具有四端叠层太阳能电池布置的太阳能电池板制造技术

技术编号:24335130 阅读:76 留言:0更新日期:2020-05-29 21:58
一种太阳能电池板(1)包括硅基电池的硅电池子模块(14)、前透明板(10)和背板(16)。背板设置有至少连接至每个硅电池的后表面电接触上的第一导电图案(161)。前透明板与硅电池之间设置有薄膜光伏子模块(12),该组件包括已布置的薄膜电池(22),该薄膜电池具有两个连接背板上第二导电图案(162)的光伏子模块接触(V1、V2)。背板用于四端子布线,第一图案用于硅电池,第二图案用于薄膜电池。薄膜电池布置在第一组电池(24)和至少第二组电池(26)中,每一组电池串联在一起。第一组与第二组在光伏子模块的接触之间并联连接。

Solar panel with four end stack arrangement

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有四端叠层太阳能电池布置的太阳能电池板
本专利技术涉及一种太阳能电池板。另外,本专利技术涉及一种制造太阳能电池板的方法。
技术介绍
目前,叠层太阳能电池或更普遍的多结太阳能电池被视为以硅片为基础的硅技术实现更高效率的有力竞争者。叠层可具有二端(2T)、三端(3T)和四端(4T)的几何结构。通常不考虑3T几何形状,因为叠层太阳能电池的中间层需要电流传输。2T叠层太阳能电池在顶部和底部上各包括一个电极,而在4T叠层太阳能电池中,两个独立的太阳能电池装置互相堆叠,在上部装置和下部装置之间有透明隔离层。与2T叠层相比,4T叠层具有各种优势。对于2T叠层太阳能电池的要求是顶部和底部太阳能电池的电流需要匹配。电流匹配通常是在标准测试条件下建立的。对于4T叠层太阳能电池,顶部太阳能电池和底部太阳能电池的电压和电流彼此独立,然而,在各自独立输出的直流转换过程中,这些电压可通过使用用于顶部太阳能电池和底部太阳能电池的独立直流转换器转换为单一输出水平。由于入射角、天气、季节等引起的光谱变化可引起电流失配,从而导致2T叠层中相当大的功率损耗。另外,对于包括顶部薄膜太阳能电池和底部晶体硅太阳能电池的2T叠层太阳能电池,由于必须在晶体硅太阳能电池上生成薄膜器件,因而制造过程非常复杂。具有60个硅片、尺寸为1×1.6m2的晶体硅模块可产生大约40V的输出电压。例如具有尺寸相同且所有电池串联连接的钙钛矿基薄膜太阳能电池的薄膜组件可产生约220V的输出电压,前提是电池宽度约为4mm,并且电池长度垂直于其1米的短边缘。薄膜组件和晶体硅组件之间巨大的电压差异在将它们组合成4端叠层太阳能电池板时可能会产生问题,例如由于DC-DC变换器(中的组件)的电压兼容性或者安全法规所致。因此,降低薄膜组件的光伏组件接触端子之间的输出电压是有益的。使用4T叠层太阳能电池需要为底部太阳能电池和顶部太阳能电池提供接线。当必须分别为顶部和底部子模块构造布线,并且必须在单独的工艺步骤中将顶部子模块和底部子模块连接至它们互连的线路时,这增加了制造的复杂性和成本。本专利技术的目的是提供一种改进的4T叠层太阳能电池器件和制造这种4T叠层太阳能电池器件的方法,以克服或者减轻上述有害影响。
技术实现思路
上述目的通过根据权利要求1所述的太阳能电池板来实现。另外,本专利技术涉及根据权利要求14所述的方法。本专利技术设置如下:生成至少两个子模块:一个或多个第一底部子模块,例如基于硅太阳能电池,第一底部子模块中布置了多个底部太阳能电池(例如基于晶体硅);以及一个或多个第二顶部子模块(例如基于薄膜),其中布置了多个顶部太阳能电池组(例如基于薄膜)。每个子模块都设有两个接触端子。在底部子模块的背侧,第一双端子接线布局设置为用于与底部子模块的接触端子或与底部子模块的单元的接触端子进行电连接,以及第二双端子接线布局设置为用于与顶部子模块或与顶部子模块的单元的接触端子进行电连接。这些接线布局可例如设置为导电背板中的图案。每个双端子接线布局均设有两个接触端子,如果接线布局是在导电背板中创建的,则表示为背板接触端子,即,用于底部子模块的两个接触端子和用于顶部子模块的两个接触端子。以下描述具体针对导电背板,但是类似地适用于用于接线布局的其他材料,诸如金属焊带的图案。顶部子模块可在前透明板的面向底部子模块的硅晶片的表面上生成。通过在前透明板的表面上构造多个顶部太阳能电池的布置,可在不干扰底部子模块上的太阳能电池的情况下使用制造薄膜太阳能电池的标准方法。顶部太阳能电池以串联连接布置在至少两个分支内,该分支具有第一组串联电连接的顶部太阳能电池和第二组串联电连接的顶部太阳能电池,其中这两个分支并联连接在顶部子模块的背板接触端子中的一个与顶部子模块的背板接触端子中的另一个之间。与所述多个顶部太阳能电池中的所有顶部太阳能电池的单一串联连接相比,通过设置第一组和第二组的并联连接,降低了多个顶部太阳能电池的开路电压。由于串联在一起,因而顶部太阳能电池的开路电压通常高于底部太阳能电池的开路电压,这样,可使顶部子模块的开路电压更接近基于硅片的底部子模块的开路电压。因此,在使用太阳能电池板期间,可使用单个DC-DC转换器来转换底部子模块的输出电压和顶部子模块的输出电压,或可使用具有两个输入的DC-DC转换器,以便更优化地工作。根据一个方面,本专利技术提供了如上所述的太阳能电池板,其中,背板的第一导电图案具有提供多个硅基太阳能电池的串联连接的布局,使得一个硅基太阳能电池的一个极性的背接触部连接至相邻硅基太阳能电池的相反极性的背接触部。根据一个方面,本专利技术提供了如上所述的太阳能电池板,其中,光伏子模块接触端子与第二导电图案布局的电连接位于背板的外边缘处,该外边缘围绕背板上的基于晶体硅的太阳能电池的布置;和/或位于一对相邻的基于晶体硅太阳能电池之间的位置。根据一个方面,本专利技术提供了如上所述的太阳能电池板,其中,第一导电图案是具有分隔间隔的二维路径,以及第二导电图案设置在该分隔间隔内。根据一个方面,本专利技术提供如上所述的太阳能电池板,其中,一个光伏子模块接触端子连接至第二导电图案的第一部分,该第一部分设置为第一极性端子,并且另一光伏子模块接触端子连接至第二导电图案的第二部分,该第二部分设置为与第一极性相对的第二极性端子。根据一个方面,本专利技术提供如上所述的太阳能电池板,其中,每个薄膜光伏子模块接触端子均包括薄膜接触焊盘,该薄膜接触焊盘设置在前透明板的面向基于硅太阳能电池的子模块的表面上;背板包括对应于每个薄膜接触焊盘的背板接触焊盘,并且太阳能电池板包括薄膜接触焊盘与背板接触焊盘之间的互连导电体。根据一个方面,本专利技术提供如上所述的太阳能电池板,其中,薄膜接触焊盘是前透明板上的薄膜层或薄膜层结构的图案化区域。根据一个方面,本专利技术提供如上所述的太阳能电池板,其中,互连导电体包括导电粘合材料。根据一个方面,本专利技术提供如上所述的太阳能电池板,其中,互连导电体为点形或线形或层形。根据一个方面,本专利技术提供如上所述的太阳能电池板,其中,薄膜太阳能电池基于作为光伏材料的钙钛矿材料。根据一个方面,本专利技术提供如上所述的太阳能电池板,其中,前透明板通过多个薄膜太阳能电池与多个基于晶体硅太阳能电池之间的透明封装层连接至基于硅太阳能电池的子模块。根据一个方面,本专利技术提供如上所述的太阳能电池板,还包括DC-DC转换器,其可操作用于转换来自第一导电图案的第一输出电压和来自第二导电图案的第二输出电压。根据一个方面,本专利技术提供了太阳能电池板的制造方法,包括:设置基于硅太阳能电池的子模块,该子模块保持多个硅基太阳能电池的布置;设置前透明板和背板;在背板设置至少第一导电图案;将基于硅太阳能电池的子模块设置在前透明板与背板之间,其中,前透明板在多个硅基太阳能电池的前表面上方,其中,多个硅基太阳能电池在后表面上均设有电接触部,其中每个后表面均设置在背板上,使得基于硅太阳能电池的子模块的每个硅基太阳能电池均与第一导电图案电连接;在前透明板的面向基本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种太阳能电池板,包括基于硅太阳能电池的子模块、前透明板和背板,所述子模块设有多个硅基太阳能电池布置;/n所述背板设置有至少第一导电图案;/n所述多个硅基太阳能电池在后表面上均设有电接触部,其中每个后表面均设置在所述背板上,使得所述基于硅太阳能电池的子模块的每个硅基太阳能电池均电连接至所述第一导电图案;/n所述前透明板设置在所述多个硅基太阳能电池的所述前表面上方,/n其中,薄膜光伏子模块设置在所述前透明板与所述基于硅太阳能电池的子模块之间,所述薄膜光伏子模块包括多个薄膜太阳能电池,并且设置由两个光伏子模块接触端子,所述光伏子模块接触端子处于使得所述光伏子模块接触端子电连接至所述背板上的第二导电图案的布局中,所述第二导电图案与所述背板上的所述第一导电图案的位置不重合,以及所述背板布置成用于四端子布线布局,其中,所述第一导电图案用于提供至所述多个硅基太阳能电池的电连接,所述第二导电图案用于提供至所述多个薄膜太阳能电池的电连接,以及/n其中,所述多个薄膜太阳能电池在阵列中成串联连接,所述多个薄膜太阳能电池包括串联电连接的第一组薄膜太阳能电池和串联电连接的至少第二组薄膜太阳能电池;所述第一组与所述第二组在所述光伏子模块接触端子之间成并联电连接,所述并联电连接的一端连接至所述光伏子模块接触端子中的一个,所述并联电连接的另一端连接至所述光伏子模块接触端子中的另一个。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170711 NL 20192261.一种太阳能电池板,包括基于硅太阳能电池的子模块、前透明板和背板,所述子模块设有多个硅基太阳能电池布置;
所述背板设置有至少第一导电图案;
所述多个硅基太阳能电池在后表面上均设有电接触部,其中每个后表面均设置在所述背板上,使得所述基于硅太阳能电池的子模块的每个硅基太阳能电池均电连接至所述第一导电图案;
所述前透明板设置在所述多个硅基太阳能电池的所述前表面上方,
其中,薄膜光伏子模块设置在所述前透明板与所述基于硅太阳能电池的子模块之间,所述薄膜光伏子模块包括多个薄膜太阳能电池,并且设置由两个光伏子模块接触端子,所述光伏子模块接触端子处于使得所述光伏子模块接触端子电连接至所述背板上的第二导电图案的布局中,所述第二导电图案与所述背板上的所述第一导电图案的位置不重合,以及所述背板布置成用于四端子布线布局,其中,所述第一导电图案用于提供至所述多个硅基太阳能电池的电连接,所述第二导电图案用于提供至所述多个薄膜太阳能电池的电连接,以及
其中,所述多个薄膜太阳能电池在阵列中成串联连接,所述多个薄膜太阳能电池包括串联电连接的第一组薄膜太阳能电池和串联电连接的至少第二组薄膜太阳能电池;所述第一组与所述第二组在所述光伏子模块接触端子之间成并联电连接,所述并联电连接的一端连接至所述光伏子模块接触端子中的一个,所述并联电连接的另一端连接至所述光伏子模块接触端子中的另一个。


2.根据权利要求1所述的太阳能电池板,其中,所述背板的所述第一导电图案具有提供所述多个硅基太阳能电池的串联连接的布局,使得一个硅基太阳能电池的一种极性的背接触部与相邻硅基太阳能电池的相反极性的背接触部连接。


3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池板,其中,所述光伏子模块接触端子与所述第二导电图案布局的所述电连接在所述背板的外边缘处,所述外边缘围绕所述背板上的基于晶体硅的太阳能电池的所述布置。


4.根据权利要求1或2或3所述的太阳能电池板,其中,所述光伏子模块接触端子与所述第二导电图案布局的所述电连接位于一对相邻的基于晶体硅的太阳能电池之间的位置。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的太阳能电池板,其中,所述第一导电图案是具有分隔间隔的二维路径,并且所述第二导电图案设置在所述分隔间隔内。


6.根据权利要求5所述的太阳能电池板,其中,所述一个光伏子模块接触端子连接至所述第二导电图案的第一部分,所述第一部分设置为第一极性的端子,并且所述另一个光伏子模块接触端子连接至所述第二导电图案的第二部分,所述第二部分设置为与所述第一极性相反的第二极性的端子。


7.根据上述权利要求中任一项所述的太阳能电池板,其中,每个薄膜光伏子模块接触端子均包括薄膜接触焊盘...

【专利技术属性】
技术研发人员:约翰尼斯·艾德里安努斯·玛丽亚·万鲁斯马伦齐格弗里德·克里斯蒂安·维恩斯特拉张栋马库斯·约翰·詹森
申请(专利权)人:荷兰应用自然科学研究组织TNO
类型:发明
国别省市:荷兰;NL

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