CN105897150A - 低结温光伏接线盒及用于低结温光伏接线盒的芯片组件 - Google Patents
低结温光伏接线盒及用于低结温光伏接线盒的芯片组件 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种低结温光伏接线盒及用于低结温光伏接线盒的芯片组件，低结温光伏接线盒包括芯片模块、包覆在芯片模块外的外壳，芯片模块包括芯片组件，该芯片组件具有带有线路的线路面、与该线路面相对的散热面，散热面与外壳直接相接触。用于低结温光伏接线盒的芯片组件包括铝基板、连接在所述铝基板上的多个二极管和多个接线柱，铝基板的连接有二极管和接线柱的一面为线路面，铝基板的与线路面相对的另一面为散热面。现有接线盒都是盒体+散热铜片拼接形式，而本发明的外壳与芯片组件的散热面直接接触，形成一个整体，使整体散热能力更强；去掉了空气(中空接线盒)或硅胶(灌胶接线盒)导热层，降低了热阻，使散热能力比现有技术提高几倍。
Description
技术领域
本发明涉及一种低结温光伏接线盒及用于低结温光伏接线盒的芯片组件。
背景技术
光伏接线盒是介于太阳能电池组件构成的太阳能电池方阵和太阳能充电控制装置之间的连接器，其主要作用在于将太阳能电池产生的电力与外部线路连接，同时在光伏电池出现失配的情况下，起到分流的作用，确保不会由于差的电池片导致好的电池片输出也受阻(木桶效应)。光伏接线盒一般具有盒体、线缆和连接器构成，其中盒体为主要部位，包括盒体、内部金属铜片、二极管、盒盖等，其中盒体和盒盖相连接共同构成接线盒的外壳。现有的光伏接线盒主要分为灌胶和中空两种结构的接线盒。其中，中空接线盒通过盒盖上的密封橡胶圈起到盒盖和盒体密封的效果(类似于保温水杯的密封方式)。
衡量接线盒好坏的重点是散热和密封两大指标。由于密封的要求，从而导致接线盒内部与外部隔绝，无空气对流，这就会影响到接线盒的另外一个指标——散热。散热不好的接线盒内的二极管结温会偏高，当高过某个阈值时，会出现二极管漏电流过大以及影响发电量的情况，严重时会出现因二极管过热而导致的接线盒烧毁。因此，接线盒设计需要在密封和散热两个指标方面取得平衡。现有技术的局限性在于二极管结温偏高，很难再进一步下降，从而导致接线盒成为光伏组件寿命最短或是最容易出故障的零部件。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种密封性好，同时散热性能好的低结温光伏接线盒及用于低结温光伏接线盒的芯片组件，其相比现有传统接线盒在旁路保护工作状态时的二极管工作温度更低，可靠性更高。
本发明提出的一种低结温光伏接线盒：它包括芯片模块、包覆在芯片模块外的外壳，芯片模块包括芯片组件，该芯片组件具有带有线路的线路面、与该线路面相对的散热面，散热面与外壳直接相接触。
进一步地，芯片组件包括铝基板、连接在铝基板上的多个二极管和多个接线柱，铝基板的连接有二极管和接线柱的一面为芯片组件的线路面，铝基板的与所述一面相对的另一面为芯片组件的散热面。
更进一步地，线路面朝向与所述外壳相连接的光伏组件背板。
更进一步地，外壳的外表面上具有凹陷部，该凹陷部的位置与铝基板上连接的多个二极管的位置相对应。
进一步地，外壳内侧具有凹槽，芯片组件的线路面朝向凹槽并嵌入凹槽内。
进一步地，二极管为肖特基二极管，接线柱为表面镀锡铜片，且至少有一个接线柱伸出盖板及外壳。
进一步地，外壳具有凸出并用于固定电缆线的卡具。
进一步地，外壳表面用于限定外壳与光伏组件背板之间所注硅胶的厚度的凸点。
进一步地，二极管通过表面贴装技术连接在铝基板上。
本发明还提出了一种用于低结温光伏接线盒的芯片组件，它包括铝基板、连接在所述铝基板上的多个二极管和多个接线柱，铝基板的连接有二极管和接线柱的一面为线路面，铝基板的与线路面相对的另一面为散热面。
进一步地，铝基板的线路面朝向与低结温光伏接线盒相连接的光伏组件背板。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
1)现有接线盒都是盒体+散热铜片拼接形式，而本发明低结温光伏接线盒的外壳与芯片组件的散热面直接接触，形成一个整体，使整体散热能力更强；
2)本低结温光伏接线盒的芯片组件的散热面与外壳直接接触，和传统接线盒内部结构相比，去掉了空气(中空接线盒)或硅胶(灌胶接线盒)导热层，降低了热阻，使本低结温光伏接线盒的散热能力比传统接线盒提高几倍；
3)本用于低结温光伏接线盒的芯片组件为单面散热结构，该结构能够使芯片组件所产生的热量单向传导至空气，而不向光伏组件背板传导，本芯片组件的散热能力相较散热铜片更强，且当芯片组件的散热面与外壳直接接触时，其散热效果更好；
4)本低结温光伏接线盒的外壳表面上的凹陷部，使接线盒与光伏组件连接时，接线盒结构发热部位(即对应二极管的位置，其中二极管为发热源)与光伏组件背板中间具有空气层，确保散热单向接线盒外部，从而大大减小了接线盒的热量对光伏组件的影响；
5)本低结温光伏接线盒的外壳上具有电缆线卡口，其结构在光伏电站安装时可以作为电缆线固定结构，从而省去安装时还需人为使用松紧带绑定电缆线的工作，提高了***的安全性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明实施例一中的低结温光伏接线盒的正面结构示意图；
图2为本发明实施例一中的低结温光伏接线盒的背面(与光伏组件相连接的一面)结构示意图；
图3为本发明实施例一中的低结温光伏接线盒的剖面结构示意图，其中接线柱未画出；
图4为本发明实施例一中的低结温光伏接线盒中的芯片组件及用于低结温光伏接线盒的芯片组件的结构示意图；
图5为本发明实施例二中的低结温光伏接线盒中芯片模块的结构示意图；
其中：1-外壳；11-凹陷部；12-卡具；13-凸点；14-凹槽；2-芯片模块；21-盖板；22-铝基板；221-绝缘层；222-导电区；23-二极管；24-接线柱；25-二极管连接桥。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例一：
参考附图1至附图4，一种低结温光伏接线盒，它包括芯片模块2、包覆在芯片模块外2的外壳1。
芯片模块2包括芯片组件，该芯片组件具有带有线路的线路面、与该线路面相对的散热面，所述的散热面与上述的外壳1直接相接触。
上述的线路面朝向与外壳相连接的光伏组件背板。所述的光伏组件背板可以采用高分子背板，也可以采用玻璃背板。
外壳1和芯片组件之间的连接结构有多种方式，如附图3所示的本实施例中，给出了一种外壳1和芯片组件之间的连接结构：外壳1的内侧具有凹槽14，芯片组件的线路面朝向凹槽14并嵌入凹槽14内，从而使芯片组件的线路面与外壳1直接接触，即将铝基板22的未与二极管23和接线柱24连接的一面朝向凹槽14并将铝基板22嵌入凹槽14内，从而使铝基板22的未与二极管23和接线柱24连接的一面与外壳1直接接触。
芯片组件包括铝基板22、连接在铝基板22上的多个二极管23和多个接线柱24。铝基板22的连接有二极管23和接线柱24的一面为芯片组件的线路面，铝基板22的与所述一面相对的另一面为芯片组件的散热面。
如附图4所示的本实施例中，铝基板22具有绝缘层221，绝缘层221上具有多个依次排列的导电区222，相邻两个导电区222之间具有空隙以使绝缘层221露出，各二极管23分别连接在各导电区222上，并且各二极管23分别通过一二极管连接桥25与该二极管23所在导电区222相邻的另一导电区222相连接。具体地，本实施例所用二极管23为肖特基二极管，由于芯片组件采用铝基板&肖特基二极管芯片，相较现有技术，省去了环氧树脂，增强了瞬间散热能力，同时利用铝基板扩大了散热表面积，省去的环氧树脂减少了散热通道路径；接线柱24为表面镀锡铜片。
在一种更为优选的实施方案中，二极管23通过表面贴装技术(surface mounttechnology)连接在所述铝基板22上，从而使得芯片组件的生产能力和可靠性都得到了很大的提高。上述的二极管23还可以采用其他适用于表面贴装技术的封装方式的二极管，如：TO封装。
外壳1的外表面上具有凹陷部11，该凹陷部11的位置与铝基板22上连接的多个二极管23的位置相对应，凹陷部11在外壳1上所在的一面为外壳1的背面，即外壳1在安装时朝向光伏组件背板的一面，该背面位于外壳1的靠近芯片组件线路面的一侧。本实施例中凹陷部11为矩形，深度约1mm，这种结构设计确保发热部位(即对应二极管23的位置)与光伏组件背板不直接接触，由凹陷部11所形成的中间空气层在一定程度上缓解热量直接向光伏组件传递。同时由于铝基板22的导热性能远高于塑料，二极管23发出的大部分热量将通过铝基板22向外导出，因此和传统接线盒相比，导向背板方向的热量大量减少，加之接线盒外壳1和光伏组件背板之间的空气层，将二极管23发热对光伏组件的影响降到最低。
外壳1具有凸出并用于固定电缆线的卡具12。卡具12位于外壳1的两侧边，并向凹陷部11所在一面相反的另一面(正面)凸出，如附图1和附图2所示。
外壳1与光伏组件背板之间通过注硅胶(附图中未画出)相粘接。硅胶注在外壳1的上述凹陷部11所在的一面(背面)。在该面上具有凸出的圆形凸点13，如附图2所示，通过凸点13的作用，以确保在粘接压合过程中，硅胶具有一定厚度，不至于太薄，并且厚度均匀。
参照附图4，本实施例还提供了一种用于低结温光伏接线盒的芯片组件，该芯片组件包括铝基板22、连接在铝基板22上的多个二极管23和多个接线柱24。铝基板22的连接有二极管23和接线柱24一面为线路面，铝基板的与所述一面相对的另一面为散热面。
该芯片组件在与光伏接线盒的外壳连接后，散热面与外壳直接接触，光伏接线盒在与光伏组件背板安装时，铝基板的线路面朝向与所外壳相连接的光伏组件背板。所述的光伏组件背板可以采用高分子背板，也可以采用玻璃背板。
关于铝基板22、二极管23、接线柱24的具体结构、采用材料以及连接形式和优点，前文已描述，这里不再重复。
实施例二：
参考附图5，本实施例中的低结温光伏接线盒与实施例一的区别仅在于：本实施例中，外壳1一体注塑成型在芯片模块2上并包覆芯片模块2。
为了在外壳1注塑成型过程中，保护芯片组件的线路面不会受到损坏，本实施例中的芯片模块2还包括与芯片组件相连接并覆盖在芯片组件的线路面的盖板21。
如附图5所示，盖板21覆盖在芯片组件的线路面。接线柱24的一端均伸出盖板21。盖板21与芯片组件(优选为二极管处)之间可以通过点环氧胶来提高可靠性。由于芯片的模块化设计，在一体注塑成型时，可使芯片模块2直接嵌入到塑料外壳1中，并使得芯片组件的散热面与外壳1直接接触。
本实施例中，芯片组件与盖板21之间相扣接，接线柱24或铝基板22与盖板21之间相过盈配合连接，从而使盖板21与芯片组件相卡住固定，需说明的是盖板21与芯片组件不限定于过盈配合连接，也可以采用卡勾连接、螺钉固定等其他的现有技术中的连接方式。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种低结温光伏接线盒，其特征在于：它包括芯片模块、包覆在所述芯片模块外的外壳，所述的芯片模块包括芯片组件，该芯片组件具有带有线路的线路面、与该线路面相对的散热面，所述的散热面与所述外壳直接相接触。
2.根据权利要求1所述的低结温光伏接线盒，其特征在于：所述的芯片组件包括铝基板、连接在所述铝基板上的多个二极管和多个接线柱，所述铝基板的连接有二极管和接线柱的一面为所述的芯片组件的线路面，铝基板的与所述一面相对的另一面为所述的芯片组件的散热面。
3.根据权利要求1所述的低结温光伏接线盒，其特征在于：所述的线路面朝向与所述外壳相连接的光伏组件背板。
4.根据权利要求2所述的低结温光伏接线盒，其特征在于：所述外壳的外表面上具有凹陷部，该凹陷部的位置与所述铝基板上连接的多个二极管的位置相对应。
5.根据权利要求1所述的低结温光伏接线盒，其特征在于：所述的外壳内侧具有凹槽，所述的芯片组件的线路面朝向所述凹槽并嵌入凹槽内。
6.根据权利要求1所述的低结温光伏接线盒，其特征在于：所述的外壳具有凸出并用于固定电缆线的卡具。
7.根据权利要求1所述的低结温光伏接线盒，其特征在于：所述的外壳表面用于限定外壳与光伏组件背板之间所注硅胶的厚度的凸点。
8.根据权利要求2所述的低结温光伏接线盒，其特征在于：所述的二极管通过表面贴装技术连接在所述铝基板上。
9.一种用于低结温光伏接线盒的芯片组件，其特征在于：它包括铝基板、连接在所述铝基板上的多个二极管和多个接线柱，所述铝基板的连接有二极管和接线柱的一面为线路面，铝基板的与所述线路面相对的另一面为散热面。
10.根据权利要求9所述的芯片组件，其特征在于：所述的铝基板的线路面朝向与低结温光伏接线盒相连接的光伏组件背板。
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