CN109904261A - 太阳电池组件 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种太阳电池组件，包括长方形边框，边框内依次排列有多个串联的第一太阳电池片，第一太阳电池片通过等分正六边形背接触太阳电池片获得，还包括多个串联的太阳电池片组，太阳电池片组用于填补第一太阳电池片与边框之间的间隙，太阳电池片组与第一太阳电池片串联，单个第一太阳电池片与单个太阳电池片组的受光面积相等，能够提高硅棒原料的利用率，减少原料的浪费，降低了生产成本，对比传统的四边形或者近正方形太阳电池片，不需要在边角处设置倒角，避免了传统倒角近正方形电池片铺设时位于倒角区域的空白区域的浪费，能够提高太阳电池组件的受光面积、组件功率以及发电效率。
Description
技术领域
本发明一般涉及光伏领域，具体涉及太阳电池领域，尤其涉及一种太阳电池组件。
背景技术
太阳电池需要持续降本增效以增强其作为替代能源的竞争优势。硅片的成本占到太阳电池所有原料成本的30％左右，提高硅棒硅料的利用率可以有效降低太阳电池的成本。
目前主流硅片(四边形/近正方形)是由圆柱形硅棒(直拉法制备而成)切割而成，由于不能充分利用边角而产生较多的废料，制成的电池片面积小(损失有效面积大)，同等数量的电池片封装而成的组件功率也偏低。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种提高原料利用率以及组件功率的太阳电池组件。
第一方面，本发明的太阳电池组件，包括长方形边框，边框内依次排列有多个串联的第一太阳电池片，第一太阳电池片通过等分正六边形背接触太阳电池片获得，还包括多个串联的太阳电池片组，太阳电池片组用于填补第一太阳电池片与边框之间的间隙，太阳电池片组与第一太阳电池片串联，单个第一太阳电池片与单个太阳电池片组的受光面积相等。
根据本申请实施例提供的技术方案，通过在边框内排列多个第一太阳电池片，第一太阳电池片通过等分正六边形背接触太阳电池片获得，正六边形背接触太阳电池片可以由圆柱形硅棒切割成的正六边形硅片制得，能够提高硅棒原料的利用率，减少原料的浪费，降低了生产成本，同时，使得边框内布满太阳电池片，对比传统的四边形或者近正方形太阳电池片，不需要在边角处设置倒角，避免了传统倒角近正方形电池片铺设时位于倒角区域的空白区域的浪费，能够提高太阳电池组件的受光面积、组件功率以及发电效率，能够解决现有的太阳电池片原料利用率低的问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的实施例的太阳电池组件的结构示意图；
图2为本发明的实施例的太阳电池组件的结构示意图；
图3为本发明的实施例的太阳电池组件的结构示意图；
图4为本发明的实施例的太阳电池组件的结构示意图；
图5为本发明的实施例的太阳电池组件的结构示意图；
图6为本发明的实施例的太阳电池组件的背接触太阳电池片为MWT电池的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请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申请。
请参考图1到4，本发明的太阳电池组件，包括长方形边框100，边框100内依次排列有多个串联的第一太阳电池片200，第一太阳电池片200通过等分正六边形背接触太阳电池片获得，还包括多个串联的太阳电池片组310，太阳电池片组310用于填补第一太阳电池片200与边框100之间的间隙，太阳电池片组310与第一太阳电池片200串联，单个第一太阳电池片200与单个太阳电池片组310的受光面积相等。
在本发明的实施例中，边框内依次排列有多个串联的第一太阳电池片，太阳电池片组用于填补第一太阳电池片与边框之间的间隙，使得边框内布满太阳电池片，对比传统的四边形或者近正方形太阳电池片，不需要在边角处设置倒角，避免了传统倒角近正方形电池片铺设时位于倒角区域的空白区域的浪费，能够提高太阳电池组件的受光面积、组件功率以及发电效率。
第一太阳电池片通过等分正六边形背接触太阳电池片获得，正六边形背接触太阳电池片可以由圆柱形硅棒切割成的正六边形硅片制得，能够提高硅棒原料的利用率，减少原料的浪费，降低了生产成本。
单个太阳电池片组与单个第一太阳电池片的受光面积相等，也就是，保证第一太阳电池片的最大功率点对应的电流与太阳电池片组的最大功率点对应的电流相同，能够避免串联的第一太阳电池片和太阳电池片组产生水桶效应，提高了太阳电池组件的发电效率。
进一步的，太阳电池片组310包括至少两个第二太阳电池片300，太阳电池片组310内的第二太阳电池片300并联构成太阳电池片组310，第二太阳电池片300通过等分正六边形背接触太阳电池片获得。
在本发明的实施例中，第二太阳电池片通过等分正六边形背接触太阳电池片获得，正六边形背接触太阳电池片可以由圆柱形硅棒切割成的正六边形硅片制得，能够提高硅棒原料的利用率，减少原料的浪费，降低了生产成本。
第二太阳电池片能够填补第一太阳电池片与边框之间的间隙，使得边框内布满太阳电池片，对比传统的四边形或者近正方形太阳电池片，不需要在边角处设置倒角，避免了传统倒角近正方形电池片铺设时位于倒角区域的空白区域的浪费，能够提高太阳电池组件的受光面积、组件功率以及发电效率。
可以将相邻的第二太阳电池片串联构成太阳电池片组，能够降低连接电路的长度，并且降低太阳电池组件的加工难度，降低太阳电池组件的生产制造成本。
进一步的，第二太阳电池片300为二分之一片正六边形背接触太阳电池片、三分之一片正六边形背接触太阳电池片、四分之一片正六边形背接触太阳电池片、六分之一片正六边形背接触太阳电池片、十二分之一片正六边形背接触太阳电池片中任意一种。
在本发明的实施例中，第二太阳电池片通过等分正六边形背接触太阳电池片获得，正六边形背接触太阳电池片可以由圆柱形硅棒切割成的正六边形硅片制得，能够提高硅棒原料的利用率，减少原料的浪费，降低了生产成本。
参考图1和2，进一步的，第一太阳电池片200沿着边框100的任一边依次排列，位于同一排的第一太阳电池片200的一端与边框100之间设置有太阳电池片组310。
在本发明的实施例中，第一太阳电池片沿着边框的任一边依次排列，排列后的第一太阳电池片与边框相对的两边接触，通过太阳电池片组来填补第一太阳电池片与边框之间的空隙，同一排的第一太阳电池片和太阳电池片组拼合成长方体，使得边框内布满太阳电池片，对比传统的四边形或者近正方形太阳电池片，不需要在边角处设置倒角，避免了传统倒角近正方形电池片铺设时位于倒角区域的空白区域的浪费，能够提高太阳电池组件的受光面积、组件功率以及发电效率。
进一步的，相邻的第二太阳电池片300并联构成太阳电池片组310。
在本发明的实施例中，相邻第二太阳电池片并联构成太阳电池片组，能够减少连接电路的长度，降低了太阳电池组件的生产制造成本。
进一步的，相邻的第一太阳电池片200沿着边框100的长边方向或者宽边方向依次串联。
在本发明的实施例中，相邻的第一太阳电池片沿着边框的长边方向依次串联，参考图2，可以沿着边框的长边方向往复将相邻的第一太阳电池片进行串联，能够降低太阳电池组件的加工难度，提高太阳电池组件的加工效率。
相邻的第一太阳电池片沿着边框的宽边方向依次串联，可以沿着边框的长边方向往复将相邻的第一太阳电池片进行串联，能够降低太阳电池组件的加工难度，提高太阳电池组件的加工效率。
进一步的，第一太阳电池片200为菱形，第一太阳电池片200通过三等分正六边形背接触太阳电池片获得，或者，
第一太阳电池片200为直角梯形，第一太阳电池片200通过四等分正六边形背接触太阳电池片获得。
在本发明的实施例中，参考图1-3，第一太阳电池片为菱形，第一太阳电池片通过三等分正六边形背接触太阳电池片获得，正六边形背接触太阳电池片可以由圆柱形硅棒切割成的正六边形硅片制得，能够提高硅棒原料的利用率，减少原料的浪费，降低了生产成本。
参考图4，第一太阳电池片为直角梯形，第一太阳电池片通过四等分正六边形背接触太阳电池片获得，正六边形背接触太阳电池片可以由圆柱形硅棒切割成的正六边形硅片制得，能够提高硅棒原料的利用率，减少原料的浪费，降低了生产成本。太阳电池片组通过三块第二太阳电池片并联构成，第二太阳电池片为十二等分正六边形背接触太阳电池片获得，第二太阳电池片为直角三角形。
参考图5，进一步的，第一太阳电池片200和太阳电池片组310构成电池片层30，电池片层30的背面固定连接有绝缘层40，绝缘层40背向电池片层30的一侧固定连接有若干导电金属箔电路50，相邻的导电金属箔电路50之间设置有间隙，第一太阳电池片200和太阳电池片组310通过导电金属箔电路50电连接，导电金属箔电路50背向电池片层30的一侧通过粘接层60粘接有聚合物背板70。
在本发明的实施例中，电池片层的背面固定连接有绝缘层，在本申请中，电池片层的正面指的是太阳电池的受光面，受光面是指太阳电池正对太阳的一面，电池片层的背面指的是太阳电池的背光面，背光面是指太阳电池背对太阳的一面，在电池片层的背面固定连接绝缘层，能够避免绝缘层影响电池片层进行采光，保证了太阳电池组件的光电转化效率。
绝缘层背向电池片层的一侧固定连接有若干导电金属箔电路，导电金属箔电路通过电连接体与电池片层的电极实现电连接。将需要串联的两块背接触太阳电池片的两个不同的电极与同一个导电金属箔电路电连接，具体的，将其中一块背接触太阳电池片的正极以及另一块背接触太阳电池片的负极与同一个导电金属箔电路电连接，将其中一块背接触太阳电池片的负极以及另一块背接触太阳电池片的正极与同一个导电金属箔电路电连接。将需要并联的两块背接触太阳电池片的两个相同的电极与同一个导电金属箔电路电连接，具体的，将其中一块背接触太阳电池片的正极以及另一块背接触太阳电池片的正极与同一个导电金属箔电路电连接，将其中一块背接触太阳电池片的负极以及另一块背接触太阳电池片的负极与同一个导电金属箔电路电连接。同一块背接触太阳电池片的正极和负极分别电连接不相连的导电金属箔电路，并且相邻的导电金属箔电路之间设置有间隙，避免造成太阳电池片短路。不需要通过焊带焊接的形式来连接背接触太阳电池片，避免背接触太阳电池片出现弯曲弓片，降低了太阳电池片的破片率。
太阳电池片通过导电金属箔电路电连接，通过电连接体将太阳电池片的电极引出，然后通过导电金属箔电路来实现太阳电池片的串联或者并联，避免背接触太阳电池片产生短路，绝缘层能够防止相邻的电连接体电连接，提高了太阳电池片的光电转化效率，提高了背接触太阳电池组件的可靠性。
导电金属箔电路背向电池片层的一侧通过粘接层粘接有聚合物背板，通过粘接层来将导电金属箔电路与聚合物背板粘接固定，便于对导电金属箔进行固定以及进行图案化处理形成导电金属箔电路，提高了加工效率以及加工准确性。
背接触太阳电池片可以但不仅仅为IBC太阳电池、MWT太阳电池、EWT太阳电池。背接触太阳电池片的受光面可以是无电极结构(采用IBC电池结构，包括背面有主栅结构和背面无主栅结构)，也可以是细栅电极结构(采用MWT电池结构)。背接触太阳电池片采用N型硅基底或者P型硅基底。
聚合物背板的材料可以但不仅仅为TPT、TPE、KPE、KPK、KPC或KPF。聚合物背板也可由完全新型的材料制成，可包括由绝缘材料(例如PET或PP)组成的若干层和粘结剂层或含氟聚合物涂层复合而成的聚合物多层结构，厚度和成本可得到大幅降低，并且电绝缘优异、耐候性也能得到保证。
导电金属箔电路的材料为铜、银、铝、镍、镁、铁、钛、钼、钨中任意一种或者多种的组合，导电金属箔电路的材料为铜、银、铝、镍、镁、铁、钛、钼、钨中任意一种的合金或者多种形成的合金。
电连接体为导体，电连接体的材料可以但不仅仅为导电浆料、焊料、焊膏、导电墨水、各向同性导电胶、各向异性导电胶、块状或圆柱状金属、块状或圆柱状金属合金。电连接体可以通过丝网印刷或者点胶的方式形成，电连接体的材料可以但不仅仅为焊膏或以片状银粉为导电填充相、基于环氧树脂及/或丙烯酸树脂的导电胶。
进一步的，电池片层30背向绝缘层40的一侧固定连接有前封装层20，前封装层20背向电池片层30的一侧固定连接有前盖板10。
在本发明的实施例中，前封装层的材料可以但不仅仅为EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、POE(热塑性和/或热固性聚烯烃)或者Ionomer(聚乙烯-乙酸酯离子聚合物)。前封装层的材料为EVA，在147℃条件下进行层压10分钟获得前封装层。前盖板可以但不仅仅为压花钢化玻璃，前盖板的厚度3.2mm。
进一步的，绝缘层40间隔地设置有若干开口42，电连接体41穿过开口42。
在本发明的实施例中，绝缘层间隔地设置有若干开口，电连接体穿过开口，能够保证电连接体分别与导电金属箔电路以及背接触太阳电池片的电极电连接，避免绝缘层阻碍电连接体分别与导电金属箔电路以及背接触太阳电池片的电极电连接，提高了背接触太阳电池组件的良品率。同时，也能够降低背接触太阳电池组件的加工难度。
进一步的，开口42的形状为圆形或者方形。
在本发明的实施例中，开口的形状为圆形或者方形，便于加工或者形成开口，降低背接触太阳电池组件的加工难度，提高了背接触太阳电池组件的加工效率。
进一步的，开口42数量为100-50000个或者5000-2000000个或者100-10000个。
在本发明的实施例中，当背接触太阳电池片为背面有主栅IBC电池时，开口数量为100-50000个；当背接触太阳电池片为背面无主栅IBC电池时，开口数量为5000-2000000个；当背接触太阳电池片为MWT电池时，开口数量为100-10000个。
进一步的，绝缘层40的厚度≤500微米，绝缘层的厚度＞0，粘接层的厚度为10-500微米。
在本发明的实施例中，粘接层可以但不仅仅为EVA胶膜、POE胶膜或PVB膜，粘接层的厚度为10-500微米。绝缘层的厚度≤500微米，绝缘层的厚度＞0，绝缘层具有一定抗热变形能力，使得绝缘层在层压过程中变形较小，便于背接触太阳电池片的电极与电连接体对准，提高了背接触太阳电池组件的加工准确性，提高了良品率。同时，也能够避免绝缘层过厚，降低了生产制造成本。
进一步的，绝缘层40的厚度为50-200微米。
在本发明的实施例中，绝缘层的厚度为50-200微米，绝缘层具有一定抗热变形能力，使得绝缘层在层压过程中变形较小，便于背接触太阳电池片的电极与电连接体对准，提高了背接触太阳电池组件的加工准确性，提高了良品率。同时，也能够避免绝缘层过厚，降低了生产制造成本。
进一步的，导电金属箔电路50的材料为铜箔或者铝箔，导电金属箔电路50的厚度为10-100微米。
在本发明的实施例中，导电金属箔电路的材料为铜箔或者铝箔，导电金属箔电路的厚度为10-100微米，导电金属箔电路能够提供低电阻的电流通路，并且保证了导电金属箔电路不会太厚，在保证了导电金属箔电路的导电性能的前提下，避免背接触太阳电池组件的制造成本过高。
进一步的，导电金属箔电路50的厚度为10-500微米。
在本发明的实施例中，导电金属箔电路的厚度为10-500微米，导电金属箔电路能够提供低电阻的电流通路，并且保证了导电金属箔电路不会太厚，在保证了导电金属箔电路的导电性能的前提下，避免背接触太阳电池组件的制造成本过高。
进一步的，位于电池片层30边缘的导电金属箔电路50露出电池片层30边缘。
在本发明的实施例中，当各背接触太阳电池片的受光面积相同时，只需要将各背接触太阳电池片进行串联，不需要使得导电金属箔电路露出电池片层边缘。当各背接触太阳电池片的受光面积不同时，为了避免木桶效应，需要将小面积的背接触太阳电池片先进行并联，再与大面积的背接触太阳电池片串联，可以将位于电池层边缘的导电金属箔电路露出电池片层边缘，导电金属箔电路露出电池片层边缘的部分用于设计连接电路，便于小面积的背接触太阳电池片之间进行电路连接，提高了背接触太阳电池组件的加工效率。
进一步的，背接触太阳电池片31设置有正极细栅线、负极细栅线、p型掺杂区域和n型掺杂区域，正极细栅线与p型掺杂区域接触，负极细栅线与n型掺杂区域接触，正极细栅线和负极细栅线分别与电连接体电连接，任一背接触太阳电池片31上的正极细栅线与负极细栅线的数量之和为50-1000根，与任一根正极细栅线或者负极细栅线电连接的电连接体的数量为1-100个。
在本发明的实施例中，当背接触太阳电池片为背面无主栅IBC电池时，背接触太阳电池片设置有正极细栅线、负极细栅线、p型掺杂区域和n型掺杂区域，正极细栅线与p型掺杂区域接触，负极细栅线与n型掺杂区域接触，正极细栅线和负极细栅线分别与电连接体电连接，通过正极细栅线和负极细栅线导出电流。任一背接触太阳电池片上的正极细栅线与负极细栅线的数量之和为50-1000根，与任一根正极细栅线或者负极细栅线电连接的电连接体的数量为1-100个。
进一步的，背接触太阳电池片31设置有正极细栅线、负极细栅线、p型掺杂区域和n型掺杂区域，正极细栅线与p型掺杂区域接触，负极细栅线与n型掺杂区域接触，正极细栅线与正极连接电极电连接，负极细栅线与负极连接电极电连接，正极连接电极和负极连接电极分别与电连接体电连接，任一背接触太阳电池片31上的正极连接电极和负极连接电极的数量之和为2-100根，与任一根正极连接电极或者负极连接电极电连接的电连接体的数量为1-100个。
在本发明的实施例中，当背接触太阳电池片为背面有主栅IBC电池时，背接触太阳电池片设置有正极细栅线、负极细栅线、p型掺杂区域和n型掺杂区域，正极细栅线与p型掺杂区域接触，负极细栅线与n型掺杂区域接触，正极细栅线与正极连接电极电连接，负极细栅线与负极连接电极电连接，正极连接电极和负极连接电极分别与电连接体电连接，通过正极连接电极和负极连接电极导出电流。任一背接触太阳电池片上的正极连接电极和负极连接电极的数量之和为2-100根，与任一根正极连接电极或者负极连接电极电连接的电连接体的数量为1-100个。
参考图6，进一步的，背接触太阳电池片31设置有第一电极32和第二电极36，第一电极32包括细栅电极33、贯穿孔电极34和第一连接电极35，细栅电极33和第一连接电极35分别与贯穿孔电极34电连接，第二电极36包括传输电极37和第二连接电极38，传输电极37与第二连接电极38电连接，背接触太阳电池片31的正面设置有细栅电极33，背接触太阳电池片31的背面设置有第一连接电极35、传输电极37以及第二连接电极38，任一背接触太阳电池片31上的第一连接电极35和第二连接电极38的数量之和为100-10000个。
在本发明的实施例中，当背接触太阳电池片为MWT电池时，背接触太阳电池片设置有第一电极和第二电极，第一电极包括细栅电极、贯穿孔电极和第一连接电极，细栅电极和第一连接电极分别与贯穿孔电极电连接，第二电极包括传输电极和第二连接电极，传输电极与第二连接电极电连接，背接触太阳电池片的正面设置有细栅电极，背接触太阳电池片的背面设置有第一连接电极、传输电极以及第二连接电极，任一背接触太阳电池片上的第一连接电极和第二连接电极的数量之和为100-10000个。
进一步的，第一连接电极35和第二连接电极38呈点阵状排布在背接触太阳电池片31的背面。
进一步的，第一连接电极35的直径为0.3-10mm，第二连接电极38的直径为0.3-10mm。
进一步的，第一太阳电池片200、太阳电池片组310通过汇流条或者导线电连接。
在本发明的实施例中，第一太阳电池片、太阳电池片组也可以通过汇流条或者导线电连接，能够减少电路对导电金属箔的占用面积，从而减少导电金属箔的面积。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (10)
1.一种太阳电池组件，其特征在于，包括长方形边框，所述边框内依次排列有多个串联的第一太阳电池片，所述第一太阳电池片通过等分正六边形背接触太阳电池片获得，还包括多个串联的太阳电池片组，所述太阳电池片组用于填补所述第一太阳电池片与所述边框之间的间隙，所述太阳电池片组与所述第一太阳电池片串联，单个所述第一太阳电池片与单个所述太阳电池片组的受光面积相等。
2.根据权利要求1所述的太阳电池组件，其特征在于，所述太阳电池片组包括至少两个第二太阳电池片，所述太阳电池片组内的所述第二太阳电池片并联构成所述太阳电池片组，所述第二太阳电池片通过等分所述正六边形背接触太阳电池片获得。
3.根据权利要求2所述的太阳电池组件，其特征在于，所述第二太阳电池片为二分之一片所述正六边形背接触太阳电池片、三分之一片所述正六边形背接触太阳电池片、四分之一片所述正六边形背接触太阳电池片、六分之一片所述正六边形背接触太阳电池片、十二分之一片所述正六边形背接触太阳电池片中任意一种。
4.根据权利要求2所述的太阳电池组件，其特征在于，所述第一太阳电池片沿着所述边框的任一边依次排列，位于同一排的所述第一太阳电池片的一端与所述边框之间设置有所述太阳电池片组。
5.根据权利要求2所述的太阳电池组件，其特征在于，相邻的所述第二太阳电池片并联构成所述太阳电池片组。
6.根据权利要求1所述的太阳电池组件，其特征在于，相邻的所述第一太阳电池片沿着所述边框的长边方向或者宽边方向依次串联。
7.根据权利要求1所述的太阳电池组件，其特征在于，所述第一太阳电池片为菱形，所述第一太阳电池片通过三等分所述正六边形背接触太阳电池片获得，或者，
所述第一太阳电池片为直角梯形，所述第一太阳电池片通过四等分所述正六边形背接触太阳电池片获得。
8.根据权利要求1所述的太阳电池组件，其特征在于，所述第一太阳电池片和所述太阳电池片组构成电池片层，所述电池片层的背面固定连接有绝缘层，所述绝缘层背向所述电池片层的一侧固定连接有若干导电金属箔电路，相邻的所述导电金属箔电路之间设置有间隙，所述第一太阳电池片和所述太阳电池片组通过所述导电金属箔电路电连接，所述导电金属箔电路背向所述电池片层的一侧通过粘接层粘接有聚合物背板。
9.根据权利要求8所述的太阳电池组件，其特征在于，所述电池片层背向所述绝缘层的一侧固定连接有前封装层，所述前封装层背向所述电池片层的一侧固定连接有前盖板。
10.根据权利要求8所述的太阳电池组件，其特征在于，所述绝缘层间隔地设置有若干开口，所述电连接体穿过所述开口。
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