CN108615777B - 光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏组件，其特征在于，包括第一电池单元和第二电池单元；第一电池单元包括多个串联连接的第一电池串；第二电池单元包括多个串联连接的第二电池串；每个第一电池串的两端和每个第二电池串的两端均反向并联有旁路二极管；第一电池单元和第二电池单元两端相互断开。本发明中采用两组电池单元各存在一对输出端的方式输出电流，既避免了光伏组件输出电压过大的问题，又避免了并联电路所带来的热斑效应的问题。本发明中还提供了另外一种光伏组件，将光伏组件中的存在并联关系的电池串先串联连接二极管后，再相互并联连接，避免了存在并联连接关系的串联电池串之间由于部分电池串的遮挡而产生热斑效应。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种光伏组件。
背景技术
在太阳能电池组件中，一串联电池片支路中被遮蔽的太阳电池组件，将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池组件所产生的能量，被遮蔽的太阳电池组件此时会发热，这就是热斑效应。这种效应所产生的热量能严重的破坏光伏组件。且光照的太阳电池所产生的部分能量，都可能被遮蔽的电池所消耗。
目前，为了防止太阳电池由于热斑效应而遭受破坏，通常是在太阳电池组件的电池串正负极间并联一个旁路二极管，以避免光照组件所产生的能量被受遮蔽的组件所消耗。但是在实际应用过程中，对于存在并联连接的电池串的光伏组件，反向并联旁路二极管的方式并不能解决其热斑效应问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种光伏组件，解决了光伏组件中并联电路片无法解决热斑效应的问题，降低了由于部分电池片被遮挡而带来的能量损耗和组件损耗。
为解决上述技术问题，本发明提供一种光伏组件，包括：
第一电池单元和第二电池单元；所述第一电池单元包括多个串联连接的第一电池串；所述第二电池单元包括多个串联连接的第二电池串；所述第一电池串和所述第二电池串均包括多个串联连接的电池片；其中，每个所述第一电池串的两端和每个所述第二电池串的两端均反向并联有旁路二极管；所述第一电池单元和所述第二电池单元两端相互断开，且均作为所述光伏组件的输出端输出电流。
其中，所述光伏组件中的电池片呈2M行2N列排布，其中，M和N为正整数；
每个所述第一电池串和每个所述第二电池片均由相邻两列的电池片串联而成；每个所述第一电池串均和一个所述第二电池串对称设置，对称的第一电池串和第二电池串分别由第1至M行和第M+1至第2M行且相同两列的电池片连接而成；所述第一电池串和所述第二电池串两端部的电池片，以及和两端的所述电池片相连接的所述旁路二极管均设置于所述光伏组件的中间区域；每两个所述旁路二极管设置在分体式接线盒的一个子接线盒中，且对称设置的一个所述第一电池串和一个所述第二电池串所并联的两个旁路二极管设置于同一个所述子接线盒中。
其中，所述电池片为由整片电池片切割而成的半片电池片。
本发明还提供了一种光伏组件，包括：
第一电池单元和第二电池单元；所述第一电池单元包括多个串联连接的第一电池串；所述第二电池单元包括多个串联连接的第二电池串；所述第一电池串和所述第二电池串均包括多个串联连接的电池片；其中，每个所述第一电池串的两端和每个所述第二电池串的两端均反向并联有旁路二极管；所述第一电池单元还包括和所述第一电池串正极串联的第一二极管，所述第二电池单元还包括和所述第二电池串正极串联的第二二极管；所述第一电池串和所述第一二极管串联连接的电路与所述第二电池串和所述第二二极管串联连接的电路并联连接。
其中，所述光伏组件中的电池片呈2M行2N列排布，其中，M和N为正整数；
每个所述第一电池串和每个所述第二电池片均由相邻两列的电池片串联而成；每个所述第一电池串均和一个所述第二电池串对称设置，对称的第一电池串和第二电池串分别由第1至M行和第M+1至第2M行且相同两列的电池片连接而成；所述第一电池串和所述第二电池串两端部的电池片，以及和两端的所述电池片相连接的所述旁路二极管均设置于所述光伏组件的中间区域；每两个所述旁路二极管设置在分体式接线盒的一个子接线盒中，且对称设置的一个所述第一电池串和一个所述第二电池串所并联的两个旁路二极管设置于同一个所述子接线盒中。
其中，多个所述第一电池串串联连接的电路正极和所述第一二极管串联连接形成所述第一电池单元；多个所述第二电池串串联连接的电路正极和所述第二二极管串联连接形成所述第二电池单元；所述第一电池单元和所述第二电池单元并联连接。
其中，所述第一电池串和所述第二电池串的数量均为三个，所述分体式接线盒包括三个子接线盒，其中两个子接线盒中设置有两个旁路二极管，第三个子接线盒中设置有两个旁路二极管、第一二极管以及第二二极管，且第三个子接线盒中的两个旁路二极管分别和第一电池单元中最靠近正极的第一电池串以及第二电池单元中最靠近正极的第二电池串两端反向并联。
其中，每个所述第一电池串的正极均和一个所述第一二极管的阳极相连接；每个所述第二电池串的正极均和一个所述第二二极管的阳极相连接；一个所述第一电池串和一个所述第一二极管串联连接的电路均与一个所述第二电池串和一个所述第二二极管串联连接的电路并联连接同一个所述旁路二极管。
其中，所述电池片为由整片电池片切割而成的半片电池片。
本发明所提供的一种光伏组件，将光伏组件分为两组电池单元，每组电池单元中的串联电池串均反向串联有旁路二极管，避免了每个电池单元中电池串的热斑效应，并且两组电池单元的两端均作为电池组件的输出端；相对于现有技术中的光伏组件而言，本发明中的光伏组件不存在并联电路，而是采用两组电池单元各存在一对输出端的方式输出电流，既避免了光伏组件输出电压过大的问题，又避免了并联电路所带来的热斑效应的问题。
本发明中还提供了另外一种光伏组件，将光伏组件中的串联电池串线串联连接二极管，使得光伏组件中的串联电池串和二极管串联连接之后，再和其他串联电池串之间形成并联连接的关系，避免了存在并联连接关系的串联电池串之间由于部分电池串的遮挡而产生热斑效应，同样能够解决光伏组件中并联电路的热斑效应的问题。
综上所述，本发明所提供的光伏组件，能够很好地解决并联连接的串联电池串之间的热斑效应问题，降低了由于部分电池片被遮挡而带来的能量损耗和组件损耗。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，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为现有技术中的一种光伏组件的电池片的连接电路示意图；
图2为本发明提供的一种具体实施例的光伏组件的电池片电路连接示意图；
图3为本发明提供的另一种具体实施例的光伏组件的电池片连接电路示意图；
图4为本发明提供的另一种具体实施例的光伏组件的电池片连接电路示意图。
具体实施方式
光伏组件在使用过程中，不可避免的会出现局部遮挡情况，例如，与光伏组件距离较近的高大建筑或高大树木等物体的影子可能会投影于光伏组件的表面，对部分的电池片产生遮挡。那么光伏组件中未被遮挡的电池片就能够未被遮挡的电池片进行充电产生充电电流，会使得光伏组件所产生的电能转化为热能，严重损坏电池片的工作性能，甚至完全将电池片烧坏，这一现象即为热斑效应。
目前，为了解决光伏组件电池片的热斑效应，通常是将多个电池片串联连接形成一个串联电池串的组串后，串联电池串反向并联一个旁路二极管。而整个光伏组件中，可以将各个电池片串联成多个串联电池串，也就能够保证某个串联电池串中的电池片被遮挡时，至少不会对该串联电池串之外的电池片产生影响，进而有效防止热斑效应。
但是对于如图1所示光伏组件而言，图1为现有技术中的一种光伏组件的电池片的连接电路示意图。图1中一共有6组由多个单片电池串串联而成的串联电池串a、b、c、d、e、f，且每两组串联电池串并联连接，形成3组并联电池串，而3组并联电池串之间串联连接，并将电能从电路两端输出。
图1中尽管将每组串联电池串两端均反向并联旁路二极管，但是对于相互并联的两组串联电池串而言，例如a组串和d组串中a组串被遮挡，a组串和d组串两端的电压大小不相等，两个组串之间就能够形成一个闭合的电流回路，此时与a组串、d组串都反向并联的旁路二极管并不能对a组串进行短路，也就无法解决热斑效应的问题。
本发明中提供的光伏组件能够很好的解决并联电池串的热斑效应问题，避免了光伏组件中的电能产生损耗进而发热烧伤电池片的问题。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的一种具体是实施例中，该光伏组件可以包括：
第一电池单元和第二电池单元。
第一电池单元包括多个第一电池串，第二电池单元包括多个第二电池串，且第一电池串和第二电池串均包括多个串联连接的电池片。
其中，每个第一电池串两端和每个第二电池串的两端均各反向并联有一个旁路二极管；第一电池单元和第二电池单元两端相互断开，且均作为光伏组件的输出端输出电流。
需要说明的是，对于光伏组件而言，电池片一般均是呈方形，且各个电池片呈2M行，2N列的阵列排布，其中M，N均为正整数。
对于本发明的实施例中每个第一电池串和每个第二电池片均由相邻两列的电池片串联而成；每个第一电池串均和一个第二电池串对称设置，对称的第一电池串和第二电池串分别由第1至M行和第M+1行至第2M行且相同两列的电池片连接而成。
为了便于理解，本发明中以M＝10，N＝3的电池组件为例对各个实施例中的光伏组件进行说明。
具体地，请参考图2，图2中为本发明提供的一种具体实施例的光伏组件的电池片电路连接的示意图。图2中每个电源符号代表一个电池片，3组第一电池串A、B、C，和3组第二电池串D、E、F，且每组第一电池串和每组第二电池串均反向并联设置有一个旁路二极管3，可以避免任意一个第一电池串或第二电池串被遮挡是产生热斑效应；另外，第一电池单元1和第二电池单元2可以看作是两个完全对称的电池组件，第一电池单元1和第二电池单元2互不相连，分别从各自两端输出电能。
由图2可知，本实施例所提供的光伏组件中并不存在并联连接的电池片，而是直接为光伏组件设置两个输出端。
需要说明的是，现有技术中之所以需要将电池片并联连接，主要原因是将所有电池片均串联连接时，光伏组件两端的输出电压较大，因此将光伏组件中一半的电池片和另一半的电池片并联连接后，即可使得光伏组件的输出电压减小一半。
为此，在本实施例中，直接将光伏组件的电池片分为两部分，且每部分各有一个输出端，那么每个输出端的输出电流和整个光伏组件的电池片串联的输出电流相等，而输出电压减半；另外，每部分包括三组串联电池串，且每组串联电池串均反向并联连接有旁路二极管3，能够解决第一电池单元1和第二电池单元2的热斑效应问题。另外，光伏组件的两个输出端可以和其他光伏组件的输出端串联并最终连接至汇流箱。
可选地，在本实施例中还可以进一步地包括：
第一电池串和第二电池串两端部的电池片，以及和两端的电池片相连接的旁路二极管均设置于光伏组件的中间区域。每两个旁路二极管设置在分体式接线盒的一个子接线盒6中，且对称设置的一个第一电池串和一个第二电池串所并联的两个旁路二极管3设置于同一个所述子接线盒6中。
具体地，请参考图2，图2中3组第一电池串和3组第二电池串对称设置，且每组电池串的端部电池片均为于光伏组件的中间位置，相应地，6个旁路二极管3也位于光伏组件的中间位置。在本实施例中设置旁路二极管3的接线盒为分体式接线盒，一共具有三个子接线盒6，其中A组第一电池串和D组第二电池串分别连接的旁路二极管3设置于同一个子接线盒6中，对应地，B组和E组、C组和F组的旁路二极管3各设置于一个子接线盒6中，在一定程度上减少了接线盒的使用数量，节省了接线盒所占用的空间。
可选地，在本发明的实施例中，光伏组件中每个电池片均可以采用由整片电池片切割获得的半片电池片，降低整个光伏组件内阻的耗能。
本发明中还提供了另一够解决并联电路的热斑效应问题的方案，避免组件内部电能损耗。具体地，在本发明的另一具体实施例中，该光伏组件可以包括：
第一电池单元和第二电池单元，第一电池单元包括第一电池串，第二电池单元包括第二电池串，第一电池串和第二电池串均包括多个串联连接的电池片，每个第一电池串的两端和每个第二电池串的两端均反向并联有旁路二极管。
在本实施例中，光伏组件的排布方式和上述实施例中完全相同，且第一电池单元、第二电池单元、第一电池串和第二电池串均和上述实施例中相同，对此本实施例中不再赘述。
另外，本实施例中，第一电池单元还包括和第一电池串串联的第一二极管，第二电池单元还包括和第二电池串串联的第二二极管；
第一电池串和第一二极管串联连接的电路与第二电池串和第二二极管串联连接的电路为并联连接的关系。
因为第一电池串与第一二极管串联的电路和第二电池串之间存在并联连接关系，基于第一二极管的单向导通性，即便存在并联关系的第一电池串和第二电池串中的一个电池串被遮挡，也不能够被另一电池串充电，形成充电电流，进而避免了存在串联关系的电池串之间产生热斑效应的问题。
基于上述实施例，为了便于理解，下面结合附图以具体地实施例进行说明。
如图3所示，图3为本发明所提供的一种具体实施例的光伏组件的电池片连接电路示意图。该光伏组件可以包括：
多个第一电池串串联连接的电路正极和第一二极管4串联连接形成第一电池单元1；多个第二电池串串联连接的电路正极和第二二极管5串联连接形成第二电池单元2；第一电池单元1和第二电池单元2并联连接。
具体地，如图3所示，3组第一电池串A、B、C串联连接的正极为C组第一电池串的正极，将第一二极管4的阳极和C组第一电池串的正极相连接；同理，3组第二电池串D、E、F串联连接，第二二极管5的阳极和F组第二电池串的正极相连接；再将A组电池串的负极和D组第二电池串负极相连接并且作为光伏组件的负极输出端，而第一二极管4的阴极和第二二极管5的阴极相连接，作为光伏组件的正极输出端。
那么，当第一电池单元1中任意一个第一电池串被遮挡时，由于各个第一电池串两端均反向并联有旁路二极管3，因此被遮挡的第一电池串不会对另外两组电池串产生影响；而因为第一电池单元1中存在电池片被遮挡，那么第一电池单元1两端的电压必然小于第二电池单元2产生的电压，但是由于第一电池单元1的正极设置有第一二极管4，能够阻止第二电池单元2对第一电池单元1进行充电，进而有效防止了并联连接的电池串产生热斑效应。
可以理解的是，本实施例中对于多个旁路二极管同样可以采用上书实施例中相同的设置方式，将A组和D组的电池串连接的旁路二极管3设置于同一个子接线盒6中，同理，B组和E组、C组和F组的电池串连接的旁路二极管3分别设置于一个子接线盒6中。
当然，为了进一步地节省空间，可以将第一二极管4和第二二极管5与C组和F组的电池串连接的旁路二极管3均设置于同一个子接线盒6中。
基于上述实施例，如图4所示，本发明还提供了另一光伏组件的具体实施例，该实施例可以包括：
每个第一电池串的正极均和一个第一二极管的阳极相连接；每个第二电池串的正极均和一个第二二极管的阳极相连接；一个第一电池串和一个第一二极管串联连接的电路均与一个第二电池串和一个第二二极管串联连接的电路并联连接同一个旁路二极管。
如图4所示，图4中A组第一电池串的正极串联一个第一二极管4阳极，D组第二电池串的正极串联一个第二二极管5阳极；且A组第一电池串与第一二极管4串联的电路两端和D组第一电池串与第二二极管5串联的电路两端并联连接，且共同反向并联一个旁路二极管3；同理，B组和E组、C组和F组均是以相同方式实现电连接。那么，A组第一电池串和D组第二电池串中任意一个电池串存在遮挡，都不会被另一电池串充电；且由于A组和D组电池串两端均反向并联有旁路二极管3，当然也就不会对与A组、D组电池串联的B组、C组、E组、F组的电池片产生热斑效应。
对于本实施例中的接线盒设置方式，同样可以采用包括三个子接线盒6的分体式接线盒，如图1所示，可以将与A组电池串串联的第一二极管4、与D组电池串串联的第二二极管5以及与A组D组并联的旁路二极管3设置于同一个子接线盒6中，其他两个子接线盒6也是相同的设置方式，不在赘述。
综上所述，上述实施例中解决光伏组件中电池片被遮挡而产生光斑效应的技术手段主要采用两种方式，一种是将电池片之间的并联关系去掉，而采用两个输出端输出电能，并在串联连接的电池串两端反向并联旁路二极管，在保证光伏组件不产生热斑效应的基础上，保证整个光伏组件的低电压输出电能；一种是将存在并联关系的电路在并联的支路正极串联二极管，阻止电流的反向流通，进而避免了并联电路的热斑效应，其具体地电路连接方式有很多中，本发明中仅仅以图3和图4所示的连接方式为例进行说明，但是基于这一思路解决存在并联电池片之间的热斑效应问题的方案应都属于本发明的保护范围。
如前所述，本发明的任意实施例中的电池片均可采用由整片电池片切割而成的半片电池片。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的光伏组件进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (2)
1.一种光伏组件，其特征在于，包括：第一电池单元和第二电池单元；所述第一电池单元包括多个串联连接的第一电池串；所述第二电池单元包括多个串联连接的第二电池串；所述第一电池串和所述第二电池串均包括多个串联连接的电池片；
其中，每个所述第一电池串的两端和每个所述第二电池串的两端均反向并联有旁路二极管；所述第一电池单元还包括和所述第一电池串正极串联的第一二极管，所述第二电池单元还包括和所述第二电池串正极串联的第二二极管；所述第一电池串和所述第一二极管串联连接的电路与所述第二电池串和所述第二二极管串联连接的电路并联连接；
所述光伏组件中的电池片呈2M行2N列排布，其中，M和N为正整数；
每个所述第一电池串和每个所述第二电池串均由相邻两列的电池片串联而成；每个所述第一电池串均和一个所述第二电池串对称设置，对称的第一电池串和第二电池串分别由第1至M行和第M+1至第2M行且相同两列的电池片连接而成；所述第一电池串和所述第二电池串两端部的电池片，以及和两端的所述电池片相连接的所述旁路二极管均设置于所述光伏组件的中间区域；相互对称设置的所述第一电池串和所述第二电池串之间分别串联的所述第一二极管和所述第二二极管以及共同并联的所述旁路二极管设置于同一个子接线盒中；
多个所述第一电池串串联连接的电路正极和所述第一二极管串联连接形成所述第一电池单元；多个所述第二电池串串联连接的电路正极和所述第二二极管串联连接形成所述第二电池单元；所述第一电池单元和所述第二电池单元并联连接；
每个所述第一电池串的正极均和一个所述第一二极管的阳极相连接；每个所述第二电池串的正极均和一个所述第二二极管的阳极相连接；一个所述第一电池串和一个所述第一二极管串联连接的电路均与一个所述第二电池串和一个所述第二二极管串联连接的电路并联连接同一个所述旁路二极管。
2.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述电池片为由整片电池片切割而成的半片电池片。
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