太阳能电池、连接件、太阳能电池阵列及其组建方法

技术领域

本发明涉及光伏发电领域，具体地说涉及太阳能电池、连接件、太阳能 电池阵列及其组建方法。

背景技术

众所周知，随着全球能源危机的日益加剧，太阳能作为一种清洁、环保、 可再生的能源，在全球范围内越来越受到关注。未来太阳能的大规模利用主 要是用来发电，实现由补充能源向替代能源的转变。光电转换的基本原理是 利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能，其基本装置是太阳能电池。 目前，光伏发电时大规模、经济地利用太阳能的最重要的手段之一。

除此之外，能够在无法获得其他供电的条件下，有效利用太阳能达到用 电的目的也是目前研究的重点。但是由于太阳能电池在使用时通常需要较大 面积即要使用太阳能电池组，且不便于携带、不方便折叠，因此在野外或其 他条件下携带临时取电用的太阳能电池有许多不便。而且薄膜太阳能电池多 次折叠容易损坏，发生损坏的太阳能电池片不方便及时更换就会影响太阳能 电池阵列的整体性能。另外，由于组合好的太阳能电池阵列在面积、电压、 功率或单个太阳能电池的数量等方面以及固定，不能有效地给不同的电器供 电或充电，不能灵活地配置各个电器的需求。

因此目前需要一种能够方便携带的太阳能电池，并且这种太阳能电池还 应该能够根据用户的需要进行组装，以满足不同电器的需求。

发明内容

本发明提供一种组建太阳能电池阵列的方法，用于将单个的太阳能电池 灵活、便捷地组建成太阳能电池阵列，以满足不同电器的多样性需求。

根据本发明的一个方面，太阳能电池，其中，所述太阳能电池具有正反 两面，在所述太阳能电池正面和/或所述太阳能电池反面具有至少两个裸露导 电区域。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于连接本发明提供的太阳能电池 的连接件。

根据本发明的又一个方面，提供一种太阳能电池阵列，所述太阳能电池 阵列使用本发明提供的太阳能电池连接件连接至少两个本发明提供的太阳能 电池而成。

本发明减小了太阳能电池的体积，通过在太阳能电池边缘设置裸露导电 区域，使其可以灵活地进行连接。可以根据需要，选择正向连接或者反向链 接，还可以根据单个太阳能电池的功率、电压等参数选择灵活地选择太阳能 电池的个数和连接方式。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发 明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1～图3为根据本发明提供的太阳能电池的具体实施方式的结构示意图；

图4、图5、图7、图8为根据本发明提供的太阳能电池连接件的具体实施 方式的结构示意图；

图6为图5所示的太阳能电池连接件的沿AA方向的剖面示意图；

图9为图8所示的太阳能电池连接件的沿BB方向的剖面示意图；

图10～图15为根据本发明提供的太阳能电池阵列的具体实施方式的结构 示意图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发 明的实施例作详细描述。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中 自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的 元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而 不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结 构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当 然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不 同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本 身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各 种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺 的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征 之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以 包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征 可能不是直接接触。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。 本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发 明。

下面结合附图对本发明进行具体阐释。附图中使用斜条图案来表示太阳 能电池正面裸露导电区域；采用网格图案表示太阳能电池的反面裸露导电区 域。采用与太阳能电池相同的协调图案表示正连接件；采用点状图案表示反 连接件。

通常情况下，为了达到比较好的供电效果，太阳能电池阵列的面积都很 大，不利于携带，而且只要其中有一个地方出现了问题就会影响整个太阳能 电池阵列的性能。而本发明提供的太阳能电池如图1～图3所示，均为矩形结构， 其大小优选为普通信用卡大小，面积的减小有助于增加太阳能电池的便携性。 另外，由于是单个电池进行连接而成后续的太阳能电池阵列，因此即使一小 块出问题了，我们可以及时更换，以保证太阳能电池阵列的整体性能。本发 明中太阳能电池的长度范围为7cm～10cm；宽度范围为5cm～7cm；所述太阳能 电池片的厚度小于3mm。

太阳能电池有很多种，例如：单晶硅电池、多晶硅电池、薄膜电池等等。 通常情况下，太阳能电池具有两面，即一面是N型掺杂层材料，一面是P型掺 杂层材料(本发明中，将N型掺杂层材料定义为太阳能电池的反面，相应地， 将P型掺杂层材料定义为太阳能电池的正面)。当太阳能电池为单面透光时， 那么如果透光面是N型掺杂层材料的一面，则称为N型透光太阳能电池；如果 透光面是P型掺杂层材料的一面，则称为P型透光太阳能电池。如果太阳能电 池正、反两面都透光，则称为双面透光太阳能电池。值得注意的是，双面透 光的太阳能电池光吸收率低，进而光电转换效率也低，因此通常不是特殊环 境下，还是优选使用单面透光的太阳能电池。本文中优选使用单面透光的太 阳能电池作为实施例对本发明进行阐释。

为了区分不同的太阳能电池种类、透光情况或者尺寸等参数，可以在制 作时采用不同颜色的材料，也可以在太阳能电池制作完成后，在太阳能电池 上采用不同形状、颜色或者材料的标识以示区分。进一步地，可以在太阳能 电池上印刷表示太阳能电池性能的参数，例如：电压、功率等等。

在本发明中，太阳能电池正面/或太阳能电池反面的四周具有至少两个裸 露导电区域，用于通过连接件、导线或其他具有导电功能的器件与其他太阳 能电池进行连接，组建成太阳能电池阵列。本发明中的太阳能电池连接，优 选采用连接件对太阳能电池进行连接。为了更好地与连接件接触，可以在太 阳能电池的裸露导电区域设置凸起或者凹陷的电极触点，这种凸起与凹陷与 连接件的凹陷与凸起可以很好地进行卡合，连接出更加牢固，电接触性能更 好。

图1所示的太阳能电池的四周具有正面四个裸露导电区域，裸露导电区域 位于每一边的中间，且每个裸露导电区域上具有一个突起的电极触点，用于 后续与连接件的连接。所述太阳能电池片的两个裸露导电区域之一为正极另 一个裸露导电区域为负极；正极连接到太阳能电池片的PN结中的P极，负极连 接到太阳能电池片的PN结中的N极。所述太阳能电池片正负极用不同颜色、 标识或电极形状来标记，以便于区分。

图2所示的太阳能电池与图1所示的太阳能电池相似，都是在太阳能电池 的正面设置裸露导电区域，不过裸露导电区域有8个，除了在四条边上各有一 个裸露导电区域，在四个角也各有一个。同样，为了增加链接的稳固性，在 每个裸露导电区域上设置了一个突起的电极触点。为了避免多个太阳能电池 片连接时发生短路，可以使太阳能电池片正反面上的正极与负极相互偏移， 即，不直接正对，这样当连接件脱离电池片时不会使得太阳能电池片正负极 短路。

图3所示的太阳能电池最外层一圈都是裸露导电区域，明显增加了接触面 积，在后续的连接过程中可以采用多种连接方式，为了使用便捷性，在其裸 露导电区域设置了8个凸起的电极触点。

图1～图3均是以太阳能电池正面具有裸露导电区域为例，应当理解，太阳 能电池反面也可以具有裸露导电区域，同样也可以双面都具有裸露导电区域、 电极触点。裸露导电区域和电极触点的位置、个数、形状可以根据需要自行 设置。

图4～图9是本发明提供的太阳能电池连接件的具体实施方式的结构示意 图。所述连接件包括两个相互绝缘的金属件，所述金属件通过绝缘的枢轴或 弹性体相互连接，在弹力的作用下，所述金属件之间形成夹持力。用于夹持 所述太阳能电池片正反两面的裸露导电区域，通过电接触连接将多个太阳能 电池片之间并联或串联。图4是具有两个电极触点的正连接件，其为“-”型， 在每个金属件两端各有一个凹陷的电极触点。图5为“十”型正连接件，每个 金属件具有四个凹陷的电极触点。图6为图5沿AA方向的剖视结构示意图，从 图中可以看出，这种“十”型正连接件中，电极触点10连接的太阳能电池与 电极触点20连接的太阳能电池为正向连通关系。太阳能电池连接件的电极触 点为与太阳能电池片的电极的触点相啮合的凹陷或凸起，以增加接触的可靠 性。

图7为“-”型的反连接件，在其两端各有一个凹陷的电极触点。图8为 “十”型正连接件，具有四个凹陷的电极触点。图9为图8沿BB方向的剖视结 构示意图，从图中可以看出，这种“十”型反连接件中，电极触点30连接的 太阳能电池与电极触点40连接的太阳能电池为反向连通关系。

与太阳能电池相似，为了对正连接件和反连接件进行区分，可以采用不 同颜色的材料进行制造。另外，也可以在连接件制作完成后，在连接件上采 用不同形状、颜色或者材料的标识以示区分。可以理解连接件除了上述实施 例中的“-”型和“十”型，还可以有“L”型等其他形式。

下面结合图10～图15对由上述太阳能电池和连接件组成的太阳能电池阵 列进行说明。

图10中采用四个“-”型正连接件连接了四个单独的如图1所示的太阳能 电池。形成了并联的太阳能电池阵列。

图11中采用四个“-”型正连接件1和一个“十”型正连接件2连接了四 个单独的如图2所示的太阳能电池，形成了并联的太阳能电池阵列。

图12中采用四个“-”型正连接件1和一个“十”型正连接件2连接了四 个单独的如图3所示的太阳能电池，形成了并联的太阳能电池阵列。图中，“十” 型正连接件2的电极触点10和电极触点20分别连接太阳能电池7和太阳能电池 7’，形成了并联结构。

图13中采用四个“-”型正连接件1和一个“十”型正连接件2连接了两 个单独的如图3所示的正面为透光面的太阳能电池3以及两个结构相同但反面 为透光面的太阳能电池4，形成了串联的太阳能电池阵列。

图14中采用两个“-”型正连接件1，两个“-”型反连接件5和一个“十” 型反连接件6连接4个如图3所示的太阳能电池3，形成串联太阳能电池阵列。 十”型反连接件6的电极触点30和电极触点40所连接的太阳能电池3和太阳能 电池3’之间是串联关系。

图15是一个太阳能电池阵列的实际应用图，其正在给一个手机和一个 PDA进行充电。该太阳能电池阵列由16块太阳能电池和若干太阳能电池连接 件组成。根据需要，一个太阳能电池阵列可以同时为多个需要用电的设备供 电，并且可以灵活地进行串联、并联、混联。如图所示，所有太阳能电池片 正极朝上，左半边的太阳能电池片通过多个反连接件与右半边的太阳能电池 片进行串联；左半边的太阳能电池片之间通过正连接件实现并联，右半边的 太阳能电池片之间也是通过正连接件实现并联。

上述太阳能电池阵列的举例均是采用太阳能电池的凸起电极触点与太阳 能电池连接件的凹陷电极触点相接触并啮合的方式进行连接。还可以根据需 要在太阳能电池上设置凹陷的电极触点，而在连接件上设置凸起的电极触点。

虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明 的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各 种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解 在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。

此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、 机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本 领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的 工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明 描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可 以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制 造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。