CN104617169A - 一种光伏组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光伏组件，包括：层压件，所述层压件包括电池片层，所述电池片层包括相互并联的第一电池组～第N电池组，且每个电池组均由M个1/N太阳能电池片串联而成，其中，N为不小于2的正整数，M为不小于60的正整数；与每个电池组的正极均电连接的第一电流引出端；与每个电池组的负极均电连接的第二电流引出端。本发明采用先将M个1/N太阳能电池片串联形成电池组，然后将N个电池组并联的连接方式，在保证总的输出电压和电流不变的情况下，使得每个电池组中的电流为原来的1/N，从而减小了每个电池组中的功率损耗，进而减小了整个光伏组件中的功率损耗，提高了光伏组件的发电功率。

Description

一种光伏组件
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，更具体地说，涉及一种光伏组件。
背景技术
太阳能电池，是一种将太阳光直接转化为电能的半导体器件。由于它利用的是可再生的太阳光，在使用过程中不会引起环境污染，所以在当今能源短缺及环境保护日益严峻的情形下，太阳能电池具有广阔的应用前景。
由于单体太阳能电池片只能产生约0.5V的电压，远低于实际使用所需的电压，因此，单体太阳电池不能直接作为电源使用，必须将一定数量的太阳能电池串联在一起封装成光伏组件后，才能作为电源使用。
常见的晶硅的光伏组件主要包括：层压件、包覆在层压件四周的边框、以及设置于层压件背光面的光伏接线盒。其中，层压件主要包括：由多片太阳能电池组成的电池片层、位于所述电池片层受光面的玻璃盖板和位于所述电池片层背光面的背板、粘接所述电池片层和玻璃盖板以及所述电池片层和背板的EVA（ethylene-vinyl acetate copolymer，乙烯-醋酸乙烯共聚物）层。
目前，晶硅的光伏组件的电池片层，大多由M（M优选为60）个整片的晶硅太阳能电池片串联而成，其形成的光伏组件的功率损耗较高，发电效率较低。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种光伏组件，以解决现有技术中的光伏组件功率损耗高、发电效率低的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种光伏组件，包括：
层压件，所述层压件包括电池片层，所述电池片层包括相互并联的第一电池组～第N电池组，且每个电池组均由M个1/N太阳能电池片串联而成，其中，N为不小于2的正整数，M为不小于60的正整数；
与每个电池组的正极均电连接的第一电流引出端；
与每个电池组的负极均电连接的第二电流引出端。
优选的，所述光伏组件还包括：
设置于所述层压件背光面的第一接线盒～第N接线盒，每个接线盒均与所述第一电流引出端和第二电流引出端电连接，且至少一个接线盒为具有微型逆变器的接线盒。
优选的，每个接线盒均包括相互并联的三个旁路二极管组，且每个旁路二极管组均包括至少一个旁路二极管和对应电池组中不同的两个电池串。
优选的，M=60且N=2。
优选的，所述每个电池组均由6个电池串串联而成，且每个电池串由10个1/2太阳能电池片串联而成。
优选的，M=60且N=4。
优选的，所述每个电池组均由6个电池串串联而成，且每个电池串由10个1/4太阳能电池片串联而成。
优选的，所述第一接线盒为具有微型逆变器的接线盒，且仅有所述第一接线盒和第四接线盒具有电流引出线，用于输出电流。
与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：
本发明所提供的光伏组件中，太阳能电池片为1/N太阳能电池片，与整片的太阳能电池片相比，1/N太阳能电池片所提供的电压不变，电阻为原来的N倍，电流为原来的1/N。由此可知，与现有技术中由M个整片的太阳能电池片串联而成的光伏组件相比，本发明采用先将M个1/N太阳能电池片串联形成电池组，然后将N个电池组并联的连接方式，在保证总的输出电压和电流不变的情况下，使得每个电池组中的电流为原来的1/N，从而减小了每个电池组中的功率损耗，进而减小了整个光伏组件中的功率损耗，提高了光伏组件的发电功率。
由于1/N太阳能电池片可以由有瑕疵（缺角、崩边等）的太阳能电池片切割而成，因此，本发明所提供的光伏组件，可以利用有瑕疵的不良电池片进行组装，从而既能节省成本，又能避免电池片的浪费，提高能源的利用率。
另外，本发明所提供的光伏组件，不仅能够单独输出交流电或直流电，进行交流电或直流电的单项供应，而且能够同时输出交流电和直流电，进行交直流的双项供应。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的光伏组件的电池片层的电路连接方式原理图；
图2为本发明实施例一提供的光伏组件的电池片层的结构示意图；
图3为本发明实施例二提供的光伏组件的电池片层的电路连接方式原理图。
具体实施方式
正如背景技术所述，现有的光伏组件的功率损耗高，发电效率低。发明人研究发现，造成这种问题的原因是，现有的封装材料在电学或光学性能上存在缺陷，导致太阳能电池片在封装过程中的损耗较大，例如，具有电阻的焊带，在输送电流时会产生较高的功率损耗，影响组件的发电效率。
基于此，本发明提供了一种光伏组件，以克服现有技术存在的上述问题，包括：层压件，所述层压件包括电池片层，所述电池片层包括相互并联的第一电池组～第N电池组，且每个电池组均由M个1/N太阳能电池片串联而成，其中，N为不小于2的正整数，M为不小于60的正整数；
与每个电池组的正极均电连接的第一电流引出端；
与每个电池组的负极均电连接的第二电流引出端。
本发明所提供的光伏组件中，太阳能电池片为1/N太阳能电池片，与整片的太阳能电池片相比，1/N太阳能电池片所提供的电压不变，电阻为原来的N倍，电流为原来的1/N。
假设1个整片的太阳能电池片的电压为U、电阻为R、电流为I，1个1/N太阳能电池片的电压为U、电阻为N·R、电流为I/N，则M个整片的太阳能电池片串联形成的组件的电压为M·U、电阻为M·R、电流为I，M个1/N太阳能电池片串联形成的电池组的电压为M·U、电阻为N·M·R、电流为I/N，N个所述电池组并联后，形成的组件的电压为M·U、电阻为M·R、电流为I。由此可知，与M个整片的太阳能电池片串联形成的光伏组件相比，先将M个1/N太阳能电池片串联形成电池组，然后将N个电池组并联形成的光伏组件，每个电池组中的电流为原来的1/N，由于电池组的个数为N，因此，所述光伏组件总的输出电压和电流均未发生变化。
以焊带的电阻引起的功率损耗为例，假设焊带的电阻为R1，则现有技术中由焊带电阻引起的主要功率损耗为Q1=I2·R1（不考虑焊带与电池的接触电阻损失），与其相比，本发明的光伏组件中每个电池组的焊带电阻引起的主要功率损耗为Q2=(I/N)2·R1，则N个电池组的功率损耗之和Qn=N·Q2=Q1/N，由此可知，本发明采用的将N·M个1/N太阳能电池片先串联后并联的电路连接方式，使得每个电池组中的功率损耗大大减小，进而减小了整个光伏组件中的功率损耗，提高了光伏组件的发电功率。
以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
实施例一
本实施例提供了一种光伏组件，包括：包括电池片层的层压件、第一电流引出端和第二电流引出端（图中未示出），如图1所示，所述电池片层包括：第一电池组11和第二电池组21，所述第一电池组11和第二电池组21并联，且所述第一电池组11和第二电池组21均由60个1/2太阳能电池片串联而成。其中，所述第一电池组11和第二电池组21的正极均与所述第一电流引出端电连接，所述第一电池组11和第二电池组21的负极均与所述第二电流引出端电连接。
本实施例中，所述电池片层由120个1/2太阳能电池片构成，所述120个1/2太阳能电池片，可以由无瑕疵的整片太阳能电池片切割而成，也可以由有瑕疵的太阳能电池片切割而成。利用激光切割工艺对太阳能电池片进行切割后，对所述电池片进行测试筛选，将效率和电流相同或相近的电池片放在一起进行组装，以减少电池失配造成的影响。由此可知，本发明可以利用有瑕疵的不良电池片进行组装形成光伏组件，从而既能节省成本，又能避免电池片的浪费，提高能源的利用率。
本实施例中，所述第一电池组11和第二电池组21中的太阳能电池片的排布为6列10行，即所述第一电池组11和第二电池组21分别由六个电池串串联而成，每个电池串由10个1/2太阳能电池片串联组成，其中，所述第一电池组中的六个电池串，分别为第一电池串111、第二电池串112、第三电池串113、第四电池串114、第五电池串115、第六电池串116，所述第二电池组中的六个电池串，分别为第七电池串211、第八电池串212、第九电池串213、第十电池串214、第十一电池串215、第十二电池串216。
本实施例中，所述光伏组件还包括：设置于所述层压件背光面的第一接线盒12和第二接线盒22，所述第一接线盒12和第二接线盒22均与所述第一电流引出端和第二电流引出端电连接，且所述第二接线盒22为具有微型逆变器的接线盒，所述微型逆变器用于将直流电转换为交流电，由此可知，所述第一接线盒12可以输出直流电，所述第二接线盒22可以输出交流电，因此，本实施例中提供的光伏组件，不仅能够单独输出交流电或直流电，进行交流电或直流电的单项供应，而且能够进行交直流的双项供应，同时输出交流电和直流电。
并且，所述第一接线盒12和所述第二接线盒22均包括相互并联的三个旁路二极管组，且每个旁路二极管组均包括至少一个旁路二极管和对应电池组中不同的两个电池串。其中，所述第一接线盒12包括相互并联的第一旁路二极管组、第二旁路二极管组和第三旁路二极管组，每个旁路二极管组均包括第一电池组中不同的两个电池串和至少一个旁路二极管；所述第二接线盒22包括相互并联的第四旁路二极管组、第五旁路二极管组和第六旁路二极管组，每个旁路二极管组均包括第二电池组中不同的两个电池串和至少一个旁路二极管。当光伏组件的某一片或某几片电池片被遮挡，发生热斑效应时，被遮挡电池片所在的旁路二极管组的二极管就会导通，使被遮挡电池片所在的电池串停止工作，以避免被遮挡的电池片作为负载消耗电能产生热量引起光伏组件局部过热而发生的损坏。
如图1所示，所述第一接线盒12中的第一二极管121与第一电池组11中的第一电池串111和第二电池串112构成第一旁路二极管组，第二二极管122与第一电池组11中的第三电池串113和第四电池串114构成第二旁路二极管组，第三二极管123与第一电池组11中的第五电池串115和第六电池串116构成第三旁路二极管组；所述第二接线盒22中的第四二极管221与第二电池组21中的第七电池串211和第八电池串212构成第五旁路二极管组，第五二极管222与第二电池组21中的第九电池串213和第十电池串214构成第六旁路二极管组，第六二极管223与第二电池组21中的第十一电池串215和第十二电池串216构成第七旁路二极管组。
本实施例提供的光伏组件电池片层的结构示意图，如图2所示，所述第一电池组和第二电池组中的太阳能电池片的排布为6列10行，第一电池组由第一电池串～第六电池串通过焊带串联而成，第二电池组由第七电池串～第十二电池串通过焊带串联而成，所述第一电池串的正极即为所述第一电池组的正极，所述第六电池串的负极即为所述第一电池组的负极，所述第七电池串的正极即为所述第二电池组的正极，所述第十二电池串的负极即为所述第二电池组的负极。
如图2所示，所述第一电池组和第二电池组的正极由汇流条a引入第一接线盒中，由汇流条b引入第二接线盒中，第一电池组和第二电池组的负极由汇流条c引入第一接线盒中，由汇流条d引入第二接线盒中，并且，汇流条与汇流条的交叠处，以及各汇流条与各太阳能电池片的接触部分，均需采用电绝缘的隔离条隔离，以防止电流短路。
本实施例提供的光伏组件中，太阳能电池片为1/2太阳能电池片，与整片的太阳能电池片相比，1/2太阳能电池片所提供的电压不变，电阻为原来的2倍，电流为原来的1/2。由此可知，本实施例提供的光伏组件，总的输出电压和电流并未发生变化，每个电池组中的电流为原来的1/2，整个光伏组件的功率损耗为原来的1/2，从而大大减小了整个光伏组件的功率损耗，提高了光伏组件的发电功率。并且，本实施例所提供的光伏组件，不仅能够单独输出交流电或直流电，进行交流电或直流电的单项供应，而且能够同时输出交流电和直流电，进行交直流的双项供应。
实施例二
本实施例提供的光伏组件的结构以及电路的连接原理与实施例一中的光伏组件的结构以及电路的连接原理大体相同，在此不再详述。本实施例中，所述电池片层包括：第一电池组301、第二电池组302、第三电池组303和第四电池组304，所述第一电池组301、第二电池组302、第三电池组303和第四电池组304相互并联，且所述第一电池组301～第四电池组304均由60个1/4太阳能电池片串联而成。其中，每个电池组的正极均与所述第一电流引出端电连接，每个电池组的负极均与所述第二电流引出端电连接。
本实施例中，所述第一电池组301～第四电池组304中每个电池组的太阳能电池片的排布均为6列10行，即每个电池组均由六个电池串串联而成，每个电池串由10个1/4太阳能电池片串联组成。
本实施例中，设置于所述层压件背光面的接线盒包括：第一接线盒311、第二接线盒312、第三接线盒313和第四接线盒314，每个接线盒均与所述第一电流引出端和第二电流引出端电连接，且至少一个接线盒为具有微型逆变器的接线盒。其中，每个接线盒均包括相互并联的三个旁路二极管组，且每个旁路二极管组均包括至少一个旁路二极管和对应电池组中不同的两个电池串，如所述第一接线盒中的旁路二极管组，包括至少一个旁路二极管和对应的第一电池组中不同的两个电池串。
本实施例提供的光伏组件的电池片层的电路连接方式原理图，如图3所示，所述第一接线盒311为具有微型逆变器的接线盒，通过电流引出线输出交流电，所述第四接线盒314通过电流引出线输出直流电，其中，所述第二接线盒312和第三接线盒313不具备电流引出线，即所述第二接线盒312和第三接线盒313不用于输出电流，其只是起到保护第二电池组和第三电池组中电池片的作用，以避免被遮挡的电池片作为负载消耗电能产生热量引起光伏组件局部过热而发生的损坏。
当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，所述第一接线盒311～第四接线盒314都可以输出电流，优选的，第一接线盒311和第二接线盒312为具有微型逆变器的接线盒，用于输出交流电，第三接线盒313和第四接线盒314用于输出直流电。
本实施例提供的光伏组件中，太阳能电池片为1/4太阳能电池片，与整片的太阳能电池片相比，1/4太阳能电池片所提供的电压不变，电阻为原来的4倍，电流为原来的1/4。由此可知，本实施例提供的光伏组件，总的输出电压和电流并未发生变化，每个电池组中的电流为原来的1/4，整个光伏组件的功率损耗为原来的1/4，从而大大减小了整个光伏组件的功率损耗，提高了光伏组件的发电功率。
需要说明的是，本发明中的1/N太阳能电池片，是指将正常规格的太阳能电池片平均分成N份，每一份就是一个1/N太阳能电池片。本发明仅以1/2太阳能电池片和1/4太阳能电池片形成的光伏组件为例进行说明，相类似的还有其他各种规格的光伏组件，都可以使用本发明所提供的电路连接方式，来减小功率损耗，提高光伏组件的发电功率。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种光伏组件，其特征在于，包括：
层压件，所述层压件包括电池片层，所述电池片层包括相互并联的第一电池组～第N电池组，且每个电池组均由M个1/N太阳能电池片串联而成，其中，N为不小于2的正整数，M为不小于60的正整数；
与每个电池组的正极均电连接的第一电流引出端；
与每个电池组的负极均电连接的第二电流引出端。
2.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述光伏组件还包括：
设置于所述层压件背光面的第一接线盒～第N接线盒，每个接线盒均与所述第一电流引出端和第二电流引出端电连接，且至少一个接线盒为具有微型逆变器的接线盒。
3.根据权利要求2所述的光伏组件，其特征在于，每个接线盒均包括相互并联的三个旁路二极管组，且每个旁路二极管组均包括至少一个旁路二极管和对应电池组中不同的两个电池串。
4.根据权利要求3所述的光伏组件，其特征在于，M=60且N=2。
5.根据权利要求4所述的光伏组件，其特征在于，所述每个电池组均由6个电池串串联而成，且每个电池串由10个1/2太阳能电池片串联而成。
6.根据权利要求3所述的光伏组件，其特征在于，M=60且N=4。
7.根据权利要求6所述的光伏组件，其特征在于，所述每个电池组均由6个电池串串联而成，且每个电池串由10个1/4太阳能电池片串联而成。
8.根据权利要求7所述的光伏组件，其特征在于，所述第一接线盒为具有微型逆变器的接线盒，且仅有所述第一接线盒和第四接线盒具有电流引出线，用于输出电流。
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