CN107452826B - 薄膜电池接线板、子电池组件及其组装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的公开了薄膜电池接线板、子电池组件及其组装方法。根据本发明的实施例，该薄膜电池系统包括：多个子电池组件，所述子电池组件设置有输出端；接线板组件，所述接线板组件包括接线板基板，所述接线板基板上设置有正极、负极、串接电路以及多个接线口；其中，所述接线口与所述输出端相连，所述串接电路分别与所述正极以及所述负极相连，且所述接线口通过所述串接电路，与所述正极以及所述负极相连。由此，该薄膜电池系统具有以下优点的至少之一：输出电压和功率可调节、子电池组件损坏可更换、制作工艺简单、成本低、在运输安装及使用方面更具便携性和灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及能源领域，具体地，涉及薄膜电池接线板、子电池组件及其组装方法。
背景技术
薄膜太阳能电池作为新一代太阳能电池在国际上已经得到大规模生产并且发展趋势强劲。相对于传统太阳能电池，柔性薄膜太阳能电池以其转化效率高、可折叠、无衰减、质量轻、成本低廉等特性被广泛的应用于各个领域。例如，在光伏建筑一体化(BuildingIntegrated Photovoltaics,BIPVs)、大规模发电站、空间站等场合中的运用，使其具有深远的意义和广阔的前景。
然而，目前的薄膜电池接线板、子电池组件及其组装方法仍有待提高。
发明内容
本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
目前的薄膜太阳能电池系统，普遍存在子电池组件损坏不可更换、输出电压和功率不可调节、抗风性能差等问题。发明人经过深入研究以及大量实验发现，这主要是由于目前的薄膜太阳能电池在生产过程中，首先生产子电池，再将子电池组装为电池组件，由此造成了由该电池组件形成的薄膜太阳能电池的工作电压和功率为固定值，无法满足日常生活中不同电压输出的要求。并且，电池组件中某块子电池损坏后不可拆卸，电池组件的抗风等级低、制作工艺复杂、成本高、运输安装及使用不灵活，从而不利于薄膜电池系统的推广与运用。所以，生产出一种输出电压可调节，子电池组件损坏后可随时更换，制作工艺简单、成本低、在运输安装及使用方面更具便携性和灵活性的薄膜太阳能电池具有至关重要的意义。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种薄膜电池系统。根据本发明的实施例，该薄膜电池系统包括：多个子电池组件，所述子电池组件设置有输出端；接线板组件，所述接线板组件包括接线板基板，所述接线板基板上设置有正极、负极、串接电路以及多个接线口；其中，所述接线口与所述输出端相连，所述串接电路分别与所述正极以及所述负极相连，且所述接线口通过所述串接电路，与所述正极以及所述负极相连。由此，该薄膜电池系统具有以下优点的至少之一：输出电压和功率可调节、子电池组件损坏可更换、制作工艺简单、成本低、在运输安装及使用方面更具便携性和灵活性。
根据本发明的实施例，所述输出端进一步包括正极输出端以及负极输出端；所述接线口进一步包括正极接线口以及负极接线口；其中，所述子电池组件的正极输出端与所述接线板基板的所述正极接线口相连，所述子电池组件的负极输出端与所述接线板基板的所述负极接线口相连。由此，可以简便的将子电池组件安装在接线板基板上。
根据本发明的实施例，所述串接电路进一步包括：串接线，所述串接线在所述接线板基板上沿第一方向设置，多个所述接线口依次连接在所述串接线上，且所述串接线的一端连接所述正极，另一端连接所述负极；多个二极管，所述多个二极管设置在所述串接线上且位于相邻的两个所述接线口之间。由此，该接线口连接的单个子电池组件的损坏不影响薄膜电池系统的运用，可随时更换，子电池组件与连接口连接的数量也可以随时增减，进一步调节正极以及负极的电压的输出。
根据本发明的实施例，所述正极以及所述负极设置在所述接线板基板同侧的表面上，且所述正极以及所述负极设置在所述接线板基板的同一端。由此，进一步提高该薄膜太阳能电池系统在使用方面的便携性与灵活性。
根据本发明的实施例，所述接线板基板进一步包括第一通孔以及第二通孔，沿所述第一方向，所述第一通孔设置在所述接线板基板靠近所述正极以及所述负极的一端，所述第二通孔设置在所述接线板基板远离所述正极以及所述负极的一端；所述正极、所述负极、所述接线口以及所述二极管设置在所述接线板基板同一侧的表面上，所述串接线的一端与所述正极相连，所述串接线的另一端，通过所述第二通孔绕至所述接线板基板未设置所述二极管的一侧，并穿越所述第一通孔与所述负极相连。由此，进一步提高该薄膜太阳能电池系统在使用方面的便携性与灵活性。
根据本发明的实施例，所述接线板组件进一步包括：外壳，所述外壳包覆所述接线板基板，且暴露所述正极以及所述负极。由此，进一步提高该薄膜太阳能电池系统在运输安装和使用方面的便携性与灵活性。
根据本发明的实施例，所述子电池组件垂直于所述接线板基板设置。由此，可以节省空间，进一步提高该薄膜太阳能电池系统在运输安装和使用方面的便携性与灵活性。
根据本发明的实施例，所述子电池组件为长方体，所述长方体中包含长边的面垂直于所述接线板基板设置。由此，进一步提高该薄膜太阳能电池系统在运输安装和使用方面的便携性与灵活性。
根据本发明的实施例，所述子电池组件沿所述第一方向排布，相邻的两个所述子电池组件之间具有间隔。由此，子电池组件之间的间隔可以提高该薄膜太阳能电池系统的抗风等级。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种薄膜电池接线板。根据本发明的实施例，所述薄膜电池接线板为前面所述的薄膜电池系统中的接线板组件。由此，该薄膜电池接线板形成的薄膜电池系统具有以下优点的至少之一：输出电压和功率可调节、子电池组件损坏可更换、制作工艺简单、成本低、在运输安装及使用方面更具便携性和灵活性。
在本发明的又一个方面，本发明提出了一种组装前面所述的薄膜电池系统的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：提供多个子电池组件；将多个子电池组件与接线板组件的接线板基板相连，并令所述子电池组件的输出端与所述接线板基板的多个接线口相连。由此，可以简便的组装得到薄膜电池系统。该薄膜电池系统具有以下优点的至少之一：输出电压和功率可调节、子电池组件损坏可更换、制作工艺简单、成本低、在运输安装及使用方面更具便携性和灵活性。
根据本发明的实施例，在提供所述多个子电池组件之前，进一步包括：根据所述薄膜电池系统的预设电压以及预设输出功率，确定所述子电池组件的个数。由此，该薄膜电池系统的输出电压和功率可调节、子电池组件损坏可更换。
附图说明：
图1显示了根据本发明一个实施例的薄膜电池系统的结构示意图；
图2显示了根据本发明另一个实施例的子电池组件的结构示意图；
图3显示了根据本发明一个实施例的接线板基板的结构示意图；
图4显示了根据本发明一个实施例的接线板基板一侧的结构示意图；
图5显示了根据本发明一个实施例的接线板基板另一侧的结构示意图；
图6显示了根据本发明一个实施例的接线板组件的结构示意图；
图7显示了根据本发明一个实施例的子电池的部分构建结构示意图；
图8显示了根据本发明另一个实施例的子电池组件的结构示意图；以及
图9显示了根据本发明一个实施例的薄膜电池系统的结构示意图。
附图标记说明：
100：子电池组件；10：输出端；200：接线板组件；210：接线板基板；20：正极；30：负极；40：串接电路；50：接线口；11：正极输出端；12：负极输出端；51：正极接线口；52：负极接线口；41：串接线；42：二极管；60：第一通孔；70：第二通孔；220：外壳；221；导线入口：101：正极汇流条；102：金属丝；103：负极汇流条；110：子电池芯片。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种薄膜电池系统。根据本发明的实施例，参考图1，该薄膜电池系统包括：多个子电池组件100以及接线板组件200。根据本发明的实施例，子电池组件100设置有输出端10。根据本发明的实施例，接线板组件200包括接线板基板210。根据本发明的实施例，接线板基板210上设置有正极20、负极30、串接电路40以及多个接线口50。根据本发明的实施例，接线口50与输出端10相连，串接电路40分别与正极20以及负极30相连，且接线口50通过串接电路40，与正极20以及负极30相连。由此，该薄膜电池系统具有以下优点的至少之一：输出电压和功率可调节、子电池组件损坏可更换、制作工艺简单、成本低、在运输安装及使用方面更具便携性和灵活性。
下面根据本发明的具体实施例，对该薄膜电池系统的具体部件进行详细分析：
根据本发明的实施例，参考图2，子电池组件100的输出端10进一步包括正极输出端11以及负极输出端12。参考图3，根据本发明的实施例，接线口50进一步包括正极接线口51以及负极接线口52。根据本发明的实施例，子电池组件100的正极输出端11与接线板基板210的正极接线口51相连，子电池组件100的负极输出端12与接线板基板210的负极接线口52相连。由此，可以简便的将子电池组件100安装在接线板基板210上。根据本发明的实施例，将子电池组件100安装在接线板基板210上的具体方法不受特别限制，只需满足前面所述的连接方法即可，本领域技术人员可以根据实际需求进行选择。例如，根据本发明的实施例，可以将子电池组件100插入接线口50中，从而将子电池组件100安装在接线板基板210上。根据本发明的实施例，输出端50以及接线口的具体形状、具体结构、制备方法均不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需求进行选择。根据本发明的实施例，形成接线板基板210的具体材料不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需求进行选择。
根据本发明的实施例，参考图1以及图2，子电池组件100垂直于接线板基板210设置。由此，可以节省空间，进一步提高该薄膜太阳能电池系统在运输安装和使用方面的便携性与灵活性。根据本发明的具体实施例，子电池组件100为长方体，正极输出端11以及负极输出端12设置在长方体子电池组件100的同一端同一侧。根据本发明的实施例，长方体中包含长边的面垂直于接线板基板210设置。也即是说，图1中所示出的，为子电池组件100的宽边以及高构成的侧面。由此，有利于节省空间。由此，进一步提高该薄膜太阳能电池系统在运输安装和使用方面的便携性与灵活性。根据本发明的实施例，子电池组件100沿第一方向(如图3中的箭头所示)排布，相邻的两个子电池组件100之间具有间隔，所产生的间隔如图1中的间距D所示。由此，子电池组件100之间的间隔可以提高该薄膜太阳能电池系统的抗风等级。
根据本发明的实施例，子电池组件的组成材料、具体结构、具体制备方法均不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需求进行选择。根据本发明的实施例，参考图8-图9，子电池组件可以包括以下结构的至少之一：电池芯片110、正极汇流条101、金属丝102、负极汇流条103、正极输出端11、负极输出端12。根据本发明的实施例，正极汇流条101与正极输出端11为一体构件，负极汇流条103与负极输出端12、金属丝102为一体构件。根据本发明的实施例，正极输出端11和负极输出端12可以为椭圆形金属。根据本发明的实施例，在装配子电池组件100时，可以首先将正极汇流条101放置于子电池芯片110下方焊接，负极汇流条103和金属丝放置于子电池芯片110上方进行热压并使之形成带电极的子电池芯片，采用底板-胶膜-具有汇流条的电池芯片-胶膜-前板的工艺顺序对电池芯片进行组装和层压，最终形成子电池组件100。根据本发明的实施例，最终形成的子电池组件100留有倒角且正极输出端11、负极输出端12裸露在外部，以便与接线板组件200的接线口50连接。
根据本发明的实施例，参考图3，串接电路40进一步包括：串接线41以及多个二极管42。根据本发明的实施例，串接线41在接线板基板210上沿第一方向(如图3中箭头方向所示)设置，多个接线口50(如图中的正极接线口51以及负极接线口52所示)依次连接在串接线41上，且串接线41的一端连接正极20，另一端连接负极30。根据本发明的实施例，多个二极管42设置在串接线41上且位于相邻的两个接线口50之间。本领域技术人员能够理解的是，由于二极管具有向导通，反向截止作用，因此，可以在一根串接线41上设置多个二极管42，多个子电池组件100分别连接到串接线41上，且利用二极管42间隔开。由此，多个子电池组件的正极输出端以及负极输出端输出的电压，通过正极接线口51、负极接线口52相互串联并由正电极20、负电极30输出。并且，在该连接方式下方，当多个子电池组件100中的一个或几个出现损毁时，串接线41的导通并不受影响，依靠与之相连的二极管42实现导通，子电池组件100的损毁，仅影响正极20以及负极30之间输出的电压和输出功率。由此，该接线口50连接的单个子电池组件100的损坏不影响薄膜电池系统的运用，可随时更换，子电池组件100与连接口50连接的数量也可以随时增减，进一步调节正极以及负极的电压的输出。根据本发明的实施例，子电池组件与接线口50的具体连接方式前面已经经过详细叙述，再次不再赘述。
根据本发明的实施例，参考图3，正极20以及负极30设置在接线板基板210同侧的表面上，且正极20以及负极30设置在接线板基板210的同一端。由此，进一步提高该薄膜太阳能电池系统在使用方面的便携性与灵活性。
根据本发明的实施例，参考图4以及图5，接线板基板210进一步包括第一通孔60以及第二通孔70。根据本发明的实施例，沿第一方向，第一通孔60设置在接线板基板210靠近正极20以及负极30的一端，第二通孔70设置在接线板基板210远离正极20以及负极30的一端。根据本发明的实施例，正极20、负极30、接线口50(如图5中的正极接线口51以及负极接线口52所示)以及二极管42设置在接线板基板210同一侧的表面上。由此，串接线41的一端，可以在接线板基板210如图4所示出的面上，与正极20相连，串接线41的另一端可以通过第二通孔70绕至接线板基板210未设置二极管42的一侧(如图5所示)，并穿越第一通孔60，返回至如图4所示出的面上与负极30相连。由此，可以简化设置有二极管41以及正极接线口51以及负极接线口52一侧的电路，从而可以降低该接线板基板210的体积。
根据本发明的实施例，参考图6，接线板组件200可以进一步包括外壳220。根据本发明的实施例，外壳220包覆接线板基板210，且暴露正极20以及负极30。由此，进一步提高该薄膜太阳能电池系统在运输安装和使用方面的便携性与灵活性。根据本发明的具体实施例，外壳220进一步包括导线入口221，用以暴露正极20以及负极30。由此，进一步提高该薄膜太阳能电池系统的性能。根据本发明的实施例，形成外壳的材料不受特别限制，只需满足对接线板组件200进行封装，从而防止水或是灰尘等杂质影响接线板组件即可。例如，外壳可以是由塑料形成的。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种薄膜电池接线板。根据本发明的实施例，该薄膜电池接线板为前面所述的薄膜电池系统中的接线板组件200。由此，该薄膜电池接线板形成的薄膜电池系统具有以下优点的至少之一：输出电压和功率可调节、子电池组件损坏可更换、制作工艺简单、成本低、在运输安装及使用方面更具便携性和灵活性。
在本发明的又一个方面，本发明提出了一种组装前面所述的薄膜电池系统的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：
S100：提供多个子电池组件
根据本发明的实施例，在该步骤中，提供多个子电池组件。根据本发明的实施例，子电池的组成材料、具体结构、具体制备方法均不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需求进行选择。关于子电池组件的结构、部件、连接方式，前面已经进行了详细的描述，在此不再赘述。
S200：将多个子电池组件与接线板组件的接线板基板相连
根据本发明的实施例，在该步骤中，将多个子电池组件与接线板组件的接线板基板相连，并令子电池组件的输出端与接线板基板的多个接线口相连。根据本发明的实施例，多个子电池组件与接线板组件的接线板基板相连的具体方式前面已经进行了详细的叙述，再次不再赘述。将多个子电池组件与接线板组件的接线板基板连接形成的薄膜电池系统如图9所示。由此，可以简便的组装得到薄膜电池系统。该薄膜电池系统具有以下优点的至少之一：输出电压和功率可调节、子电池组件损坏可更换、制作工艺简单、成本低、在运输安装及使用方面更具便携性和灵活性。
根据本发明的实施例，子电池组件垂直于接线板基板设置。由此，可以节省空间，进一步提高该薄膜太阳能电池系统在运输安装和使用方面的便携性与灵活性。根据本发明的具体实施例，子电池组件为长方体，长方体中包含长边的面垂直于接线板基板设置。由此，进一步提高该薄膜太阳能电池系统在运输安装和使用方面的便携性与灵活性。根据本发明的实施例，相邻的两个子电池组件之间具有间隔。由此，子电池组件100之间的间隔可以提高该薄膜太阳能电池系统的抗风等级。
根据本发明的实施例，接线板的具体制备方法不受特别限制，只需满足形成前面所述的接线板组件即可。例如，根据本发明的具体实施例，接线板组件可以是通过以下步骤形成的：
根据本发明的实施例，首先将覆铜板制作为电路板，并形成如前所述的正极接线口、负极接线口、正极、负极、串接线，且电路板两端留有圆孔，然后将二极管焊接于相邻的两个接线口之间，接着将接线板基板背面的连接线穿过圆孔并与电路板电压负极焊接(如图6所示)，形成的接线板基板如图7所示。采用外壳将上述接线板基板进行封装，最终形成的接线板组件如图7所示，且接线板组件留有导线入口。
根据本发明的实施例，在提供多个子电池组件之前，进一步包括：
S300：确定子电池组件的个数
据本发明的实施例，在该步骤中，根据薄膜电池系统的预设电压以及预设输出功率，确定子电池组件的个数。也即是说，根据需求的不同，子电池组件的个数可以进行对应调节，以便使相应数量的子电池组件连接在接线板组件后，薄膜电池系统的正极以及负极的输出电压和输出功率满足预设的电压以及预设输出功率的要求。并且，连接的多个子电池组件中，有子电池组件损坏，可以进行更换，不影响薄膜电池整体的输出电压和输出功率。由此，该薄膜电池系统的输出电压和功率可调节、子电池组件损坏可更换。也即是说，在使用中可根据用户的要求增减子电池组件的数量来改变电压和功率的输出，并且该薄膜电池系统在移动、拆卸、包装、更换子电池组件时简单易行、可控性好。
综上所述，该方法操作简单，成本低，组装的薄膜电池输出电压和功率可调节、子电池组件损坏可更换、抗风等级提高，并且在使用过程中更具经济性、灵活性以及便携性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种薄膜电池系统，其特征在于，包括：
多个子电池组件，所述子电池组件设置有输出端；
接线板组件，所述接线板组件包括接线板基板，所述接线板基板上设置有正极、负极、串接电路以及多个接线口；
其中，所述接线口与所述输出端相连，所述串接电路分别与所述正极以及所述负极相连，且所述接线口通过所述串接电路，与所述正极以及所述负极相连，
所述串接电路进一步包括：串接线，所述串接线在所述接线板基板上沿第一方向设置，多个所述接线口依次连接在所述串接线上，且所述串接线的一端连接所述正极，另一端连接所述负极；以及多个二极管，所述多个二极管设置在所述串接线上且位于相邻的两个所述接线口之间，
所述接线板基板具有相对设置的第一表面以及第二表面，所述正极、所述负极、所述串接线以及所述多个二极管均设置在所述接线板基板的所述第一表面上，
所述接线板基板在所述第一表面上，沿所述第一方向具有至少三行排线，所述正极以及所述负极并分别位于第一行排线以及第二行排线同一侧的端点处；
所述串接线的一端与所述正极相连并沿着所述第二行排线延伸，在所述接线板基板的所述第一表面未设置所述正极以及所述负极的一端处，通过第二通孔绕至所述第二表面上，所述串接线的另一端由靠近所述负极且位于所述第一行排线上的第一通孔，绕至所述第一表面并与所述负极相连；
所述接线口包括正极接线口以及负极接线口，所述子电池组件的正极输出端与所述正极接线口相连，所述子电池组件的负极输出端与所述负极接线口相连，所述第一行排线和第三行排线上分布有多个所述正极接线口以及多个所述负极接线口，与同一个所述子电池组件相连的接线口位于同一行排线上，且位于所述第一行排线上的所述接线口以及位于所述第三行排线上的所述接线口正对排布，所述第一行排线和所述第三行排线上的所述子电池组件，通过多个垂直于所述第一方向的连接线所述第二行排线相连，所述二极管位于相邻的两个所述连接线之间。
2.根据权利要求1所述的薄膜电池系统，其特征在于，所述接线板组件进一步包括：
外壳，所述外壳包覆所述接线板基板，且暴露所述正极以及所述负极。
3.根据权利要求1所述的薄膜电池系统，其特征在于，所述子电池组件垂直于所述接线板基板设置。
4.根据权利要求3所述的薄膜电池系统，其特征在于，所述子电池组件为长方体，所述长方体中包含长边的面垂直于所述接线板基板设置。
5.根据权利要求3所述的薄膜电池系统，其特征在于，相邻的两个所述子电池组件之间具有间隔。
6.一种薄膜电池接线板，其特征在于，所述薄膜电池接线板为权利要求1-5任一项所述的薄膜电池系统中的接线板组件。
7.一种组装权利要求1-5任一项所述的薄膜电池系统的方法，其特征在于，包括：
提供多个子电池组件；
将多个子电池组件与接线板组件的接线板基板相连，并令所述子电池组件的输出端与所述接线板基板的多个接线口相连。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在提供所述多个子电池组件之前，进一步包括：
根据所述薄膜电池系统的预设电压以及预设输出功率，确定所述子电池组件的个数。
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