CN106341082B - 太阳能电池组件及其制造方法及其维修和/或加装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能电池组件和一种制造太阳能电池组件的方法，其中太阳能电池组件带有至少一个太阳能电池；至少两个连接元件(3)用于与至少一个太阳能电池建立电气连接；与连接元件(3)相连的旁路器件(4)和里面布置了旁路器件(4)的插座(2)，并且插座(2)包含有至少覆盖了部分旁路器件(4)的填塞材料(6)。根据发明要求，插座(2)至少有一个没有填塞材料(6)的连接区(7、7a、7b)，一旁路器件(40)和/或一其它电子器件可以通过该连接区(7、7a、7b)与连接元件(3)相连。本发明还包括一种维修和/或加装太阳能电池组件的方法。

Description

太阳能电池组件及其制造方法及其维修和/或加装方法

技术领域

本发明在总概念意义上涉及，如权利要求1所述的太阳能电池组件、如权利要求10所述的一种制造太阳能组件的方法，以及如权利要求12所述的一种维修和/或加装太阳能电池组件的方法。

背景技术

太阳能电池组件的太阳能电池通过位于组件背面的插座进行连接(例如接到用电器上)，和/或与其它太阳能电池或其它太阳能电池组件相连。从太阳能电池组件的太阳能电池输出的横向连接器插入插座中，太阳能电池组件通过它完成连接。在两个这样的横向连接器之间通常连接着一个旁路二极管，其作用是，在太阳能电池组件被部分遮暗的时候，避免整个太阳能电池组件或者全部相连的太阳能电池组件失效。

插座通常都被注入一种填塞材料(Potting Material)，用以保护旁路二极管和/或电气触点(例如防腐蚀)，将旁路二极管的热导出和/或防止湿气进入。但是，在旁路二极管故障时，填塞材料会使其难以更换，以至于经常必须更换整个插座或者甚至替换太阳能电池组件。

发明内容

本发明的基础问题是，简化太阳能电池组件的维修过程。

该问题通过具有权利要求1特征的太阳能电池组件、具有权利要求10特征的方法以及通过具有权利要求12特征的方法得到解决。本发明的改进方案在从属的权利要求说明中有说明。

据此提供的太阳能电池组件包括

至少一个太阳能电池；

至少两个用于与至少一个太阳能电池建立电气连接的连接元件；

至少一个与连接元件相连的电子旁路器件；

至少一个里面布置了旁路器件的插座(并且要遮盖住旁路器件，例如至少部分遮盖)，

其中插座包含有一种填塞材料，该材料至少覆盖了部分旁路器件(例如，旁路器件至少有部分插入该材料中)，其中

插座至少有一个没有填塞材料的连接区，备用旁路器件和/或其它电子器件可以通过该连接区与连接元件相连。

该太阳能电池组件尤其还具有多个太阳能电池，它们以众所周知的方式彼此电气连接成太阳能电池组。例如，连接元件(尤其是采用上述横向连接器结构的连接元件)可用于连接此类太阳能电池组，或者用于将太阳能电池组与相同组件或者其它组件的太阳能电池组相连。

旁路器件(“桥接器件”)应能够在电池部分被遮暗的时候或者组件部分失效的时候，防止太阳能电池组件完全失效，其中旁路器件要以众所周知的方式桥接被遮暗的或者故障的组件电池。例如，旁路器件可以是上面提及的旁路二极管(例如肖特基二极管)或者电子电路(尤其是IC形式的电路)。例如，电子电路要包含至少一个晶体管(例如MOSFET)。

插座尤其还将配有一个底板，通过它将插座安装在太阳能电池组件的一个背面上(背离太阳能电池组件电池的一面)，并固定在那里。连接元件尤其是要通过底板上的一个孔穿入插座。此外，插座还可以有突出于底板的边缘(例如框)，用于限制插座中的填塞材料，并且尤其是有一盖子安放在该边缘上。可以考虑作为填塞材料的有硅酮或者环氧树脂。但是也可以让插座没有特殊的底板，而是将插座的框安放到太阳能电池组件的背面(“Backsheet”)。

如果太阳能电池组件的旁路器件失效，可以使用备用旁路器件(例如备用旁路二极管)，并且该备用器件在无填塞材料的区域直接或者间接地与太阳能电池组件的连接元件相连。无填塞材料的区域确保备用旁路器件和连接元件之间有尽可能好的接触，因为这样就不存在填充材料残余物(例如硅酮残余)干扰备用旁路器件和连接元件接触的危险。如果没有无填塞材料的连接区，在将备用旁路器件与连接元件相连之前，必须将填塞材料从备用旁路器件与连接元件要相连的位置完全清除。但是，填塞材料残余物很难清除，因为用化学清除方法可能会侵蚀太阳能电池组件的其它器件，尤其是其余的填塞材料或者插座的材料，而机械清除方法成本高昂，因此多数情况下在太阳能电池组件安装位置上均无法采用。

作为替代方法，或者在更换旁路器件之外，还可以通过无填塞材料的连接区给太阳能电池组件添加一个其它(例如新开发的)电子器件，例如添加一个电力电子器件。这样尤其是可以让太阳能电池组件适应新的技术发展(即对组件进行“升级”)。

此外，还可设想，对无填塞材料的连接区域进行特殊设计，使得在装入备用旁路器件之前根本没有必要清除填塞材料，从而进一步简化旁路二极管损坏时的插座维修工作。但是也可以设计成，让无填塞材料的连接区仅存在于指定的备用旁路器件和连接元件的接触范围内。

根据本发明的另一个设计方案，太阳能电池组件至少包含两个分别与一连接元件相连的接触元件(例如接触轨)，其中无填塞材料的连接区延伸至最少一个接触元件的一段上。这样，备用旁路器件就能与位于无填塞材料连接区内的接触元件段相连。尤其也可以设计成，让两个接触元件各有一部分没有填塞材料，也就是说无填塞材料连接区分别延伸超过接触元件的一段，或者设置两个分开的无填塞材料连接区，两个接触元件分别有一段位于该连接区中。此外，还可以让填塞材料填满插座的连接区之外的区域，或者至少将连接区大部分填满。

例如，用填塞材料覆盖初始旁路器件与接触元件的一部分分别相连的连接范围，其中无填塞材料的连接区与该连接范围隔开。这样，填塞材料就至少遮盖了旁路器件和连接范围。需要指出的是，旁路器件尤其还包含一个电子结构元件(例如构成上面提到的肖特基二极管或者电子电路)，该元件至少与两个连接元件(例如在其上面凸起的接头，例如接触线、接触导线、触针和/或接触面)相连。旁路器件通过这些接触完成电气连接，例如连接到提及的太阳能电池组件的接触元件。例如，旁路器件带有一个作为接头的包含两个触针和一个接触面的MOSFET。

也可以考虑让无填塞材料的连接区将连接范围(即初始旁路器件分别与接触元件的一部分相连的区域)包围，也就是说连接范围保持无填塞材料的状态。在这种情况中，备用旁路器件和初始旁路器件一样布置在一个相似的插座区域中。

根据本发明的另一个改进方案，至少一个接触元件含有两个彼此隔开的并且在一个角度下(尤其是至少接近垂直的角度)从一基体上凸起的接触段，其中旁路器件与一接触段相连，并且至少接触段之一至少局部位于无填塞材料的连接区中。例如，旁路器件分别与被填塞材料覆盖的接触元件的一接触段连接，而接触元件的另一接触段位于无填塞材料的连接区中并且用于连接备用旁路器件。接触元件尤其可以设计成接触轨，例如带有一个U形或者V形截面(从平行于接触轨主延伸方向的角度看)的接触轨。当然，本发明并不限于这种设计形式的接触元件。原则上接触元件可以有任意形状的接触结构，例如包括整体上平整的元件。例如可以让旁路器件和接触元件基体的一部分连接，并且备用旁路器件同样也和接触元件的基体相连。

用于与太阳能电池组件的连接元件接触的接触元件并非强制性需要的。相反地，也可以设想让旁路器件(即特别是其接头，见前文)直接通过连接材料与太阳能电池组件的连接元件相连，例如通过一个材料接合的或者力锁合的和/或形状结合的连接装置(例如以软钎焊接、压合接头、卷边连接或者焊接的形式)进行相连。

在这种情况中可以考虑，让无填塞材料的连接区至少延伸到至少一个连接元件的一部分上。旁路器件损坏的时候，备用旁路器件可以通过无填塞材料的连接区直接与连接元件相连。这里尤其可以考虑设计至少两个无填塞材料的连接区，让它们分别至少延伸至一个连接元件的一部分上。

根据本发明的另一个改进方案，连接区通过至少一个分离元件与填塞材料分开，其中分离元件要足够密闭，能防止填塞材料进入连接区。例如，分离元件还可以让插座除了连接区(或者多个连接区)之外的其它区域都装满填塞材料或者至少接近装满；尤其是让插座的整个高度都充满填塞材料，即从其底板到盖子。也可以考虑让分离元件至少带有一个预定突破点，尤其是要用于制造出一个空隙让备用旁路器件(尤其是连接导线的旁路器件)可以穿入到无填塞材料的连接区。但也可以让分离元件具有较小的厚度，在装入备用旁路器件时可以将其穿透。

分离元件可以是薄膜、带子或者其它塑料元件(或者也可以用纸)。但是并不强制要求一直有分离元件存在，反而可以考虑，虽然在给插座装入填塞材料的时候可以用分离元件来形成无填塞材料的连接区，但是在填塞材料硬化之后就可以再次将分离元件去除。

根据本发明的另一个优化方案，无填塞材料的连接区至少可以部分地装入与填塞材料不同的填料，并且该填料与太阳能电池组件的连接元件没有或者只有轻微的粘附作用。这种填料可以具有良好的导热性。此外，它还尤其要具有绝缘性，使得连接元件之间不会出现短路。在更换旁路器件和/或者添加其它电子器件之前，该填料将被移除。

本发明还涉及一种太阳能电池组件制造方法，尤其是如上所述，包括以下步骤：

提供至少一个太阳能电池，以及至少两个连接元件，用于与至少一个太阳能电池建立电气连接；

配置至少一个插座；

在插座中配置至少一个旁路器件，并将旁路器件与连接元件相连；

给插座充入填塞材料，让旁路器件至少部分被填塞材料覆盖，其中

在给插座充入填塞材料的时候，要使之至少形成一个无填塞材料的连接区，并且备用旁路器件和/或其它电子器件可以通过该无填塞材料的连接区与连接元件相连。

尤其是可以考虑，在给插座充入填塞材料之前，如上面所述用至少一个分离元件分隔出所需的连接区。该分离元件可按照上文所述，在填塞材料硬化之后去除。

此外，本发明还涉及一种维修和/或加装上文所述太阳能电池组件的方法，其中有一个备用旁路器件和/或其它电子器件通过无填塞材料的连接区与太阳能电池组件的连接元件相连。

例如，备用旁路器件可通过一个压合接头与连接元件相连。但是，不一定要直接与连接元件建立这种压合连接。相反地，也可以考虑如上所述，存在与连接元件相连的接触件，在此建立与这些接触元件的压合连接。当然，也可以如上所述，用其它方式让备用旁路器件与连接元件进行电气连接(例如通过焊接的方式)。

此外，也可以在备用旁路器件装入且与连接元件相连之后，用填塞材料将其覆盖，以便对备用旁路器件进行类似于初始旁路器件的保护。

还可以设计在装入备用旁路器件之前或者之后，将损坏的旁路器件移除。但这并非绝对必要的做法。反之，可以将损坏的旁路器件留在插座中。尤其是当损坏的旁路器件在两个电流方向上均具有很高的电阻时可以这么做。

附图说明

下面将引用附图，借助结构示例对本发明进行进一步阐述，其中附图所示内容为：

图1A为根据本发明首个结构示例的太阳能电池组件插座区域的截面图示；

图1B为图1A所示太阳能电池组件的接触轨截面图；

图2至5分别为图1A太阳能电池组件旁路器件的替换步骤；

图6A为图5的变型；

图6B为图6A太阳能电池组件的接触轨区域；

图7为根据本发明第二个结构示例的太阳能电池组件插座区域的截面图；和

图8至11为用备用旁路器件替换图7太阳能电池组件的旁路器件的步骤。

具体实施方式

图1A示出了根据发明要求的太阳能电池组件背面的局部俯视图，这里特别展现了安装在背面的太阳能电池组件的插座2。插座2位于两个连接元件范围内，这两个连接元件采用横向连接器3的形式，分别从位于太阳能电池组件正面的太阳能电池组延伸到背面并穿入插座2，例如通过插座2底板的孔穿过。此外，插座2中还配置了一个旁路二极管4形式的旁路器件，其二极管结构42通过连接导线41与两个横向连接器3相连。此外，插座2尤其还具有一个图1A未示出的盖子，安放在环绕的边缘21上。

旁路二极管4通过分别与接触轨形式的接触元件5a、5b(而这两个元件又与横向连接器3相连，例如同样通过材料接合的形式相连(尤其是焊接形式))的材料接合(例如焊接)，完成到横向连接器3的连接。

此外，插座2还包含将旁路二极管4和横向连接器3覆盖了的填塞材料6(PottingMaterial)。尤其是旁路二极管4还被浇注到填塞材料6中，其中填塞材料6还覆盖了二极管4在其中与接触轨5a、5b相连的连接范围5a、5b。但插座2也带有一个不含有填塞材料的连接区7，并且该连接区7与连接范围410a、410b存在间隔。接触轨5a、5b分别有一个末端伸入这个没有填塞材料的连接区7。

图1B示出了接触轨5a、5b的纵向截面图(在图1A中是从左往右)，根据该图，接触轨5a、5b具有U形截面，其中分别有两个侧向的接触段52a、52b、53a、53b从一个基体51a、51b延伸开来。旁路二极管4通过(在图1B的左侧)接触段52a、52b与接触轨5a、5b相连，在图1B中这指的是旁路二极管4的连接导线41。接触段52a、52b都浇注到填塞材料6中。而接触轨5a、5b的其它接触段53a、53b位于无填塞材料的连接区7中。

如果发现旁路二极管4损坏或者出于其它原因要更换旁路二极管4，则要移除旁路二极管4，操作时首先要断开旁路二极管4的连接导线41(对比图2，在这里用分离线T表示连接导线41断开)。然后取出二极管4，在此填塞材料6的一部分61也会被移除；比较图3。

移除二极管4后，无填塞材料的连接区7里将装入一个备用二极管40形式的备用旁路器件，其通过连接导线401与接触轨5a、5b的接触段53a、53b相连，由此在备用二极管和横向连接器3之间产生接触。这些都示出在图4A和4B中。二极管连接导线401尤其将仿照初始旁路二极管4的连接方法，通过焊接的方式进行连接。在备用二极管40与接触轨5a、5b连接之后，将用填塞材料70浇注连接区7(图5)。也可以考虑，再次给取出了损坏的旁路二极管4的区域61重新装满填塞材料71。

但是不强制要求备用二极管40通过焊接方式与接触轨5a、5b连接。例如也可以考虑通过熔焊、卷边连接或者压合连接的形式，例如如图6A、6B所示，使用Ω(Omega)夹子50a、50b。之后，备用二极管40的连接导线401分别通过Omega夹子50a、50b装到接触轨5a、5b的接触段53a、53b上并在那里保持夹紧。然后用填塞材料701对安装后的备用二极管40(尤其是其二极管结构402)进行局部保护，但是备用二极管40的连接导线401与接触轨5a、5b之间的连接区域(即Omega夹子50a、50b的区域)不采用填塞材料701。但是也可以考虑在装入备用二极管40之后，用填塞材料填充整个连接区7(类似于图5)。

插座2可以配备一个带有接口的盖子，可以在装入备用二极管之后通过该接口注入填塞材料71，701，无需取下盖子。这尤其就可以实现对插座2进行顶部填充。

但是也可以考虑，设计多个无填塞材料的连接区作为替代方案或者作为对无填塞材料连接区7的补充，并且这些连接区分别包围了一个连接范围410a、410b(即初始二极管与接触轨5a、5b相连的区域)。但是二极管4的二极管结构42是被填塞材料覆盖的。然后可以将备用二极管40装在和初始二极管4类似的位置上并与接触轨5a、5b相连。

本发明的另一个结构示例放弃了接触轨5a、5b，旁路二极管4的连接导线41通过一个连接装置直接与横向连接器3相连(例如用焊接的方式，其中焊接材料就是连接装置)，如图7所示。

在该结构示例中，旁路二极管4同样被浇注到填塞材料6中。但是，插座2在连接范围410a、410b(二极管4的连接导线41在该范围内与横向连接器3相连)中分别有一个不包含任何填塞材料的连接区7a、7b。取出旁路二极管4的时候，要用类似于图2的方法断开连接导线41(图8)并将旁路二极管4和二极管4范围内填塞材料6的一部分61移除(图9)。

然后备用二极管40同样通过连接装置直接用其连接导线401与横向连接器3相连，例如用焊接的方式。备用二极管40也可以用其它方式来取代焊接，与横向连接器3相连，例如使用上文所述的Omega夹子50a、50b；对比图10B。在安装并连接好备用二极管40之后，用填塞材料70浇注备用二极管40(图11)。

要说明的是，这里所展示的备用二极管40相对于初始二极管4的方位(接近镜像对称)当然只是示范性的。例如，也可以考虑用至少和初始二极管4近似相同的取向来布置备用二极管40。

此外还可以设想，用至少一个分离元件将无填塞材料的连接区7或者7a、7b与填塞材料6隔开。例如，接触轨5a、5b穿过分离元件(图1至6)或者备用二极管40的连接导线401刺穿分离元件(图7至11)。也可以考虑，让隔板不仅有一个在侧面限制连接区7或者7a、7b的侧面段，而且另外还有一个平行于插座底板的盖段，例如这个盖段可以先用填塞材料覆盖并且在装入备用二极管之前才移除。

但是也可以如上所述，在给插座2填充填塞材料6的时候使用分离元件，但是在填塞材料硬化之后又将分离元件移除。

Claims (12)

1.一种太阳能电池组件，其包括：

至少一个太阳能电池；

至少两个用于与至少一个太阳能电池建立电气连接的连接元件(3)；

至少一个与连接元件(3)相连的旁路器件(4)；

至少一个在其里面配置有旁路器件(4)的插座(2)，

其中，插座(2)包含至少部分覆盖了旁路器件(4)的填塞材料(6)，

其特征在于，

插座(2)至少有一个没有填塞材料(6)的连接区(7、7a、7b)，一备用旁路器件(40)和/或一其它电子器件，其通过该连接区(7、7a、7b)与连接元件(3)相连；以及

至少两个接触元件(5a、5b)，每一个接触元件(5a、5b)在两个隔开的接触段之间延伸，所述两个隔开的接触段中的一个与至少一个所述旁路器件(4)、连接元件(3)之一相连，并且所述两个隔开的接触段中的另一个设置在无填塞材料的连接区(7、7a、7b)中。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，旁路器件(4)分别与一接触元件(5a、5b)连接的连接范围(410a、410b)被填塞材料(6)覆盖，并且无填塞材料的连接区(7、7a、7b)与连接范围(410a、410b)相间。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，无填塞材料的连接区(7、7a、7b)包围了里面有备用旁路器件(40)分别与一接触元件(5a，5b)相连的连接范围(410a、410b)。

4.根据权利要求1至3之一所述的太阳能电池组件，其特征在于，

至少有一个接触元件(5a、5b)，其带有两个彼此相隔并且在一角度下从一基体(51a、51b)上凸起的接触段(52a、52b、53a、53b)，其中旁路器件(4)与一接触段(52a、52b、53a、53b)和/或基体(51a、51b)的一部分相连，并且至少有一个接触段(52a、52b、53a、53b)或者基体(51a、51b)段至少有一部分位于无填塞材料的连接区(7)内。

5.根据权利要求4所述的太阳能电池组件，其特征在于，不与旁路器件(4)相连的接触段(53a、53b)和/或一段不与旁路器件(4)相连的基体(51a、51b)位于至少一个无填塞材料的连接区(7)内。

6.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，无填塞材料的连接区(7、7a、7b)利用至少一个分离元件与填塞材料(6)分开。

7.一种太阳能电池组件的制造方法，所述太阳能电池组件包括根据前述权利要求之一所述的组件，所述方法包括步骤：

提供至少一个太阳能电池，以及至少两个连接元件(3)，用于与至少一个太阳能电池建立电气连接；

配置至少一个插座(2)；

在插座中配置至少一个旁路器件(4)，并通过至少两个接触元件(5a、5b)将旁路器件(4)与连接元件(3)相连，其中所述接触元件(5a、5b)的每一个在两个隔开的接触段之间延伸，所述两个隔开的接触段中的一个与至少一个所述旁路器件(4)、连接元件(3)之一相连，并且所述两个隔开的接触段中的另一个设置在连接区(7、7a、7b)中；

用填塞材料(6)填充插座，让其至少部分覆盖旁路器件(4)，

其特征在于，

以恰当的方式给插座(2)填充填塞材料(6)，形成至少一个无填塞材料(6)的所述至少一个连接区(7、7a、7b)，并且使一备用旁路器件(40)和/或一其它电子器件通过该连接区(7、7a、7b)与连接元件(3)相连，其中无填塞材料的连接区(7、7a、7b)延伸到至少接触元件(5a、5b)之一的一段上。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在给插座(2)填充填塞材料(6)之前，用至少一个分离元件隔出连接区(7、7a、7b)。

9.一种维修和/或加装根据权利要求1至6之一所述的太阳能电池组件的方法，其中，备用旁路器件(40)和/或其它电子器件通过无填塞材料的连接区(7、7a、7b)与太阳能电池组件的连接元件(3)相连。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，备用旁路器件(40)通过一压合连接装置与连接元件(3)相连。

11.根据权利要求9或者10所述的方法，其特征在于，备用旁路器件(40)至少局部被填塞材料(70)覆盖。

12.根据权利要求9至10之一所述的方法，其特征在于，移除旁路器件(4)。