[发明专利]复眼式聚光太阳电池组件及其制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及聚光光伏发电系统中的复眼式聚光太阳电池组件及其制造工艺。

背景技术

聚光光伏发电技术是公认的可降低光伏发电成本的有效途径。目前，一个完整的聚光光伏发电系统主要包括复眼式聚光太阳电池组件、太阳跟踪器、电能存储或逆变设备等几部分。复眼式聚光太阳电池组件作为光电转换部件，是由复眼式透镜聚光器和安装有多片光伏电池晶片的电路板封装而成的一个箱型结构。

其中，所述复眼式透镜聚光器由多块平面阵列的聚光透镜构成，这些聚光透镜分别与所述的各光伏电池晶片相对应。使用时，通过太阳跟踪器使聚光透镜基本正对阳光照射方向，然后通过这些聚光透镜分别将太阳光汇聚并投射到电路板上与各个聚光透镜相对应的光伏电池晶片的接收面上，使各个光伏电池晶片中产生电流，这些电流通过电路板上的线路输出。

目前，由于复眼式聚光太阳电池组件中所采用的光伏电池晶片均为常规的硅太阳电池，这些电池的发射区及发射区电极均位于电池的正面，因此在将这些光伏电池晶片封装于电路板上时，需要用涂锡带从一块光伏电池晶片的正面焊接到另一块光伏电池晶片的背面。这种连接方式难度较大，必须手工操作，生产效率不高。

另外，对于复眼式透镜聚光器的构造而言，公开号为CN101640502A的发明专利申请文件所公开的聚光太阳电池组件极具代表性。该电池组件中采用的点聚光菲涅尔透镜已成为业界公认的聚光透镜的最佳选折。仍有许多公开了采用聚光菲涅尔透镜作聚光透镜的聚光光伏发电技术的参考文献，在此不再赘述。

实际上，采用菲涅尔透镜并非没有缺憾。比如，由于菲涅尔透镜表面纹路的加工缺陷，会造成一部分入射光线的损失，导致光线透过率仅处于75％左右的较低水平上；而且这种加工缺陷又是以目前的加工技术所难以克服的。又如，菲涅尔透镜可看作由多个同光轴凸透镜的组合，故其聚光后光斑能量分布仍不够均匀。

采用普遍使用的球面凸透镜替代菲涅尔透镜可解决光线透过率较低的问题。然而，球面凸透镜只能将光线集中于该透镜的焦点，因此无论将光伏电池晶片安装在其焦点略靠前或靠后的位置，都会造成电池晶片接收面的中心与周边的光斑能量分布不均，致使电池内部产生电势差，进而形成内部电流，这一部分电流会在电池内部消耗掉，减小了电池输出功率；另外，内部电流的产生也是电池内部的温度升高的重要原因，而电池内部温度升高又使得聚光太阳电池组件的效率下降。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种可将光伏电池晶片快速准确的安装到电路板上的复眼式聚光太阳电池组件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：复眼式聚光太阳电池组件，该组件是由复眼式透镜聚光器和安装有多片光伏电池晶片的电路板封装而成的一个箱型结构，所述复眼式透镜聚光器具有多块平面阵列的聚光透镜，这些聚光透镜分别与所述的各光伏电池晶片相对应，所述各光伏电池晶片均是由背接触硅太阳电池切割而成的电池单元，这些电池单元通过SMT封装于所述电路板上。

“背接触硅太阳电池”是指电池的发射区电极和基区电极均位于电池背面的一种硅太阳电池。代表有美国Sunpower公司利用点接触及丝网印刷技术研究出的背面点接触太阳电池A-300。本发明优先选用该型号的背接触硅太阳电池。“SMT”是“表面贴装技术”的简称，为电路板印制领域的公知技术。本发明的一个突出实质性特点在于创造性的应用表面贴装技术实现了光伏电池晶片的自动化封装。以往，由于光伏电池晶片为常规的硅太阳电池，因此只能采用手工焊线的传统封装方式将光伏电池晶片封装到电路板上。而本发明在将表面贴装技术应用到光伏电池晶片封装的过程中，采用了将背接触硅太阳电池切割成的电池单元的做法从而克服了表面贴装技术在转用中的困难，实现将多片光伏电池晶片自动化的封装在电路板上，提高生产效率。

可能需要指出的是，将背接触硅太阳电池切割成的电池单元的工艺，最好采用金刚石刀片将面积较大的背接触硅太阳电池原片切割成电池单元，以降对电池结构性能的影响。当然，采用切割常规的硅太阳电池时所普遍使用的激光切割技术也并非不可行。

在上述方案的基础上，本发明还改进了复眼式透镜聚光器的构造，旨在使各聚光透镜进行聚光后光斑能量分布更为均匀。具体的讲，该复眼式聚光太阳电池组件中的各聚光透镜具有以其光轴为旋转轴的旋转凸面以及与该旋转凸面相对的端平面，该旋转凸面与任意一个通过该光轴的纵截面的交线为一条可使该纵截面上沿透镜径向分布并与光轴平行的入射光线折射到对应光伏电池晶片的接收面上形成投影直线的曲线，将该曲线反映在其所在纵截面上并以所述端平面的中心点为坐标原点的平面坐标系中的曲线方程为：