CN105489688A - 太阳能电池组件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能电池组件及其制备方法。上述太阳能电池组件包括至少二个串联的电池组，电池组包括至少两个相互并联的电池片串列，电池片串列包括至少两个相互串联的电池切割片，同一电池片串列中相邻两个电池切割片交叠串联，电池切割片包括用于吸收光辐射的正面及相对于正面背向设置的背面，正面设有用于汇集电流的主栅，背面设有背电极，电池切割片的主栅与相邻电池切割片的背电极通过锡膏涂层焊接在一起。实现了交叠连接，因此形成的电池片串列中的电池切割片排列紧密，不发电面积少。此外，相邻的电池切割片之间交叠连接，接触导电的面积较大，降低了电阻损失。此外，还提供一种上述太阳能电池组件的制备方法。

Description

太阳能电池组件及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种太阳能电池组件及其制备方法。
背景技术
太阳能作为一种新兴能源，与传统的化石燃料相比，具有取之不尽用之不竭、清洁环保等各方面的优势。目前主要的一种太阳能利用方式是通过太阳能电池组件将接收的光能转化为电能输出，传统的太阳能电池组件是由若干太阳能电池片(或称光伏电池)串联后进行封装并按方阵排列形成的大面积电池组件。其中，太阳能电池片吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏特效应”，在光生伏特效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，从而将光能转换成电能。通常，组件效率会远低于电池片效率，有若干因素影响其差值：(1)组件的实际发电面积小于组件面积；(2)组件内的电阻损失；(3)组件受光损失；(4)电池片失配损失。
传统的太阳能电池组件中，相邻的电池片采用焊带互联，此种互联的结构形式，决定了组件中的前两种损失形式不可避免。
发明内容
基于此，提供一种能减少组件内的不发电面积和电阻损失的太阳能电池组件。
一种太阳能电池组件，包括至少二个相互串联的电池组，所述电池组包括至少两个相互并联的电池片串列，所述电池片串列包括至少两个相互串联的电池切割片，同一电池片串列中相邻两个所述电池切割片交叠串联，所述电池切割片包括用于吸收光辐射的正面及相对于所述正面背向设置的背面，所述正面设有用于汇集电流的主栅，所述背面设有背电极，所述电池切割片的主栅与相邻所述电池切割片的背电极通过锡膏涂层焊接在一起。
上述太阳能电池组件，电池切割片的主栅与相邻电池切割片的背电极通过锡膏涂层焊接在一起，实现交叠连接，因此形成的电池片串列中的电池切割片排列紧密，不发电面积少。此外，相邻的电池切割片之间交叠连接，接触导电的面积较大，降低了电阻损失。
在其中一个实施例中，组成同一个所述电池片串列的所述至少两个电池切割片的面积相同，所述电池切割片的主栅与背电极的宽度和长度均相等。
在其中一个实施例中，包括4个相互串联的电池组，所述电池组包括6个相互并联的电池片串列，所述电池片串列包括17个相互串联的电池切割片。
在其中一个实施例中，包括6个相互串联的电池组，所述电池组包括4个相互并联的电池片串列，所述电池片串列包括17个相互串联的电池切割片。
在其中一个实施例中，包括3个相互串联的电池组，所述电池组包括8个相互并联的电池片串列，所述电池片串列包括17个相互串联的电池切割片。
在其中一个实施例中，包括8个相互串联的电池组，所述电池组包括3个相互并联的电池片串列，所述电池片串列包括17个相互串联的电池切割片。
在其中一个实施例中，包括2个相互串联的电池组，所述电池组包括12个相互并联的电池片串列，所述电池片串列包括17个相互串联的电池切割片。
还提供一种太阳能电池组件的制备方法，包括如下步骤：
提供至少两个电池切割片，所述电池切割片包括用于吸收光辐射的正面及相对于所述正面背向设置的背面，所述正面设有用于汇集电流的主栅，所述背面设有背电极；
将焊锡材料供给到超声波焊接装置，熔化所述焊锡材料，将熔化之后的焊锡材料涂覆于所述电池切割片的主栅或者背电极上，得到主栅或者背电极上涂覆有焊锡材料的电池切割片，将至少两个所述主栅或者背电极上涂覆有焊锡材料的电池切割片依次串联，得到电池片串列，所述电池片串列中，所述电池切割片的主栅与相邻所述电池切割片的背电极通过锡膏涂层焊接在一起；
将至少两个所述电池片串列进行并联，得到电池组；
将至少两个所述电池组进行串联，得到太阳能电池组件。
上述太阳能电池组件的制备方法制备得到的太阳能电池组件，电池切割片的主栅与相邻电池切割片的背电极通过锡膏涂层焊接在一起，实现交叠连接，因此形成的电池片串列中的电池切割片排列紧密，不发电面积少。此外，相邻的电池切割片之间交叠连接，接触导电的面积较大，降低了电阻损失。
在其中一个实施例中，将至少两个所述主栅或者背电极上涂覆有焊锡材料的电池切割片依次串联的操作为：将在后所述电池切割片的背电极依次覆盖于涂覆有焊锡材料的在前所述电池切割片的主栅上；
或者将在后所述电池切割片的主栅依次覆盖于涂覆有焊锡材料的在前所述电池切割片的背电极上。
在其中一个实施例中，所述超声波焊接装置包括用于提供锡丝的锡丝送给件、用于熔化锡丝的超声波焊接头以及用于固定所述锡丝送给件和所述超声波焊接头的焊头进给件，所述焊头进给件可沿所述电池切割片的主栅或背电极的长度方向运动。
附图说明
图1为电池片串列的正面示意图；
图2为电池片串列的侧面示意图；
图3为一实施方式的太阳能电池组件的制备方法的流程图；
图4为一实施方式的超声波焊接***的示意图；
图5为实施例一的太阳能电池组件的正面示意图；
图6为实施例一的太阳能电池组件的背面示意图；
图7为实施例一的太阳能电池组件的电路示意图；
图8为实施例二的太阳能电池组件的正面示意图；
图9为实施例二的太阳能电池组件的背面示意图；
图10为实施例二的太阳能电池组件的电路示意图；
图11为实施例三的太阳能电池组件的正面示意图；
图12为实施例三的太阳能电池组件的背面示意图；
图13为实施例三的太阳能电池组件的电路示意图；
图14为实施例四的太阳能电池组件的电路示意图；
图15为实施例五的太阳能电池组件的电路示意图；
图16为实施例六的太阳能电池组件的电路示意图；
图17为实施例七的太阳能电池组件的电路示意图；
图18为实施例八的太阳能电池组件的电路示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下面结合附图，详细说明本发明太阳能电池组件的较佳实施方式。
本发明提供一种太阳能电池组件，其包括至少二个相互串联的电池组，电池组包括至少两个相互并联的电池片串列，电池片串列包括至少两个相互串联的电池切割片，同一电池片串列中相邻两个电池切割片交叠串联，电池切割片包括用于吸收光辐射的正面及相对于正面背向设置的背面，正面设有用于汇集电流的主栅，背面设有背电极，电池切割片的主栅与相邻电池切割片的背电极通过锡膏涂层焊接在一起。因此，相邻两个电池切割片能够实现交叠连接，形成的电池片串列中的电池切割片排列紧密，不发电面积少。此外，相邻的电池切割片之间交叠连接，接触导电的面积较大，降低了电阻损失。
请参见图1和图2，分别为本发明的太阳能电池组件中电池片串列100的正面示意图和侧面示意图。电池片串列100由2个以上的电池片110交叠串联而成。图1中的电池片串联包括四个电池切割片，但其数量当然不限于4个。
请参见图2，每一个电池切割片110包括用于吸收辐射的正面112及相对于正面112背向设置的背面114。正面112设有用于汇集电流的主栅1122。背面114设有背电极1142。主栅1122和背电极1142在正面112或背面114上的投影彼此错开。图2中，主栅1122和背电极1142分别位于电池片110的两个相对的端部。主栅1122和背电极1142的宽度和长度均相等。
当多个电池切割片110串联形成电池片串列时，参图2，从左往右依次为第一片电池切割片、第二片电池切割片和第三片电池切割片。首先，将第一片电池切割片正放，然后将第二片电池切割片背面的背电极1142(位于第二片电池切割片的左侧)与第一片电池切割片的主栅1122(位于第一片电池切割片右侧)通过锡膏涂层120焊接重叠。同样地，第三片电切割池背面的背电极1142(位于第三片电池切割片左侧)与第二片电池切割片的主栅1122(位于第二片电池切割片右侧)通过锡膏涂层120焊接重叠。当有更多数量的电池切割片110需要串联时，参照上述方法反复进行。
最终，当所有的电池切割片110通过锡膏涂层120交叠串联完毕，电池片串列100的正面如图1所示。结合图2，可以看到，相邻电池片110的边缘位置重合并处于交叠状态，这种连接方式使得相邻两个电池片110之间不存在间隙，排列较为紧密，大大提高了电池片串列100的有效面积。而太阳能电池组件由多个电池片串列100组成，因此在多个电池片串列100之间连接方式相同的情况下，整个太阳能电池组件的有效发电面积也大大增加，从而提高了太阳能电池组件的转换效率。同时，本发明中，由于相邻电池切割片的主栅1122与背电极1142通过锡膏涂层120焊接重叠，增大了相邻电池切割片之间的导电面积，可以起到降低电阻损失的目的。
太阳能电池组件的多个电池片串列100中，组成同一个电池片串列100的电池切割片110的面积相同。电池切割片110可以为多晶硅电池片、单晶硅电池片、薄膜电池片或晶硅复合电池片，其可以通过对一个太阳能电池片等分切割得到。例如，对一个6寸晶体硅太阳能电池片进行激光划片切割成3、4或5等分。然后进行筛选，能使得电池片串列100中各电池切割片110的效率一致性、匹配性更佳，从而也可提高整个太阳能电池组件的工作效率。
一实施方式的太阳能电池组件的制备方法，如图3所示，包括如下步骤：
S10、提供至少两个电池切割片，电池切割片包括用于吸收光辐射的正面及相对于正面背向设置的背面，正面设有用于汇集电流的主栅，背面设有背电极。
S20、将焊锡材料供给到超声波焊接装置，熔化焊锡材料，将熔化之后的焊锡材料涂覆于步骤S10的电池切割片的主栅或者背电极上，得到主栅或者背电极上涂覆有焊锡材料的电池切割片，将至少两个主栅或者背电极上涂覆有焊锡材料的电池切割片依次串联，得到电池片串列，电池片串列中，电池切割片的主栅与相邻电池切割片的背电极通过锡膏涂层焊接在一起。
将至少两个主栅或者背电极上涂覆有焊锡材料的电池切割片依次串联的操作为：将在后电池切割片的背电极依次覆盖于涂覆有焊锡材料的在前电池切割片的主栅上；即将电池切割片的正面朝上，将锡丝涂覆在主栅上，依次进行焊接串联。或者将在后电池切割片的主栅依次覆盖于涂覆有焊锡材料的在前电池切割片的背电极上，即将电池切割片的背面朝上，将锡丝涂覆在背电极上，依次进行焊接串联。
请参见图4，一实施方式的超声波焊接***300包括用于提供锡丝的锡丝送给件310、用于熔化锡丝的超声波焊接头320以及用于固定锡丝送给件310和超声波焊接头320的焊头进给件330，焊头进给件330可沿电池切割片的主栅的长度方向(图中Y方向)运动，运动距离大于等于电池切割片的主栅的长度。
此外，上述超声波焊接***300还包括用于支撑焊头进给件330的支撑件340、用于传送电池切割片的串焊平台350以及位于串焊平台350的下方加热电池切割片的加热件360。
将电池切割片依次装载到串焊平台350上，串焊平台350可吸附住上述电池切割片，并沿图中X方向运动。串焊平台350下装有加热件360，加热件360中设置有热电偶，能够实现对串焊平台350加热温度的控制，平台设计有真空吸附功能，在涂锡时吸附电池切割片。
将锡丝送给件310和超声波焊接头320安装在焊头进给件330上，可通过锡丝送给件310将焊锡材料供给到超声波焊接头320，锡丝送给件310将锡丝按涂覆的节拍进行送丝，送丝速度可调。超声波焊接头320可沿图中Z方向运动，以适应于电池切割片的涂锡距离。
串焊平台350按电池切割片的宽度作为进给的移动量，使得后载电池切割片的背电极与前载电池切割片涂锡的正电极重合，在平台加热下焊接，从而实现电池切割片串联焊接的功能。
S30、将至少两个步骤S20中的电池片串列进行并联，得到电池组。
S40、将至少两个步骤S30中的电池组进行串联，得到太阳能电池组件。
上述太阳能电池组件的制备方法制备得到的太阳能电池组件，电池切割片的主栅与相邻电池切割片的背电极通过锡膏涂层焊接在一起，实现交叠连接，因此形成的电池片串列中的电池切割片排列紧密，不发电面积少。此外，相邻的电池切割片之间交叠连接，接触导电的面积较大，降低了电阻损失。
此外，还可以采用钢网印刷或者点胶装置喷涂的方式来涂覆锡膏，但是，印刷方式钢网很薄，容易磨损，寿命在8000次左右，锡膏在使用过程中长时间会凝固，需要经常清理钢网中残留；点胶喷涂的方法容易堵，需要及时清理。而本发明的超声波涂锡方式不存在以上问题，通过功率、频率、温度、速度的控制，可有效控制涂锡层厚度，采用锡丝助焊剂有机物的残留少，进一步提高了成品组件的可靠性，设备可维护性大大提升，没有钢网及刮刀耗材，也没有针头堵塞的问题，成本降低，效率提高。
本发明的太阳能电池组件，由多个前述的电池片串列100组成，下面结合附图描述具体的连接方案。
实施例一
参图5至图7，太阳能电池组件由四个电池组相互串联而成。每一个电池组包括6个并联的电池片串列100。每一个电池片串列100中包含17个通过锡膏涂层120交叠串联的电池切割片110。电池切割片110利用一个太阳能电池片进行5等分切割制得。四个电池组排列成两排，每一排设置两个电池组。当有更多组电池组时，可参照类似方式设置成多排，每一排包含两个或两个以上的电池组。
此外，由于太阳能电池片具有热斑特性，即在一定条件下，一串联支路中被遮蔽的太阳能电池片，将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池片所产生的能量。被遮蔽的太阳电池组件此时会发热，则会影响到一串太阳能电池片的效率，从而导致整个太阳能电池组件的效率较低。因此，本实施例中，每一个电池组分别并联至一个太阳能电池组件接线盒200，该太阳能电池组件接线盒200设有一个二极管210。这样，每一个电池组中的6个电池片串列100均并联有二极管210，当某一个电池片串列100出现电流低的热斑现象时，电流从二极管210中经过，以避免能量损失。
电池切割片110是对传统的整片的太阳能电池片等分切割制得，因此其面积小于整片的太阳能电池片，因此单个电池切割片110的输出电压与整片的太阳能电池片电压一致，但电流小于传统太阳能电池片。本实施例中，每个电池片串列100由多个电池切割片110串联而成，同时多个电池串联100又并列成一个电池组。图7中，电池切割片110为1/5尺寸的太阳能电池片。假定完整太阳能电池片通过的电流为1，电压为1。则电池切割片110中产生的电流为1/5，电压为1。每个电池片串列100由多个电池切割片，图7为中17个，则累加的电流为17×1/5，电压为1。也即虽然单个电池切割片的电流较小，但通过电池切割片的串并联，能使得整个太阳能电池组件的输出电压和电流与传统的太阳电池组件接近，由此不用改变***设计要求。
实施例二
参图8至图10，太阳能电池组件由四个电池组相互串联而成。每一个电池组包括6个并联的电池片串列100。每一个电池片串列100中包含17个通过锡膏涂层120交叠串联的电池切割片110。电池切割片110利用一个太阳能电池片进行5等分切割制得。四个电池组成两排布置，每一排设置两个电池组。
此外，每一个电池组均连接至同一个太阳能电池组件接线盒200，该太阳能电池组件接线盒200设有四个二极管(未图示)，每一个电池组均与一个二极管210并联。这样，每一个电池组中的6个电池片串列100分别并联有二极管，当某一个电池片串列100出现电流低的热斑现象时，电流从二极管中经过，以避免能量损失。
实施例三
参图11至图13，太阳能电池组件由四个电池组相互串联而成。每一个电池组包括6个并联的电池片串列100。每一个电池片串列100中包含17个通过锡膏涂层120交叠串联的电池切割片110。电池切割片110利用一个太阳能电池片进行3等分切割制得。如图13，四个电池组沿直线依次排列。当有更多电池组时，亦如此排列。
此外，每一个电池组均并联至一个太阳能电池组件接线盒200，该太阳能电池组件接线盒200设有一个二极管210。这样，每一个电池组中的6个电池片串列100均并联有二极管210，当某一个电池片串列100出现电流低的热斑现象时，电流从二极管210中经过，以避免能量损失。
实施例四
参图14，本实施例与实施例三的区别在于，本实施例的太阳能电池组件包括6个相互串联连接的电池组，每个电池组包括4个相互并联连接的电池片串列100，每个电池片串列100包括17个相互串联连接的电池切割片110。
此外，本实施例中，每一个电池组均并联至一个太阳能电池组件接线盒200，该太阳能电池组件接线盒200设有一个二极管210。这样，每一个电池组中的4个电池片串列均并联有二极管210，当某一个电池片串列100出现电流低的热斑现象时，电流从二极管210中经过，以避免能量损失。
实施例五
参图15，本实施例与实施例三的区别在于，本实施例的太阳能电池组件包括3个相互串联连接的电池组，每个电池组包括8个相互并联连接的电池片串列100，每个电池片串列100包括17个相互串联连接的电池切割片110。
此外，本实施例中，每一个电池组均并联至一个太阳能电池组件接线盒200，该太阳能电池组件接线盒200设有一个二极管210。这样，每一个电池组中的8个电池片串列均并联有二极管210，当某一个电池片串列100出现电流低的热斑现象时，电流从二极管210中经过，以避免能量损失。
实施例六
参图16，本实施例与实施例三的区别在于，本实施例的太阳能电池组件包括8个相互串联连接的电池组，每个电池组包括3个相互并联连接的电池片串列100，每个电池片串列100包括17个相互串联连接的电池切割片110。
此外，本实施例中，每一个电池组均并联至一个太阳能电池组件接线盒200，该太阳能电池组件接线盒200设有一个二极管210。这样，每一个电池组中的3个电池片串列均并联有二极管210，当某一个电池片串列100出现电流低的热斑现象时，电流从二极管210中经过，以避免能量损失。
实施例七
参图17，本实施例与实施例三的区别在于，本实施例的太阳能电池组件包括2个相互串联连接的电池组，每个电池组包括12个相互并联连接的电池片串列100，每个电池片串列100包括17个相互串联连接的电池切割片110。
此外，本实施例中，每一个电池组均并联至一个太阳能电池组件接线盒200，该太阳能电池组件接线盒200设有一个二极管210。这样，每一个电池组中的12个电池片串列均并联有二极管210，当某一个电池片串列100出现电流低的热斑现象时，电流从二极管210中经过，以避免能量损失。
实施例八
参图18，本实施例与实施例三的区别在于，本实施例的太阳能电池组件包括12个相互串联连接的电池组，每个电池组包括2个相互并联连接的电池片串列100，每个电池片串列100包括17个相互串联连接的电池切割片110。
此外，本实施例中，每一个电池组均并联至一个太阳能电池组件接线盒200，该太阳能电池组件接线盒200设有一个二极管210。这样，每一个电池组中的2个电池片串列均并联有二极管210，当某一个电池片串列100出现电流低的热斑现象时，电流从二极管210中经过，以避免能量损失。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种太阳能电池组件，其特征在于，包括至少二个相互串联的电池组，所述电池组包括至少两个相互并联的电池片串列，所述电池片串列包括至少两个相互串联的电池切割片，同一电池片串列中相邻两个所述电池切割片交叠串联，所述电池切割片包括用于吸收光辐射的正面及相对于所述正面背向设置的背面，所述正面设有用于汇集电流的主栅，所述背面设有背电极，所述电池切割片的主栅与相邻所述电池切割片的背电极通过锡膏涂层焊接在一起。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，组成同一个所述电池片串列的所述至少两个电池切割片的面积相同，所述电池切割片的主栅与背电极的宽度和长度均相等。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，包括4个相互串联的电池组，所述电池组包括6个相互并联的电池片串列，所述电池片串列包括17个相互串联的电池切割片。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，包括6个相互串联的电池组，所述电池组包括4个相互并联的电池片串列，所述电池片串列包括17个相互串联的电池切割片。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，包括3个相互串联的电池组，所述电池组包括8个相互并联的电池片串列，所述电池片串列包括17个相互串联的电池切割片。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，包括8个相互串联的电池组，所述电池组包括3个相互并联的电池片串列，所述电池片串列包括17个相互串联的电池切割片。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，包括2个相互串联的电池组，所述电池组包括12个相互并联的电池片串列，所述电池片串列包括17个相互串联的电池切割片。
8.一种太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供至少两个电池切割片，所述电池切割片包括用于吸收光辐射的正面及相对于所述正面背向设置的背面，所述正面设有用于汇集电流的主栅，所述背面设有背电极；
将焊锡材料供给到超声波焊接装置，熔化所述焊锡材料，将熔化之后的焊锡材料涂覆于所述电池切割片的主栅或者背电极上，得到主栅或者背电极上涂覆有焊锡材料的电池切割片，将至少两个所述主栅或者背电极上涂覆有焊锡材料的电池切割片依次串联，得到电池片串列，所述电池片串列中，所述电池切割片的主栅与相邻所述电池切割片的背电极通过锡膏涂层焊接在一起；
将至少两个所述电池片串列进行并联，得到电池组；
将至少两个所述电池组进行串联，得到太阳能电池组件。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，将至少两个所述主栅或者背电极上涂覆有焊锡材料的电池切割片依次串联的操作为：将在后所述电池切割片的背电极依次覆盖于涂覆有焊锡材料的在前所述电池切割片的主栅上；
或者将在后所述电池切割片的主栅依次覆盖于涂覆有焊锡材料的在前所述电池切割片的背电极上。
10.根据权利要求8所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，所述超声波焊接装置包括用于提供锡丝的锡丝送给件、用于熔化锡丝的超声波焊接头以及用于固定所述锡丝送给件和所述超声波焊接头的焊头进给件，所述焊头进给件可沿所述电池切割片的主栅或背电极的长度方向运动。
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