光伏组件

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体而言，涉及一种光伏组件。

背景技术

太阳能技术是当前最炙手可热、最前沿的研究之一，但要替代传统能源，真正实现清洁、可再生能源经济，其价格还需进一步降低，而降低成本的最有效方式之一便是提高电池的光电转换效率。

晶硅太阳能电池技术是目前最为成熟的商用光伏发电技术，由于其在综合成本和转换效率方面的优势，其他类型太阳电池如薄膜电池、化合物电池等短时间内难以替代晶硅电池。因此，继续提高晶硅电池的性能，并不断优化工艺降低成本具有重要的意义。晶硅电池理论极限效率只有29％左右，想要大幅提升晶硅电池的效率比较困难。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种光伏组件，以解决现有技术中光伏组件的光转换效率较低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种光伏组件，包括第一基板、第二基板以及位于第一基板与第二基板之间的多个层叠的电池片层，相邻各电池片层之间通过第一胶层连接，第一基板和第二基板中的至少一个为透光基板，当第一基板和第二基板中的任意一个为透光基板时，在远离透光基板的方向上，各电池片层的禁带宽度递减；或当第一基板和第二基板均为透光基板时，在远离第一基板的方向上，各电池片层的禁带宽度递增或递减。

进一步地，多个电池片层包括第一电池片层和第二电池片层，第一基板为透光基板，第一电池片层的光吸收波长小于第二电池片层的光吸收波长。

进一步地，第一电池片层的光吸收波长小于800nm，第二电池片层的光吸收波长小于1100nm。

进一步地，第一电池片层包括非晶硅电池、染料敏化电池、钙钛矿电池、砷化镓电池、碲化镉电池和铜铟镓硒电池中的任一种或多种，优选第一电池片层为钙钛矿电池片层。

进一步地，第二电池片层包括晶硅电池。

进一步地，光伏组件还包括位于第一基板与第一电池片层之间的第二胶层，第二胶层为透明胶膜。

进一步地，光伏组件还包括位于第二电池片层与第二基板之间的第三胶层，优选第三胶层包括透明胶膜、白色反射射胶膜、黑色胶膜和彩色装饰胶膜中的任一种。

进一步地，电池片层包括多个电池片，各电池片之间为网格排列或叠片排列。

进一步地，各电池片层在第一基板上的投影重叠。

进一步地，多个电池片层中靠近第一基板的电池片层为生长在第一基板上的薄膜电池。

应用本发明的技术方案，提供了一种光伏组件，包括第一基板、第二基板以及位于光伏组件第一基板与光伏组件第二基板之间的多个电池片层，相邻各光伏组件电池片层之间通过胶层连接，其特征在于，光伏组件第一基板和光伏组件第二基板中的任意一个为透光基板，在远离光伏组件透光基板的方向上，各光伏组件电池片层的禁带宽度递减，或光伏组件第一基板和光伏组件第二基板均为透光基板，在远离光伏组件透光基板的方向上，各光伏组件电池片层的禁带宽度递增或递减。由于上述光伏组件中各电池片的禁带宽度能够沿光线的入射光方向递减，使入射光中具有不同波长范围的光能够顺序进入各电池片中进行光电转换，从而能够充分利用入射光，提高了光伏组件的光转换效率；并且，上述光伏组件中通过将多个电池片层通过胶层连接，与现有技术中在基板上顺序沉积生长多个电池片层的光伏组件相比，工艺更为简单，避免了沉积工艺导致的材料成本和制作成本较高的问题，适合大规模生产。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明实施方式所提供的一种光伏组件的局部剖面结构示意图；

图2示出了根据本发明所提供的实施例1中光伏组件的局部剖面结构示意图；

图3示出了根据本发明所提供的实施例2中光伏组件的局部剖面结构示意图；

图4示出了根据本发明所提供的实施例3中光伏组件的局部剖面结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

110、第一基板；120、第二基板；20、电池片层；210、第一电池片层；220、第二电池片层；310、第一胶层；320、第二胶层；330、第三胶层。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

正如背景技术中所介绍的，晶硅电池理论极限效率只有29％左右，想要大幅提升晶硅电池的效率比较困难。本发明的申请人为了解决上述技术问题，提供了一种光伏组件，如图1所示，包括第一基板110、第二基板120以及位于第一基板110与第二基板120之间的多个层叠的电池片层20，相邻各电池片层20之间通过第一胶层310连接，其特征在于，第一基板110和第二基板120中的至少一个为透光基板，当第一基板110和第二基板120中的任意一个为透光基板时，在远离透光基板的方向上，各电池片层20的禁带宽度递减；或当第一基板110和第二基板120均为透光基板时，在远离第一基板110的方向上，各电池片层20的禁带宽度递增或递减。

由于上述光伏组件中各电池片的禁带宽度能够沿光线的入射光方向递减，使入射光中具有不同波长范围的光能够顺序进入各电池片中进行光电转换，从而能够充分利用入射光，提高了光伏组件的光转换效率；并且，上述光伏组件中通过将多个电池片层通过胶层连接，与现有技术中在基板上顺序沉积生长多个电池片层的光伏组件相比，工艺更为简单，避免了沉积工艺导致的材料成本和制作成本较高的问题，适合大规模生产。

在本发明的上述光伏组件中，电池片层20为多个，将不同种类的电池片层20按禁带宽度从大到小的顺序沿光的入射方向层叠起来，让短波长的光被最外侧的宽带隙电池片层20吸收，波长较长的光能够透射进去让窄带隙的电池片层20吸收，从而最大限度地将光能变成电能，大大地提高了太阳光谱的利用率、电池的性能和稳定性。

在本发明的上述光伏组件中，相邻电池片层20之间通过第一胶层310连接，上述第一胶层310可以为EVA或POE等现有技术中透明胶膜的常规种类。

当上述第一基板110为透光基板时，入射光从第一基板110进入光伏组件中，在远离第一基板110的方向上，各电池片层20的禁带宽度递减，为了使光线顺序进入各电池片层20中进行光电转换，靠近第一基板110一侧的电池片层20可以通过透明胶膜与上述第一基板110进行连接，该电池片层20也可以为生长在第一基板110上的薄膜电池，如钙钛矿电池、砷化镓电池、碲化镉电池和铜铟镓硒电池等；靠近第二基板120一侧的电池片层20也可以通过胶膜与上述第二基板120进行连接，上述胶膜可以选自透明胶膜、白色反射射胶膜、黑色胶膜和彩色装饰胶膜中的任一种。上述第二基板120也可以为透光基板，此时，连接该第二基板120与其一侧电池片层20的胶膜为透明胶膜。

当上述第二基板120为透光基板时，入射光从第二基板120进入光伏组件中，在远离第二基板120的方向上，各电池片层20的禁带宽度递减，为了使光线顺序进入各电池片层20中进行光电转换，靠近第二基板120一侧的电池片层20可以通过透明胶膜与上述第二基板120进行连接，该电池片层20也可以为生长在第二基板120上的薄膜电池，如钙钛矿电池、砷化镓电池、碲化镉电池和铜铟镓硒电池等；靠近第一基板110一侧的电池片层20也可以通过胶膜与上述第一基板110进行连接，上述胶膜可以选自透明胶膜、白色反射射胶膜、黑色胶膜和彩色装饰胶膜中的任一种。上述第一基板110也可以为透光基板，此时，连接该第一基板110与其一侧电池片层20的胶膜为透明胶膜。

在一些优选的实施方式中，多个电池片层20包括第一电池片层210和第二电池片层220，第一基板110为透光基板，第一电池片层210的光吸收波长小于第二电池片层220的光吸收波长。具有双层电池片层20，如图2至图4所示。光线从第一基板110入射至光伏组件中，入射光中光吸收波长较小的光在第一电池片层210中进行光电转换，剩余的波长较大的入射光进入第二电池片层220中进行光电转换，从而使入射光中更多的波段能够得到利用，提高了光伏组件的利用效率。

为了进一步提高光伏组件的光转换效率，更为优选地，上述第一电池片层210和上述第二电池片层220在投影方向上重叠，上述第一电池片层210和上述第二电池片层220分别含有多片独立的电池片，且上述第一电池片层210和上述第二电池片层220中电池片的排列方式可以独立地选自网格排列或叠片排列。

为了进一步提高光伏组件的光转换效率，更为优选地，上述第一电池片层210的光吸收波长小于800nm，上述第二电池片层220的光吸收波长小于1100nm。第一电池片层210选择性地吸收入射光中波长较短的光，即波长λ小于800nm的入射光，入射光中波长较长的部分不被第一电池片层210吸收，直接透过第一电池片层210；第二电池片层220吸收入射光中波长较长的光，即波长λ小于1100nm的入射光，此时波长大于800nm的无法被第一电池片层210吸收的入射光，以及小于800nm尚未被第二电池片吸收或直接透过的光，被第二电池片层220吸收。

为了满足第一电池片层210的光吸收波长小于第二电池片层220的光吸收波长，上述第一电池片层210可以包括非晶硅电池、染料敏化电池、钙钛矿电池、砷化镓电池、碲化镉电池和铜铟镓硒电池中的任一种或多种；上述第二电池片层220可以包括晶硅电池。晶硅电池的厚度可以为160～180μm。

在本发明的上述光伏组件中，晶硅电池可以为PERC电池或异质结电池。

在一些的实施方式中，上述第一电池片层210为薄膜电池，如钙钛矿电池、砷化镓电池、碲化镉电池和铜铟镓硒电池等，上述第二电池片层220为PERC电池。

在另一些的实施方式中，上述第一电池片层210为薄膜电池，如钙钛矿电池、砷化镓电池、碲化镉电池和铜铟镓硒电池等，上述第二电池片层220为异质结电池。

示例性的，上述第一电池片层210为钙钛矿电池片层，上述第二电池片层220为晶硅电池片层。钙钛矿的禁带宽度为1.55eV，它可以吸收波长小于800nm的光子，而带隙为1.12eV的晶硅电池片可吸收波长小于1100nm的光子，通过使两者构成叠层的光伏组件，能够使二者吸收光谱互补，不但大大提高了入射光的利用率，而且上述材料还具有较低的制备成本。

在一种优选的实施方式中，上述第一电池片层210通过第二胶层320设置于第一基板110上，为了使入射光通过第一基板110顺序进入第一电池片层210和第二电池片层220中，上述第二胶层320为透明胶膜，如图2所示。上述透明胶膜可以为现有技术中常规的种类，如乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)、聚烯烃共弹性体(POE)、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物和聚乙烯醇缩丁醛等。

在另一种优选的实施方式中，上述第一电池片层210为生长在第一基板110上的薄膜电池，如钙钛矿电池、砷化镓电池、碲化镉电池和铜铟镓硒电池等，如图3所示。此时，第一基板110与第一电池片层210之间无需再通过胶膜进行连接，从而使光伏组件能够更轻薄。上述薄膜电池的厚度可以为600nm～50μm。

在一种优选的实施方式中，上述第二电池片层220通过第三胶层330设置于第二基板120上，上述第三胶层330可以包括透明胶膜、白色反射射胶膜、黑色胶膜和彩色装饰胶膜中的任一种，如图2和图3所示。

在一种优选的实施方式中，上述第二电池片层220为生长在第二基板120上的薄膜电池，如钙钛矿电池、砷化镓电池、碲化镉电池和铜铟镓硒电池等，如图4所示。此时，第二基板120与第二电池片层220之间无需再通过胶膜进行连接，从而使光伏组件能够更轻薄。上述薄膜电池的厚度可以为600nm～50μm。但需要注意的是，为了使光伏组件中各电池片的禁带宽度能够沿光线的入射光方向递减，上述第二电池片层220与上述第一电池片层210不能具有相同种类。

上述第一胶层310、上述第二胶层320和上述第三胶层330的厚度可以为100～800μm。

下面将结合实施例和对比例进一步说明本发明提供的上述光伏组件。

实施例1

本实施例提供的光伏组件如图2所示，由下到上依次包括：

第二基板120，该第二基板120为透明玻璃层，位于第二基板120上方的第三胶层330，第三胶层330为透明EVA，第二电池片层220放置在第三胶层330上方，第二电池片层220为晶硅电池，在第二电池片层220上方铺设第一胶层310，所述第一胶层310为透明EVA，在第一胶层310上方放置有一体化电池片层，该一体化电池片层包括第一电池片层210和第一基板110，上述一体化电池片层以第一基板110作为薄膜电池的基板，该第一基板110为透明玻璃层，在其第一基板110上生长薄膜电池片层，即第一电池片层210，该第一电池片层210为钙钛矿电池。

第一胶层310和第三胶层330的厚度为400μm；第二电池片层220的厚度为160μm；第一电池片层210的厚度为1μm。

第一电池片层210和第二电池片层220可以各自独立出线，也可以内部串并联后再进行出线。

采用一体化电池片层使得第一电池片层210生长的基板和第一基板110合并，只需采用一层基板即可。

实施例2

本实施例提供的光伏组件如图3所示，由下到上依次包括：

第二基板120，该第二基板120为透明玻璃层，位于第二基板120上方的第三胶层330，第三胶层330为透明EVA，第二电池片层220放置在第三胶层330上方，第二电池片层220为晶硅电池，在第二电池片层220上方铺设第一胶层310，所述第一胶层310为透明EVA，在第一胶层310上方放置有第一电池片层210，第一电池片层210为钙钛矿电池，在第一电池片层210上方铺设有第二胶层320和第一基板110，第二胶层320为透明EVA，第一基板110为透明玻璃层。

第一胶层310、第二胶层320和第三胶层330的厚度为400μm；第二电池片层220的厚度为160μm；第一电池片层210的厚度为1μm。

第一电池片层210和第二电池片层220以各自独立出线，也可以内部串并联后再进行出线。

实施例3

本实施例提供的光伏组件如图4所示，由下到上依次包括：

第一一体化电池片层，该第一一体化电池片层包括第二电池片层220和第二基板120，上述第一一体化电池片层以第二基板120作为薄膜电池的基板，在其第二基板120上生长薄膜电池片层，即第二电池片层220，该第二电池片层220为砷化镓薄膜电池；

第一胶层310，铺设在第二电池片层220上，第一胶层310为透明EVA；

第二一体化电池片层，铺设在第一胶层310上，该一体化电池片层包括第一电池片层210和第一基板110，上述一体化电池片层以第一基板110作为薄膜电池的基板，在其第一基板110上生长薄膜电池片层，即第一电池片层210，该第一电池片层210为钙钛矿薄膜电池。

第一胶层310的厚度为400μm；第二电池片层220的厚度为1μm；第一电池片层210的厚度为1μm。

第一电池片层210和第二电池片层220可以各自独立出线，也可以内部串并联后再进行出线。

采用一体化电池片层使得第一电池片层210生长的基板和第一基板110合并，同时采用一体化电池片层使得第二电池片层220生长的基板和第二基板120合并。

对比例1

本对比例提供的光伏组件由下到上依次包括：

光伏组件由下到上依次包括，第二基板、第二胶膜层、电池片层、第一胶膜层和第一基板，第一基板和第二基板均为透明玻璃层，第一胶膜层和第二胶膜层均为透明EVA，电池片层为晶硅电池片层。

按照IEC 61215-10.2标准，对上述实施例1～3以及对比例1中的光伏组件的功率进行测试，结果如下表所示。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

由于上述光伏组件中各电池片的禁带宽度能够沿光线的入射光方向递减，使入射光中具有不同波长范围的光能够顺序进入各电池片中进行光电转换，从而能够充分利用入射光，提高了光伏组件的光转换效率；并且，上述光伏组件中通过将多个电池片层通过胶层连接，与现有技术中在基板上顺序沉积生长多个电池片层的光伏组件相比，工艺更为简单，避免了沉积工艺导致的材料成本和制作成本较高的问题，适合大规模生产。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。