高效率太阳能面板制造技术

本发明专利技术的一个实施例提供太阳能面板。太阳能面板包括多个太阳能电池的子组。子组中的太阳能电池串联耦合，以及太阳能电池的子组并联耦合。相应子组中的太阳能电池的数量足够地大，使得太阳能面板的输出电压与常规太阳能面板的输出电压基本上相同，所述常规太阳能面板的所有基本上正方形形状的太阳能电池串联耦合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开通常涉及太阳能面板的制造。更具体地，本公开涉及具有提高的功率输出效率的太阳能面板的制造。
技术介绍
化石燃料的负面环境影响和它们不断提高的成本导致对更干净、更便宜的替代能源的迫切需要。在不同形式的替代能源当中，太阳能由于其清洁度和广泛的可用性而受到喜爱。太阳能电池使用光伏效应将光转换为电力。有几个基本的太阳能电池结构，包括单p-n结、p-i-n/n-i-p和多结。典型的单p-n结结构包括p型掺杂层和n型掺杂层。具有单p-n结的太阳能电池可以是单质结太阳能电池或者异质结太阳能电池。如果p掺杂和n掺杂层两者由类似材料(具有相同带隙的材料)组成，则太阳能电池被称作单质结太阳能电池。相对照地，异质结太阳能电池包括至少两层不同带隙的材料。p-i-n/n-i-p结构包括p型掺杂层、n型掺杂层和夹在p层与n层之间的本征(未掺杂)半导体层(i层)。多结结构包括彼此上下堆叠的不同带隙的多个单结结构。在太阳能电池中，在生成载流子的p-n结附近吸收光。载流子扩散到p-n结中并且由内建电场分离，从而产生穿过设备和外部电路的电流。确定太阳能电池质量的重要度量是它的能量转换效率，该能量转换效率被定义为所转换的电力(从所吸收的光到电能)与当太阳能电池连接至电气电路时收集的电力之间的比率。高效率太阳能电池在降低产生太阳能的成本中是重要的。在实践中，使多个单独的太阳能电池互连、组装并且包装在一起以形成可以安装到支撑结构上的太阳能面板。可以随后将多个太阳
能面板联接在一起以形成生成太阳能电力的太阳能系统。根据其规模，这种太阳能系统可以是住宅屋顶系统、商用屋顶系统或者地面安装公用事业规模的系统。注意，在这种系统中，除每个单独电池的能量转换效率以外，电池在太阳能面板内电气互连的方式还决定可以从每个面板提取的能量总量。由于由电池间连接产生的串联内部电阻，外部负载仅可以提取由太阳能面板生成的总功率的有限百分比。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例提供太阳能面板。太阳能面板包括多个太阳能电池，太阳能电池被布置成多个子组，每个子组包括若干太阳能电池。子组中的太阳能电池电气地串联耦合，以及太阳能电池的子组电气地并联耦合。相应子组中的太阳能电池的数量足够地大，使得太阳能面板的输出电压与常规太阳能面板的输出电压基本上相同，所述常规太阳能面板的所有基本上正方形形状的太阳能电池串联耦合。在关于本实施例的变型中，通过分割基本上正方形形状的太阳能电池来获得子组中的相应太阳能电池。在另外的实施例中，通过将基本上正方形形状太阳能电池分割成三块来获得太阳能电池。在关于本实施例的变型中，子组中的太阳能电池的数量与常规太阳能面板中串联耦合的基本上正方形形状太阳能电池的数量相同。在关于本实施的变型中，相应太阳能电池是矩形形状。在关于本实施例的变型中，相应太阳能电池是双面隧穿异质结太阳能电池，该双面隧穿异质结太阳能电池包括基极层；在基极层的两个表面上沉积的第一和第二量子隧穿势垒(QTB)层；非晶硅发射极层；以及非晶硅表面场层。另外，太阳能电池可以从两个表面吸收光。在关于本实施例的变型中，相应太阳能电池包括第一侧上的第一金属栅格和第二侧上的第二金属栅格，其中第一金属栅格包括位于第一侧上的边缘处的第一边缘母线，以及其中第二金属栅格包括位于
太阳能电池的第二侧上的相对边缘处的第二边缘母线。在另外的变型中，第一金属栅格和第二金属栅格包括电镀Cu层。在另外的变型中，子组中的两个相邻太阳能电池被安置为使得一个太阳能电池的第一边缘母线与另一个太阳能电池的第二母线直接接触，从而便于两个相邻太阳能电池之间的串联连接以及消除其间未被覆盖的空间。在关于本实施例的变型中，相应子组中的太阳能电池形成U形串。在关于本实施例的变型中，使相应子组中的太阳能电池物理地耦合。附图说明图1呈现了图示示例性太阳能电池的示意图(现有技术)。图2呈现了图示根据本专利技术实施例的示例性双面隧穿异质结太阳能电池的示意图。图3A呈现了图示常规太阳能电池的电极栅格的示意图(现有技术)。图3B图示了根据本专利技术实施例具有单个中心母线的示例性双面太阳能电池的表面。图3C呈现了图示根据本专利技术实施例每个表面具有单个中心母线的双面太阳能电池的截面视图的示意图。图3D图示了根据本专利技术实施例的示例性双面太阳能电池的前表面。图3E图示了根据本专利技术实施例的示例性双面太阳能电池的后表面。图3F图示了根据本专利技术实施例每个表面具有单个边缘母线的双面太阳能电池的截面视图。图4呈现了包括多个串联连接的太阳能电池的常规太阳能面板
的示意图(现有技术)。图5呈现了图示一串串联连接的太阳能电池的侧视图的示意图(现有技术)。图6呈现了图示具有串联连接的太阳能电池的太阳能面板的简化等效电路的示意图。图7呈现了图示根据本专利技术的一个实施例具有并联连接的太阳能电池的太阳能面板的简化等效电路的示意图。图8呈现了图示根据本专利技术实施例的示例性太阳能面板配置的示意图。图9呈现了图示根据本专利技术实施例每个太阳能电池被分成多个更小的电池的太阳能电池串的示意图。图10呈现了图示根据本专利技术实施例的示例性太阳能面板的示意图。图11呈现了图示根据本专利技术实施例制造太阳能面板的过程的流程图。图12A呈现了图示根据本专利技术实施例太阳能电池前表面上的示例性金属栅格图案的示意图。图12B呈现了图示根据本专利技术实施例太阳能电池后表面上的示例性金属栅格图案的示意图。图13A呈现了图示根据本专利技术实施例每个表面具有单个边缘母线的两个相邻更小电池之间的串联连接的示意图。图13B呈现了图示根据本专利技术实施例一串相邻边缘重叠的更小电池的侧视图的示意图。图13C呈现了图示根据本专利技术实施例包括两排更小电池的示例性太阳能电池串的俯视图的示意图。在附图中，相同的参考数字指代相同的附图元件。具体实施方式提供下列描述以使本领域技术人员能够完成并且使用实施例，
并且在特定应用及其需求的上下文中提供该下列描述。对本公开实施例的各种修改将对本领域技术人员显而易见，并且在不背离本公开精神和范围的情况下，此处限定的一般原理可以应用于其它实施例和应用。因此，本专利技术将不限于所示实施例，而是将符合与此处公开的原理和特性一致的最宽范围。概述本专利技术的实施例提供高效太阳能面板。为了减少由太阳能面板内部电阻消耗的功率的部分，本专利技术的太阳能面板包括并联耦合的太阳能电池串。另外，为了确保本专利技术的太阳能面板与常规面板之间的输出兼容性，在制造设备结构之后，每个常规的正方形形状的晶片被分成若干切割电池，该若干切割电池可以是矩形形状的条带并且可以串联耦合，使得整个面板输出与常规面板基本上相同的开路电压。在太阳能电池制造过程期间，前金属栅格图案和后金属栅格图案被专门地设计为便于正方形形状的晶片分成切割电池。更具体地说，为基于激光的刻划和解理操作预留空间。为了减少遮蔽并且增大填充因子，在一些实施例中，以叠瓦图案连接电池。还可以通过按照电池或者电池组级别应用最大功率点跟踪(MPPT)技术和旁路保护以提高太阳能面板的性能。在一些实施例中，太阳能面板内的相应太阳能电池或者太阳能电池组耦合至MPPT集成电路(IC)芯片和旁路二极管。在本公开中，术语“常规太阳能电池”指的是典型地在常规晶片上制造的常规正方形形状或者伪正方形形状(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能面板，包括：多个太阳能电池，所述太阳能电池被布置成多个子组，每个子组包括若干太阳能电池；其中相应子组中的太阳能电池电气地串联耦合；其中太阳能电池的所述子组电气地并联耦合；其中每个子组中的太阳能电池的数量足够地大，使得所述太阳能面板的输出电压与常规太阳能面板的输出电压基本上相同，所述常规太阳能面板的所有基本上正方形形状的太阳能电池串联耦合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.13 US 14/153,608;2014.10.08 US 14/510,008;1.一种太阳能面板，包括：多个太阳能电池，所述太阳能电池被布置成多个子组，每个子组包括若干太阳能电池；其中相应子组中的太阳能电池电气地串联耦合；其中太阳能电池的所述子组电气地并联耦合；其中每个子组中的太阳能电池的数量足够地大，使得所述太阳能面板的输出电压与常规太阳能面板的输出电压基本上相同，所述常规太阳能面板的所有基本上正方形形状的太阳能电池串联耦合。2.根据权利要求1所述的太阳能面板，其中通过分割基本上正方形形状的太阳能电池来获得子组中的相应太阳能电池。3.根据权利要求2所述的太阳能面板，其中通过将基本上正方形形状的太阳能电池分割成三块来获得所述太阳能电池。4.根据权利要求1所述的太阳能面板，其中子组中的太阳能电池的数量与所述常规太阳能面板中串联耦合的基本上正方形形状太阳能电池的数量相同。5.根据权利要求1所述的太阳能面板，其中相应太阳能电池是矩形形状。6.根据权利要求1所述的太阳能面板，其中相应太阳能电池是双面隧穿异质结太阳能电池，所述双面隧穿异质结太阳能电池包括：基极层；在所述基极层的两个表面上沉积的第一和第二量子隧穿势垒(QTB)层；非晶硅发射极层；以及非晶硅表面场层；其中所述太阳能电池能够从两个表面吸收光。7.根据权利要求1所述的太阳能面板，其中相应太阳能电池包括第一侧上的第一金属栅格和第二侧上的第二金属栅格，其中所述第
\t一金属栅格包括位于所述第一侧上的边缘处的第一边缘母线，以及其中所述第二金属栅格包括位于所述太阳能电池的所述第二侧上的相对边缘处的第二边缘母线。8.根据权利要求7所述的太阳能面板，其中所述第一金属栅格和所述第二金属栅格包括电镀Cu层。9.根据权利要求7所述的太阳能面板，其中子组中的两个相邻太阳能电池被安置为使得一个太阳能电池的第一边缘母线与另一个太阳能电池的第二母线直接接触，从而便于所述两个相邻太阳能电池之间的串联连接以及消除其间未被覆盖的空间。10.根据权利要求1所述的太阳能面板，其中相应子组中的所述太阳能电池形成U形串。11.根据权利要求1所述的太阳能面板，其中所述相应子组中的所述太阳能电池物理地耦合。12.一种太阳能电池，包括：Si基极层；分别地在所述基极层的第一和第二表面上沉积的第一和第二量子隧穿势垒(QTB)层；非晶硅发射极层；非晶硅表面场层；第一金属栅格；以及第二金属栅格；其中所述太阳能电池是基本上正方形形状的；以及其中所述第一金属栅格和所述第二金属栅格各自包括由没被金属覆盖的空间彼此分离的多个栅格图案，所述空间便于所述太阳能电池的后续分割。13.根据权利要求12所述的太阳能电池，其中所述太阳能电池的第一侧上的相应栅格图案包括一组平行指状线和垂直于所述指状线的单母线，其中所述单母线位于所述指状线的一个端部处。14.根据权利要求13所述的太阳能电池，还包括与所述第一侧
\t上的所述相应栅格图案相对应的所述太阳能电池的第二侧上的第二栅格图案，其中所述第二栅格图案包括第二组指状线和位于所述第二组指状线的相对端部处的第二单母线，从而便于所述太阳能电池的双面操作。15.根据权利要求12所述的太阳能电池，其中没有被金属覆盖的所述空间的宽度在0.5mm与2mm之间。16.根据权利要求12所述的太阳能电池，其中相应金属栅格包括电镀Cu层。17.一种太阳能面板，包括：多个太阳能电池，所述太阳能电池被布置成多个子组，每个子组包括布置成多个排的若干太阳能电池；其中相应子组中的太阳能电池电气地串联耦合；其中电流方向在两个相邻排的太阳能电池中是相反的；其中太阳能电池的所述子组电气地并联耦合；其中每个子组中的太阳能电池的数量足够地大，使得所述太阳能面板的输出电压与常规太阳能面板的输出电压基本上相同，所述常规太阳能面板的所有基本上正方形形状的太阳能电池串联耦合。18.根据权利要求17所述的太阳能面板，其中通过分割基本上正方形形状的太阳能电池来获得子组中的相应太阳能电池。19.根据权利要求18所述的太阳能面板，其中通过将基本上正方形形状的太阳能电池分割成三块来获得所述太阳能电池。20.根据权利要求17所述的太阳能面板，其中子组中的太阳能电池的数量与所述常规太阳能面板中串联耦合的基本上正方形形状太阳能电池的数量相同。21.根据权利要求17所述的太阳能面板，其中相应太阳能电池是矩形形状。22.根据权利要求17所述的太阳能面板，其中相应太阳能电池是双面隧穿异质结太阳能电池，所述双面隧穿异质结太阳能电池包括：基极层；在所述基极层的两个表面上沉积的第一和第二量子隧穿势垒(QTB)层；非晶硅发射极层；以及非晶硅表面场层；其中所述太阳能电池能够从两个表面吸收光。23.根据权利要求17所述的太阳能面板，其中相应太阳能电池包括第一侧上的第一金属栅格和第二侧上的第二金属栅格，其中所述第一金属栅格包括位于所述第一侧上的边缘处的第一边缘母线，以及其中所述第二金属栅格包括位于所述太阳能电池的所述第二侧上的相对边缘处的第二边缘母线。24.根据权利要求23所述的太阳能面板，其中所述第一金属栅格和所述第二金属栅格包括电镀Cu层。25.根据权利要求7所述的太阳能面板，其中子组中的两个相邻太阳能电池被安置为使得一个太阳能电池的第一边缘母线与另一个太阳能电池的第二母线直接接触，从而便于所述两个相邻太阳能电池之间的串联连接以及消除其间未被覆盖的空间。26.根据权利要求17所述的太阳能面板，其中相应子组中的所述太阳能电池形成U形串。27.根据权利要求17所述的太阳能面板，其中所述相应子组中的所述太阳能电池物理地耦合。28.一种太阳能面板，包括：多个太阳能电池，所述太阳能电池被布置成多个子组，每个子组包括布置成多个排的若干太阳能电池；其中相应子组中的太阳能电池电气地串联耦合；其中太阳能电池的所述子组电气地并联耦合；其中每个子组中的太阳能电池的数量足够地大，使得所述太阳能面板的输出电压与常规太阳能面板的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨振凯，P·P·阮，王君俊，A·J·雷迪，徐征，
申请(专利权)人：光城公司，
类型：发明
国别省市：美国;US