，印刷到背板的内表面对应电池串间隙和电池串组四周的位置；或是将漫反射贴膜贴到背板的内表面对应电池串间隙和电池串组四周的位置。

本实用新型中的组件可以是无框叠片组件，也可以是有边框的叠片组件。

实施例

本实用新型的一个具体实施例如图11所示，电池长串ABCDEF由76个双面电池切片组成，每个电池切片的长度是156.75mm，宽度是26.125mm，电池切片的形状为矩形或具有倒角的准矩形，相邻电池切片的叠片重叠距离为1mm。

长串ABCDEF的两端分别与组件两端的汇流条相连；汇流条通过引出线与接线盒中的旁路二极管相连。长串ABCDEF分别由两个短电池串组成，短电池串之间通过连接焊带4连接。这些焊带4又通过一根并联焊带3连在一起。并联焊带3位于上下电池短电池串之间，与组件短边平行。电池串CD之间有一根旁路焊带2，旁路焊带2的两端分别与两个旁路二极管相连，旁路焊带2的中间与并联焊带3相连。汇流条1，旁路焊带2，并联焊带3的表面有白色漫反射涂层。

该实施例中，组件的正面和背面均为玻璃。背面玻璃上丝网印刷了外面有氧化铝包覆的金红石型二氧化钛颗粒作为漫反射层7，漫反射层7的图案形状包括7根与电池串平行的长条矩形图案，分别与电池串组A的左侧，电池串组ABCDEF的间隙，以及电池串组F的右侧相对应。长条矩形图案的长度L1与电池长串的长度L2相等；或者比电池长串L2的长度长，不超过25mm；或者比电池长串L2的长度短，不超过50mm。与电池串组间隙对应的5个长条矩形图案的宽度W1比电池串组间隙W2宽不超过10mm。与电池串组两侧对应的2个长条矩形图案的宽度W3不超过20mm。漫反射涂层7的图案还包括与并联焊带3平行的1根长条矩形图案，其位置与并联焊带3重合，其长度L3比并联焊带L3长不超过30mm，其宽度W4不宽于比上下电池短电池串之间的间隙W5，或者宽于W5不超过2mm。背面玻璃8上开有2个孔，每个孔中分别引出旁路焊带2的一端，和一根汇流条1的引出线，旁路焊带2与汇流条1的引出线分别接旁路二极管的二端。旁路二极管位于接线盒5内。

组件背面的接线盒5线缆出线方向平行于组件长边并朝向组件外侧。

本实用新型解决了现有叠片组件中存在的焊带反光造成光污染的问题，同时通过焊带前表面和背板内表面的漫反射材料对组件正面入射光线的漫反射，实现了对这部分入射光的利用，从而提升了叠片组件的转换效率。

本实用新型的保护范围并不限于上述的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，倘若对本实用新型进行的各种改动和变形属于本实用新型权利要求及等同技术范围内，则本实用新型的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (8)

1.一种利用反射光提升转换效率的叠片组件，其特征在于，包括用封装层封装在前板(6)和背板(8)之间的电池串组，电池串组由多个长电池串组成，长电池串之间通过焊带连接，焊带包括汇流条(1)、旁路焊带(2)、并联焊带(3)和连接焊带(4)；其中，前板(6)为透明面板，长电池串由两个短电池串组成，长电池串的上下端分别与一个汇流条(1)连接；长电池串的上下短电池串之间通过连接焊带(4)连接，所有的连接焊带(4)与并联焊带(3)连接；沿组件长边方向布置的旁路焊带(2)设置在两个长电池串之间，旁路焊带(2)与并联焊带(3)连接，且旁路焊带(2)的两端延伸至长电池串的端部；所述焊带的表面、前板(6)内壁对应焊带的位置或者封装层对应焊带的位置设置有漫反射层(7)。

2.根据权利要求1所述的利用反射光提升转换效率的叠片组件，其特征在于，所述的漫反射层(7)为漫反射薄膜或者漫反射涂料层。

3.根据权利要求1所述的利用反射光提升转换效率的叠片组件，其特征在于，所述的背板(8)为透明面板，背板(8)内表面上的对应电池串间隙或电池串组两侧的位置设置有漫反射层(7)。

4.根据权利要求3所述的利用反射光提升转换效率的叠片组件，其特征在于，所述的背板(8)内表面上漫反射层(7)为第一长条矩形，第一长条矩形的长度L1与电池长串L2的长度满足：-50mm≤L1-L2≤25mm，电池串组间隙对应的第一长条矩形的宽度W1与电池串组间隙W2满足：W1-W2≤10mm，电池串组两侧对应的第一长条矩形的宽度W3满足，W3≤20mm。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的利用反射光提升转换效率的叠片组件，其特征在于，前板(6)上与并联焊带(3)对应位置的漫反射层(7)为第二长条矩形，第二长条矩形的位置与并联焊带(3)重合，第二长条矩形的长度为L3，并联焊带(3)长度为L4，满足L3-L4≤30mm。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的利用反射光提升转换效率的叠片组件，其特征在于，第二长条矩形的宽度为W4，上下电池短电池串之间的间隙为W5，W4-W5≤2mm。

7.根据权利要求1所述的利用反射光提升转换效率的叠片组件，其特征在于，叠片组件为无框叠片组件或有边框叠片组件。

8.根据权利要求1所述的利用反射光提升转换效率的叠片组件，其特征在于，叠片组件的接线盒(5)设置在背板(8)上，接线盒(5)的线缆出线方向平行于组件长边并朝向叠片组件外侧。