CN102683446A

CN102683446A - 太阳能光伏电池组件保护用二极管模块

Info

Publication number: CN102683446A
Application number: CN2011100597023A
Authority: CN
Inventors: 谢永彬; 姚云平
Original assignee: SHANGHAI SHANGSI ELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI SHANGSI ELECTRONICS CO Ltd
Priority date: 2011-03-11
Filing date: 2011-03-11
Publication date: 2012-09-19

Abstract

本发明公开了一种太阳能光伏电池组件保护用二极管模块，其特征在于，包括一铝基板，在所述铝基板上设置若干互绝缘的铜箔，在两两铜箔之间设置若干二极管芯片，所述二极管芯片两端由汇流条焊接点分别引出，所述若干二极管芯片的上部覆盖一环氧塑料层。本发明将大功率二极管芯片直接烧结在AL PCB板上，以解决芯片散热问题，可靠性高，降低封装成本，厚膜化设计，设计合理，结构简单，方便使用。

Description

太阳能光伏电池组件保护用二极管模块

技术领域

本发明涉及一种太阳能光伏电池组件保护用二极管模块，应用于光伏接线盒。

背景技术

众所周知，太阳能光伏接线盒作为太阳能电源组件的一个重要部件，广泛应用于各种太阳能电源器中。常规的太阳能光伏接线盒使用数个传统插脚的大电流肖特基二极管，由于太阳能光伏接线盒要求必须具有防水防潮的功能，所以二极管在一个密闭的环境里，由于二极管采用导热系数不高的环氧料包封，因此芯片在流过大电流时，其PN结上的温度(或热量)不能较快地失散，导致芯片上温度过高，轴向式二极管的热阻高达40℃/W左右，当环境温度升高，有些器件芯片上的温升接近器件的最大结温，这就使器件漏电流指数上升直至失效二极管所产生的热量无法通过其本体及连接片散去，造成接线盒温度过高，二极管失效，太阳能电池片无法得到保护，严重时引发火灾。

发明内容

本发明主要针对现有太阳能光伏接线盒在使用常规二极管所产生的问题，散热不好，产品强度低，一致性差，安装不方便等技术问题，用本案的封装技术封装后芯片的热阻约为10℃/W，比传统二极管热阻低30℃/W左右，相同条件下，环境使用温度比传统二极管提高30℃，产品强度高，一致性好，安装方便的太阳能组件保护用二极管模块。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种太阳能光伏电池组件保护用二极管模块，其特征在于，包括一铝基板，在所述铝基板上设置若干互绝缘的铜箔，在两两铜箔之间设置若干二极管芯片，所述二极管芯片两端由汇流条焊接点分别引出，所述若干二极管芯片的上部覆盖一环氧塑料层。

比较好的是，所述二极管芯片分别跨设在两两铜箔上，其中一芯片烧结在所述一铜箔上，另一芯片通过一连接片与另一铜箔相连；

所述太阳能光伏电池组件保护用二极管模块进一步包括两个组件引线焊接点，用于引出所述若干二极管芯片组合后的输入端和输出端。

比较好的是，所述太阳能光伏电池组件保护用二极管模块包括若干固定孔，用于与太阳能光伏电池组件连接。

比较好的是，所述模块包括四边形，多边形。

比较好的是，所述二极管芯片大于等于2。

比较好的是，所述汇流条焊接点和所述组件焊接点上各安装一压接座。

比较好的是，所述汇流条焊接点分别通过引脚引出。

本发明的二极管模块，具有很好的散热性能，将大功率二极管芯片烧结在AL PCB板上，以解决芯片散热问题，可靠性高，降低封装成本，厚膜化设计，设计合理，结构简单，方便使用。

作为优选，上述的二极管模块，除了焊接点和引脚，整个模块其他部位都是同二极管绝缘，非常适合直接同金属外壳互联，彻底解决太阳能光伏接线盒的散热问题和安全性。

附图说明

下面，参照附图，对于熟悉本技术领域的人员而言，从对本发明的详细描述中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。

图1是带太阳能光伏电池组件及其保护用二极管模块的原理示意图；

图2(A)是本发明一较佳实施例中保护用二极管模块的示意图；

图2(B)是图2(A)的局部放大示意图；

图2(C)是图2(A)的电路原理示意图；

图3是本发明另一较佳实施例的保护用二极管模块示意图；

图4是本发明第三较佳实施例的保护用二极管模块示意图。

具体实施方式

下面通过实例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的介绍。

图1给出了带保护装置的太阳能光伏电池板的示意图，其中，太阳能光伏电池板是用单元电池E1～E3(PN结)经串、并互连后形成一定电压和功率的电池模组。这种模组当因某种原因(包括外界原因)使模组中个别单元开始不工作(例如这部分电池板因鸟粪沾污不能吸收太阳光时)会导致电池模组某一区域失效，使其输出电压或输出功率严重受损导至不能正常工作。

在图1中采用了该太阳能光伏电池保护用二极管模块，即是用低正向压降、大电流肖特基二极管构成的保护装置，可以防止上述原因引起的故障，图1所示用二板管D1～D3阵列并接在各个单元电池上，图示每一个二板管与一个单元电池并联，由于用图1所示的反极性接法，在正常情况下二极管D1～D3中不流电流，不影响电池组件工作。

图2(A)所示为太阳能光伏电池组件保护用二极管模块的示意图，包括一个铝基板L1，在铝基板L1上设置若干铜箔T1，T2，T3，T4，在两两铜箔之间设置了肖特基二极管(图示为3个，D1～D3)，图2(B)给出了其中一个PN结二极管的放大侧视图，在铝基板L1上设置相互绝缘的铜箔层T3，T4，通过焊膏X21将贴片二极管的N结焊接在铜箔T3上，通过焊膏X22将贴片二极管P结焊接在一连接片X3上。该连接片X3弯折后的另一端通过焊膏X23烧结在铜箔T4上，形成一个二极管。其他两个二极管的结构同上述。需要说明的是，二极管均为一次烧结成型。

在环氧塑料体S1侧边还设置有两个正负级向的组件连接线焊接点J1，J2，以及由铜箔构成的汇流条焊接点A1，A2，A3，A4，两两焊接点之间是阻焊层Z1。

需要说明的是，除了汇流条焊接点A1，A2，A3，A4组件引线焊接点J1，J2，整个模块其他部位都是同二极管绝缘。

此外，在铝基板L1的四个角上还设置有4个固定孔G1，G2，G3，G4，用于使用时与太阳能光伏电池板固定在一起。

完成上述结构的二极管模块后，采用环氧塑料S1浇注或模塑，预留汇流条焊接点A1，A2，A3，A4和组件连接线焊接点J1，J2，也可以烧结引脚，直接使用在传统接线盒。

图2(C)是图2(A)所示二极管模块对应的电路原理示意图，可以看出，三个二极管的两端通过汇流条焊接点A1～A4分别引脚，使用时可以分别并联太阳能组件的单元电池。

图3是在图2结构基础上的另一较佳实施例。有别之处在于，在其中的汇流条焊接点A1，A2，A3，A4采用压接座A1j、A2j、A3j、A4j的结构，组件焊接点可以安装压接座J1j，J2j。这种情况是供不使用焊接的客户使用。

图4是在图2结构基础上的第三实施例的示意图。有别之处在于，采用了引脚B1，B2，B3，B4，以代替传统型二极管，直接在传统型接线盒使用，提高接线盒的使用温度和可靠性。

本实施例所描述的模块是四边形，并不限于该形状，还可以根据太阳能光伏电池板的形状变换为其他多边形。且，所使用的二极管数量可以根据单元电池的数量而增减。

上述结构中，由于芯片直接焊接在铝基板上，芯片散热很快，使得芯片的热阻明显的比传统二极管小，其结构采用焊接方式，不用接插件，产品可靠性得到提高，成本也下降。

前面提供了对较佳实施例的描述，以使本领域内的任何技术人员可使用或利用本发明。对这些实施例的各种修改对本领域内的技术人员是显而易见的，可把这里所述的总的原理应用到其他实施例而不使用创造性。因而，本发明将不限于这里所示的实施例，而应依据符合这里所揭示的原理和新特征的最宽范围。

Claims

1.一种太阳能光伏电池组件保护用二极管模块，其特征在于，包括一铝基板，在所述铝基板上设置若干互绝缘的铜箔，在两两铜箔之间设置若干二极管芯片，所述二极管芯片两端由汇流条焊接点分别引出，所述若干二极管芯片的上部覆盖一环氧塑料层。

2.根据权利要求1所述的太阳能光伏电池组件保护用二极管模块，其特征在于，所述二极管芯片分别跨设在两两铜箔上，其中一芯片烧结在所述一铜箔上，另一芯片通过一连接片与另一铜箔相连；

3.根据权利要求2所述的太阳能光伏电池组件保护用二极管模块，其特征在于，所述太阳能光伏电池组件保护用二极管模块包括若干固定孔，用于与太阳能光伏电池组件连接。

4.根据权利要求3所述的太阳能光伏电池组件保护用二极管模块，其特征在于，所述模块包括四边形，多边形。

5.根据权利要求4所述的太阳能光伏电池组件保护用二极管模块，其特征在于，所述二极管芯片大于等于2。

6.根据权利要求2或3或4或5所述的太阳能光伏电池组件保护用二极管模块，其特征在于，所述汇流条焊接点和所述组件焊接点上各安装一压接座。

7.根据权利要求2或3或4或5所述的太阳能光伏电池组件保护用二极管模块，其特征在于，所述汇流条焊接点分别通过引脚引出。