一种太阳能电池模组、高效叠层曲面光伏瓦及其制备方法
阅读说明：本技术 一种太阳能电池模组、高效叠层曲面光伏瓦及其制备方法 (Solar cell module, efficient laminated curved surface photovoltaic tile and preparation method thereof ) 是由 程晓龙 于 2021-06-10 设计创作，主要内容包括：本发明的目的在于提供一种太阳能电池模组、高效叠层曲面光伏瓦及其制备方法,一种太阳能电池模组,包括切片电池,还包括叠串结构和汇流带,其中,所述叠串结构包括两个或两个以上相邻叠层设置的电池串结构,且叠串结构中每列相互层叠的多个切片电池形成垂直于电池串结构的串接方向的叠层结构；所述叠层结构中,相邻的两个切片电池之间具有重合区域,所述重合区域内设置有绝缘条,所述汇流带,用于将叠串结构中的多个电池串结构进行串联或并联以形成串并联结构。该太阳能电池模组能够大幅度降低切片电池之间的排布间隙和主栅焊带的遮挡面积,进而使电池片的排布面积和受光面积同时达到最大化。(The invention aims to provide a solar cell module, a high-efficiency laminated curved photovoltaic tile and a preparation method thereof, wherein the solar cell module comprises sliced cells, a stack structure and a bus bar, wherein the stack structure comprises two or more than two adjacent stacked cell string structures, and each row of a plurality of mutually stacked sliced cells in the stack structure form a stacked structure vertical to the serial connection direction of the cell string structures; in the laminated structure, an overlapping area is formed between two adjacent sliced batteries, an insulating strip is arranged in the overlapping area, and the bus bars are used for connecting a plurality of battery string structures in the laminated string structure in series or in parallel to form a series-parallel structure. The solar cell module can greatly reduce the arrangement gap between the sliced cells and the shielding area of the main grid welding strip, so that the arrangement area and the light receiving area of the cell pieces can be maximized simultaneously.)
技术领域
本发明涉及光伏瓦领域，具体是一种太阳能电池模组、高效叠层曲面光伏瓦及其制备方法。
背景技术
当前曲面光伏瓦中的电池片采用柔性薄膜太阳能电池片或将晶体硅太阳能电池片进行切片变小，然后进行常规串焊形成电池串和电池模组，然后采用前板玻璃、粘合剂、太阳能电池模组、背板等材料进行组合封装。
但是，现有技术的不足之处在于：柔性薄膜太阳能电池转换效率低，采用晶体硅太阳能电池切片设计时，当电池串与曲面平行时，过小的晶体硅切片电池产生大量串焊间隙，导致组件效率低，并且由于曲面造型在受光质量不一致时会导致组件输出大幅下降，采用晶体硅太阳能电池切片设计时，当电池串与曲面垂直时，串间间隙数量增多，同时主栅焊带的遮挡面积也增多，导致组件效率很低，采用导电胶技术的高效叠瓦设计时，当电池串与曲面平行时，更小的裁切，产生更多的叠层位置，使导电胶用量大幅增加，组件CTM更差，并且由于曲面造型在受光质量不一致时会导致组件输出大幅下降，采用导电胶技术的高效叠瓦设计时，当电池串与曲面垂直时，需要对已有切片在长度方向上继续进行更小的等分切片，组成窄条的电池串，更多的切割形成更多的功率损耗，同时形成的数量众多的串间间隙又导致组件效率更低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能电池模组、高效叠层曲面光伏瓦及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种太阳能电池模组，包括切片电池，还包括叠串结构和汇流带，其中，所述叠串结构包括两个或两个以上相邻叠层设置的电池串结构，且叠串结构中每列相互层叠的多个切片电池形成垂直于电池串结构的串接方向的叠层结构；所述叠层结构中，相邻的两个切片电池之间具有重合区域，所述重合区域内设置有绝缘条，所述汇流带，用于将叠串结构中的多个电池串结构进行串联或并联以形成串并联结构，以及用于将所述串并联结构的两个电极连接并汇流至输出位置以形成汇流出线结构，所述输出位置用于与所述连接器电连接；
其中，所述电池串结构包括至少两个切片电池和用于将切片电池进行串联焊接的主栅焊带，所述切片电池的正面靠近其长边一侧设置有正面主栅，所述切片电池的背面且与所述正面主栅的相对侧设置有背面主栅，相邻的两个切片电池以正面和背面依次交替的方式与所述主栅焊带进行焊接。
进一步改进的是：所述正面主栅的一侧边沿与所述切片电池边沿的间隙距离为0.01mm-0.5mm，所述正面主栅的宽度为0.01mm-2mm，所述主栅焊带厚度为0.05mm-0.15mm，所述背面主栅的一侧边沿与切片电池的长边边沿的间隙距离为不大于切片电池宽度尺寸的50％且不小于叠片尺寸，背面主栅宽度数值为0.01mm-8mm。
进一步改进的是：所述背面主栅靠近该长边的一侧边沿与该长边边沿的间隙距离为2mm-8mm。
进一步改进的是：所述电池串结构上并联着若干个旁路二极管，每个旁路二极管对应电连接在电池串结构中的对应数量的部分切片电池的两端，所述二极管的数量小于等于电池串结构的切片电池数量。
进一步改进的是：主栅焊带在长度方向上的串接间隙区域的形状为平整状或圆弧状或波浪状或Z字状或V字状。
进一步改进的是：所述电池串结构中相邻两个切片电池之间的串片间距为0.5mm-2mm。
进一步改进的是：所述叠层结构中，其中一个切片电池的正面主栅形成的焊接区域位于重合区域内，并被相邻的另一个切片电池覆盖遮挡，所述重合区域宽度为0.1mm-1mm。
本发明还提供一种高效叠层曲面光伏瓦，包括前板、背板和连接器，还包括通过粘合剂和粘合剂粘连在所述前板与背板之间的如前述中的任意一项太阳能电池模组。
本发明还提供一种高效叠层曲面光伏瓦制备方法，该方法包括：
将裁切好的主栅焊带与切片电池的正面主栅对齐并进行焊接；
对相邻的两个焊接有主栅焊带的切片电池进行层叠并通过绝缘条对其重合区域做绝缘处理以形成叠层连接；
将多个叠层连接的切片电池依次对齐粘接，形成叠层结构；
将多个叠层结构依次对齐，并使相邻的两个叠层结构的对应位置的相邻两个切片电池靠近正面主栅的一侧和靠近背面主栅的一侧交替布置，而后将下一个叠层结构中切片电池的主栅焊带的延伸端与上一个叠层结构中对应的切片电池的背面主栅焊接，以形成叠串结构；
通过汇流带对叠串结构中的多个电池串结构进行串联和/或并联，并形成串并联结构，并将串并联结构的电极通过汇流带连接至输出位置以形成汇流出线结构，以完成太阳能电池模组的组装。
进一步改进的是：在所述叠层结构的连接步骤中，将相邻的两个已焊接有主栅焊带的切片电池均朝上并层叠布置以形成重合区域，位于下方的切片电池的正面主栅位于该重合区域内，位于上方的切片电池靠近其背面主栅的一侧边缘与位于下方的切片电池的正面主栅的边缘齐平，按压绝缘条上的双面胶位置，使叠层的两个切片电池通过重合区域的双面胶粘接在一起，形成叠层结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、相较普通晶硅太阳能电池组件串接方式，该设计中的电池串结构为将相邻的两个切片电池以正面和背面依次交替的方式与主栅焊带进行焊接，从而使位于主栅焊带上的切片电池交错布置，并通过多个电池串结构层叠设置以形成叠串结构，且叠串结构中每列相互层叠的多个切片电池形成垂直于电池串结构的串接方向的叠层结构，从而使太阳能电池模组能够大幅度降低切片电池之间的排布间隙和主栅焊带的遮挡面积，进而使电池片的排布面积和受光面积同时达到最大化，从而实现了曲面光伏瓦更稳定的组件输出和更高的组件效率；
2、相较导电胶技术的太阳能叠瓦串接方式，本发明中的切片电池通过横向双面交错串焊连接，结合与电池串结构相垂直的叠层结构，从而取消电池串结构之间的排布间隙，同时具备更少的切片数量，从而实现了低成本和高性能的平衡，进一步提高了曲面光伏瓦的产品竞争力。
附图说明
图1为高效叠层曲面光伏瓦的结构示意图；
图2为前板曲面造型示意图；
图3为太阳能电池模组的结构示意图；
图4为切片电池的正面示意图；
图5为切片电池的背面示意图；
图6为电池串结构的示意图；
图7为叠层结构的示意图；
图8为叠串结构的结构示意图；
图9为叠串结构中多个电池串结构的并联结构示意图
图10为叠串结构中多个电池串结构先并联再串联结构示意图；
图中：太阳能电池模组1；粘合剂21、22；前板3；背板4；连接器5；叠串结构10；电池串结构11；切片电池100；主栅焊带110；正面主栅1001；背面主栅1002；叠层结构12；绝缘条120；串并联结构13；汇流带130；电极131、132；汇流出线结构14；输出位置140。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例中，一种高效叠层曲面光伏瓦，包含前板3、粘合剂21、太阳能电池模组1、粘合剂22、背板4、连接器5。
所述前板3包括受光面和背光面，具有良好的透光性。使用时，太阳光透过该前板3到达太阳能电池模组1。在一些实施例中，所述前板3为高分子复合膜或玻璃等具有高水汽阻隔性、优良耐候性的材料，优选为钢化玻璃，更优选为超白钢化玻璃，同时也可以是玻璃钢复合材料/PC/PMMA/PVC等高分子材料，当然不仅限于此。如图2示：本发明适用多种异型曲面造型，其中所述前板3的形状可以是圆弧状，或者波浪形，或者平曲状等，
所述粘合剂21以及粘合剂22为高耐候性高分子材料。其用来粘接前板3、太阳能电池模组1、背板4，并填充两层结构中间的空隙，形成可靠的内部结构，可采用乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA，ethylene-vinyl acetate copolymer)、聚烯烃弹性体(POE，Polyolefinelastomer)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB，polyvinyl butyral)或2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TP0，2，4，6-trimethylbenzoyldiphenyl phosphine oxide)，所述聚烯烃弹性体(POE，Polyolerin elastomer)优选为乙烯和丁烯的高聚物或乙烯和辛烯的高聚物，当然不仅限于此。
参阅图3，所述太阳能电池模组1为核心发电部分，包含由太阳能切片电池100形成的叠串结构10和汇流带130。
参阅图4和图5，本发明所述切片电池100是通过对标准规格的太阳能电池片进行切割得到的，根据不同曲面的曲率半径可以对电池片进行不同数量的等分切割。切片电池可以是二分之一切片、三分之一切片、四分之一切片、五分之一切片、六分之一切片或十分之一，还可以是其他尺寸的切片电池。使用的太阳能电池片可以是多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池和/或HIT异质结太阳能电池等。所述切片电池100正面靠近一侧长边的位置上设置有正面主栅1001，其中正面主栅1001靠近该长边的一侧边沿与该切片电池100的长边边沿的间隙距离优选为0.01mm-0.5mm。正面主栅1001宽度数值为0.01mm-2mm，优选为0.1mm-1.0mm。所述切片电池100背面靠近另一侧长边的位置上设置有背面主栅1002，其中背面主栅1002靠近该长边的一侧边沿与该切片电池100的长边边沿的间隙距离为不大于切片电池100宽度尺寸的50％且不小于叠片尺寸，且优选为2mm-8mm。背面主栅1002宽度数值为0.01mm-8mm，优选为0.1mm-5mm。
还包括主栅焊带110，其选材为镀锡铜带或柔性电路板，使其具有一定的可弯折性，且其厚度为0.02mm-0.5mm，优选为0.05mm-0.15mm。主栅焊带110宽度依据切片电池的电流通过能力确认，一般可以是0.1mm-10mm，优选为0.3mm-5mm。主栅焊带110长度不小于切片电池长度，且满足设计的切片电池100的串接需求即可，本设计不做限定。主栅焊带110在长度方向上的串接间隙区域为平整状或圆弧状或波浪状或Z字状或V字状等。
参阅图6，将两个或两个以上的切片电池100以正面和背面依次交替的方式通过主栅焊带110焊接以构成电池串结构11。焊接时，将上一个切片电池100的正面主栅1001与下一个切片电池100的背面主栅1002通过主栅焊带110焊接，相邻的两个切片电池100之间的串片间隙为0.01mm-5mm，优选为0.5mm-2mm。其中主栅焊带110沿该切片电池100的长度方向与该切片电池100的正面主栅1001平齐。所述焊接在切片电池100正面主栅1001上的主栅焊带110其一端与该切片电池100平齐。电池串结构11中，相邻的两个切片电池100之间可以错面布置并形成夹角。
进一步的，在电池串结构11上并联着若干个旁路二极管，每个旁路二极管对应电连接在电池串结构11中的对应数量的部分切片电池100的两端。这个数量小于等于电池串结构11的切片电池100数量。
参阅图7和图8，所述叠串结构10包含两个或两个以上相邻叠层放置的电池串结构11。且叠串结构10中每列相互层叠的多个切片电池100形成垂直于电池串结构11的串接方向的叠层结构12；所述叠层结构12中，相邻的两个切片电池100之间具有重合区域，所述叠层结构12中，其中一个切片电池100的正面主栅形成的焊接区域位于重合区域内，并被相邻的另一个切片电池100覆盖遮挡，所述重合区域宽度为0.1mm-1mm。所述重合区域宽度不大于2mm，优选为0.1mm-1mm。
所述绝缘条120分布在叠层结构12的重合区域，用于使得相邻的电池串结构11中的切片电池100在叠层重合区域实现电绝缘。所述绝缘条120可以是双面涂覆粘接胶的双面胶或泡棉胶，其中粘接胶可以是丙烯酸、硅酮胶等。所述绝缘条120也可以是附着在切片电池100的背面位置或主栅焊带110的正面位置的重合区域的绝缘涂层或镀层结构。将叠串结构10的多个电池串结构11用汇流带130进行焊接并形成串并联结构13，以实现串联或并联的电气连接结构。可以是全部并联结构，如图9所示；也可以是先部分并联再串联结构，如图10所示。
串并联结构13要综合曲面光伏瓦在各种太阳光照射条件下的输出最大化，根据不同的产品形态可将上述两种结构进行再次组合设计，不限于以上两种结构。
将串并联结构的两个电极131和132分别与汇流带130焊接，通过汇流带130汇集到设计的输出位置140以形成汇流出线结构14。所述汇流带130选材为镀锡铜带或其他具有导电性的金属材质，也可以是导电胶带。
所述背板4作为背部的最外层结构，可以是强化浮法玻璃，也可以是玻纤有机复合材料/PC/PMMA/PVC等高分子材料，具有很好的耐候性，有效保证组件使用寿命，当然不仅限于此。
所述连接器5是光伏瓦电气输出的核心部件。防水等级满足IP67以上，同时保证连接可靠。
本实施例还提供一种高效叠层曲面光伏瓦制备方法：
1)拾取主栅焊带110，按照设计长度进行裁切。
2)将裁切后的主栅焊带110放置在切片电池100的正面主栅1001平齐位置，进行焊接以形成正面主栅1001上焊接有主栅焊带110的切片电池100。
3)将正面主栅1001上焊接有主栅焊带110的切片电池100的叠层区域进行绝缘处理。当采用双面胶绝缘胶带时，将绝缘条120粘贴在主栅焊带110上的叠层重合区域或切片电池100背面的叠层重合区域。如果主栅焊带110或切片电池100在该区域已有绝缘结构，则不需要在整个区域都粘贴双面胶，仅需在该区域的任意两点位置粘贴双面胶即可。
4)将正面主栅1001上焊接有主栅焊带110的切片电池100正面朝上放置在叠层作业区域。
5)将下一个正面主栅1001上焊接有主栅焊带110的切片电池100正面朝上叠放在上一个正面主栅1001上焊接有主栅焊带110的切片电池100上，并覆盖其正面主栅1001，使该下一个正面主栅1001上焊接有主栅焊带110的切片电池100靠近背面主栅1002的一侧的边沿与上一个正面主栅1001上焊接有主栅焊带110的切片电池100的正面主栅1001边沿平齐，按压双面胶位置，使叠层的两个正面主栅1001上焊接有主栅焊带110的切片电池100通过叠层区域的双面胶粘接在一起，形成可靠的叠层连接。
6)重复步骤5，直到所需一组叠层结构12完成。
7)将完成的叠层结构12正面朝下放置在排布区域。
8)将下一个叠层结构12的正面朝下，按照排布间隙放置在排布区域中的上一个叠层结构12串接位置，使该叠层结构12的切片电池100的主栅焊带110的延伸一端与上一个叠层结构12的切片电池100的背面主栅1002重合并进行焊接，按照相同的操作依次将该叠层结构12的其它切片电池100的主栅焊带110都焊接在与其对应的上一个叠层结构12的切片电池100的背面主栅1002上，形成串接。
9)重复步骤8，直到所需多组叠层结构12串接完成并形成叠串结构10。
10)将叠串结构10朝下，在其背面主栅1002未焊接主栅焊带110的一端的每一个切片电池100的背面主栅1002上焊接主栅焊带110。主栅焊带110需延伸出切片电池一段，作为预留的叠串结构10中的多个电池串结构11相互进行串并联焊接端子。
11)根据设计，用汇流带130将叠串结构10中的多个电池串结构11的正负极端子进行焊接以实现串并联结构13，并形成两个电极131和132。
12)用汇流带130将太阳能电池模组1的电气输出汇流至输出位置140，所需太阳能电池模组1完成。
13)将前板3铺设在敷设区域，在前板3上依次敷设粘合剂21、太阳能电池模组1、粘合剂22、背板4，得到预层压组件。
14)将完成敷设的预层压组件放置在层压机上料位置的抽真空设备内，密封抽真空设备并进行预抽真空。当真空度达到-95KPa后，保持3分钟-10分钟，优选5分钟-7分钟。
15)将内部有预层压组件的抽真空设备放入层压机进行真空热压。层压机参数设置为：
第一段90℃-i00℃，5分钟-15分钟；
第二段110℃-120℃，5分钟-15分钟；
第三段135℃-150℃，30分钟-60分钟；
通过以上真空热压方式，可以有效控制产品质量，提高产品制程的稳定性和生产良率。
16)将完成层压的组件连同抽真空设备一同放置在冷却区，保持真空冷却至表面温度下降至60℃以下时，打开抽真空设备将完成层压的曲面光伏瓦组件取出。
17)曲面光伏瓦组件进行修边处理。
18)曲面光伏瓦组件绝缘耐压测试。
19)曲面光伏瓦组件IV性能测试。
20)曲面光伏瓦装配连接器5。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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