CN105633187A - 一种高发电性能光伏组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高发电性能光伏组件，其采用了A、B版两种光伏组件单体的结构，由A、B版两种光伏组件单体间隔相连、即交替连接方法而装配成光伏组件；由于A版光伏组件单体的正极离B版光伏组件单体的负极距离短，B版光伏组件单体的正极离A版光伏组件单体的负极距离短，因此可解决光伏组件因连接电缆较长引起的成本高、损耗大、发电性能低的问题。本发明还采用了不均匀分布的旁通二极管并联保护设计，使接近光伏组件底端的旁通二极管所并联保护的总太阳能电池片数量少，实现底部一个电池片被遮挡而大幅降低光伏组件功率损失，从而解决光伏组件因电池片被遮挡存在的功率损失较大、热斑风险较高、可靠性较低等问题。

Description

一种高发电性能光伏组件
技术领域
本发明涉及一种高发电性能光伏组件，属于光伏发电技术领域。
背景技术
近年太阳能光伏产业发展迅速，光伏组件实际其发电性能也备受关注。实际应用中单个太阳电池片电压较低，通常需要将数十个电池片通过焊带将其串联起来，并采用保护材料与配件将其封装成光伏组件。
目前，普通标准光伏组件的设计均是每个组件采用相同电路连接设计，组件之间的正、负极连接线缆较长，不仅增加了连接线缆的成本，同时增加了连接线缆的串联电阻，从而降低了光伏组件的发电性能。如图1所示为现有技术中普通光伏组件的结构示意图，具体是72片156mm*156mm太阳电池片组成的光伏组件；其采用一个接线盒，接线盒粘接在太阳电池组件背部、位于底部的中间位置，接线盒两侧分别引出正极连接线缆和负极连接线缆，造成组件之间的正、负极连接线缆一般长度为800-1200mm。所以，较长的连接线缆直接存在成本较高、电阻损耗较大、发电性能受限等不足。
另一方面，目前普通光伏组件设置有多个旁通二极管。光伏组件正常运行时，旁通二极管处于反向偏置而不工作；当太阳电池组件中部分电池片出现阴影遮挡时，与被遮挡电池串并联的旁通二极管导通，从而避免电池热斑效应产生高温而损害光伏组件。一般，一个旁通二极管可以保护至多20-24个电池片，这20-24个电池片我们定义为1个子串，通常一个组件由3个子串组成，如图2所示。图2为图1所示该种普通光伏组件的旁通二极管连接示意图，从图2中可以看出每个子串中的串联电池数量相同，即每个旁通二极管保护的电池片数量相同，均为24片；然而，当出现阴影遮挡时，通常1个电池片被遮挡，光伏组件功率将直接损失三分之一。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种高发电性能光伏组件，解决光伏组件因连接电缆引起的成本高、损耗大、发电性能低的问题；还解决因电池片被遮挡，光伏组件功率损失较大、热斑风险较高、可靠性较低的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种高发电性能光伏组件，包括依次串联成排分布的若干个光伏组件单元，每一个光伏组件单元均包括依次串联的A版光伏组件单体和B版光伏组件单体。
其中，所述A版光伏组件单体和B版光伏组件单体均包括自上而下并排分布的若干排电池串、将电池串依次串联的连接焊带、分别连接于正极输出端和负极输出端的正极接线盒和负极接线盒、以及分别从正极接线盒和负极接线盒引出的正极连接电缆和负极连接电缆；每一排电池串包括自左而右依次串联的若干片太阳能电池片，正极输出端和负极输出端呈对角线分布。
而且，所述A版光伏组件单体的正极输出端位于底排的电池串的左端角、A版光伏组件单体的负极输出端位于顶排的电池串的右端角，所述B版光伏组件单体的正极输出端位于顶排的电池串的左端角、B版光伏组件单体的负极输出端位于底排的电池串的右端角；或者，所述A版光伏组件单体的负极输出端位于底排的电池串的左端角、A版光伏组件单体的正极输出端位于顶排的电池串的右端角，所述B版光伏组件单体的负极输出端位于顶排的电池串的左端角、B版光伏组件单体的正极输出端位于底排的电池串的右端角。
本发明进一步设置为：还包括分别封装A版光伏组件单体的若干排电池串和B版光伏组件单体的若干排电池串用的组件框。
本发明进一步设置为：所述正极连接电缆通过正极连接器与正极接线盒相连，所述负极连接电缆通过负极连接器与负极接线盒相连。
本发明进一步设置为：所述电池串的总排数为奇数。
本发明进一步设置为：所述A版光伏组件单体和B版光伏组件单体还均包括保护电池串发生故障或电池串中的太阳能电池片被障碍物遮挡时将故障电池串短路的旁通二极管。
本发明进一步设置为：所述旁通二极管采用自上而下不均匀分布。
本发明进一步设置为：所述旁通二极管自上而下依次包括一个顶部旁通二极管、若干个中间旁通二极管、以及一个底部旁通二极管；所述顶部旁通二极管和底部旁通二极管各自所并联保护的电池串数量均少于任意一个中间旁通二极管所并联保护的电池串数量。
本发明进一步设置为：所述电池串自上而下依次为第一排电池串、第二排电池串、……、第N排电池串，N为自然数；位于顶排的电池串即为第一排电池串，位于底排的电池串即为第N排电池串；每排电池串的太阳能电池片为4-12片，每一个旁通二极管并联保护的太阳能电池片上限数为30片。
其中，所述顶部旁通二极管并联保护第一排电池串，或并联保护第一排电池串与第二排电池串；所述底部旁通二极管并联保护第N排电池串，或并联保护第N排电池串与第N-1排电池串；若顶部旁通二极管和底部旁通二极管中任意一者所保护的电池串数量为两排，则中间旁通二极管并联保护至少三排电池串；若顶部旁通二极管和底部旁通二极管均并联保护一排电池串，则中间旁通二极管并联保护至少两排电池串。
本发明进一步设置为：所述电池串为十一排、即N=11，每排电池串的太阳能电池片为6片，则A版光伏组件单体和B版光伏组件单体均包含66片太阳能电池片；所述顶部旁通二极管并联保护第一排电池串与第二排电池串，所述底部旁通二极管并联保护第十一排电池串与第十排电池串；所述中间旁通二极管为2个，分别并联保护第三排电池串至第六排电池串、并联保护第七排电池串至第十排电池串。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
1、本发明采用了A、B版两种光伏组件单体的结构，由A、B版两种光伏组件单体间隔相连、即交替连接方法而装配成光伏组件；A版光伏组件单体的正极离B版光伏组件单体的负极距离很短，B版光伏组件单体的正极离A版光伏组件单体的负极距离亦很短，因此可解决光伏组件因连接电缆较长引起的成本高、损耗大、发电性能低的问题，从而减少单位功率组件材料成本与维护成本，达到降低光伏发电成本的目的，有利于推广可再生能源太阳能的应用。
2、本发明采用了不均匀分布的旁通二极管并联保护设计，并根据实际使用中光伏组件下端位置较容易被遮挡、中部位置被遮挡可能性相对较小的概率情况，使接近光伏组件底端的旁通二极管所并联保护的总太阳能电池片数量少，实现底部一个电池片被遮挡而大幅降低光伏组件功率损失，从而解决光伏组件因电池片被遮挡存在的功率损失较大、热斑风险较高、可靠性较低等问题。
上述内容仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚的了解本发明的技术手段，下面结合附图对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1为现有技术中普通光伏组件的结构示意图；
图2为图1所示该种普通光伏组件的旁通二极管连接示意图；
图3为本发明高发电性能光伏组件中光伏组件单元的结构示意图；
图4为本发明高发电性能光伏组件的旁通二极管连接示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
本发明提供一种高发电性能光伏组件，包括依次串联成排分布的若干个光伏组件单元，如图3所示，每一个光伏组件单元均包括依次串联的A版光伏组件单体1和B版光伏组件单体2，以及分别封装A版光伏组件单体1和B版光伏组件单体2用的组件框3。
所述A版光伏组件单体1包括自上而下并排分布的11排A版电池串11、将A版电池串11依次串联的A版连接焊带12、分别连接于正极输出端和负极输出端的A版正极接线盒13和A版负极接线盒14、以及分别从A版正极接线盒13和A版负极接线盒14引出的A版正极连接电缆15和A版负极连接电缆16；每一排A版电池串11包括自左而右依次串联的6片A版太阳能电池片17，故A版光伏组件单体的太阳能电池片17共有66片。
所述A版光伏组件单体1的正极输出端和负极输出端呈对角线分布，其负极输出端位于底排的A版电池串11的左端角、A版光伏组件单体的正极输出端位于顶排的A版电池串11的右端角；所以，A版正极接线盒13和A版负极接线盒14分别位于右上角和左下角，A版正极连接电缆15和A版负极连接电缆16也分别位于右上角和左下角，而且A版正极连接电缆15通过A版正极连接器18与A版正极接线盒13相连，A版负极连接电缆16通过A版负极连接器19与A版负极接线盒14相连。
与A版光伏组件单体1的结构基本相同，所述B版光伏组件单体2包括自上而下并排分布的11排B版电池串21、将B版电池串21依次串联的B版连接焊带22、分别连接于正极输出端和负极输出端的B版正极接线盒23和B版负极接线盒24、以及分别从B版正极接线盒23和B版负极接线盒24引出的B版正极连接电缆25和B版负极连接电缆26；每一排B版电池串21包括自左而右依次串联的6片B版太阳能电池片27，故B版光伏组件单体的太阳能电池片27也共有66片。
所述B版光伏组件单体2的正极输出端和负极输出端也呈对角线分布，但是与A版光伏组件单体1不同在于，B版光伏组件单体2的负极输出端位于顶排的B版电池串21的左端角、B版光伏组件单体的正极输出端位于底排的B版电池串21的右端角；所以，B版正极接线盒23和B版负极接线盒24分别位于右下角和左上角，B版正极连接电缆25和B版负极连接电缆26也分别位于右下角和左上角，而且B版正极连接电缆25通过B版正极连接器28与B版正极接线盒23相连，B版负极连接电缆26通过B版负极连接器29与B版负极接线盒24相连。
所述A版正极连接电缆15、A版负极连接电缆16、B版正极连接电缆25和B版负极连接电缆26均延伸出组件框3，使得位于右上角的A版正极连接电缆15直接与位于左上角的B版负极连接电缆26相连，位于左下角的A版负极连接电缆16直接与相邻的位于右下角的B版正极连接电缆25（图中未示出）相连，位于右下角的B版正极连接电缆25直接与相邻的位于左下角的A版负极连接电缆16（图中未示出）相连。从而实现A、B版两种光伏组件单体间隔相连、即交替连接方法而装配成光伏组件，通过这种A版、B版光伏组件单体交替相连的方法使光伏组件单体串联在一起达到高发电性能光伏组件需要的电压。
对于如图3所示的66片（60-72片）156mm*156mm太阳能电池片组成的光伏组件单体中，该交替相连的方法，可以使正、负极连接电缆长度从一般800-1200mm降低到200-300mm，从而大大节约电缆成本，减少电缆电阻损耗，提升组件发电性能。
所述A版光伏组件单体1和B版光伏组件单体2还均包括保护电池串发生故障或电池串中的太阳能电池片被障碍物遮挡时将故障电池串短路的旁通二极管，如图4所示，以A版光伏组件单体1为例进行旁通二极管连接说明；所述旁通二极管采用自上而下不均匀分布，需要注意的是每一个旁通二极管并联保护的太阳能电池片上限数为30片。
如图4所示，所述A版电池串11自上而下依次为第一排电池串、第二排电池串、……、第N排电池串，N为自然数11；每排A版电池串的太阳能电池片为6片，即共有66片太阳能电池片。位于顶排的电池串即为第一排电池串，位于底排的电池串即为第十一排电池串。
所述旁通二极管自上而下依次包括一个顶部旁通二极管4、2个中间旁通二极管5、以及一个底部旁通二极管6；所述顶部旁通二极管4并联保护第一排电池串与第二排电池串，所述底部旁通二极管6并联保护第十一排电池串与第十排电池串；而2个中间旁通二极管5分别并联保护第三排电池串至第六排电池串、并联保护第七排电池串至第十排电池串。相比较于图2的普通光伏组件的旁通二极管连接方式，本发明采用旁通二极管不均匀分布方式，使得位于顶部和底部的旁通二极管所并联保护的电池串数量较少，可实现底部一个电池片被遮挡而大幅降低光伏组件功率损失，从而解决光伏组件因电池片被遮挡存在的功率损失较大、热斑风险较高、可靠性较低等问题。
对于图2所示的普通光伏组件，其每个子串中的串联电池片数量相同，即每个旁通二极管保护的电池片数量相同，当出现阴影遮挡时，通常1个电池片被遮挡，组件功率将损失三分之一；而对于图4所示的本发明高发电性能光伏组件，采用非均匀分布的旁通二极管连接方式，使接近光伏组件底端的子串中电池数量少，如从24片降为12片，这样当底部一个电池被遮挡，组件功率损失将大幅降低，同时还可减少热斑风险，提升长期可靠性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种高发电性能光伏组件，其特征在于：包括依次串联成排分布的若干个光伏组件单元，每一个光伏组件单元均包括依次串联的A版光伏组件单体和B版光伏组件单体；
所述A版光伏组件单体和B版光伏组件单体均包括自上而下并排分布的若干排电池串、将电池串依次串联的连接焊带、分别连接于正极输出端和负极输出端的正极接线盒和负极接线盒、以及分别从正极接线盒和负极接线盒引出的正极连接电缆和负极连接电缆；每一排电池串包括自左而右依次串联的若干片太阳能电池片，正极输出端和负极输出端呈对角线分布；
所述A版光伏组件单体的正极输出端位于底排的电池串的左端角、A版光伏组件单体的负极输出端位于顶排的电池串的右端角，所述B版光伏组件单体的正极输出端位于顶排的电池串的左端角、B版光伏组件单体的负极输出端位于底排的电池串的右端角；或者，所述A版光伏组件单体的负极输出端位于底排的电池串的左端角、A版光伏组件单体的正极输出端位于顶排的电池串的右端角，所述B版光伏组件单体的负极输出端位于顶排的电池串的左端角、B版光伏组件单体的正极输出端位于底排的电池串的右端角。
2.根据权利要求1所述的一种高发电性能光伏组件，其特征在于：还包括分别封装A版光伏组件单体的若干排电池串和B版光伏组件单体的若干排电池串用的组件框。
3.根据权利要求1所述的一种高发电性能光伏组件，其特征在于：所述正极连接电缆通过正极连接器与正极接线盒相连，所述负极连接电缆通过负极连接器与负极接线盒相连。
4.根据权利要求1所述的一种高发电性能光伏组件，其特征在于：所述电池串的总排数为奇数。
5.根据权利要求1所述的一种高发电性能光伏组件，其特征在于：所述A版光伏组件单体和B版光伏组件单体还均包括保护电池串发生故障或电池串中的太阳能电池片被障碍物遮挡时将故障电池串短路的旁通二极管。
6.根据权利要求5所述的一种高发电性能光伏组件，其特征在于：所述旁通二极管采用自上而下不均匀分布。
7.根据权利要求6所述的一种高发电性能光伏组件，其特征在于：所述旁通二极管自上而下依次包括一个顶部旁通二极管、若干个中间旁通二极管、以及一个底部旁通二极管；所述顶部旁通二极管和底部旁通二极管各自所并联保护的电池串数量均少于任意一个中间旁通二极管所并联保护的电池串数量。
8.根据权利要求7所述的一种高发电性能光伏组件，其特征在于：所述电池串自上而下依次为第一排电池串、第二排电池串、……、第N排电池串，N为自然数；位于顶排的电池串即为第一排电池串，位于底排的电池串即为第N排电池串；每排电池串的太阳能电池片为4-12片，每一个旁通二极管并联保护的太阳能电池片上限数为30片；
所述顶部旁通二极管并联保护第一排电池串，或并联保护第一排电池串与第二排电池串；所述底部旁通二极管并联保护第N排电池串，或并联保护第N排电池串与第N-1排电池串；
若顶部旁通二极管和底部旁通二极管中任意一者所保护的电池串数量为两排，则中间旁通二极管并联保护至少三排电池串；若顶部旁通二极管和底部旁通二极管均并联保护一排电池串，则中间旁通二极管并联保护至少两排电池串。
9.根据权利要求8所述的一种高发电性能光伏组件，其特征在于：所述电池串为十一排、即N=11，每排电池串的太阳能电池片为6片，则A版光伏组件单体和B版光伏组件单体均包含66片太阳能电池片；
所述顶部旁通二极管并联保护第一排电池串与第二排电池串，所述底部旁通二极管并联保护第十一排电池串与第十排电池串；所述中间旁通二极管为2个，分别并联保护第三排电池串至第六排电池串、并联保护第七排电池串至第十排电池串。
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