CN117997265A - 基于钙钛矿结构的多结光伏组件用智能接线盒*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于钙钛矿结构的多结光伏组件用智能接线盒***，多结光伏组件包括钙钛矿薄膜光伏组件以及设置在其后方的晶硅电池组件，智能接线盒***包括第一组光伏组件接线盒、与其连接的智能接线盒以及第二组光伏组件接线盒；智能接线盒中包括DC/DC转换器；两个相邻的光伏组件之间具有组件间连接模块。本发明的智能接线盒***，在为钙钛矿薄膜光伏组件配置的第一组光伏组件接线盒上连接智能接线盒，将高电压转换成低电压，然后通过组件间连接模块与第一组光伏组件接线盒电连接，将两个组件产生的电并联后通过一条线缆输出，如此，可以简化光伏发电***的接线***，节省线缆用量，使接线***整洁美观，方便光伏***的连接安装和后续维护。
Description
技术领域
本发明属于太阳能光伏技术领域，特别是一种基于钙钛矿结构的多结光伏组件用智能接线盒***。
背景技术
为了应对传统化石能源的使用带来的日益严峻的环境污染问题，绿色可再生能源产业近年来得到了快速发展，利用光生伏特效应进行发电的太阳电池发电技术就是一种重要的绿色能源技术。太阳电池是由能产生光伏效应的材料，如硅、砷化镓、铟硒铜等材料制成，可以将光能转化成电能。目前，由多片太阳电池组合而成的光伏组件作为基本的光伏发电单元被大量应用于建筑各种光伏发电***，或将透明的薄膜组件作为建筑物幕墙材料来建成节能环保型建筑。
在目前的光伏发电***中，晶体硅太阳能电池得到了广泛的应用，转换效率不断提升，生产成本持续下降。目前，晶体硅太阳能电池占太阳能电池全球市场总额的90％以上，转换效率目前已普遍超过20％，与火力发电的度电成本不断缩小，而且晶体硅电池由于生产工艺成熟、制造成本低，在目前及今后相当长的一段时间内仍占据绝大部分市场份额。晶体硅电池的表面需要印刷大量的栅线进行电路上的连接以及电力输出，这会占据电池片表面面积，是影响晶体硅组件发电效率的重要因素之一。常规的晶体硅电池在材料本身和工艺上都有一些限制，比如晶硅电池使用的硅片在生产时能耗较大而且会有污染产生，晶体硅的禁带宽度为1.12eV，且为间接带隙；此外，常规晶体硅太阳能电池在扩散和烧结过程中需要高温，扩散和烧结的峰值温度都在800℃以上，这些高温过程都加剧了少子复合。在热扩散工艺中，发射极属于重掺杂，俄歇复合的影响显著。这些都导致晶体硅电池的开路电压的极限值在750mV左右。
近年来，钙钛矿光伏组件引起了人们的广泛关注，其主要是通过将液体材料通过印刷、刮平、干燥成型技术在玻璃基板上形成厚度很薄的薄膜，这种材料具有较大的电子-空穴扩散长度和远好于晶体硅的光吸收系数。直接带隙达到1.50～1.55eV，能吸收波长小于800nm的光子，薄膜材料在可见光部分的吸收系数达到104～105cm-1，而且薄膜具有成本低廉、载流子迁移率高、扩散长度大、晶体缺陷少等优点，其转化效率会大大超过晶体硅。除了在转化效率上具有优势之外，它的制作过程也比晶体硅简单，用的材料更少，因此钙钛矿光伏组件在发电成本上，甚至比火力发电还低。因此，钙钛矿光伏组件很有可能会是光伏发电的下一个热点。但是，钙钛矿光伏组件也具有一定的局限性，比如其在高温下的稳定性、使用寿命等不如目前的晶体硅组件。因此，有人开发了基于钙钛矿结构的多结光伏组件，即在玻璃基板上先通过印刷成膜工艺制作钙钛矿组件，由于钙钛矿薄膜是透明的，对晶体硅吸收太阳光不会造成实质影响，因此，可以在钙钛矿薄膜组件的基础上再叠加封装晶体硅光伏组件，由此制得叠层光伏组件；钙钛矿组件相比晶体硅组件，具有更高的开路电压，可以达到200V左右，而短路电流却很小；晶体硅组件的开路电压一般在60V左右，但具有比较高的短路电流，可以达到30A左右。
在光伏***中，需要使用接线盒将光伏组件产生的电能引出与外部的负载连接，因此，光伏组件接线盒是光伏组件构建各种发电***的关键部件。而对于钙钛矿+晶体硅叠层组件，在工作时，钙钛矿薄膜组件和晶体硅电池组件是独立工作的，两者的电气参数差异很大，因此，对于将这种组件的电力输出的接线盒***，一般只能使用两组接线盒分别将钙钛矿薄膜组件和晶体硅组件产生的电能分别输出，这就会导致光伏***在组建时需要使用更多的电缆线，不仅会增加***材料、安装成本，而且会导致***线路紊乱，维修不便。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种基于钙钛矿结构的多结光伏组件用智能接线盒***，适于钙钛矿+晶体硅叠层光伏组件的应用。
本发明提供的具体技术方案如下：
一种基于钙钛矿结构的多结光伏组件用智能接线盒***，其设置于光伏组件的背面，所述的光伏组件包括钙钛矿薄膜光伏组件以及设置在钙钛矿薄膜光伏组件后方的晶硅电池组件，所述的智能接线盒***包括第一组光伏组件接线盒、与第一组光伏组件接线盒插接的智能接线盒以及第二组光伏组件接线盒，所述的第一组光伏组件接线盒对应钙钛矿薄膜光伏组件；第二组光伏组件接线盒对应晶硅电池组件；所述的智能接线盒中包括DC/DC转换器；两个相邻的光伏组件之间具有组件间连接模块，所述的组件间连接模块分别与两侧的光伏组件的智能接线盒、第二组光伏组件接线盒形成电连接，将钙钛矿薄膜光伏组件和晶硅电池组件产生的电并联后一道输出。
优选的，所述的第一组光伏组件接线盒包括第一接线盒以及第二接线盒，第一接线盒中设有第一接线端子，所述第一接线端子分别与钙钛矿薄膜光伏组件的汇流带以及连接器电缆连接；所述的第二接线盒中设有第二接线端子，所述第二接线端子分别与钙钛矿薄膜光伏组件的汇流带以及连接器电缆连接。
再优选的，所述的第二组光伏组件接线盒包括左接线盒、中接线盒以及右接线盒；所述的左接线盒、中接线盒以及右接线盒中均包括正、负导电端子以及连接在正、负导电端子之间的旁路二极管。
再优选的，所述的第一组光伏组件接线盒两端的电缆分别与第一组连接器的公插、母插连接；第二组光伏组件接线盒两端的电缆分别与第二组连接器的公插、母插连接；智能接线盒通过电缆连接有第三、第四两组连接器，第三组连接器包括母插、公插，分别与第一组连接器的公插、母插连接；所述的第四组连接器包括母插、公插，其分别与光伏组件的第二组连接器的公插、母插通过组件间连接模块形成电连接。
再优选的，所述的组件间连接模块包括第一线束和第二线束，两者均包括一根主线及与主线连接的两根分支线，主线及分支线的端部均连接有连接器；两个主线连接器插接连接，第一线束的第一分支连接器与智能接线盒的第四组连接器的公插插接连接，第二线束的第一分支连接器与相邻光伏组件的智能接线盒的第四组连接器的母插插接连接；第一线束的第二分支连接器与智能接线盒的第四组连接器的母插插接连接，第二线束的第二分支连接器与相邻光伏组件的智能接线盒的第四组连接器的公插插接连接；钙钛矿薄膜光伏组件以及晶硅电池组件产生的电能并联后通过第二组光伏组件连接器输出。
再优选的，所述的智能接线盒中的DC/DC转换器，转换后的输出电压在晶硅电池组件最大功率点输出电压的理论计算值Vm的90%-110%之间。
再优选的，所述的第一组光伏组件接线盒的第一接线盒以及第二接线盒中还包括旁路二极管。
再优选的，所述的第一组光伏组件接线盒的第一接线盒与第二接线盒分别设置在钙钛矿薄膜光伏组件的左、右边缘处或者设置在钙钛矿薄膜光伏组件的上边缘处或者设置在钙钛矿薄膜光伏组件的下边缘处。
再优选的，所述的第一组光伏组件接线盒、与第一组光伏组件接线盒插接的智能接线盒以及第二组光伏组件接线盒间隔一段距离设置。
再优选的，所述的第一组光伏组件接线盒、与第一组光伏组件接线盒插接的智能接线盒以及第二组光伏组件接线盒毗邻设置。
本发明的基于钙钛矿结构的多结光伏组件用智能接线盒***，根据钙钛矿薄膜光伏组件和晶硅电池组件各自不同的电气性质，在为钙钛矿薄膜光伏组件配置的第一组光伏组件接线盒上连接智能接线盒，智能接线盒中设有DC/DC转换模块，将高电压转换成低电压，然后通过组件间连接模块与第一组光伏组件接线盒电连接，将两个组件产生的电并联后通过一条线缆输出，如此，可以简化光伏发电***的接线***，节省线缆用量，使接线***整洁美观，方便光伏***的连接安装和后续维护。
附图说明
图1所示为本发明的一实施例的基于钙钛矿结构的多结光伏组件（包括智能接线盒）的结构示意图；
图2所示为本发明的相邻光伏组件并线连接的连接***的结构示意图；
图3所示为图2的A部的放大结构示意图；
图4所示为本发明的一实施例的基于钙钛矿结构的多结光伏组件（未示出智能接线盒）的结构示意图；
图5所示为本发明的另一实施例的基于钙钛矿结构的多结光伏组件（未示出智能接线盒）的结构示意图；
图6所示为本发明的另一实施例的基于钙钛矿结构的多结光伏组件（未示出智能接线盒）的结构示意图；
图7所示为本发明的另一实施例的基于钙钛矿结构的多结光伏组件（未示出智能接线盒）的结构示意图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1所示，本发明一实施例的基于钙钛矿结构的多结光伏组件用智能接线盒***，其设置于光伏组件100的背面，所述的光伏组件100包括钙钛矿薄膜光伏组件以及设置在钙钛矿薄膜光伏组件后方的晶硅电池组件；设置在组件100背面的第一组光伏组件接线盒10和第二组光伏组件接线盒20，所述的第一组光伏组件接线盒10对应钙钛矿薄膜光伏组件，其包括第一接线盒11以及第二接线盒12；所述的第二组光伏组件接线盒对应晶硅电池组件，其包括左接线盒21、中接线盒22以及右接线盒23；所述的第一接线盒11中设有第一接线端子112，所述第一接线端子112分别与钙钛矿薄膜光伏组件的汇流带以及连接器电缆连接；所述的第二接线盒12中设有第二接线端子122，所述第二接线端子122分别与钙钛矿薄膜光伏组件的汇流带以及连接器电缆连接；第一组光伏组件接线盒10两端的电缆分别与第一组连接器的公插、母插131、132连接；所述的左接线盒21、中接线盒22以及右接线盒23中均包括正、负导电端子以及连接在正、负导电端子之间的旁路二极管；第二组光伏组件接线盒12两端的电缆分别与第二组连接器的公插241、母插242连接；智能接线盒30通过电缆连接有第三、第四两组连接器，第三组连接器包括母插331、公插332，分别与第一组连接器的公插、母插131、132插接连接；参照图2及图3，所述的第四组连接器包括母插311、公插312，其分别与光伏组件的第二组连接器的公插131、母插132通过组件间连接模块形成电连接。
参照图2及图3，所述的组件间连接模块包括第一线束41和第二线束42，两者均包括一根主线及与主线连接的两根分支线，主线及分支线的端部均连接有连接器；如图所示，两个主线连接器411与421插接连接，第一线束的第一分支连接器412与智能接线盒的第四组连接器的公插312插接连接，第二线束的第一分支连接器422与相邻光伏组件的智能接线盒的第四组连接器的母插311插接连接；第一线束的第二分支连接器413与智能接线盒的第四组连接器的母插242插接连接，第二线束的第二分支连接器423与相邻光伏组件的智能接线盒的第四组连接器的公插241插接连接；钙钛矿薄膜光伏组件以及晶硅电池组件产生的电能并联后通过第二组连接器输出。
在一优选的实施方式中，所述的智能接线盒中设置有DC/DC转换器，由于钙钛矿薄膜光伏组件输出的是高电压（200V左右），而晶硅电池组件输出的低电压（60V左右），为了避免连个组件之间由于过大的电压差可能引起的电压倒灌问题，通过DC/DC转换器将钙钛矿薄膜光伏组件输出的高电压转成低电压后并线输出；在另一优选的实施方案中，所述的钙钛矿薄膜光伏组件输出的高电压经DC/DC转换器后输出的低电压值为晶硅电池组件最大功率点电压值。在实际工作中，由于太阳光的强度、照射到组件电池表面的角度基本都是随时变化的，因此，晶硅电池组件的实时输出电压也是变化的，因此，在实际应用中，可以以晶硅电池组件最大功率点输出电压的理论计算值Vm作为钙钛矿薄膜光伏组件输出的高电压经DC/DC转换器后输出的标准电压参考值，钙钛矿薄膜光伏组件输出的高电压经DC/DC转换后的输出电压在Vm的附近即可以避免电压倒灌的问题，比如，经DC/DC转换后的输出电压为Vm的90%-110%之间。
如图1所示，在一实施例中，所述的第一组光伏组件接线盒10中，所述的第一组光伏组件接线盒10通过第一连接器与智能接线盒30电连接，第一组光伏组件接线盒10、智能接线盒30和第二组光伏组件接线盒20相隔一段距离设置，比如，如图中所示，第一组光伏组件接线盒10和智能接线盒30设置在组件的上方，而第二组光伏组件接线盒20设置在组件的中部；也可以是参照图5及图6所示的本发明的另一实施例，所述的第一组光伏组件接线盒10、智能接线盒30（图中未示出）和第二组光伏组件接线盒20毗邻设置，可以都设置在组件的中部或者组件的一端。
在一优选的实施方案中，由于钙钛矿薄膜光伏组件的开路电压很大，而电流却比较小，有的组件通过的电流甚至小到2A以下，此时在组件局部被遮挡发生热斑效应时，遮挡部分发热效果并不明显，无需使用旁路二极管来进行热斑防护；另外，由于钙钛矿薄膜光伏组件一般是采用一体印刷成膜工艺制作，不像晶硅电池组件是有多个电池片连接而成，针对钙钛矿薄膜光伏组件的特性，目前也有针对钙钛矿薄膜光伏组件的热斑效应进行的相应设计，无需使用额外的旁路二极管来进行热斑防护，因此，在图4、图5所示的实施例中，第一组光伏组件接线盒的第一接线盒11与第二接线盒12中，仅仅设置有与组件汇流带与连接器电缆连接的接线端子，盒体内不含旁路二极管；而对于晶硅光伏组件来讲，其通过的电流一般都在18A左右甚至更高，此时在组件局部被遮挡发生热斑效应时，遮挡部分发热效果非常明显，如果不用旁路二极管来进行热斑防护会导致严重的安全事故，因此，对于晶硅光伏组件的接线盒，其中需要加旁路二极管进行保护，因此，在第二组光伏组件接线盒的左、中、右三个盒体中均设有旁路二极管。参照图4及图5所示，第一组光伏组件接线盒10、智能接线盒30可以与第二组光伏接线盒20间隔一段距离设置，也可以是毗邻设置。
在另一优选的实施例中，由于钙钛矿薄膜光伏组件的汇流带一般设置在组件的四个边框处，因此，第一组光伏组件接线盒的第一接线盒与第二接线盒优选的设置在组件的左右边缘处或上边缘处。
如图6及图7所示的本发明的另外两种实施方式，在这种实施方式中，不排除随着技术的进步，钙钛矿薄膜光伏组件的发电效率会越来越高，通过的电流也会越来也大，因此，对于通过的电流大一些的钙钛矿薄膜光伏组件，比如电流在2.5A以上，此时，为了保证薄膜组件的正常工作，提高工作稳定性，延长其使用寿命，也可以在薄膜组件的接线盒中设置旁路二极管对热斑效应进行防护，如图6、图7所示，也可以在第一组光伏组件接线盒的第一接线盒11’与第二接线盒12’中设置旁路二极管。如上述的一样，所述的第一组光伏组件接线盒、智能接线盒与第二组光伏组件接线盒可以毗邻设置，比如，如图6中所示，可以都设置在组件的中部；也可以时如图7所示，第一组光伏组件接线盒、智能接线盒与第二组光伏组件接线盒相隔一段距离设置，比如第一组光伏组件接线盒、智能接线盒设置在组件的上方，而第二组光伏组件接线盒设置在组件的中部。用户可以根据组件的结构、***安装等灵活选择。
本发明的基于钙钛矿结构的多结光伏组件用智能接线盒***，根据钙钛矿薄膜光伏组件和晶硅电池组件各自不同的电气性质，设置不同的接线盒；并根据钙钛矿薄膜光伏组件的性质，在为钙钛矿薄膜光伏组件配置的第一组光伏组件接线盒上连接智能接线盒，智能接线盒中设有DC/DC转换模块，将高电压转换成低电压，然后通过组件间连接模块与第一组光伏组件接线盒电连接，将两个组件产生的电并联后通过一条线缆输出，如此，可以简化光伏发电***的接线***，节省线缆用量，使接线***整洁美观，方便光伏***的连接安装和后续维护。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。
Claims (10)
1.一种基于钙钛矿结构的多结光伏组件用智能接线盒***，其设置于光伏组件的背面，所述的光伏组件包括钙钛矿薄膜光伏组件以及设置在钙钛矿薄膜光伏组件后方的晶硅电池组件，其特征在于，所述的智能接线盒***包括第一组光伏组件接线盒、与第一组光伏组件接线盒插接的智能接线盒以及第二组光伏组件接线盒，所述的第一组光伏组件接线盒对应钙钛矿薄膜光伏组件；第二组光伏组件接线盒对应晶硅电池组件；所述的智能接线盒中包括DC/DC转换器；两个相邻的光伏组件之间具有组件间连接模块，所述的组件间连接模块分别与两侧的光伏组件的智能接线盒、第二组光伏组件接线盒形成电连接，将钙钛矿薄膜光伏组件和晶硅电池组件产生的电并联后一道输出。
2.如权利要求1所述的一种基于钙钛矿结构的多结光伏组件用智能接线盒***，其特征在于，所述的第一组光伏组件接线盒包括第一接线盒以及第二接线盒，第一接线盒中设有第一接线端子，所述第一接线端子分别与钙钛矿薄膜光伏组件的汇流带以及连接器电缆连接；所述的第二接线盒中设有第二接线端子，所述第二接线端子分别与钙钛矿薄膜光伏组件的汇流带以及连接器电缆连接。
3.如权利要求2所述的一种基于钙钛矿结构的多结光伏组件用智能接线盒***，其特征在于，所述的第二组光伏组件接线盒包括左接线盒、中接线盒以及右接线盒；所述的左接线盒、中接线盒以及右接线盒中均包括正、负导电端子以及连接在正、负导电端子之间的旁路二极管。
4.如权利要求3所述的一种基于钙钛矿结构的多结光伏组件用智能接线盒***，其特征在于，所述的第一组光伏组件接线盒两端的电缆分别与第一组连接器的公插、母插连接；第二组光伏组件接线盒两端的电缆分别与第二组连接器的公插、母插连接；智能接线盒通过电缆连接有第三、第四两组连接器，第三组连接器包括母插、公插，分别与第一组连接器的公插、母插连接；所述的第四组连接器包括母插、公插，其分别与光伏组件的第二组连接器的公插、母插通过组件间连接模块形成电连接。
5.如权利要求4所述的一种基于钙钛矿结构的多结光伏组件用智能接线盒***，其特征在于，所述的组件间连接模块包括第一线束和第二线束，两者均包括一根主线及与主线连接的两根分支线，主线及分支线的端部均连接有连接器；两个主线连接器插接连接，第一线束的第一分支连接器与智能接线盒的第四组连接器的公插插接连接，第二线束的第一分支连接器与相邻光伏组件的智能接线盒的第四组连接器的母插插接连接；第一线束的第二分支连接器与智能接线盒的第四组连接器的母插插接连接，第二线束的第二分支连接器与相邻光伏组件的智能接线盒的第四组连接器的公插插接连接；钙钛矿薄膜光伏组件以及晶硅电池组件产生的电能并联后通过第二组光伏组件连接器输出。
6.如权利要求1所述的一种基于钙钛矿结构的多结光伏组件用智能接线盒***，其特征在于，所述的智能接线盒中的DC/DC转换器，转换后的输出电压在晶硅电池组件最大功率点输出电压的理论计算值Vm的90%-110%之间。
7.如权利要求2所述的一种基于钙钛矿结构的多结光伏组件用智能接线盒***，其特征在于，所述的第一组光伏组件接线盒的第一接线盒以及第二接线盒中还包括旁路二极管。
8.如权利要求2所述的一种基于钙钛矿结构的多结光伏组件用智能接线盒***，其特征在于，所述的第一组光伏组件接线盒的第一接线盒与第二接线盒分别设置在钙钛矿薄膜光伏组件的左、右边缘处或者设置在钙钛矿薄膜光伏组件的上边缘处或者设置在钙钛矿薄膜光伏组件的下边缘处。
9.如权利要求1所述的一种基于钙钛矿结构的多结光伏组件用智能接线盒***，其特征在于，所述的第一组光伏组件接线盒、与第一组光伏组件接线盒插接的智能接线盒以及第二组光伏组件接线盒间隔一段距离设置。
10.如权利要求1所述的一种基于钙钛矿结构的多结光伏组件用智能接线盒***，其特征在于，所述的第一组光伏组件接线盒、与第一组光伏组件接线盒插接的智能接线盒以及第二组光伏组件接线盒毗邻设置。
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| CN202311860868.4A CN117997265A (zh) | 2023-12-31 | 2023-12-31 | 基于钙钛矿结构的多结光伏组件用智能接线盒*** |
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2023
- 2023-12-31 CN CN202311860868.4A patent/CN117997265A/zh active Pending
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