阅读说明：本技术 一种太阳能电池组件及其制备方法 (Solar cell module and preparation method thereof ) 是由 杨武保 于 2018-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种太阳能电池组件及其制备方法,该组件的特征为：组件为片状结构,厚度为1cm-50cm。组件在成型后柔性弯折变形性大于10％,在成型过程中的柔性弯折变形性大于50％；组件具有完全透光性,其透光率可达到组件中所使用的玻璃或塑料的透光率的90％甚至更高；本组件中的太阳能电池片为立体平行放置,两个太阳能电池片之间,为透明材料隔开；太阳能电池片的法线方向,与太阳能电池组件的外表面平行,或者成一定角度。该组件在应用于替代建筑玻璃窗口或幕墙、建筑墙面、建筑屋顶,以及覆盖任何裸露在阳光下的建构或废弃物,实现光伏技术更大规模的应用,具有重大价值。(The invention discloses a solar cell module and a preparation method thereof, and the module is characterized in that: the component is of a sheet structure and has a thickness of 1cm-50 cm. The flexible bending deformability of the assembly after molding is more than 10%, and the flexible bending deformability in the molding process is more than 50%; the module has complete light transmission, and the light transmission can reach 90% or even higher of that of glass or plastic used in the module; the solar cells in the module are arranged in parallel in a three-dimensional way, and the two solar cells are separated by a transparent material; the normal direction of the solar cell is parallel to the outer surface of the solar cell module or forms a certain angle. The component is applied to replacing building glass windows or curtain walls, building wall surfaces and building roofs and covering any construction or waste exposed to the sun, realizes the large-scale application of the photovoltaic technology and has great value.)

一种太阳能电池组件及其制备方法

技术领域

本发明涉及太阳能应用领域，具体涉及一种通过将太阳能电池片用透光材料隔开、叠加起来形成的柔性、透光的太阳能电池组件及其制备方法。

背景技术

据报道，2017年，中国发电量为57118.2亿度电，但同时全社会用电量为63077亿度。可见，我国仍然具有较大的供电压力。为了进一步降低电力供应的压力，清洁无污染的光伏发电技术被认为是最有前途的方向之一。但是2017年，中国光伏发电量为1182亿度电，仅占全部发电量的2％，还远远不能满足社会快速发展的需要。

为了加快光伏发电产业发展的发展，加大光伏发电的装机容量，我国推行了光伏电站、分布式光伏电站等多种产业路线。然而，对于光伏电站而言，最大的制约因素在于对建设用地的限制。目前必须是荒山荒地，才能用于光伏电站建设。而对于分布式光伏电站，尤其是在建筑物上面搭建光伏电池板的光伏屋顶、光伏墙已经开始应用，且一直受到国家鼓励。分布式光伏电站所发出的电，还可以无条件并入电网，被电力公司按照国家政策予以收购。但是光伏屋顶对承重存在一定要求，光伏墙、光伏玻璃的美观性较差，以及安全性、可靠性、转化效率等，这些因素和问题也一直困扰着分布式光伏电站的发展。

发明内容

本发明旨在提供一种柔性、透光太阳能电池组件及其制备方法，以实现对光照的高效利用。当该太阳能组件用于建造物表面时，既不会影响其对透光性的要求，也不增加建造物的载荷特性。

本发明所述的太阳能电池组件，其为片状结构，厚度为1cm-50cm，真实写照可以与玻璃、透明塑料板比拟；组件的外形，满足安装位置的特别需求。

太阳能电池组件中，太阳能电池片的排布方式不同于常规组件中太阳能电池片的平铺密排，而是将以立体平行排列的方式设置，即相邻两个太阳能电池片之间相互平行，并沿其法线方向上下排列，两个太阳能电池片之间使用透明材料隔开；太阳能电池片的法线方向，与太阳能电池组件的迎光面，也即组件外表面平行，或者倾斜呈一定角度。

太阳能电池组件中太阳能电池片之间的透光材料为柔性区域，占组件总组成区域的量可达99％，使得组件在变形过程中，变形量完全被透光柔性材料吸收，太阳能电池片不变形，光伏性能不改变。本发明所述的太阳能电池组件，在成型过程中的柔性弯折变形性大于50％，在成型后的柔性弯折变形性大于10％。

太阳能电池组件具有良好的透光性。当太阳光照射在太阳能电池组件的迎光面，也即组件外表面时，在平行于太阳能电池片的方向上，太阳能电池组件的遮光率与太阳能电池片在组件外表面上的截面积成正比，即遮光率＝太阳能电池片在组件外表面上的截面积/相邻太阳能电池片之间的间距。优选的，太阳能电池片在组件外表面上的截面积为0.1-0.9mm，且两个太阳能电池片之间的间距10-500mm，其在平行于太阳能电池片方向上的遮光率为0.02％-9％之间。也即，太阳能电池组件总体在平行于太阳能电池片方向上的透光率，可达到所使用透明材料透光率的90％以上。

太阳能电池组件的光伏效率，与所采用的光伏太阳能电池片的光伏效率相同甚至略高。采用高效光伏电池，如异质结、PERC、背电极等高效光伏电池时，所得到的光伏组件的效率不低于常规组件方式下的光伏效率。本发明中，太阳能电池片光伏表面与太阳光入射线垂直，位于上方的光伏太阳能电池片，其形成的光阴影正好不遮挡相邻位于下方的光伏太阳能电池片；电池组件中的太阳能电池片，均具有最大的光伏效率，从而使整个组件具有最大的光伏效率。优选的，太阳能电池片法线与电池组件表面的夹角为18°-39°时，电池组件具有较高的光伏效率。

本发明太阳能电池组件所采用的太阳能电池片，可以是晶硅电池、薄膜电池或者其他现有的太阳能电池片。通过设计组件内各个太阳能电池片之间的串并联接线方式，可以获得任意所需要的电能输出特性。

本发明所述的太阳能电池组件还可以通过以下方法和工艺制备：

在柔性透光材料上面，粘接一片太阳能电池片；随后，在太阳能电池片上，接着粘接柔性透光材料，其中柔性透光材料的厚度为10mm-500mm；之后，在柔性透光材料上，再粘接一片太阳能电池片；重复上述步骤，形成一个长方体；最后，沿着切面对该长方体进行切割。即得太阳能电池组件。

所述切面，是切割过程预设的路径方向。该切面与太阳能电池片所在平面垂直；或者切面与太阳能电池片所在平面保持51°-72°的角度。

附图说明

图1是太阳能电池组件的结构示意图(侧视图)；

图2-1至2-5是本发明实施过程示意图；

图2-1为光伏太阳能电池片俯视图，图中，1-1为光伏转换功能区，1-2为电流聚集、导通区，1-3为正极接线，1-4为负极接线；

图2-2为太阳能电池片与透光材料叠加形成的长方体，图中，1为太阳能电池片，2为透光材料；

图2-3为柔性透光光伏组件形成示意图，对图2-2的长方体，从3的切面位置进行切割，即形成所需要的柔性透光组件；

图2-4是对图2-2从3的切面位置切割，3与太阳能电池片的法线方向不垂直；

图2-5是透光材料和太阳能电池片形成斜面长方体，并沿着与斜面平行的方向从切面位置3切割。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

在一个或者多个实施例中，太阳能电池组件为片状结构，厚度为1cm-50cm，如图1中所示，1为太阳能电池片，2为透光材料，1-3为正极接线，1-4为负极接线。其中，太阳能电池片并沿其法线方向上下排列，并且相互平行；两个太阳能电池片之间，使用透明材料隔开。从太阳能电池片的俯视图来看，即图2-1，图中阴影部分为太阳能电池片，用于完成吸收光照，并输出转化后的电能。其中1-1为光伏转换功能区，用于吸收光照；1-2为电流聚集、导通区，1-3为正极接线，1-4为负极接线。透光材料可以选择EVA透明胶、柔性树脂等透光性能良好的材料。

在一个或者多个实施例中，太阳能电池组件具有良好的透光性。在平行于太阳能电池片的方向上，太阳能电池组件的遮光率与太阳能电池片在组件外表面上的截面积成正比，即遮光率＝太阳能电池片在组件外表面上的截面积/(相邻太阳能电池片之间的间距)。优选的实施例中，太阳能电池片厚度，即太阳能电池片在电池组件外表面上的截面积为0.1-0.9mm，且两个太阳能电池片之间的间距，即其所在平面之间的距离为10-500mm，则在平行于太阳能电池片方向上的遮光率为0.02％-9％之间。也即电池组件总体在平行于太阳能电池片方向上的透光率，可达到所使用透明料透光率的90％以上。

在一个或者多个实施例中，太阳能电池片采用高效光伏电池，如异质结、PERC、背电极等高效光伏电池，所得到的光伏组件的效率不低于常规组件方式下的光伏效率甚至略高。

在图1中的实施例中，太阳能电池片的法线方向(与太阳能电池片表面垂直的方向)，与太阳能电池组件的迎光面，也即外表面平行。在一个或者多个实施例中，太阳能电池片光伏转换功能区表面与太阳光入射线垂直，处于上部的一个光伏太阳能电池片，其形成的光阴影正好不遮挡相邻且处于下部的另一片光伏太阳能电池片。优选的，太阳能电池片法线与电池组件外表面的夹角为18°-39°时，电池组件具有较之其它夹角更高的光伏效率。

在一个或者多个实施例中，本发明太阳能电池组件所采用的太阳能电池片，选自异质结太阳能电池、PERC太阳能电池、背电极太阳能电池、晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池的一种或者多种。通过设计组件内各个太阳能电池片之间的串并联接线方式，可以获得任意所需要的电能输出特性。

在一个或者多个实施例中，太阳能电池组件中太阳能电池片之间的透光材料为柔性区域占组件总组成区域的量可达99％，使得组件在变形过程中，变形量完全被透光柔性材料吸收，太阳能电池片不变形，光伏性能不改变。本发明所述的太阳能电池组件，在成型过程中的柔性弯折变形性大于50％，在成型后的柔性弯折变形性大于10％。

为制造出本发明所述的太阳能电池组件，其制备的方法可以按照图2-1至2-3的方式制造。即在柔性透光材料2上面，粘接一片太阳能电池片1(图2-1)，太阳能电池片上面，接着粘接柔性透光材料2，透明薄片的厚度在1cm-500mm，上面接着粘接太阳能电池片1，循环往复，形成一个长方体(图2-2)；沿着长方体中，沿着切面3的方向，对该长方体进行切片(图2-3)，即得到所需的太阳能电池组件。

所述切面，是切割过程预设的路径方向。在一个或者多个实施例中，该切面与太阳能电池片所在平面垂直。在其它实施例中，也可以以一定角度倾斜度，对该长方体进行切割(图2-4)。优选的，为得到太阳能电池片法线与电池组件外表面的夹角为18°-39°的太阳能电池组件，图2-4中的切面3应与太阳能电池片平面保持51°-72°的角度。

在其它实施例中，在上述太阳能电池片、透光材料叠加过程中，形成一个斜面的倾斜长方体，沿着斜面对该叠加体进行切割(图2-5)，即得到具有一定倾斜角的柔性透光太阳能电池组件。

实施例一：

选择长度20cm、宽度4.5cm、光伏效率22％的高效异质结太阳能电池作为太阳能电池片1，厚度1cm的EVA透明胶作为透光材料2，在太阳能电池片1的长边的两侧，分别焊接有宽度方向均匀分布的3根太阳能电池片正极导线1-3和负极导线1-4；

底层是EVA 2、上面叠加粘接1，然后2、1依次叠加，共10片太阳能电池片1，最上面是2，形成一个高度22cm、长度20cm、宽度4.5cm的长方体；

沿着长度方向，沿着太阳能电池片法线方向，对该长方体进行切割，即得到光伏效率22％，在平行于太阳能电池片方向上的遮光率为9％的透光柔性的太阳能电池组件；

对每一片柔性透光太阳能电池组件，对其中10片太阳能电池片之间正负极的连接，根据输出需要，可以是全部并联输出、全部串联输出、或者部分串联、部分并联输出。

实施例二：

选择长度20cm、宽度4.5cm、光伏效率22％的高效异质结太阳能电池作为太阳能电池片1，厚度50cm的EVA透明胶作为透光材料2，在太阳能电池片1的长边的两侧，分别焊接有宽度方向均匀分布的3根太阳能电池片正极导线1-3和负极导线1-4；

底层是EVA 2、上面叠加粘接1，然后2、1依次叠加，共10片太阳能电池片1，最上面是2，形成一个高度560cm、长度20cm、宽度4.5cm的长方体；

沿着长度方向，沿着与太阳能电池片平面夹角呈72°的切面，对该长方体进行切割，即得到光伏效率22％，在平行于太阳能电池片方向上的遮光率为0.02％的透光柔性的太阳能电池组件；

对每一片柔性透光太阳能电池组件，对其中10片太阳能电池片之间正负极的连接，根据输出需要，可以是全部并联输出、全部串联输出、或者部分串联、部分并联输出。

实施例三：

选择长度20cm、宽度4.5cm、光伏效率22％的高效异质结太阳能电池作为太阳能电池片1，厚度1cm的EVA透明胶作为透光材料2，在太阳能电池片1的长边的两侧，分别焊接有宽度方向均匀分布的3根太阳能电池片正极导线1-3和负极导线1-4；

底层是EVA 2、上面叠加粘接1，然后2、1依次叠加，共10片太阳能电池片1，最上面是2，叠加成，形成一个高度22cm、长度20cm、宽度4.5cm的斜边平行长方体；其中长方体沿电池片叠加方向上呈斜面，且与水平面呈51°的夹角。

沿着长度方向，沿着与太阳能电池片平面夹角呈51°的切面，对该长方体进行切割，即得到光伏效率22％，在平行于太阳能电池片方向上的遮光率为9％的透光柔性的太阳能电池组件。

对每一片柔性透光太阳能电池组件，对其中10片太阳能电池片之间正负极的连接，根据输出需要，可以是全部并联输出、全部串联输出、或者部分串联、部分并联输出。

以上所述，仅是本发明较佳的实施方式，并非对本发明的技术方案做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例做任何简单修改，形式变化和修饰，均落入本发明的保护范围。