开发用于可拆卸光伏组件的模块化互连技术109页|互连技术|光伏组件|太阳能电池|导线|样机

光伏产业的显著扩张归功于成本的降低和技术的进步，这使得太阳能成为一种极具吸引力且可持续的选择。然而，退役太阳能电池板的废弃处理所带来的环境影响正引发越来越多的担忧。为了解决这一问题，总部位于代尔夫特的初创公司 Biosphere Solar 正积极致力于开发可回收和可维修的太阳能电池板，践行循环与可持续发展理念。他们目前的研究重点是采用无 EVA 层压工艺制造的太阳能组件，旨在使其更易于拆卸。

实现太阳能电池可拆卸的一个关键环节，是探索能够实现电池间互联断开的模块化互联技术。尽管模块化互联已广泛应用于电池、电气开关和通信系统中，但其在太阳能电池互联方面的潜在应用尚未得到充分探索。

本论文遵循 Biosphere Solar 确立的光伏组件结构，探讨了旨在促进采用交叉背接触（IBC）太阳能电池构建的光伏组件实现模块化互联的多种方法。其目标是允许在不影响相邻正常电池的情况下更换受损的太阳能电池。研究调查了四种不同的概念，每种概念均利用“狗骨型”接触导线将 IBC 太阳能电池串联起来。这些概念包括：使用 SnBi（一种低熔点焊料合金）焊接的单根狗骨型导线可拆卸互联；通过重叠区域锡涂层熔合实现两根狗骨型导线接触区之间的脱焊；基于聚合物电池床内接触压力的互联机制；以及基于磁力的接触压力互联机制。后两种接触压力互联机制均涉及使用两根狗骨型导线，以在一对太阳能电池之间建立串联连接。编译陈讲运

在评估了上述概念的技术可行性后，研究团队开发了包含这些特定方法的样机。此外，还制造了两个参考样机以建立比较基准。这两个参考样机均采用传统的单根狗骨型导线和 SnAgCu 焊料合金进行互联。它们的区别在于组件的构建方式：一个遵循 Biosphere Solar 的方法（无 EVA），另一个遵循传统的组件构建方式（有 EVA 和层压）。为简便起见，采用 Biosphere Solar 方法并使用 SnAgCu 焊料合金构建的参考样机被称为“SnAgCu”样机，而采用 EVA 层压构建的则被称为“EVA”样机。

I-V（电流-电压）测试表明，在所有探索模块化互联概念的样机中，采用 SnBi 焊料合金焊接的单根狗骨型导线互联样机，以及具有熔接接头的双狗骨型导线样机实现了最高的效率（分别为 21.51% 和 21.17%）。改进后的基于螺丝机制的电池床设计，其效率（20.68%）高于基于滑块机制的设计（18.46%）。基于磁力互联的样机效率达到了 19.94%。两个参考样机的效率分别为 21.58%（SnAgCu）和 21.98%（EVA）。

除采用滑块式电池床互联的样机外，所有样机均进行了热循环测试。在热循环测试接近尾声时，采用可拆卸互联机制的样机（使用 SnBi 焊料合金焊接的单根狗骨型导线样机，以及具有焊接接触区的双狗骨型导线样机）在所有旨在探索模块化互联潜在概念的样机中，展现出了最高的效率。