CN221010625U - 光伏电池组件 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种光伏电池组件。该光伏电池组件包括：基板；复数个环状电池单元，设置在所述基板上，所述复数个环状电池单元包括在第一方向上依次分布设置的第一电池单元和第二电池单元；所述第二电池单元嵌设在所述第一电池单元内，且所述第一电池单元与所述第二电池单元串联电连接或者所述第一电池单元与所述第二电池单元并联电连接。本申请实施例的光伏电池组件采用多个环状电池单元组合的结构，可以适用于各种异形电池组件的结构设计，有助于满足不同应用场景对光伏电池外形的定制化需求。

Description

光伏电池组件

技术领域

本申请涉及太阳能电池技术领域，更为具体的，涉及一种光伏电池组件。

背景技术

钙钛矿光伏电池具有较高的光电转换效率、较低的成本、材料环保等优点，正逐渐成为一种备受欢迎的太阳能电池。钙钛矿电池作为可柔性的光伏电池技术在光伏建筑一体化等有着广泛的应用前景，但钙钛矿光伏电池组件在异形化外形设计上还存在不足。

实用新型内容

本申请提供一种光伏电池组件。下面对本申请实施例涉及的各个方面进行介绍。

第一方面，提供一种光伏电池组件，包括：基板；复数个环状电池单元，设置在所述基板上，所述复数个环状电池单元包括在第一方向上依次分布设置的第一电池单元和第二电池单元；所述第二电池单元嵌设在所述第一电池单元内，且所述第一电池单元与所述第二电池单元串联电连接或者所述第一电池单元与所述第二电池单元并联电连接。

在一种可能的实施方式中，所述环状电池单元包括前电极、背电极、以及在所述前电极和所述背电极之间的光电转换层。

在一种可能的实施方式中，所述环状电池单元在所述基板上的正投影图形的外轮廓或者内轮廓为预设图形。

在一种可能的实施方式中，所述第一电池单元为等宽环形结构，所述第二电池单元为等宽环形结构。

在一种可能的实施方式中，所述第一电池单元的宽度与所述第二电池单元的宽度相同。

在一种可能的实施方式中，所述第一电池单元的面积与所述第二电池单元的面积相同。

在一种可能的实施方式中，光伏电池组件还包括：中心单元，嵌设在所述光伏电池组件的中心。

在一种可能的实施方式中，所述中心单元的内径大于或等于所述第一电池单元的宽度，且小于或等于所述第一电池单元的宽度的2倍。

在一种可能的实施方式中，所述光伏电池组件还包括：第一汇流线，位于最外侧的所述环状电池单元上，与第一外接导线相连；第二汇流线，位于所述中心单元上，与第二外接导线相连。

在一种可能的实施方式中，所述第一电池单元的宽度大于或等于5mm，且小于或等于8mm。

在一种可能的实施方式中，所述基板为玻璃基板。

在一种可能的实施方式中，所述光电转换层包括以下中的任一项：钙钛矿化合物、铜铟镓硒化合物、碲化镉化合物。

在一种可能的实施方式中，所述光伏电池组件还包括：位于所述前电极外侧的封装层、玻璃盖板。

在一种可能的实施方式中，所述预设图形为以下图形中的任一种：椭圆形、三角形、梯形、多边形。

本申请实施例的光伏电池组件采用多个环状电池单元组合的结构。由于环状电池单元的的轮廓可以根据具体应用场景设定，本申请实施例可以适用于各种异形电池组件的结构设计，有助于满足不同应用场景对光伏电池外形的定制化需求。

附图说明

图1是相关技术中一种钙钛矿光伏电池的结构示意图。

图2是图1光伏电池的组成单元串联连接的示意图。

图3是本申请实施例提供的光伏电池组件的结构示意图。

图4是图3光伏电池组件的一种可能的实现方式的示意图。

图5是图4光伏电池组件的组成单元的一种可能的实现方式的示意图。

图6a-图6d是图3的环状电池单元的一些可能的实现方式的示意图。

图7是图3光伏电池组件的另一种可能的实现方式的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，在下文中基于示例性实施例并结合附图来更详细地描述本申请。在附图中使用相同或相似的附图标记来表示相同或相似的模块。应该理解的是，附图仅是示意性的，本申请的保护范围并不局限于此。

钙钛矿光伏电池或称为钙钛矿太阳能电池，为一种将光能转换为电能的新型第三代太阳能电池。由于其具有潜在的高转换效率、低成本以及制作工艺简单等优点已成为当前纳米技术和光电转换材料的研究热点之一，是最有希望取代传统太阳能电池的新型太阳能转换材料。钙钛矿光伏电池作为可柔性的电池技术在光伏建筑一体化以及临近空间的使用上有着广泛应用前景。

钙钛矿光伏相对于主流的晶硅光伏技术，其大面积制备的工艺更为简单高效。因此，产业化目标为在生产过程中直接实现大面积电池组件，而不是像晶硅一样经过后期的拼接。对于大面积的钙钛矿光伏电池组件，一般内部细分为多个子结构单元(cell)。例如可以为规整的矩形、四边形结构子单元，并采用串联的方式将多个子结构单元连接，对外输出较大功率。

图1示出了相关技术中一种典型的钙钛矿光伏电池的结构示意图。如图1所示，钙钛矿太阳能电池100包括光伏电池组件110、逆变器120。

光伏电池组件110通常为层叠结构，例如可以包括玻璃基底、空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层和电极层等。其中，钙钛矿吸收层用于将入射光转换为电荷。空穴传输层用于传输钙钛矿吸收层中被入射光线所激发的空穴；同时，空穴传输层还可以阻挡下文所述的电子，减少空穴和电子的复合。电子传输层用于传输钙钛矿吸收层中被入射光线所激发的电子，同时，电子传输层还可以阻挡前文所述的空穴，减少空穴和电子的复合。

光伏电池组件110，其内部可以细分为多个规整的矩形子单元，矩形子单元采用串联连接方式。图2为图1光伏电池组件的子单元串联相连的示意图。如图2所示，前一子单元的背电极与后一子单元的前电极(即入光侧电极)依次相连。

光伏电池组件110的两侧子单元沿长度方向均设置了汇流线，汇流线用于电流的收集汇流。例如，左侧子单元上设置有第一汇流线111，右侧子单元上设置有第二汇流线112。

光伏电池组件110的光电流通过导线进入逆变器120。逆变器120可以将电池的直流电转变成定频定压或调频调压交流电，便于电力输送。

然而，规整的矩形、四边形结构子单元组成的大面积钙钛矿光伏电池组件在外形上存在不足，难以满足广泛应用的光伏建筑一体化等场景对电池组件各种异形化外形的需求。

因此，如何设计具有异形化外形的光伏电池组件是亟需解决的问题。

基于此，本申请实施例提出一种光伏电池组件。图3是申请实施例提出的光伏电池组件的结构示意图。下面结合图3对本申请实施例的光伏电池组件进行详细介绍。如图3所示，光伏电池组件300可以包括基板和复数个环状电池单元310。

基板例如可以为玻璃基板，玻璃基板或称为玻璃衬底层。

复数个环状电池单元310设置在基板上，复数个环状电池单元310或称为多个环状电池单元。图3为复数个环状电池单元310在基板上的正投影视图，因此基板未显示。复数个环状电池单元310包括在第一方向上依次分布设置的第一电池单元311和第二电池单元312。第二电池单元312嵌设在第一电池单元311内，且第一电池单元311与第二电池单元312串联电连接，或者第一电池单元311与第二电池单元312并联电连接。第一方向可以为复数个环状电池单元从内(内环)指向外(外环)的方向，也可以为复数个环状电池单元从外指向内的方向。

任一环状电池单元可以包括前电极、背电极、以及在前电极和电极之间的光电转换层。在一些实现方式中，光电转换层可以包括以下化合物中的任一项：钙钛矿化合物、铜铟镓硒化合物、碲化镉化合物。光电转换层例如可以为晶硅光电转换层，优选地，光电转换层可以为硅钙钛矿光电转换层。

其中，钙钛矿光电转换层通常由符合ABX₃钙钛矿结构的材料制成，以通过该材料将入射的光转换为电荷。符合ABX₃钙钛矿结构的材料，例如可以是MAPbI₃、MAPbClyI_3-y、FAPbI₃、FASnI₃、Cs_pFAqMA_1-p-qPbBryI_3-y等材料。其中，A为阳离子，阳离子例如可以是甲胺阳离子(MA+)、甲脒阳离子(FA+)、铯离子(Cs⁺)中的至少一种；B为二价阳离子，二价阳离子例如可以是Pb²⁺和Sn²⁺、Ge²⁺、Cu²⁺中的至少一种；X为阴离子，阴离子一般为卤素元素，卤素元素例如可以是I-、Br-、Cl-中的至少一种，p、q、y为0.0-1.0的实数。

环状电池单元在基板上的正投影图形的外轮廓或者内轮廓为预设图形。如第一电池单元311的外轮廓为预设图形。预设图形可以根据实际的应用需求而定。在一些实施例中，预设图形可以是矩形。在另一些实施例中，预设图形可以为以下图形中的任一种：椭圆形、三角形、梯形、多边形、其它组合图形等。

第二电池单元312与第一电池单元311的内侧相邻，第二电池单元312与第一电池单元311电连接。例如，第二电池单元312的背电极可以与第一电池单元311的前电极串联电连接，或第二电池单元312的前电极与第一电池单元311的背电极串联电连接，或者，第二电池单元312的背电极与第一电池单元311的背电极并联电连接。

各环状电池单元通常为封闭形状的环状电池单元。在一些实现方式中，各环状电池单元均为一个独立的光电转换单元，多个环状电池单元之间的电连接方式可以为以下方式中的任一种：串联连接、并联连接、或串并联组合连接。例如，部分环状电池单元之间的连接方式为串联连接，部分环状电池单元之间的连接方式为并联连接。在一些实现方式中，各环状电池单元还可以包括独立的多个子单元，不同环状电池单元的对应子单元之间可以采用串联连接，同一环状电池单元的多个子单元之间可以采用并联连接的方式。本申请实施例对多个环状电池单元之间的电连接方式不作具体限定。

优选地，第一电池单元311为等宽环形结构，第二电池单元312为等宽环形结构，沿环形宽度方向，有助于光电流均匀分布，也便于加工成型。

第一电池单元311的外轮廓图形与第二电池单元312的外轮廓图形相同。优选地，第一电池单元311的宽度与第二电池单元312的宽度相同。在这种情况下，第一电池单元311与第二电池单元312多为串联电连接，沿环形宽度方向，有助于光电流均匀分布，外形美观整齐。

在一些实现方式中，第一电池单元311的面积与第二电池单元312的面积相同。在这种情况下，第一电池单元311与第二电池单元312多为并联电连接。

在一些实现方式中，光伏电池组件300还可以包括中心单元。中心单元嵌设在光伏电池组件的中心。中心单元可以包括前电极、背电极、以及在前电极和电极之间的光电转换层。中心单元的外轮廓图形与环状电池单元的外轮廓图形相同，即可以为预设图形。在一些实施例中，中心单元可以与最内侧的环状电池单元串联电连接。在另一些实施例中，中心单元可以与最内侧的环状电池单元并联电连接。中心单元为非环形结构，且与最内侧的环状电池单元电连接，有助于充分利用光电转换的面积空间。

中心单元的尺寸可以依据实际应用情况而定。优选地，中心单元的内径可以大于或等于第一电池单元311的宽度，且小于或等于第一电池单元311的宽度的2倍。

在一些实现方式中，光伏电池组件300还可以包括第一汇流线和第二汇流线。其中，第一汇流线位于最外侧的环状电池单元上，与第一外接导线相连。第一外接导线通常与前电极相连，例如第一汇流线为前电极的汇流线，前电极或称为入光侧电极、阴极。第二汇流线位于中心单元上，与第二外接导线相连。第二外接导线通常与背电极相连，例如第二汇流线可以为背电极(阳极)的汇流线。优选地，第一汇流线位于最外侧的环状电池单元的外边缘，第二汇流线位于中心单元的外边缘。

在一些实施例中，光伏电池组件300不包括中心单元，第二汇流线可以位于最内侧的环状电池单元上，与第二外接导线相连。

第一电池单元311的宽度可以依据实际应用情况而定。优选地，第一电池单元311的宽度可以大于或等于5mm，且小于或等于8mm。例如可以是5mm、6mm、7mm、8mm，也可以是5.5mm、6.5mm、7.5mm。

在一些实施例中，光伏电池组件300还可以包括：位于前电极外侧的封装层、玻璃盖板。

本申请实施例的光伏电池组件采用多个环状电池单元组合的结构，环状电池单元的轮廓可以根据具体应用场景设定，可以适用于各种异形电池组件的结构设计，有助于满足不同应用场景对光伏电池外形的定制化需求。

下面结合本申请实施例的部分可能的实现方式，对本申请实施例的光伏电池组件作进一步说明。

图4是图3光伏电池组件的一种可能的实现方式的示意图。如图4所示，对于光伏电池组件400，以其外轮廓形状为起始，等距离向内缩小，在基板上形成复数个环状电池单元结构；其中，除中心位置的单元结构外，其它单元均为等宽环形结构。

光伏电池组件400可以包括：第一电池单元410、中心单元440、第一汇流线450、第二汇流线460、第一外接导线470、第二外接导线480。

第一电池单元410为光伏电池组件的多个环状电池单元中的任一环状电池单元(非最内侧)。第一电池单元410可以包括前电极、背电极、以及在前电极和电极之间的光电转换层。光电转换层例如可以为钙钛矿光电转换层。第一电池单元410的外轮廓为预设图形。预设图形可以根据实际的应用需求而定，预设图形例如可以为以下图形中的任一种：椭圆形、三角形、梯形、多边形、其它图形等。

第二电池单元与第一电池单元410的内侧相邻。第二环状电池单元与第一环状电池单元410的电连接方式可以为串联连接。如图4下方的A—A’视图所示，前一环状电池单元的背光侧电极可以与后一环状电池单元的入光侧电极(前电极)依次相连。通常入光侧电极为阴极，背电极为阳极。

第一电池单元410为等宽环形结构，多个环状电池单元的宽度相同。沿环形宽度方向，有助于光电流均匀，便于加工，外形美观整齐。

在一些实施例中，可以采用较为成熟的激光划刻工艺、激光切割工艺形成多个环状电池单元的串联结构来调整电池组件额定的输出电压、电流。

图5是图4光伏电池组件的组成单元的一种可能的实现方式的示意图。如图5的左侧所示，等宽环状电池单元的宽度d₁可以依据实际情况而定。优选地，宽度d₁可以大于或等于5mm，且小于或等于8mm。

中心单元440位于最内侧的环状电池单元的内侧(里侧)，中心单元440的外轮廓与第一环状电池单元410的外轮廓相同，即可以为预设图形。中心单元440为非环形结构，且与环状电池单元串联连接，有助于充分利用光电转换的面积空间。如图4下方的A—A’视图右侧所示，中心单元440的入光侧电极可以与与其相邻的环状电池单元的背电极相连。

中心单元440的尺寸可以依据应用需求而定。如图5的右侧所示，中心单元440的内径为D₂，优选地，d₁≤D₂≤2*d₁。

优选地，第一汇流线450位于最外侧的环状电池单元的外边缘，与第一外接导线470相连。第一外接导线470通常与前电极(阴极)相连。第二汇流线460位于中心单元的外边缘，与第二外接导线480相连第二外接导线480通常与背电极(阳极)相连。

本申请实施例以最外侧异形环状电池单元的外轮廓(预设图形)为起始，等距离向内缩小，形成多个环状电池单元结构；除中心单元外，其它环状电池单元均为等宽环形结构。可以采用激光划刻工艺形成多个串联的环状电池单元结构来调整光伏电池组件额定的输出电压、电流。本申请实施例可以适用于各种异形电池组件的结构设计，有助于满足不同应用场景对光伏电池外形的定制化需求。

图6a-图6d是图3的环状电池单元的一些可能的实现方式的示意图。环状电池单元的预设图形包括但不限于以下图形：椭圆形、三角形、梯形、多边形、其它组合图形。预设图形也可以根据实际的应用需求而定。

图7是图3光伏电池组件的另一种可能的实现方式的示意图。如图7所示，对于光伏电池组件700，以其外边缘形状为起始，等距离向内缩小，形成多个环状电池单元结构。除中心位置的单元结构外，其它单元均为等宽环形结构。各环状电池单元可以包括独立的多个子单元，如A区、B区、C区的子单元，不同环状电池单元的对应子单元之间可以采用串联连接，然后最内、最外环状电池单元的A区、B区、C区子单元可以采用并联连接的方式。

如图7所示，光伏电池组件700可以包括：第一电池单元710、中心单元740。

第一电池单元710为光伏电池组件的多个环状电池单元中的任一环状电池单元。第一环状电池单元710可以包括前电极、背电极、以及在前电极和电极之间的光电转换层。光电转换层例如可以为钙钛矿光电转换层。第一环状电池单元710的外轮廓为预设图形。预设图形可以为以下图形中的任一种：椭圆形、三角形、梯形、多边形、其它组合图形等。

第一环状电池单元710可以分为A区、B区、C区三个独立的子单元。A区、B区、C区三个子单元的面积可以相同，也可以不同。

第二电池单元与第一电池单元710的内侧相邻。第二电池单元的A区子单元与第一电池单元710的A区子单元的电连接方式可以为串联连接，例如，第一电池单元710的A区子单元的背光侧电极与第二电池单元的A区子单元的入光侧电极(前电极)相连。第二电池单元的B区子单元与第一电池单元710的B区子单元的电连接方式可以为串联连接；第二电池单元的C区子单元与第一电池单元710的C区子单元的电连接方式也可以为串联连接。

第一电池单元710为等宽环形结构，多个环状电池单元之间的间距相同。沿环形宽度方向，有助于光电流均匀分布，也便于加工，外形美观整齐。

中心单元740嵌设在最内侧环状电池单元的中心，中心单元740的外轮廓图形与第一环状电池单元710的外轮廓图形相同，即可以为预设图形。中心单元740为非环形结构，对应的，中心单元740可以为分为A区、B区、C区三个独立的子单元，且各子单元分别与相临的最内侧环状电池单元对应的A区、B区、C区子单元串联连接。然后，最外环状电池单元和中心单元的A区、B区、C区对应的子单元可以采用并联连接的方式。

优选地，第一汇流线可以位于最外侧的环状电池单元的外边缘，第一汇流线在A区、B区、C区可以分为多段。第一汇流线可以与第一外接导线770相连。第一外接导线770通常与前电极(阴极)相连。第二汇流线位于中心单元的外边缘，第二汇流线在A区、B区、C区可以分为多段。第二汇流线与第二外接导线780相连，第二外接导线780通常与背电极(阳极)相连。

本申请实施例以最外侧异形环状电池单元的外轮廓形状(预设图形)为起始，等距离向内缩小，形成多个环状电池单元结构，各环状电池单元可包括多个独立的子单元。其中，除中心单元外，其它环状电池单元均为等宽环形结构。可以采用激光划刻工艺形成多个串并联组合的环状电池单元结构来调整光伏电池组件额定的输出电压、电流。本申请实施例可以适用于各种异形电池组件的结构设计，有助于满足不同应用场景对光伏电池外形的定制化需求。

在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

需要说明的是，在本申请实施例中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

应当理解，本申请实施例中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本申请实施例中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本申请实施例的描述中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种光伏电池组件，其特征在于，包括：

基板；

复数个环状电池单元，设置在所述基板上，所述复数个环状电池单元包括在第一方向上依次分布设置的第一电池单元和第二电池单元；所述第二电池单元嵌设在所述第一电池单元内，且所述第一电池单元与所述第二电池单元串联电连接或者所述第一电池单元与所述第二电池单元并联电连接。

2.根据权利要求1所述的光伏电池组件，其特征在于，所述环状电池单元包括前电极、背电极、以及在所述前电极和所述背电极之间的光电转换层。

3.根据权利要求2所述的光伏电池组件，其特征在于，所述环状电池单元在所述基板上的正投影图形的外轮廓或者内轮廓为预设图形。

4.根据权利要求3所述的光伏电池组件，其特征在于，所述预设图形包括但不限于以下图形：椭圆形和多边形，其中所述多边形包括三角形和梯形。

5.根据权利要求3所述的光伏电池组件，其特征在于，所述第一电池单元为等宽环形结构，所述第二电池单元为等宽环形结构。

6.根据权利要求5所述的光伏电池组件，其特征在于，所述第一电池单元的宽度与所述第二电池单元的宽度相同。

7.根据权利要求3所述的光伏电池组件，其特征在于，所述第一电池单元的面积与所述第二电池单元的面积相同。

8.根据权利要求3所述的光伏电池组件，其特征在于，所述光伏电池组件还包括：位于所述前电极外侧的封装层、玻璃盖板。

9.根据权利要求3所述的光伏电池组件，其特征在于，还包括：

中心单元，嵌设在所述光伏电池组件的中心。

10.根据权利要求9所述的光伏电池组件，其特征在于，所述中心单元的内径大于或等于所述第一电池单元的宽度，且小于或等于所述第一电池单元的宽度的2倍。

11.根据权利要求9所述的光伏电池组件，其特征在于，所述光伏电池组件还包括：

第一汇流线，位于最外侧的所述环状电池单元上，与第一外接导线相连；

第二汇流线，位于所述中心单元上，与第二外接导线相连。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的光伏电池组件，其特征在于，所述第一电池单元的宽度大于或等于5mm，且小于或等于8mm。

13.根据权利要求1所述的光伏电池组件，其特征在于，所述基板为玻璃基板。