CN111223950A - 太阳能板与太阳能电池模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能板与太阳能电池模块。所述太阳能电池模块包括彼此叠层排列的太阳能电池、导电连接件以及缓冲层。每个太阳能电池具有第一表面与相对于第一表面的第二表面。导电连接件分别焊接一个太阳能电池的第一表面与相邻的另一个太阳能电池的第二表面，以串接多个太阳能电池。缓冲层分别设置于相邻的太阳能电池的相邻边的第一表面与第二表面，其中所述缓冲层的延伸方向垂直于导电连接件的延伸方向。

Description

太阳能板与太阳能电池模块

技术领域

本发明属于新能源材料技术领域，涉及一种太阳能板与太阳能电池模块，且特别是有关于一种太阳能板与叠片式太阳能电池模块。

背景技术

现有的硅晶太阳能模块中，电池排列时的间隙为不发电区域，而以焊带(ribbon)焊接于相邻电池的正负极达成电性串联。为了减少光电效率损失，近来发展出一种叠片式太阳能模块，是使用面积缩为1/4～1/6的电池切割片层压而成。

然而，这种叠片式太阳能模块的电池配置是先以导电胶或柔性导带，串联相邻电池切割片形成台阶式的叠层电池串后，再并联各个叠层电池串，所以电池的电极设计有别于现有的硅晶太阳电池。而且，导电胶或柔性导带的串接方式，意味着现有的模块产线需额外更新材料与设备。

发明内容

本发明提供一种太阳能电池模块，可整合于现有太阳能电池模块产线，无需额外更新材料与设备。

本发明另提供一种太阳能板，其对边的侧缘具有缓冲层，有利于后续组装的合格率。

本发明的太阳能电池模块包括彼此叠层排列的太阳能电池、导电连接件以及缓冲层。每个太阳能电池具有第一表面与相对于第一表面的第二表面。导电连接件分别焊接一个太阳能电池的第一表面与相邻的另一个太阳能电池的第二表面，以串接多个太阳能电池。缓冲层分别设置于相邻的太阳能电池的相邻边的第一表面与第二表面，其中所述缓冲层的延伸方向垂直于导电连接件的延伸方向。

本发明的太阳能板包括太阳能电池、第一缓冲层与第二缓冲层。太阳能电池具有第一表面与相对于所述第一表面的第二表面。第一缓冲层设置于太阳能电池的第一表面上的一第一侧缘、第二缓冲层设置于太阳能电池的第二表面上的一第二侧缘，其中第二侧缘与第一侧缘为对边。

基于上述，本发明通过在太阳能电池的相对的侧缘的正背面设有缓冲层，来完成叠片式的太阳能电池模块，因此无需变更目前电池正背面电极设计，且通过现有的模块产线设备即可实施太阳能电池模块的叠片层压工艺，并可降低导电连接件与太阳能电池侧缘交会处出现硅芯片裂隙的几率，增进模块的可靠度。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1A是依照本发明的第一实施例的一种太阳能电池模块的结构剖面示意图。

图1B是图1A的I-I’线段的剖面示意图。

图1C是图1A的一部位的放大示意图。

图2A是依照本发明的第二实施例的一种太阳能板的立体示意图。

图2B是依照本发明的第三实施例的一种太阳能板的立体示意图。

【符号说明】

100：太阳能电池模块；

102、202：太阳能电池；

102a、202a：第一表面；

102b、202b：第二表面；

104：导电连接件；

106a、106b：缓冲层；

110：部位；

200a、200b：太阳能板；

202c：第一侧缘；

202d：第二侧缘；

204a、210a：第一缓冲层；

204b、210b：第二缓冲层；

206：指状电极；

208：汇流条；

d：距离；

t：厚度；

w：宽度。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

以下将参考附图来全面地描述本发明的例示性实施例，但本发明还可按照多种不同形式来实施，且不应解释为限于本文所述的实施例。在附图中，为了清楚起见，各区域、部位及层的大小与厚度可不按实际比例绘制。为了方便理解，下述说明中相同的组件将以相同的符号标示来说明。

图1A是依照本发明的第一实施例的一种太阳能电池模块的结构剖面示意图。图1B是图1A的I-I’线段的剖面示意图。

请同时参照图1A与图1B，第一实施例的太阳能电池模块100包括多个彼此叠层排列的太阳能电池102、多个导电连接件104以及多个缓冲层106a和106b，其中太阳能电池102例如硅晶太阳能电池或其它类型的太阳能电池。在一实施例中，硅晶太阳能电池除了可以是完整未切割的6英寸硅芯片外，还可包括1/2、1/3、1/4、1/5、1/6、1/7或1/8的电池切割片，本发明并不以此为限。每个太阳能电池102具有第一表面102a与相对于第一表面102a的第二表面102b。而且，本实施例的太阳能电池102是以叠层形式组成叠片式太阳能电池模块100，所以与传统平铺式的太阳能电池模块相比，因为太阳能电池102之间无空隙，所以预期在相同的面积内能装设更多的太阳能电池102，并以此提升太阳能电池模块100的效率。

在图1A中，导电连接件104分别焊接于一个太阳能电池102的第一表面102a与相邻的另一个太阳能电池102的第二表面102b，以串接多个太阳能电池102。由于一般的太阳能电池102的电极设计是在太阳能电池102的正面(如第一表面102a)分布有许多指状电极(未绘示)作为正面电极，再通过至少一条的汇流条(未绘示)连接指状电极，并在太阳能电池102的背面(如第二表面102b)设有背面电极(未绘示)，以收集太阳能电池102所产生的电，因此导电连接件104(可称为“焊带(ribbon)”)可直接焊接于汇流条和背面电极，而分别电性连接至一个太阳能电池102的正面电极与相邻的另一个太阳能电池102的背面电极，使第一实施例的太阳能电池模块100能整合现有太阳能板，无需额外更新材料与设备。此外，若是以6英寸太阳能板为例，第一实施例的太阳能电池102可为将6英寸电池切割为一半的“半切电池”，再拉线(导电连接件104)进行两相邻太阳能电池102的焊接。因此，与一般叠层模块使用面积为1/4～1/6切的6英寸电池切割片相比，本实施例半切的太阳能电池模块100因为切割处较少，所以预期在载流子对再结合几率方面也低于一般叠层模块。另一方面，若第一实施例的太阳能电池102为1/3切～1/8切的6英寸电池切割片，因为产生的电流较半切电池的电流为低，所以欧姆损失较低。

而且，第一实施例的太阳能电池模块100中的缓冲层106a和106b分别设置于相邻的太阳能电池102的相邻边的第一表面102a与第二表面102b，且缓冲层106a和106b的延伸方向垂直于导电连接件104的延伸方向，所以当进行模块层压工艺或热循环测试时，能通过缓冲层106a和106b减少导电连接件104与太阳能电池102侧缘交会处出现硅芯片裂隙的几率。在一实施例中，所述缓冲层106a和106b的热变形温度(heat-distortion temperature)例如在250℃以上，以承受导电连接件104焊接于电池汇流条时的高温。另外，缓冲层106a和106b的玻璃转换温度(Tg)例如-80℃～-20℃。在一实施例中，缓冲层106a和106b的材料可列举但不限于马来酰亚胺与高烯烃自由基共聚物、改性或未改性的聚乙烯醋酸乙烯酯、改性或未改性的聚乙烯醇缩丁醛、改性或未改性的聚烯烃弹性体、改性或未改性的聚氨基甲酸酯、改性或未改性的离子聚合物、改性或未改性的硅胶或其组合。

在图1B中，缓冲层106a是连续结构、缓冲层106b也是连续结构，以覆盖太阳能电池102的相邻边，但是本发明并不限于此；上述缓冲层106a和106b也可为不连续结构(未绘示)，其对应于导电连接件104的位置而覆盖太阳能电池102的部分相邻边。也就是说，凡是有导电连接件104通过的太阳能电池102的侧缘，均需设置有缓冲层106a和106b，使得侧缘处的导电连接件104设置于缓冲层106a和106b之间，因此缓冲层106a和106b无论是连续或不连续结构均可达到防止硅芯片产生裂隙的效果。

图1C是图1A的部位110的放大示意图。图1C显示的是导电连接件104焊接于一片太阳能电池102的情况，其中尚未进行层压工艺的缓冲层106b的宽度w例如在2mm至10mm之间、厚度t例如在0.3mm至1.2mm之间，但本发明并不限于此。然而，若宽度w过大会减少导电连接件104与电池汇流条的接触区域，导致太阳能电池模块100的串联电阻升高；若厚度t过小会造成太阳能电池102在模块层压工艺或是热循环测试时产生裂隙。在层压工艺之后，缓冲层106b的厚度t会因为压缩而减小。另外，若是缓冲层106b的热变形温度较低，则导电连接件104的焊接部与缓冲层106b之间的距离d可设定在2mm以上。若是缓冲层106b的热变形温度较高，则导电连接件104的焊接部与缓冲层106b之间的距离d可小于2mm。

图2A是依照本发明的第二实施例的一种太阳能板的立体示意图。

请参照图2A，第二实施例的太阳能板200a包括太阳能电池202、第一缓冲层204a与第二缓冲层204b。太阳能电池202具有第一表面202a与相对于第一表面202a的第二表面202b。第一缓冲层204a设置于太阳能电池202的第一表面202a上的第一侧缘202c、第二缓冲层204b是设置于太阳能电池202的第二表面202b上的第二侧缘202d，其中第二侧缘202d与第一侧缘202c为对边。在第二实施例中，第一缓冲层204a与第二缓冲层204b均为连续结构，以覆盖第一表面202a上的整个第一侧缘202c以及覆盖第二表面202b上的整个第二侧缘202d。而第一缓冲层204a与第二缓冲层204b的宽度例如2mm至10mm之间、厚度例如0.3mm至1.2mm之间，但本发明并不限于此。第一缓冲层204a与第二缓冲层204b的材料选择与第一实施例相同，其热变形温度例如在250℃以上、玻璃转换温度例如-80℃～-20℃。

太阳能电池202的电极设计例如在第一表面202a(即正面)分布有许多指状电极206作为正面电极，再通过至少一条汇流条208连接指状电极206，以收集太阳能电池202所产生的电；第二表面202b(即背面)也可有相同的电极设计或者搭配整面的背面电极。在图2A中的汇流条208有四条，但本发明不限于此，汇流条208的数目可依需求变化为两条或一条。因此，第一实施例中的导电连接件(104)可直接焊接于汇流条208，不需变更太阳能电池的设计、材料与设备，即可应用于叠片式太阳能电池模块。

图2B是依照本发明的第三实施例的一种太阳能板的立体示意图，其中使用与图2A相同的组件符号来代表相同或相似的构件，且所省略的部分技术说明，如各构件的功能与连接关系等均可参照图2A的内容，因此在下文中不再赘述。

请参照图2B，第三实施例的太阳能板200b与第二实施例的差异在于缓冲层的设计。详细而言，第三实施例中的第一缓冲层210a是不连续结构，以覆盖部分第一表面202a上的部分第一侧缘202c，第二缓冲层210b也是不连续结构，以覆盖第二表面202b上的部分第二侧缘202d。而且，若汇流条208是第一实施例中的导电连接件(104)焊接的部位，则第一缓冲层210a的位置较佳是对应于汇流条208的位置。换句话说，图2B中的汇流条208有四条，则在第一侧缘202c相应地具有四个不连续的第一缓冲层210a。同样地，第二缓冲层210b的位置也可对应于第二表面202b的汇流条(未绘示)的位置。至于第一缓冲层210a与第二缓冲层210b的材料选择及热特性与第一实施例相同，故不再赘述。

以下列举多个实验用以验证本发明的功效，但本发明的范围并不局限于以下实验例。

<实验例1>

利用激光切割6英寸太阳能电池成两片半切电池，然后在每个半切电池的相对的长边的正面与背面分别黏附长度150mm至156mm、宽度约3mm的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)膜作为缓冲层。然后，相叠两片半切电池，并使用烙铁焊接镀锡铜带(即导电连接件)于半切电池的汇流条上，以完成叠层模块，其中，镀锡铜带的焊接部与EVA膜之间的距离约2mm。

<对照例1>

采用与实验例1相同的制备方式完成叠层模块，但未贴附缓冲层。

<实验例2>

将10片6英寸太阳能电池利用实验例1的方式制作成由20片半切电池相叠的叠层模块，所以实验例2的叠层模块的长度为78mm×1片+76mm×19片＝1522mm，其中一片半切电池的长度是78mm、相叠的部分占2mm，所以19个重叠部位的半切电池的长度计算为76mm。

<对照例2>

将平铺的10片6英寸太阳能电池以镀锡铜带焊接，且两两电池之间的间隙为2mm，所以太阳能电池模块的长度为156mm×10片+2mm×9＝1578mm，其中一片6英寸太阳能电池的长度是156mm、10片电池会有9个间隙。

<分析>

1.利用电致发光影像观察太阳能电池有无缺陷，可发现实验例1在相叠部位的镀锡铜带上侧并无裂隙。但是，对照例1在相叠部位的镀锡铜带上侧有微裂隙。

2.将实验例2与对照例2的模块进行效率检测，得到实验例2的受光面积为217.88cm²、瓦数为3.993W、光电转换效率有18.33％；对照例2的受光面积为221.02cm²、瓦数为4.040W、光电转换效率是18.28％。因此，实验例2的效率优于对照例2。

此外，由于实验例2的叠层模块的长度比对照例2的太阳能电池模块的长度少将近一个半切电池的长度，所以在相同面积下，本发明能使用更多的电池组成模块，以增加模块的瓦数。

综上所述，根据本发明，在太阳能电池的相对侧缘的正面与背面的缓冲层，能降低导电连接件与太阳能电池侧缘交会处出现硅芯片裂隙的几率，以增进模块的可靠度，同时不需变更目前电池正面与背面的电极设计，且可通过现有的模块产线设备即可实施太阳能电池模块的叠层层压工艺。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有公知常识的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的改动与润饰，故本发明的保护范围当以申请专利权利要求书所界定的范围为准。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种太阳能电池模块，其特征在于，包括：

多个太阳能电池，彼此叠层排列，且每个所述太阳能电池具有第一表面与相对于所述第一表面的第二表面；

多个导电连接件，分别焊接于一个所述太阳能电池的所述第一表面与相邻的另一个所述太阳能电池的所述第二表面，以串接所述多个太阳能电池；以及

多个缓冲层，分别设置于相邻的所述太阳能电池的相邻边的所述第一表面与所述第二表面，其中所述缓冲层的延伸方向垂直于所述导电连接件的延伸方向。

2.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中设置所述相邻边的各个所述缓冲层为连续结构，以覆盖所述太阳能电池的整个所述相邻边。

3.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中设置所述相邻边的各个所述缓冲层为不连续结构，其对应于所述多个导电连接件的位置而覆盖所述太阳能电池的部分所述相邻边。

4.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中所述缓冲层的宽度为2mm至10mm之间，且所述缓冲层的厚度为0.3mm至1.2mm之间。

5.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中所述缓冲层的热变形温度在250℃以上。

6.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中所述缓冲层的玻璃转换温度为-80℃～-20℃。

7.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中所述缓冲层的材料包括马来酰亚胺与高烯烃自由基共聚物、改性或未改性的聚乙烯醋酸乙烯酯、改性或未改性的聚乙烯醇缩丁醛、改性或未改性的聚烯烃弹性体、改性或未改性的聚氨基甲酸酯、改性或未改性的离子聚合物、改性或未改性的硅胶或其组合。

8.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中所述导电连接件在所述相邻边的侧缘处是设置于所述缓冲层之间。

9.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中每个所述太阳能电池还包括正面电极与背面电极，所述正面电极位于所述第一表面、所述背面电极位于所述第二表面，且每个所述导电连接件分别电性连接至一个所述太阳能电池的所述正面电极与相邻的另一个所述太阳能电池的所述背面电极。

10.一种太阳能板，其特征在于，包括：

太阳能电池，具有第一表面与相对于所述第一表面的第二表面；

正面电极与背面电极，分别位于所述第一表面与所述第二表面；

第一缓冲层，设置于所述太阳能电池的所述第一表面上的一第一侧缘；以及

第二缓冲层，设置于所述太阳能电池的所述第二表面上的一第二侧缘，其中所述第二侧缘与所述第一侧缘为对边。

11.如权利要求10所述的太阳能板，其中所述第一缓冲层为连续结构，以覆盖整个所述第一侧缘，所述第二缓冲层为连续结构，以覆盖整个所述第二侧缘。

12.如权利要求10所述的太阳能板，其中所述第一缓冲层为不连续结构，以覆盖部分所述第一侧缘，所述第二缓冲层为不连续结构，以覆盖部分所述第二侧缘。

13.如权利要求10所述的太阳能板，其中所述第一缓冲层与所述第二缓冲层的宽度为2mm至10mm之间，且所述第一缓冲层与所述第二缓冲层的厚度为0.3mm至1.2mm之间。

14.如权利要求10所述的太阳能板，其中所述第一缓冲层与所述第二缓冲层的热变形温度在250℃以上。

15.如权利要求10所述的太阳能板，其中所述第一缓冲层与所述第二缓冲层的玻璃转换温度为-80℃～-20℃。

16.如权利要求10所述的太阳能板，其中所述第一缓冲层与所述第二缓冲层的材料包括马来酰亚胺与高烯烃自由基共聚物、改性或未改性的聚乙烯醋酸乙烯酯、改性或未改性的聚乙烯醇缩丁醛、改性或未改性的聚烯烃弹性体、改性或未改性的聚氨基甲酸酯、改性或未改性的离子聚合物、改性或未改性的硅胶或其组合。

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