CN110600568A - 一种双面发电光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种双面发电光伏组件。能够有效改变光径，增加组件光吸收，提高发电效率。本发明实施例提供一种双面发电光伏组件，包括：双面发电太阳能电池片，以及层叠设置在该双面发电太阳能电池片相对两侧的第一透明基板和第二透明基板；该第一透明基板和所述第二透明基板相对的两个表面均形成有凹凸结构；该凹凸结构用于分别将照射到该第一透明基板和所述第二透明基板相背的两个表面的入射光聚集至该双面发电太阳能电池片的受光表面上。本发明实施例用于双面发电。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种双面发电光伏组件。
背景技术
晶体硅太阳电池实际上是一个大的平面二极管，就n型电池而言，电池的基体是n-Si，基体的前表面通过扩散重掺杂形成p+发射极，p+发射极与n-Si基体接触形成p+-n结，基体的背表面通过扩散或者离子注入重掺杂形成n+背场，n+背场与n-Si基体接触形成n+-n高低结。p+-n结和n+-n高低结内部都存在内建电场，可以分离光照产生的电子-空穴对，被分离的电子通过背场上面的背电极、空穴通过发射极上面的前电极输出到外电路，驱动负载运行。
如图1所示，为一种双面电池即钝化发射极背表面全扩散电池n-PERT(PassivatedEmitter,Rear Totally-diffused cell)的结构示意图，该双面电池的结构为：金属电极01、前表面减反膜02、硼掺杂发射极03、n型硅04、磷掺杂背场(BSF)05、背面减反射膜06和背面电极07。n-PERT双面电池和单面电池相比，主要在于背面结构的不同，双面电池的背面采用高透过的SiNx做钝化/减反射膜，背面金属电极和前面金属电极的面积一样，占电池的面积的3％；而单面电池的背面电极07采用全金属覆盖，如图2所示。
图3和图4分别为双面电池和单面电池的发电原理示意图。如图3所示，当太阳光照到n-PERT双面电池的时候，会有部分光线被周围的环境反射照射到n-PERT双面电池的背面，这部分光可以透过SiNx材料，被硅吸收，激发的电子-空穴对被n+-n高低结分离，从而对电池的光电流和效率产生贡献。然而，单面电池的背面被金属电极完全覆盖，金属电极的厚度通常为10μm，光无法穿透背面金属电极被硅吸收，因此，单面电池几乎无法利用由背面射入电池的光线，在电池背面反射率不为零的情况下，双面电池比单面电池具有更高的发电效率。
然而，目前的双面电池的前表面和背面通常采用平面玻璃，当斜射光照射到平面玻璃上时不易被吸收，从而不利于光电转换效率的提高。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种双面发电光伏组件，能够有效改变光径，增加组件光吸收，提高发电效率。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明实施例提供一种双面发电光伏组件，包括：
双面发电太阳能电池片，以及层叠设置在所述双面发电太阳能电池片相对两侧的第一透明基板和第二透明基板；所述第一透明基板和所述第二透明基板相对的两个表面均形成有凹凸结构，所述凹凸结构用于分别将照射到所述第一透明基板和所述第二透明基板相背的两个表面的入射光聚集至所述双面发电太阳能电池片的受光表面上。
可选的，所述第一透明基板和所述第二透明基板相背的两个表面上均形成有减反射膜层。
可选的，所述减反射膜层对光的反射率小于等于1％。
可选的，所述双面发电太阳能电池片为异质结电池片。
可选的，所述凹凸结构包括形成在所述第一透明基板表面的多个三棱柱状凸起结构，以及形成在所述第二透明基板表面的多个三棱柱状凸起结构。
可选的，形成在所述第一透明基板表面的多个三棱柱状凸起结构沿第一方向依次排列，形成在所述第二透明基板表面的多个三棱柱状凸起结构沿第二方向依次排列，且形成在所述第一透明基板表面的多个三棱柱状凸起结构与形成在所述第二透明基板表面的多个三棱柱状凸起结构分别沿排列方向依次相连。
可选的，多个三棱柱状凸起结构中每两个相邻的三棱柱状凸起结构中倾斜且相互靠近的两个侧面之间的夹角大于等于90度小于180度。
可选的，所述凹凸结构中的凸起结构中倾斜的两个侧面之间均形成圆角；和/或，每两个相邻的凸起结构中倾斜且相互靠近的两个侧面之间形成圆角。
可选的，所述凹凸结构包括形成在平面上的点状凸起，所述点状凸起为圆锥形状、棱锥形状或者半球状。
可选的，该凹凸结构中凸部的高度均大于1mm。
可选的，所述双面发电光伏组件还包括用于连接所述第一透明基板和所述第二透明基板，以对所述双面发电光伏组件的周边进行包封的防水胶框。
本发明实施例提供一种双面发电光伏组件，通过在该第一透明基板和该第二透明基板相对的两个表面均形成凹凸结构，由于该凹凸结构能够有效改变光径，因此，通过对该凹凸结构进行合理设置，与平面结构相比，能够分别将通过第一透明基板的斜射光和通过第二透明基板的斜射光聚集在该双面发电太阳能电池片的正面和背面，减少光损失，从而能够增加双面发电太阳能电池片的光吸收，进而能够提高发电效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为现有技术提供的一种双面发电电池片的结构示意图；
图2为现有技术提供的一种单面发电电池片的结构示意图；
图3为现有技术提供的一种双面发电电池片的工作原理图；
图4为现有技术提供的一种单面发电电池片的工作原理图；
图5为本发明实施例提供的一种双面发电光伏组件的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种凹凸结构的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种凹凸结构的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种在第一透明基板或第二透明基板上形成的三棱柱状凸起结构的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的另一种在第一透明基板或第二透明基板上形成的三棱柱状凸起结构的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的入射光线在不同的夹角θ下的反射光路示意图；
图11为本发明实施例提供的入射光线经过凹凸结构中不同高度的凸部后的折射光路示意图；
图12为本发明实施例提供的一种双面发电太阳能电池片的电连接的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本发明实施例提供一种双面发电光伏组件，参见图5、图6与图7，包括：双面发电太阳能电池片1，以及层叠设置在该双面发电太阳能电池片1相对两侧的第一透明基板2和第二透明基板3；该第一透明基板2和该第二透明基板3相对的两个表面均形成有凹凸结构4，该凹凸结构4用于分别将照射到该第一透明基板2和该第二透明基板3相背的两个表面的入射光聚集至该双面发电太阳能电池片1的受光表面上。
双面发电太阳能电池片1的受光表面是指用于接收光照，并在接收光照后将光转换为电的表面，通常为双面发电太阳能电池片1中用于发电的两个表面，在这里，该双面发电太阳能电池片1的受光表面是指朝向该第一透明基板2和该第二透明基板3的两个表面。
从光源射入的光在通过凹凸结构4时，与光通过平面结构相比，光在凹凸结构4的折射作用下，原本向各个方向发散的光线在通过凹凸结构4后，被控制到一定的角度范围内，能够达到聚光的效果。
本发明实施例提供一种双面发电光伏组件，通过在该第一透明基板2和该第二透明基板3相对的两个表面均形成凹凸结构4，由于凹凸结构4能够有效改变光径，因此，通过对该凹凸结构4进行合理设置，与平面结构相比，能够分别将通过第一透明基板2的斜射光和通过第二透明基板3的斜射光聚集在该双面发电太阳能电池片1的正面和背面，减少光损失，从而能够增加双面发电太阳能电池片1的光吸收，进而能够提高发电效率。
其中，该第一透明基板2和该第二透明基板3可以为超白玻璃。超白玻璃是一种超透明低铁玻璃，也称低铁玻璃、高透明玻璃。它是一种高品质、多功能的新型高档玻璃品种，透光率可达91.5％以上，能够有效增加双面发电太阳能电池片1的光吸收。
本发明的一实施例中，该第一透明基板2和该第二透明基板3相背的两个表面上均形成有减反射膜层5。通过对该第一透明基板2和第二透明基板3相背的两个表面进行表面处理，在其表面形成减反射膜层5，能够进一步提高透光率，从而能够进一步增加双面发电太阳能电池片1的光吸收。
其中，示例性的，该第一透明基板2和该第二透明基板3可以均为AR镀膜玻璃。AR镀膜玻璃是一种将玻璃表面进行特殊处理的玻璃。
优选的，该减反射膜层5对光的反射率小于等于1％。可见光透过率峰值可达到99％，能够大幅提高光线透过率，减少能耗。
其中，对该双面发电太阳能电池片1的具体结构不做限定，只要能够实现双面发电即可。
本发明的一实施例中，参见图8，该双面发电太阳能电池片1为异质结电池片，如HIT(Heterojunction with instrinsic Thinlayer)电池片。即在P型氢化非氢硅和n型氢化非晶硅与n型硅衬底之间增加一层非掺杂(本征)氢化非晶硅薄膜。采用该结构，改变了PN结的性能，能够提高光电转换效率和开路电压。
其中，对该凹凸结构4的具体结构不做限定，只要能够对斜射光进行聚集，增加双面发电太阳能电池片1的光吸收即可。
本发明还通过对该凹凸结构进行合理设置，将凹凸结构中凸起结构之间的夹角和相邻凸起结构的侧面之间的夹角设置为圆角，能够增加漫反射光线；通过对凹凸结构中倾斜的两个侧面之间夹角θ度数和凹凸结构中凸部的高度进行设置，减少光能损耗，有利于进一步增加双面太阳能电池片对光线的吸收。
示例性的，该凹凸结构4可以为如图6所示的波浪形结构。
再示例性的，该凹凸结构4也可以包括形成在平面上的点状凸起，该点状凸起可以为圆锥形状、棱锥形状或者半球状。如该凹凸结构4由如图7所示的间隔形成在平面上的棱锥状凸起形成。
本发明的一实施例中，参见图5、图8和图9，该凹凸结构4包括形成在该第一透明基板2表面的多个三棱柱状凸起结构41，以及形成在该第二透明基板3表面的多个三棱柱状凸起结构42。
在本发明实施例中，通过在第一透明基板2和第二透明基板3的表面形成多个三棱柱状凸起结构(41和42)，三棱柱状凸起结构的其中一个侧面b形成在第一透明基板2上，另外两个侧面b向上倾斜并顶边相交，这样一来，三棱柱的其中一个侧面b作为入射面，其余两个侧面b作为出射面，能够将斜射光聚集在该第一透明基板2的正视方向，与第一透明基板2类似地，形成在第二透明基板3上的多个三棱柱状凸起结构42同样能够将斜射光聚集在该第二透明基板3的正视方向，从而能够有效增加双面发电太阳能电池片1的光吸收。
其中，对在该第一透明基板2和该第二透明基板3的表面形成多个三棱柱状凸起结构(41和42)的具体工艺不做限定。
可以分别通过在第一透明基板2和第二透明基板3的表面开槽形成该多个三棱柱状凸起结构(41和42)，也可以将多个独立的三棱柱的其中一个侧面b分别与第一透明基板2和第二透明基板3的表面(平面)连接，以分别在所述第一透明基板2和该第二透明基板3的表面形成多个三棱柱状凸起结构(41和42)。
其中，对形成在该第一透明基板2和第二透明基板3表面的多个三棱柱状凸起结构(41和42)的排列方式不做限定。
本发明的一实施例中，参见图5、图8和图9，形成在该第一透明基板2表面的多个三棱柱状凸起结构41沿第一方向依次排列，形成在该第二透明基板3表面的多个三棱柱状凸起结构42沿第二方向依次排列，且形成在该第一透明基板2表面的多个三棱柱状凸起结构41与形成在该第二透明基板3表面的多个三棱柱状凸起结构42分别沿排列方向依次相连。也就是说，当将多个独立的三棱柱的其中一个侧面b分别与第一透明基板2和第二透明基板3的表面连接，在该第一透明基板2和第二透明基板3的表面形成多个三棱柱状凸起结构(41和42)时，每相邻的两个三棱柱的倾斜且相互靠近的两个侧面b的底边相交。而当在第一透明基板2和第二透明基板3的表面开槽形成该多个三棱柱状凸起结构(41和42)时，该开槽的截面形状可以为V字形。这样一来，能够将照射到第一透明基板2和第二透明基板3上的各个位置的斜射光均聚集在该第一透明基板2和第二透明基板3的正视方向上，最大程度上增加双面发电太阳能电池片1的光吸收。
优选的，分别在第一透明基板2和该第二透明基板3的表面上开槽形成多个三棱柱状凸起结构(41和42)。这样一来，该第一透明基板2与形成在该第一透明基板2表面的多个三棱柱状凸起结构41为一体结构，该第二透明基板3与形成在该第二透明基板3表面的多个三棱柱状凸起结构42为一体结构，能够避免将独立的三棱柱的一个侧面b分别与第一透明基板2和第二透明基板3连接若连接不良容易形成反射面，而使得透光率降低的情况发生。
为了进一步提高三棱柱状凸起结构(41和42)的聚光能力，优选的，对每个三棱柱状凸起结构(41和42)中倾斜的两个侧面b进行抛光处理，以形成反射镜面。这样一来，当光线从每个三棱柱状凸起结构(41和42)中倾斜的两个侧面b出射时，当出射光照射到相邻的侧面b上时，由于镜面反射原理，能够将光线最大程度上反射至该第一透明基板2和第二透明基板3的正视方向上，从而有利于双面发电太阳能电池片1对光线的吸收。
其中，对该多个三棱柱状凸起结构(41和42)中每两个相邻的三棱柱状凸起结构中倾斜和相互靠近的两个侧面b之间的夹角θ不做限定。
本发明的一实施例中，参见图8和图10，多个三棱柱状凸起结构(41和42)中每两个相邻的三棱柱状凸起结构中倾斜且相互靠近的两个侧面b之间的夹角θ大于90度小于180度。这样一来，当光线从每个三棱柱状凸起结构中倾斜的两个侧面b出射时，夹角θ越大，则反射次数越少，能够减少光能损耗。
为了防止夹角θ过大而影响聚光效果，优选的，多个三棱柱状凸起结构(41和42)中每两个相邻的三棱柱状凸起结构中倾斜且相互靠近的两个侧面b之间的夹角θ大于90度小于等于140度，如91-140度。
本发明的又一实施例中，该凹凸结构4中的凸起结构中倾斜的两个侧面b之间均形成圆角；和/或，每两个相邻的凸起结构中倾斜且相互靠近的两个侧面b之间形成圆角。对应图6所示波浪形凹凸结构，这样一来，能够增加漫反射光线，有利于双面发电太阳能电池片对光线的吸收。
本发明的再一实施例中，参见图11，该凹凸结构4中凸部的高度h均大于1mm。这里，以凹凸结构4为形成在第一透明基板2或第二透明基板3表面的多个三棱柱状凸起结构(41和42)为例进行说明，这里的凸部即为三棱柱凸起于第一透明基板2或第二透明基板3表面的高度。形成在第一透明基板2上的三棱柱状凸起结构41的高度h等于任意一个斜面b的顶边到形成在该第一透明基板2上的侧面b之间的距离，形成在第二透明基板2上的三棱柱状凸起结构42的高度h等于任意一个斜面b的顶边到形成在该第二透明基板2上的侧面b之间的距离。当在第一透明基板2和第二透明基板3上开V形槽形成三棱柱状凸起结构时，每个三棱柱状凸起结构(41和42)的高度等于该V形槽的深度。如图9所示，在不考虑三棱柱状凸起结构(41和42)的透过率的情况下，高度越高，入射光线更容易聚集在第一透明基板2和第二透明基板3的正视方向上。
本发明的又一实施例中，参见图5，该第一透明基板2和该第二透明基板3与该双面发电太阳能电池片1之间还设置有封装胶膜6。通过封装胶膜6能够将第一透明基板2、双面发电太阳能电池片1和第二透明基板3连接起来。
该封装胶膜优选为EVA(Polyethylene vinylacetate,聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物)胶膜、PVB(PolyVinyl Butyral Film，聚乙烯醇缩丁醛薄膜)或POE胶膜。EVA胶膜具有熔点低，流动性好，透明度高，层压工艺成熟等优点。PVB与EVA胶膜相比，安全性较高，配方简单，保质期更长，稳定性更好。POE是一种乙烯-辛稀共聚物，是以茂金属作催化剂开发的具有窄相对分子质量分布和窄共聚单体分布、结构可控的新型聚烯烃热塑性弹性体。POE胶膜最大的优势就是低水汽透过率和高体积电阻率，保证了组件在高温高湿环境下运行的安全性及长久的耐老化性，使组件能够长效使用。
本发明的再一实施例中，参见图5，该双面发电光伏组件还包括用于连接该第一透明基板2和该第二透明基板3，以对该双面发电光伏组件的周边进行包封的防水胶框7。
在本发明实施例中，通过在该双面发电光伏组件的周边包封防水胶框，能够提高防水性能，避免PID(电势诱导衰减)效应的发生。
其中，该防水胶框7可以通过在第一透明基板2和第二透明基板3之间位于双面发电光伏组件的周边位置处涂抹防水胶后形成，也可以为缠绕在双面发电光伏组件的周边连接第一透明基板2和第二透明基板3的防水胶带。
优选的，该防水胶可以为丁基胶，该防水胶带可以为丁基胶带。
本发明的又一实施例中，参见图12，该双面发电太阳能电池片1为多个，且呈阵列形式排布，该多个双面发电太阳能电池片1中位于同一排中的双面发电太阳能电池片1依次串联连接成双面发电太阳能电池片组8，并通过汇流条9将各组双面发电太阳能电池片组8并联连接后输出。
其中电流输出端通常通过引出线从该双面发电光伏组件的背面引出，与接线盒连接。
在本发明实施例中，通过将多个双面发电太阳能电池片1串联形成高电流，再通过汇流条将各组双面发电太阳能电池片组8并联成高电压向外输出，能够提高负载能力。
其中，该多个双面发电太阳能电池片1中位于同一排中的双面发电太阳能电池片1可以通过光伏焊带10依次串联连接。光伏焊带又称镀锡铜带或涂锡铜带，分汇流带和互连条，应用于光伏组件电池片之间的连接，发挥导电聚电的重要作用。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种双面发电光伏组件，其特征在于，包括：
双面发电太阳能电池片，以及层叠设置在所述双面发电太阳能电池片相对两侧的第一透明基板和第二透明基板；
所述第一透明基板和所述第二透明基板相对的两个表面均形成有凹凸结构；所述凹凸结构用于分别将照射到所述第一透明基板和所述第二透明基板相背的两个表面的入射光聚集至所述双面发电太阳能电池片的受光表面上。
2.根据权利要求1所述的双面发电光伏组件，其特征在于，
所述第一透明基板和所述第二透明基板相背的两个表面上均形成有减反射膜层。
3.根据权利要求2所述的双面发电光伏组件，其特征在于，
所述减反射膜层对光的反射率小于等于1％。
4.根据权利要求1所述的双面发电光伏组件，其特征在于，
所述双面发电太阳能电池片为异质结电池片。
5.根据权利要求1-4任一项所述的双面发电光伏组件，其特征在于，
所述凹凸结构包括形成在所述第一透明基板表面的多个三棱柱状凸起结构，以及形成在所述第二透明基板表面的多个三棱柱状凸起结构。
6.根据权利要求5所述的双面发电光伏组件，其特征在于，
形成在所述第一透明基板表面的多个三棱柱状凸起结构沿第一方向依次排列，形成在所述第二透明基板表面的多个三棱柱状凸起结构沿第二方向依次排列，且形成在所述第一透明基板表面的多个三棱柱状凸起结构与形成在所述第二透明基板表面的多个三棱柱状凸起结构分别沿排列方向依次相连。
7.根据权利要求6所述的双面发电光伏组件，其特征在于，
多个三棱柱状凸起结构中每两个相邻的三棱柱状凸起结构中倾斜且相互靠近的两个侧面之间的夹角大于90度小于180度。
8.根据权利要求1-4任一项所述的双面发电光伏组件，其特征在于，
所述凹凸结构中的凸起结构中倾斜的两个侧面之间均形成圆角；和/或，每两个相邻的凸起结构中倾斜且相互靠近的两个侧面之间形成圆角。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的双面发电光伏组件，其特征在于，所述凹凸结构包括形成在平面上的点状凸起，所述点状凸起为圆锥形状、棱锥形状或者半球状。
10.根据权利要求1-4中任一项所述的双面发电光伏组件，其特征在于，
所述凹凸结构中凸部的高度均大于1mm。
11.根据权利要求1-4中任一项所述的双面发电光伏组件，其特征在于，
所述双面发电光伏组件还包括用于连接所述第一透明基板和所述第二透明基板，以对所述双面发电光伏组件的周边进行包封的防水胶框。
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