JP3226326U - 太陽電池セル及び太陽電池パネル - Google Patents

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Abstract

【課題】バイパスダイオードの使用数を減らし、製品の経済性を向上させる太陽電池セル、及び太陽電池パネルを提供する。【解決手段】太陽電池セルは、複数の並列接続されたチップユニットと、チップユニットと並列接続された１つのバイパスダイオードとを含む少なくとも２つの直列接続されたチップ群を含み、各チップユニットは、１つ又は複数の直列接続された光起電力チップを含み、バイパスダイオードは、正極がチップユニットの負極と接続され、負極がチップユニットの正極と接続される。【選択図】図１

Description

本出願は、出願番号が２０１７２０５６２４８０．Ｘで、出願日が２０１７年５月１９日の中国特許出願の優先権を主張し、当該出願の全体が参照によりここに組み込まれる。
本考案は、太陽電池の分野に関し、詳しく言えば、太陽電池セル及び太陽電池パネルに関する。
現在、エネルギー危機と環境汚染がますます深刻になるにつれて、再生可能なクリーンエネルギーの開発は、国際的な分野における主要な戦略課題の1つとなっている。太陽エネルギーは、無尽蔵な上に、最もクリーンで、最大の再生可能エネルギーである。太陽電池は、光電効果や光化学効果によって光エネルギーを電気エネルギーに直接変換する装置であり、太陽エネルギーを利用する最も直接的な方法である。
太陽電池の普及に伴い、電池の耐用年数に影響を及ぼすいくつかの不利な要素も出現し、ホットスポットもその１つである。太陽電池のホットスポット現象とは、太陽電池セルが光照射下で、一部のセルが遮蔽されて動作しなくなってしまうため、遮蔽された部分が遮蔽されていない部分よりも遥かに速く昇温してしまい、それによって温度が高すぎて焼損してしまうダークスポットが生じることである。ホットスポットは、電池セル全体を損傷し、損失となる場合がある。このため、従来技術では、電池へのホットスポット効果の影響を低減するために、バイパスダイオードを付加する方法が一般的に採用されている。
従来の太陽電池の接続形態では、チップを全部直列接続するか又は直列接続してから並列接続する接続形態が多く、ホットスポット効果を防止するために、チップ上にバイパスダイオードを並列接続する措置を採用するのが一般的である。チップを全部直列接続する形態については、バイパスダイオードの使用数が多く、コストが高い一方、直列接続してから並列接続する接続形態については、バイパスダイオードの数を節約できるが、複数のチップが1つのバイパスダイオードを共有するため、そのうちの１つのチップが動作せず、又は遮蔽されると、他のチップの動作に影響を及ぼし、よって、経済的効果が低い。
本考案の一態様では、バイパスダイオードの使用数を減らし、セルの信頼性を向上させる太陽電池セルを提供する。
本考案の別の態様では、太陽電池パネルの耐用年数を延ばし、コストを低減させ、製品の経済的利益を向上させる太陽電池パネルを提供する。
本考案は、以下の技術的解決手段を提供する。
本考案にて提供される太陽電池セルは、複数の並列接続されるチップユニットと、前記チップユニットと並列接続される１つのバイパスダイオードとを含む少なくとも２つの直列接続されるチップ群を含み、各チップユニットは、１つ又は複数の直列接続される光起電力チップを含み、前記バイパスダイオードは、正極が前記チップユニットの負極と接続され、負極が前記チップユニットの正極と接続される。
好ましくは、前記光起電力チップは、ＣＩＧＳ薄膜二重ガラスセルチップ、薄膜太陽電池チップ、晶質シリコン太陽電池チップ、非晶質シリコン太陽電池チップのいずれか１種である。
好ましくは、各チップ群は、３つのチップユニットを含み、各チップユニットは、２つの光起電力チップを含む。
好ましくは、前記チップ群は１８個である。
好ましくは、前記バイパスダイオードの最大逆方向動作電流は１５Ａ以上である。
本考案にてさらに提供される太陽電池パネルは、前述した太陽電池セルと、負側電極と、正側電極とを含み、前記負側電極と前記正側電極は、いずれも前記光起電力チップの下面に設置され、あるいは、前記負側電極は、前記光起電力チップの上面に設置され、前記正側電極は、前記光起電力チップの下面に設置され、
前記負側電極は、第１のタイバー及び第１のバスバーによって前記太陽電池パネルの負極に接続され、前記第１のタイバーは、前記太陽電池セルの領域内に設置され、前記第１のバスバーは、前記太陽電池セルの上面の一方側に設置され、
前記正側電極は、第２のタイバー及び第２のバスバーによって前記太陽電池パネルの正極に接続され、前記第２のタイバーは、前記太陽電池セルの領域内に設置され、前記第２のバスバーは、前記太陽電池セルの下面の一方側に設置され、且つ前記第１のバスバーと逆方向又は同方向に設置され、なお、前記「太陽電池セルの領域内」とは、太陽電池セルと直交する入射光を利用して前記太陽電池セルを照射し、陰影領域を得て、前記第１のタイバー及び／又は前記第２のタイバーは前記陰影領域に設置されると解釈されてもよい。
前記第１のタイバー及び／又は前記第２のタイバーと前記太陽電池セルとの間にさらに絶縁膜が敷設される。
好ましくは、隣接するチップ群は金属シートによって接続される。
好ましくは、隣接するチップ群における直列接続されたバイパスダイオードは接続バーによって接続される。
好ましくは、前記接続バーは銅製の接続バーである。
好ましくは、前記第１のタイバーと前記第１のバスバーは、溶接形態で接続され、前記第２のタイバーと前記第２のバスバーは、溶接形態で接続される。
本考案の実施例による太陽電池セル及び太陽電池パネルは、光起電力チップが群分けされるように設計され、直列接続と並列接続を混合する形態、すなわち直列接続構造に並列接続構造を含み、並列接続構造に直列接続構造を含む形態を採用し、各チップ群における複数の並列接続されたチップユニットが１つのバイパスダイオードを共有することによって、バイパスダイオードの使用数を大きく減らし、コストを効果的に低減させると共に、また経済的な利益を向上させる。
本考案の実施例による太陽電池セルの原理図である。 本考案の実施例による太陽電池パネルの背面図である。 本考案の実施例による太陽電池パネルにおけるバイパスダイオードと光起電力チップとの接続構造を示す拡大模式図である。
本出願の実施例又は従来技術の技術的解決手段についてより明確に説明するために、以下、実施例の記述に対して必要な図面を用いて簡潔に説明を行う。当然のことながら、以下に記載する図面は本考案の実施例の一部にすぎず、当業者は、創造的な労力を要することなく、これらの図面に基づき他の図面を想到することができる。
当業者が本考案の実施例の解決手段をよく理解できるように、以下に図面及び実施形態に基づいて本考案についてさらに詳細に説明する。
図１は、本考案の実施例による太陽電池セルの原理図を示す。
図１に示すように、前記太陽電池セルは、少なくとも２つの直列接続されたチップ群を含み、各チップ群は、複数の並列接続されたチップユニットと、前記チップユニットと並列接続された１つのバイパスダイオードとを含み、各チップユニットは、１つ又は複数の直列接続された光起電力チップを含み、図１に示す各チップユニットは、２つの直列接続された光起電力チップを含む。前記バイパスダイオードは、正極が前記チップユニットの負極と接続され、負極が前記チップユニットの正極と接続される。
本考案による太陽電池セルにおいて、まず光起電力チップが直列接続されて、チップユニットを得、次いで複数のチップユニットが並列接続され、且つ、チップユニットが１つのバイパスダイオードに並列接続されて、チップ群を得、複数のチップ群が直列接続されて、本考案に係る太陽電池セルを得る。図１に示すように、第１のチップ群は、第１のチップユニットと、第２のチップユニットと、第３のチップユニットと、第１のバイパスダイオードとを含み、ただし、第１のチップユニット、第２のチップユニット、第３のチップユニットは、いずれも２つの光起電力チップを含み、且つ並列接続され、そして、いずれも第１のバイパスダイオードと並列接続される。チップ群におけるいずれか１つのチップユニットの光起電力チップに「ホットスポット」現象が発生した場合、他のチップユニットの光起電力チップは正常に動作でき、その「ホットスポット」現象の影響を受けない。例えば、第１のチップ群における第１のチップユニットの光起電力チップが焼損された場合、第２のチップユニット及び第３のチップユニットの光起電力チップは正常に動作でき、第１のチップユニットの影響を受けない。よって、太陽電池セル全体の正常な動作を保証することができる。
好ましくは、単一のチップユニットの光起電力チップの数は、２つ、３つ、４つ、５つなどであってもよいが、単一のチップユニットの光起電力チップの数は、さらに好ましくは２つである。チップ群におけるチップユニットの数は、２つ、３つ、４つなどであってもよいが、チップ群におけるチップユニットの数は、さらに好ましくは３つである。好ましくは、チップ群における異なるチップユニットの光起電力チップの数は同じである。なお、本考案では太陽電池セルにおけるチップ群の数を限定しない。好ましくは、太陽電池セルにおけるチップ群の数は２〜２０のいずれか1つであってもよい。
実際の応用において、ニーズに応じて所望のチップ群の数を増加又は減少することができ、複数の前記チップ群が必要である場合、図１に示すように、前記複数のチップ群は順次直列接続される。そして、各チップユニットに１つの光起電力チップのみを含んでもよいし、複数の直列接続された光起電力チップを含んでもよい。例えば、３つの直列接続された光起電力チップを１つのチップユニットとし、このような３つのチップユニットで１つのチップ群を構成し、１８個の直列接続されたチップ群は１つの太陽電池セルとする。また、前記バイパスダイオードの動作パラメータも実際の応用の必要に応じて設定されてもよく、例えば、最大逆方向の動作電流は１５Ａ以上である。当然のことながら、実際の応用に応じて提供する所要の電流及び電圧は異なり、前記直列接続、並列接続されるチップは適応的に増減されてもよく、それに応じて、前記バイパスダイオードの実際の型番、パラメータなども実際の必要に応じて選択してもよく、本考案では特に限定しない。
このような構造設計、すなわち、直列接続と並列接続を混合する形態、直列接続構造に並列接続構造を含み、並列接続構造に直列接続構造を含む形態により、複数のチップユニットは１つのバイパスダイオードを共有し、各チップ群におけるいずれか１つのチップユニットが遮蔽されて動作できない時、当該チップ群におけるバイパスダイオードを介してそのホットスポット効果の発生を回避でき、それによりバイパスダイオードの数を効果的に減らし、コストを低減させ、セルの信頼性を向上させる。
本考案による太陽電池セル構造では、前記光起電力チップは、ＣＩＧＳ薄膜二重ガラスセルチップ、薄膜太陽電池チップ、晶質シリコン太陽電池チップ、非晶質シリコン太陽電池チップなどの種々のタイプに適用できる。
それに応じて、本考案の実施例は、さらに前記太陽電池セル構造を備える太陽電池パネルを提供し、図２は、前記太陽電池パネルの１種類の構造の背面図を示す。
本考案による太陽電池パネルは、前記太陽電池セルと、負側電極と、正側電極とを含む。ただし、前記負側電極と前記正側電極は、いずれも前記光起電力チップの下面に設置されてもよいし、また前記負側電極は、前記光起電力チップの上面に設置され、前記正側電極は、前記光起電力チップの下面に設置されてもよく、図２に示す構造では、前記負側電極と前記正側電極は、いずれも前記光起電力チップの下面に設置される。前記負側電極と前記正側電極は、電流の引き出しに用いられる。
図２に示すように、前記負側電極は、第１のタイバー１１及び第１のバスバー１２によって前記太陽電池パネルの負極に接続され、前記第１のタイバー１１は、前記太陽電池セルの領域内に設置され、第１のバスバー１２は、前記太陽電池セルの上面の一方側に設置される。前記正側電極は、第２のタイバー２１及び第２のバスバー２２によって前記太陽電池パネルの正極に接続され、第２のタイバー２１は、前記太陽電池セルの領域内に設置され、第２のバスバー２２は、前記太陽電池セルの下面の一方側に設置され、且つ第１のタイバー１１と逆方向又は同方向に設置される。
なお、実際の応用において、前記第１のタイバー１１は、前記光起電力チップの上面に設置されてもよいし、また前記光起電力チップの下面に設置されてもよく、前記第２のタイバー２１は、前記光起電力チップの下面に設置されてもよい。それに応じて、タイバーと光起電力チップの接触を回避するために、前記第１のタイバー及び／又は前記第２のタイバーと前記太陽電池セルとの間に絶縁膜が敷設されてもよい。
上述したように、ニーズに応じ、前記チップ群は、複数であってもよく、この場合、図２に示すように、隣接するチップ群の間は、金属シート３１によって接続されてもよい。同様に、図３に示すように、隣接するチップ群におけるバイパスダイオード４０とそれと電気的に接続される光起電力チップとの間は、金属シート３２によって接続される。
また、隣接するチップ群における直列接続されるバイパスダイオードは、接続バー（例えば銅製のバー）によって接続される。
なお、第１のタイバー１１及び第１のバスバー１２は、溶接形態で接続されてもよく、第２のタイバー２１と第２のバスバー２２は、同様に溶接形態で接続されてもよい。
本考案の実施例による太陽電池セル及び太陽電池パネルは、光起電力チップが群分けされるように設計され、直列接続と並列接続を混合する形態、すなわち直列接続構造に並列接続構造を含み、並列接続構造に直列接続構造を含む形態を採用し、各チップ群における複数の並列接続されるチップユニットが１つのバイパスダイオードを共有することによって、バイパスダイオードの使用数を大きく減らし、コストを効果的に低減させると共に、また経済的利益を向上させる。
以上、本考案の実施例について詳細に説明した。本明細書では具体的な実施形態を用いて本考案を説明しており、以上の実施例の説明は本考案への理解を助けるためのものである。同時に、当業者は、本考案の思想に基づき、具体的な実施形態及び適用範囲において変更を想到することができる。上述したように、本明細書の内容は本考案を制限するものとして理解すべきではない。

Claims (12)

  1. 太陽電池セルであって、
    複数の並列接続されたチップユニットと、
    前記チップユニットと並列接続された１つのバイパスダイオードとを含む少なくとも２つの直列接続されたチップ群を含み、
    各チップユニットは、１つ又は複数の直列接続された光起電力チップを含み、
    前記バイパスダイオードは、正極が前記チップユニットの負極と接続され、負極が前記チップユニットの正極と接続される
    ことを特徴とする太陽電池セル。
  2. 前記光起電力チップは、ＣＩＧＳ薄膜二重ガラスセルチップ、薄膜太陽電池チップ、晶質シリコン太陽電池チップ、非晶質シリコン太陽電池チップのいずれか１種である
    ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池セル。
  3. 各チップ群は、３つのチップユニットを含み、各チップユニットは、２つの光起電力チップを含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池セル。
  4. 前記チップ群は１８個である
    ことを特徴とする請求項３に記載の太陽電池セル。
  5. 前記バイパスダイオードの最大逆方向動作電流は１５Ａ以上である
    ことを特徴とする請求項４に記載の太陽電池セル。
  6. 太陽電池パネルであって、
    請求項１乃至５のいずれか一項に記載の太陽電池セルと、負側電極と、正側電極とを含み、
    前記負側電極と前記正側電極は、いずれも前記光起電力チップの下面に設置され、あるいは、前記負側電極は、前記光起電力チップの上面に設置され、前記正側電極は、前記光起電力チップの下面に設置され、
    前記負側電極は、第１のタイバー及び第１のバスバーによって前記太陽電池パネルの負極に接続され、前記正側電極は、第２のタイバー及び第２のバスバーによって前記太陽電池パネルの正極に接続され、
    前記第１のタイバー及び／又は前記第２のタイバーと前記太陽電池セルとの間にさらに絶縁膜が敷設される
    ことを特徴とする太陽電池パネル。
  7. 太陽電池セルと直交する入射光を利用して前記太陽電池セルを照射し、陰影領域を得て、前記第１のタイバー及び／又は前記第２のタイバーは前記陰影領域に設置される
    ことを特徴とする請求項６に記載の太陽電池パネル。
  8. 隣接するチップ群は金属シートによって接続される
    ことを特徴とする請求項６に記載の太陽電池パネル。
  9. 隣接するチップ群のバイパスダイオードは直列接続される
    ことを特徴とする請求項６に記載の太陽電池パネル。
  10. 隣接するチップ群における直列接続されたバイパスダイオードは接続バーによって電気的に接続される
    ことを特徴とする請求項９に記載の太陽電池パネル。
  11. 前記接続バーは銅製の接続バーである
    ことを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池パネル。
  12. 前記第１のタイバーと前記第１のバスバーは、溶接形態で接続され、前記第２のタイバーと前記第２のバスバーは、溶接形態で接続される
    ことを特徴とする請求項６乃至１１のいずれか一項に記載の太陽電池パネル。
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