一种太阳能电池及太阳能电池组件制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种太阳能电池及太阳能电池组件，所述太阳能电池包括：电池片，与偏置电路通过所述电池片的电极相连，用于将光能转化为电能，并为偏置电路提供电源电压；所述偏置电路，用于周期性调节所述电池片的内建电场，其中，所述偏置电路与所述电池片电连接。本发明专利技术实施例通过在现有的电池片的基础上，不改变原有电池片结构和生产工艺，通过增加偏置电路的方式，改善了现有电池片效率提高困难的问题，大幅度提高了太阳能电池的转换效率，而且制造成本低，技术难度低、易实现大批量生产。

Solar battery and solar battery component

The embodiment of the invention discloses a solar battery and solar cell components, the solar battery comprises a battery, and the bias circuit through the battery electrode sheet is used to convert solar energy to electricity, and power supply voltage to the bias circuit; the bias circuit for periodic adjustment of the battery the built-in electric field, wherein, the bias circuit and the battery is electrically connected. The embodiment of the invention is based on the existing battery piece, without changing the original cell structure and production process, by increasing the bias circuit, improving the existing battery efficiency problems, greatly improve the conversion efficiency of solar cells, and low manufacturing cost, low technical difficulty, easy to realize mass production.

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池及太阳能电池组件
本专利技术实施例涉及光伏
，尤其涉及一种太阳能电池及太阳能电池组件。
技术介绍
目前大规模量产的太阳能电池基本上为晶硅(单晶硅或多晶硅)单结太阳能电池，占据了光伏市场约95％的份额。成本相对较低的晶硅太阳能电池具有BSF(BackSurfaceField，铝背场)结构或者PERC(PassivatedEmitterRearCell，局部背钝化电池)结构，这一类太阳能电池的光电转换效率大约在18-21.5％之间。行业内正在进行大规模量产转换的新技术有多种，包括HIT(HeterojunctionIntrinsicThinFilmSolarCell，异质结电池)、IBC(InterdigitatedBackContact，交指背接触电池)、MWT(MetallizationWrap-Through，金属穿孔卷绕硅电池)、或者上述这些结构的组合HBC(Hetero-junctionBack-Contacted，异质结背接触)结构以及多结太阳能电池等。目前，这一类太阳能电池的效率大多为22-23％左右，到2020年有望达到23-24％左右，个别技术(n型HIT技术)有望在2025年达到25％。再进一步的效率提升上述这些技术就无能为力了。目前还有一些处于实验室基础研究阶段的新技术，包括多重激发太阳能电池利用材料改性，使得高能量的光子入射到太阳能电池材料之后可能激发出多个“电子-空穴“对，从而提高太阳能电池的光电流。热载流子太阳能电池利用纳米技术对太阳能电池材料进行改性，在电池内部形成量子阱或者量子点，利用所谓的“声子瓶颈效应”大幅延长热载流子的冷却时间，使得热载流子在冷却之前就可以被金属电极收集从而形成电流。但是，以上两类电池仍在研发阶段，尚未成型。近几年，也有人提出通过给太阳能电池施加一个外加直流或者直流脉冲电压来提高太阳能电池的光电转换效率。这一技术方案的要点是：在太阳能电池的前表面增加一层透明导电膜，在该透明导电膜和背电极之间施加一个直流或直流脉冲电压，这一与太阳能电池并联连接的电压增强了太阳能电池内部的内建电场，从而提高太阳能电池的光电转换效率。这一技术路线实施起来也存在着诸多困难。首先，要对太阳能电池结构进行改变，增加了透明导电膜和其下面的绝缘层，透明导电膜本身影响入射光的透过率，而且电池片制造工艺复杂度提高，成本增加；其二，电池片正面主栅线被覆盖在透明导电膜之下，影响组件封装时的焊带连接，增加了光伏组件封装的难度和成本；其三，由于外加电压被太阳能电池本体(半导体)和其上面的绝缘层串联分压，而绝缘层等效电阻远大于太阳能电池本体中半导体的等效电阻，所以绝大部分电压被绝缘层分压，实际施加于太阳能电池内部的电压很小，根本起不到增加内部电场强度的作用。综上所述，比较贴近生产实际的技术路线对于光电转换效率的提升效果有限，进一步提升的难度加大、成本较高；而正在实验室研发的新概念太阳能电池距离实际应用还有相当长的路，而且即使实现生产其成本也会非常高。所以，这些技术路线均不能满足光伏行业“低成本大幅快速提升太阳能电池光电转换效率”的实际需求。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种太阳能电池及太阳能电池组件，能够在不改变现有电池片结构的前提下，大幅度提高了太阳能电池的转换效率。第一方面，本专利技术实施例提供了一种太阳能电池，包括：电池片，与偏置电路通过所述电池片的电极相连，用于将光能转化为电能，并为偏置电路提供电源电压；所述偏置电路，用于调节所述电池片的内建电场，其中，所述偏置电路与所述电池片电连接。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种太阳能电池组件，包括：所述太阳能电池以及接线盒；所述接线盒，包含所述太阳能电池中电池片的电极汇总的汇流条，用于引出所述太阳能电池的总输出电压和总输出电流。进一步的，所述太阳能电池中的偏置电路镶嵌在多个电池片之间，直接与所述电池片电连接；或者，所述偏置电路内嵌于所述接线盒内部，与所述接线盒的汇流条电连接；或者，所述偏置电路粘结在所述太阳能电池组件的外表面，与所述接线盒的引线电连接。本专利技术实施例提供了一种太阳能电池及太阳能电池组件，在现有的电池片的基础上，不改变原有电池片结构和生产工艺，通过增加偏置电路的方式，改善了现有电池片效率提高困难的问题，大幅度提高了太阳能电池的转换效率，而且使得在太阳能电池制造过程中，制造成本低，技术难度低、易实现大批量生产。附图说明图1A是太阳能电池中存在的各种能量损失机理示意图；图1B是不同禁带宽度的材料制成的太阳能电池的各类能量损失的占比示意图；图1C是各类晶硅电池的产业化技术路线图；图1D是太阳能电池片的等效电路图；图1E是太阳能电池片工作时载流子的运动示意图；图1F是暗态和光照条件下的太阳能电池片I-V特性曲线图；图2是本专利技术实施例一中的一种太阳能电池结构的示意图；图3A是本专利技术实施例二中的一种电池片的输出电压的波形图；图3B是本专利技术实施例二中的一种偏置电路输出反向脉冲电压的示意图；图3C是本专利技术实施例二中的一种太阳能电池的输出电压示意图；图3D是本专利技术实施例二中的一种太阳能电池的输出电流示意图；图4A是本专利技术实施例三中的一种太阳能电池结构的示意图；图4B是本专利技术实施例三中的一种太阳能电池的电路图；图4C是本专利技术实施例三中的又一种太阳能电池的电路图；图4D是本专利技术实施例三中的又一种太阳能电池的电路图；图4E是本专利技术实施例三中的又一种太阳能电池的电路图；图5A是本专利技术实施例四中的一种太阳能电池结构的示意图；图5B是本专利技术实施例四中的又一种太阳能电池结构的示意图；图5C是本专利技术实施例四中的一种太阳能电池的电路图；图5D是本专利技术实施例四中的又一种太阳能电池的电路图；图6A是本专利技术实施例五中的一种太阳能电池组件的结构图；图6B是本专利技术实施例五中的又一种太阳能电池组件的结构图；图6C是本专利技术实施例五中的一种太阳能电池组件与偏置电路的连接图；图6D是本专利技术实施例五中的又一种太阳能电池组件与偏置电路的连接图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术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本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。本专利技术的理论基础与原理目前，全球光伏累计安装量达到300GW，中国的光伏累计安装量达到77GW。随着光伏应用的快速增长，各主要光伏应用国家对于光伏发电的补贴也在逐渐降低，预计到2020年左右各国政府将取消对于光伏发电的补贴。因此，如何快速降低光伏发电的成本成为光伏应用能否持续发展的重要因素。太阳能电池的制造成本是光伏发电成本最主要的部分，因此如何快速降低太阳能电池的成本是一个亟待解决的问题。太阳能电池的成本降低主要依靠其效率的提升来实现。然而，由于太阳能电池的光电转换效率已经接近太阳能电池光电转换效率的理论极限，受到材料和工艺技术的限制，太阳能电池光电转换效率进一步提升的难度越来越大，成本越来越高。研究人员利用热力学的细致平衡理论，考虑辐射复合损失对太阳能电池光电转换效率的影响，预测了单结太阳能电池的光电转换效率的理论上限为32％左右。近些年，很多学者在SQ(ShockleyandQueisser，肖克利-奎伊瑟)模型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池，其特征在于，包括：电池片，与偏置电路通过所述电池片的电极相连，用于将光能转化为电能，并为偏置电路提供电源电压；所述偏置电路，用于周期性调节所述电池片的内建电场，其中，所述偏置电路与所述电池片电连接。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：电池片，与偏置电路通过所述电池片的电极相连，用于将光能转化为电能，并为偏置电路提供电源电压；所述偏置电路，用于周期性调节所述电池片的内建电场，其中，所述偏置电路与所述电池片电连接。2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述偏置电路通过向所述电池片输入特征电压信号调节所述电池片的内建电场，其中，所述特征电压信号为周期性交变信号，且所述周期性交变信号的周期小于所述电池片中的载流子寿命，所述周期性交变信号的占空比的取值与所述载流子的运动速度和所述电池片的输出电压有关。3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，所述特征电压信号为反向脉冲电压信号和/或正向脉冲电压信号。4.根据权利要求2或3所述的太阳能电池，其特征在于，所述偏置电路包括振荡模块与第一整形模块，且所述振荡模块与所述第一整形模块相连；其中，所述振荡模块，用于向所述第一整形模块输入振荡信号；所述第一整形模块，用于对所述振荡模块输出的振荡信号进行整形处理，形成所述周期性交变信号。5.根据权利要求4所述的太阳能电池，其特征在于，所述振荡模块包括第一振荡器、第一电容和第一电阻，所述第一整形模块包括第二电阻、第二电容和第一二极管，其中：所述第一振荡器的第一端，与所述第一电容的第一端相连；所述第一振荡器的第二端，与所述第一电阻的第二端相连，与所述第一二极管的输入端相连，与所述太阳能电池的第一输出端相连；所述第一电容的第二端，与所述第一电阻的第一端相连，与第二电阻的第一端相连，与所述第二电容的第一端相连，与所述电池片的第一端相连；所述第一电阻的第一端，与所述第二电阻的第一端相连，与所述第二电容的第一端相连，与所述电池片的第一端相连；所述第一电阻的第二端，与所述第一二极管的输入端相连，与所述太阳能电池的第二输出端相连；所述第二电阻的第一端，与所述第二电容的第一端相连，与所述电池片的第一端相连；所述第二电阻的第二端，与所述第一二极管的输出端相连，与所述第二电容的第二端相连；所述第二电容的第一端，与所述电池片的第一端相连；所述第二电容的第二端，与所述第一二极管的输出端相连；所述第一二极管的输入端，与所述太阳能电池的第二输出端相连；所述电池片的第二端，与所述太阳能电池的第一输出端相连。6.根据权利要求4所述的太阳能电池，其特征在于，所述振荡模块包括第二振荡器、第三电容和第三电阻，所述第一整形模块包括第一放大器、第四电阻、第五电阻和第四电容，其中：所述第二振荡器的第一端，与所述第三电容的第一端相连；所述第二振荡器的第二端，与所述第三电阻的第二端相连，与所述电池片的第二端相连，与所述太阳能电池的第二输出端相连；所述第三电容的第二端，与所述第三电阻的第一端相连，与所述第一放大器的正极输入端相连；所述第三电阻的第一端，与所述第一放大器的正极输入端相连；所述第三电阻的第二端，与所述电池片的第二端相连，与所述太阳能电池的第二输出端相连；所述第一放大器的负极输入端，与所述第四电阻的第一端相连；所述第一放大器的输出端，与所述第四电阻的第二端相连，与所述第五电阻的第一端相连；所述第四电阻的第二端，与所述第五电阻的第一端相连；所述第五电阻的第二端，与所述第四电容的第一端相连；所述第四电容的第二端，与所述电池片的第一端相连，与所述太...

【专利技术属性】
技术研发人员：于振瑞，贾健，
申请(专利权)人：新疆中兴能源有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆,65