CN210778618U - 叠瓦组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种叠瓦组件。叠瓦组件的电池串由多个太阳能电池片在第一方向上以叠瓦方式依次相连而形成，多个太阳能电池片通过不具导电性的粘结剂彼此相连，太阳能电池片包括基体片，基体片的顶表面上设置有正电极，基体片的底表面上设置有背电极，相邻的两个太阳能电池片中的一个的正电极与另一个的背电极直接接触，以实现相邻的两个太阳能电池片之间的导电连接。根据本实用新型，使用不具导电性的粘结剂来将各个太阳能电池片相对于彼此固定，这样能够避免现有的由于导电胶的存在而可能产生的问题；并且本实用新型所提供的先裂片、排布、再施加粘结剂的制造方法能够简化叠瓦组件的常规制造工艺，从而提高效率、降低成本。

Description

叠瓦组件

技术领域

本实用新型涉及能源领域，尤其涉及一种叠瓦组件。

背景技术

随着全球煤炭、石油、天然气等常规化石能源消耗速度加快，生态环境不断恶化，特别是温室气体排放导致日益严峻的全球气候变化，人类社会的可持续发展已经受到严重威胁。世界各国纷纷制定各自的能源发展战略，以应对常规化石能源资源的有限性和开发利用带来的环境问题。太阳能凭借其可靠性、安全性、广泛性、长寿性、环保性、资源充足性的特点已成为最重要的可再生能源之一，有望成为未来全球电力供应的主要支柱。

在新一轮能源变革过程中，我国光伏产业已成长为具有国际竞争优势的战略新兴产业。然而，光伏产业发展仍面临诸多问题与挑战，转换效率与可靠性是制约光伏产业发展的最大技术障碍，而成本控制与规模化又在经济上形成制约。光伏组件作为光伏发电的核心部件，提高其转换效率发展高效组件是必然趋势。目前市场上涌现各种各样的高效组件，如叠瓦、半片、多主栅、双面组件等。随着光伏组件的应用场所和应用地区越来越广泛，对其可靠性要求越来越高，尤其是在一些恶劣或极端天气多发地区需要采用高效、高可靠性的光伏组件。

在大力推广和使用太阳能绿色能源的背景下，叠瓦组件利用小电流低损耗的电学原理(光伏组件功率损耗与工作电流的平方成正比例关系)从而使得组件功率损耗大大降低。其次通过充分利用电池组件中片间距区域来进行发电，单位面积内能量密度高。另外使用了具有弹性体特性的导电胶粘剂替代了常规组件用光伏金属焊带，由于光伏金属焊带在整片电池中表现出较高的串联电阻而导电胶粘剂电流回路的行程要远小于采用焊带的方式，从而最终使得叠瓦组件成为高效组件，同时户外应用可靠性较常规光伏组件性能表现更加优异，因为叠瓦组件避免了金属焊带对电池与电池互联位置及其他汇流区域的应力损伤。尤其是在高低温交变的动态(风、雪等自然界的载荷作用)环境下，采用金属焊带互联封装的常规组件失效概率远超过采用弹性体的导电胶粘剂互联切割后的晶硅电池小片封装的叠瓦组件。

当前叠瓦组件的主流工艺使用导电胶粘剂互联切割后的电池片，导电胶主要由导电相和粘接相构成。其中导电相主要由贵金属组成，如纯银颗粒或银包铜、银包镍、银包玻璃等颗粒并用于在太阳能电池片之间起导电作用，其颗粒形状和分布以满足最优的电传导为基准，目前更多采用D50＜10um级的片状或类球型组合银粉居多。粘接相主要有具有耐候性的高分子树脂类聚合物构成，通常根据粘接强度和耐候稳定性选择丙烯酸树脂、有机硅树脂、环氧树脂、聚氨酯等。为了使导电胶粘接达到较低的接触电阻和较低的体积电阻率及高粘接并且保持长期优良的耐候特性，一般导电胶厂家会通过导电相和粘接相配方的设计完成，从而保证叠瓦组件在初始阶段环境侵蚀测试和长期户外实际应用下性能的稳定性。

而对于通过导电胶来实现连接的电池组件，在被封装之后，在户外实际使用时受到环境侵蚀，例如高低温交变热胀冷缩产生导电胶之间的相对位移。最为严重就是导致出现电流虚接甚至断路，主要原因一般都是因为材料组合后相互间连接能力弱。连接能力弱主要表现在制程中导电胶作业需要一个工艺操作窗口，实际生产过程中这个窗口相对较窄，非常容易受到环境因素的影响，比如作业场所的温湿度，涂胶后滞留空气中的时间长短等等都会让导电胶水失去活性。同时对于点胶、喷胶或印刷工艺下受胶水自身特性变化容易出现施胶不均缺失现象，对产品可靠性会有较大隐患。其次导电胶主要有高分子树脂和大量贵金属粉体所构成，成本高昂且一定程度上破坏生态环境(贵金属的生产和加工对环境污染较大)。再者导电胶属于膏状物，在施胶或叠片过程中具备一定的流动性，非常容易溢胶造成叠瓦互联电池串正负极短路。

也就是说，对于大多数采用导电胶粘接方式而制成的叠瓦组件，存在相互连接强度弱特点，制程对环境要求高，工艺使用易溢胶短路，使用成本高昂，生产效率低等问题。

因而需要提供一种叠瓦组件，以至少部分地解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种叠瓦组件，使得当太阳能电池片之间通过不具导电性的粘结剂相连，并使得叠瓦组件的制造方法更加简单、效率更高。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种叠瓦组件，包括电池串，所述电池串由多个太阳能电池片在第一方向上以叠瓦方式依次相连而形成，所述多个太阳能电池片通过不具导电性的粘结剂彼此相连，

其中，所述太阳能电池片包括基体片，所述基体片的顶表面上设置有沿第二方向延伸的正电极，所述基体片的底表面上设置有沿平行于所述第二方向的第三方向延伸的背电极，所述正电极和所述背电极在所述第一方向上存在间隔，在所述叠瓦组件中，相邻的两个所述太阳能电池片中的一个的正电极与另一个的背电极直接接触，以实现相邻的两个所述太阳能电池片之间的导电连接。

在一种实施方式中，所述太阳能电池片形成为矩形或近似矩形，所述太阳能电池片所述正电极和所述背电极设置在所述基体片的两个相对的纵向边缘上。

在一种实施方式中，所述粘结剂呈点状，多个所述粘结剂沿每一对相邻的两个所述太阳能电池片的搭接边缘间隔排布。

在一种实施方式中，所述粘结剂呈条状，所述粘结剂沿每一对相邻的两个所述太阳能电池片的搭接边缘延伸。

在一种实施方式中，所述粘结剂呈条状，所述粘结剂在所述电池串上沿所述第一方向延伸并跨越多个所述太阳能电池片。

在一种实施方式中，所述粘结剂为多个，多个所述粘结剂在所述多个太阳能电池片的顶表面和/或底表面上延伸。

根据本实用新型，在将太阳能电池片互联成电池串时，各个太阳能电池片之间通过不具导电性的粘结剂相互固定，这样，环境侵蚀、高低温交变、热胀冷缩等容易破坏导电胶的因素便不会影响本实用新型的叠瓦组件，叠瓦组件不容易出现电流虚接和断路，且降低了粘结剂的涂覆精度的要求。并且，由于不必设置导电胶，那么溢胶而造成的电池串的正负极断路等问题也就不会发生。另外，由于不要求粘结剂的导电性，叠瓦组件的生产成本也得以降低。而从制造工艺角度上看，本实用新型的先裂片、排布、再施加粘结剂的过程能够简化叠瓦组件的制造流程。

附图说明

为了更好地理解本实用新型的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的优选实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本实用新型的优选实施方式，对本实用新型的范围没有任何限制作用，图中各个部件并非按比例绘制。

图1示出了根据本实用新型一种实施方式的叠瓦组件中的太阳能电池片的俯视图和仰视图；

图2-图7为本实用新型的几种实施方式的叠瓦组件的制造方法的示意图；和

图8为图7中所示的制造方法的另一个示图。

具体实施方式

现在参考附图，详细描述本实用新型的具体实施方式。这里所描述的仅仅是根据本实用新型的优选实施方式，本领域技术人员可以在所述优选实施方式的基础上想到能够实现本实用新型的其他方式，所述其他方式同样落入本实用新型的范围。

在本实用新型提供了一种叠瓦组件，图1至图8示出了本实用新型的几个优选实施方式。

叠瓦组件包括背板、连接层、电池串、透光连接层和透光保护层，电池串由多个太阳能电池片以叠瓦方式依次相连而形成。首先需要说明的是，后文将要提到的“第一方向”可以被理解为是叠瓦组件中各个太阳能电池片1的排布方向，其大致与各个矩形太阳能电池片1的宽度方向一致，第一方向在图2中由D1示出；“第二方向”可以被理解为是矩形太阳能电池片1的顶表面24上的一个长度方向，第二方向在图1中由D2示出；“第三方向”可以被理解为是矩形太阳能电池片1的底表面25上的一个长度方向，第三方向在图1中由D3示出。

下面继续参考图1。图1示出了太阳能电池片的示例，太阳能电池片1包括基体片，基体片优选地由硅制成。基体片的表面印刷有多个电极，电极优选地由银制成。具体地，基体片的顶表面24上印刷有沿第二方向D2延伸的正电极13，基体片的底表面25上设置有沿平行于第二方向D2的第三方向D3延伸的背电极12，正电极13和背电极12在第一方向D1上存在间隔。当太阳能电池片1以叠瓦方式连接时，任意相邻的两个太阳能电池片1中的一个的正电极13能够和另一个的背电极12或背电场14直接物理接触而进行导电连接。

为了方便生产及装配，可以将太阳能电池片1加工成矩形或具有倒角的近似矩形。正电极13和背电极12分别设置在顶表面24和底表面25的相对的纵向边缘上。例如，正电极13和背电极12可以分别设置在顶表面24和底表面25的纵向边缘上。这样的设置可以避免出现太阳能电池片1之间的大面积的重叠，从而使电池串的暴露面积增大。并且，第一方向D1可以为平行于顶表面24、底表面25的横向边缘的方向，也就是说第一方向D1垂直于第二方向D2和第三方向D3。

太阳能电池片1彼此互联之后，可以通过粘结剂将各个太阳能电池片1相对于彼此固定，粘结剂不具有导电性。选择粘结材料时，要考虑多种因素，例如考虑对电气连接性的影响、机械强度、对产品可靠性的影响，同时也应考虑应用兼容性、成本等因素。优选地，选用液态或流动性较强的非导电性材料，便于渗入相邻的太阳能电池片之间的搭接缝隙。粘结剂的可选材料例如可以为有机硅体系、环氧基、不饱和聚酯树脂、水基等。

粘结剂也可以具有多种设置形式。例如，粘结剂可以呈点状，多个粘结剂在每一对相邻的两个太阳能电池片1的搭接边缘上间断设置；或者，粘结剂可以为条状并沿每一对相邻的两个太阳能电池片1的搭接边缘延伸；或者，可以沿第一方向D1在多个太阳能电池片1的顶表面24上施加粘结剂从而让粘结剂跨越多个太阳能电池片1，在这种情况下，粘结剂优选地为多个且多个粘结剂在电池串的顶表面上彼此平行地布置。

优选地，为了提高搭接边缘处的粘结剂的机械强度，可以在正电极13和背电极12上设置引流设计，以方便粘结剂渗入至搭接缝隙。

本实用新型的各个优选实施方式提供了上述叠瓦组件的制造方法。制造方法包括如下步骤：将多个太阳能电池片在平面上以叠瓦的方式沿第一方向依次排列并固定，以使相邻的两个太阳能电池片中的一个的正电极与另一个的背电极直接接触；在多个太阳能电池片的搭接边缘处施加非导电性粘结剂，从而使多个太阳能电池片连接在一起。

其中，将多个太阳能电池片1沿第一方向以叠瓦方式排列的步骤可以这样实现：首先将一个太阳能电池片1放置在水平上，将第二个太阳能电池片放在其一侧并使第二个太阳能电池片的底表面25上的背电极12与第一个太阳能电池片的顶表面24上的正电极13接触；对第三个太阳能电池片、第四个太阳能电池片等重复上述步骤以最终得到以叠瓦方式排列的电池串。

进一步地，将多个太阳能电池片在平面上以叠瓦的方式沿第一方向依次排列并固定的步骤包括：对整片太阳能电池片预处理；将整片太阳能电池片裂片而形成多个太阳能电池片；通过真空或静电吸附的方式将多个太阳能电池片固定在平面上。或者，也可以采用热固化技术、紫外线暴露固化技术、接触式和非接触式施力技术、暴露空气固化方式、自然固化、气流固化等将各个太阳能电池片固定在平面上。

优选地，在将各个太阳能电池片以叠瓦方式排列之前，还可以增加太阳能电池片的颜色、效率分选等环节，从而将同一功率、同一颜色的太阳能电池片连成一个电池串。

进一步地，施加粘结剂的步骤可以由多种选择。例如，沿每一对相邻的太阳能电池片的搭接边缘间断地施加粘结剂，以使粘结剂形成为沿搭接边缘排布的多个点状结构；或者，沿每一对相邻的太阳能电池片的搭接边缘连续施加粘结剂，以使粘结剂形成为沿搭接边缘延伸的条状结构；或者，沿第一方向连续施加粘结剂，以使粘结剂跨越多个太阳能电池片，在这种情况下，优选地可以施加多个彼此平行的粘结剂；再或者，可以在太阳能电池片的顶表面和/或底表面上施加多个粘结剂，各个粘结剂彼此间可以不平行。

并且，还可以根据成本高低、维护是否方便维护等方面选用不同的工具来施加粘结剂。例如，如图2所示，使用刷胶机构2来施加粘结剂；或者，如图3所示，使用喷胶机构3以喷涂的方式来施加粘结剂；或者，如图4所示，使用滴胶机构4以滴落的方式来施加粘结剂；或者，如图5所示，使用另一喷胶机构5以点喷的方式来施加粘结剂；或者，如图6所示，使用滚刷机构6来施加粘结剂；或者，如图7所示，采用额外的网板来施加粘结剂。

图8为借助网板9来施加粘结剂的示意图。可以看到，网板9上设置有镂空部91，当把网板9正确定位在电池串的顶表面上时，镂空部91大致和各个搭接边缘对准。在将网板9正确定位之后，可以在网板9上涂覆粘结剂，粘结剂便能够透过镂空部91而被印刷在太阳能电池片之间的搭接边缘上。优选地，在将网板9正确定位后，可以使用网板固定机构8来把网板9固定住。

镂空部91优选地包括多组。每一组镂空部91为在一直线上间断设置的多个条状镂空部91。多组镂空部91在垂直于该直线的方向上等间隔排布，以使每一组镂空部91对应一个搭接边缘。需要说明的是，此处所说的“一直线”实际上为在网板9正确定位的情况下位于某一搭接边缘上方且平行于该搭接边缘的直线；而此处所说的“垂直于该直线的方向”实际上为在网板9正确定位的情况下平行于第一方向D1的方向。

和网板9配套使用的刮刀可以为一个长条形刮刀，在使用时刮刀平行于第一方向D1，并且在网板9的顶表面上沿垂直于第一方向D1的方向将粘结剂涂覆在网板9上。这样，粘结剂便透过镂空部91而渗入相邻的太阳能电池片的搭接缝隙，从而将它们连接起来。

网板上还可以将镂空部设置成其他形状。例如，每一组的条状镂空部可以连接起来，即每一组镂空部为一个沿一直线连续设置的条状镂空部。或者，镂空部还可以为点状镂空部，每一组点状镂空部沿直线排布，每一组点状镂空部对应于一个搭接边缘，这样，从整体上看，网板上的所有点状镂空部形成为一个阵列式。

为了得到沿第一方向跨越在各个太阳能电池片上的一个或多个粘结剂，则需要将网板设置为：每一组镂空部为沿一直线延伸的条状镂空部，优选地镂空部为多组，多组镂空部在网板上沿垂直于该直线的方向排布。需要说明的是，此处所说的“一直线”实际上为在网板正确定位的情况下平行于第一方向D1的直线；而此处所说的“垂直于该直线的方向”实际上为在网板正确定位的情况下垂直于第一方向D1的方向。在这种情况下，在施加粘结剂时刮刀应沿第一方向D1涂覆粘结剂，粘结剂从镂空部漏出在电池串的顶表面上以跨越多个太阳能电池片。

本实用新型的叠瓦组件和和叠瓦组件的制造方法，使得各个太阳能电池片之间通过不具导电性的粘结剂相互固定，这样，环境侵蚀、高低温交变、热胀冷缩等容易破坏导电胶的因素便不会影响本实用新型的叠瓦组件，叠瓦组件不容易出现电流虚接和断路，且降低了粘结剂的涂覆精度的要求。并且，由于不必设置导电胶，那么溢胶而造成的电池串的正负极断路等问题也就不会发生。另外，由于不要求粘结剂的导电性，叠瓦组件的生产成本也得以降低。而从制造工艺角度上看，本实用新型先裂片、排布、再施加粘结剂的过程能够简化叠瓦组件的制造流程。

本实用新型的多种实施方式的以上描述出于描述的目的提供给相关领域的一个普通技术人员。不意图将本实用新型排他或局限于单个公开的实施方式。如上所述，以上教导的领域中的普通技术人员将明白本实用新型的多种替代和变型。因此，虽然具体描述了一些替代实施方式，本领域普通技术人员将明白或相对容易地开发其他实施方式。本实用新型旨在包括这里描述的本实用新型的所有替代、改型和变型，以及落入以上描述的本实用新型的精神和范围内的其他实施方式。

附图标记：

太阳能电池片 1

太阳能电池片的顶表面 24

太阳能电池片的底表面 25

正电极 13

背电极 12

刷胶机构 2

喷胶机构 3

滴胶机构 4

另一喷胶机构 5

滚刷机构 6

刮刀 7

网板固定机构 8

网板 9

镂空部 91

第一方向 D1

第二方向 D2

第三方向 D3

Claims (6)

1.一种叠瓦组件，包括背板、连接层、电池串、透光连接层和透光保护层，其特征在于，所述电池串由多个太阳能电池片(1)在第一方向(D1)上以叠瓦方式依次相连而形成，所述多个太阳能电池片通过不具导电性的粘结剂彼此相连，

其中，所述太阳能电池片包括基体片，所述基体片的顶表面上设置有沿第二方向(D2)延伸的正电极，所述基体片的底表面上设置有沿平行于所述第二方向的第三方向(D3)延伸的背电极，所述正电极和所述背电极在所述第一方向上存在间隔，在所述叠瓦组件中，相邻的两个所述太阳能电池片中的一个的正电极与另一个的背电极直接接触，以实现相邻的两个所述太阳能电池片之间的导电连接。

2.根据权利要求1所述的叠瓦组件，其特征在于，所述太阳能电池片形成为矩形或近似矩形，所述太阳能电池片所述正电极和所述背电极设置在所述基体片的两个相对的纵向边缘上。

3.根据权利要求1所述的叠瓦组件，其特征在于，所述粘结剂呈点状，多个所述粘结剂沿每一对相邻的两个所述太阳能电池片的搭接边缘间隔排布。

4.根据权利要求1所述的叠瓦组件，其特征在于，所述粘结剂呈条状，所述粘结剂沿每一对相邻的两个所述太阳能电池片的搭接边缘延伸。

5.根据权利要求1所述的叠瓦组件，其特征在于，所述粘结剂呈条状，所述粘结剂在所述电池串上沿所述第一方向延伸并跨越多个所述太阳能电池片。

6.根据权利要求5所述的叠瓦组件，其特征在于，所述粘结剂为多个，多个所述粘结剂在所述多个太阳能电池片的顶表面和/或底表面上延伸。

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