一种钙钛矿/晶硅光伏叠层组件

技术领域

本发明涉及光伏组件技术领域，具体涉及一种钙钛矿/晶硅光伏叠层组件。

背景技术

在钙钛矿光伏组件中，由于钙钛矿电池层对水汽很敏感,因此目前一般是通过以下方式来保证光伏组件中钙钛矿电池层对水汽的隔离：(1)如图1所示，在组件的周围设置水汽隔膜(一般采用丁基胶)，然后利用该水汽隔膜与原本光伏组件内的封装胶膜(POE)搭配，共同来阻止水汽的进入；(2)或者，为了确保水汽的隔离，通过将钙钛矿电池层的边缘设置为距离光伏组件的边缘较远，此设计是利用组件中原本的封装胶膜来深包裹钙钛矿电池层，以封装胶膜作为水汽隔离媒介，达到阻止水汽进入钙钛矿电池层中的目的。

上述的两种方式，虽然可以在一定程度上起到隔绝水汽的效果，但对于方式(1)：设置水汽隔膜(丁基胶)其容易导致丁基胶与POE的界面结合处产生气泡问题，会给组件的外观和质量带来不良影响，同时还增加了组件制作工序以及制作成本；对于方式(2)：将钙钛矿电池层与组件边缘的距离设置教大，会导致光伏组件的边部有大于30mm宽度的非发电区域，而非发电区域较大，同样会使得组件的发电功率下降严重。

发明内容

本发明的目的在于：针对钙钛矿电池对水汽敏感，而设置水汽隔膜其会增加组件的制作工序和制作成本，而增加钙钛矿电池层与光伏组件边缘的距离又容易造成组件功率下降严重的问题，本发明设计了一种钙钛矿/晶硅光伏叠层组件，解决了上述问题；在本发明的组件中不需要设置水汽隔膜，其是同通过增加钙钛矿电池层与光伏组件边缘的距离，利用组件中原本的封装胶膜来达到阻隔水汽的目的，但同样保证了组件的发电功率。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种钙钛矿/晶硅光伏叠层组件，其特征在于，该组件包括依次层叠设置的前盖板玻璃、前封装胶膜、晶硅电池层、后封装胶膜以及后盖板玻璃；

所述前盖板玻璃的出光面上设置有尺寸小于所述前封装胶膜的钙钛矿电池层；

所述的晶硅电池层由若干晶硅电池片串联形成；所述钙钛矿电池层的面积小于所述晶硅电池层，且所述的钙钛矿电池层对串联设置的所有晶硅电池片形成全部遮挡和部分遮挡；

其中：被钙钛矿电池层部分遮挡的所述晶硅电池片的面积设置为S1，且将遮挡面积设置为S3；被钙钛矿电池层全部遮挡的所述晶硅电池片的面积设置为S2；

则S1：S2＝T：(0.95～1.05)×(1-R+R×T)；式中：R代表S3与S1的比值，T代表钙钛矿电池的透光率。

具体的，钙钛矿电池层对晶硅电池层中的一部分晶硅电池片形成全部遮挡，对另一部分晶硅电池片形成部分遮挡。将被部分遮挡住的这些每片晶硅电池片的面积设置为S1，其中被遮挡的面积设置为S3；将被钙钛矿电池层全部遮挡住的这些晶硅电池片的面积设置为S2。

进一步的，一种钙钛矿/晶硅光伏叠层组件：所述钙钛矿电池层的四周至所述叠层组件边缘的距离设置为D1，且满足D1≥50mm。

进一步的，一种钙钛矿/晶硅光伏叠层组件：所述晶硅电池层的四周至所述叠层组件边缘的距离设置为D2，且满足20mm≥D2≥10mm。

进一步的，一种钙钛矿/晶硅光伏叠层组件：R的数值范围设置为0.1～0.77。

本发明的有益效果：

本发明设计的钙钛矿/晶硅光伏叠层组件，其不需要通过设置水汽隔膜来达到阻隔水汽进入到钙钛矿电池层中的效果，本发明是通过增加钙钛矿电池层与组件边缘的距离D1，以该光伏组件中原本的封装胶膜作为水汽隔离媒介，将钙钛矿电池层深包裹在封装胶膜中，从而达到对阻隔水汽的目的；同时本发明通过设计层叠式的钙钛矿电池层与晶硅电池层，能够有助于组件发电功率的提升。同时，本发明优化设计了被部分遮挡的晶硅电池片的尺寸与被全部遮挡的晶硅电池片的尺寸之间的关系，从而保证了在被部分遮挡的晶硅电池片中能产生与被全部遮挡的晶硅电池片一致的电流，保证了组件的功率。即本发明虽然增加了钙钛矿电池层与光伏组件边缘的距离D1，但不会造成组件发电功率的下降。并且，本发明还取消了传统水汽隔膜的设置，减少了组件设置水汽隔膜的生产工序，提升了生产效率，且由于避免了设置水汽隔膜(丁基胶)也进一步降低了组件的制作成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为通过设置水汽隔膜来隔绝水汽的钙钛矿光伏组件的层状示意图(即为对比例1提供的钙钛矿/晶硅光伏叠层组件的层状图)；

图2为本发明实施例1提供的一种钙钛矿/晶硅光伏叠层组件的层状示意图；

图3为本发明实施例1提供的一种钙钛矿/晶硅光伏叠层组件的俯视图；

图4为本发明实施例1提供的一种钙钛矿/晶硅光伏叠层组件的仰视图；

图5为对比例2提供一种钙钛矿/晶硅光伏叠层组件的仰视图。

图中标记：1前盖板玻璃、2钙钛矿电池层、3前封装胶膜、4晶硅电池层、5后封装胶膜、6后盖板玻璃、1-1出光面、4-1晶硅电池片、4-2边串电池片、4-3中间电池片。

具体实施方式

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，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能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

实施例1

如图2～4所示，设计一种钙钛矿/晶硅光伏叠层组件，其特征在于，该组件包括依次层叠设置的前盖板玻璃1、前封装胶膜3、晶硅电池层4、后封装胶膜5以及后盖板玻璃6；所述前盖板玻璃1的出光面1-1上设置有尺寸小于所述前封装胶膜3的钙钛矿电池层2；

所述钙钛矿电池层2的四周至所述叠层组件边缘的距离设置为D1，且D1＝52mm；所述晶硅电池层4的四周至所述叠层组件边缘的距离设置为D2，且D2＝13mm；

所述的晶硅电池层4由若干晶硅电池片4-1串联形成；所述钙钛矿电池层2的面积小于所述晶硅电池层4，且所述的钙钛矿电池层2对串联设置的所有晶硅电池片4-1形成全部遮挡和部分遮挡；

可以理解为：被部分遮挡的晶硅电池片4-1为边串电池片4-2，被全部遮挡的晶硅电池片4-1为中间电池片4-3；即边串电池片4-2与中间电池片4-3串联形成了晶硅电池层4；

其中：被钙钛矿电池层2部分遮挡的所述晶硅电池片4-1的面积设置为S1(即将边串电池片4-2的面积设置为S1)，且将遮挡面积设置为S3；被钙钛矿电池层2全部遮挡的所述晶硅电池片4-1的面积设置为S2(即将中间电池片4-3的面积设置为S2)；

则S1：S2＝T：1.0×(1-R+R×T)；式中：R代表S3与S1的比值，T代表钙钛矿电池的透光率；

具体的，该实施例1设计的钙钛矿/晶硅光伏叠层组件的尺寸设置为：1750*1033mm；

晶硅电池层4由若干晶硅电池片4-1串联形成(具体是由100片中间电池片4-3和30片边串电池片4-2依次串联形成)；钙钛矿电池层2的透光率为50％；R＝0.48；其中：边串电池片4-2和中间电池片4-3均采用166半片电池；

为了保证边串电池片4-2中产生的电流与中间电池片4-3中产生的电流一致，根据上述比例设计边串电池片4-2与中间电池片4-3的尺寸关系；最终测得晶硅电池层4的电流为2.89A，电压为0.6V，功率为194.44W，发电效率10.76％；

钙钛矿电池层2采用平行于长边电池串联方式，将80个钙钛矿电池串联形成钙钛矿电池层2；测得钙钛矿电池层2的电压为1.1V，电流为3.35A，功率为235.89W，效率13.05％；最终实施例1的钙钛矿/晶硅光伏叠层组件的总功率为430.33W，发电效率23.81％。

对比例1

如图1所示，提供一种钙钛矿/晶硅光伏叠层组件，该光伏叠层组件的尺寸设置为1794*1077mm；

该组件包括依次层叠设置的前盖板玻璃1、前封装胶膜3、晶硅电池层4、后封装胶膜5、后盖板玻璃6以及水汽隔膜7；所述前盖板玻璃1的出光面1-1上设置有尺寸小于所述前封装胶膜3的钙钛矿电池层2；所述的水汽隔膜7设置于钙钛矿电池层2前封装胶膜3、晶硅电池层4以及后封装胶膜5的四周，且位于前盖板玻璃1与后盖板玻璃6之间；水汽隔膜的宽度设置为20mm；钙钛矿电池层2到组件边缘的距离为35mm；晶硅电池层4到组件边缘的距离为35mm；

其中：在对比例1的光伏叠层组件中晶硅电池层4的有效发电面积与实施例1中的一致；在对比例1中钙钛矿电池层2的有效发电面积与晶硅电池层4一致，即对比例1中的钙钛矿电池层2对其晶硅电池层4形成全部遮挡；对比例1的这种情况可以理解为：R＝1；

在对比例1中未设置本发明中的边串电池片4-2与中间电池片4-3之间的尺寸比例，其采用的是全部统一尺寸的晶硅电池片4-1；因此在对比例1中，其晶硅电池层4是由120片晶硅电池片4-1串联形成；测得对比例1中晶硅电池层4的电流为2.89A，电压为0.6V，功率为166.66W，发电效率8.63％；

对比例1中钙钛矿电池层2采用平行于长边电池串联方式，将80个钙钛矿电池串联形成钙钛矿电池层2；

测得对比例1中钙钛矿电池层2的电压为1.1V，电流为3.81A，功率为267.93W，效率13.87％(对比例1中的钙钛矿电池2的有效发电面积大于实施例1，导致其电流略大于实施例1)；最终对比例1的钙钛矿/晶硅光伏叠层组件的总功率为434.59W，发电效率22.5％。

对比例1与实施例1中晶硅电池片4-1均采用166半片电池，对比例1与实施例1中钙钛矿电池相同。

由对比例1与实施例1可以看出：本发明实施例1通过对钙钛矿电池层2与晶硅电池层4之间的优化遮挡设置，以及对晶硅电池片的优化设计，使得在不设置水汽隔膜7的前提下以及在减小钙钛矿电池层2有效发电面积的前提下，取得了总发电功率几乎与对比例1持平的效果，以及发电效率略高于对比例1(现有技术)的效果。这表明了本发明的方案相较于现有设置水汽隔膜的方案，既能够保证钙钛矿电池对水汽的隔离效果，又不会降低组件的发电功率；同时减少了组件中水汽隔膜的设置工序，提升了生产效率，且降低了组件制作成本。

同时，由于对比例1要设置水汽隔膜，其也会导致组件的整体尺寸更大，且增加了水汽隔膜的制作工序。

如图1所示，对比例1是传统的通过设置水汽隔膜7的方式来达到阻止钙钛矿电池层2与水汽的隔离效果，通过设置水汽隔膜7后虽然可以防止水汽进入到钙钛矿电池层2中，但由于水汽隔膜7的设置，其会导致组件整体的尺寸更大，并且组件增加了一道水汽隔膜7的制作工序，一方面会影响组件的生产效率，增加组件制作成本；另一方面水汽隔膜与封装胶膜之间也容易产生气泡，从而影响组件的外观和质量。

还有一种隔绝水汽的方式是：通过增加钙钛矿电池层2与组件边缘距离(D1)来，利用组件在原本的封装胶膜来实现对水汽的隔绝效果，但是在与对比例1的组件设计尺寸相同的前提下，若是增加了钙钛矿电池层2与组件的边缘距离，势必会导致钙钛矿电池层2的尺寸要大幅减小，即会使得组件的有效发电面积大幅减小，因此会导致组件发电功率的严重降低。

对比例2

如图5所示，提供一种钙钛矿/晶硅光伏叠层组件，该光伏叠层组件的尺寸设置为1750*1033mm；

对比例2与实施例1的区别在于：对比例2中钙钛矿电池层2和晶硅电池层4的有效发电面积均与实施例1相同，且对比例2中的钙钛矿电池层2同样对晶硅电池层4形成部分遮挡和全部遮挡，但在对比例2中不对被部分遮挡的晶硅电池片4-1和被全部遮挡的晶硅电池片4-1进行优化设计，即对比例2未像实施例1一样设置边串电池片4-2和中间电池片4-3(对比例2的这种叠层组件中晶硅电池层4的排布方式为常规排布，不采取本发明的这种优化排布设计)。测试：对比例2中钙钛矿电池层2的电压为1.1V，电流为3.35A，功率为235.89W，效率13.05％；对比例2中晶硅电池层4的电流为2.89A，电压为0.6V，功率为166.66W，发电效率9.22％；最终对比例2的钙钛矿/晶硅光伏叠层组件的总功率为402.55W，发电效率22.27％。

由上述实施例1与对比例1和对比例2的测试结果可以看出：本发明设计的钙钛矿/晶硅光伏叠层组件其能够在保证钙钛矿电池对水汽的隔离前提下，使得该组件的尺寸相对于传统的水汽隔膜设置组件更小，制程更简单，成本更低，效率更高

上述为本发明的较佳实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。凡由本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。