專利名稱：光伏電池組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，特別是涉及一種光伏電池組件。
背景技術(shù)：
光伏電池組件通常包括多片光伏電池片、基板及支撐框架。光伏電池片用于吸收太陽光能并將太陽光能轉(zhuǎn)化為電能；基板用于承載多片光伏電池片，通常多片光伏電池片常用串并聯(lián)方式連接在一起，以陣列形式均勻排布于基板上；支撐框架具有一定強(qiáng)度用于光伏電池組件的支撐及安裝。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，如光伏屋頂、大型沙漠光伏電站等，為了使陽光盡量多地被光伏電池吸收，或?yàn)槌浞掷梦蓓數(shù)痊F(xiàn)實(shí)光照面，光伏電池組件的安裝會與水平面存在一定的傾斜角(一般為20 45度)。而在大氣中含有大量顆粒懸浮物的實(shí)際情況下，這樣的安裝狀況容易在光伏電池組件的下端沉積灰塵，特別是電池組件通常設(shè)置有邊框(一般采用陽極氧化鋁合金)，由于邊框?qū)覊m的阻擋，沉積的灰塵更容易堆積在電池組件的下端。對已建成的大型光伏電站發(fā)電量的統(tǒng)計(jì)分析表明，現(xiàn)有光伏發(fā)電系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換效率都遠(yuǎn)低于標(biāo)稱值。究其成因，光伏電池組件表面特別是下端堆積的灰塵是罪魁禍?zhǔn)住，F(xiàn)有的各種太陽能光伏電池組件都采用對稱結(jié)構(gòu)，因此組件在安裝時沒有方向限制，可根據(jù)安裝場地的實(shí)際情況任意調(diào)整安裝方向，如既可以橫放也可以豎放。然而，現(xiàn)有的工程背景及所有的技術(shù)考慮都忽略了灰塵堆積的問題，安裝傾斜的光伏電池組件，必然在組件的下端沉積灰塵，嚴(yán)重時幾乎會遮擋最下端一整行光伏電池片的表面。這些灰塵阻斷了太陽光照射到電池片核心層的光通路，使電池組件表面受光嚴(yán)重不均勻。光照充分的電池片其發(fā)電量大，被灰塵遮擋的電池片其發(fā)電量就小，遮擋越嚴(yán)重組件輸出的電力就越小。由于光伏電池組件是由一定數(shù)量的光伏電池片通過串并聯(lián)的方式組成的，光伏電池的這種相差懸殊的輸出特性導(dǎo)致電池間互為充放電關(guān)系，發(fā)電大的電池發(fā)出的電被用來給發(fā)電少的電池充電，直接導(dǎo)致光伏組件輸出功率大幅降低，同時電池相互充放電致使電池的溫度升高，導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率理論值進(jìn)一步降低，電池組件的實(shí)際光電轉(zhuǎn)換效率也就大大下降，結(jié)果是光伏電池組件發(fā)電量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值。可見灰塵的堆積嚴(yán)重影響了光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電能力并降低組件的可靠性和壽命。申請?zhí)枮镃N201210317140.2的中國發(fā)明專利申請公開了一種包括毛刷、滾輪、電機(jī)等機(jī)電結(jié)構(gòu)的光伏電池陣列除塵裝置，用于給光伏電池進(jìn)行除塵，該裝置通過自動除塵機(jī)構(gòu)替代人工用水清洗的除塵方式，在除塵方面節(jié)省了一定的人力、物力。然而，頻繁對光伏電池進(jìn)行除塵雖然可以在一定程度上減小灰塵堆積對光伏電池的影響，但這種除塵是間歇的，電池表面被灰塵覆蓋仍然是常態(tài)，沒有從根本上消除其影響，而且這種除塵過程仍會耗費(fèi)大量人力、物力及時間，同時電池片表面的灰塵由堆積到去除的周期性變化并不能避免電池片間的相互充放電，因此仍會對電池組的可靠性和壽命有嚴(yán)重影響
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種光伏電池組件，通過優(yōu)化布局結(jié)構(gòu)提升組件在實(shí)際工作條件下的發(fā)電能力。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種光伏電池組件，包括:基板、位于基板上的多片光伏電池片、以及設(shè)置于所述基板周邊的邊框；其中，所述多片光伏電池片陣列排布，且所述基板至少有一條邊至所述多片光伏電池片的最短距離大于所述邊框頂端至所述基板表面高度差的兩倍。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述基板至少有一條邊至所述多片光伏電池片的最短距離大于所述邊框頂端至所述基板表面高度差的兩倍，且小于所述光伏電池片的邊長。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述基板至少有一條邊至所述多片光伏電池片的最短距離大于等于IOmm且小于等于160mm。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述基板的一條邊至所述多片光伏電池片的最短距離大于所述邊框頂端至所述基板表面高度差的兩倍，其余各邊至所述多片光伏電池片的最短距離均小于等于所述邊框頂端至所述基板表面高度差的兩倍。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述基板的一條邊至所述多片光伏電池片的最短距離大于等于IOmm且小于等于160mm ;其余各邊至所述多片光伏電池片的最短距離均小于10mm。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述基板相鄰兩邊至所述多片光伏電池片的最短距離均大于所述邊框頂端至所述基板表面高度差的兩倍，其余各邊至所述多片光伏電池片的最短距離均小于等于所述邊框頂端至所述基板表面高度差的兩倍。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述基板的相鄰兩邊至所述多片光伏電池片的最短距離大于等于IOmm且小于等于160mm ;其余各邊至所述多片光伏電池片的最短距離均小于10mm。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述多片光伏電池片串聯(lián)連接。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述多片光伏電池片的列與列之間并聯(lián)有二極管。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述光伏電池片為單晶硅光伏電池片或多晶硅光伏電池片。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述基板由上至下依次包括透明頂面層、密封材料以及背面層，所述多片光伏電池片位于密封材料之中。本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明提出的光伏電池組件摒棄了現(xiàn)有的對稱性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用對電池片布局的非對稱性，從根本上去掉了電池組件表面下端的電池被灰塵遮擋的可能性，在實(shí)際安裝條件下，大大提高了光伏電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率。由于電池片下端不再被大面積灰塵遮擋，大大縮短了光伏電池片之間相互充放電的頻次與時間，電池片溫度下降，極大地提升了組件的實(shí)際發(fā)電能力，同時有利于組件的可靠性提升與壽命的延長。此外，該光伏電池組件的加工工藝與現(xiàn)有工藝兼容，僅通過組件結(jié)構(gòu)布局的改變與優(yōu)化就可大大提高組件的發(fā)電能力，不增加產(chǎn)生成本，材料成本的增加有限，但多獲得的發(fā)電量有大幅提升(特別是在灰塵多的地區(qū)，效果更加明顯)，有很強(qiáng)的實(shí)用性。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中光伏電池組件結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是一實(shí)施例中光伏電池組件結(jié)構(gòu)的示意圖3是圖2中光伏電池組件結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖4是現(xiàn)有技術(shù)中的一種光伏電池組件當(dāng)其最下端一整排光伏電池片的入射光被完全覆蓋時所測得的實(shí)驗(yàn)室特性曲線，其輸出功率僅6.5瓦；圖5是圖4中同一組件所有電池片都受光照射時(沒有電池片被遮蓋)的測試結(jié)果，其輸出功率達(dá)185瓦；圖6是另一實(shí)施例中光伏電池組件結(jié)構(gòu)的示意圖；圖7是再一實(shí)施例中光伏電池組件結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式正如背景技術(shù)中提到的，實(shí)際的太陽能發(fā)電系統(tǒng)其運(yùn)行中的發(fā)電能力遠(yuǎn)低于理想值，系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換效率遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值。這種限制在實(shí)驗(yàn)室可以人為地模擬，結(jié)果表明對常用串聯(lián)方式組成的太陽能光伏電池組件，其實(shí)際輸出功率可低至最大值的4%左右。發(fā)明人針對上述問題，經(jīng)過研究后發(fā)現(xiàn)電池組邊緣灰塵堆積并覆蓋部分光伏電池片表面是導(dǎo)致光伏組件輸出功率大幅降低的重要原因?，F(xiàn)有的各種太陽能光伏電池組件都采用對稱結(jié)構(gòu)，即組件四周的材料、結(jié)構(gòu)和物理尺寸完全一樣，由72片，60片，36片等數(shù)目的電池片串聯(lián)聯(lián)接而成，如圖1所示。因此組件在安裝時沒有方向限制，可根據(jù)安裝場地的實(shí)際情況任意調(diào)整安裝方向，如既可以橫放也可以豎放。然而采用現(xiàn)有的對稱結(jié)構(gòu)，在光伏電池組件底部極易堆積灰塵，由于光伏電池組件是由一定數(shù)量的光伏電池片通過串并聯(lián)的方式組成，光伏電池片之間由于灰塵覆蓋會導(dǎo)致相差懸殊的輸出特性，這使多片電池片形成了互為充放電的關(guān)系，嚴(yán)重影響了光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電能力并降低了組件的可靠性和壽命O在充分考慮電池組件的實(shí)際工作條件后，本發(fā)明打破傳統(tǒng)思路，提出了一種非對稱結(jié)構(gòu)的光伏電池組件，通過改變組件的布局結(jié)構(gòu)，能很好地提升光伏電池組件的發(fā)電能力。下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，為了示出的方便附圖并未按照比例繪制。實(shí)施例一參閱圖2、圖3，本實(shí)施例提供的光伏電池組件，包括:基板101、位于基板101上的多片光伏電池片102，以及設(shè)置于所述基板101周邊的邊框103。所述光伏電池片102可以是單晶硅光伏電池片或多晶硅光伏電池片。所述基板101由上至下依次包括透明頂面層1011、密封材料1012以及背面層1013，所述多片光伏電池片102位于密封材料1012之中。所述透明頂面層1011可以采用光伏玻璃,密封材料1012可以是EVA (ethyl vinylacetate,乙烯基乙酸乙脂)，背面層1013可以是Tedlar。所述多片光伏電池片102在基板101上陣列排布，每行為12片光伏電池片102，每列為6片光伏電池片102。如圖2所示，所述基板101的底邊至所述多片光伏電池片102的最短距離X大于邊框103頂端至所述基板102表面高度差h的兩倍，通常h為3-5mm。所述基板101各邊至所述多片光伏電池片102的最短距離是指光伏電池片102最靠近基板101邊緣的各列或行至對應(yīng)基板101各邊的距離。在現(xiàn)有對稱結(jié)構(gòu)的光伏電池組件中這些距離通常是相等且較小的，一般為4-5mm。本實(shí)施例優(yōu)選的，最短距離x大于所述邊框頂端至所述基板表面高度差h的兩倍，且小于所述光伏電池片的邊長。具體地，所述最短距離X優(yōu)選為大于等于IOmm且小于等于160mm,其取值可根據(jù)實(shí)際情況而定,例如為10mm、30mm、50mm、IOOmm等；其余各邊至所述多片光伏電池片102的最短距離均小于IOmm,例如為5mm。作為優(yōu)選方案，所述多片光伏電池片102可采用串聯(lián)連接。進(jìn)一步優(yōu)選的，在所述多片光伏電池片102的列與列之間可以并聯(lián)二極管，用以抵抗多片光伏電池片的非均勻性。需要說明的是，本實(shí)施例中提及的基板結(jié)構(gòu)和優(yōu)選材料以及光伏電池片的數(shù)量僅作為示例性說明，在實(shí)際應(yīng)用中，對基板結(jié)構(gòu)和材料的選用以及光伏電池片的數(shù)量應(yīng)不僅限于此。為了進(jìn)一步驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果，對光伏電池組件的工作特性進(jìn)行了測試。圖4為現(xiàn)有的對稱結(jié)構(gòu)光伏電池組件在最下端一排的6個電池片被遮蓋(光線無法通過)時該組件的特性曲線，輸出功率為6.5瓦左右。據(jù)此實(shí)驗(yàn)，可以推斷實(shí)際使用時，由于組件底部的灰塵幾乎將最下排的光伏電池片完全覆蓋，因此光伏組件的輸出功率會大幅降低。圖5為采用本實(shí)施例的光伏電池組件所有電池片都受到均勻光照射(沒有電池片被遮蓋)時的測試結(jié)果，其輸出功率達(dá)185瓦左右，相較于前者輸出功率大幅提高。采用本實(shí)施例的光伏電池組件(非對稱性的布局)，在組件下端光伏電池片與基板邊緣的距離增大，預(yù)留了空間用來承受灰塵的堆積，因此即使有灰塵積累也不會覆蓋光伏電池片的表面。在實(shí)際安裝條件下，這樣結(jié)構(gòu)的光伏組件的實(shí)際發(fā)電能力會大大提高。由于電池片不再被灰塵遮擋，大大縮短了光伏電池片之間相互充放電的頻次與時間，電池片溫度下降，相對而言進(jìn)一步提升了發(fā)電能力，同時有利于組件的可靠性提升與壽命的延長。此外，該光伏電池組件的加工工藝與現(xiàn)有工藝兼容，僅通過布局的改變就可大大提高光電轉(zhuǎn)換效率，基本不增加生產(chǎn)成本，有很強(qiáng)的實(shí)用性。實(shí)施例二如圖6所示，本實(shí)施例提供的光伏電池組件與實(shí)施例一類似，包括:基板201、位于基板201上的多片光伏電池片202，以及設(shè)置于所述基板201周邊的邊框203。所述多片光伏電池片202在基板201上陣列排布。與實(shí)施例一不同之處在于，本實(shí)施例中，每行為6片光伏電池片202，每列為12片光伏電池片202。由于本發(fā)明的光伏電池組件采用了非對稱的設(shè)計(jì)，因此在實(shí)際安裝時會出現(xiàn)橫放和豎放的不同情況?？紤]到不同的安裝需求可分別設(shè)計(jì)用于橫放和豎放的電池組件，實(shí)施例一適用于橫放安裝，實(shí)施例二用于對應(yīng)的豎放安裝。實(shí)施例三如圖7所不，本實(shí)施例提供另一種光伏電池組件，包括:基板301、位于基板301上的多片光伏電池片302，以及設(shè)置于所述基板301周邊的邊框303。其中，所述光伏電池片302可以是單晶硅光伏電池片或多晶硅光伏電池片。所述基板301由上至下依次包括透明頂面層、密封材料以及背面層，所述多片光伏電池片302位于密封材料之中。所述透明頂面層可以采用玻璃，密封材料可以是EVA (ethyl vinyl acetate,乙烯基乙酸乙脂)，背面層可以是 Tedlar0所述多片光伏電池片302在基板301上陣列排布，每行為10片光伏電池片302，每列為6片光伏電池片302。如圖7所示，所述基板301的底邊至所述多片光伏電池片302的最短距離Xl以及所述基板301的一側(cè)邊至所述多片光伏電池片302的最短距離x2均大于邊框303頂端與基板302表面高度差的兩倍。本實(shí)施例優(yōu)選的，最短距離Xl及最短距離x2均大于所述邊框頂端至所述基板表面高度差的兩倍，且小于所述光伏電池片的邊長。具體地，所述最短距離Xl及最短距離x2均優(yōu)選為大于等于IOmm且小于等于160mm，其取值可根據(jù)實(shí)際情況而定，例如為10mm、30mm、50mm、IOOmm等；其余各邊至所述多片光伏電池片102的最短距離均小于IOmm,例如為5mm ο需要說明的是，本實(shí)施例中提及的基板結(jié)構(gòu)和優(yōu)選材料以及光伏電池片的數(shù)量僅作為示例性說明，在實(shí)際應(yīng)用中，對基板結(jié)構(gòu)和材料的選用以及光伏電池片的數(shù)量應(yīng)不僅限于此。作為優(yōu)選方案，所述多片光伏電池片302可采用串并聯(lián)連接。進(jìn)一步優(yōu)選的，在所述多片光伏電池片302的列與列之間可以并聯(lián)二極管，用以抵抗多片光伏電池片的非均勻性。本實(shí)施例提供的光伏電池組件考慮了不同安裝的需求，既可用于橫放也可豎放，更便于實(shí)際安裝。上述實(shí)施例僅列示性說明本發(fā)明的原理及功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范圍下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修改。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
權(quán)利要求
1.一種光伏電池組件，包括:基板、位于基板上的多片光伏電池片、以及設(shè)置于所述基板周邊的邊框，其特征在于，所述多片光伏電池片陣列排布，且所述基板至少有一條邊至所述多片光伏電池片的最短距離大于所述邊框頂端至所述基板表面高度差的兩倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電池組件，其特征在于，所述基板至少有一條邊至所述多片光伏電池片的最短距離大于所述邊框頂端至所述基板表面高度差的兩倍，且小于所述光伏電池片的邊長。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電池組件，其特征在于，所述基板至少有一條邊至所述多片光伏電池片的最短距離大于等于IOmm且小于等于160mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電池組件，其特征在于，所述基板的一條邊至所述多片光伏電池片的最短距離大于所述邊框頂端至所述基板表面高度差的兩倍，其余各邊至所述多片光伏電池片的最短距離均小于等于所述邊框頂端至所述基板表面高度差的兩倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光伏電池組件，其特征在于，所述基板的一條邊至所述多片光伏電池片的最短距離大于等于IOmm且小于等于160mm ;其余各邊至所述多片光伏電池片的最短距離均小于10mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電池組件，其特征在于，所述基板相鄰兩邊至所述多片光伏電池片的最短距離均大于所述邊框頂端至所述基板表面高度差的兩倍，其余各邊至所述多片光伏電池片的最短距離均小于等于所述邊框頂端至所述基板表面高度差的兩倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光伏電池組件，其特征在于，所述基板的相鄰兩邊至所述多片光伏電池片的最短距離大于等于IOmm且小于等于160mm ;其余各邊至所述多片光伏電池片的最短距離均小于10mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的光伏電池組件，其特征在于，所述多片光伏電池片串聯(lián)連接，且所述多片光伏電池片的列與列之間并聯(lián)有二極管。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的光伏電池組件，其特征在于，所述光伏電池片為單晶硅光伏電池片或多晶硅光伏電池片。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的光伏電池組件，其特征在于，所述基板由上至下依次包括透明頂面層、密封材料以及背面層，所述多片光伏電池片位于密封材料之中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光伏電池組件，包括基板、位于基板上的多片光伏電池片、以及設(shè)置于所述基板周邊的邊框；其中，所述多片光伏電池片陣列排布，且所述基板至少有一條邊至所述多片光伏電池片的最短距離大于所述邊框與所述基板高度差的兩倍。該光伏電池組件摒棄了現(xiàn)有的對稱性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用對電池片布局的非對稱性，從根本上去掉了電池組件表面下端的電池被灰塵遮擋的可能性，在實(shí)際安裝條件下，大大提高了光伏電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H01L31/042GK103165701SQ20131008510
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者周繼承, 文佳偉, 葉支斌, 易強(qiáng) 申請人:中南大學(xué)