CN209000926U - 曲面太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种曲面太阳能电池。该曲面太阳能电池包括曲面玻璃和设置在曲面玻璃表面上的薄膜太阳能电池，薄膜太阳能电池包括衬底以及设置与衬底上的电池单元，电池单元被至少一个第一切割区域以及至少一个第二切割区域分隔为多个子电池单元，第一切割区域为多个时，各第一切割区域之间相互平行，第二切割区域为多个时，各第二切割区域之间相互平行，第一切割区域与第二切割区域垂直，相邻各子电池单元之间的连接关系选自并联连接、串联连接以及并联和串联相结合连接中的至少一种。上述曲面太阳能电池能够将薄膜太阳能电池的电压降低至安全电压以下，解决了曲面玻璃弯曲较大时薄膜太阳能电池与曲面玻璃贴合困难的问题，提高产品的良品率。
Description
技术领域
本实用新型涉及薄膜太阳能电池应用产品领域，具体而言，涉及一种曲面太阳能电池。
背景技术
车顶太阳能电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄皮装置，可作为汽车用电设备动力能源使用，可以降低发动机发电负载、环境友好，此外它还可作为动力能源的补充装置。
乘用型机动车，考虑到车身美观和风阻系数的要求，车顶通常都不是平面，而是复杂的双曲面，即在互相垂直的第一方向和第二方向上都存在一定的弧度，弧度的大小根据车身的形状和尺寸而不同，然而，目前太阳能电池片或者太阳能组件多为平面结构，将其贴合到曲面的外表面或者内表面，通常要使平面材料发生一定的塑性形变，由于太阳能电池中绝大部分是脆性材料，如主流的单晶或者多晶太阳能电池，这种塑性形变产生的应力使得脆性材料容易在生产过程中破损或者隐裂等，产生外观缺陷，导致产品的良品率低下。
最近兴起的薄膜太阳能电池，如非晶硅、碲化镉、CIGS太阳能电池等，沉积在1mm厚度以下的柔性或者半柔性衬底上，如不锈钢、PET薄膜、超薄玻璃等，在一定程度上能够解决上述问题，当汽车天窗弯曲较大时，特别是大面积的大曲率双曲面玻璃车顶的出现，薄膜太阳能电池与汽车天窗玻璃贴合难度大大增加。如仍采用上述方法将柔性太阳能电池与车顶贴合，通常边角处会出现在褶皱，不仅影响车顶的外观视觉效果，而且由于局部大应力的存在，降低了太阳能电池的可靠性和安全性。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种曲面太阳能电池，以解决现有技术中曲面玻璃弯曲较大时薄膜太阳能电池与曲面玻璃贴合困难的问题。
为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种曲面太阳能电池，包括曲面玻璃和设置在曲面玻璃表面上的薄膜太阳能电池，薄膜太阳能电池包括衬底以及设置与衬底上的电池单元，电池单元被至少一个第一切割区域以及至少一个第二切割区域分隔为多个子电池单元，第一切割区域为多个时，各第一切割区域之间相互平行，第二切割区域为多个时，各第二切割区域之间相互平行，第一切割区域与第二切割区域垂直，相邻各子电池单元之间的连接关系选自并联连接、串联连接以及并联和串联相结合连接中的至少一种。
进一步地，电池单元包括沿远离衬底的方向顺序层叠的背电极层、吸收层、缓冲层和前电极层。
进一步地，各子电池单元中分别具有多个相互平行的第一划线区域、第二划线区域和第三划线区域，第一划线区域从衬底上表面贯穿至背电极层上表面，第二划线区域从背电极层上表面贯穿至缓冲层上表面，且部分前电极层位于第二划线区域中背电极层的上表面，第三划线区域从背电极层上表面贯穿至前电极层上表面。
进一步地，第一划线区域、第二划线区域和第三划线区域均与第一切割区域平行，或者第一划线区域、第二划线区域和第三划线区域均与第二切割区域平行。
进一步地，第一划线区域、第二划线区域和第三划线区域的宽度均为40～100μm。
进一步地，相邻各第一划线区域之间、相邻各第二划线区域之间以及相邻各第三划线区域之间的距离均为2～8mm。
进一步地，在第一划线区域、第二划线区域和第三划线区域的延伸方向上，第一划线区域、第二划线区域和第三划线区域与子电池单元边缘之间的最短距离均为8～16mm。
进一步地，在与第一划线区域、第二划线区域和第三划线区域的延伸方向垂直的方向上，第一划线区域、第二划线区域和第三划线区域与子电池单元边缘之间的最短距离均为15.5mm。
进一步地，曲面太阳能电池还包括设置在薄膜太阳能电池与曲面玻璃之间的PVB胶膜。
进一步地，PVB膜的厚度为0.5～1.52mm。
进一步地，电池单元还包括汇流条，汇流条焊接在衬底上，且汇流条分别与各子电池单元电连接。
应用本实用新型的技术方案，提供了一种曲面太阳能电池，包括曲面玻璃和设置在曲面玻璃表面上的薄膜太阳能电池，薄膜太阳能电池包括衬底以及设置与衬底上的电池单元，电池单元被至少一个第一切割区域以及至少一个第二切割区域分隔为多个子电池单元，通过将多个子电池单元间并联连接、串联连接或并联和串联相结合连接，从而将薄膜太阳能电池的电压降低至安全电压以下，同时解决了曲面玻璃弯曲较大时薄膜太阳能电池与曲面玻璃贴合困难的问题，避免边角处出现褶皱，提高产品的良品率。
附图说明
构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1示出了本实用新型实施例所提供的一种曲面太阳能电池示意图的结构示意图；
图2示出了图1所示的划线区域的剖面结构示意图；
图3示出了背电极层沉积在衬底上的剖面结构示意图；
图4示出了对背电极层进行P1激光划线形成第一划线区域的剖面结构示意图；
图5示出了吸收层和缓冲层沉积在衬底上的剖面结构示意图；
图6示出了对吸收层和缓冲层进行P2激光划线形成第二划线区域的剖面结构示意图；
图7示出了前电极层沉积在衬底上的剖面结构示意图；以及
图8示出了对吸收层、缓冲层和前电极层进行P2激光划线形成第三划线区域的剖面结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、曲面太阳能电池；20、划线区域；201、第一划线区域；202、第二划线区域；203、第三划线区域；30、第一切割区域；40、第二切割区域；50、衬底；60、背电极层；70、吸收层；80、缓冲层；90、前电极层。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
正如背景技术中所介绍的，现有技术中存在曲面玻璃弯曲较大时薄膜太阳能电池与曲面玻璃贴合困难的问题。本实用新型针对上述问题进行研究，提出了一种曲面太阳能电池，如图1和图2所示，包括曲面玻璃和设置在曲面玻璃表面上的薄膜太阳能电池，薄膜太阳能电池包括衬底50以及设置与衬底50上的电池单元，电池单元被至少一个第一切割区域30以及至少一个第二切割区域40分隔为多个子电池单元，第一切割区域30为多个时，各第一切割区域30之间相互平行，第二切割区域40为多个时，各第二切割区域40之间相互平行，第一切割区域30与第二切割区域40垂直，相邻各子电池单元之间的连接关系选自并联连接、串联连接以及并联和串联相结合连接中的至少一种。
应用本实用新型的技术方案，提供了一种曲面太阳能电池，包括曲面玻璃和设置在曲面玻璃表面上的薄膜太阳能电池，薄膜太阳能电池包括衬底以及设置与衬底上的电池单元，电池单元被至少一个第一切割区域以及至少一个第二切割区域分隔为多个子电池单元，通过将多个子电池单元间并联连接、串联连接或并联和串联相结合连接，从而将薄膜太阳能电池的电压降低至安全电压以下，同时解决了曲面玻璃弯曲较大时薄膜太阳能电池与曲面玻璃贴合困难的问题，避免边角处出现褶皱。
如图2所示，在本实施例的技术方案中，优选地，电池单元包括沿远离衬底50的方向顺序层叠的背电极层60、吸收层70、缓冲层80和前电极层90。采用沉积技术将背电极层60、吸收层70、缓冲层80和前电极层90依次长在衬底50上，使薄膜太阳能电池具有一定的可挠性，从而可应用于非平面的结构中。
在本实施例的技术方案中，优选地，各子电池单元中分别具有多个相互平行的划线区域20，划线区域20包括第一划线区域201、第二划线区域202和第三划线区域203，如图2所示。
形成上述划线区域20的工艺可以包括以下过程：提供表面形成有背电极层60的衬底50，如图3所示；进行P1激光划线形成第一划线区域201，该第一划线区域201从衬底50上表面贯穿至背电极层60上表面，如图4所示；在衬底50上形成吸收层70和缓冲层80，如图5所示；进行P2机械划线形成第二划线区域202，该第二划线区域202从背电极层60上表面贯穿至缓冲层80上表面，且部分前电极层90位于第二划线区域202中背电极层60的上表面，如图6所示；在衬底50上形成前电极层90，如图7所示；进行P3机械划线形成第三划线区域203，该第三划线区域203从背电极层60上表面贯穿至前电极层90上表面，如图8所示。通过形成上述第一划线区域201、上述第二划线区域202和上述第三划线区域203，以将电池单元分割成多个串联的子电池，划线可以提高前电极对电流的收集能力，减少电学损失，提高电池效率。
在本实施例的技术方案中，优选地，第一划线区域201、第二划线区域202和第三划线区域203均与第一切割区域30平行，或者第一划线区域201、第二划线区域202和第三划线区域203均与第二切割区域40平行。上述平行设置的方式便于将电池单元分割成多个独立的子电池单元，避免子电池结构被破坏。
在本实施例的技术方案中，优选地，第一划线区域201、第二划线区域202和第三划线区域203的宽度均为40～100μm。上述宽度的划线区域能够保证划线的精确、高效，得到合格的子电池。
在本实施例的技术方案中，优选地，相邻各第一划线区域201之间、相邻各第二划线区域202之间以及相邻各第三划线区域203之间的距离均为2～8mm。通过设置划线区域之间的距离控制子电池的输出电压，从而决定合适切割方案，将薄膜太阳能电池的电压降低至安全电压以下，也就是说，距离过小，划线难度高；距离过大，子电池的输出电压高，为保证将薄膜太阳能电池的电压降低至安全电压以下，提高了切割方案的复杂程度。
在本实施例的技术方案中，优选地，在第一划线区域201、第二划线区域202和第三划线区域203的延伸方向上，第一划线区域201、第二划线区域202和第三划线区域203与子电池单元边缘之间的最短距离均为8～16mm；在与第一划线区域201、第二划线区域202和第三划线区域203的延伸方向垂直的方向上，第一划线区域201、第二划线区域202和第三划线区域203与子电池单元边缘之间的最短距离均为15.5mm。子电池单元边缘留出空间设置汇流条，汇流条焊接在衬底50上，且汇流条分别与各子电池单元电连接，汇流条将子电池单元产生的电流引出从而向外供电。
在本实施例的技术方案中，优选地，曲面太阳能电池还包括设置在薄膜太阳能电池与曲面玻璃之间的PVB胶膜，更为优选地，PVB胶膜的厚度为0.52～1.52mm。通过PVB膜将上述薄膜太阳能电池贴合在曲面玻璃上，形成合格的曲面太阳能电池。
从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：
1、本实用新型将薄膜太阳能电池的电压降低至安全电压以下；
2、本实用新型解决了曲面玻璃弯曲较大时薄膜太阳能电池与曲面玻璃贴合困难的问题，避免边角处出现褶皱，提高产品的良品率。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种曲面太阳能电池，其特征在于，包括曲面玻璃和设置在曲面玻璃表面上的薄膜太阳能电池，所述薄膜太阳能电池包括衬底(50)以及设置与所述衬底(50)上的电池单元，所述电池单元被至少一个第一切割区域(30)以及至少一个第二切割区域(40)分隔为多个子电池单元，所述第一切割区域(30)为多个时，各所述第一切割区域(30)之间相互平行，所述第二切割区域(40)为多个时，各所述第二切割区域(40)之间相互平行，所述第一切割区域(30)与所述第二切割区域(40)垂直，相邻各所述子电池单元之间的连接关系选自并联连接、串联连接以及并联和串联相结合连接中的至少一种。
2.根据权利要求1的曲面太阳能电池，其特征在于，所述电池单元包括沿远离所述衬底(50)的方向顺序层叠的背电极层(60)、吸收层(70)、缓冲层(80)和前电极层(90)。
3.根据权利要求2的曲面太阳能电池，其特征在于，各所述子电池单元中分别具有多个相互平行的第一划线区域(201)、第二划线区域(202)和第三划线区域(203)，所述第一划线区域(201)从所述衬底(50)上表面贯穿至所述背电极层(60)上表面，所述第二划线区域(202)从所述背电极层(60)上表面贯穿至所述缓冲层(80)上表面，且部分所述前电极层(90)位于所述第二划线区域(202)中所述背电极层(60)的上表面，所述第三划线区域(203)从所述背电极层(60)上表面贯穿至所述前电极层(90)上表面。
4.根据权利要求3的曲面太阳能电池，其特征在于，所述第一划线区域(201)、所述第二划线区域(202)和所述第三划线区域(203)均与所述第一切割区域(30)平行，或者所述第一划线区域(201)、所述第二划线区域(202)和所述第三划线区域(203)均与所述第二切割区域(40)平行。
5.根据权利要求3的曲面太阳能电池，其特征在于，所述第一划线区域(201)、所述第二划线区域(202)和所述第三划线区域(203)的宽度均为40～100μm。
6.根据权利要求3的曲面太阳能电池，其特征在于，相邻各所述第一划线区域(201)之间、相邻各所述第二划线区域(202)之间以及相邻各所述第三划线区域(203)之间的距离均为2～8mm。
7.根据权利要求3的曲面太阳能电池，其特征在于，在所述第一划线区域(201)、所述第二划线区域(202)和所述第三划线区域(203)的延伸方向上，所述第一划线区域(201)、所述第二划线区域(202)和所述第三划线区域(203)与所述子电池单元边缘之间的最短距离均为8～16mm。
8.根据权利要求3的曲面太阳能电池，其特征在于，在与所述第一划线区域(201)、所述第二划线区域(202)和所述第三划线区域(203)的延伸方向垂直的方向上，所述第一划线区域(201)、所述第二划线区域(202)和所述第三划线区域(203)与所述子电池单元边缘之间的最短距离均为15.5mm。
9.根据权利要求1至8中任一项的曲面太阳能电池，其特征在于，所述曲面太阳能电池(10)还包括设置在所述薄膜太阳能电池与所述曲面玻璃之间的PVB胶膜。
10.根据权利要求9的曲面太阳能电池，其特征在于，所述PVB胶膜的厚度为0.5～1.52mm。
11.根据权利要求1至8中任一项的曲面太阳能电池，其特征在于，所述电池单元还包括汇流条，所述汇流条焊接在所述衬底(50)上，且所述汇流条分别与各所述子电池单元电连接。
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| CN112928175A (zh) * | 2019-12-06 | 2021-06-08 | 重庆神华薄膜太阳能科技有限公司 | 太阳能电池组件的制备方法 |
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2018
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