CN103500768A - 一种柔性太阳能组件及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种柔性太阳能组件，包括绝缘部件、导电部件和光电转换部件。所述导电部件包括两条延伸臂和与所述两条延伸臂相连的连接臂，在所述两条延伸臂的内侧分别紧贴设置有不同光电转换部件的不同电极层，在所述连接臂的两侧设置有绝缘部件，分别将所述不同的电极层与所述连接臂绝缘。这样，本发明采用通过导电部件的延伸臂和连接臂将光电转换部件的两个电极串联起来，且通过绝缘部件将光电转换部件与连接臂绝缘，因此实现了将单片电池无缝串联，不仅连接性能好而且不易短路，解决了现有技术中单片电池不能无缝隙串联且易发生短路的技术问题。

Description

一种柔性太阳能组件及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种柔性太阳能组件及其制作方法，具体是一种串联的柔性太阳能组件及其制作方法，属于太阳能光伏发电技术领域。

背景技术

由于环保节能已成为现代文明生活发展的趋势理念，作为对环境无任何污染、无原料成本、无需运输、且储量无限的一种洁净能源，太阳能越来越受到人们的关注。现在应用太阳能的最常见且最广泛的领域应属供电系统，太阳能电池是一种以最小的环境影响来产生电力的光电转换装置，并具有应用广泛，无地域限制等优点。目前对太阳能电池组件研究的主要方向为实现高光电转化效率、低成本、耐用、易安装、轻质化以及避免造成其他的环境问题等。现有的薄膜太阳能电池作为一种吸收层用料少，仅需几个微米就可以将太阳光能有效地转换成电能的高效节约型电池，具有广阔的发展前景。柔性太阳能电池是薄膜太阳能电池的一种，具有质量轻、易附形、光电转换效率高、成本低廉、用途广泛的优点，且因为其独有的柔性特点，可以广泛应用于太阳能背包、太阳能敞篷、太阳能手电筒、太阳能汽车、太阳能帆船甚至太阳能飞机上，还可以集成在窗户或屋顶、外墙或内墙上，无论在户外还是在室内都能为人们提供环保免费的能源，故成为了近年来太阳能应用方面的重点对象。非晶形/微晶硅(Si)、碲化镉(CdTe)和铜铟镓硒化物(CIGS)是柔性太阳能电池的最重要的三种使用材料。柔性太阳能电池的制备方法是在柔性金属衬底上依次制备第一电极层、光电转换层、第二电极层，太阳光透过第二电极层被光电转换层吸收而实现光能向电能的转换，然后在单片电池串联过程中，需要将卷对卷生产的柔性薄膜太阳能电池切成长方形的单片，然后将单片电池依次进行串联连接形成组件，制作于柔性基材上；为满足用户将太阳能电池安装在任何地方的需求，将单片电池在不发生短路的情况下尽可能紧凑地串联起来成为现在太阳能电池制造首要解决的问题。

中国发明专利申请201210036805中公开了一种柔性太阳能电池组件，其为了减少太阳能电池的占地面积将电池片间以Z形间隔、并由Z形的连接导线串联在一起；但其在减小电池单元间距的同时，大大增加了因导电电极与电池单元侧壁紧密接触使电池单元短路的概率，此外连接部分还容易产生断裂的问题，降低了产品的稳固性。中国发明专利200980134780公开了具有多个薄膜光电转换元件的串的集成薄膜太阳能电池，其光电转换元件包括第一电极层、光电转换层和第二电极层，每个该光电转换元件间有元件隔离槽，每个第一电极层与相邻的第二电极层连接，其采用去除光电转换层及去除电极层的方式形成绝缘空间，紧邻串联电池之间的绝缘实质上是采用空间隔离，该专利虽然能将太阳能电池串联并隔离，但是以增加单个电池间的距离为代价的。中国发明专利申请201110185498公开了一种包括绝缘层、第一电极层、光电转换层、第二电极层和导电层的太阳能电池模块及其制造方法；该绝缘层分隔相邻的第一电极层、光电转换层和第二电极层，该导电层将第一电极层与和其相邻的第二电极层串联起来，该方法虽然可以在电池的边缘进行绝缘，但其采用的是在刻蚀完成隔离槽后在边缘进行绝缘，该制作方法难度较大、且在电池连接过程中也无法进一步缩小电池单元之间的间隙。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中单片电池不能无缝隙串联且不发生短路，从而提供一种能无间隙无限串联且不会短路的柔性太阳能组件及其制作方法。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种柔性太阳能组件，包括绝缘部件、导电部件和光电转换部件，所述导电部件包括两条延伸臂和分别连接所述两条延伸臂一端的连接臂，一个光电转换部件的第一电极层紧贴一条所述延伸臂的内侧设置，另一个光电转换部件的第二电极层紧贴另外一条所述延伸臂的内侧设置，在所述连接臂的两侧设置有绝缘部件，分别将所述光电转换部件与所述连接臂绝缘。

所述的柔性太阳能组件，在所述延伸臂的外侧也设置有绝缘部件。

所述的柔性太阳能组件，所述绝缘部件为绝缘面，一条延伸臂外侧的绝缘面与所述连接臂左侧的绝缘面相连接，另一条延伸臂外侧的绝缘面与所述连接臂右侧的绝缘面相连接。

所述的柔性太阳能组件，所述导电部件的两条延伸臂相互平行。

所述的柔性太阳能组件，所述连接臂和所述延伸臂形成的夹角角度与两条延伸臂外侧的绝缘部件和所述连接臂两侧的绝缘部件形成的夹角角度相同。

所述的柔性太阳能组件，所述连接臂与所述延伸臂垂直相交。

所述的柔性太阳能组件，所述延伸臂外侧的所述绝缘部件的长度、所述延伸臂的长度和所述光电转换部件的长度相等，或所述延伸臂略短于所述光电转换部件的长度。

所述的柔性太阳能组件，所述绝缘部件为透明材质。

一种柔性太阳能组件的制作方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、所述导电部件的第一延伸臂连接所述导电部件的连接臂的一端，所述导电部件的第二延伸臂连接所述导电部件的连接臂的另一端，在所述第一延伸臂的外侧和所述连接臂的一侧贴合设置两个相交的绝缘部件；

步骤二、在所述第二延伸臂的外侧和所述连接臂另一侧贴合设置两个相交的绝缘部件；

步骤三、将一光电转换部件布置在所述第二延伸臂的内侧，所述第一电极层贴合所述第二延伸臂外侧的绝缘部件；

步骤四、将另一光电转换部件布置在所述第一延伸臂的内侧，所述第二电极层贴合所述第一延伸臂外侧的绝缘部件。

所述的柔性太阳能组件的制作方法，采用热压合的方式将所述导电部件、所述绝缘部件及所述光电转换部件贴合在一起。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）本发明所述的柔性太阳能组件，包括绝缘部件、导电部件和光电转换部件。所述导电部件包括两条延伸臂和与所述两条延伸臂相连的连接臂，所述两条延伸臂的内侧分别紧贴两个光电转换部件的前后电极层，在所述连接臂的两侧设置有绝缘部件，使所述连接臂与光电转换部件绝缘。这样，本发明通过采用导电部件的延伸臂和连接臂将光电转换部件的两个电极串联起来，且通过绝缘部件将光电转换部件与连接臂绝缘，实现了单片电池的无缝串联，不仅连接性能好而且不易短路，解决了现有技术中单片电池不能无缝隙串联且易发生短路的技术问题。这样，在电池单元连接时可以更好地节约空间，将单片电池无缝连接在一起，增加了其紧密程度，提高了产品结构的稳定性。

本发明所述的柔性太阳能组件的制作方法，具体包括如下步骤：首先在所述一个延伸臂的外侧和连接臂的一侧贴合设置两个相交的绝缘部件，然后在另一个延伸臂的外侧和连接臂另一侧贴合设置两个相交的绝缘部件，然后在两个延伸臂的内侧分别设置光电转换部件，通过压合方式将延伸臂及其外侧的绝缘面和光电转换部件贴合在一起。本发明通过导电部件实现相邻电池片的串联连接，并通过绝缘部件隔离导电部件与光电转换部件，有效地避免了现有技术中导电部件和光电转换部件易产生短路的问题，同时更进一步缩小了相邻组件光电转换部件的间距，提高了产品内部空间的利用率，且使得内部的连接更稳固，产品的结构更稳定，同时易于加工和生产，具有很好的实用性。

（2）本发明所述的柔性太阳能组件，在所述延伸臂的外侧也设置有绝缘部件，因此在所述延伸臂的外侧和所述连接臂的两侧均设置有所述绝缘部件。一个延伸臂外侧的绝缘部件与连接臂一侧的绝缘部件相交，另一个延伸臂外侧的绝缘部件与所述连接臂另一侧的绝缘部件相交。本发明利用绝缘部件将导电部件的连接臂与光电转换部件的侧面完全隔离开来，保证一个光电转换部件仅有一层电极层和导电部件连接导通。

（3）本发明所述的柔性太阳能组件的导电部件的两条延伸臂相互平行，这种平行结构可以让太阳能组件的体积更加窄小，更不占空间。

（4）本发明所述的柔性太阳能组件，所述绝缘部件为绝缘面，采用绝缘面的方式不仅加工简单方便，而且结构稳定，比仅在延伸臂或连接臂外侧设置与其形状对应的绝缘臂更易于生产和装配，且产品的结构稳定性好。所述两个延伸臂外侧的绝缘面分别与所述连接臂两侧的绝缘面垂直相交，导电部件的连接臂与延伸臂垂直相交。所述连接臂与延伸臂在呈90度连接的状态下可以使太阳能组件在相同的导电量下呈现的体积最小，形状规则，结构最稳定，且生产加工都最为方便。

（5）本发明所述的柔性太阳能组件，所述延伸臂外侧的所述绝缘部件、所述延伸臂和所述光电转换部件的长度相等或所述延伸臂略短于所述光电转换部件的长度，以保证延伸臂可有效收集光生电荷，同时保证绝缘部件将导电部件与光电转换部件的电极层紧密接触。

（6）本发明所述的柔性太阳能组件的绝缘部件为透明材质，以保证光电转换部件能够充分地接收外界光源、进行光电转换。

（7）本发明所述的柔性太阳能组件的制作方法中，采用热压合的方式将所述导电部件、所述绝缘部件及所述光电转换部件贴合在一起，使导电部件的延伸臂、所述绝缘部件的绝缘面及所述光电转换部件的第一电极层或第二电极层能够更加紧密地粘接在一起。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，

图1A是本发明实施例1中所述柔性太阳能组件的剖面图；

图1B是本发明实施例1中所述柔性太阳能组件的剖面图1A的局部放大图；

图1C是本发明实施例2中所述柔性太阳能组件的剖面图；

图2A是本发明实施例中所述柔性太阳能组件的绝缘部件的平面结构示意图；

图2B是本发明实施例中所述柔性太阳能组件的绝缘部件的立体结构示意图；

图3A是本发明实施例中所述柔性太阳能组件的导电部件的平面结构示意图；

图3B是本发明实施例中所述柔性太阳能组件的导电部件的立体结构示意图；

图4A是本发明实施例中所述柔性太阳能组件的光电转换部件的俯视结构示意图；

图4B是本发明实施例中所述柔性太阳能组件的光电转换部件的正视结构示意图；

图4C是本发明实施例中所述柔性太阳能组件的光电转换部件的立体结构示意图；

图5A是本发明实施例中所述柔性太阳能组件制作方法中步骤一的结构连接俯视图；

图5B是本发明实施例中所述柔性太阳能组件制作方法中步骤一的结构连接侧视图；

图5C是本发明实施例中所述柔性太阳能组件制作方法中步骤一的立体结构连接示意图；

图6A是本发明实施例中所述柔性太阳能组件制作方法中步骤二的结构连接俯视图；

图6B是本发明实施例中所述柔性太阳能组件制作方法中步骤二的结构连接侧视图；

图6C是本发明实施例中所述柔性太阳能组件制作方法中步骤二的立体结构连接示意图；

图7是本发明实施例中所述柔性太阳能组件制作方法中步骤三的结构图；

图8是本发明实施例中所述柔性太阳能组件及其制作方法中步骤四的结构连接俯视图；

图9本发明实施例所述柔性太阳能组件的连接示意图。

图中附图标记表示为：2、3-延伸臂，4-连接臂，5-第一电极层，6-第二电极层，7-光电转换层、10-光电转换部件、11-绝缘部件、12-导电部件。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种所述的柔性太阳能组件，如图1A所示，包括绝缘部件11、导电部件12和光电转换部件10，所述导电部件12包括两条延伸臂2、3和分别连接所述两条延伸臂2、3一端的连接臂4，一个光电转换部件10的第一电极层5紧贴一条所述延伸臂3的内侧设置，另一个光电转换部件10的第二电极层6紧贴另外一条所述延伸臂2的内侧设置，在所述连接臂4的两侧设置有绝缘部件11，本实施例中所述绝缘部件11为包覆所述连接臂4两侧的绝缘臂，分别将两侧的两个光电转换部件10与所述连接臂4绝缘。作为其他可以替换的实施方式，为了加工方便且结构稳定，也可以将所述绝缘部件11设置为绝缘面，图1A中标注圈出部分具体见放大图1B。本实施例中的柔性太阳能组件，采用导电部件将相邻两个光电转换部件串联，并通过绝缘部件将光电转换部件与导电部件绝缘，实现了单片电池的无缝串联。该种串联方式不仅连接性能好而且不易短路，解决了现有技术中单片电池不能无缝隙串联且易发生短路的技术问题。这样，在电池单元连接时可以更好地节约空间，而且可以增加其紧密程度，提高产品结构的稳定性。

实施例2：

本实施例中的柔性太阳能组件，在上述实施例的基础上，在所述延伸臂2、3的外侧也设置有绝缘部件11，如图1C所示，所述绝缘部件为绝缘面或能包覆所述延伸臂2、3的绝缘臂，本实施例中延伸臂2、3外侧的绝缘部件和连接臂4两侧绝缘部件均为绝缘面，延伸臂2外侧的绝缘面与所述连接臂4右侧的绝缘面垂直相交，延伸臂3外侧的绝缘面与所述连接臂4左侧的绝缘面垂直相交。本实施例所述的柔性太阳能组件剖面图如图1C所示。导电部件12的结构如图3A、图3B所示,所述导电部件12包括延伸臂2、延伸臂3和连接臂4，所述连接臂4与所述延伸臂2和延伸臂3分别连接。光电转换部件10的结构如图4A、图4B、图4C所示。所述光电转换部件10包括第一电极层5、第二电极层6和光电转换层7。

如图1C、5A、5B所示，在所述连接臂4的右侧和所述延伸臂2的外侧设置有绝缘部件11。在所述延伸臂2的内侧设置有一光电转换部件10，其中一光电转换部件10的第二电极层6贴合所述延伸臂2及其外侧的绝缘部件11，另一个光电转换部件10的第一电极层5贴合所述延伸臂3及其外侧的绝缘部件11。在所述光电组件的结构体上，所述导电部件12的延伸臂2和延伸臂3相互平行，所述连接臂4与所述延伸臂2、延伸臂3均垂直相交，延伸臂外侧绝缘部件的面积大于所述导电部件12与之贴合面积的20倍，所述绝缘部件11、所述延伸臂2、3和所述光电转换部件10的长度相等，且所述绝缘部件11为透明材质。

本发明所述的一种柔性太阳能组件的制作方法的步骤连接示意图如图5A-8所示，其包括如下四步：

步骤一、所述导电部件12的延伸臂2连接连接臂4的一端，所述延伸臂3连接所述连接臂4的另一端，在所述延伸臂2的外侧和所述连接臂4的右侧贴合设置有两个相交的绝缘部件11，所述绝缘部件为绝缘面，如图5A-5C所示；

步骤二、在所述延伸臂3的外侧和所述连接臂4左侧贴合设置有两个相交的绝缘部件11，此处的绝缘部件也为绝缘面，如图6A、6B、6C所示；

步骤三、将一光电转换部件10布置在所述延伸臂3的内侧，所述第一电极层5贴合所述延伸臂3外侧的绝缘部件11，如图7所示；

步骤四、将另一光电转换部件10布置在所述延伸臂2的内侧，所述第二电极层6贴合所述延伸臂2外侧的所述绝缘部件11，如图8所示。

在所述步骤三、步骤四中，采用热压合的方式将所述导电部件12、所述绝缘部件11及所述光电转换部件10贴合在一起，所述延伸臂2、3分别内陷在所述光电转换部件的电极层6、5中。

实施例3

本发明所述的柔性太阳能组件包括四个绝缘部件11、两个导电部件12和两光电转换部件10。所述绝缘部件11为绝缘面，所述两个导电部件12均包括延伸臂2、延伸臂3和连接臂4，参见图6C以及图7、图8.所述光电转换部件10包括第一电极层5（也就是入射光面电极层）、第二电极层6（即非入射光面电极层）和光电转换层7。所述连接臂4的右侧和所述延伸臂2的外侧均设置有绝缘部件11，在所述连接臂4的左侧和所述延伸臂3的外侧也均设置有绝缘部件11。在所述两延伸臂2、3内侧分别设置有光电转换部件10，其中一光电转换部件10的第二电极层6贴合所述延伸臂2及其外侧的所述绝缘部件11，另一个光电转换部件10的第一电极层5贴合所述延伸臂3及其外侧的所述绝缘部件11。在所述光电组件的结构体上，所述导电部件12的延伸臂2和延伸臂3相互平行，所述连接臂4与所述延伸臂2、延伸臂3均60度内角相交，所述延伸臂外侧的绝缘部件的面积大于所述导电部件12与之贴合面积的50倍，所述绝缘部件11、所述延伸臂2、3的长度相等，所述光电转换部件10的长度短于所述绝缘部件11的长度，且所述绝缘部件11为透明材质。本实施例中，所述导电部件12的个数为两个，在所述绝缘部件11上间隔设置。作为其他可以变换的实施方式，所述导电部件12的个数可以根据需要设置多个，如3个、5个等等，根据需要来选择，一般选择两个可以兼顾效果和成本，且稳定性较好。

本发明所述的一种柔性太阳能组件的制作方法与实施例2相同，不同之处在于导电部件12为两个且平行间隔布置，见图7、图8。当多个本实施例中的组件连接时，如图9所示，将每一个电池单元依次串联，将一个组件单元中未连接的光电转换部件10的电极层与另外一个电池单元中的连接部件12连接，依次连接完所有的电池单元，通过热压合的方式完成。图9给出了本发明所述的太阳能组件的连接示意图，因采用的电池为柔性电池单元，如图9放置连接后，进行层压，柔性电池单元会在一个平面内从而形成组件。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种柔性太阳能组件，包括绝缘部件（11）、导电部件（12）和光电转换部件（10），其特征在于：

所述导电部件（12）包括两条延伸臂（2、3）和分别连接所述两条延伸臂（2、3）一端的连接臂（4），一个光电转换部件（10）的第一电极层（5）紧贴一条所述延伸臂（3）的内侧设置，另一个光电转换部件（10）的第二电极层（6）紧贴另外一条所述延伸臂（2）的内侧设置，在所述连接臂（4）的两侧设置有绝缘部件（11），分别将所述光电转换部件（10）与所述连接臂（4）绝缘。

2.根据权利要求1所述的柔性太阳能组件，其特征在于，在所述延伸臂（2、3）的外侧也设置有绝缘部件（11）。

3.根据权利要求2所述的柔性太阳能组件，其特征在于，所述绝缘部件为绝缘面，一条延伸臂（3）外侧的绝缘面与所述连接臂（4）左侧的绝缘面相连接，另一条延伸臂（2）外侧的绝缘面与所述连接臂（4）右侧的绝缘面相连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的柔性太阳能组件，其特征在于，所述导电部件（12）的两条延伸臂（2、3）相互平行。

5.根据上述1-4任一权利要求所述的柔性太阳能组件，其特征在于，所述连接臂（4）和所述延伸臂（2、3）形成的夹角角度与两条延伸臂外侧的绝缘部件和所述连接臂两侧的绝缘部件形成的夹角角度相同。

6.根据上述1-5任一权利要求所述的柔性太阳能组件，其特征在于，所述连接臂（4）与所述延伸臂（2、3）垂直相交。

7.根据权利要求5所述的柔性太阳能组件，其特征在于，所述延伸臂外侧的所述绝缘部件（11）的长度、所述延伸臂（2、3）的长度和所述光电转换部件（10）的长度相等，或所述延伸臂（2、3）略短于所述光电转换部件（10）的长度。

8.根据上述1-7任一权利要求所述的柔性太阳能组件，其特征在于，所述绝缘部件（11）为透明材质。

9.一种如权利要求2所述的柔性太阳能组件的制作方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、所述导电部件（12）的第一延伸臂（2）连接所述导电部件（12）的连接臂（4）的一端，所述导电部件（12）的第二延伸臂（3）连接所述导电部件（12）的连接臂（4）的另一端，在所述第一延伸臂（2）的外侧和所述连接臂（4）的一侧贴合设置两个相交的绝缘部件（11）；

步骤二、在所述第二延伸臂（3）的外侧和所述连接臂（4）另一侧贴合设置两个相交的绝缘部件（11）；

步骤三、将一光电转换部件（10）布置在所述第二延伸臂（3）的内侧，所述第一电极层（5）贴合所述第二延伸臂（3）外侧的绝缘部件（11）；

步骤四、将另一光电转换部件（10）布置在所述第一延伸臂（2）的内侧，所述第二电极层（6）贴合所述第一延伸臂（2）外侧的绝缘部件（11）。

10.根据权利要求9所述的柔性太阳能组件的制作方法，其特征在于，采用热压合的方式将所述导电部件（12）、所述绝缘部件（11）及所述光电转换部件（10）贴合在一起。

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