TWM542250U

TWM542250U - 太陽能電池模組及其佈局結構

Info

Publication number: TWM542250U
Application number: TW106203126U
Authority: TW
Inventors: 黃志強; 余承曄
Original assignee: 元晶太陽能科技股份有限公司
Priority date: 2017-03-07
Filing date: 2017-03-07
Publication date: 2017-05-21

Description

太陽能電池模組及其佈局結構

本創作係有關於一種太陽能電池技術領域，特別是有關一種改良的太陽能電池模組及其佈局結構，可以提升整體輸出功率。

太陽能電池(solar cell)是以p-型及n-型半導體材料接合構成正、負極的光電元件，當太陽能電池經陽光照射後會吸收太陽光能而產生電子及電洞，正電荷(電洞)與負電荷(電子)會分別往正(p-型)、負極(n-型)方向移動，產生直流電流。這種光電元件能把光能轉換成電能，因此亦被稱為光伏電池 (photovoltaic，簡稱PV)。

通常，太陽能電池的製造方法係先進行晶圓表面清潔與粗糙化處理，然後進行擴散製程，在晶圓表面形成磷玻璃層及摻雜射極(emitter)區域，接著以蝕刻製程去除磷玻璃層，再形成抗反射層，然後，利用網印技術於電池正、背面以金屬漿料網印出電極圖案，然後進行高溫燒結，形成電極。最後將電池(例如6x10或6x12陣列)排列定位於玻璃基板上，再進行串焊(stringer)，透過銅箔銲線(ribbon)將電池單元串接成太陽能模組。

然而，目前的太陽能模組的缺點在於無法以改變佈局方式提升太陽能模組的整體輸出功率，因此有需要進一步改良。

本創作之主要目的在提供一種改良的太陽能電池模組及其佈局結構，可以進一步提升太陽能模組的整體輸出功率。

根據本創作一實施例，提供一種太陽能電池模組，包含一第一區域、一第二區域，及一介於第一區域及第二區域之間的一第三區域，其中該第一區域及該第二區域均為一電池陣列區域，第三區域為一旁路二極體設置區域；複數個第一太陽能電池，設置在該第一區域內，其中各該第一太陽能電池包含兩個半切太陽能電池；複數個第二太陽能電池，設置在該第二區域內，其中各該第二太陽能電池包含兩個半切太陽能電池；以及複數個旁路二極體，設置於該第三區域中，並與該第一區域內的半切太陽能電池及該第二區域內的半切太陽能電池構成的電池串互連。

根據本創作一實施例，其中該第一區域與該第二區域為彼此鏡像對稱。該第一區域內的半切太陽能電池的排列方式及數量與該第二區域內的半切太陽能電池的排列方式及數量相同。其中另包含複數條銅帶將同一行上的半切太陽能電池串接在一起，構成複數行電池串。

為讓本創作之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施方式，並配合所附圖式，作詳細說明如下。然而如下之較佳實施方式與圖式僅供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。

請參閱第1圖，其繪示出本創作太陽能電池模組佈局結構示意圖。如第1圖所示，太陽能電池模組1包含一第一區域10、一第二區域20，以及一介於第一區域10及第二區域20之間的一第三區域30。根據一實施例，第一區域10及第二區域20為電池陣列區域，第三區域30為旁路二極體(bypass diode)設置區域。

根據一實施例，在第一區域10內設置有複數個太陽能電池101，每個太陽能電池101包含對切的半切太陽能電池101a及半切太陽能電池101b，使半切太陽能電池101a及半切太陽能電池101b在第一區域10內排列成6x10陣列(6行x10列)。在第1圖中，每個矩形框代表一個太陽能電池101，包含一半切太陽能電池101a及一半切太陽能電池101b。半切太陽能電池101a及半切太陽能電池101b彼此鏡像對稱。

根據一實施例，上述太陽能電池101可以設置於一透明的玻璃基板400上，例如一高透光低鐵強化玻璃。雖然圖中未特別顯示，但應理解的是，上述太陽能電池101可以設置在一玻璃基板與一背板(backsheet)之間，並且在玻璃基板與背板之間還可以設置有乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)膜或EVA樹脂。

根據一實施例，上述太陽能電池101係以習知的太陽能電池製程，利用半導體晶圓所製作而成的半導體太陽能電池，其尺寸例如為15.6公分x15.6公分(或6吋太陽能電池)。上述半切太陽能電池101a及半切太陽能電池101b係另以切割加工方式，將各個太陽能電池101以垂直於電池上的匯流電極線延伸方向分割成兩個面積約略相等的兩半，故各半切太陽能電池101a及各半切太陽能電池101b的尺寸例如為7.8公分x15.6公分。

類似的作法，在第二區域20內設置有複數個太陽能電池201，每個太陽能電池201包含對切的半切太陽能電池201a及半切太陽能電池201b，使半切太陽能電池201a及半切太陽能電池201b在第二區域20內排列成6x10陣列(6行x10列)。半切太陽能電池201a及半切太陽能電池201b彼此鏡像對稱。

根據一實施例，第一區域10係鏡像對稱於第二區域20，換言之，第一區域10內的半切太陽能電池的排列方式及數量與第二區域20內的半切太陽能電池的排列方式及數量相同。

根據一實施例，後續再以銅箔銲帶(以下簡稱銅帶)40將同一行上的第一區域10內的半切太陽能電池101a及半切太陽能電池101b及第二區域20內的半切太陽能電池201a及半切太陽能電池201b以習知的串焊製程串接在一起。

在第1圖中，第一行上共20個的半切太陽能電池101a、101b、201a、201b以銅帶41串連成C ₁電池串，第二行上共20個的半切太陽能電池101a、101b、201a、201b以銅帶42串連成C ₂電池串，第三行上共20個的半切太陽能電池101a、101b、201a、201b以銅帶43串連成C ₃電池串，第四行上共20個的半切太陽能電池101a、101b、201a、201b以銅帶44串連成C ₄電池串，第五行上共20個的半切太陽能電池101a、101b、201a、201b以銅帶45串連成C ₅電池串，第六行上共20個的半切太陽能電池101a、101b、201a、201b以銅帶46串連成C ₆電池串。

根據一實施例，在第一區域10中，各行電池串C ₁~C ₆再以橫向連接傳導帶110串連起來，在第二區域20中，各行電池串C ₁~C ₆再以橫向連接傳導帶210串連起來。在第一圖中，第一區域10中有三條橫向連接傳導帶111、112、113，而第二區域20中有三條橫向連接傳導帶211、212、213。

另外，在第三區域30中，則設置三個旁路二極體310、320、330，其中旁路二極體310、320、330與第一區域10中的各行電池串C ₁~C ₆及第二區域20中的各行電池串C ₁~C ₆並聯連接。根據一實施例，旁路二極體310、320、330可以設置在一接線盒(junction box)中，接線盒(圖未示)可以將太陽能電池產生功率導出，組成一整體發電系統。

第2圖為第1圖中沿著切線I-I所視的剖面示意圖。如第2圖所示，在此剖面方向上可看見半切太陽能電池101a、101b的寬度分別為w ₁及w ₂，而根據一實施例，半切太陽能電池101a、101b的寬度相同(為一般太陽能電池寬度的一半)，亦即，w ₁=w ₂，例如w ₁=w ₂=7.8公分。而連接半切太陽能電池101a、101b的銅帶40的長度約略等於w ₁+w ₂=15.6公分，而此單一銅帶長度為習知太陽能電池模組中的單一銅帶的長度的一半，如此一來，電流傳導路徑減少一半，整體傳輸消耗功率變成原來的四分之一，因此可以提升整體輸出功率。

此外，由於電流傳導路徑減少，可以同步降低轉換效率減損(Cell-to-Module Loss, CTM loss)，可以提升整體輸出瓦數約1.5%~3%。

請參閱第3圖至第5圖，其顯示出本創作太陽能電池模組1所具有的優良效能，其中第3圖顯示出填充因子(Fill factor)的改善，從全尺寸電池模組(一般未對切的電池模組)的77.5%提升至半切電池模組的約79%。第4圖顯示出輸出功率的改善，從全尺寸電池模組的4.0W提升至半切電池模組的約4.1W。第3圖填充因子的改善及第4圖輸出功率的改善，其實驗數據(包括短路電流I _SC及開路電壓V _OC)顯示於第5圖的圖表中。

以上所述僅為本創作之較佳實施例，凡依本創作申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本創作之涵蓋範圍。

1‧‧‧太陽能電池模組
10‧‧‧第一區域
20‧‧‧第二區域
30‧‧‧第三區域
40、41~46‧‧‧銅箔銲帶(銅帶)
101‧‧‧太陽能電池
101a‧‧‧半切太陽能電池
101b‧‧‧半切太陽能電池
110、111、112、113‧‧‧橫向連接傳導帶
201‧‧‧太陽能電池
201a‧‧‧半切太陽能電池
201b‧‧‧半切太陽能電池
210、211、212、213‧‧‧橫向連接傳導帶
310、320、330‧‧‧旁路二極體
400‧‧‧玻璃基板
C₁~C₆‧‧‧電池串
w₁、w₂‧‧‧半切太陽能電池寬度

第1圖例示本創作太陽能電池模組及其佈局結構示意圖。第2圖為第1圖中沿著切線I-I所視的剖面示意圖。第3圖顯示出填充因子(Fill factor)的改善。第4圖顯示出輸出功率的改善。第5圖的圖表列出實驗數據(包括短路電流I _SC及開路電壓V _OC)。

1‧‧‧太陽能電池模組

10‧‧‧第一區域

20‧‧‧第二區域

30‧‧‧第三區域

40、41~46‧‧‧銅箔銲帶(銅帶)

101‧‧‧太陽能電池

101a‧‧‧半切太陽能電池

101b‧‧‧半切太陽能電池

110、111、112、113‧‧‧橫向連接傳導帶

201‧‧‧太陽能電池

201a‧‧‧半切太陽能電池

201b‧‧‧半切太陽能電池

210、211、212、213‧‧‧橫向連接傳導帶

310、320、330‧‧‧旁路二極體

400‧‧‧玻璃基板

C₁~C₆‧‧‧電池串

Claims

一種太陽能電池模組，包含：一第一區域、一第二區域，及一介於第一區域及第二區域之間的一第三區域，其中該第一區域及該第二區域均為一電池陣列區域，第三區域為一旁路二極體設置區域；複數個第一太陽能電池，設置在該第一區域內，其中各該第一太陽能電池包含兩個半切太陽能電池；複數個第二太陽能電池，設置在該第二區域內，其中各該第二太陽能電池包含兩個半切太陽能電池；以及複數個旁路二極體，設置於該第三區域中，並與該第一區域內的半切太陽能電池及該第二區域內的半切太陽能電池構成的電池串互連。
如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池模組，其中該第一區域與該第二區域為彼此鏡像對稱。
如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池模組，其中該第一區域內的半切太陽能電池的排列方式及數量與該第二區域內的半切太陽能電池的排列方式及數量相同。
如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池模組，其中另包含複數條銅帶將同一行上的半切太陽能電池串接在一起，構成複數行電池串。
如申請專利範圍第4項所述的太陽能電池模組，其中各該銅帶的長度約略等於兩個半切太陽能電池寬度的和。
如申請專利範圍第4項所述的太陽能電池模組，其中該複數個旁路二極體係設置於一接線盒中，與複數行電池串並聯連接。