CN102439722A - 光伏模块串布置及其遮蔽保护 - Google Patents

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CN102439722A CN2009801594555A CN200980159455A CN102439722A CN 102439722 A CN102439722 A CN 102439722A CN 2009801594555 A CN2009801594555 A CN 2009801594555A CN 200980159455 A CN200980159455 A CN 200980159455A CN 102439722 A CN102439722 A CN 102439722A
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Abstract

描述了一种用于在具有多个太阳能电池串的太阳能面板中保护太阳能电池串免受遮蔽的方法和设备。通过使电流通过位于支撑太阳能电池的基板的周界空白中的电导体和旁路二极管而分流，使电流绕过具有至少一个受遮蔽的太阳能电池的任意太阳能电池串而分流，以使得无论哪个串具有受遮蔽的太阳能电池，通过具有受遮蔽的太阳能电池的串的电流都通过位于周界空白中的电导体和相应旁路二极管而分流。这将来自与具有至少一个受遮蔽的太阳能电池的串相关联的各个旁路二极管的热耗散分配到在周界空白周围的不同位置。

Description

光伏模块串布置及其遮蔽保护
技术领域
本发明涉及光伏(PV)模块，更具体地，涉及配置PV电池以允许增加PV串的数量并且利用位于PV模块内的旁路二极管提供对所述串的遮蔽保护。
背景技术
包括晶体硅PV电池的PV模块的设计和制造已保持几乎不变超过三十年。典型的PV电池包括半导体材料，该半导体材料具有至少一个p-n结和具有集电电极的前侧表面和背侧表面。当照射传统的晶体PV电池时，其生成在约0.6V-0.62V处大约为34mA/cm2的电流。多个PV电池通常以串联和/或并联PV串的形式电互连，以形成与单个PV电池相比产生更高电压和/或电流的PV模块。
PV电池可以借助于由例如镀锡铜制成的金属片(tab)而互连成串。典型的PV模块可包括例如串联互连的36-100个PV电池，并且这些电池通常可组合成2至4个PV串，以实现比利用单个PV电池能够获得的电压更高的电压。
由于一般期望PV模块在户外工作通常25年而不退化，因此它们的构造必须承受各种天气和环境状况。例如，典型的PV模块构造包括使用透明的低铁钢化玻璃片，该玻璃片在模块的前侧上覆盖有一片聚合密封剂材料(诸如，乙酸乙烯酯)或一片热塑性材料(诸如，氨甲酸乙酯)。将PV电池的阵列以使得电池的前侧面对透明玻璃片的方式放置到聚合密封剂材料上。阵列的后侧覆盖有另外的密封剂材料层以及天气保护材料(诸如，DuPont的Tedlar
Figure BDA0000111468940000011
)的背片(back sheet)层或玻璃片。另外的密封剂材料层和背片层通常具有开口以使得连接到模块中的PV串的电导体穿过背面密封剂层和天气保护材料的背片，从而提供到电路的连接。
对于具有两个PV电池串的阵列的PV模块，通常，四个导体被布置成穿过开口，以使得它们全部彼此邻近，因此它们可以端接(terminate)于安装在背片层上的接线盒中。玻璃、密封剂层、电池和背片层通常被真空层压，以除去气泡并且保护PV电池免受来自前侧和后侧以及还来自边缘的湿气渗透。在接线盒中实现PV串的电互连和到旁路二极管的连接。接线盒封接在PV模块的背面。
具有串联互连的PV电池的PV模块最好仅在用大致相似的光强度照射所有串联互连的PV电池时才运行。然而，即使PV模块布局内的一个PV电池被遮蔽，而所有其它电池都被照射，也会不利地影响整个PV模块，从而导致从PV模块输出的功率大大降低。表明了(“NumericalSimulation of Photovoltaic Generators with Shaded Cells”，V.Quaschning和R.Hanitsch，30th Universities Power Engineering Conference，格林威治，1995年9月5日至7日，第583-586页)当仅一个PV电池的仅75％被遮蔽(小于3％的模块面积)时，包括36个PV电池的光伏模块损失高达70％的所生成的功率。除了暂时的功率损失之外，由于当PV电池被遮蔽时其开始作为大电阻器而不是功率发生器起作用，因此模块会由于电池遮蔽而永久损坏。在该情形下，PV串中的其它PV电池将受遮蔽的电池暴露于驱动通过该大电阻器的电流的反向电压。该过程会导致受遮蔽的PV电池的击穿或将其加热到高温，如果该高温持续则其可能毁坏整个PV模块。为了减小在遮蔽情况下PV模块损坏的风险，实际上，所有PV模块根据所使用的具体PV模块设计和PV电池的质量，采用在每个PV串和/或整个模块上连接的旁路二极管(BPD)。
单个PV串中的PV电池的数量取决于PV电池质量，更特别地，取决于承受在甚至PV串内的一个电池被遮蔽的情况下会在该串中的所有太阳能电池上发生的反向电压击穿的能力。例如，对于反向击穿电压额定为14V、并且每个PV电池产生约0.56V的最大电压(Vmax)的具有良好质量的PV电池，一个串中的PV电池的数量不应超过24。对于由冶金硅制成的、通常具有7V的较低反向击穿电压的PV电池，不推荐在包括多于12个的电池的PV串中使用这样的PV电池。由于需要更复杂的PV电池布局，因此这为PV模块制造者带来了问题，并且这导致额外的高压线与汇流排的连接(bussing)以及接线盒数量的增加。这些复杂性会由于增加的串联电阻而导致功率损耗。
为了减小由于绕过(bypass)整个电池串而引起的功率损耗，可以绕过各个电池，但是这已导致了阻碍实际工业解决方案发展的经济和技术问题。一般，大部分解决方案采用旁路二极管在与其所保护的太阳能电池相对的方向上连接到PV电池的类似原理，以使得当太阳能电池反向偏置时，相关联的旁路二极管开始导通。这种互连可采用将二极管端子连接到电池端子的电导体，或者旁路二极管可在制造期间使用微电子技术和设备而直接与PV电池集成。一般，迄今为止，该领域的主要研究焦点为检查使旁路二极管小型化的方式，以便最小化PV模块层压期间的PV电池损坏。
授予Murakami等人的、标题为“Photovoltaic Element andProduction Method”的美国专利6,184,458B1描述了通过将光伏元件和薄膜旁路二极管放置在同一基板上而形成的PV元件，由此旁路二极管不会减小PV元件的有效面积，这是因为旁路二极管形成在丝网印刷集电电极下方。这样的电池的制造较复杂，并且要求丝网印刷集电电极与旁路二极管部分之间的精确对准。此外，所公开的技术对于现代的高效晶体硅PV电池可能是不实际的，这是因为当前可用的薄膜旁路二极管无法承受诸如约8.5A的高电流，这样的高电流在高效6英寸电池中是典型的。此外，这没有关注在旁路二极管中产生的热的耗散，这会引起过热并且最终引起二极管发生故障。过热可能会导致PV电池和PV模块的毁坏。
授予Kukulka的、标题为“Solar Cell with Integrated Bypass Diodeand Method”的美国专利5,616,185，1997描述了一种集成的太阳能电池旁路二极管组件，其包括在太阳能电池的背(未照射)面形成至少一个凹部(recess)并且将分立的薄型(low-profile)旁路二极管放置在各个凹部中，以使得每个旁路二极管与太阳能电池的背面大致共面。所描述的制造方法较复杂并且需要在太阳能电池中切割精确的槽。这些槽会使太阳能电池易损坏，从而增加了电池损坏和产量损失。此外，该参考文献中所描述的技术对于现代的高效晶体硅PV电池可能是不实际的，这是因为薄膜旁路二极管一般无法承受通常在这样的电池中出现的高电流，或者因这样的高电流所引起的发热。
授予Nakagawa等人的、标题为“Solar Cell Module and Method ofProducing the Same”的US 6,384,313B2，2002描述了一种在基板的同一侧形成太阳能电池元件的光接收部和旁路二极管的方法，其中在该基板上形成有太阳能电池。具有这些特征的太阳能电池允许仅从基板的一侧串联连接多个太阳能电池单元。
授予Asai的、标题为“Solar Cell Having a By-Pass Diode”的US5,223,0441993提供了一种仅具有两个端子和在公共半导体基板上形成的集成旁路二极管的太阳能电池，其中在该基板上形成有太阳能电池。此外，在以上两个专利中描述的技术需要不容易并入生产线中的、复杂且高成本的微电子技术途径，并且所产生的旁路二极管将不太可能承受高电流以及由此引起的当需要旁路二极管传导电流时会发生的热。
授予Kukulka的、标题为“Solar Cell Structure Utilizing andAmorphous Silicon Discrete By-Pass Diode”的US 6,784,358B2，2004描述了一种具有防止反向偏置损坏的保护的太阳能电池结构。该保护采用厚度不超过2-3微米的分立的非晶硅旁路二极管，以使得其从太阳能电池的表面仅突出较小的距离，并且不从太阳能电池的侧面突出。通过焊接来将非晶半导体旁路二极管的端子电连接到有源半导体结构的相应侧。将这种极薄且易损坏的二极管焊接到有源半导体基板需要极度的精确性，以便避免二极管损坏。另外，非晶半导体旁路二极管不能承受会在晶体硅太阳能电池系统中出现的高电流和由此引起的温度。
授予Asai等人的、标题为“Solar Battery Module”的US 5,330,583描述了一种太阳能电池组模块，其包括用于串联连接多个太阳能电池组电池的互连器以及允许电池的输出电流在一个或多个电池附近绕过的一个或多个旁路二极管。每个二极管是芯片状的薄二极管并且附于电池的电极上或互连器之间。更特别地，芯片状的旁路二极管连接到太阳能电池组的前表面或者被放置到太阳能电池组的侧面或者连接到太阳能电池组的后表面，以保护一串太阳能电池组。当旁路二极管连接到前表面时，它们被直接焊接到太阳能电池的前表面上的、表现为汇流条的两个并联导体之一。一般，在太阳能电池设计中，目的是保持太阳能电池的前面干净，以将对前表面的遮蔽保持为最小。集电指和连接到该指以收集来自太阳能电池的电流的汇流条通常由于其必需性而是可接受来遮挡前表面的唯一东西。一般，指和汇流条具有将它们在前表面上占据的面积保持为最小的宽度和长度尺寸。因此，汇流条通常具有较窄的宽度，结果，Asai的旁路二极管的宽度必定较小。尽管具有这样的小宽度和长度的旁路二极管可能能够承载相对大的电流，但是由于其面积小，它们易于由于电流而发热，并且对安装有它们的太阳能电池施加局部极度热源。
授予Jean P.Posbic和Dinesh S.Amin的、标题为“Enhanced functionphotovoltaic modules”的US 2005/0224109A1描述了PV模块，其包括具有电介质基板和位于PV模块内的特殊设计的金属化图案的至少一个薄印刷电路板。模块中可以存在一个或多个这样的板。板的长度可以为约500mm到约2000mm，并且其宽度可以为约10mm到约50mm，并且其厚度可以为约0.1mm到约2mm。在一个实施例中，一个或多个旁路二极管电连接到该板以及PV模块的相应PV串，从而提供遮蔽保护。尽管本发明允许将旁路二极管嵌入PV模块内并且改进其遮蔽保护，但是由于印刷电路板在模块内所占据的面积而降低了PV模块效率。还表现为该电路板的热耗散能力是有限的，这是因为该电路板的金属部分仅占据了其厚度的一部分，而其基板是由电介质材料制成的。
众所周知，在PV模块安装在原野的情况下，在安装之后，PV模块的下部由于例如灰尘、雪的累积或者甚至由于没有割PV模块附近的草而具有较大的被遮蔽的机会。本发明允许PV模块内的PV电池的特殊布局，以在PV模块的任意小部分尤其是下部被遮蔽的情况下实现最小的功率损耗。这样的布局可增加配备有独立旁路二极管的PV串的数量。例如，如果PV模块包括布置在3个PV串中的60个电池(每个PV串具有20个电池)并且仅一个电池被遮蔽，则PV模块将使其功率生成减小至少33％。然而，如果这60个电池布置在10个串中，则一个电池的遮蔽将导致仅10％的功率损失。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种太阳能面板设备，该太阳能面板设备包括：透明片基板，具有前平面和后平面以及完全围绕基板的周界延伸的周界边缘；多个太阳能电池，在后面上布置成平面阵列，以使得可操作用于激活太阳能电池的光能够穿过基板以激活太阳能电池，并且使得周界空白(margin)与周界边缘相邻地形成在基板的后面上。多个电导体一般首尾相连地布置在周界空白中。多个电极将太阳能电池电连接在一起而成为太阳能电池的多个串联串，每个串联串具有正极端子和负极端子，其中该正极端子和负极端子电连接到周界空白中彼此相邻的相邻电导体对中的相应电导体。该设备还包括多个旁路二极管，每个旁路二极管均电连接于相应的电导体对之间，以在连接到相应的电导体对的相应串的太阳能电池被遮蔽时使来自该相应串的电流分流。
串可串联电连接，以使得串联具有第一串和最后串，并且其中，第一串的第一太阳能电池和最后串的最后太阳能电池紧邻彼此设置。
第一串的第一太阳能电池和最后串的最后太阳能电池可与基板的公共边缘相邻地设置。
串可通过电极电连接在一起，以形成串联。
旁路二极管可包括平面二极管。
该设备还可包括用以耗散由在各个旁路二极管中流动的电流引起的热的散热器。电导体可包括用作散热器的各个散热部分。在操作中，各个旁路二极管可具有限定其热侧和冷侧的热梯度，并且各个旁路二极管可具有分别从热侧和冷侧伸出(emanate)的热侧端子和冷侧端子。热侧端子可连接到相应的一个电导体的相应的散热部分。
相应的散热部分可包括电导体的各个大致平坦部分。
电导体可包括第一类型的金属箔条，并且大致平坦部分可具有在约50μm到约1000μm之间的厚度、在约3mm到约13mm之间的宽度以及在约3cm到约200cm之间的长度。
该设备还可包括与各个旁路二极管相关联的端接导体，并且端接导体可包括第二类型的金属箔条，该第二类型的金属箔条具有比第一类型的金属箔条的大致平坦部分的厚度小的厚度、以及比第一类型的金属箔条的大致平坦部分的长度小的长度。第二类型的金属条可具有连接到相应的一个电导体的第一端和连接到相应旁路二极管的冷侧的第二端。
第二类型的金属箔条可具有在约30um到约200um之间的厚度、与第一类型的金属箔的宽度大致相同的宽度以及在约3cm到约10cm之间的长度。
替选地，电导体可由第三类型的金属箔条形成，该第三类型的金属箔条具有在约30μm到约200μm之间的厚度、在约3mm到约13mm之间的宽度以及在约3cm到约200cm之间的长度。散热器可包括电连接到各个第三类型的金属箔条的各个第四类型的金属箔条，并且第四类型的金属箔条可具有比第三类型的金属箔条的厚度大的厚度。
第四类型的金属箔条可具有与第三类型的金属箔条的宽度大致相同的宽度以及比第三类型的金属箔条的长度小的长度。
第四类型的金属箔条可在相应的第三类型的金属箔条的一部分上。
在操作中，各个旁路二极管可具有限定其热侧和冷侧的热梯度，并且各个旁路二极管可具有分别从热侧和冷侧伸出的热侧端子和冷侧端子。热侧端子可电连接到相应的第四类型的金属箔条，并且冷侧端子可电连接到相应的第三类型的金属箔条。
第四类型的金属箔条可具有在约50μm到约1000μm之间的厚度、近似等于第一类型的金属箔条的宽度的宽度以及在约3cm到约200cm之间的长度。
该设备还可包括背板(backing)，该背板覆盖太阳能电池、电导体和旁路二极管，以使得太阳能电池、电导体和旁路二极管层压在前基板与背板之间以形成层制品。
背板可具有可操作用于传导来自电导体和旁路二极管的热的浸渍导热材料。
背板可包括铝浸渍Tedlar
Figure BDA0000111468940000071
该设备还可包括在周界边缘上的导热框架。
该框架可操作用于机械地支撑面板。
第一串和最后串可具有从前基板与背板之间延伸的各个端子，以从层制品的边缘延伸。
太阳能电池可在基板上以行和列来布置，并且设备可具有底部和顶部。底部可操作成当太阳能面板设备在使用中时安装得低于顶部，并且位于底部的底部行中的太阳能电池可通过电极电连接，以限定太阳能面板的底部串。
在底部行之上的、太阳能电池的至少第一行和第二行中并且在底部行共有的、太阳能电池的至少一些列中的太阳能电池可电连接在一起，以限定太阳能电池的中间串，其中中间串包括在中间串的相对极处的第一太阳能电池和最后太阳能电池，并且其中，中间串的第一太阳能电池和最后太阳能电池在太阳能电池的同一列中并且在太阳能电池的相邻行中。
多个串联串可包括多个中间串。
一些中间串可并排设置。
第一串的第一太阳能电池和最后串的最后太阳能电池可设置在基板的顶部。
根据本发明的另一方面，提供了一种在具有多个太阳能电池串的太阳能面板中保护太阳能电池串免受遮蔽的方法。该方法包括：通过使电流通过位于支撑太阳能电池的基板的周界空白中的电导体和旁路二极管而分流，使得电流绕过具有至少一个受遮蔽的太阳能电池的任意太阳能电池串而分流，以使得无论哪个串具有受遮蔽的太阳能电池，通过具有受遮蔽的太阳能电池的串的电流都通过位于周界空白中的电导体和相应旁路二极管而分流，从而将来自与具有至少一个受遮蔽的太阳能电池的相应串相关联的旁路二极管的热耗散分布到在周界空白周围的不同位置。
使得电流分流可包括在透明片基板的后面上将多个太阳能电池布置成平面阵列，以使得光可以穿过基板以激活太阳能电池，并且使得周界空白与周界边缘相邻地形成在基板的后面上，其中，该透明片基板具有前面和后面以及完全围绕基板的周界延伸的周界边缘。多个电极将太阳能电池电连接在一起而成为太阳能电池的多个串联串，其中每个串联串具有正极端子和负极端子。
该方法还可包括将太阳能电池与电极相连，以使得第一串的第一太阳能电池和最后串的最后太阳能电池设置在基板的顶部。
本发明可提供对PV模块的更优且更高效的遮蔽保护。
本发明还可提供如下可能性：根据PV电池或PV模块的类型以及安装地点的遮蔽条件，不仅改变PV串的数量，而且还改变每个串中的电池的数量。
已发现，利用具有如上所述尺寸的电导体，提供了充足的热耗散。使用具有铝箔的背板(例如，诸如由来自奥地利Isovolta的、被称为Tedlar
Figure BDA0000111468940000081
的产品来提供)通过PV模块的背面提供了另外的对来自旁路二极管和电导体的热耗散，这使得当任意PV串中的任意PV电池被遮蔽时，在现场条件下将旁路二极管的温度大致保持在在120℃以下。
电导体和旁路二极管紧邻PV模块的边缘放置，这为PV模块提供了充分的电绝缘。
电导体在所有PV电池处于同等的照射时不传导电流，而在任意串的太阳能电池被遮蔽时运载电流。
可通过允许端子引线延伸通过背片中的一个或多个孔或通过层制品的边缘，提供模块的端子引线与外部负载之间的连接。
通过使端子引线延伸到层制品的边缘之外，可以消除对模块的后表面上的传统接线盒的需要，从而降低了PV模块制造的复杂度和成本。
具体实施方式
参照图1，根据本发明的第一实施例的太阳能面板设备一般以10示出。设备10包括透明片基板12，该透明片基板12具有前平面14和后平面16以及完全围绕基板12的周界延伸的周界边缘18。
设备10还包括：多个太阳能电池22，在后平面16上布置成平面阵列，以使得可操作用于激活太阳能电池22的光可以进入基板的前面14并且穿过基板12以激活太阳能电池22，并且使得周界空白24与周界边缘18相邻地形成在基板12的后平面16上。
设备10还包括一般首尾相连地布置在周界空白24中的多个电导体26。
设备10还包括将太阳能电池22电连接在一起而成为太阳能电池22的多个串联串30的多个电极28，每个串联串30均具有电连接到在周界空白24中彼此相邻的电导体26的相邻对中的相应电导体的正极端子32和负极端子34。电极28一般如2004年3月11日公布的、申请人的国际专利公布WO2004/021455A1中描述的一样。
设备10还包括多个旁路二极管36。每个旁路二极管36均电连接在相应的一对电导体26之间，以在连接到该相应的一对电导体的相应串的太阳能电池22被遮蔽时，使来自相应串30的电流分流。
参照图2，设备(10)还包括散热器101，该散热器用以耗散由在各个旁路二极管36中流动的电流引起的热。每个二极管36均具有相关联的散热器101。在所示出的实施例中，每个电导体26均包括起散热器101的作用的相应散热部分103。
在所示出的实施例中，旁路二极管36是诸如可从日本的Nihon InterElectronic公司购得的零件号为UCQS30A045的平坦平面旁路二极管或者可从美国德克萨斯达拉斯的Diodes公司购得的零件号为PDS1040L的平坦平面旁路二极管。当旁路二极管36在操作中时，其具有限定旁路二极管的热侧44和冷侧46的热梯度42。因此，旁路二极管36可被视为具有分别从热侧44和冷侧46伸出的热侧端子39和冷侧端子64。热侧端子39电连接到相应电导体26的相应散热部分103。
在所示出的实施例中，散热部分103包括电导体26的各个大致平坦部分27。平坦部分27在电导体26的整个长度延伸，但是不需要这样。在该实施例中，电导体26包括第一类型的金属箔条和大致平坦部分27，该大致平坦部分27具有在约50μm到约1000μm之间的厚度31、在约3mm到约13mm之间的宽度33以及在约3cm到约200cm之间的长度35。因此，每个旁路二极管36的热侧端子39诸如通过焊接而电连接到电导体26的相应平坦部分27，以使得可以沿着电导体的长度耗散来自旁路二极管的热。如以下将描述的，平坦部分27提供了用以将热传递到背板部分的传热表面。
设备还包括与旁路二极管36相关联的端接导体29。端接导体29包括第二类型的金属箔条，该第二类型的金属箔条具有比第一类型的金属箔条的大致平坦部分27的厚度31小的厚度53、以及比第一类型的金属箔条的大致平坦部分的长度35小的长度55。端接导体29具有诸如通过焊接电连接到相应的一个电导体26的第一端73，以及诸如通过焊接电连接到相应旁路二极管36的冷侧端子64的第二端71。在所示出的实施例中，第二类型的金属箔条具有在约30um到约200um之间的厚度53、与第一类型的金属箔条的宽度大致相同的宽度50以及在约3cm到约10cm之间的长度55，并且比第一类型的金属箔条更薄。
应理解，通过首先将热侧端子39电连接到第一类型的电导体26的平坦部分27，由于第一类型的电导体比由第二类型的金属箔条形成的端接导体29更厚，因此旁路二极管36被电导体相对坚硬地保持，并且端接导体可以用于克服旁路二极管最终所电连接的相对电导体之间的任何未对准。
端接导体29布置在周界空白24上，以使得第二端71位于相应旁路二极管36的冷侧端子64下方，但与相邻的第一电导体26隔开间隙38，并且第二端73位于相邻的第二电导体26下方。导体26的部分75与端接导体29的第二端73重叠，以使得电导体的端边缘61和端接导体的端边缘63隔开在约5mm与约15mm之间的距离45。
间隙38必须足够宽，以防止当位于间隙的相对侧的导体26、29受到安装有太阳能面板的系统的额定电压影响时形成电弧。典型地，在约2mm到约3mm之间的间隙对于跨越间隙38的约100伏的电势差而言将是足够的。
电导体26的放置以及旁路二极管36的放置和数量由设备10中的太阳能电池22的串30的数量和布置来确定，这是因为每个串旨在具有其自身的旁路二极管。
参照图3，在替选实施例中，电导体26由第三类型的金属箔条形成，该第三类型的金属箔条具有在约30μm到约200μm之间的厚度57、在约3mm到约13mm之间的宽度56以及在约3cm到约200cm之间的长度58。因此，该实施例中的电导体26与上述薄的端接导体29相似，只是更长。上述第二类型的金属箔条与该实施例中所使用的第三类型的金属箔条相似。
在该实施例中，散热器101包括诸如通过焊接连接到各个第三类型的金属箔条的各个第四类型的金属箔条40。第四类型的金属箔条40具有大于第三类型的金属箔条的厚度57的厚度52，并且在所示出的实施例中，第四类型的金属箔条40具有与第三类型的金属箔条大致相同的宽度50、以及小于第三类型的金属箔条的长度58的长度54。第四类型的金属箔条40具有在约50μm到约1000μm之间的厚度52、近似等于第三类型的金属箔条的宽度56的宽度50以及在约3cm到约10cm之间的长度54，并且因此，比第三类型的金属箔条厚且与第一类型的金属箔条类似。
旁路二极管36首先电连接到散热器101，并且然后，散热器电连接到其各自的电导体26。电导体26置于基板的周界空白24上，以在相邻的电导体26之间留出间隙43，从而在需要时，允许从旁路二极管36的冷侧46延伸的端子64连接到在间隙43的与散热器101所位于的侧相对的侧的电导体。从旁路二极管36的冷侧46延伸的端子64通过焊接连接到相应的电导体26。
间隙43必须足够宽，以防止当位于间隙的相对侧的相邻导体26受到安装有太阳能面板的系统的额定电压影响时形成电弧。典型地，在约2mm到约3mm之间的间隙43对于跨越间隙的100伏的电势差而言将是足够的。
第四类型的金属箔条40在相应第三类型的金属箔条的一部分上，并且通过例如焊接被固定到该部分，以使得第四类型的金属箔条的端边缘60和其所连接的相应电导体26的端边缘62大致共面。因此，由于电导体26比第四类型的金属箔条40长得多，因此第四类型的金属箔条沿其所连接的相应电导体26仅延伸路线的一部分。
旁路二极管36的热侧端子39诸如通过焊接热连接且电连接到由第四类型的金属箔条40提供的散热器101，并且冷侧端子64诸如通过焊接连接到由第三类型的金属箔条提供的电导体26。
此外，电导体26的放置以及旁路二极管36的放置和数量由设备10中的太阳能电池22的串30的数量和布置来确定，这是因为每个串旨在具有其自身的旁路二极管。
参照图4，在所示出的实施例中，太阳能电池22在基板(在图1中以12示出)上以行70和列72布置。设备10可被视为具有底部74和顶部76，其中，底部可操作成在太阳能面板设备10处于使用中时安装得低于顶部。典型地，太阳能面板是具有短边和长边的矩形，并且通常被安装成使得短边位于板的顶部和底部。太阳能面板通常连接到安装结构，该安装结构保持太阳能面板以一定角度垂直地直立。行70和列72被限定成使得当面板处于使用中时，行大致水平地延伸，并且列大致垂直地延伸。
在所示出的实施例中，太阳能面板设备10具有通过电极(在图1中以28示出)电连接在一起的48个太阳能电池，以形成第一串80、第二串82、第三串84、第四串86、第五串88、第六串90和第七串92的串联组。第一串80具有第一太阳能电池94和最后太阳能电池96以及在其间的、全部通过电极(28)串联连接的多个太阳能电池。第一太阳能电池94具有面对基板(12)的前面，其用作串80的正极端子100并且还用作整个设备10的正极端子102。因此，最佳地在图1中的104处看到的第一端接电极连接到第一串80的第一太阳能电池94的前面。第一端接电极104具有远离基板12向外延伸的第一平坦平面导体106，以连接到正极端子连接器(未示出)，例如以使得太阳能面板的正极端子102能够连接到外部电路。
类似地，第七(最后)串92具有第一太阳能电池108和最后太阳能电池110以及在其间的、全部通过电极(28)串联连接的多个太阳能电池。最后太阳能电池110具有后面(112)，该后面用作最后串92的负极端子114并且还用作整个板的负极端子116。因此，最佳地在图1中的118处看到的第二端接电极连接到最后串92的最后太阳能电池110的后面(112)。最后端接电极(118)具有远离基板(12)向外延伸的第二平坦平面导体(120)，以连接到负极端子连接器(未示出)，例如以使得太阳能面板的负极端子能够连接到外部电路。
在所示出的实施例中，串80-92被布置成在设备10的顶部左手侧以第一串80开始，其中在左手侧向下接着是第二串82和第三串84。第二串82和第三串84可被视为中间串。每个中间串均包括在中间串的相对极处的第一太阳能电池130和最后太阳能电池132，并且中间串的第一太阳能电池130和最后太阳能电池132在同一列72中并且在相邻行70中。通过将中间串的第一太阳能电池130和最后太阳能电池132放置在同一列72和相邻行70中，每个中间串的第一太阳能电池和最后太阳能电池可与太阳能面板的边缘(在该情况下，为左手边缘(从后看)，诸如以图1中的134所示)相邻地设置，并且因此与周界空白(24)相邻地设置，以便于将每个中间串的第一太阳能电池130和最后太阳能电池132连接到周界空白(24)中的相应电导体(26)和旁路二极管(36)。
第四串86包括在设备10的底部74的一行太阳能电池。第五串88和第六串90在设备10的右手侧向上延伸，并且用作另外的中间串，该中间串具有与周界空白(24)相邻地设置的第一太阳能电池130和最后太阳能电池132。第五串88和第六串90分别与第三串84和第二串82并排。第七串92是置于在设备10的顶部右手区域中的最后串。因此，第一串80和最后串92在设备10的顶部76中彼此相邻地设置。
另外，最后串92的最后太阳能电池110与第一串80的第一太阳能电池94紧邻设置，并且这使得分别连接到第一串和最后串的正极端子和负极端子(100，114)的第一和第二平坦平面导体彼此相邻地设置，以允许面板的正极端子连接器和负极端子连接器靠近彼此并且彼此相邻地放置。在所示出的实施例中，第一串80的第一太阳能电池94和最后串92的最后太阳能电池110与基板12的公共边缘(即，顶部边缘(在图1中以140示出))相邻地设置，这使得面板的正极端子102和负极端子116能够位于太阳能面板的顶部边缘(140)。
通过如上所述那样布置并连接太阳能电池和串，应理解，每个串80-92的第一太阳能电池和最后太阳能电池与周界空白(24)相邻地设置。这使得诸如在图1中以142、144、146、148、150、152示出的另外的电导体能够电连接到将相邻串连接在一起的电极，以延伸到周界空白(24)中并且连接到周界空白中的对应电导体(26)，这些电导体电连接到各个串80-92的旁路二极管(36)。
期望地，将电极连接到周界空白24中的电导体26的电导体(142-152)与周界空白中的电导体26具有大约相同的宽度和厚度，但是适当地具有在相邻周界空白中的电导体与电极28之间延伸的长度，其中电极28将串联的相邻串80-92电连接在一起。
返回参照图1，在所示出的实施例中，还提供了组旁路二极管160，以在例如整个面板中的约50％的太阳能电池被遮蔽时，提供对通过整个组的电流的分流。组旁路二极管160可以以传统方式位于接线盒中的基板之外，但是如所示出的，该二极管160可替选地合并在基板12上。为了这样做，与顶部边缘140相邻的、周界空白24中的电导体162和164分别连接到第一平面导体106和第二平面导体120。如以前，从组旁路二极管160的热侧(未示出)和冷侧(未示出)延伸的引线(未示出)可以以与如上所述的对于旁路二极管36而言相同的方式来连接。
因此，在制造设备10期间，从将串连接在一起的电极28延伸的电导体142-152延伸到周界空白24中并且位于周界空白中的相应电导体26上。然后，电导体26被放置成使相对均匀地隔开的旁路二极管36设置在周界空白24周围，并且然后，从将串80-92连接在一起的电极28延伸的电导体142-152被焊接到周界空白24中的电导体26。应理解，周界空白24中的一些电导体26将纵向地对齐，诸如在周界空白24的与太阳能面板的长边相关联的部分中的电导体26，而其它电导体将以直角对齐，以在周界空白中的一般以153示出的拐角周围延伸。以直角相接的电导体26的连接可通过例如焊接或超声焊接来实现。
参照图5，在根据需要连接了周界空白24中的电导体26和旁路二极管36之后，背板170放置在基板12之上，以覆盖太阳能电池22、电导体26和旁路二极管36，从而形成在基板12与背板170之间夹有电极、太阳能电池、导体、散热器以及旁路二极管的层制品。期望地，背板170具有浸渍导热材料，该材料可操作用于传导来自散热器101以及来自旁路二极管的热。背板170例如可以是铝浸渍Tedlar
Figure BDA0000111468940000141
正极端子导体106和负极端子导体120可从前基板12与背板170之间延伸，以从层制品的顶部边缘140延伸从而端接。或者，参照图6，可在背板170的后面176切割一个或多个开口172和174，以允许正极端子导体106和负极端子导体120从该开口延伸通过并且从背板的后面176延伸，以端接于传统的接线盒中，如在太阳能面板上常用的，该接线盒诸如为由例如Tyco电子有限公司提供的。
期望地，整个设备诸如通过用于层压太阳能面板的传统技术来层压，以形成层制品。导热框架180可围绕层制品的周界而设置，以保护层制品的边缘并且耗散来自旁路二极管36、散热器101以及背板170的热。框架180可由例如铝制成，并且可有利于用于安装板的机械支撑。
上述散热器101的长度结合背板170和框架180的散热属性足以充分地耗散由旁路二极管36产生的热，以将旁路二极管的结温度维持在制造商推荐的操作范围内。
图1、图4、图5和图6的实施例所示的串布置的特定优点在于，各个串80-92被分别绕过，并且底部行的太阳能电池(即，第四串86)是单位串。参照图4，在底部行的太阳能电池(即，第四串86)由于例如雪或树叶而可能被剥夺光的安装中，该串将被绕过，而不会影响板中的剩余串80-84和88-92的正常操作。当第四串86被绕过时，保护该串的旁路二极管36将开始发热，并且其所连接的散热器将该热耗散到背板170和框架180，这会使雪融化，以提供自清除效果。
当在设备10的底部74附近未清除雪或允许树叶继续生长的情况下，随着由雪或树叶引起的遮蔽越升越高，最终，第三串84和第五串88将变得被遮蔽并且被绕过，但是剩余的串(即，第一串80、第二串82、第六串90和第七串92)仍将工作。因此，最初，当仅第四串86被遮蔽时，设备10仍然能够提供其功率容量的42/48＝87.5％(由于旁路二极管而损失较少)，并且当第三串84和第五串88也被遮蔽时，太阳能面板仍然能够提供其功率容量的约50％。
由于串80-92包括串联连接的太阳能电池(22)，因此，将出现在串中的任意受遮蔽的太阳能电池上的最大反向电压是由串中的剩余太阳能电池产生的电压加上旁路二极管正向压降的和。在所示出的实施例中，串80-92均包括6-9个太阳能电池(22)。每个串中的太阳能电池(22)数量较少导致在该串的任意受遮蔽的太阳能电池上的最大反向电压较低。结果，对于串中的6个太阳能电池(22)，当一个被遮蔽时，剩余五个太阳能电池均产生0.56V的电压，从而由于来自模块的剩余串的电流而导致来自串的未遮蔽电池的2.8V加上旁路二极管(36)两端的0.7V的压降的总电压贡献，由此导致受遮蔽的电池上3.5V的总反向电压。绕过具有少量太阳能电池(22)的单独串的上述技术导致受遮蔽的太阳能电池上较低的反向电压，这意味着串中的太阳能电池的反向击穿电压不需要非常高，这意味着诸如冶金硅的较低等级的硅可以用于制造太阳能电池，同时使得成本降低。
在所示出的实施例中，当利用旁路二极管(36)以在至少一个太阳能电池不产生充足的功率时绕过串80-92时，例如，如果串中的至少一个太阳能电池(22)被遮蔽，则绕过该串内的全部太阳能电池。因此，损失了被绕过的串中的工作的任意太阳能电池(22)(例如，未遮蔽的太阳能电池)所产生的功率。因此，在各串中具有较少太阳能电池(22)的串需要较少的太阳能电池被绕过，从而在诸如部分遮蔽的部分功率产生条件期间导致较低的功率损失。因此，在所示出的实施例中，由于串80-92具有每个串中相对低数量的太阳能电池(22)，因此设备(10)在诸如部分遮蔽的部分功率产生条件期间仍可产生比在每个串中具有较高数量的太阳能电池的类似设备会产生的功率量更大的功率量。
其它太阳能电池串布置是可能的，如图7、图8和图9所示。参照图7，在替选实施例中，太阳能电池(22)被布置成与图1和4所示的串类似的串，除了第一串192的第一太阳能电池190和最后串196的最后太阳能电池194与基板202的相对边缘198、200相邻地设置并且底部两行太阳能电池用作底部串之外。正极端接导体204和负极端接导体206被布置成延伸到设备10的相对侧边缘198、200之外。这有利于在一连串的太阳能面板中，使用非常短的连接导体来将类似类型的相邻太阳能面板相邻地并排连接在一起。
在所示出的实施例中，在每个串中存在6个太阳能电池(22)。如上所述，每个串中的太阳能电池(22)的数量较少使得太阳能电池可以由诸如冶金硅的低等级硅制成，并且降低了设备(10)在诸如部分遮蔽的部分功率产生条件期间的功率损耗。
参照图8，太阳能电池22在串210、212、214和216中连接在一起，其中这些串串联电连接，以使得该串联具有设置在太阳能面板的相对端218、220的第一串210和最后串216。在所示出的实施例中，第一串210设置在面板的顶部222，并且最后串216设置在面板的底部224。替选地，(未示出)第一串210可设置在面板的底部224，并且最后串可设置在面板的顶部222。这两种布置均允许每个串210、212的第一太阳能电池230和最后太阳能电池232与周界空白的同一部分相邻地(即，与同一边缘234相邻地)放置，这使得在旁路二极管236中所产生的热在公共边缘处耗散。
在所示出的实施例中，在每个串210、212、214和216中存在12个太阳能电池(22)。每个串210、212、214和216中的太阳能电池(22)的数量较多提高了在遮蔽期间会出现在太阳能电池(22)上的最大反向电压。因此，在所示出的实施例中，由诸如冶金硅的低等级硅制成的太阳能电池(22)可能不具有充足的反向击穿电压值，并且可能需要太阳能级硅来制造串210、212、214和216中的太阳能电池(22)。
参照图9，在替选实施例中，太阳能电池22的串以串联组电连接，该串联组包括多个分开的子组。在该实施例中，存在两个子组240和242，每个子组均包括三个串246、248和250，对于每个子组中总共24个太阳能电池，每个串包括8个太阳能电池(22)。第一子组240位于太阳能面板的顶部252中，并且第二子组242位于太阳能面板的底部254中。每组的第一串246和最后串250设置在太阳能面板的相对侧256、258。这在单个板内基本上提供了分开的两个太阳能电池单元，并且将旁路二极管260置于周界空白的与面板的顶部边缘262和底部边缘264相邻的部分中。
当然，其它串布置是可能的，其中，一般，每个串的第一太阳能电池和最后太阳能电池与周界空白相邻地放置，以允许太阳能面板中的每个串的电导体和旁路二极管位于周界空白中，其中可以容易地耗散由旁路二极管所产生的热。
在结合附图审阅本发明的具体实施例的以上描述时，本发明的其它方面和特征对于本领域技术人员来说将变得明显。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种太阳能面板设备，包括：
透明片基板，具有前平面和后平面以及完全围绕所述基板的周界延伸的周界边缘；
多个太阳能电池，在所述后面上布置成平面阵列，以使得可操作用于激活所述太阳能电池的光能够穿过所述基板以激活所述太阳能电池，并且使得周界空白与所述周界边缘相邻地形成在所述基板的所述后面上；
多个电导体，一般首尾相接地布置在所述周界空白中；
多个电极，将所述太阳能电池电连接在一起而成为太阳能电池的多个串联串，每个串联串均具有正极端子和负极端子，其中所述正极端子和负极端子电连接到在所述周界空白中彼此相邻的相邻电导体对中的相应电导体；以及
多个旁路二极管，每个所述旁路二极管均电连接于相应的所述电导体对之间，以在连接到所述相应电导体对的相应串的太阳能电池被遮蔽时，使来自所述相应串的电流分流。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述串串联电连接，以使得所述串联具有第一串和最后串，并且其中，所述第一串的第一太阳能电池和所述最后串的最后太阳能电池紧邻彼此设置。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述第一串的所述第一太阳能电池和所述最后串的所述最后太阳能电池与所述基板的公共边缘相邻地设置。
4.根据权利要求2所述的设备，其中，所述串通过电极电连接在一起，以形成所述串联。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述旁路二极管包括平面二极管。
6.根据权利要求1所述的设备，还包括散热器，所述散热器用以耗散由在各个所述旁路二极管中流动的电流引起的热。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述电导体包括用作所述散热器的各个散热部分，并且其中，在操作中，各个所述旁路二极管具有限定所述旁路二极管的热侧和冷侧的热梯度，并且其中，所述各个所述旁路二极管具有分别从所述热侧和所述冷侧伸出的热侧端子和冷侧端子，并且其中，所述热侧端子连接到相应一个所述电导体的相应的所述散热部分。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述相应的所述散热部分包括所述电导体的各个大致平坦部分。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述电导体包括第一类型的金属箔条，并且其中，所述大致平坦部分具有在约50μm到约1000μm之间的厚度、在约3mm到约13mm之间的宽度以及在约3cm到约200cm之间的长度。
10.根据权利要求9所述的设备，还包括与各个所述旁路二极管相关联的端接导体，所述端接导体包括第二类型的金属箔条，所述第二类型的金属箔条具有比所述第一类型的所述金属箔条的所述大致平坦部分的所述厚度小的厚度、以及比所述第一类型的所述金属箔条的所述大致平坦部分的所述长度小的长度，所述第二类型的所述金属条具有连接到相应一个所述电导体的第一端和连接到相应所述旁路二极管的所述冷侧的第二端。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述第二类型的所述金属箔条具有在约30um到约200um之间的厚度、与所述第一类型的所述金属箔的所述宽度大致相同的宽度以及在约3cm到约10cm之间的长度。
12.根据权利要求6所述的设备，其中，所述电导体由第一类型的金属箔条形成，所述第一类型的金属箔条具有在约30μm到约200μm之间的厚度、在约3mm到约13mm之间的宽度以及在约3cm到约200cm之间的长度，并且其中，所述散热器包括电连接到各个所述第一类型的所述金属箔条的各个第二类型的金属箔条，所述第二类型的所述金属箔条具有比所述第一类型的所述金属箔条的厚度大的厚度。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述第二类型的所述金属箔条具有与所述第一类型的所述金属箔条的所述宽度大致相同的宽度、以及比所述第一类型的所述金属箔条的长度小的长度。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述第二类型的所述金属箔条在相应的所述第一类型的金属箔条的一部分上。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，在操作中，各个所述旁路二极管具有限定所述旁路二极管的热侧和冷侧的热梯度，并且其中，所述各个所述旁路二极管具有分别从所述热侧和所述冷侧伸出的热侧端子和冷侧端子，并且其中，所述热侧端子电连接到相应的所述第二类型的所述金属箔条，并且所述冷侧端子电连接到相应的所述第一类型的所述金属箔条。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述第二类型的所述金属箔条具有在约50μm到约1000μm之间的厚度、近似等于所述第一类型的所述金属箔条的宽度的宽度以及在约3cm到约10cm之间的长度。
17.根据权利要求2所述的设备，还包括背板，所述背板覆盖所述太阳能电池、所述电导体和所述旁路二极管，以使得所述太阳能电池、所述电导体和所述旁路二极管层压在所述前基板与所述背板之间以形成层制品。
18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述背板具有可操作用于传导来自所述散热器和所述旁路二极管的热的浸渍导热材料。
19.根据权利要求18所述的设备，其中，所述背板包括铝浸渍Tedlar
Figure FDA0000111469000000031
20.根据权利要求18所述的设备，还包括在所述周界边缘上的导热框架。
21.根据权利要求18所述的设备，其中，所述第一串和所述最后串具有从所述前基板与所述背板之间延伸的各个端子，以从所述层制品的边缘延伸。
22.根据权利要求2所述的设备，其中，所述太阳能电池在所述基板上以行和列来布置，并且其中，所述设备具有底部和顶部，其中所述底部可操作成在所述太阳能面板设备在使用中时安装得低于所述顶部，并且其中，位于所述底部的底部行中的太阳能电池通过所述电极电连接，以限定太阳能面板的底部串。
23.根据权利要求22所述的设备，其中，在所述底部行之上的、所述太阳能电池的至少第一行和第二行中并且在所述底部行共有的、所述太阳能电池的至少一些所述列中的太阳能电池电连接在一起，以限定太阳能电池的中间串，其中，所述中间串包括在所述中间串的相对极处的第一太阳能电池和最后太阳能电池，并且其中，所述中间串的所述第一太阳能电池和所述最后太阳能电池在所述太阳能电池的同一列中并且在所述太阳能电池的相邻行中。
24.根据权利要求23所述的设备，其中，所述多个串联串包括多个所述中间串。
25.根据权利要求24所述的设备，其中，至少一些所述中间串并排设置。
26.根据权利要求23所述的设备，其中，所述第一串的所述第一太阳能电池和所述最后串的所述最后太阳能电池设置在所述基板的顶部。
27.一种在太阳能面板中保护太阳能电池串免受遮蔽的方法，所述太阳能面板具有多个太阳能电池串，所述方法包括：通过使电流通过位于支撑所述太阳能电池的基板的周界空白中的电导体和旁路二极管而分流，使得所述电流绕过具有至少一个受遮蔽的太阳能电池的任意所述太阳能电池串而分流，以使得无论哪个串具有受遮蔽的太阳能电池，通过具有所述受遮蔽的太阳能电池的串的电流都通过位于所述周界空白中的电导体和相应旁路二极管而分流，从而将来自与具有至少一个受遮蔽的太阳能电池的串相关联的各个旁路二极管的热耗散分配到在所述周界空白周围的不同位置。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，使得电流分流包括：
在透明片基板的后面上将多个太阳能电池布置成平面阵列，以使得光能够穿过所述基板以激活所述太阳能电池，并且使得所述周界空白与周界边缘相邻地形成在所述基板的所述后面上，其中，所述透明片基板具有前面和后面以及完全围绕所述基板的周界延伸的所述周界边缘；
使用多个电极将所述太阳能电池电连接在一起而成为太阳能电池的多个串联串，其中每个串联串具有正极端子和负极端子；
将多个所述电导体首尾相接地布置在所述周界空白中；
将所述正极端子和所述负极端子电连接到在所述空白中彼此相邻的所述电导体的相邻对中的相应电导体；以及
将旁路二极管电连接到所述相邻的所述电导体的相应对。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，电连接所述串包括：连接所述太阳能电池，以使得所述串联具有第一串和最后串，并且使得所述第一串的第一太阳能电池和所述最后串的最后太阳能电池紧邻彼此设置。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，电连接所述太阳能电池包括：连接所述太阳能电池，以使得所述第一串的所述第一太阳能电池和所述最后串的所述最后太阳能电池与所述基板的公共边缘相邻地设置。
31.根据权利要求27所述的方法，还包括耗散由通过所述旁路二极管而分流的电流引起的热。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，耗散热包括将所述旁路二极管电连接且热连接到散热器。
33.根据权利要求28所述的方法，还包括：在所述基板与背板之间层压所述太阳能电池、所述电导体和所述旁路二极管，以形成层制品。
34.根据权利要求33所述的方法，还包括：通过所述背板耗散来自所述旁路二极管的热。
35.根据权利要求33所述的方法，还包括将来自所述背板和来自所述基板的热传导到所述基板的周界边缘上的导热框架。
36.根据权利要求33所述的方法，还包括：使分别连接到所述第一串的所述第一太阳能电池和所述最后串的所述最后太阳能电池的端子从所述前基板与所述背板之间延伸，以从所述层制品的边缘延伸。
37.根据权利要求28所述的方法，其中，布置所述太阳能电池包括在所述基板上以行和列布置所述太阳能电池，以使得所述太阳能电池的串位于所述太阳能电池的底部行中。
38.根据权利要求37所述的方法，其中，布置所述太阳能电池包括：布置所述太阳能电池，以使得在所述底部行之上的、所述太阳能电池的至少第一行和第二行中并且在所述底部行共有的、所述太阳能电池的至少一些所述列中的太阳能电池电连接在一起，以限定太阳能电池的中间串，其中，所述中间串包括在所述中间串的相对极处的第一太阳能电池和最后太阳能电池，并且其中，所述中间串的所述第一太阳能电池和所述最后太阳能电池在所述太阳能电池的同一列中，并且在所述太阳能电池的相邻行中。
39.根据权利要求38所述的方法，其中，布置包括：布置所述太阳能电池以使得多个中间串并排设置。
40.根据权利要求38所述的方法，其中，布置包括：布置所述太阳能电池，以使得所述第一串的所述第一太阳能电池和所述最后串的所述最后太阳能电池设置在所述基板的顶部。

Claims (40)

1.一种太阳能面板设备，包括：
透明片基板，具有前平面和后平面以及完全围绕所述基板的周界延伸的周界边缘；
多个太阳能电池，在所述后面上布置成平面阵列，以使得可操作用于激活所述太阳能电池的光能够穿过所述基板以激活所述太阳能电池，并且使得周界空白与所述周界边缘相邻地形成在所述基板的所述后面上；
多个电导体，一般首尾相接地布置在所述周界空白中；
多个电极，将所述太阳能电池电连接在一起而成为太阳能电池的多个串联串，每个串联串均具有正极端子和负极端子，其中所述正极端子和负极端子电连接到在所述周界空白中彼此相邻的相邻电导体对中的相应电导体；以及
多个旁路二极管，每个所述旁路二极管均电连接于相应的所述电导体对之间，以在连接到所述相应电导体对的相应串的太阳能电池被遮蔽时，使来自所述相应串的电流分流。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述串串联电连接，以使得所述串联具有第一串和最后串，并且其中，所述第一串的第一太阳能电池和所述最后串的最后太阳能电池紧邻彼此设置。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述第一串的所述第一太阳能电池和所述最后串的所述最后太阳能电池与所述基板的公共边缘相邻地设置。
4.根据权利要求2所述的设备，其中，所述串通过电极电连接在一起，以形成所述串联。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述旁路二极管包括平面二极管。
6.根据权利要求1所述的设备，还包括散热器，所述散热器用以耗散由在各个所述旁路二极管中流动的电流引起的热。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述电导体包括用作所述散热器的各个散热部分，并且其中，在操作中，各个所述旁路二极管具有限定所述旁路二极管的热侧和冷侧的热梯度，并且其中，所述各个所述旁路二极管具有分别从所述热侧和所述冷侧伸出的热侧端子和冷侧端子，并且其中，所述热侧端子连接到相应一个所述电导体的相应的所述散热部分。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述相应的所述散热部分包括所述电导体的各个大致平坦部分。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述电导体包括第一类型的金属箔条，并且其中，所述大致平坦部分具有在约50μm到约1000μm之间的厚度、在约3mm到约13mm之间的宽度以及在约3cm到约200cm之间的长度。
10.根据权利要求9所述的设备，还包括与各个所述旁路二极管相关联的端接导体，所述端接导体包括第二类型的金属箔条，所述第二类型的金属箔条具有比所述第一类型的所述金属箔条的所述大致平坦部分的所述厚度小的厚度、以及比所述第一类型的所述金属箔条的所述大致平坦部分的所述长度小的长度，所述第二类型的所述金属条具有连接到相应一个所述电导体的第一端和连接到相应所述旁路二极管的所述冷侧的第二端。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述第二类型的所述金属箔条具有在约30um到约200um之间的厚度、与所述第一类型的所述金属箔的所述宽度大致相同的宽度以及在约3cm到约10cm之间的长度。
12.根据权利要求6所述的设备，其中，所述电导体由第一类型的金属箔条形成，所述第一类型的金属箔条具有在约30μm到约200μm之间的厚度、在约3mm到约13mm之间的宽度以及在约3cm到约200cm之间的长度，并且其中，所述散热器包括电连接到各个所述第一类型的所述金属箔条的各个第二类型的金属箔条，所述第二类型的所述金属箔条具有比所述第一类型的所述金属箔条的厚度大的厚度。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述第二类型的所述金属箔条具有与所述第一类型的所述金属箔条的所述宽度大致相同的宽度、以及比所述第一类型的所述金属箔条的长度小的长度。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述第二类型的所述金属箔条在相应的所述第一类型的金属箔条的一部分上。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，在操作中，各个所述旁路二极管具有限定所述旁路二极管的热侧和冷侧的热梯度，并且其中，所述各个所述旁路二极管具有分别从所述热侧和所述冷侧伸出的热侧端子和冷侧端子，并且其中，所述热侧端子电连接到相应的所述第二类型的所述金属箔条，并且所述冷侧端子电连接到相应的所述第一类型的所述金属箔条。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述第二类型的所述金属箔条具有在约50μm到约1000μm之间的厚度、近似等于所述第一类型的所述金属箔条的宽度的宽度以及在约3cm到约10cm之间的长度。
17.根据权利要求2所述的设备，还包括背板，所述背板覆盖所述太阳能电池、所述电导体和所述旁路二极管，以使得所述太阳能电池、所述电导体和所述旁路二极管层压在所述前基板与所述背板之间以形成层制品。
18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述背板具有可操作用于传导来自所述散热器和所述旁路二极管的热的浸渍导热材料。
19.根据权利要求18所述的设备，其中，所述背板包括铝浸渍Tedlar
20.根据权利要求18所述的设备，还包括在所述周界边缘上的导热框架。
21.根据权利要求18所述的设备，其中，所述第一串和所述最后串具有从所述前基板与所述背板之间延伸的各个端子，以从所述层制品的边缘延伸。
22.根据权利要求2所述的设备，其中，所述太阳能电池在所述基板上以行和列来布置，并且其中，所述设备具有底部和顶部，其中所述底部可操作成在所述太阳能面板设备在使用中时安装得低于所述顶部，并且其中，位于所述底部的底部行中的太阳能电池通过所述电极电连接，以限定太阳能面板的底部串。
23.根据权利要求22所述的设备，其中，在所述底部行之上的、所述太阳能电池的至少第一行和第二行中并且在所述底部行共有的、所述太阳能电池的至少一些所述列中的太阳能电池电连接在一起，以限定太阳能电池的中间串，其中，所述中间串包括在所述中间串的相对极处的第一太阳能电池和最后太阳能电池，并且其中，所述中间串的所述第一太阳能电池和所述最后太阳能电池在所述太阳能电池的同一列中并且在所述太阳能电池的相邻行中。
24.根据权利要求23所述的设备，其中，所述多个串联串包括多个所述中间串。
25.根据权利要求24所述的设备，其中，至少一些所述中间串并排设置。
26.根据权利要求23所述的设备，其中，所述第一串的所述第一太阳能电池和所述最后串的所述最后太阳能电池设置在所述基板的顶部。
27.一种在太阳能面板中保护太阳能电池串免受遮蔽的方法，所述太阳能面板具有多个太阳能电池串，所述方法包括：通过使电流通过位于支撑所述太阳能电池的基板的周界空白中的电导体和旁路二极管而分流，使得所述电流绕过具有至少一个受遮蔽的太阳能电池的任意所述太阳能电池串而分流，以使得无论哪个串具有受遮蔽的太阳能电池，通过具有所述受遮蔽的太阳能电池的串的电流都通过位于所述周界空白中的电导体和相应旁路二极管而分流，从而将来自与具有至少一个受遮蔽的太阳能电池的串相关联的各个旁路二极管的热耗散分配到在所述周界空白周围的不同位置。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，使得电流分流包括：
在透明片基板的后面上将多个太阳能电池布置成平面阵列，以使得光能够穿过所述基板以激活所述太阳能电池，并且使得所述周界空白与周界边缘相邻地形成在所述基板的所述后面上，其中，所述透明片基板具有前面和后面以及完全围绕所述基板的周界延伸的所述周界边缘；
使用多个电极将所述太阳能电池电连接在一起而成为太阳能电池的多个串联串，其中每个串联串具有正极端子和负极端子；
将多个所述电导体首尾相连地布置在所述周界空白中；
将所述正极端子和所述负极端子电连接到在所述空白中彼此相邻的所述电导体的相邻对中的相应电导体；以及
将旁路二极管电连接到所述相邻的所述电导体的相应对。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，电连接所述串包括：连接所述太阳能电池，以使得所述串联具有第一串和最后串，并且使得所述第一串的第一太阳能电池和所述最后串的最后太阳能电池紧邻彼此设置。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，电连接所述太阳能电池包括：连接所述太阳能电池，以使得所述第一串的所述第一太阳能电池和所述最后串的所述最后太阳能电池与所述基板的公共边缘相邻地设置。
31.根据权利要求27所述的方法，还包括耗散由通过所述旁路二极管而分流的电流引起的热。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，耗散热包括将所述旁路二极管电连接且热连接到散热器。
33.根据权利要求24所述的方法，还包括：在所述基板与背板之间层压所述太阳能电池、所述电导体和所述旁路二极管，以形成层制品。
34.根据权利要求33所述的方法，还包括：通过所述背板耗散来自所述旁路二极管的热。
35.根据权利要求33所述的方法，还包括将来自所述背板和来自所述基板的热传导到所述基板的周界边缘上的导热框架。
36.根据权利要求33所述的方法，还包括：使分别连接到所述第一串的所述第一太阳能电池和所述最后串的所述最后太阳能电池的端子从所述前基板与所述背板之间延伸，以从所述层制品的边缘延伸。
37.根据权利要求28所述的方法，其中，布置所述太阳能电池包括：在所述基板上以行和列布置所述太阳能电池，以使得所述太阳能电池的串位于所述太阳能电池的底部行中。
38.根据权利要求37所述的方法，其中，布置所述太阳能电池包括：布置所述太阳能电池，以使得在所述底部行之上的、所述太阳能电池的至少第一行和第二行中并且在所述底部行共有的、所述太阳能电池的至少一些所述列中的太阳能电池电连接在一起，以限定太阳能电池的中间串，其中，所述中间串包括在所述中间串的相对极处的第一太阳能电池和最后太阳能电池，并且其中，所述中间串的所述第一太阳能电池和所述最后太阳能电池在所述太阳能电池的同一列中，并且在所述太阳能电池的相邻行中。
39.根据权利要求38所述的方法，其中，布置包括：布置所述太阳能电池以使得多个中间串并排设置。
40.根据权利要求38所述的方法，其中，布置包括：布置所述太阳能电池，以使得所述第一串的所述第一太阳能电池和所述最后串的所述最后太阳能电池设置在所述基板的顶部。
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