一种电池片矩阵排布的光伏组件

摘要

本发明公开了一种电池片矩阵排布的光伏组件，包括呈矩阵排布的多个电池片；矩阵中同一行的电池片，它们组成电池串；光伏组件包括沿矩阵列向排列的多个电池串，且该多个电池串并联；光伏组件还具有由正面梳状密栅结构件和背面梳状密栅结构件构成的列向连接结构和列间连接结构。本发明可简化晶硅光伏组件制作工艺；可降低组件电流在传输电阻上的损耗，提升组件输出功率；且增加同一列电池片之间的并联，可通过并联的方式分流，降低光伏组件热斑影响。

权利要求

1.一种电池片矩阵排布的光伏组件，包括呈矩阵排布的多个电池片；矩阵中同一行的电池片，它们组成电池串；光伏组件包括沿矩阵列向排列的多个电池串，且该多个电池串并联；其特征在于：

1）矩阵中各列电池片分别具有列向连接结构；列向连接结构用于实现矩阵中同一列电池片的并联；矩阵中同一列的电池片，它们的列向连接结构包括：矩阵中同一列的电池片，它们的正面连接同一个正面梳状密栅结构件，它们的背面连接同一个背面梳状密栅结构件；其中：所述正面梳状密栅结构件包括：位于该列电池片同一侧、且沿矩阵列向延伸的正面金属条，以及沿矩阵列向排列、且与该正面金属条分别连接的多组正面金属线；该多组正面金属线与该列电池片一一对应；同一组的正面金属线，它们沿矩阵行向并行延伸，且它们与对应电池片的正面连接；

所述背面梳状密栅结构件包括：位于该列电池片同一侧、且沿矩阵列向延伸的背面金属条，以及沿矩阵列向排列、且与该背面金属条分别连接的多组背面金属线；该多组背面金属线与该列电池片一一对应；同一组的背面金属线，它们沿矩阵行向并行延伸，且它们与对应电池片的背面连接；

且正面金属条、背面金属线分设在该列电池片的两侧，正面金属条、背面金属线分别实现该列电池片的并联；

2）矩阵中各行电池片分别具有列间连接结构；列间连接结构用于实现矩阵中同一行且相邻的两个电池片的串联；矩阵中同一行且相邻的两个电池片，它们的列间连接结构包括：矩阵中同一行且相邻的两个电池片，其中一个电池片正面的正面梳状密栅结构件，与另一个电池片背面的背面梳状密栅结构件连接，实现该相邻两个电池片的串联。

2.根据权利要求1所述的电池片矩阵排布的光伏组件，其特征在于，所述正面梳状密栅结构件由金属片切割制得；且同一正面梳状密栅结构件上的正面金属条以及多组正面金属线，它们由同一金属片切割制得。

3.根据权利要求2所述的电池片矩阵排布的光伏组件，其特征在于，同一正面梳状密栅结构件上的正面金属条以及多组正面金属线，它们的截面形状分别具有正面反光结构；且金属片切割之前，先在金属片表面压制出正面金属条以及多组正面金属线的正面反光结构。

4.根据权利要求1所述的电池片矩阵排布的光伏组件，其特征在于，所述背面梳状密栅结构件由金属片切割制得；且同一背面梳状密栅结构件上的背面金属条以及多组背面金属线，它们由同一金属片切割制得。

5.根据权利要求4所述的电池片矩阵排布的光伏组件，其特征在于，同一背面梳状密栅结构件上的背面金属条以及多组背面金属线，它们的截面形状分别具有背面反光结构；且金属片切割之前，先在金属片表面压制出背面金属条以及多组背面金属线的背面反光结构。

6.根据权利要求2或4所述的电池片矩阵排布的光伏组件，其特征在于，所述金属片切割，采用机械切割或激光切割方式。

7.根据权利要求3或5所述的电池片矩阵排布的光伏组件，其特征在于，所述金属片表面压制，采用对金属片表面进行滚轮压花的方式。

8.根据权利要求1所述的电池片矩阵排布的光伏组件，其特征在于，各正面金属条和/或各背面金属条的截面形状为三角形、圆形、半圆形、梯形、矩形、锯齿型。

9.根据权利要求1所述的电池片矩阵排布的光伏组件，其特征在于，各正面金属线和/或各背面金属线的截面形状为三角形、圆形、半圆形、梯形、矩形。

10.根据权利要求1所述的电池片矩阵排布的光伏组件，其特征在于，各正面金属条和/或各背面金属条的宽度为0.5～5mm。

11.根据权利要求1所述的电池片矩阵排布的光伏组件，其特征在于，各正面金属线和/或各背面金属线的线宽为0.05～0.2mm。

12.根据权利要求1所述的电池片矩阵排布的光伏组件，其特征在于，所述列向连接结构中：同一组的正面金属线，它们等间隔设置，且其中相邻两个正面金属线的间距为0.5～

3mm；

同一组的背面金属线，它们等间隔设置，且其中相邻两个背面金属线的间距为0.5～

3mm。

13.根据权利要求1所述的电池片矩阵排布的光伏组件，其特征在于，所述列向连接结构中：同一组的正面金属线，它们通过导电胶、导电胶带或焊接方式与对应电池片的正面连接；

同一组的背面金属线，它们通过导电胶、导电胶带或焊接方式与对应电池片的背面连接。

14.根据权利要求1所述的电池片矩阵排布的光伏组件，其特征在于，所述列间连接结构中：矩阵中同一行且相邻的两个电池片，其中一个电池片正面的正面梳状密栅结构件，通过导电胶、导电胶带或焊接方式与另一个电池片背面的背面梳状密栅结构件连接，实现该相邻两个电池片的串联。

15.根据权利要求1所述的电池片矩阵排布的光伏组件，其特征在于，所述列间连接结构中：正面梳状密栅结构件朝向相邻电池片的一侧经过绝缘处理，以防止正面梳状密栅结构件与相邻电池片的正面短路；

背面梳状密栅结构件朝向相邻电池片的一侧经过绝缘处理，以防止背面梳状密栅结构件与相邻电池片的背面短路。

16.根据权利要求1所述的电池片矩阵排布的光伏组件，其特征在于，所述电池串并联若干个旁路二极管。

17.根据权利要求1所述的电池片矩阵排布的光伏组件，其特征在于，各电池片都为由电池整片切割而得的分片。

18.根据权利要求17所述的电池片矩阵排布的光伏组件，其特征在于，各分片都由电池整片N等分切割而得。

19.根据权利要求18所述的电池片矩阵排布的光伏组件，其特征在于，矩阵的行数大于等于N。

说明书

一种电池片矩阵排布的光伏组件

技术领域

[0001] 本发明涉及光伏领域，具体涉及一种电池片矩阵排布的光伏组件。

背景技术

[0002] 晶体硅光伏电池片实际是一种片状的半导体器件，正背面分别为电池的两个电极，在辐照条件下，电池片具有低电压、高电流的电性能特征，是太阳能发电的最小单元体，一片8英寸的电池片，工作电压为0.6v左右，工作电流最大可以达到10A以上。将电池片封装保护并平铺串联形成光伏组件，由于电池片工作电流大，电池片之间一般使用电阻率低的金属线（铜等）串联，传统串联工艺为锡焊，将镀锡铜带焊接到电池片的银栅线上。

[0003] 虽然电池片之间的电流通过低电阻的金属传输，但由于单片电池片电流很高，在电流传输过程中，金属电阻依然能通过发热的形式消耗一部分电能，且正比于电流的平方，电池片尺寸越大，消耗的电能越多。为了降低连接金属的热阻损耗，一般的做法是将一片电池等分为多片电池，再将电池片串联，使得流经金属焊带的电流降低，进而降低金属焊带热阻损耗。综合组件功率提升及组件工艺难度，目前市场上使用最多的为电池片2分片组件，且逐渐成为光伏组件的标配技术，组件功率可以提升1.5%左右。

[0004] 另外，热斑影响一直是光伏组件固有的问题，因为电池片大部分为串联连接，环境遮挡等因素造成组件内部电池片电流失配，严重失配电池转变为负载消耗电能、温度上升，影响电站发电同时存在安全风险。光伏组件一般与电池片并联反向旁路二极管，当失配电池成为负载，电流能及时从旁路二极管流过，避免将电流全部作用在失配电池上。一般一个组件并联3个旁路二极管，与一个二极管并联的电池片数量一般不超过26片。组件内部旁路二极管数量越少，或者单个二极管并联的电池片数量越多，热斑风险越大。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种电池片矩阵排布的光伏组件，包括呈矩阵排布的多个电池片；矩阵中同一行的电池片，它们组成电池串；光伏组件包括沿矩阵列向排列的多个电池串，且该多个电池串并联；光伏组件还具有由正面梳状密栅结构件和背面梳状密栅结构件构成的列向连接结构和列间连接结构；正面梳状密栅结构件、背面梳状密栅结构件可由金属片直接切割制得；正面梳状密栅结构件、背面梳状密栅结构件可具有反光结构；矩阵中的各电池片可都为由电池整片切割而得的分片；矩阵中同一行的电池片，它们可由电池整片等分切割而得。

[0006] 本发明光伏组件的具体内容参见实施例。

[0007] 本发明的优点和有益效果在于：提供一种电池片矩阵排布的光伏组件，可简化晶硅光伏组件制作工艺；可降低组件电流在传输电阻上的损耗，提升组件输出功率；且增加同一列电池片之间的并联，可通过并联的方式分流，降低光伏组件热斑影响。

[0008] 在传统组件制作过程中，电池片串联需要拉扯焊带，并需要按焊带、电池片、焊带的顺序循环依次叠放，精确对准到电池片主栅上，再通过加热的方式将焊带焊接到电池片表面，故传统电池片串联工艺复杂，精度控制难度大；特别是，如果需要进行多分片电池组件制作，因为需要将每片分片电池执行以上动作，分片数越多，难度越大，同时产能也越低。本发明可使组件制作工艺简化，本发明的梳状密栅结构件（正面梳状密栅结构件、背面梳状密栅结构件）可由金属片（如铜片或铝片）直接切割制得，在组件制作过程中，本发明不再需要拉扯焊带，不再需要按焊带、电池片、焊带的顺序循环依次叠放，本发明的组件制程可以从叠层开始，按玻璃、胶膜、正面梳状密栅结构件、电池片、背面梳状密栅结构件、胶膜、玻璃/背板依次叠放，再进行层压即可完成电池片的连接和封装，工艺极其简单。可见，本发明可简化晶硅光伏组件制作工艺。

[0009] 进一步的，在梳状密栅结构件需要制备反光结构的情况下（正面梳状密栅结构件制备正面反光结构、背面梳状密栅结构件制备背面反光结构），本发明先压制反光结构再切割金属片，这可进一步提高梳状密栅结构件的制备效率，进而可进一步提高组件的制备效率。

[0010] 而且，本发明同一梳状密栅结构件上的金属条以及多组金属线是一体且材质相同的（同一正面梳状密栅结构件上的正面金属条以及多组正面金属线是一体且材质相同的、同一背面梳状密栅结构件上的背面金属条以及多组背面金属线是一体且材质相同的），故同一梳状密栅结构件上的多组金属线不需要额外通过电连接材料与金属条电连接，这可降低多组金属线与金属条之间的电流传输电阻，进而可增加组件的发电能力。可见，本发明可降低组件电流在传输电阻上的损耗，提升组件输出功率。

[0011] 另外，光伏组件热斑影响主要是电池片串联方向（矩阵行向）上，光生电流失配情况下，低电流电池片会成为消耗电能的负载，其光生电流越小，消耗的电能越多，本身发热也越大。本发明的光伏组件中，多个电池串方向一致并行的摆放在一起，不同电池串中相同位置的电池片电压是相同的（即矩阵中同一列的电池片，它们的电压是相同的）；将这些相同位置的电池片并联在一起（即将矩阵中同一列的电池片并联在一起），就形成一个串并联的电池片矩阵；组件的电流不仅可以在一个电池串上传输（即电流沿矩阵行向传输），还可以在不同电池串之间传输（即电流还可以沿矩阵列向传输）；当某个电池串中的某片电池片因为被遮挡等原因导致光生电流下降，该电池串上的电流就可以通过列向连接结构（沿矩阵列向传输）绕过被遮挡的电池片，然后再回到该电池串上，该低电流电池片就算成为负载，也不至于消耗很多的电能而使电池发热，大大降低了组件的热斑风险。可见，本发明增加同一列电池片之间的并联，可通过并联的方式分流，降低光伏组件热斑影响。

[0012] 进一步的，可以给电池串并联若干个（如两个，也可以是多个）旁路二极管；当遇到极端情况，如矩阵中某一列的电池片同时被遮挡，电流可以通过旁路二极管避开被遮挡的电池，进而可进一步降低组件的热斑风险。

[0013] 而且，本发明组件适用于多分片电池；电池片多分片，小片电池电流小，汇集到金属上的电流就小，金属上的热阻损耗低；分片数越多，电阻损耗越低，不考虑其它影响情况，组件输出功率就越高。更优的，若电池串的并联数大于等于单个电池串中的分片数，可实现：相同功率组件电流提升、电压下降，相同系统电压下可串联组件数量更多，系统中单串组件总功率更高，相同容量电站需要使用的逆变器数量或汇流箱更少，可简化系统设计、降低系统成本。

附图说明

[0014] 图1是光伏组件的示意图；图2是列向连接结构的示意图；
图3是正面梳状密栅结构件的示意图；
图4是背面梳状密栅结构件的示意图；
图5是电池串并联旁路二极管的示意图。

具体实施方式

[0015] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

[0016] 本发明具体实施的技术方案如下：如图1至图5所示，本发明提供一种电池片矩阵排布的光伏组件，包括呈矩阵排布的多个电池片；矩阵中同一行的电池片，它们组成电池串；光伏组件包括沿矩阵列向排列的多个电池串，且该多个电池串并联；如图1所示，光伏组件还具有列向连接结构和列间连接结构，具体如下：
1）矩阵中各列电池片分别具有列向连接结构；列向连接结构用于实现矩阵中同一列电池片的并联；矩阵中同一列的电池片，它们的列向连接结构包括：
如图2所示，矩阵中同一列的电池片，它们的正面连接同一个正面梳状密栅结构件，它们的背面连接同一个背面梳状密栅结构件；其中：
如图3所示，所述正面梳状密栅结构件包括：位于该列电池片同一侧、且沿矩阵列向延伸的正面金属条，以及沿矩阵列向排列、且与该正面金属条分别连接的多组正面金属线；该多组正面金属线与该列电池片一一对应；同一组的正面金属线，它们沿矩阵行向并行延伸，且它们通过导电胶、导电胶带或焊接等方式与对应电池片的正面连接；正面金属条的宽度为0.5～5mm；各正面金属线的线宽为0.05～0.2mm；同一组的正面金属线，它们等间隔设置，且其中相邻两个正面金属线的间距为0.5～3mm；正面金属条的截面形状可以为三角形、圆形、半圆形、梯形、矩形、锯齿型等；正面金属线的截面形状可以为三角形、圆形、半圆形、梯形、矩形等；
如图4所示，所述背面梳状密栅结构件包括：位于该列电池片同一侧、且沿矩阵列向延伸的背面金属条，以及沿矩阵列向排列、且与该背面金属条分别连接的多组背面金属线；该多组背面金属线与该列电池片一一对应；同一组的背面金属线，它们沿矩阵行向并行延伸，且它们通过导电胶、导电胶带或焊接等方式与对应电池片的背面连接；背面金属条的宽度为0.5～5mm；各背面金属线的线宽为0.05～0.2mm；同一组的背面金属线，它们等间隔设置，且其中相邻两个背面金属线的间距为0.5～3mm；背面金属条的截面形状可以为三角形、圆形、半圆形、梯形、矩形、锯齿型等；背面金属线的截面形状可以为三角形、圆形、半圆形、梯形、矩形等；
且正面金属条、背面金属线分设在该列电池片的两侧，正面金属条、背面金属线分别实现该列电池片的并联；
2）矩阵中各行电池片分别具有列间连接结构；列间连接结构用于实现矩阵中同一行且相邻的两个电池片的串联；矩阵中同一行且相邻的两个电池片，它们的列间连接结构包括：
矩阵中同一行且相邻的两个电池片，其中一个电池片正面的正面梳状密栅结构件（主要是正面金属条），通过导电胶、导电胶带或焊接等方式与另一个电池片背面的背面梳状密栅结构件（主要是背面金属条）连接，实现该相邻两个电池片的串联；且为了防止串联短路，正面梳状密栅结构件、背面梳状密栅结构件经过绝缘处理：
正面梳状密栅结构件（主要是正面金属条）朝向相邻电池片的一侧经过绝缘处理，以防止正面梳状密栅结构件（主要是正面金属条）与相邻电池片的正面短路；
背面梳状密栅结构件（主要是背面金属条）朝向相邻电池片的一侧经过绝缘处理，以防止背面梳状密栅结构件（主要是背面金属条）与相邻电池片的背面短路。

[0017] 本发明的光伏组件中，电流不仅可以在一个电池串上传输（即电流沿矩阵行向传输），还可以在不同电池串之间传输（即电流还可以沿矩阵列向传输）；当某个电池串中的某片电池片因为被遮挡等原因导致光生电流下降，该电池串上的电流就可以通过列向连接结构（沿矩阵列向传输）绕过被遮挡的电池片，然后再回到该电池串上，该低电流电池片就算成为负载，也不至于消耗很多的电能而使电池发热，大大降低了组件的热斑风险。

[0018] 进一步的，如图5所示，可以给电池串并联若干个（如两个，也可以是多个）旁路二极管；当遇到极端情况，如矩阵中某一列的电池片同时被遮挡，电流可以通过旁路二极管避开被遮挡的电池，进而可进一步降低组件的热斑风险。

[0019] 具体的：A）梳状密栅结构件（正面梳状密栅结构件、背面梳状密栅结构件）可由金属片直接切割制得：
正面梳状密栅结构件由金属片（如铜片或铝片）切割制得，金属片切割可采用机械切割（如刀具切割）或激光切割等方式；且同一正面梳状密栅结构件上的正面金属条以及多组正面金属线，它们由同一金属片切割制得；即同一正面梳状密栅结构件上的正面金属条以及多组正面金属线，它们是一体的；故多组正面金属线不需要额外通过电连接材料与正面金属条固接；这可提高正面梳状密栅结构件的制备效率，进而可提高组件的制备效率；且由于多组正面金属线不需要额外通过电连接材料与正面金属条电连接，而是多组正面金属线与正面金属条本就一体且材质相同，故可降低多组正面金属线与正面金属条之间的电流传输电阻，进而可增加组件的发电能力；
背面梳状密栅结构件由金属片（如铜片或铝片）切割制得，金属片切割可采用机械切割（如刀具切割）或激光切割等方式；且同一背面梳状密栅结构件上的背面金属条以及多组背面金属线，它们由同一金属片切割制得；即同一背面梳状密栅结构件上的背面金属条以及多组背面金属线，它们是一体的；故多组背面金属线不需要额外通过电连接材料与背面金属条固接；这可提高背面梳状密栅结构件的制备效率，进而可提高组件的制备效率；且由于多组背面金属线不需要额外通过电连接材料与背面金属条电连接，而是多组背面金属线与背面金属条本就一体且材质相同，故可降低多组背面金属线与背面金属条之间的电流传输电阻，进而可增加组件的发电能力；
本发明可使组件制作工艺简化，本发明的梳状密栅结构件（正面梳状密栅结构件、背面梳状密栅结构件）由金属片（如铜片或铝片）直接切割制得，在组件制作过程中，本发明不再需要拉扯焊带，不再需要按焊带、电池片、焊带的顺序循环依次叠放，本发明的组件制程可以从叠层开始，按玻璃、胶膜、正面梳状密栅结构件、电池片、背面梳状密栅结构件、胶膜、玻璃/背板依次叠放，再进行层压即可完成电池片的连接和封装，工艺极其简单；
而且，本发明同一梳状密栅结构件上的金属条以及多组金属线是一体且材质相同的（同一正面梳状密栅结构件上的正面金属条以及多组正面金属线是一体且材质相同的、同一背面梳状密栅结构件上的背面金属条以及多组背面金属线是一体且材质相同的），故同一梳状密栅结构件上的多组金属线不需要额外通过电连接材料与金属条电连接，这可降低多组金属线与金属条之间的电流传输电阻，进而可增加组件的发电能力；本发明可降低组件电流在传输电阻上的损耗，提升组件输出功率。

[0020] B）在梳状密栅结构件需要制备反光结构的情况下（正面梳状密栅结构件制备正面反光结构、背面梳状密栅结构件制备背面反光结构），本发明可先压制反光结构再切割金属片：同一正面梳状密栅结构件上的正面金属条以及多组正面金属线，它们的截面形状分别具有正面反光结构；正面金属条以及多组正面金属线的正面反光结构，可将更多光反射至电池片正面，进而可提高电池片正面和组件的发电能力；且金属片切割之前，先采用对金属片表面进行滚轮压花的方式，在金属片表面压制出正面金属条以及多组正面金属线的正面反光结构；在正面梳状密栅结构件需要制备正面反光结构的情况下，先压制正面反光结构再切割金属片，可进一步提高正面梳状密栅结构件的制备效率，进而可进一步提高组件的制备效率；
同一背面梳状密栅结构件上的背面金属条以及多组背面金属线，它们的截面形状分别具有背面反光结构；背面金属条以及多组背面金属线的背面反光结构，可将更多光反射至电池片背面，进而可提高电池片背面和组件的发电能力；且金属片切割之前，先采用对金属片表面进行滚轮压花的方式，在金属片表面压制出背面金属条以及多组背面金属线的背面反光结构；在背面梳状密栅结构件需要制备背面反光结构的情况下，先压制背面反光结构再切割金属片，可进一步提高背面梳状密栅结构件的制备效率，进而可进一步提高组件的制备效率。

[0021] C）组件中的各电池片可都为由电池整片切割而得的分片；各分片都由电池整片N等分（N可以为2～10）切割而得；矩阵的行数（即矩阵中同一列电池片的数量）大于等于N；由于矩阵中同一列电池片并联在一起，即电池片的并联数大于等于电池整片等分切割的分片数N；这可实现：相同功率组件电流提升、电压下降，相同系统电压下可串联组件数量更多，系统中单串组件总功率更高，相同容量电站需要使用的逆变器数量或汇流箱更少，可简化系统设计、降低系统成本。

[0022] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。