CN101859803A - 用于光电太阳能模块的连接设备、生产方法和太阳能设施 - Google Patents

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Abstract

一种用于连接到光电太阳能模块(100)的电气连接系统(3、104)的连接设备(1)，包括用于布置在太阳能模块上的连接件壳体(10)；至少一个布置在连接件壳体内的载流部件(21-24)和多个二极管主体(31、32)，二极管主体连接在一起形成预组装二极管链路(30)，二极管链路连接到载流部件。二极管主体包括第一二极管主体(31)和第二二极管主体(32)，第一二极管主体和第二二极管主体连接到共用二极管引线(62)并借助共用二极管引线(62)连接在一起。在生产连接设备时，通过提供作为整体的二极管链路(30)并将其电气连接，从而降低了制造成本。

Description

用于光电太阳能模块的连接设备、生产方法和太阳能设施
技术领域
本发明涉及用于连接到光电太阳能模块的电气连接系统的连接设备，该连接设备具有用于布置在太阳能模块上的连接件壳体；至少一个布置在连接件壳体内的载流部件；和多个二极管主体，所述二极管主体连接到所述载流部件。此外，本发明涉及生产这样的连接设备的方法，并涉及具有太阳能模块和配合到太阳能模块的这样的连接设备的太阳能设施。
背景技术
在通常实施方式中，光电太阳能模块包括板状多层布置，带有布置在两个外层之间的太阳能电池，这些太阳能电池利用光电效应产生电能。太阳能电池一般布置在外层之间的对应空间中，并且在多层布置内与电气连接系统相互连接。现在已经了解了太阳能模块的实施方式，其中位于太阳能模块上远离曝光侧的背部的太阳能电池上的电气连接系统借助电导体连接到外侧，例如连接到用电器，电导体例如呈连接箔片形式。这些连接箔片在一个或多个连接设备中连接到连接引线的一个或多个电导体，所述连接设备例如呈端子箱或接线箱形式。为此，所述连接设备包括一个或多个设置在连接件壳体内的载流部件，一方面，太阳能模块的一个或多个连接箔片可以连接到所述载流部件，另一方面，一条或多条连接线缆的一个或多个电导体可以连接到所述载流部件。此外，一个或多个二极管可以在所述连接设备内组合，设置这些二极管是为了防止曝露在日光中的太阳能电池和阴影中的太阳能电池之间出现循环电流，所述太阳能电池将提供不同的太阳能电流和太阳能电压。借助所述“旁路二极管”，可以连续操作所述模块，即使该模块被部分遮蔽并且相应降低功率。
在这类传统连接设备中，即也称为太阳能接线箱或连接箱，多个所述旁路二极管分别与载流部件连接。例如，在带有四个汇流排形式的载流部件的连接设备中，提供3个单独的旁路二极管，这些汇流排彼此平行布置，而在每一种情况下，所述旁路二极管将彼此相邻的两个汇流排连接在一起。为此，在为此提供的安装步骤中，由安装操作者或者安装设备夹紧单独的旁路二极管并在每种情况下，通过将二极管主体两侧引出的二极管引线连接到对应的汇流排而将所述二极管分别安装在两个汇流排上。布置在连接件壳体内的汇流排又连接到延伸出太阳能模块的一个或多个电导体。例如为延伸出太阳能模块的触头路径端部进行设置，使其放置在汇流排端子触头上或端子触头周围，然后利用适当的弹簧元件固定到汇流排。这种连接设备的生产过程中存在缺陷，尤其是布置和安装汇流排以及接触旁路二极管的过程相对复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种上述类型的连接设备，所述连接设备相对简单且制造成本低。
该目的由特征如权利要求1所述的连接设备来实现。本发明进一步涉及一种特征如权利要求10所述的太阳能设施，并涉及一种生产特征如权利要求1所述的连接设备的方法。
本发明的优势在于，通过提供预组装的二极管链路，可以简化上述类型的连接设备的生产过程，并且使得制造成本较低。具体来说，通过提供预组装的二极管链路，即在与载流部件配装在一起之前，多个二极管主体已经连接在一起，形成二极管链路，由此一方面可以降低生产和提供旁路(bypass)二极管的部件成本，同时另一方面可以更为有效地将二极管安装到载流部件上，原因在于提供并安装由多个二极管构成的已经预组装的二极管链路，而非单个二极管。通过夹紧并安装二极管链路，需要设置在连接件壳体内的多个旁路二极管因此可以全部一次性安装并连接到相应的载流部件，所以不再需要将多个单独的旁路二极管分别在专用安装步骤中连接到载流部件。
二极管链路例如可用所述载流部件或者至少一个载流部件连接在两个二极管主体之间。这种连接可以通过适当连接方法来实现，例如特别是利用焊接、压接、钎焊、绝缘位移或插接。
具体来说，二极管主体包括第一二极管主体和第二二极管主体，它们连接到共用二极管引线并利用该共用二极管引线连接在一起。换句话说，连接在一起的二极管主体并不是在每一种情况下都包括两条二极管臂或二极管引线，而是让二极管主体的互相面对的二极管臂连接在一起，包括共用二极管引线，所述共用二极管引线特别呈单条导线形式，并且将两个二极管主体连接在一起。因此，二极管链路包括借助各共用二极管引线相互连接的二极管主体，所述二极管主体由二极管制造商以这种形式提供。设置在两个二极管主体之间的共用二极管引线例如可以通过焊接、压接、钎焊、绝缘位移或插接而连接到所述载流部件或者其中一个载流部件。
在本发明的一种实施方式中，提供多个载流部件，所述载流部件在每一种情况下呈汇流排形式，第一接触区域设置在第一侧，用来与至少一个外部电导体例如连接线缆连接；而第二接触区域设置在与第一侧相对的第二侧上，用来连接太阳能模块的电气连接系统。
在本发明的进一步实施方式中，汇流排布置成大致彼此平行。二极管链路布置成与汇流排成一定的夹角，特别是大致垂直于汇流排，以便例如二极管主体在每一种情况下布置在两个彼此相邻的汇流排之间。二极管链路在这里可以为基本上平直结构，二极管引线基本上平直地延伸出各二极管主体，并且不发生明显弯曲，而是基本上平直地引导到下一个二极管主体。在另一种实施方式中，二极管链路还可以蜿蜒配置。从各二极管主体延伸出来用于连接各载流部件的二极管引线进行弯折，同时二极管主体本身可以布置成大致与例如呈汇流排形式的载流部件平行。
在生产连接设备时，在二极管主体连接到相应的载流部件之前，例如通过从多个连在一起的二极管主体形成的存储件切割一定长度来提供待提供的二极管链路。例如，所述存储件通过将连在一起的二极管主体绕制在存储构件上而形成。这种连在一起的二极管主体存储件方便使用，特别是在二极管主体之间的二极管引线相对柔软且容易弯曲时，以便它们可以应用到线圈靠模等部件上，并且二极管主体具有结构形状相对较小时。
本发明进一步的优选配置和扩展方案在从属权利要求中表述。
附图说明
以下参照图形部分所示的附图更为详细地解释本发明，所述附图示出了本发明的示例实施方式。
图1示出了示例光电太阳能模块的示意截面图，所述太阳能模块连接到符合本发明的连接设备；
图2A示出了连接设备第一实施方式的示意平面图，该连接设备带有布置在其中的载流部件和连接到载流部件的二极管链路；
图2B示出了如图2A所示的实施方式中的载流部件的示意侧视图，二极管链路连接到该载流部件；
图3A-3D示出了二极管链路的各种实施方式，不同之处特别在于各二极管主体和它们纵轴线的布置方式；
图4和图5示出了多个连在一起的二极管主体存储件的示意实施方式。
具体实施方式
图1是光电太阳能模块的示意截面图，并非按比例绘制，该模块设置有呈接线箱或连接箱形式的连接设备。太阳能模块100包括多层布置，平坦的第一层101位于曝光侧，该第一层可以表现为玻璃板或膜状层形式。此外，太阳能模块100包括远离曝光侧的平坦第二层103，第二层同样表现为玻璃板或膜状层形式。在本实施方式中，层101和103分别表现为玻璃板形式。在两个层101和103之间，设置有至少一个太阳能电池102或者多个太阳能电池102的布置，所述太阳能电池或太阳能电池布置在曝露于光照时，利用光电效应提供电力。太阳能电池102连接到电气连接系统104。该系统在图1中仅示意性地表示，并且特别用于将太阳能电池电性互连并将它们连接到外部环境。电气连接系统104例如包括铜箔，铜箔一方面与太阳能电池102背部电气接触，另一方面延展形成太阳能模块的一个或多个电导体3，或者连接到太阳能模块的至少一个电导体3，所述电导体例如呈连接箔片或连接带材形式，并且伸出太阳能模块。利用一个或多个所述箔片导体3，太阳能模块1()0的电气连接系统104可以连接到例如呈太阳能连接线缆形式的外部连接引线2。
图1还示出了带有连接件壳体10的连接设备1，下面将会详细说明，该设备例如借助粘结剂107形成粘性结合部连接到形成太阳模块外表面的层103的背部。此外，层103包括贯穿开口105，电导体3例如呈箔片导体形式的电导体可以穿过该开口到达连接设备1。
图2A和2B示出了其中布置有部件的连接件壳体10，可以用于如图1所示的连接设备1。例如，例如为箱形结构的连接件壳体10包含4个相邻布置的载流部件21至24，它们呈细长结构的汇流排形式。连接件壳体10包括壳体底部14，所述壳体底部14可以借助参照图1较详细说明的方式固定到太阳能模块100。壳体底部14例如可以借助粘结剂层107(图1)或者借助其他固定装置让其下侧固定到太阳能板的背部。图2中未示出的壳体开口设置在壳体底部14，例如呈箔片导体3形式(图1)的太阳能模块的连接系统的电导体可以通过所述开口引入箱形连接件壳体10。所述箔片导体(在图2中未示出)可以借助夹板连接到为其设置在汇流排21至24上的接触区域50。如图2B所示，接触区域50呈与汇流排21至24成直角向上弯曲的接触区域形式，从太阳能模块延伸出的箔片导体3可以抵靠接触区域50或者设置在其周围，并且借助适当的弹簧元件(例如图成Ω弹簧形式)夹紧就位。此外，导体引入通道11设置在连接件壳体10的侧壁13上，该侧壁13是与接触区域50相对的一侧，一条或多条连接线缆2的一个或多个外部电导体可以通过该引入通道引入连接件壳体10。当前情况下，外部两个汇流排21和24包括各自的接触区域40，所述接触区域连接到各条连接线缆2的电导体5。位于中间的两个汇流排22和23仅在它们的接触区域50处与太阳能连接系统的该箔片导体连接。
汇流排21至24的布置应该仅当作示例，并且可以根据需要变化。具体来说，所用汇流排数目可以根据需要变化，例如可以只有3个，或者实际上存在4个以上的汇流排。此外，原则上可以让汇流排21和24以及导体引入通道11布置在连接件壳体10的侧壁13中部，而汇流排22和23可以布置在连接件壳体10的左右侧周边区域内。
如图2进一步示出，二极管链路30由连接在一起的二极管主体31至33形成。二极管链路30预先组装，即作为已经彼此连接的整体连接到汇流排21至24。在图2所示实施方式中，彼此相邻布置的二极管主体借助共用二极管引线连接在一起。具体来说，在二极管31第一侧包括二极管引线61，引线61连接到汇流排21，而在二极管31相对一侧包括二极管引线62，引线62一方面连接到二极管主体31，另一方面还连接到与二极管主体31相邻布置的二极管主体32，因此形成二极管主体31和32的共用二极管引线62。换句话说，二极管主体31和32借助共用的单条的二极管引线62互相连接。在二极管主体31的相对一侧，二极管主体32顺次地包括二极管引线63，引线63一方面连接到二极管主体32，另一方面连接到与二极管主体32相邻布置的二极管主体33，因此形成二极管主体32和33的共用二极管引线63。在二极管主体32相对一侧，二极管主体33包括二极管引线64，引线64在当前实施例中终止二极管链路30。在当前实施例中，二极管链路30因此包括3个连接在一起的二极管主体31至33，它们作为一个已经连接在一起的整体施加到汇流排21至24。原则上，本发明可以使用包括至少两个二极管主体的二极管链路。
在制造方法的一种实施方式中，汇流排21至24首先彼此大致平行布置，例如插入连接件壳体10的内部12，如图2所示。然后，由安装操作者或安装设备将二极管链路30引入连接件壳体10的内部12，将二极管链路30作为一个整体夹紧并应用到汇流排21到24。为了与汇流排21至24连接，二极管引线61、62、63和64例如焊接、压接或钎焊到对应的汇流排21至24或者插接在其上。此外，还可以在各汇流排21至24上提供对应的绝缘位移触头，可以将二极管链路30的对应二极管引线从上方引入该触头。原则上，适合将二极管引线61至64连接到对应汇流排21至24的任何类型的连接都是可以的。如图2A所示，在连接状态下，二极管链路30布置成大约垂直于汇流排21至24，二极管主体31至33在每一种情况下都布置在彼此相邻布置的两个汇流排之间。如图2B所示，二极管主体31至33例如呈圆形二极管形式，但是原则上可以呈任何其他结构形式。
根据另一种生产工艺，在如此形成的布置插入连接件壳体10的内部12之前，可以将汇流排21至24插入适当工具，接着连接到二极管链路30。
在当前实施方式中，载流部件呈单独组装的汇流排形式，所述载流部件借助由二极管主体31至33形成的旁路二极管连接在一起。但是，也可以以施加有导电迹线的印刷电路板和/或带有对应导体迹线的对应冲孔网格来代替单独组装的汇流排，二极管链路30可以适当应用在所述印刷电路板或冲孔网格上。以这种方式形成的布置因此仅包括一个带有多条导体迹线的载流部件，这些导体迹线在每一种情况下连接到二极管链路的适当部分。
在图2中，二极管主体31至33在每一种情况下布置在两个相互临近的汇流排之间，二极管链路30本身基本上平直且布置成与汇流排成夹角。但是，二极管链路30的蜿蜒配置也可以如图3A所示那样，借助示例二极管链路30-1来实现，其中二极管引线在每一种情况下在两个二极管主体31至34之间弯折一次或重复弯折，例如以直角弯折。为了清晰起见，图中未示出汇流排。但是，对于需要布置在如图2所示汇流排布置内的二极管主体31至34来说，优选地在每一种情况下布置在两个相邻汇流排之间。这种结构也适用于以下所述的二极管链路实施方式。
根据图3B所示实施方式，二极管链路30-2的各二极管主体31至33的纵轴线设置并布置成彼此平行。如图所示，每一种情况下，两个二极管主体31至33之间的二极管引线弯折两次，例如分别以直角弯折。这种旁路二极管布置可以在特定情况下促使部件布置甚至更紧凑。
图3C示出了二极管链路30-3的实施方式，二极管链路的二极管主体31至33的至少两个的纵轴线相对于彼此在二极管主体的纵向跨度范围内偏移。在该实施方式中，纵轴线布置成大致彼此平行。
图3D示出了二极管链路30-4的一种实施方式，其中二极管链路的各二极管31至34的纵轴线在二极管主体的纵向跨度范围内彼此对准。
二极管链路30可以如图4高度示意性地表示那样，可以从存储件90切割成一定长度，例如从多个串联二极管主体的存储件切下一定的长度。所述多个连接在一起的二极管主体施加到例如呈线圈形式的存储构件91。存储构件91在这里可以是圆形，如图4所示，或者，实际上可以呈适合存储二极管的任何其他形状。解开二极管链路并将其切割成适当的长度可以手工实现或者自动完成，夹紧二极管链路并将其与一个或多个载流部件连接也可以这样。
作为可选方案，包括多个二极管主体的二级管链路还可以包装在“气泡带”或者托盘或者管件中。管件基本上为管状结构，其中包装二极管。在托盘中，二极管一般包装在单一平面上(不同于管件情况下卷绕起来)。对于托盘包装来说，二极管可以类似地利用气泡包来包装。
图5示出了一种可行的实施方式，其中多个二极管链路30横向布置在支撑带或托盘93上，并且在每一种情况下，包括例如两个或三个二极管主体，所述二极管主体在支撑带或托盘上组合成各个单元，并且可以存放在存储构件94上。
因此，较之背景技术部分介绍的连接方法来说，本发明的优势尤其在于降低生产连接设备的成本。这种优势可以来源于减少部件数目，即提供预组装二极管链路而非单独的旁路二极管，所述链路将多个旁路二极管组合成一个部件，因此可以有效地生产和安装这种部件。这样使得部件数目减少，并且使得部件以及组装部件的步骤简化。

Claims (13)

1.一种用于连接到光电太阳能模块(100)的电气连接系统(3、104)的连接设备(1)，具有布置在太阳能模块上的连接件壳体(10)；至少一个布置在所述连接件壳体内的载流部件(21-24)和多个二极管主体(31、32)，所述二极管主体连接在一起形成二极管链路(30)，所述二极管链路连接到所述载流部件，所述二极管主体包括第一二极管主体(31)和第二二极管主体(32)，所述第一二极管主体和第二二极管主体连接到共用二极管引线(62)并借助所述共用二极管引线(62)连接在一起。
2.如权利要求1所述的连接设备，其特征在于，所述二极管链路(30)在至少两个二极管主体(31、32)之间与所述载流部件(21-24)连接。
3.如权利要求1或2所述的连接设备，其特征在于，所述共用二极管引线(62)特别通过焊接、压接、钎焊、绝缘位移或插接而应用到所述载流部件(22)或者其中一个载流部件。
4.如权利要求1至3任一项所述的连接设备，其特征在于，设置多个所述载流部件(21-24)，所述多个载流部件在各种情况下呈汇流排形式，在第一侧设置第一接触区域(40)用来与至少一个外部电导体(2、5)连接，在与所述第一侧相对的第二侧设置第二接触区域(50)用来与太阳能模块的所述电气连接系统(3、104)连接。
5.如权利要求4所述的连接设备，其特征在于，所述汇流排(21、24)大致彼此平行布置，并且所述二极管链路(30)布置成与所述汇流排成一定夹角，特别是与其大致垂直。
6.如前述权利要求任一项所述的连接设备，其特征在于，所述二极管链路(30-1)具有蜿蜒结构。
7.如前述权利要求任一项所述的连接设备，其特征在于，所述二极管链路(30-2)的各二极管主体的纵轴线彼此平行。
8.如权利要求1至5任一项所述的连接设备，其特征在于，所述二极管链路(30-3)的至少两个二极管主体的纵轴线在所述二极管主体的纵向跨度范围内相对于彼此偏移。
9.如权利要求1至5任一项所述的连接设备，其特征在于，所述二极管链路(30-4)的各二极管主体的纵轴线在所述二极管主体的纵向跨度范围内彼此对齐。
10.一种太阳能设施，具有太阳能模块(100)，并具有配装到所述太阳能模块的如前述权利要求任一项所述的连接设备(1)。
11.一种生产连接到光电太阳能模块(100)的电气连接系统(3、104)的连接设备(1)的方法，具有下述步骤：
提供至少一个用来布置到连接件壳体(10)内的载流部件(21-24)，所述连接件壳体配置成布置在所述太阳能模块上；
提供多个二极管主体(31、32)，所述二极管主体连接成二极管链路(30)，所述二极管主体包括第一二极管主体(31)和第二二极管主体(32)，所述第一二极管主体和第二二极管主体连接到共用二极管引线(62)并借助所述共用二极管引线(62)连接在一起；
夹紧并安装所述二极管链路(30)，以便将所述二极管链路电气连接到所述载流部件(21-24)。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述二极管链路(30)通过从多个连在一起的二极管主体(31-33)形成的存储件(90)切割一定长度来形成。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述存储件通过将连在一起的二极管主体(31-33)绕制在存储部件(91)上形成。
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