太陽能電池、連接件、太陽能電池陣列及其組建方法
2023-05-07 23:11:26
專利名稱：太陽能電池、連接件、太陽能電池陣列及其組建方法
技術領域：
本發明涉及光伏發電領域，具體地說涉及太陽能電池、連接件、太陽能電池陣列及其組建方法。
背景技術：
眾所周知，隨著全球能源危機的日益加劇，太陽能作為一種清潔、環保、可再生的能源，在全球範圍內越來越受到關注。未來太陽能的大規模利用主要是用來發電，實現由補充能源向替代能源的轉變。光電轉換的基本原理是利用光生伏打效應將太陽輻射能直接轉換為電能，其基本裝置是太陽能電池。目前，光伏發電時大規模、經濟地利用太陽能的最重要的手段之一。
除此之外，能夠在無法獲得其他供電的條件下，有效利用太陽能達到用電的目的也是目前研究的重點。但是由於太陽能電池在使用時通常需要較大面積即要使用太陽能電池組，且不便於攜帶、不方便摺疊，因此在野外或其他條件下攜帶臨時取電用的太陽能電池有許多不便。而且薄膜太陽能電池多次摺疊容易損壞，發生損壞的太陽能電池片不方便及時更換就會影響太陽能電池陣列的整體性能。另外，由於組合好的太陽能電池陣列在面積、 電壓、功率或單個太陽能電池的數量等方面以及固定，不能有效地給不同的電器供電或充電，不能靈活地配置各個電器的需求。
因此目前需要一種能夠方便攜帶的太陽能電池，並且這種太陽能電池還應該能夠根據用戶的需要進行組裝，以滿足不同電器的需求。發明內容
本發明提供一種組建太陽能電池陣列的方法，用於將單個的太陽能電池靈活、便捷地組建成太陽能電池陣列，以滿足不同電器的多樣性需求。
根據本發明的一個方面，太陽能電池，其中，所述太陽能電池具有正反兩面，在所述太陽能電池正面和/或所述太陽能電池反面具有至少兩個裸露導電區域。
根據本發明的另一個方面，提供一種用於連接本發明提供的太陽能電池的連接件。
根據本發明的又一個方面，提供一種太陽能電池陣列，所述太陽能電池陣列使用本發明提供的太陽能電池連接件連接至少兩個本發明提供的太陽能電池而成。
本發明減小了太陽能電池的體積，通過在太陽能電池邊緣設置裸露導電區域，使其可以靈活地進行連接。可以根據需要，選擇正向連接或者反向連結，還可以根據單個太陽能電池的功率、電壓等參數選擇靈活地選擇太陽能電池的個數和連接方式。
通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯
圖1 圖3為根據本發明提供的太陽能電池的具體實施方式
的結構示意圖4、圖5、圖7、圖8為根據本發明提供的太陽能電池連接件的具體實施方式
的結構示意圖6為圖5所示的太陽能電池連接件的沿AA方向的剖面示意圖9為圖8所示的太陽能電池連接件的沿BB方向的剖面示意圖10 圖15為根據本發明提供的太陽能電池陣列的具體實施方式
的結構示意圖。
附圖中相同或相似的附圖標記代表相同或相似的部件。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的實施例作詳細描述。
下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。
下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本發明的不同結構。為了簡化本發明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。當然，它們僅僅為示例，並且目的不在於限制本發明。此外，本發明可以在不同例子中重複參考數字和/或字母。這種重複是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關係。此外，本發明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到其他工藝的可應用於性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特徵在第二特徵之 「上」的結構可以包括第一和第二特徵形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特徵形成在第一和第二特徵之間的實施例，這樣第一和第二特徵可能不是直接接觸。應當注意，在附圖中所圖示的部件不一定按比例繪製。本 發明省略了對公知組件和處理技術及工藝的描述以避免不必要地限制本發明。
下面結合附圖對本發明進行具體闡釋。附圖中使用斜條圖案來表示太陽能電池正面裸露導電區域；採用網格圖案表示太陽能電池的反面裸露導電區域。採用與太陽能電池相同的協調圖案表示正連接件；採用點狀圖案表示反連接件。
通常情況下，為了達到比較好的供電效果，太陽能電池陣列的面積都很大，不利於攜帶，而且只要其中有一個地方出現了問題就會影響整個太陽能電池陣列的性能。而本發明提供的太陽能電池如圖1 圖3所示，均為矩形結構，其大小優選為普通信用卡大小，面積的減小有助於增加太陽能電池的便攜性。另外，由於是單個電池進行連接而成後續的太陽能電池陣列，因此即使一小塊出問題了，我們可以及時更換，以保證太陽能電池陣列的整體性能。本發明中太陽能電池的長度範圍為7cm IOcm ;寬度範圍為5cm 7cm ;所述太陽能電池片的厚度小於3mm。
太陽能電池有很多種，例如單晶矽電池、多晶矽電池、薄膜電池等等。通常情況下，太陽能電池具有兩面，即一面是N型摻雜層材料，一面是P型摻雜層材料(本發明中，將 N型摻雜層材料定義為太陽能電池的反面，相應地，將P型摻雜層材料定義為太陽能電池的正面)。當太陽能電池為單面透光時，那麼如果透光面是N型摻雜層材料的一面，則稱為N型透光太陽能電池；如果透光面是P型摻雜層材料的一面，則稱為P型透光太陽能電池。如果太陽能電池正、反兩面都透光，則稱為雙面透光太陽能電池。值得注意的是，雙面透光的太陽能電池光吸收率低，進而光電轉換效率也低，因此通常不是特殊環境下，還是優選使用單面透光的太陽能電池。本文中優選使用單面透光的太陽能電池作為實施例對本發明進行闡釋。
為了區分不同的太陽能電池種類、透光情況或者尺寸等參數，可以在製作時採用不同顏色的材料，也可以在太陽能電池製作完成後，在太陽能電池上採用不同形狀、顏色或者材料的標識以示區分。進一步地，可以在太陽能電池上印刷表示太陽能電池性能的參數， 例如電壓、功率等等。
在本發明中，太陽能電池正面/或太陽能電池反面的四周具有至少兩個裸露導電區域，用於通過連接件、導線或其他具有導電功能的器件與其他太陽能電池進行連接，組建成太陽能電池陣列。本發明中的太陽能電池連接，優選採用連接件對太陽能電池進行連接。 為了更好地與連接件接觸，可以在太陽能電池的裸露導電區域設置凸起或者凹陷的電極觸點，這種凸起與凹陷與連接件的凹陷與凸起可以很好地進行卡合，連接出更加牢固，電接觸性能更好。
圖1所示的太陽能電池的四周具有正面四個裸露導電區域，裸露導電區域位於每一邊的中間，且每個裸露導電區域上具有一個突起的電極觸點，用於後續與連接件的連接。 所述太陽能電池片的兩個裸露導電區域之一為正極另一個裸露導電區域為負極；正極連接到太陽能電池片的PN結中的P極，負極連接到太陽能電池片的PN結中的N極。所述太陽能電池片正負極用不同顏色、標識或電極形狀來標記，以便於區分。
圖2所示的太陽能電池與圖1所示的太陽能電池相似，都是在太陽能電池的正面設置裸露導電區域，不過裸露導電區域有8個，除了在四條邊上各有一個裸露導電區域，在四個角也各有一個。同樣，為了增加連結的穩固 性，在每個裸露導電區域上設置了一個突起的電極觸點。為了避免多個太陽能電池片連接時發生短路，可以使太陽能電池片正反面上的正極與負極相互偏移，即，不直接正對，這樣當連接件脫離電池片時不會使得太陽能電池片正負極短路。
圖3所示的太陽能電池最外層一圈都是裸露導電區域，明顯增加了接觸面積，在後續的連接過程中可以採用多種連接方式，為了使用便捷性，在其裸露導電區域設置了 8 個凸起的電極觸點。
圖1 圖3均是以太陽能電池正面具有裸露導電區域為例，應當理解，太陽能電池反面也可以具有裸露導電區域，同樣也可以雙面都具有裸露導電區域、電極觸點。裸露導電區域和電極觸點的位置、個數、形狀可以根據需要自行設置。
圖4 圖9是本發明提供的太陽能電池連接件的具體實施方式
的結構示意圖。所述連接件包括兩個相互絕緣的金屬件，所述金屬件通過絕緣的樞軸或彈性體相互連接，在彈力的作用下，所述金屬件之間形成夾持力。用於夾持所述太陽能電池片正反兩面的裸露導電區域，通過電接觸連接將多個太陽能電池片之間並聯或串聯。圖4是具有兩個電極觸點的正連接件，其為型，在每個金屬件兩端各有一個凹陷的電極觸點。圖5為「十」型正連接件，每個金屬件具有四個凹陷的電極觸點。圖6為圖5沿AA方向的剖視結構示意圖， 從圖中可以看出，這種「十」型正連接件中，電極觸點10連接的太陽能電池與電極觸點20連接的太陽能電池為正向連通關係。太陽能電池連接件的電極觸點為與太陽能電池片的電極的觸點相嚙合的凹陷或凸起，以增加接觸的可靠性。
圖7為型的反連接件，在其兩端各有一個凹陷的電極觸點。圖8為「十」型正連接件，具有四個凹陷的電極觸點。圖9為圖8沿BB方向的剖視結構示意圖，從圖中可以看出，這種「十」型反連接件中，電極觸點30連接的太陽能電池與電極觸點40連接的太陽能電池為反向連通關係。
與太陽能電池相似，為了對正連接件和反連接件進行區分，可以採用不同顏色的材料進行製造。另外，也可以在連接件製作完成後，在連接件上採用不同形狀、顏色或者材料的標識以示區分。可以理解連接件除了上述實施例中的型和「十」型，還可以有「L」 型等其他形式。
下面結合圖10 圖15對由上述太陽能電池和連接件組成的太陽能電池陣列進行說明。
圖10中採用四個型正連接件連接了四個單獨的如圖1所示的太陽能電池。形成了並聯的太陽能電池陣列。
圖11中採用四個型正連接件I和一個「十」型正連接件2連接了四個單獨的如圖2所示的太陽能電池，形成了並聯的太陽能電池陣列。
圖12中採用四個型正連接件I和一個「十」型正連接件2連接了四個單獨的如圖3所示的太陽能電池，形成了並聯的太陽能電池陣列。圖中，「十」型正連接件2的電極觸點10和電極觸點20分別連接太陽能電池7和太陽能電池7』，形成了並聯結構。
圖13中採用四個型正連接件I和一個「十」型正連接件2連接了兩個單獨的如圖3所示的正面為透光面的太陽能電池3以及兩個結構相同但反面為透光面的太陽能電池4，形成了串聯的太陽能電池陣列。
圖14中採用兩個型正連接件1，兩個型反連接件5和一個「十」型反連接件6連接4個如圖3所示的太陽能電池3，形成串聯太陽能電池陣列。十」型反連接件6的電極觸點30和電極觸點40所連接的太陽能電池3和太陽能電池3』之間是串聯關係。
圖15是一個太陽能電池陣列的實際應用圖，其正在給一個手機和一個PDA進行充電。該太陽能電池陣列由16塊太陽能電池和若干太陽能電池連接件組成。根據需要，一個太陽能電池陣列可以同時為多個需要用電的設備供電，並且可以靈活地進行串聯、並聯、混聯。如圖所示，所有太陽能電池片正極朝上，左半邊的太陽能電池片通過多個反連接件與右半邊的太陽能電池片進行串聯；左半邊的太陽能電池片之間通過正連接件實現並聯，右半邊的太陽能電池片之間也是通過正連接件實現並聯。
上述太陽能電池陣列的舉例均是採用太陽能電池的凸起電極觸點與太陽能電池連接件的凹陷電極觸點相接觸並嚙合的方式進行連接。還可以根據需要在太陽能電池上設置凹陷的電極觸點，而在連接件上設置凸起的電極觸點。
雖然關於示例實施例及其 優點已經詳細說明，應當理解在不脫離本發明的精神和所附權利要求限定的保護範圍的情況下，可以對這些實施例進行各種變化、替換和修改。對於其他例子，本領域的普通技術人員應當容易理解在保持本發明保護範圍內的同時，工藝步驟的次序可以變化。
此外，本發明的應用範圍不局限於說明書中描述的特定實施例的工藝、機構、製造、物質組成、手段、方法及步驟。從本發明的公開內容，作為本領域的普通技術 人員將容易地理解，對於目前已存在或者以後即將開發出的工藝、機構、製造、物質組成、手段、方法或步驟，其中它們執行與本發明描述的對應實施例大體相同的功能或者獲得大體相同的結果，依照本發明可以對它們進行應用。因此，本發明所附權利要求旨在將這些工藝、機構、製造、物質組成、手段、方法或步驟包含在其保護範圍內。
權利要求
1.一種太陽能電池，其中，所述太陽能電池片具有正反兩面，在所述太陽能電池正面和 /或所述太陽能電池反面具有至少兩個裸露導電區域。
2.根據權利要求1所述的太陽能電池，其中，所述太陽能電池的長度範圍為7cm IOcm ;所述太陽能電池的寬度範圍為5cm 7cm ;所述太陽能電池片的厚<度小於3mm。
3.根據權利要求1所述的太陽能電池，其中，所述太陽能電池片的兩個裸露導電區域之一為正極另一個裸露導電區域為負極；正極連接到太陽能電池片的PN結中的P極，負極連接到太陽能電池片的PN結中的N極。
4.根據權利要求3所述的太陽能電池，其中，所述太陽能電池片正負極用不同顏色、標識或電極形狀來標記。
5.根據權利要求1所述的太陽能電池，其中，所述太陽能電池為雙面透光太陽能電池或單面透光太陽能電池。
6.根據權利要求1所述的太陽能電池，其中，在所述裸露導電區域上設置電極觸點。
7.根據權利要求6所述的太陽能電池，其中，在所述電極觸點的位置位於太陽能電池片的側邊的中央或者頂角上。
8.根據權利要求3所述的太陽能電池，其中，在所述正極和負極分別位於太陽能電池片的兩側，並且相互不直接相對。
9.根據權利要求6所述的太陽能電池，其中，所述電極觸點為凸起或者凹陷。
10.一種太陽能電池連接件，其中，所述連接件包括兩個相互絕緣的金屬件，所述金屬件通過絕緣的樞軸或彈性體相互連接，在彈力的作用下，所述金屬件之間形成夾持力。
11.根據權利要求10所述的太陽能電池連接件，其中，所述太陽能電池連接件具有至少兩個電極觸點。
12.根據權利要求11所述的太陽能電池連接件，其中，所述電極觸點為與太陽能電池片的電極的觸點相嚙合的凹陷或凸起。
13.根據權利要求10所述的太陽能電池連接件，其中，所述連接件為正連接件或反連接件。
14.根據權利要求12所述的太陽能電池連接件，其中，採用不同顏色和/或標識區分所述正連接件與所述反連接件。
15.根據權利要求10所述的太陽能電池連接件，其中，所述連接件為「L」型、型、 「十」型中的任意一種。
16.一種組建太陽能電池陣列的方法，包括步驟使用太陽能電池連接件對太陽能電池進行連接，其特徵在於，所述太陽能電池為權利要求1 9中任一項中所述的太陽能電池，所述太陽能電池連接件為權利要求10 15中任一項所述的連接件。
17.一種太陽能電池陣列，其特徵在於，包括多個太陽能電池，其中，所述太陽能電池片具有正反兩面，在所述太陽能電池正面和/或所述太陽能電池反面具有至少兩個裸露導電區域；以及多個連接件，其包括兩個相互絕緣的金屬件，所述金屬件通過絕緣的樞軸或彈性體相互連接，在彈力的作用下，所述金屬件之間形成夾持力；所述太陽電池之間通過所述連接件夾持和電連接其上的裸露導電區域形成由相互並聯或串聯的太陽能電池構成的太陽能電池陣列。
全文摘要
本發明提供一種太陽能電池，其中，所述太陽能電池具有正反兩面，在所述太陽能電池正面和/或所述太陽能電池反面具有至少兩個裸露導電區域。本發明還提供一種對上述太陽能電池進行連接的太陽能電池連接件。相應地，本發明還提供了使用上述太陽能電池和太陽能電池連接件組建太陽能電池陣列的方法以及由該方法組建的太陽能電池陣列。本發明提供的太陽能電池小巧、便攜，並且能夠靈活、便捷地進行組裝。
文檔編號H01L31/02GK103000700SQ20111027271
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月15日 優先權日2011年9月15日
發明者駱志炯, 朱慧瓏, 尹海洲 申請人:聚日(蘇州)科技有限公司