太阳能电池组件及其使用方法、光伏发电系统

本技术涉及光伏，尤其涉及一种太阳能电池组件及其使用方法、一种光伏发电系统。

背景技术：

1、两端叠层太阳能电池在顶部具有一个电极，在底部具有一个电极，例如，以晶体硅电池为基底制备钙钛矿电池从而组成两端叠层太阳能电池，如此能大幅提高太阳能电池的光电转换效率，目前钙钛矿/晶体硅两端叠层电池已经获得了33.9%的光电转换效率，成为光伏技术领域的研究热点和重点。然而，钙钛矿/晶体硅两端叠层太阳能电池由于顶部钙钛矿电池直接生长于底部晶体硅电池上，因此，顶部钙钛矿电池和底部晶体硅电池在制备工艺上相互约束，不利于器件的产业化生产。

2、而在四端叠层太阳能电池中，顶电池和底电池分别制备，工艺上互不影响，最后通过机械堆叠形成叠层结构，有利于高效率的实现，同时易于产业化生产。但是，由于四端叠层太阳能电池中顶电池和底电池各自独立，顶电池有两个电极，需要连接一个逆变器将直流电转换为交流电，底电池也有两个电极，也需要连接一个逆变器将直流电转换为交流电，即需要两个逆变器，从而增加了发电成本，不利于叠层太阳能电池的实际应用。此外，顶电池和底电池的使用寿命不相等，电池组件的实际寿命只能按照寿命更短的电池来计算，因此将会严重影响电池组件的实际应用。例如，钙钛矿/晶体硅叠层电池中，晶体硅电池的使用寿命可以高达25年，而钙钛矿电池的使用寿命不到2年，导致最终叠层电池组件的使用寿命仅为2年，不利于此电池组件的实际应用。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本技术实施例提供了一种太阳能电池组件及其使用方法，以及包括上述太阳能电池组件的光伏发电系统，以在底电池和顶电池分别制备、工艺上互不影响、层叠设置的前提下，使太阳能电池组件具有一个正极输出端和一个负极输出端，即两端输出，从而只需要一个逆变器，减小发电成本，并对底电池和顶电池的内部结构，以及底电池和顶电池的连接关系进行设计，使得太阳电池组件具有高输出电压、高输出电流、高输出功率、高使用寿命以及低成本的优势。

2、为实现上述目的，本技术实施例提供了如下技术方案：

3、一种太阳能电池组件，所述太阳能电池组件具有一个正极输出端和一个负极输出端；

4、在所述正极输出端和所述负极输出端之间可选择并联连接有底电池和顶电池，所述顶电池位于所述底电池之上；

5、所述底电池包括串联连接的n个第一子电池，n为正整数，每个所述第一子电池的开路电压为u1；

6、所述顶电池包括串联连接的m个第二子电池，m为正整数，每个所述第二子电池的开路电压为u2，u2和u1不相等；

7、所述底电池的总电压us= u1×n和所述顶电池的总电压up= u2×m之间的差值不超过预设阈值。

8、可选的，在所述正极输出端和所述负极输出端之间可选择并联连接有底电池和顶电池包括：

9、在所述正极输出端和所述负极输出端之间并联连接有所述底电池和所述顶电池；

10、或者，在所述正极输出端和所述负极输出端之间单独连接有所述底电池或所述顶电池。

11、可选的，所述太阳能电池组件还包括第一开关，所述第一开关和所述底电池串联连接，所述第一开关用于控制所述底电池在所述正极输出端和所述负极输出端之间的连接和断开；

12、所述太阳能电池组件还包括第二开关，所述第二开关和所述顶电池串联连接，所述第二开关用于控制所述顶电池在所述正极输出端和所述负极输出端之间的连接和断开。

13、可选的，所述太阳能电池组件还包括：

14、连接于所述正极输出端和所述负极输出端之间的逆变器，所述逆变器用于将所述太阳能电池组件输出的直流电压转换为交流电压。

15、可选的，所述预设阈值小于等于1v。

16、可选的，所述第一子电池为晶体硅电池、铜铟镓硒电池、有机电池、钙钛矿电池、砷化镓电池、碲化铬电池或硒硫化锑电池；

17、所述第二子电池为钙钛矿电池、砷化镓电池、有机电池、铜铟镓硒电池或硒硫化锑电池。

18、可选的，所述第一子电池为晶体硅电池，所述第二子电池为钙钛矿电池；

19、所述钙钛矿电池的衬底位于靠近所述晶体硅衬底一侧，所述钙钛矿电池的衬底同时为所述晶体硅电池朝向所述钙钛矿电池一侧的封装膜层；

20、所述钙钛矿电池的衬底为透明导电玻璃衬底、柔性透明导电聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet）衬底、柔性透明导电聚萘二甲酸乙二醇酯（pen）衬底或柔性透明导电无色聚酰亚胺（cpi）衬底。

21、可选的，所述第一子电池为晶体硅电池，所述第二子电池为钙钛矿电池；

22、所述晶体硅电池为铝背场电池（al-bsf）、钝化发射极和背面电池（perc）、叉指型背结接触太阳电池（ibc）、硅异质结电池（hjt）、全背电极背接触异质结太阳电池（hbc）、无掺杂-非对称硅异质结电池（dash）或碳纳米管/硅异质结电池。

23、一种太阳能电池组件的使用方法，应用于上述任一项所述的太阳能电池组件，所述太阳能电池组件的使用方法包括：

24、当在所述太阳能电池组件的正极输出端和负极输出端之间并联连接有底电池和顶电池时，所述太阳能电池组件的输出功率等于所述底电池和所述顶电池中总电压较小的一者的总电压与所述底电池和所述顶电池的电流之和的乘积；

25、当在所述太阳能电池组件的正极输出端和负极输出端之间连接有底电池和顶电池两者中的一者时，对所述底电池和所述顶电池中的另一者进行维护、更换或者去除；

26、其中，当在所述太阳能电池组件的正极输出端和负极输出端之间连接有所述底电池，且所述顶电池中的各个第二子电池未被去除时，将所述底电池连同所述顶电池翻转180°，使所述底电池背离所述顶电池的一侧为入光侧。

27、一种光伏发电系统，包括至少一个太阳能电池组件，所述太阳能电池组件为上述任一项所述的太阳能电池组件。

28、与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

29、本技术实施例所提供的太阳能电池组件具有一个正极输出端和一个负极输出端，即具有两端输出，从而只需要一个逆变器便可以将直流电转换为交流电，减小发电成本；在正极输出端和负极输出端之间可选择并联连接有底电池和顶电池，顶电池位于底电池之上，即底电池和顶电池堆叠设置，从而底电池和顶电池可以分别制备，工艺上互不影响；其中，底电池包括串联连接的n个第一子电池，n为正整数，每个第一子电池的开路电压为u1；顶电池包括串联连接的m个第二子电池，m为正整数，每个第二子电池的开路电压为u2，u2和u1不相等，说明底电池中第一子电池和顶电池中第二子电池吸收的太阳光谱波段不同，以提高对太阳光的转换效率；并且，底电池的总电压us= u1×n和顶电池的总电压up= u2×m之间的差值不超过预设阈值。

30、如此设置，可以通过调整底电池中第一子电池的个数n和顶电池中第二子电池的个数m，使得底电池的总电压us= u1×n和顶电池的总电压up= u2×m近乎相等，即底电池的总电压和顶电池的总电压相匹配，从而，当底电池和顶电池并联连接于太阳能电池组件的正极输出端和负极输出端之间时，太阳能电池组件的输出电压为底电池和顶电池近乎相等的总电压，太阳能电池组件的输出电流为底电池和顶电池的电流之和，太阳能电池组件的输出功率等于底电池和顶电池近乎相等的总电压与底电池和顶电池的电流之和的乘积，进而使得太阳能电池组件具有高输出电压、高输出电流以及高输出功率的优势。

31、当底电池和顶电池两者中的一者连接于太阳能电池组件的正极输出端和负极输出端之间时，可以对底电池和顶电池两者中的另一者进行维护或更换，也可以将底电池和顶电池两者中的另一者去除使得太阳能电池组件为单结光伏组件，以此来提高太阳能电池组件的使用寿命。

32、当底电池和顶电池两者均断开连接于太阳能电池组件的正极输出端和负极输出端之间时，可以对底电池和顶电池中的任一者进行维护、更换或者去除，以此来提高太阳能电池组件的使用寿命。

33、综上可见，本技术实施例所提供的太阳能电池组件具有高输出电压、高输出电流、高输出功率、高使用寿命以及低成本的优势。