CN110190146A - 太阳能电池串组及太阳能电池组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种太阳能电池串组以及太阳能电池组件，该太阳能电池串组包括：多个太阳能电池串，每个所述太阳能电池串由相邻两列太阳能电池单元串联形成，每列包括多个所述太阳能电池单元；汇流条，所述汇流条设置在多串所述太阳能电池串的两侧端部以将多个所述太阳能电池串之间相互串联；多个内嵌式旁路开关，所述内嵌式旁路开关的个数与所述太阳能电池串的个数相同，多个所述内嵌式旁路开关分别搭接在所述汇流条中且分别位于每个所述太阳能电池串的两列的中间位置处以形成旁路。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能发电技术领域，涉及一种太阳能电池串组及太阳能电池组件。
背景技术
在太阳能电池组件中，为了避免电池片在大电流下被持续加热导致“热斑效应”甚至烧坏组件，通常采用旁路二极管。当太阳能电池组件未被阴影遮挡时，在阳光照射下电池片正常发电，此时旁路二极管处于反向截止状态，电流不从二极管通过；当部分电池片被阴影遮挡时，被遮挡电池片呈电阻特性，旁路二极管两端出现正向压降，二极管导通，部分光生电流从二极管通过，起到电气保护的作用。
通常情况下，旁路二极管采用肖特基二极管并且封装到太阳能接线盒内部，然而肖特基二极管结温高，太阳能接线盒通常设计的足够宽大才能满足其散热要求，导致较多的物料损耗。此外，肖特基二极管抗静电能力弱，接线盒生产及安装过程中，环境因素或防静电措施不当容易造成肖特基二极管静电击穿。进一步，在电池片组件设计过程中，为了使接线盒中的旁路二极管与组件电池片串并联，需要消耗较多太阳能汇流条以及绝缘材料。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种有助于降低太阳能电池组件的整体尺寸、有助于降低因二极管温度过高对太阳能组件封装材料造成的损伤的太阳能电池串组。
本发明的目的还在于提供一种具有上述太阳能电池串组的太阳能电池组件。
为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：
根据本发明第一方面实施例的太阳能电池串组，包括：
多个太阳能电池串，每个所述太阳能电池串由相邻两列太阳能电池单元串联形成，每列包括多个所述太阳能电池单元；
汇流条，所述汇流条设置在多串所述太阳能电池串的一侧端部以将多个所述太阳能电池串之间相互串连；
多个内嵌式旁路开关，所述内嵌式旁路开关的个数与所述太阳能电池串的个数相同，多个所述内嵌式旁路开关分别搭接在所述汇流条中且分别位于每个所述太阳能电池串的两列的中间位置处以形成旁路。
可选地，所述内嵌式旁路开关为MOS集成电路旁路开关。
优选地，所述太阳能电池串组包括三串所述太阳能电池串，且所述太阳能电池串组包括三个所述内嵌式旁路开关。
可选地，所述内嵌式旁路开关与所述汇流条之间采用DFN封装结构。
可选地，每个所述太阳能串由多个半片电池串联而成，多个所述太阳能电池串在长度方向上排成两排，两排所述太阳能电池串的汇流条相邻设置。
根据本发明第二方面实施例的太阳能电池组件，从上之下依次叠合有光伏玻璃、上述任一项所述的太阳能电池串组、背板，所述太阳能电池组件还包括两个接线盒，两个所述接线盒分别设置在所述背板的长边的两侧边缘，所述汇流条分别穿过形成于所述背板的通孔与对应的所述接线盒相连。
可选地，所述太阳能电池组件还包括：多个垫块，多个所述垫块为胶膜垫块或绝缘垫块，多个所述垫块分别一一对应地设置在所述多个内嵌式旁路开关处。
可选地，所述接线盒的长边与所述太阳能电池组件的长边保持平行。
可选地，所述接线盒包括：
盒体，所述盒体内形成有腔室；
盒盖，所述盒盖与所述盒体相配合以密闭所述腔室；
金属导电体，所述金属导电体设置在所述腔室内，所述金属导电体上形成有汇流条限位孔，所述汇流条穿过所述汇流条限位孔与所述金属导电体相连；
导线，所述导线与所述金属导电体相连以将电能输出至用电电路，
其中，所述汇流条限位孔沿着所述太阳能电池组件的长边方向延伸。
可选地，所述太阳能电池组件还包括框支架，所述框架套设在所述光伏玻璃、太阳能电池串组、以及背板的外侧。
优选地，所述框架为绝缘边框，所述接线盒的所述盒体与所述框架一体成型，所述框架上形成有汇流条穿孔，所述接线盒设置在所述框架上，所述汇流条从所述背板与所述光伏玻璃之间穿出并穿过所述汇流条穿孔与所述接线盒相连。
当所述太阳能电池串由多个半片电池串联而成时，相应地，所述接线盒位于所述太阳能电池组件的长边两侧边缘的中间位置。
本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果：
1、根据本发明实施例的太阳能电池串组，采用旁路开关封进组件内部的方式，在利用其组装太阳能组件时有助于降低太阳能组件整体封装材料的消耗；
2、对于使用分体式接线盒的组件来说，由于已经将旁路开关嵌入设置在汇流条中，从而无需设置中间接线盒，因此可以将分体式接线盒的数量从三个降为两个，更有利于节省物料成本以及组件的加工工时；
3、由于减少了中间接线盒，且接线盒只需要考虑连接汇流条，因此有效缩减了背板的开口尺寸及背面玻璃的开孔数量，提高了太阳能组件的绝缘耐压能力；
4、由于有效缩减了背板的开口尺寸及背面玻璃的开孔数量，有利于提高太阳能组件的机械载荷能力。
附图说明
图1为本发明实施例的太阳能电池组件的***图；
图2为根据本发明实施例的太阳能串组的局部示意图；
图3为用于说明根据本发明实施例的太阳能电池组件中的接线盒的位置示意图；
图4为根据本发明实施例的太阳能电池组件中的接线盒的***图；
图5为根据本发明另一实施例的太阳能电池组件的***图；
图6为用于说明根据本发明另一实施例的太阳能电池组件中的接线盒的位置示意图；
图7a为图6所示的太阳能电池组件中接线盒与铝框支架的结构示意图；
图7b为图7a所示接线盒与铝框支架的反面视角的结构示意图。
具体实施方式
下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的太阳能电池组件100。
如图1所示，根据本发明实施例的太阳能电池组件100，从上至下(此处所述的从上至下是按照光照射前进方向而言的，也就是说，光入射面为上方。具体而言，图1中，位于右下侧的为上方，左上侧的为上方)依次叠合有光伏玻璃7、所述的太阳能电池串组、背板6。太阳能电池组件100还包括两个接线盒8，两个接线盒8分别设置在背板6的长边的两侧边缘，汇流条1分别穿过形成于背板6的通孔与对应的接线盒8相连。
如图1和图2所示，根据本发明实施例的太阳能电池串组，包括：多个太阳能电池串、汇流条1以及多个内嵌式旁路开关2。
其中，每个所述太阳能电池串由相邻两列太阳能电池单元3串联形成，每列包括多个所述太阳能电池单元3。图1示出的太阳能电池组件100中的太阳能电池串组，具有6列太阳能电池单元3，也就是说，两两成串共有3个太阳能电池串，每一列形成有10个太阳能电池单元3。
汇流条1设置在多串所述太阳能电池串的两侧端部(图1中的上端，但本发明不限于此)以将多个所述太阳能电池串之间相互串连。
内嵌式旁路开关2的个数与所述太阳能电池串的个数相同，多个内嵌式旁路开关2分别搭接在汇流条1中，且每个内嵌式旁路开关2分别位于每个所述太阳能电池串的两列的中间位置处(如图2所示)以形成旁路。
在本发明的一些实施例中，如图1所示，所述太阳能电池串组包括三串所述太阳能电池串，相应地，所述太阳能电池串组包括三个内嵌式旁路开关2。
优选地，该内嵌式旁路开关2为MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)集成电路旁路开关。
作为内嵌式旁路开关2，MOS集成电路旁路开关与传统旁路二极管应用原理一致，即在太阳能电池组件被阴影遮挡时，旁路被遮挡电池片所在电池串，起到保护太阳能电池组件的作用。但与传统旁路二极管作用在太阳能接线盒内部不同，该MOS集成电路旁路开关因为厚度小，直接层压进太阳能电池片组件内部。所述MOS集成电路旁路开关由电荷泵，参考比较器，MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)驱动电路、环形振荡器、电容等电路组成，其特点是结温低，功耗小。
该MOS集成电路旁路开关的工作原理为：当太阳能组件正常工作时，MOS管断开，MOS管上的寄生二极管没有电流通过；若组件上产生遮挡，产生电池串间的电压反偏，光生电流从寄生二极管通过，而此时二极管的正向偏压将激活充电泵，给电容充电；当电容电压增大到预先设定高值时，充电泵停止工作，同时MOS管控制器利用电容的电能控制MOS管导通，此时，组件光生电流将有一部分通过MOS管的源极向漏极，起到保护遮挡电池片的作用；当电容的电压降低到预先设定低值时，MOS管控制器断开MOS管，此时寄生二极管重新给电容充电，依次循环下去直至遮挡消失。
优选地，MOS集成电路旁路开关采用传统的DFN(Double Flat No-lead，双边扁平无引脚封装)的封装结构与汇流条1封装在一起，该封装结构由环氧树脂层、导电基盘、导电焊盘构成。导电基盘与MOSFET的漏极连接，MOSFET的栅极与导电焊盘连接，以满足正向导通，反向截止的要求。该封装方式的整体厚度可以控制在1mm以内，而常规单玻组件封装材料(EVA胶膜)及电池串层压后总厚度为0.7-0.8mm，双玻组件封装材料(EVA胶膜或PO胶膜)及电池串层压后总厚度为1mm，其中，EVA胶膜为聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物的简称，PO(polyolefin)胶膜是聚烯烃胶膜。所以，可以封装进光伏组件内部。
在根据本发明实施例的太阳能电池组件100中，还可以在太阳能电池串组的两侧表面分别设置封装胶膜4，例如EVA胶膜或PO胶膜。
进一步地，为防止旁路开关2处EVA厚度偏薄而致使组件背板和玻璃间存在应力集中，对组件背板有磨损或压爆玻璃，如图2所示，太阳能电池组件100还可以包括多个垫块17，多个垫块17为绝缘垫块(具体地，例如可以为EVA胶膜垫块或PO胶膜垫块)，多个垫块17分别一一对应地设置在多个内嵌式旁路开关处2。
优选地，如图3所示，接线盒8的长边与太阳能电池组件100的长边保持平行，这有助于缩减线缆13的用量。
如图4所示，本发明的接线盒8采用无旁路二极管的设计，接线盒8包括：盒体12、盒盖15、金属导电体11、导线13。
盒体12内形成有腔室。盒盖15与盒体12相配合以密闭所述腔室。其中，盒盖15优选采用内嵌式设计，其有利控制接线盒8的尺寸。
金属导电体11设置在所述腔室内，金属导电体11上形成有汇流条限位孔16。在组装太阳能电池组件100时，汇流条1穿过汇流条限位孔16与金属导电体11相连。导线13与金属导电体11相连以将电能输出至用电电路。
根据本发明，接线盒8内无旁路二极管，可以使其省略旁路二极管的物理空间和散热空间，接线盒8在满足爬电距离的前提下可以做的更小。这也可以直接降低光伏组件的整体尺寸。
如图4所示，汇流条限位孔16沿着太阳能电池组件100的长边方向延伸。图1中，由于接线盒8的长度方向与太阳能电池组件100方向一致，也可以说，汇流条限位孔16沿着接线盒8的长度方向延伸。在此情况下，有利于接线盒8在满足爬电距离的前提下进一步缩减尺寸。
如图1所示，太阳能电池组件100还可以包括框架10，框架10可以为铝框架，框架10套设在光伏玻璃7、太阳能电池串组、以及背板6的外侧。
在一些实施例中，框架10可以为绝缘边框，接线盒8的盒体12与框架10一体成型。如图6-图7b所示，框架10上可以形成有汇流条穿孔20，接线盒8’可以设置在框架10上，在进行组装时，汇流条1可以从背板6与光伏玻璃7之间穿出并穿过汇流条穿孔20与接线盒8相连。由此，能够进一步降低背板6的开口尺寸。
根据本发明实施例的太阳能电池串组，内嵌式旁路开关2的设计可以应用到半片太阳能电池组件类型中。如图5所示，每个所述太阳能串由多个半片电池串联而成，多个所述太阳能电池串在长度方向上排成两排，两排所述太阳能电池串的汇流条1相邻设置。也就是说，如图5所示，该汇流条1位于两排所述太阳能电池串的中间位置，相应地，接线盒8位于太阳能电池组件的长边两侧边缘的中间位置。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种太阳能电池串组，其特征在于，包括：
多个太阳能电池串，每个所述太阳能电池串由相邻两列太阳能电池单元(3)串联形成，每列包括多个所述太阳能电池单元(3)；
汇流条(1)，所述汇流条(1)设置在多串所述太阳能电池串的两侧端部以将多个所述太阳能电池串之间相互串联；
多个内嵌式旁路开关(2)，所述内嵌式旁路开关(2)的个数与所述太阳能电池串的个数相同，多个所述内嵌式旁路开关(2)分别搭接在所述汇流条(1)中且分别位于每个所述太阳能电池串的两列的中间位置处以形成旁路。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池串组，其特征在于，所述内嵌式旁路开关(2)为MOS集成电路旁路开关。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池串组，其特征在于，所述内嵌式旁路开关(2)与所述汇流条(1)之间采用DFN封装结构。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池串组，其特征在于，每个所述太阳能串由多个半片电池串联而成，多个所述太阳能电池串在长度方向上排成两排，两排所述太阳能电池串的汇流条(1)相邻设置。
5.一种太阳能电池组件，其特征在于，所述太阳能电池组件从上至下依次叠合有光伏玻璃(7)、如权利要求1至4任一项所述的太阳能电池串组、背板(6)，所述太阳能电池组件还包括两个接线盒(8)，两个所述接线盒(8)分别设置在所述背板(6)的长边的两侧边缘，位于所述组件边缘的两根所述汇流条(1)分别穿过形成于所述背板(6)的通孔与对应的所述接线盒(8)相连。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述太阳能电池组件还包括：多个垫块(17)，多个所述垫块(17)为胶膜垫块或绝缘垫块，多个所述垫块(17)分别一一对应地设置在所述多个内嵌式旁路开关(2)处。
7.根据权利要求5所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述接线盒(8)包括：
盒体(12)，所述盒体(12)内形成有腔室；
盒盖(15)，所述盒盖(15)与所述盒体(12)相配合以密闭所述腔室；
金属导电体(11)，所述金属导电体(11)设置在所述腔室内，所述金属导电体(11)上形成有汇流条限位孔(16)，所述汇流条(1)穿过所述汇流条限位孔(16)与所述金属导电体(11)相连；
导线，所述导线与所述金属导电体(11)相连以将电能输出至用电电路，
其中，所述汇流条限位孔(16)沿着所述太阳能电池组件的长边方向延伸。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述太阳能电池组件还包括框架(10)，所述框架(10)套设在所述光伏玻璃(7)、太阳能电池串组、以及背板(6)的外侧。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述框架为绝缘边框，所述接线盒(8)的所述盒体(12)与所述框架(10)一体成型，所述框架(10)上形成有汇流条穿孔(20)，接线盒(8’)设置在所述框架(10)上，所述汇流条(1)从所述背板(6)与所述光伏玻璃(7)之间穿出并穿过所述汇流条穿孔(20)与所述接线盒(8)相连。
10.根据权利要求5所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述太阳能电池串组为权利要求4所述的太阳能电池串组，所述接线盒(8)位于所述太阳能电池组件的长边两侧边缘的中间位置。
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