条形太阳电池片、太阳电池和光伏组件
技术领域
本实用新型涉及一种条形太阳电池片、太阳电池和光伏组件,属于光伏领域。
背景技术
目前,常规光伏组件中的相邻两光伏电池片之间存在一定的片间距,导致光伏组件单位面积的发电功率受限。
为此,缩小片间距甚至完全消除片间距是行业发展趋势。
实用新型内容
第一方面,本实用新型的目的在于提供一种条形太阳电池片和太阳电池,以减小甚至消除电池片间距,提高组件发电效率。
为实现上述目的,本实用新型提供了一种条形太阳电池片,包括半导体基片和设置在所述半导体基片表面的汇流电极,所述半导体基片包括相对的第一边缘和第二边缘,所述第一边缘和所述第二边缘中的至少一者为非直线边缘,该非直线边缘具有交替排列的突出部分和凹陷部分,所述汇流电极指向所述凹陷部分。
作为本实用新型的进一步改进,所述突出部分沿非直线边缘纵长方向的宽度等于所述凹陷部分沿非直线边缘纵长方向的宽度。
作为本实用新型的进一步改进,所述非直线边缘呈正弦波状,所述汇流电极的一端位于正弦波的波谷处。
为实现上述目的,本实用新型还提供了一种太阳电池,包括相邻的第一条形电池区域和第二条形电池区域,所述第一条形电池区域包括设于该区域表面的若干第一汇流电极,所述第二条形电池区域包括设于该区域表面的若干第二汇流电极,所述若干第一汇流电极形成的队列和所述若干第二汇流电极形成的队列呈中心对称关系。
作为本实用新型的进一步改进,所述太阳电池的边长l满足如下条件之一:156<l≤180mm;或160≤l≤170mm;或164≤l≤167mm。
第二方面,本实用新型的目的还在于提供一种光伏组件,以减小甚至消除电池片间距,提高组件发电效率。
为实现上述目的,本实用新型提供了一种光伏组件,包括若干电池串,所述电池串包括在其延伸方向上排列的若干条形太阳电池片及连接相邻条形太阳电池片的焊带,相邻两条形太阳电池片的相互靠近的两个边缘中的至少一者为非直线边缘,该非直线边缘具有交替排列的突出部分和凹陷部分,相邻两条形太阳电池片在所述凹陷部分处留有间隙,所述焊带通过该间隙从一条形太阳电池片正面延伸至相邻的另一条形太阳电池片背面。
作为本实用新型的进一步改进,所述若干条形太阳电池片中相邻两条形太阳电池片的边缘在所述突出部分处相交叠。
作为本实用新型的进一步改进,所述非直线边缘呈正弦波状,所述焊带通过正弦波的波谷。
作为本实用新型的进一步改进,所述正弦波的波峰高度介于0.2mm~2mm之间。
作为本实用新型的进一步改进,所述突出部分沿非直线边缘纵长方向的宽度等于所述凹陷部分沿非直线边缘纵长方向的宽度。
作为本实用新型的进一步改进,所述焊带包括通过所述间隙的过渡段,所述过渡段呈扁平状,所述间隙在焊带延伸方向上的最大宽度大于或等于所述过渡段的厚度。
作为本实用新型的进一步改进,所述条形太阳电池片包括设于其表面的若干平行排列的汇流电极,所述焊带与所述汇流电极焊接,所述汇流电极指向所述凹陷部分,且所述汇流电极靠近所述凹陷部分的一端与该凹陷部分之间存在间距。
本实用新型的有益效果是:本实用新型通过将条形太阳电池片的半导体基片的第一边缘和第二边缘中的至少一者设计为非直线边缘,且该非直线边缘具有交替排列的突出部分和凹陷部分,从而在减小甚至消除组件内相邻电池的片间距的同时,焊带可穿过该凹陷部分,降低了电池的裂片率。
附图说明
图1是常规光伏组件的五层结构。
图2是本实用新型光伏组件第一实施例的结构示意图。
图3是图2中相邻两片条形太阳电池片相互串联的结构示意图。
图4是图3中圆圈部分的局部放大图。
图5是在图4中增加焊带后的示意图。
图6是图3中一片条形太阳电池片的结构示意图。
图7是图6中圆圈部分的局部放大图。
图8是形成图6所示条形太阳电池片时太阳电池的结构示意图。
图9是对图8所示太阳电池进行切割时的示意图。
图10是图9经过切割之后的结构示意图。
图11是将图10的其中一片条形太阳电池片旋转180°后的结构示意图。
图12是图3所示相邻两片条形太阳电池片相互串联的另一方式结构示意图。
图13是本实用新型太阳电池第二实施例的结构示意图。
图14是图13经过切割之后的结构示意图。
图15是图14组装之后的光伏组件的结构示意图。
图16是本实用新型太阳电池第三实施例的结构示意图。
图17是图16经过切割之后的结构示意图。
图18是图17组装之后的光伏组件的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。
如图1所示,光伏组件一般包括五层结构,从上至下依次为:可透光的前板(如玻璃)1、封装胶膜2、太阳能电池3、封装胶膜4及背板(如玻璃)5。这五层结构经过抽真空、加热、层压后,使封装胶膜2、4交联固化,从而将五层结构牢牢粘结在一起,并通过加装铝框、接线盒,使用硅胶密封后,制作出常规的光伏组件。太阳能电池3可为单晶硅电池或多晶硅电池,相邻两太阳能电池3之间通过焊带(如镀锡铜带)进行电连接,该焊带用于将一片太阳能电池3的正面与相邻另一太阳能电池3的背面相连,从而实现太阳能电池3的正负极串联。
在组件功率越来越高的大背景下,增大光伏电池的尺寸成为提升组件功率的有效途径之一。目前,对于单晶硅电池而言,受限于其生产工艺,提高电池尺寸所面临的难度较大;相较于单晶硅电池,多晶硅电池因为本身是采取铸锭工艺,故提高电池尺寸的难度并不大。
常规电池的尺寸通常为156mm*156mm,本申请实施例调整后的多晶硅电池的边长l可满足下述任一条件:156<l≤180mm,或160≤l≤170mm,或164≤l≤167mm。举例来说,l可取如下值之一:165.0mm、165.1mm、165.2mm、165.3mm、165.4mm、165.5mm、165.6mm、165.7mm、165.8mm、165.9mm、166.0mm、166.1mm、166.2mm、166.3mm、166.4mm、166.5mm、166.6mm、166.7mm、166.8mm、166.9mm。
在提高硅电池尺寸的同时,还需要考虑到现有生产设备的兼容性,例如:电池尺寸的变大会导致组件的尺寸变大,而常规组件层压机所匹配的组件尺寸也需要在某范围内波动,当组件尺寸高于该范围后,则会影响产能;又如,组件尺寸变大也会导致玻璃难以匹配,需要生产更大的玻璃,这对于玻璃生产商是难以接受的(因为需要更新设备);再如,在组件测试环节,现有的测试条件和测试设备也是与相应尺寸的电池进行适配的,因此,若尺寸变大后的电池还能兼容原有的测试设备,则有利于控制成本。
如图2所示,为本实用新型光伏组件的结构图。所述光伏组件包括若干电池串10,每一电池串10均包括在其延伸方向上排列的若干条形太阳电池片20及连接相邻条形太阳电池片20的焊带(未标号)。一般情况下,相邻两个条形太阳电池片20通过焊带相互串联,以形成一个小型电池串;小型电池串与小型电池串之间可以通过串联或并联的方式排版连接,以形成一个大型电池串;大型电池串与大型电池串之间也可以通过串联或并联的方式排版连接,以最终形成光伏组件。
如图3至图5所示,若干条形太阳电池片20中相邻两条形太阳电池片20的边缘相交叠,相交叠的两个边缘中的至少一者为电池切分成型的非直线边缘,该非直线边缘具有交替排列的突出部分和凹陷部分,相邻两条形太阳电池片20在所述突出部分处交叠、并在所述凹陷部分处留有间隙。所述焊带通过该间隙从一条形太阳电池片20正面延伸至相邻的另一条形太阳电池片20背面。其中,“电池切分成型”是指通过将单个电池切分成两个或两个以上条形电池的工艺形成上述非直线边缘。当然,在本申请的其他实施例中,上述非直线边缘也可以不通过电池切片工艺形成,例如:可以在切割硅锭时形成波浪形的硅锭切割面,再将该硅锭切成若干电池片。
为了描述清楚,以下先对单片的条形太阳电池片20的结构进行描述。
如图6与图7所示,条形太阳电池片20包括半导体基片21和设置在所述半导体基片21表面的若干平行排列的汇流电极22,所述半导体基片21具有正面和背面,所述正面配置为面向光入射方向以接收来自光源的能量;所述汇流电极22包括正面电极和背面电极,所述正面电极设置在所述半导体基片21的正面,所述背面电极设置在所述半导体基片21的背面。
所述半导体基片21包括相对的第一边缘211和第二边缘212,所述第一边缘211和所述第二边缘212中的至少一者为电池切分成型的非直线边缘,该非直线边缘具有交替排列的突出部分23和凹陷部分24,所述汇流电极22指向所述凹陷部分24。可以理解的:假设第一边缘211或第二边缘212为直线边缘,则突出部分23为相对于该直线边缘突出的部分,凹陷部分24为相对于该直线边缘凹陷的部分,通过突出部分23和凹陷部分24的交替连接,使得第一边缘211或第二边缘212整体呈正弦波状。
以图6为例,第一边缘211为直线边缘,第二边缘212为非直线边缘,从而第二边缘212具有突出部分23和凹陷部分24。较佳地,所述第二边缘212呈正弦波状,且所述突出部分23沿第二边缘212纵长方向的宽度w1等于所述凹陷部分24沿第二边缘212纵长方向的宽度w2,所述汇流电极22的一端位于正弦波的波谷处。当然,第二边缘212的形状还可以为其它,此处不作限制。所述正弦波的波峰高度介于0.2mm~2mm之间。
定义第一边缘211和第二边缘212的延伸方向为第一方向、汇流电极22的延伸方向为第二方向,则所述第一方向与第二方向相互垂直。在第二方向上,所述汇流电极22指向所述凹陷部分24,并在所述凹陷部分24与所述第一边缘211之间延伸,所述汇流电极22靠近所述凹陷部分24的一端与该凹陷部分24之间存在间距。当然,所述汇流电极22的延伸长度不作限制,可根据实际情况而定。
在第二方向上,所述汇流电极22包括若干均匀分布的焊点221和连接该若干焊点221的栅线222,所述栅线222指向凹陷部分24的波谷处;如此设置,方便焊带穿过凹陷部分24的波谷与相邻两片条形太阳电池片20的汇流电极22焊接,继而实现相邻两片条形太阳电池片20的串接。
如图3至图5所示,为了方便描述,定义图3中位于左侧的条形太阳电池片20为第一条形太阳电池片201,位于右侧的条形太阳电池片20为第二条形太阳电池片202,则第二条形太阳电池片202的第一边缘211与第一条形太阳电池片201的第二边缘212的突出部分23交叠,同时第二条形太阳电池片202的第一边缘211与第一条形太阳电池片201的第二边缘212的凹陷部分24之间形成间隙L。
焊带包括与第一条形太阳电池片201正面的汇流电极22连接的第一段41、穿过所述间隙L的过渡段42以及与第二条形太阳电池片202背面的汇流电极22连接的第二段43,从而焊带穿过间隙L后,可实现第一条形太阳电池片201与第二条形太阳电池片202的串联连接。按照此种方式,可将相邻两个条形太阳电池片20进行串接,形成电池串,不仅成型工艺简单,而且能够提高光伏组件的光电转换效率。
所述焊带为圆形焊带,具体为第一段41和第二段43均呈圆形设置、过渡段42呈扁平状设置,如此,可降低压制过程中条形太阳电池片的裂片隐患,提高光伏组件的制程良率。所述间隙L在焊带延伸方向(即第二方向)上的最大宽度大于或等于所述过渡段42的厚度,以便焊带的过渡段42能够顺利通过间隙L。
前述条形太阳电池片20是基于常规电池制造技术,采用特制网板先制作出整片太阳电池,然后结合激光切割技术加工形成的,故以下将对先制作出的整片太阳电池进行简单描述。
如图8所示,太阳电池30包括相邻的第一条形电池区域31和第二条形电池区域32,所述第一条形电池区域31包括设于该区域表面的若干第一汇流电极311,所述第二条形电池区域32包括设于该区域表面的若干第二汇流电极321,所述若干第一汇流电极311形成的队列和所述若干第二汇流电极321形成的队列呈中心对称关系。
具体来讲,第一条形电池区域31和第二条形电池区域32在第二方向上左右分布;若干第一汇流电极311沿第一方向上下排布,若干第二汇流电极321也沿第一方向上下排布,且在第一方向上,所述第一汇流电极311与第二汇流电极321上下错位设置。
定义太阳电池30沿第一方向延伸的两条边缘为左边缘301和右边缘302、沿第二方向延伸的两条边缘为上边缘303和下边缘304,第一汇流电极队列与上边缘303之间的间距和第一汇流电极队列与下边缘304之间的间距不相等,所述第二汇流电极队列与上边缘303之间的间距和第二汇流电极队列与下边缘304之间的间距也不相等。然而,所述第一汇流电极队列与上边缘303之间的间距等于第二汇流电极队列与下边缘304之间的间距;所述第一汇流电极队列与下边缘304之间的间距等于第二汇流电极队列与上边缘303之间的间距。如此设置,保证第一汇流电极队列和第二汇流电极队列呈中心对称关系。
所述第一汇流电极311和所述第二汇流电极321在其延伸方向(即第二方向)上间隔且错开设置。也就是说,在第二方向上,所述第一汇流电极311和第二汇流电极321之间存在间距;在第一方向上,所述第一汇流电极311对应位于相邻两根第二汇流电极321之间。如此设置,可在第一条形电池区域31和第二条形电池区域32之间形成非直线形状(以正弦曲线为佳)的分割线,以便将整片太阳电池30分割成两片条形太阳电池片20。
如图9所示,太阳电池30大致呈正方形,第一条形电池区域31和第二条形电池区域32之间形成有非直线形状的分割线33,且该分割线33以正弦曲线为最佳。
如图10所示,沿图9中的分割线33对整片太阳电池30进行切割后,可得到第一条形太阳电池片201和第二条形太阳电池片202,且第一条形太阳电池片201和第二条形太阳电池片202均具有直线形状的第一边缘211和非直线形状的第二边缘212。
如图11所示,保持图10中第一条形太阳电池片201不动,将第二条形太阳电池片202在其所在平面内旋转180°后,可获得两片完全相同的条形太阳电池片。此时,可将该两片完全相同的条形太阳电池片进行交叠、串接,形成图3所示的小型电池串。
结合图3、图5及图11所示,光伏组件的制造方法,主要为:
提供第一条形太阳电池片201和第二条形太阳电池片202,所述第一条形太阳电池片201和所述第二条形太阳电池片202均具有至少一条非直线形状的第二边缘212,所述第二边缘212具有交替排列的突出部分23和凹陷部分24;
提供焊带,所述焊带沿其长度方向包括第一段41和第二段43;
将焊带的第一段41与第一条形太阳电池片201正面的汇流电极22电连接;
将第一条形太阳电池片201和第二条形太阳电池片202在所述突出部分23处交叠,并在所述凹陷部分24处留有间隙L,将焊带的过渡段42穿过该间隙L;
将焊带的第二段43与第二条形太阳电池片202背面的汇流电极22电连接。
焊接完成后,第二条形太阳电池片202的第一边缘211交叠在第一条形太阳电池片201的第二边缘212的突出部分23的正面顶部,所述突出部分23的正面配置为面向光入射方向,以接收来自光源的能量。
如图12所示,作为另一种实现方式,也可以将第一条形太阳电池片201与第二条形太阳电池片202设置成:第二条形太阳电池片202的第一边缘211与第一条形太阳电池片201的第二边缘212的突出部分23相互靠近而不交叠,以在凹陷部分24处留有较大的间隙L,从而焊带的过渡段42可直接穿过该间隙L,将第一条形太阳电池片201正面的汇流电极22与第二条形太阳电池片202背面的汇流电极22电连接。
如图13至图15所示,为本实用新型光伏组件的第二实施例,与第一实施例相比,两者的区别主要在于:图9~11的第一实施例中,整片太阳电池30以“一切二”的方式分割成第一条形太阳电池片201和第二条形太阳电池片202,该第一条形太阳电池片201和第二条形太阳电池片202均具有一个直线形状的第一边缘211和一个非直线形状的第二边缘212,从而在形成光伏组件时,可将第二条形太阳电池片202的第一边缘211与第一条形太阳电池片201的第二边缘212的突出部分23交叠,继而实现第一条形太阳电池片201和第二条形太阳电池片202的串接。
而在本实施例中,整片太阳电池30’以“一切四”的方式分割成第一条形太阳电池片201’、第二条形太阳电池片202’、第三条形太阳电池片203’及第四条形太阳电池片204’,且第一条形太阳电池片201’与第四条形太阳电池片204’均具有一个直线形状的第一边缘211和一个非直线形状的第二边缘212,第二条形太阳电池片202’和第三条形太阳电池片203’均具有两个非直线形状的第二边缘212。
第一条形太阳电池片201’、第二条形太阳电池片202’、第三条形太阳电池片203’及第四条形太阳电池片204’的具体结构与第一实施例大体相同,于此不再赘述。
从而在形成光伏组件时,可通过第二条形太阳电池片202’的第二边缘212的突出部分23与第一条形太阳电池片201’的第二边缘212的突出部分23交叠、第三条形太阳电池片203’的第二边缘212的突出部分23与第二条形太阳电池片202’的另一第二边缘212的突出部分23交叠、第四条形太阳电池片204’的第一边缘211与第三条形太阳电池片203’的另一第二边缘212的突出部分23交叠,来实现第一条形太阳电池片201’、第二条形太阳电池片202’、第三条形太阳电池片203’及第四条形太阳电池片204’的串接。
当然,相邻两条形太阳电池片的边缘也可以在突出部分23处相互靠近而不交叠,只要焊带能够穿过凹陷部分24将相邻两条形太阳电池片电性连接即可,于此不予限制。
如图16至图18所示,为本实用新型光伏组件的第三实施例,本实施例与第二实施例大体相似,主要区别仅在于:本实施例中,整片太阳电池30”以“一切六”的方式分割成第一条形太阳电池片201”、第二条形太阳电池片202”、第三条形太阳电池片203”、第四条形太阳电池片204”、第五条形太阳电池片205”及第六条形太阳电池片206”,且第一条形太阳电池片201”与第六条形太阳电池片206”均具有一个直线形状的第一边缘211和一个非直线形状的第二边缘212,第二条形太阳电池片202”、第三条形太阳电池片203”、第四条形太阳电池片204”、第五条形太阳电池片205”均具有两个非直线形状的第二边缘212。
从而在形成光伏组件时,可通过第二条形太阳电池片202”的第二边缘212的突出部分23与第一条形太阳电池片201”的第二边缘212的突出部分23交叠、第三条形太阳电池片203”的第二边缘212的突出部分23与第二条形太阳电池片202”的另一第二边缘212的突出部分23交叠、第四条形太阳电池片204”的第二边缘212的突出部分23与第三条形太阳电池片203”的另一第二边缘212的突出部分23交叠、第五条形太阳电池片205”的第二边缘212的突出部分23与第四条形太阳电池片204”的另一第二边缘212的突出部分23交叠、第六条形太阳电池片206”的第一边缘211与第五条形太阳电池片205”的另一第二边缘212的突出部分23交叠,来实现第一条形太阳电池片201”、第二条形太阳电池片202”、第三条形太阳电池片203”、第四条形太阳电池片204”、第五条形太阳电池片205”及第六条形太阳电池片206”的串接。
当然,在其他实施例中,整片太阳电池还可以以“一切N”的方式进行分割;同时,相邻两条形太阳电池片的边缘也可以在突出部分23处相互靠近而不交叠,只要焊带能够穿过凹陷部分24将相邻两条形太阳电池片电性连接即可,于此不予限制。
需要说明的是:本实用新型中,非直线边缘优选为正弦波,即波浪形曲线;当然,非直线边缘也可以为方形波,只要能够形成相应的突出部分和凹陷部分,以实现焊带穿过凹陷部分将相邻两条形太阳电池片电性连接即可。
综上所述,本实用新型通过将条形太阳电池片20的半导体基片21的第一边缘211和第二边缘212中的至少一者设计为非直线边缘,且该非直线边缘具有交替排列的突出部分23和凹陷部分24,从而在减小甚至消除组件内相邻电池的片间距的同时,焊带可穿过该凹陷部分24,降低了电池的裂片率。
相较于现有技术,本实用新型的光伏组件具有以下优点:①光伏组件面积缩小1.5~3%,相应的材料成本同步降低1.5~3%;②光伏组件的光电转换效率可提高0.4~0.6%,满足国家领跑者要求及客户对高效组件的要求,同时降低了组件单瓦成本和光伏发电***的度电成本;③外观颜色一致性更好、更美观,更能满足客户对美观组件的要求。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。