光伏電池組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光伏電池組件。
【背景技術(shù)】
[0002]US20120060895公開了一種光伏電池組件，包含光伏電池的矩陣，其中光伏電池經(jīng)串聯(lián)連接成可產(chǎn)生個(gè)別電池在組件端子處的輸出電壓的總和。光伏電池組件可為太陽能收集模塊，其更包含封裝件及電連接。該串聯(lián)連接通過該矩陣遵循交替往復(fù)圖案(alternating back and forth pattern)以協(xié)助旁路二極管(bypass d1de)的連接。在該往復(fù)圖案中，該串聯(lián)連接每次從矩陣的邊緣沿著一行垂直向內(nèi)到達(dá)該行的一半(通過三個(gè)電池)，然后到下一個(gè)行的中點(diǎn)以及通過該下一個(gè)行回到邊緣，從那里到后面的行以及再度向內(nèi)等等。在矩陣的最后一個(gè)行處，該串聯(lián)連接跨到對(duì)面的邊緣以及在該邊緣繼續(xù)同樣的往復(fù)圖案。
[0003]這些旁路二極管并聯(lián)連接至電池組。在US20120060895中，形成此一組的串聯(lián)連接電池向內(nèi)沿著往復(fù)圖案中的一行到達(dá)該行的一半以及從電池回到下一個(gè)行的半路。旁路二極管本身在光伏電池組件中為眾所周知。它們補(bǔ)償被遮蔽電池用作負(fù)電壓電源的效應(yīng)，這與能量的耗散有關(guān)。該旁路二極管截去超過電池組的壓降，改道發(fā)送電流繞過該組。US20120060895的往復(fù)圖案在容易裝設(shè)旁路二極管的矩陣邊緣處暴露接到在組頭尾的電池的連接部。
[0004]不過，在US20120060895中，用于沿邊緣的旁路二極管，以及使用于相對(duì)邊緣之間的連接的空間，可能減少可用于能量收集的面積。當(dāng)旁路二極管的個(gè)數(shù)增加時(shí)，這個(gè)問題會(huì)加重。盡管旁路二極管抵消由整個(gè)組件的遮蔽引起的能量損失，當(dāng)組中部分電池的遮蔽導(dǎo)致旁路二極管正向偏壓時(shí)，由組中的任何電池產(chǎn)生的能量會(huì)損失。因此，命中許多組中的少數(shù)幾個(gè)電池(例如，在矩陣邊緣上的)的棘手遮蔽仍然可能造成能量產(chǎn)生量不成比例地減少。減少此損失可通過減少每個(gè)組的電池面積，亦即，增加給定面積的旁路二極管數(shù)。但是在US20120060895的電池中，這會(huì)減少可用于能量收集的面積。
[0005]優(yōu)選地，太陽能電池組件結(jié)合直流至交流轉(zhuǎn)換電路經(jīng)組配成可產(chǎn)生交流線路電壓(例如220伏特交流)。此轉(zhuǎn)換電路通常包含直流-直流轉(zhuǎn)換器，接著直流-交流轉(zhuǎn)換器。該直流-直流轉(zhuǎn)換器補(bǔ)償輸出電壓波動(dòng)，例如由遮蔽、線路電壓波動(dòng)等引起的。在標(biāo)稱直流電壓大體等于峰值線路電壓時(shí)，可優(yōu)化直流-直流轉(zhuǎn)換器的效率。有直流-交流轉(zhuǎn)換器在其中做補(bǔ)償?shù)霓D(zhuǎn)換電路也為眾所周知。這些對(duì)于此類直流電壓同樣更有效率。
[0006]W02010037393A1公開了一種太陽能電池組件，其中直流-直流轉(zhuǎn)換器用來增加組件的輸出電壓。這些太陽能電池分成用串聯(lián)方式耦合的次電池(sub-cell)。直流-直流轉(zhuǎn)換器連接至許多次電池的串聯(lián)連接。直流-直流轉(zhuǎn)換器用來升高組件的直流輸出電壓至高于標(biāo)準(zhǔn)線路電壓(例如，220伏特交流)的水平，以促進(jìn)轉(zhuǎn)換至有該線路電壓的交流。在沒有直流-直流轉(zhuǎn)換器下，以各自產(chǎn)生0.5伏特的硅基太陽能次電池而言，最佳直流-直流轉(zhuǎn)換需要500個(gè)以上的次電池以實(shí)現(xiàn)310伏特直流來實(shí)現(xiàn)此交流電壓。直流-直流轉(zhuǎn)換器用在大不相同的直流電壓會(huì)提高成本和降低組件的平均操作壽命。利用高于0.5伏特的高電壓可能有必要增加電池之間的距離以提供充分的電絕緣。但是增加距離會(huì)導(dǎo)致光收集面積減少，從而太陽能模塊有較少的單位面積輸出功率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目標(biāo)主要是要提供一種光伏電池組件，例如太陽能收集模塊，其中該組件有高比例的面積使用于能量收集。提供一種光伏電池組件，其包含由數(shù)個(gè)光伏電池組成的矩陣，提供這些電池的串聯(lián)連接的電連接結(jié)構(gòu)，以及并聯(lián)連接該串聯(lián)連接的各個(gè)部分的旁路二極管。優(yōu)選使用所有的背接觸光伏電池，亦即，背面包含各自接至電池的基極區(qū)域及射極區(qū)域的觸點(diǎn)的電池。該電連接結(jié)構(gòu)包括由第一子矩陣連接圖案組成的行。這些第一子矩陣連接圖案中的每一個(gè)在由光伏電池的行和列組成的子矩陣內(nèi)提供串聯(lián)連接。每個(gè)第一子矩陣連接圖案提供該串聯(lián)連接的各個(gè)部分中的一個(gè)，在該矩陣的多個(gè)光伏電池行上延伸，沿著連續(xù)的列來回通過這些多個(gè)行。在這些第一子矩陣連接圖案的一對(duì)行的末端處的這些第一子矩陣連接圖案間接地相互連接。通過提供該串聯(lián)連接的各個(gè)部分中的其它部分的第二子矩陣連接圖案來提供該連接，而不是用導(dǎo)體連接這些第一子矩陣連接圖案。這些第二子矩陣連接圖案中的每一個(gè)在有由光伏電池組成的行和列的子矩陣內(nèi)提供該串聯(lián)連接。這些第二子矩陣連接圖案該矩陣的多個(gè)列上延伸。這使得有可能使用用于光伏電池的組裝表面積來實(shí)現(xiàn)這些第一子矩陣連接圖案行之間的連接。
[0008]該第一子矩陣連接圖案及該第二子矩陣連接圖案中的每一個(gè)在有由光伏電池組成的行和列的子矩陣內(nèi)提供該串聯(lián)連接。優(yōu)選地，該子矩陣為矩形或有斜角的矩形，且更優(yōu)選為方形。在該矩形子矩陣的第一角落處的光伏電池位于該第一子矩陣連接圖案或該第二子矩陣連接圖案中的串聯(lián)連接的一部分的末端處。在該行末端的該第一子矩陣連接圖案及該第二子矩陣連接圖案的這些第一角落相互毗鄰。該第一子矩陣連接圖案及該第二子矩陣連接圖案在這些第一角落處相互電氣連接。在一實(shí)施例中，在位于該對(duì)的各個(gè)行末端的第一子矩陣連接圖案中，該第一角落遠(yuǎn)離該對(duì)的另一行，即，該子矩陣中至少有一個(gè)光伏電池行介于在第一角落的光伏電池與另一第一子矩陣連接圖案行之間。這在第一角落處的電池之間產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于多個(gè)中間光伏電池的距離，該距離經(jīng)由通過第二子矩陣連接圖案連接的光伏電池橋接。
[0009]在一具體實(shí)施例中，在該矩形子矩陣的第一角落及第二角落的這些光伏電池位于該子矩陣連接圖案中的串聯(lián)連接部分的相對(duì)的兩端。該第一角落及該第二角落為毗鄰的角落(即，不在對(duì)角)。在這些第一子矩陣連接圖案中，它們?cè)谠摼仃嚨耐粋€(gè)行中，以及在這些第二子矩陣連接圖案中，它們?cè)谕粋€(gè)列中。在這些行中的這些第一子矩陣連接圖案在第一角落及第二角落互相電氣連接。這些第二子矩陣連接圖案在這些第二角落互相電氣連接。優(yōu)選地，各對(duì)的第一子矩陣連接行互為鏡像。更佳地，該電連接結(jié)構(gòu)包括由交替互為鏡像的連接部組成的連續(xù)的行。
[0010]在一具體實(shí)施例中，這些第一子矩陣連接圖案在該對(duì)行的另一端(與安置這些第二子矩陣連接圖案的末端相對(duì))的第二角落直接連接至在與該對(duì)行毗鄰的第一子矩陣連接圖案的其它行中的鄰近的第一子矩陣連接圖案。
[0011]在一具體實(shí)施例中，在該對(duì)行的兩端的這些第一子矩陣連接圖案各自來回通過P個(gè)行，以及這些第二子矩陣連接圖案各自來回通過多個(gè)列的次數(shù)為P次(即，圖案向前的次數(shù)加上圖案向后的次數(shù)等于P)。以此方式，這些第二子矩陣連接圖案沿著該第一子矩陣連接圖案的邊緣配合。如果這些光伏電池的形狀實(shí)質(zhì)偏離方形，用這些第二子矩陣連接圖案連接的這些光伏電池相對(duì)于用這些第一子矩陣連接圖案連接的光伏電池可能需要以轉(zhuǎn)90度的方式配置。
[0012]在一具體實(shí)施例中，在該對(duì)行的兩端的這些第一子矩陣連接圖案各自以第二數(shù)目Q次數(shù)地來回通過該第一數(shù)目P個(gè)行，以及這些第二第一子矩陣連接圖案各自以該第一數(shù)目P次數(shù)地來回通過該第二數(shù)目Q個(gè)列。因此，各個(gè)子矩陣連接圖案中的電池個(gè)數(shù)相同，這可優(yōu)化這些旁路二極管的使用。
[0013]在一具體實(shí)施例中，P與Q相等，S卩，使用有PxP個(gè)電池的子矩陣。例如，P可等于4。因此，使用大致方形的子矩陣，這使得子矩陣的最大直徑與子矩陣的電池?cái)?shù)之間的比值小。接著，這可減少通常會(huì)被給定大小的陰影影響的子矩陣個(gè)數(shù)。
[0014]在一具體實(shí)施例中，這些旁路二極管位在該第一子矩陣連接圖案及該第二子矩陣連接圖案的邊緣。這使得有可能最小化接至這些旁路二極管的導(dǎo)體的長(zhǎng)度，從而使在陰影情形下的電阻損失最小。
[0015]在一具體實(shí)施例中，該矩陣中的所有光伏電池有相同的取向(S卩，對(duì)應(yīng)接觸點(diǎn)之間的方向相同)。這簡(jiǎn)化了這些電池的安置。在此具體實(shí)施例中，第一子矩陣連接圖案有相同的布局，第二子矩陣連接圖案有與第一子矩陣連接圖案不同的布局。因此，該布局補(bǔ)償?shù)氖窃谶@些電池有相同取向時(shí)多個(gè)第二子矩陣連接圖案列需要不同的連接。
[0016]在一具體實(shí)施例中，該第一子矩陣連接圖案及該第二子矩陣連接圖案中的每一個(gè)包括這些光伏電池在由該子矩陣連接圖案提供的串聯(lián)連接的各個(gè)部分兩端的第一光伏