CN211719602U

CN211719602U - 一种硅片、光伏电池组件及载具

Info

Publication number: CN211719602U
Application number: CN202020848029.6U
Authority: CN
Inventors: 黄强
Original assignee: Risen Energy Co Ltd
Current assignee: Risen Energy Co Ltd
Priority date: 2020-05-19
Filing date: 2020-05-19
Publication date: 2020-10-20
Anticipated expiration: 2030-05-19

Abstract

本申请实施例提供一种硅片/电池片、光伏电池组件及载具，涉及光伏领域。硅片/电池片的外形为矩形或具有倒角的准矩形，相邻两个边长分别为x和y，x≠y，其中，具有倒角的准矩形的倒角面积占总面积的比例不超过5％。光伏电池组件主要是由若干个上述的电池片拼排而成，所有电池片为同一规格并按照相同方向排列。载具具有开口，载具的开口长度与硅片/电池片的短边长度相等，且硅片/电池片能够沿长边的方向插入开口内。该光伏电池组件采用电池片拼排而成，其规格适应物流和玻璃等的限制，且单片功率相对较高；载具适合超大硅片/电池片的支撑。

Description

一种硅片、光伏电池组件及载具

技术领域

本申请涉及光伏领域，具体而言，涉及一种硅片/电池片、光伏电池组件及载具。

背景技术

光伏(PV or photovoltaic)，是太阳能光伏发电系统(photovoltaic powersystem)的简称，通常需要多个电池片在单位面积内拼排布成最大有效面积，而电池片是由硅片经过制绒、扩散、刻蚀等常规电池片制作工艺处理而成，通常情况下，电池片的尺寸即为硅片的尺寸。目前通常采用对称式的直方(正方形)单晶硅片或准方(有倒角的正方形)单晶硅片制作光伏电池组件，具体如图1和图2所示，图1给出了从硅棒110中裁剪出直方硅片141 的示意图，图2给出了从硅棒110中裁剪出准方硅片142的示意图。

增大光伏产业用的硅片尺寸是提升生产通量，降低光伏生产成本的重要手段。近年来，硅片尺寸从125mm、156mm，逐步过渡到158mm直方单晶、166mm准方单晶和210mm直方单晶，大幅度降低了光伏电池制造的通量成本。

一方面，目前利用直方硅片制造的光伏电池组件单片功率已经超过 500W，然而光伏电池组件的单片功率如何达成600W以上仍然是行业内的巨大挑战。另外，由于物流(集装箱尺寸)以及玻璃尺寸的限制，无法和目前所有的光伏电池组件尺寸都达到完美匹配，针对光伏电池组件物流和玻璃成本优化，也限定了光伏电池组件的尺寸，因此把硅片/电池片最有效和低成本地放入到光伏电池组件的最优化尺寸成为行业难题。由于上述原因，目前采用大尺寸硅片/电池片的光伏电池组件，如果要满足物流成本最优化，电池效率22.8％的条件下，光伏电池组件单片功率都还有很大的提升空间。

另一方面，超大超薄硅片的效率、良率等也面临巨大挑战。 166mm～210mm大硅片对制造工艺的均匀性带来巨大挑战，尤其是对扩散形成PN结，PECVD SINX成膜等关键制造工艺的均匀性带来挑战。由于硅片的载具仅仅设置在硅片边缘，当硅片变大后，硅片弯曲和碎片问题更为严重，为硅片的薄片化带来挑战。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种硅片/电池片、光伏电池组件及载具，该光伏电池组件采用电池片拼排而成，其规格适应物流和玻璃等的限制，且单片功率相对较高；载具适合超大硅片/电池片的支撑。

第一方面，本申请实施例提供了一种硅片/电池片，其外形为矩形或具有倒角的准矩形，相邻两个边长分别为x和y，x≠y；硅片/电池片的尺寸为：

y＝155～240mm，x＝180+/-8mm；

或y＝158+/-5mm，x＝166+/-5mm；

或y＝240～433mm，x＝182～285mm。

在上述技术方案中，采用矩形或准矩形的硅片能够得到相同形状的电池片，而采用矩形或准矩形的电池片能够排布形成有效封装面积较大的光伏电池组件，尤其是相对于采用常规正方形的电池片排布形成同等形状大小的光伏电池组件，采用本申请实施例的电池片能够获得更大的有效封装面积；同时还能够提高光伏电池组件的输出功率，实现产品输出功率最大化和制造成本最低化的目标。

另外，只需要扩大本申请实施例的矩形或准矩形的硅片/电池片的长边长度，能够形成超大超薄的硅片/电池片，并降低碎片率。而且如果能够缩短x，y中至少一个方向的扩散距离，就可以大幅度提升均匀性，提升扩散均匀性对电池性能提升至关重要。上述特定尺寸的硅片/电池片为尽可能最大化地有效利用硅材料，降低整体制造成本而得到的，其中，y＝155～240mm， x＝180+/-8mm为常规尺寸，y＝158+/-5mm，x＝166+/-5mm是对老产线改造所得的尺寸；y＝240～433mm，x＝182～285mm是对应18英寸硅棒的尺寸。

在一种可能的实现方式中，具有倒角的准矩形的倒角面积占总面积的比例不超过5％。

在上述技术方案中，控制具有倒角的准矩形的倒角面积占总面积的比例不超过5％，一方面，通过控制准矩形具有一定的倒角面积，从而能够在同等直径的硅棒内加工得到面积较大的硅片，另一方面，控制准矩形的倒角面积占总面积的比例不超过5％，从而尽可能避免倒角空白，降低封装效率和固定面积的组件的功率。

第二方面，本申请实施例提供了一种光伏电池组件，其主要是由若干个第一方面提供的电池片或其切片拼排而成，所有电池片为同一规格并按照相同方向排列；光伏电池组件呈长方形，相邻两个边长分别为X和Y，所有电池片的y边沿光伏电池组件的Y边排布成m行，所有电池片的x边沿光伏电池组件的X边排布成n列；光伏电池组件的尺寸为：X＜1150mm，电池片的尺寸和排列规律为：

或者，y＝156～240mm，x＝180+/-8mm，m＝5～16，n＝6；

或者，y＝158+/-5mm，x＝166+/-5mm，m＝5～16，n＝6；

或者，y＝240～433mm，x＝182～285mm，m＝5～10，n＝4～6。

在上述技术方案中，本申请实施例选择合适尺寸的电池片，由同一规格的电池片按照相同的方式排布形成的本申请实施例的矩形超大光伏组件产品除了预留必要的空间外，能够被电池片填满，从而能够获得较大的有效封装面积，同时获得较大的输出功率和较低的制造成本。

在一种可能的实现方式中，光伏电池组件的尺寸为：Y＜2400mm，X ＜1150mm；电池片的尺寸和排列规律为：

y＝180+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝13，n＝6；

或者，y＝195+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝12，n＝6；

或者，y＝213+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝11，n＝6；

或者，y＝235+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝10，n＝6；

或者，y＝240～433mm，x＝182～285mm，m≤9，n≤6。

在上述技术方案中，均适用于铸造单晶硅片和形成相应的光伏电池组件，其中，上述前4种光伏电池组件及电池片，主要针对硅棒直径D在12 英寸(300mm)左右的情况，以及在12英寸(300mm)以下的情况进行优化提出的。上述最后一种光伏电池组件及电池片，主要为针对硅棒直径D 在18英寸(455mm)左右的情况，以及在18英寸(455mm)以下的情况进行优化提出的。

由这些尺寸的电池片能够拼排形成特定形状大小的光伏电池组件：Y＜ 2400mm，X＜1150mm，该光伏电池组件的单片功率较大，而且这种超大光伏电池与常规集装箱尺寸、玻璃尺寸相匹配，能够极大的填满集装箱，从而降低物流成本。

在一种可能的实现方式中，光伏电池组件的尺寸为：Y＜2250mm，X ＜1150mm；电池片的尺寸和排列规律为：

y＝158+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝13，n＝6；

或者，y＝166+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝12，n＝6；

或者，y＝235+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝9，n＝6；

或者，y＝235+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝9+1/3，n＝6；

或者，y＝158+/-5mm，x＝166+/-5mm，m＝13，n＝6；

或者，y＝240～433mm，x＝182～285mm，m<9，n≤6。

在上述技术方案中，均适用于铸造单晶硅片和形成相应的光伏电池组件，其中，上述前5种光伏电池组件及电池片，主要为针对硅棒直径D在12英寸(300mm)左右的情况，以及在12英寸(300mm)以下的情况进行优化提出的。上述最后一种光伏电池组件及电池片，主要为针对硅棒直径 D在18英寸(455mm)左右的情况，以及在18英寸(455mm)以下的情况进行优化提出的。

由这些尺寸的电池片按照一定的排布方式能够拼排形成特定形状大小的光伏电池组件：Y＜2250mm，X＜1150mm，该超大光伏电池的单片功率较大，而且这种光伏电池组件不仅适应物流、玻璃的限制条件，还与常规支架尺寸相匹配，无需另外定制用于承载光伏电池组件的支架，从而降低支架成本。

在一种可能的实现方式中，光伏电池组件的尺寸为：Y＜2000mm，X ＜1150mm；电池片的尺寸和排列规律为：

y＝195+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝10，n＝6；

或者，y＝235+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝8+1/3，n＝6；

或者，y＝235+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝8，n＝6；

或者，y＝240～433mm，x＝182～187mm，m<8，n≤6。

在上述技术方案中，均适用于铸造单晶硅片和形成相应的光伏电池组件，其中，上述前3种光伏电池组件及电池片，主要为针对硅棒直径D在 12英寸(300mm)左右的情况，以及在12英寸(300mm)以下的情况进行优化提出的。上述最后一种光伏电池组件及电池片，主要为针对硅棒直径 D在18英寸(455mm)左右的情况，以及在18英寸(455mm)以下的情况进行优化提出的。

由这些尺寸的电池片按照一定的排布方式能够拼排形成特定形状大小的光伏电池组件：Y＜2000mm，X＜1140mm，该超大光伏电池的单片功率较大，而且这种光伏电池组件不仅适应物流、玻璃的限制条件，还具有美国市场常规光伏电池组件的形状大小。

在一种可能的实现方式中，光伏电池组件的尺寸为：Y＜1800mm，X ＜1150mm；电池片的尺寸和排列规律为：

y＝158+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝11，n＝6；

或者，y＝166+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝10，n＝6；

或者，y＝235+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝6，n＝6；

或者，y＝235+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝7，n＝6；

或者，y＝158+/-5mm，x＝166+/-5mm，m＝11，n＝6；

或者，y＝240～433mm，x＝180～285mm，m<7，n≤6。

在上述技术方案中，均适用于铸造单晶硅片和形成相应的光伏电池组件，其中，上述前5种光伏电池组件及电池片，主要为针对硅棒直径D在 12英寸(300mm)左右的情况，以及在12英寸(300mm)以下的情况进行优化提出的。上述最后一种光伏电池组件及电池片，主要为针对硅棒直径 D在18英寸(455mm)左右的情况，以及在18英寸(455mm)以下的情况进行优化提出的。

由这些尺寸的电池片按照一定的排布方式能够拼排形成特定形状大小的光伏电池组件：Y＜1800mm，X＜1150mm，该超大光伏电池的单片功率较大，这种光伏电池组件不仅适应物流、玻璃的限制条件，而且长边长度较小，适合大风环境，比如广东的大风气候。

在一种可能的实现方式中，每片电池片在形成光伏电池组件前，沿y 方向被等分切割成f个切片；f取值为2、3、4、6、8或10。

在上述技术方案中，每片电池片等分裁剪成f个切片，再按照一定的排布方式拼排，能够得到不同规格的光伏电池组件，满足产品的实际使用需求；而且还能够提高原料的利用率，当电池片的某一部分破损缺陷，还可以裁剪得到另外的切片。所有切片分成部分串联，部分并联在一起，从而将光伏电池组件分成对称且独立的两部分，能够提高产品的抗阴影能力，当其中一部分受阴影处于失配运行状态，不会影响另一部分的运行。

在一种可能的实现方式中，相邻切片沿Y边方向之间的片距为-1.5～3mm；

相邻切片沿X边之间的串距为-1.5～4mm；

拼块切片距离X边、Y边的爬电距离分别为9～16mm；

两部分切片之间的汇流距为3～6mm。

在上述技术方案中，片距、串距、爬电距离、汇流距均为常规的预设距离，以保证光伏电池组件中电池片以外的预留空间在合适范围内。

第三方面，本申请实施例提供了一种第一方面提供的硅片/电池片对应的载具，载具具有开口，载具的开口长度与硅片/电池片的短边长度相等，且硅片/电池片能够沿长边的方向插入开口内；载具的开口长度等于 180+/-8mm、166+/-5mm或158+/-5mm。

在上述技术方案中，载具的开口设计为接受、匹配硅片/电池片的短边，硅片/电池片沿长边方向插入开口内，长边可以伸出至开口外，实现对硅片/ 电池片整体的支撑，降低碎片率，尤其是对于需要延长长边以增大面积的硅片/电池片，只要保证短边不变，载具就同样适用，即本申请实施例的载具可以支撑超大超薄的硅片/电池片，避免机械弯曲，还能实现不同大小尺寸的硅片兼容，减少载具切换所带来的耗时和成本。载具的开口长度等于180+/-8mm、166+/-5mm或158+/-5mm，能够适用于支撑本申请实施例设计的大部分硅片/支撑片。

在一种可能的实现方式中，载具的支撑边为连续支撑或非连续支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为现有技术中从硅棒中裁剪出直方硅片的示意图；

图2为现有技术中从硅棒中裁剪出准方硅片的示意图；

图3为本申请示例中从硅棒中裁剪出矩形电池片及矩形电池片裁剪成切片的示意图；

图4为本申请示例中从硅棒中裁剪出准矩形电池片及准矩形电池片裁剪成切片的示意图；

图5为现有技术中载片盒支撑硅片的示意图；

图6为本申请示例中载片盒支撑硅片的一种示意图；

图7为本申请示例中载片盒支撑硅片的另一种示意图；

图8为本申请示例中的一种光伏电池组件的排布示意图。

图标：110-硅棒；121-矩形电池片；122-准矩形电池片；123-倒角；124- 切片；130-载片盒；140-硅片；141-直方硅片；142-准方硅片。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的产品可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面对本申请实施例的硅片/电池片、光伏电池组件及载具进行具体说明。

参见图3和图4所示，本申请实施例提供了一种电池片，其外形为矩形(矩形电池片121)或具有倒角123的准矩形(准矩形电池片122)，相邻两个边长分别为x和y，x≠y，其中，具有倒角123的准矩形电池片122 的倒角123面积占总面积的比例不超过5％。

考虑直拉单晶硅片制造的情形，由于硅片是由硅棒110加工而成，通常是底面为圆柱形的硅棒110切除外侧的部分棒体，形成底面为矩形或准矩形的棒体，再沿垂直于棒体轴向的方向(平行于底面的方向)切片获得硅片。为了尽量减少加工过程中硅棒110的损耗(切除部分尽可能少)，电池片对应的硅棒110直径为D，矩形电池片121为对应硅棒110同心圆的内接矩形，即x²+y²＝D²，具有倒角123的准矩形电池片122为对应硅棒110 同心圆的有倒角123的准内接矩形，即x²+y²＞D²。

考虑铸锭单晶硅片制造的情形，x，y可以按照要求任意设置，应用起来更为方便。

需要说明的是：由于电池片是由硅片经过制绒、扩散、刻蚀等常规电池片制作工艺处理而成，尺寸几乎没有发生变化，因此，本申请实例中限定的硅片的形状和尺寸，即为对应电池片的形状和尺寸的限定，限定的电池片的形状和尺寸，也即为对应硅片的形状和尺寸的限定。

本申请中所说的“矩形”是指四个角均为直角的矩形，相邻两个边长x≠y，即非对称的矩形(排除了正方形的情况)，边长x、y就是指两条相邻直角边的长度。

“准矩形”是指形状接近于矩形，但是四个角中有倒角123的情况，“倒角123”是指直角去除了一部分，形成圆角、弧角或斜角；准矩形的边长x、 y是指对应矩形的两条相邻直角边的长度，准矩形的对应矩形是指准矩形的四条直线边延伸连接在一起形成的矩形；“倒角123面积”是指对应矩形被去除的部分面积，即倒角123边沿与对应矩形的直角边沿之间区域的面积。

通常情况下，本申请示例中的具有倒角123的准矩形的四个角均为倒角123，且相同，即均为圆角、弧角或斜角。准矩形的四个角为相同倒角，便于由硅棒加工得到这种形状的硅片，而且这种形状的电池片也容易裁剪成相同面积的切片，并均匀排布形成光伏电池组件。

为了节省材料，本申请示例的硅片/电池片厚度通常为80～200μm，尤其是控制硅片/电池片厚度较薄时，更能体现本申请的硅片/电池片超大超薄的优势。

本申请实施例中，硅片/电池片的尺寸为：

y＝155～240mm，x＝180+/-8mm(即172～188mm)；

或y＝158+/-5mm，x＝166+/-5mm；

或y＝240～433mm，x＝182～285mm。

具体的，硅片/电池片的尺寸为：

y＝158+/-5mm(可选为155～163mm)，x＝180+/-8mm；

或y＝166+/-5mm，x＝180+/-8mm；

或y＝180+/-5mm，x＝180+/-8mm；

或y＝195+/-5mm，x＝180+/-8mm；

或y＝213+/-5mm，x＝180+/-8mm；

或y＝235+/-5mm，x＝180+/-8mm；

或y＝158+/-5mm，x＝166+/-5mm；

或y＝240～433mm，x＝182～285mm。

第二方面，本申请实施例提供了一种光伏电池组件，其主要是由若干个第一方面提供的电池片或其切片拼排而成，所有电池片为同一规格并按照相同方向排列；光伏电池组件呈长方形，相邻两个边长分别为X和Y，所有电池片的y边沿光伏电池组件的Y边排布成m行，所有电池片的x边沿光伏电池组件的X边排布成n列。如果采用切片拼排，每片电池片在形成光伏电池组件前，沿y方向被等分切割成f个切片，一般是按照y的长度进行等分切割，f典型值为2、3、4、6、8或10，常见典型值为2、3或6。

在本申请示例中，光伏电池组件可以为非对称的矩形，即X≠Y，也可以为正方形，即X＝Y。从排布和实际需求的角度考虑。一般情况下，光伏电池组件为非对称的矩形，且Y＞X，同时电池片的边长y＞x，即电池片的长边y沿光伏电池组件的长边Y排布，电池片的短边x沿光伏电池组件的短边X排布。当然不局限于此种排布方式，在某些情况下，Y＞X，y＜x，即电池片的短边y沿光伏电池组件的长边Y排布，电池片的长边x沿光伏电池组件的短边X排布。

本申请实施例中，光伏电池组件的尺寸为：X＜1150mm，针对电池片的尺寸和排列规律为：

或者，y＝156～240mm，x＝180+/-8mm，m＝5～16，n＝6；

或者，y＝158+/-5mm，x＝166+/-5mm，m＝5～16，n＝6；

或者，y＝240～433mm，x＝182～285mm，m＝5～10，n＝4～6。

在不同情况下：主要考虑集装箱尺寸的限制、玻璃尺寸的限制，有时还需要考虑支架尺寸、美国常规尺寸、大风环境下尺寸的限制，本申请示例的光伏电池组件的具体尺寸及排布情况主要由以下四种尺寸类型：

第一种尺寸类型：光伏电池组件的尺寸为：Y＜2400mm，X＜1150mm。

针对对应硅棒直径D为12英寸(300mm)左右，矩形或准矩形电池片的尺寸为：y＝235+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝10，n＝6，即所有电池片排布成10行、6列；如果考虑f＝2，电池片切片排布成20行、6列；如果考虑 f＝3，电池片切片排布成30行、6列。

针对其他规格直径的硅棒，矩形或准矩形电池片还可以为其他尺寸或按照其他方式排布，比如，针对对应硅棒直径D为268mm左右时，电池片的尺寸可以为：x＝195+/-5mm，y＝180+/-8mm，m＝12，n＝6。

针对其他规格直径的硅棒，矩形或准矩形电池片还可以为其他尺寸或按照其他方式排布。比如，y＝180+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝13，n＝6；

或者，y＝213+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝11，n＝6；

或者，y＝240-433mm，x＝182-285mm，m≤9，n≤6。

第二种尺寸类型：光伏电池组件的尺寸为：Y＜2200mm，X＜1150mm。

针对对应硅棒直径D为12英寸(300mm)左右，矩形或准矩形电池片的尺寸为：y＝235+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝9+1/3，n＝6，即所有电池片排布成约9.3行、6列；考虑f＝3，电池片切片排布成28行、6列。

或者：y＝235+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝9，n＝6，即所有电池片排布成9行、6列；考虑f＝2，电池片切片排布成18行、6列。

针对对应硅棒直径D为247mm左右，矩形或准矩形电池片的尺寸为： y＝166+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝12，n＝6，即所有电池片排布成12行、6 列；考虑f＝2，电池片切片排布成24行、6列。

针对其他规格直径的硅棒，矩形或准矩形电池片还可以为其他尺寸或按照其他方式排布。比如，y＝158+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝13，n＝6；

或者，y＝158+/-5mm，x＝166+/-5mm，m＝13，n＝6；

或者，y＝240～433mm，x＝182～285mm，m<9，n≤6。

第三种尺寸类型：光伏电池组件的尺寸为：Y＜2000mm，X＜1150mm。

针对对应硅棒直径D为12英寸(300mm)左右，矩形或准矩形电池片的尺寸为：y＝235+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝8+1/3，n＝6，即所有电池片排布成约8.3行、6列；考虑f＝3，电池片切片排布成25行、6列。或者， y＝235+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝8，n＝6，即所有电池片排布成8行、6列；考虑f＝2，电池片切片排布成16行、6列。

针对对应硅棒直径D为265mm左右，矩形或准矩形电池片的尺寸为： y＝195+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝10，n＝6，即所有电池片排布成10行、6 列；考虑f＝2，电池片切片排布成20行、6列。

针对对应硅棒直径D为319mm左右，矩形或准矩形电池片的尺寸为： y＝195+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝7.3，n＝6，即所有电池片排布成约7.3行、 6列；考虑f＝3，电池片切片排布成22行、6列。

针对其他规格直径的硅棒，矩形或准矩形电池片还可以为其他尺寸或按照其他方式排布，比如y＝240～433mm，x＝182～187mm，m<8，n≤6。

第四种尺寸类型：光伏电池组件的尺寸为：Y＜1800mm，X＜1150mm。

针对对应硅棒直径D为12英寸(300mm)左右，矩形或准矩形电池片的尺寸为：y＝235+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝6，n＝6，即所有电池片排布成6行、6列；考虑f＝3，电池片切片排布成18行、6列。

或者，y＝235+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝7，n＝6，即所有电池片排布成7行、6列；考虑f＝3，电池片切片排布成21行、6列。

针对对应硅棒直径D为245mm左右，矩形或准矩形电池片的尺寸为： y＝166+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝10，n＝6，即所有电池片排布成10行、6 列；考虑f＝2，电池片切片排布成20行、6列。

针对对应硅棒直径D为240mm左右，矩形或准矩形电池片的尺寸为： y＝158+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝11，n＝6；即电池片排布成11行、6列；考虑f＝2，电池片切片排布成22行、6列。

针对其他规格直径的硅棒，矩形或准矩形电池片还可以为其他尺寸或按照其他方式排布，比如y＝158+/-5mm，x＝166+/-5mm，m＝11，n＝6；或者， y＝240～433mm，x＝180～285mm，m<7，n≤6。

本申请示例的上述四种尺寸类型的光伏电池组件，还可以采用其他尺寸的电池片按照其他方式排布，只需要保证电池片尽可能将光伏电池组件填满即可。另外，除了上述四种尺寸类型的光伏电池组件，本申请示例的超大光伏产品还可以为其他尺寸类型，并不局限于本申请示例的情况。

在实际应用中，每片电池片可以进一步裁剪成切片，再采用裁剪后的切片拼装形成光伏电池组件。每片电池片通常还可以沿y边等分裁剪成2～6 个切片，由于不裁剪(即f＝1)时电池片对应的电流太大，所以一般会进行裁剪。

图3示出了从硅棒110中裁剪、制备得到的矩形电池片121，且该矩形电池片121沿虚线进一步裁剪成2切片124的情况；图4示出了从硅棒110 中裁剪、制备得到的具有倒角123的准矩形电池片122，且该准矩形电池片 122沿虚线进一步裁剪成3切片124的情况。

如图8所示，所有电池片按切片124总数沿Y边平分为上下两部分，上下两部分的切片124分别串联，上部分的切片124和下部分的切片124 并联。相邻切片124沿Y边方向之间的片距为-1.5～3mm；相邻切片124沿 X边之间的串距为-1.5～4mm；切片124距离X边、Y边的爬电距离(即最近间距)分别为9～16mm，其中，切片124距离X边的爬电距离为短边爬电距离，切片124距离Y边的爬电距离为长边爬电距离；上下两部分切片 124之间相邻切片124之间的汇流距为3～6mm。在其他实施例中，所有电池片按切片124总数沿Y边平分为三部分或多部分，相邻两部分切片124 之间的汇流距为3～6mm。

在上述排布方式的基础上，电池片的数量可以为正整数，也可以不为正整数，这是因为每片电池片还可以根据实际需求进一步裁剪成多个切片 124，只要切片124总数为正整数即可；由于电池片是沿y方向裁剪，沿x 方向的n一般为正整数，沿y方向的m可以为正整数，还可以不是正整数，只需要保证分割后的切片124总数能够实现均匀排列。

另外，发明人在探索本申请的过程中发现：采用传统的直方或准方硅片设计，当需要大面积的硅片时，需要增大硅片的边长，即硅片中心离任意一条边的距离都会变远。而用于支撑硅片的载具一般只支撑硅片的两侧边缘，当大面积的直方或准方硅片只有边缘支撑的时候，中间就比较容易有弧度和下垂，造成碎片，而且对于不同大小的硅片，需要根据硅片的边长搭配适配的载具(比如花篮或载片盒)，装片量也可能会下降。

发明人期望能够在提升硅片/电池片制造过程中工艺均匀性的同时，降低碎片率，解决现有的超大超薄硅片易碎的难题。因此，本申请设计出矩形或准矩形的硅片/电池片，并尽可能的统一硅片/电池片的短边长度，相应的，只需要把常规的载具(比如花篮或载片盒)的开口设计为接受本申请示例的硅片/电池片的短边长度就可以了。当需要获得更大面积的硅片/电池片时，控制短边长度不变，仅仅延长长边长度，并搭配同样的载具进行支撑，不会因为硅片/电池片变大而导致硅片机械弯曲(中部有弧度或下垂)，因而能够同时实现硅片/电池片更大和更薄。

基于上述探索及结论，本申请实施例提供了一种第一方面提供的硅片/ 电池片对应的载具，载具具有开口，载具的开口长度与硅片/电池片的短边长度相等，且硅片/电池片能够沿长边方向插入开口内。比如，载具的开口长度等于180+/-8mm、166+/-5mm或158+/-5mm，能够适配于本申请示例的四种尺寸类型的光伏电池组件中的大部分电池片。载具的支撑边可以为连续支撑或非连续支撑。当支撑边为非连续支撑时，更有利于气体的扩散、液体的流动或温度的传导，因此可以应用在电池制造的扩散或制绒和清洗过程中，提高制造效率和提升均匀性。

图5为现有技术中载片盒130支撑直方硅片141的示意图，载片盒130 用于支撑现有技术中的直方硅片141；图6和图7为本申请示例中载片盒 130支撑申请示例的硅片140的示意图。从图5可以看出，不同尺寸的直方硅片141，需要搭配不同规格(不同开口长度)的载片盒130才能实现支撑；从图6、图7可以看出，本申请示例的硅片140的长边接受机械支撑，短边设计控制为匹配载片盒130的开口，这样硅片140中心到支撑边的距离就不会因为硅片140面积变大而变大，也无需更换调整载片盒130的规格。

另外，本申请实施例还提供了一种上述的光伏电池组件的设计排布方法，该设计排布方法是基于采用本申请示例的非对称电池片拼排形成降本增效的光伏组件产品的思路，从特定规格限制的产品角度出发，反推出电池片的尺寸规格及排布方式。本申请示例的设计排布方法具体以下步骤：

S1、根据不同情况：物流(主要是集装箱)的尺寸限制和玻璃的尺寸限制、适用的环境限制等确定光伏电池组件的尺寸，即Y、X的限制条件： Y＜3000mm，X＜1500mm。

集装箱的尺寸限制和玻璃的尺寸限制主要是考虑采用现有常规的玻璃承载组件，并按照组件的短边垂直于集装箱底面的方式站立放置于集装箱内，尽可能填满集装箱，并不影响集装箱内组件的移动(集装箱内需要预留足够的空间供叉车移动组件)。本申请示例中，根据集装箱的尺寸限制和玻璃的尺寸限制，组件有以下四种限制条件：①考虑的是与常规集装箱尺寸、玻璃尺寸相匹配，能够极大的填满集装箱，从而降低物流成本：Y＜ 2400mm，X＜1150mm；②考虑的是物流、玻璃的限制条件，还与常规支架尺寸相匹配，无需另外定制用于承载光伏电池组件的支架，从而降低支架成本：Y＜2250mm，X＜1150mm；③考虑物流、玻璃的限制条件，还具有美国常规的规格尺寸：Y＜2000mm，X＜1150mm；④考虑物流、玻璃的限制条件，而且长边长度较小，适合大风环境，比如广东的大风气候：Y＜ 1800mm，X＜1150mm。

S2、按照高功率光伏电池组件内电池片的预设排列方式计算每片电池片的尺寸x、y，预设排列方式：所有电池片的y边沿高功率光伏电池组件的Y边排布成m行，所有电池片的x边沿光伏电池组件的X边排布成n列，针对不同的m、n取值以及光伏电池组件在Y边的预留距离Y1，在X边的预留距离X1，计算电池片的大致尺寸：y≈(Y-Y1)/m，x≈(X-X1)/n。

通常情况下，还需要考虑电池片切割分片为f切片，预设每片电池片沿 y边等分切割成f切片，f＝2、3、4、5、6……，并根据不同的m、n、f取值，计算电池片的大致尺寸。

光伏电池组件在Y边的预留距离Y1是指切片距离X边的爬电距离、汇流距和相邻切片沿Y边的片距总和，在X边的预留距离X1是指切片距离Y边的爬电距离和相邻切片沿X边的串距总和。相应的，测算在Y方向，电池片面积外的片距、汇流距和短边爬电距离需要的长度总和Y1，比如所有电池片沿Y边排布成10行，每片电池片沿Y方向切割成2切片，则Y1＝[片距×(10×2÷2-1)+短边爬电距离]×2+汇流距。测算在X方向，电池片面积外的串距和长边爬电距离需要的长度总和为X1，比如所有电池片沿X边排列成6列，则X1＝串距×(6-1)+长边爬电距离×2。

在本申请的一些示例中，m的取值为5～16，n的取值为4、5或6，能够排布得特定尺寸的光伏电池组件，而且加工成本相对较低。针对m、n、 f的不同数值进行列表测算x、y的大致数值：y≈(Y-Y1)/m，x＝(X-X1) /n，然后对x，y做微调。可选地，f，m，n三数的乘积为2的整数倍。

S3、在每一种限制条件下，根据y、x的数值计算硅棒直径D²≈x²+y²，匹配D为接近行业通用的电池制造成本最低的D值，如300mm或其他数值，可选地，D的取值可以为240+/-5mm、250+/-5mm、260+/-5mm、 285+/-5mm或295+/-5mm，再根据y、x的数值，电池片对应硅棒直径D进行优化，以满足以下条件：电池片的总面积达到预设面积；以及x²+y²＝D²或者x²+y²＞D²。

当y、x满足x²+y²＝D²，则电池片为对应硅棒同心圆的内接矩形；当y、 x满足x²+y²＜D²，则调整缩小D的取值至x²+y²＝D²，电池片为对应硅棒同心圆的内接矩形；当y、x满足x²+y²＞D²，电池片为对应硅棒同心圆的有倒角的准内接矩形。

优化的步骤包括：将不同种限制条件下的短边固定为同一数值，调整长边的数值。这种固定短边长度，仅调整长边长度的方式能够降低硅片/电池片的碎片率，解决超大超薄硅片/电池片在制造、运输过程中碎片的难题方法。具体的，还可以对于硅片产线进行调整优化，针对不同直径D的硅棒，切片机的轴距都由硅片的短边决定，统一硅片的短边后，从而降低大面积硅片轴距加长带来的碎片增加问题，同时实现了不同面积的硅片切片工艺的兼容。另外，还可以对电池产线、组件产线中的工装夹具(如花篮、片盒、载板等)的开口尺寸进行调整优化，统一调整为适用于电池片短边的尺寸，电池片的物理支撑边为长边。

S4、在不同尺寸、不同排布方式的列表中选择合理的优化结果，选择的标准主要是考虑对应的光伏电池组件的功率。

以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1～4

每个实施例分别提供多种规格排布的光伏电池组件，分别为实施例1-1、实施例1-2、实施例1-3、实施例1-4、实施例1-5、实施例1-6；实施例2-1、实施例2-2、实施例2-3、实施例2-4、实施例2-5、实施例2-6、实施例2-7；实施例3-1、实施例3-2、实施例3-3、实施例3-4、实施例3-5、实施例3-6；实施例4-1、实施例4-2、实施例4-3、实施例4-4、实施例4-5、实施例4-6 的光伏电池组件，具体如表1所示。

以实施例1为例，光伏电池组件的设计排布方法是按照以下过程进行：

S1、考虑物流和玻璃的尺寸限制条件：采用集装箱40尺高柜(长 12020mm、宽2350mm、高2690mm)运输，考虑玻璃宽度为1.2m以下，同时预留充分的装卸误差，确定光伏电池组件尺寸的限制条件为：长边Y ＜2400mm，短边X＜1150mm。

S2、根据上述限制条件，假设光伏电池组件内电池片的排列方式为：所有电池片的y边沿光伏电池组件的Y边排布成m行，m＝13、12、11或 10或9，所有电池片的x边沿光伏电池组件的X边排布成n列，n＝6，每个电池片沿y方向切割成f片，f＝2或3。针对不同的m、n、f取值(三者的取值乘积通常为2的整数倍)以及光伏电池组件在Y边的预留距离Y1，在X边的预留距离X1，具体的，按照相邻切片沿Y边之间的片距为-1或 -1.5mm，相邻切片沿X边之间的串距为2或3mm，切片距离X边、Y边的短边爬电距离、长边爬电距离分别为14mm和13mm，分成上下两部分之间相邻切片之间的汇流距为4mm，计算电池片的尺寸：y≈(Y-Y1)/m，x≈(X-X1) /n。

S3、根据y、x的数值，并结合对应的硅棒直径D，D＝260+/-5mm、 285+/-5mm或295+/-5mm或315+/-5mm，控制电池效率为23.2％(电池效率跟能量密度有关，跟硅片面积无关)，对电池片的尺寸进行优化选择，以满足以下条件：①电池片的总面积达到预设面积；②x²+y²＝D²，电池片为对应硅棒同心圆的内接矩形；或者，x²+y²＜D²，调整缩小D的取值至x²+y²＝D²，电池片为对应硅棒同心圆的内接矩形；或者x²+y²＞D²，电池片为对应硅棒同心圆的有倒角的准内接矩形。

S4、选择合理的优化结果，得到按照m＝10、n＝6，每个电池片切割成 3切片的排布方式，电池片的尺寸y＝235.75mm，x＝182.75mm的光伏电池组件，即表1中的实施例1-1。

按照上述同样的设计排布方法得到表1中的其他实施例的光伏电池组件。

另外，按照与实施例1类似的拼排方式，但采用的电池片为直方或准方电池片，得到表1中对比例1-a的光伏电池组件作为对照。

通过测试实施例1-1、实施例1-2、实施例1-3、实施例1-4、实施例1-5、实施例1-6和对比例1-a的超大光伏产品的单片功率，在同样的限制条件下，实施例1相较于对比例1-a，单片功率提高了35W以上，由此可以发现按照本申请示例的设计排布方法能够显著提高产品的单片功率。

另外，按照与实施例2类似的拼排方式，但采用的电池片为直方或准方电池片，得到表1中对比例2-a、对比例2-b的光伏电池组件作为对照。

通过测试实施例2-1、实施例2-2、实施例2-3、实施例2-4、实施例2-5、实施例2-6、实施例2-7和对比例2-a、对比例2-b的超大光伏产品的单片功率，在同样的限制条件下，实施例2中的大部分相较于对比例2-a、对比例 2-b，单片功率都有提高。

另外，按照与实施例3类似的拼排方式，但拼排采用的电池片为直方或准方电池片，得到表1中对比例3-a的光伏电池组件作为对照。

通过测试实施例3-1、实施例3-2、实施例3-3、实施例3-4、实施例3-5、实施例3-6和对比例3-a的光伏组件产品的单片功率，可以发现按照本申请示例的设计排布方法能够显著提高产品的单片功率。通过对比例3-a和实施例3的对比发现，在硅片边长尺寸固定在182mm时，面对产品Y＜2000mm 长度限制，实施例3-1到3-6也比3-a的产品单片功率提升了大约15～35W 不等，充分证明了本申请的优越性。

表1不同光伏电池组件的示例

需要说明的是，表1中并没有穷举所有可能性，还可以获得更多的光伏电池组件的可选实施方案，都应视为在本申请的保护范围之内。

为了更好地说明本申请的内容，选取实施例2-1和1-3以进一步说明光伏电池组件的排布组装方式。

一、实施例2-2的排布组装方式

图3和图4给出本申请示例的硅片裁剪方式，硅片采用矩形或有倒角的准矩形设计。作为示范，图3为表1中实施例2-2的硅片截取方式，此时，硅片为矩形硅片，其短边x为182.75mm，长边y为235.75mm，对应硅棒110的直径D约为298mm。

硅片的加工方法为：首先，沿垂直硅棒110底面对直径D为298mm的硅棒切边，去除边皮料，形成矩形硅棒；然后，让硅棒的短边x和裁剪机的裁剪线的导轮间隙对准，从而具有最小的硅片裁剪间距，有利于降低切片碎片，并提升切片良率，降低成本，并将硅片放入如图6、图7所示的载片盒130里。

如图8所示，当矩形电池片121制作完成以后，将每个矩形电池片121 切成3个切片，裁剪方向如图3中的虚线所示；然后将切片124按照6竖列、28横排的方式排列，形成如图所示的光伏电池组件，该光伏电池组件沿用行业通用的6×14串联为上半部分产品，6×14串联为下半部分产品，然后上下部分产品再并联的方式。通常是采用底板和透明的面板封装按照上述方式排布的切片，并设置收集切片产生的电流的输出端子，形成光伏电池组件，与支架、控制器、输出电缆等组合形成，构成光伏发电系统。

二、实施例2-1的排布组装方式

图4为表1中实施例2-1的硅片截取方式，此时，硅片为具有倒角的准矩形硅片，其短边x为182mm，长度y为246mm，对应硅棒直径D为297mm，倒角面积占总面积约0.7％。

硅片的加工方法为：首先，沿垂直硅棒底面方向对直径为297mm的硅棒切边，去除边皮料，形成矩形硅棒；然后，让硅棒的短边x和裁剪机的裁剪线的导轮间隙对准，并将硅片放入如图6、图7所示的载片盒里。

当电池片完成以后，将每个电池片切成2个切片，裁剪方向如图4中的虚线所示；然后小电池片按照6竖列，18横排的方式排列，形成类似图 8所示的光伏电池组件，该光伏电池组件沿用行业通用的6×9串联为上半部分产品，6×9串联为下半部分产品，然后上下部分产品再并联的方式。

综上所述，本申请实施例的硅片/电池片、光伏电池组件及载具，该光伏电池组件采用电池片拼排而成，其规格适应物流和玻璃等的限制，且单片功率相对较高；载具适合超大硅片/电池片的支撑。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种硅片，其特征在于，其外形为矩形或具有倒角的准矩形，相邻两个边长分别为x和y，x≠y；所述硅片的尺寸为：

y＝155～240mm，x＝180+/-8mm；

或y＝158+/-5mm，x＝166+/-5mm；

或y＝240～433mm，x＝182～285mm。

2.根据权利要求1所述的硅片，其特征在于，具有倒角的准矩形的倒角面积占总面积的比例不超过5％。

3.一种光伏电池组件，其特征在于，其主要是由若干个如权利要求1所述的电池片或其切片拼排而成，所有所述电池片为同一规格并按照相同方向排列；所述光伏电池组件呈矩形，相邻两个边长分别为X和Y，所有所述电池片的y边沿所述光伏电池组件的Y边排布成m行，所有所述电池片的x边沿所述光伏电池组件的X边排布成n列；所述光伏电池组件的尺寸为：X＜1150mm，所述电池片的尺寸和排列规律为：

或者，y＝156～240mm，x＝180+/-8mm，m＝5～16，n＝6；

或者，y＝158+/-5mm，x＝166+/-5mm，m＝5～16，n＝6；

或者，y＝240～433mm，x＝182～285mm，m＝5～10，n＝4～6。

4.根据权利要求3所述的光伏电池组件，其特征在于，所述光伏电池组件的尺寸为：Y＜2400mm，X＜1150mm；所述电池片的尺寸和排列规律为：

y＝180+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝13，n＝6；

或者，y＝195+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝12，n＝6；

或者，y＝213+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝11，n＝6；

或者，y＝235+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝10，n＝6；

或者，y＝240～433mm，x＝182～285mm，m≤9，n≤6。

5.根据权利要求3所述的光伏电池组件，其特征在于，所述光伏电池组件的尺寸为：Y＜2250mm，X＜1150mm；所述电池片的尺寸和排列规律为：

y＝158+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝13，n＝6；

或者，y＝166+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝12，n＝6；

或者，y＝235+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝9，n＝6；

或者，y＝235+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝9+1/3，n＝6；

或者，y＝158+/-5mm，x＝166+/-5mm，m＝13，n＝6；

或者，y＝240～433mm，x＝182～285mm，m<9，n≤6。

6.根据权利要求3所述的光伏电池组件，其特征在于，所述光伏电池组件的尺寸为：Y＜2000mm，X＜1150mm；所述电池片的尺寸和排列规律为：

y＝195+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝10，n＝6；

或者，y＝235+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝8+1/3，n＝6；

或者，y＝235+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝8，n＝6；

或者，y＝240～433mm，x＝182～187mm，m<8，n≤6。

7.根据权利要求3所述的光伏电池组件，其特征在于，所述光伏电池组件的尺寸为：Y＜1800mm，X＜1150mm；所述电池片的尺寸和排列规律为：

y＝158+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝11，n＝6；

或者，y＝166+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝10，n＝6；

或者，y＝235+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝6，n＝6；

或者，y＝235+/-5mm，x＝180+/-8mm，m＝7，n＝6；

或者，y＝158+/-5mm，x＝166+/-5mm，m＝11，n＝6；

或者，y＝240～433mm，x＝180～285mm，m<7，n≤6。

8.根据权利要求3所述的光伏电池组件，其特征在于，每片电池片在形成光伏电池组件前，沿y方向被等分切割成f个切片；f取值为2、3、4、6、8或10。

9.根据权利要求8所述的光伏电池组件，其特征在于，相邻切片沿Y边方向之间的片距为-1.5～3mm；

相邻切片沿X边之间的串距为-1.5～4mm；

切片距离X边、Y边的爬电距离分别为9～16mm；

两部分切片之间的汇流距为3～6mm。

10.一种如权利要求1所述的硅片对应的载具，其特征在于，所述载具具有开口，所述载具的开口长度与所述硅片的短边长度相等，且所述硅片能够沿长边的方向插入所述开口内；所述载具的开口长度等于180+/-8mm、166+/-5mm或158+/-5mm。

11.根据权利要求10所述的载具，其特征在于，所述载具的支撑边为连续支撑或非连续支撑。