CN101501867A - 用于防止各个太阳能电池板过热的接线盒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于太阳电池板的接线盒。利用该接线盒可以很好散发在太阳能电池板的保护二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFETs)或者其他相应的半导体元件中产生的热量。在接线盒里，多个电子元器件通过测压元件向壳体(1)按压或者压进符合元器件几何尺寸的留空部(3)中，其中优选在壳体(1)与电子元器件之间具有由可导热的硅酮橡胶制成的绝缘层。

Description

用于防止各个太阳能电池板过热的接线盒
技术领域
本发明涉及一种接线盒，利用这种接线盒可以很好地散发在太阳能电池板中的保护二极管所产生的热量。
背景技术
根据现有技术，太阳能设备有各种规格的太阳能电池板，其中它的规格取决于串联在一起的太阳能电池的数量。多行排列的太阳能电池又会组成大的太阳能电池板。每行太阳能电池通过在联锁方向上驱动的保护二极管来桥接。为此最常用的是肖特基二极管，因为其导通方向上的电压降要低于在传统硅晶体二极管中的电压降。
在太阳能电池的工作中常常会出现某个太阳能电池被遮蔽，在这种情况下二极管阴极的电位较低，以至于保护二极管将导电。
如果没有保护二极管，在被遮蔽的太阳能电池中的齐纳效应将会形成过多的功耗，这种功耗将会在这块太阳能电池上造成热点(HotSpot)，以至于造成太阳能电池的毁坏。另一方面，太阳能电池板又被串联在一起，从而在达到高至6安培的电流时相应较高的直流电压将达到换流器，该换流器则产生需要提供到公共电网上的交流电压。
大多数换流器会装有通讯模块，以便于通过显示装置或利用计算机的支持来直接监视太阳能设备的输出功率。该通讯模块也可以例如通过电话或互联网进行远程访问。
在太阳能电池串上设置的多个肖特基二极管是非常重要的元件，因为其在电流中断时桥接每个太阳能电池并以此而确保未接通的太阳能电池所产生的电流能继续流通，而不会产生损坏太阳能电池的危险。在多个导通方向上工作的二极管上的电压降相对来说较低，约为0.3到0.5V。
例如雷击下产生的高温和强电磁场都会毁坏二极管。在这种危险情况下，二极管可能会断开，也就是在阳极和阴极之间产生中断，或者二极管可能会短路，在此期间阳极和阴极由于“电弧焊接”而相互熔接。
在二极管短路时，仅仅相关的电池串停止工作，输出功率随之降低，但是在使用大量的太阳能电池板时这种情况实际上还是很严重的。然而，如果二极管断开，与之相连的太阳能电池还能输出足够的功率，这时也很难觉察到。但太阳能电池相对来说被遮住光线时，因二极管不能导电，这时在这块太阳能电池上就会产生热点(HotSpot)，将太阳能电池毁坏。
到目前为止人们只对整个太阳能设备的输出功率进行监测，而不是针对单个的太阳能电池板。当出现如太阳能设备的输出功率降低的问题时，就必须检查每一板直到找到毁坏的太阳能电池板为止。由于太阳能设备所建的特殊位置，使得检查工作费力费时，例如在房顶上工作也很危险。因此检查维修一个大型的太阳能设备非常耗时和昂贵。
目前由于对保护二极管的失灵导致太阳能电池板损坏的这一情况没有安置监视系统。所以结果总是在保护二极管失灵的情况下造成昂贵的太阳能电池的损坏。
对保护二极管工作状态监视的同时也要防止二极管过热，以使太阳能电池正常运转和达到较高的使用寿命。这是因为保护二极管在太阳能电池被遮住光线时必须接收大量的能量，也就是说，保护二极管自身很快变热。这时如果保护二极管散热性差或者根本不散热，在严重情况下就会损坏二极管。总之过度热量将降低二极管使用寿命。
尽管以上所述的种种的缺陷，在实践中人们使用的还是传热很差的塑料盒，没有对二极管采取特殊的散热措施。
德国专利号DE10050614C1建议，将保护二极管用螺丝拧在一种传热性能较好的外表有散热肋片的金属壳体的内部。但该发明没有说明如何解决二极管和壳体之间的绝缘问题。但实践使用中所有二极管的阴极或者阳极总是和二极管金属外壳连结在一起。所以该发明提出的建议不可避免地造成二极管的短路。另外由于温度的变化引起壳体变形使得用螺丝拧上的二极管松动。这样就中断了二极管和壳体之间的热传导。再有由于壳体的电子元器件是被粘贴和浇铸在壳体里的，所以在盒内元件损坏时而不便于打开，修理或者拆除。另一缺陷就是模块太高，因此在当今应用的安装技术中不适合将其安放在太阳能发电模块和房顶之间。同时它的轴向连结方式需要很大的空间。由于以上所述的种种缺陷决定了本发明不实用。
德国专利号DE102004036697A1的发明描述一种给太阳能电池板用的接线盒。这种接线盒的底板是由高导热性能的材料制成，在底板和二极管之间有一绝缘层。即使如此如何保障接线盒和二极管之间的持续接触这一问题没有得到解决。
发明内容
本发明的目的是消除现有技术上的缺陷，尤其是设计制造一种用于防止每块太阳能电池板过热的接线盒。
该目的根据本发明通过权利要求1的特征部分来实现。其他有利的实施方式由权利要求2到4给出。
用于本发明的接线盒的壳体用金属，优选用铝来制造。在此，该壳体的一个面或多个面可以成型为散热肋片。根据本发明的描述，二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFETs)或者相应的半导体元件将通过测压元件(根据本发明为弹簧夹)直接压在壳体的内壁上或者内壁上预制的与半导体形状相应的留空部里。二极管的电接头在此与壳体绝缘。一个简单易行且廉价，同时优选可进行变化的解决方案就是将二极管用弹簧线夹压进装入壳体内壁上的槽里。
然后通过塑料薄片、陶瓷薄片或者塑料薄膜的方式来进行绝缘。实验证明具有传热性能的硅酮橡胶是特别合适的绝缘材料。硅酮橡胶最突出的特点是其柔软嵌合性，从而保证了即使在部件不平坦的传热表面也能达到良好的传热效果。
通过以上方法达到的良好散热效果，防止了保护二极管过早的损坏。特别是降低了因二极管失灵造成太阳能电池板损坏的危险。同时也减少了故障时间和维护费用。当然也最大程度地减少了由于二极管短路造成太阳能装置输出功率减少的危险。这种良好的散热效果同样有益于其它可能装在接线盒里的电子元器件。
附图说明
下面将进一步根据实施例来描述本发明；
图1示出了接线盒。
具体实施方式
图1中示出的接线盒由金属制成的壳体1构成，在该壳体的外壁压制有散热肋片2。壳体1内壁上是接收装置3，肖特基二极管4借助弹簧线夹5压进该接收装置中。此外还可以看到连接板6。
在二极管4和壳体1之间是由导热性高的硅酮橡胶制成的绝缘层。这种结构可以防止二极管4因过热而损坏。
内部连接板6具有塑料外套，以便于提高这一区域的抗电击穿强度。由此而毫无问题地满足了将来逐渐严格的安全方面的要求。
如图2所示，在壳体盖7上有一个圆孔8。在圆孔边缘上装上了一种柔软和抗气候变化的硅酮橡胶支撑圆环9。在这个圆环上热压一层防水透气的簿膜10。支撑圆环9以轻微的压力来安装，也就是硅酮橡胶始终以轻微的压力抵靠到壳体盖7的接触位置上。从而用这种简单的方法保证了圆环和壳体盖之间气密的连接；如果簿膜10附带尘土或者其它颗粒时，支撑圆环9和簿膜10也很容易更换。
簿膜10的直径约4毫米。这种直径的簿膜可保证小至中等大小的壳体的最佳通风和散潮湿效果。当壳体很大时可以开多个这样的通风孔。最佳的位置是在已有圆孔对面的壳体壁上开圆孔。
壳体1良好的散热特征也为可能装在接线盒里的其它电子元器件，如无线电通信装置或电子板带来益处。壳体1一般情况下直接安装到受保护的太阳能电池板上。
所用符号的名称：
1.壳体
2.散热肋片
3.接收肖特基二极管的装置
4.肖特基二极管
5.弹簧线夹
6.连接板
7.壳体盖
8.圆孔
9.支撑圆环
10.簿膜
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于太阳能电池板的接线盒，所述接线盒由外部带有散热肋片(2)的壳体(1)构成，在所述壳体中装入保护二极管(4)、金属氧化物半导体场效应晶体管或者其他相应的半导体元件，其特征在于，多个电子元器件分别通过作为测压元件的弹簧线夹(5)压入到壳体(1)中的符合所述元器件几何尺寸的凹槽(3)中，并且在所述电子元器件与所述壳体(1)之间具有绝缘层。
2.根据权利要求1所述的接线盒，其特征在于，所述绝缘层由塑料薄片、陶瓷薄片或者塑料薄膜实现。
3.根据权利要求1和2所述的接线盒，其特征在于，所述绝缘层由具有传热能力的硅酮橡胶实现。

Claims (4)

1.一种用于太阳能电池板的接线盒，所述接线盒由外部带有散热肋片(2)的壳体(1)构成，在所述壳体中装入保护二极管(4)、金属氧化物半导体场效应晶体管或者其他相应的半导体元件，其特征在于，所述多个电子元器件分别通过作为测压元件的弹簧线夹(5)向壳体(1)按压或压入到壳体中的符合元器件几何尺寸的留空部(3)中，并且在电子元器件与壳体(1)之间具有绝缘层。
2.根据权利要求1所述的接线盒，其特征在于，电子元器件(4)分别通过弹簧线架(5)压入壳体(1)的各个槽中。
3.根据权利要求1所述的接线盒，其特征在于，所述绝缘层由塑料薄片，陶瓷薄片或者塑料薄膜实现。
4.根据权利要求1和3所述的接线盒，其特征在于，所述绝缘层由具有传热能力的硅酮橡胶实现。
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