太阳能电池组件和其安装方法技术

太阳能电池组件６０具有多个太阳能电池１４，这些太阳能电池在其各个吸收光表面上具有多个平行的凹槽８，每个凹槽具有一在其横向一侧的内侧面（电极形成内侧面）上用于引出输出的电极５；并具有用于以整体化方式支撑太阳能电池１４以使吸收光表面朝上的支架１０、５０。当考虑到各个所安装的太阳能电池１４的吸收光表面水平面的倾斜角β和太阳能电池组件的安装位置的纬度δ时，通过调整凹槽８的电极形成内侧面的安装方向可以增加年功率输出。这成功地提供了即使在太阳光斜向照射组件时也能均衡来自组件中各个太阳能电池的输出电流的太阳能电池组件。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能电池组件和安装太阳能电池组件的方法。
技术介绍
太阳能电池在其表面通常具有用于将产生的电能引到外部的指型电极。为了提高发电效率，电极更宽或更厚是较佳的，因为电极的截面积变得越大，电极的电阻率就越小。相反的，电极阻挡太阳光进入构成太阳能电池的半导体材料，结果降低了发电效率。通常，通过使用银涂胶网板印刷形成的电极占太阳能电池的吸收光表面总面积的8到12％，由此引起的荫蔽损耗(shadowing loss)被认为是努力改善发电效率的障碍。据了解，曾开发了一种通过降低荫蔽损耗提高发电效率的方法，涉及到OECO(斜向蒸发接触)太阳能电池，它具有多个制造于吸收光表面上的矩形、半圆形或三角形的截面的凹槽，并且具有仅在沿横向方向看形成于单独一侧的凹槽的各单独内侧面上的电极(″Renewable Energy，Vol.14，Nos.1-4，83-88(1998)，欧洲专利EP0905794A2). 虽然OECO太阳能电池在能量转换效率方面有很大的优势，但专利技术人通过研究发现由于其特殊设计，诸如形成电极于凹槽内侧面上，OECO太阳能电池的模块化产生了多种以前未遇到过的新问题。因为OECO太阳能电池仅在每个凹槽的一个侧面具有电极，荫蔽面积将根据太阳光的入射角度变化，因此，电池必然引起光生电流量的变化。这一点通过图2说明。如图2所示，对应入射角α的荫蔽面积的比率由B/(A+B+C)给出，而对应入射角α’的由B’/(A’+B’+C’)给出。这说明减少入射角会增加荫蔽损耗。为了使太阳能电池组件的发电效率最大化，必须均衡由组件中的各个太阳能电池得到的输出电流，因此均衡各个太阳能电池的转换效率是很重要的。但是即使使用具有相同基本性能的太阳能电池配置，甚至太阳光同样地照射电池，OECO太阳能电池组件在均衡来自各个太阳能电池的输出电流时也不总是成功的。这是因为如果不特别注意组件中各个电池的固定方向，荫蔽损耗的程度因电池不同而不同并且在太阳光斜向入射的情况下输出电流可能不一致。考虑到太阳能电池组件通常被安装于房屋或建筑物的屋顶，并且OECO太阳能电池仅在每个凹槽的各个侧面具有电极并且如上所述荫蔽损耗的变化取决于太阳光的入射角度，产生了另一个缺点，即日或年功率输出的总和可能取决于电极形成表面朝向的方向而不同，这可能阻碍太阳能电池组件的性能充分展现。因此本专利技术的主题是提供太阳能电池组件，其中即使在太阳光斜向入射的情况下，来自组成组件的各个太阳能电池的输出电流被均衡，以及一种有效安装如此组成的组件的方法。本专利技术的揭示作为前述问题的解决方案，本专利技术的太阳能电池组件包括多个在其各个吸收光表面上具有多个平行凹槽的太阳能电池，每个凹槽具有在其横向一侧的内侧面(在下文中被称为电极形成内侧面)上用于引出输出的电极；并且具有用于以整体化方式支撑太阳能电池以使吸收光面向上的支架；其中多个太阳能电池被固定于支架上以便凹槽的纵向基本相互一致，并使得电极形成内侧面被安置于同一侧。用于本专利技术的太阳能电池组件的如此配置的太阳能电池与上述的OECO太阳能电池一致。因为所述多个太阳能电池被固定于支架上以便凹槽的纵向基本相互一致，并使得电极形成内侧面被安置于同一侧，甚至在斜向入射的情况下日光太阳光可以以同样的角度照射到各个太阳能电池的电极形成内侧表面。这样成功地使可能发生在各各个太阳能电池内的荫蔽损耗趋于均衡，并使输出电流均衡。考虑到凹槽制造的方便性，太阳能电池的每个凹槽具有矩形、半圆形或三角形的截面是较佳的。本专利技术还提供安装本专利技术的太阳能电池组件的方法。更特别地，各个太阳能电池凹槽的电极形成内侧面的排列方向的调整取决于各个所安装太阳能电池的吸收光表面水平面的倾斜角度β，并且取决于太阳能电池组件的安装位置的纬度δ。专利技术人所作的验证已经揭示了仅在每个凹槽的各个侧面上具有电极形成内侧面的OECO太阳能电池显示完全不同的进入电极的太阳光强度的样式、荫蔽的程度和取决于组件状态或安装位置的纬度的日或年变化。然而通过定义各个太阳能电池的吸收光表面水平面的倾斜角度β为组件的状态，并通过调整取决于β和安装位置的纬度δ的电极形成内侧面的排列方向，本专利技术在太阳能电池组件成功地完全呈现其性能，结果增加了太阳能电池组件的日或年发电量。附图的简要说明附图说明图1所示的是典型的OECO太阳能电池的剖面结构示意图。图2所示的是形成于OECO太阳能电池的凹槽与电极和太阳光之间的关系的说明图。图3所示的是依照本专利技术的太阳能电池组件内的太阳能电池一种排列方式的透视图。图4所示的是依照本专利技术安装太阳能电池组件的方法。图5所示的是在使电极形成内侧面朝上时太阳能电池组件的典型安装的透视图。图6所示的是在使电极形成内侧面朝下时太阳能电池组件的典型安装的透视图。图7所示的是在具有朝南方向的屋顶上太阳能电池组件的典型安装的示意图。图8所示的是太阳能电池组件的一个实施例的示意图。图9所示的是用于产生公式(1)和(2)过程的流程图。图10所示的是太阳能电池组件的安装位置的纬度、转折点角度和电极形成内侧面的朝向之间关系的曲线图。图11所示的是当太阳能电池被置于北纬30°并且在25°的安装角度的情况时，荫蔽损耗取决于时间变化的曲线图。图12所示的是当太阳能电池被置于北纬30°并且在30°的安装角度的情况时，荫蔽损耗取决于时间变化的曲线图。图13所示的是当太阳能电池被置于北纬30°并且在35°的安装角度的情况时，荫蔽损耗取决于时间变化的曲线图。图14所示的是当太阳能电池被置于北纬50°并且在45°的安装角度的情况时，荫蔽损耗取决于时间变化的曲线图。图15所示的是当太阳能电池被置于北纬50°并且在50°的安装角度的情况时，荫蔽损耗取决于时间变化的曲线图。图16所示的是当太阳能电池被置于北纬50°并且在55°的安装角度的情况时，荫蔽损耗取决于时间变化的曲线图。图17所示的是安装角度和安置于北纬30°的太阳能电池组件吸收的太阳能的平均有效量之间的关系的曲线图。图18所示的是安装角度和安置于北纬50°的太阳能电池组件吸收的太阳能的平均有效量之间的关系的曲线图。图19所示的是形成于太阳能电池表面上的凹槽的尺寸的剖面示意图。图20所示的是用于解释凹槽的朝向根据屋顶的方向而改变的示意图。图21所示的是允许太阳能电池单元的朝向独立调整的太阳能电池组件的典型结构的剖面示意图。图22所示的是典型的具有吸收光表面的倾斜角度的可变机构的太阳能电池单元的剖面示意图。图23所示的是用于解释天文坐标系统的示意图。图24所示的是太阳能电池组件和太阳能电池的凹槽的纵向、相对水平面的位置关系和安装角度之间的关系的透视图。图25所示的是不同方位角ψ、纬度δ和转折点角度β之间的关系的曲线图。实施本专利技术的最佳模式以下段落将参考附图描述实施本专利技术的最佳模式，其中需要理解本专利技术决不限于这些实施本专利技术的最佳模式。图1是显示用于本专利技术的太阳能电池组件的太阳能电池的典型的剖面结构的示意图。太阳能电池14被配置以使大量约几百微米宽并约100微米深的凹槽8平行形成于由硅单晶铸块切出的p型硅单晶衬底2的第一主表面(吸收光表面)24上。该凹槽8可以使用一组几百到几千个同心连接的共同旋转的旋转刀片一起刻槽，其中也可以将刻槽操作分为几步运作。在具有因此形成于其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一太阳能电池组件，其特征在于，包括：　　　　在其各个吸收光表面具有多个平行凹槽的多个太阳能电池，每个凹槽具有在其横向一侧的内侧面下称电极形成内侧面上的用于引出输出的电极；以及　　　　用于以整体化方式支撑太阳能电池使得吸收光面向上的支架，　　　　其中所述多个太阳能电池被固定于支架上以使凹槽的纵向基本相互一致，并使得电极形成内侧面被安置于同一侧。

【技术特征摘要】
JP 2001-2-1 25681/01;JP 2001-3-19 79527/011.一太阳能电池组件，其特征在于，包括在其各个吸收光表面具有多个平行凹槽的多个太阳能电池，每个凹槽具有在其横向一侧的内侧面下称电极形成内侧面上的用于引出输出的电极；以及用于以整体化方式支撑太阳能电池使得吸收光面向上的支架，其中所述多个太阳能电池被固定于支架上以使凹槽的纵向基本相互一致，并使得电极形成内侧面被安置于同一侧。2.如权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述多个太阳能电池被固定到支架以便电极形成内侧面的位置在第一位置和第二位置之间任意选择，第一和第二位置在平行于吸收光表面的平面内是180°颠倒的关系。3.如权利要求2所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述多个太阳能电池共同固定于电池保持部件，电池保持部件固定于作为支架的安装基座，并被配置...

【专利技术属性】
技术研发人员：生岛聪之，大冢宽之，高桥正俊，渡部武纪，阿部孝夫，
申请(专利权)人：信越半导体株式会社，信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]