CN109390417A - 叠片组件连接结构及叠片组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及叠片组件连接结构及叠片组件。所述叠片组件为矩阵式排布叠片组件，并且矩阵的列元素之间通过具有用于连接旁路二极管的引出线的“Z”型弯折结构汇流条连接，在所述叠片组件的正负极和用于连接旁路二极管的引出线之间连接有多个旁路二极管。本发明的叠片组件具有上述叠片组件连接结构。
Description
技术领域
本发明涉及光伏电池领域，更具体地，本发明涉及一种叠片组件连接结构及叠片组件。
背景技术
随着全球技术和经济的迅猛发展，日益需要更多更清洁的能源来满足需求。太阳能资源在发电时没有二氧化碳排出并且环境负担小，因此许多国家和地区都在大力发展太阳能(例如光伏)电池作为能源。
单片太阳能电池作用有限，太阳能电池组件成为更好的选择。太阳能电池组件要实现发电的功能要将单片太阳能电池连接起来使其成为一个整体。叠片组件是一种将光伏电池以更紧密的方式互相连结的技术，使得电池间的缝隙降到最低、甚至边缘稍微重叠，因此在单位面积相同的情况下可以铺设更多的电池，从而吸光面积增加，功率也能至少提高10～15W。
另外，叠片组件几乎不需要焊带，相对地节省了组件成本，叠片组件以高功率、高的转换效率迅速打破晶硅传统市场，并且吸引各大光伏厂家的眼球。
目前在实际使用过程中，由于叠片组件的二极管的设计存在缺陷及二极管设计不合理导致出现“组件热斑”，引起一起又一起质量事故。问题严重，亟待解决。
在现有技术中，为每个面板仅仅设置一个二极管或者二极管配置不合理很难降低热斑现象发生的概率。如果在光伏叠片组件的各区域间的连接处不设置间隙，组件虽然可以保持高功率、高转换效率，但是无法很好的降低组件热斑现象的发生概率。因此降低热斑现象的作用还有提升空间。此外，现有技术中多个接线盒的设置会浪费资源、占据更多空间而且增加成本。
因此，迫切需要能够解决上述问题的可降低热斑现象且高功率的光伏叠片组件以及相应的连接结构和出线结构等。
发明内容
本发明的目的是提供一种叠片组件连接结构及叠片组件。
上述目的通过根据本发明的叠片组件连接结构实现，所述叠片组件为矩阵式排布叠片组件，并且矩阵的列元素之间通过具有用于连接旁路二极管的引出线的“Z”型弯折结构汇流条连接，在所述叠片组件的正负极和用于连接旁路二极管的引出线之间连接有多个旁路二极管。在保持高功率、高转换效率的同时能够很好地降低组件热斑现象的发生概率。
根据本发明的优选的实施方式，所述“Z”型弯折结构汇流条包括：第一焊接带；通过“Z”型条的上端侧连接到第一焊接带的一侧的第二焊接带，且第二焊接带连接在“Z”型条的下端侧；以及在第一焊接带的另一侧通过横条连接到第一焊接带的第三焊接带，所述第三焊接带用于连接旁路二极管的引出线，第一焊接带焊接到矩阵的相邻两个列元素的上一个列元素，第二焊接带焊接到矩阵的相邻两个列元素的下一个列元素。这种“Z”型弯折结构汇流条十分方便引线。此外能够使相邻两个列元素之间形成坡度，由此能够在叠片组件层压和户外使用过程中，更好地释放组件应力。
根据本发明的优选的实施方式，所述矩阵式排布叠片组件的每个矩阵元素代表一个区域，每个区域内包含多个并联电池串且并联电池串之间保有间隙。从而可以兼顾各区域间的串联连接以及每个区域内的电池串之间的并联连接，从而使可靠性高的多晶叠瓦组件的自动化量产成为可能。
根据本发明的优选的实施方式，所述矩阵式排布叠片组件为2X2矩阵形式排布，矩阵中的四个元素分别为第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，所述第一区域中的电池串的负极作为整个叠片组件的负极，第一区域中的电池串的正极与所述第二区域中的电池串的负极连通，第二区域中的电池串的正极与所述第四区域中的电池串的负极连通，第四区域中的电池串的正极与所述第三区域中的电池串的负极连通，第三区域中的电池串的正极为整个叠片组件的正极。在此通过将叠片组件划分成四个区域，能够更好地防止组件的热斑效应。在此，使得每个区域内电池串的整体电压为整个叠片组件电压的四分之一，从而大大降低了热斑的风险。
根据本发明的优选的实施方式，“Z”型弯折结构汇流条中的第三焊接带比第一焊接带和/或第二焊接带更长。
根据本发明的优选的实施方式，第三焊接带跨接并联电池串中的相邻两个电池串之间的间隙并延伸至相邻电池串上。
用于连接第一区域与第二区域的各个“Z”型弯折结构按以下方式布置，即，各个“Z”型弯折结构中的第一焊接带相应地焊接在第一区域中的电池串的负极上并且第二焊接带相应地焊接于上述电池串对应的在第二区域中的电池串的正极上，其中，第一焊接带和第二焊接带没有跨接一个区域中的相邻两个电池串之间的间隙。然而第三焊接带设计得比第一焊接带和/或第二焊接带更长，因此，第三焊接带跨过相邻两个电池串之间的间隙延伸至相邻电池串上，并且通过焊接连接在相邻电池串的第三焊接带上。由此实现了，如果采用手工操作连接电池串，则采用点焊即可。由此可节省工时，最大限度地提高了生产效率。还可以更少的使用原材料并进而节省更多的成本，实现降本增效的制造业宗旨。
根据本发明的优选的实施方式，所述矩阵式排布叠片组件包括连接在该叠片组件的正负极和用于连接旁路二极管的引出线之间的四个旁路二极管。
根据本发明的优选的实施方式，旁路二极管包括：第一旁路二极管，其与第一区域中的电池串并联，其中，第一旁路二极管的正极与第一区域的电池串的负极相连，且第一旁路二极管的负极与第一区域的电池串的正极相连；第二旁路二极管，其与第二区域中的电池串并联，其中，第二旁路二极管的正极与第二区域的电池串的负极相连，且第二旁路二极管的负极与第二区域的电池串的正极相连；第三旁路二极管，其与第三区域中的电池串并联，其中，第三旁路二极管的正极与第三区域的电池串的负极相连，且第三旁路二极管的负极与第三区域的电池串的正极相连；第四旁路二极管，其与第四区域中的电池串并联，其中，第四旁路二极管的正极与第四区域的电池串的负极相连，第四旁路二极管的负极与第四区域的电池串的正极相连。由此，四个旁路二极管分别保护其对应连接的四个区域，使得每个区域出现热斑效应的电池串会被与之并联的旁路二极管旁路掉，其中，旁路二极管正向导通，由此另外几个电池串仍能够正常工作。因此，可以很好地对每个区域进行防护以防热斑风险，节省人工，提高效率。
根据本发明的优选的实施方式，在第一区域与第二区域的连接处以及在第三区域与第四区域的连接处均留有间隙。
根据本发明的优选的实施方式，在叠片组件的背面设置有一个接线盒，所有旁路二极管设置在所述接线盒中。由此仅需设置一个接线盒就可容纳四个二极管，从而节省了结构空间并且进而节省了成本。此外，在接线盒内还可焊接导线柱，且从接线盒内部引出整个组件的正极线缆和负极线缆，正极线缆和负极线缆分别连接在第三区域和第一区域的引流条上，使得正极线缆和负极线缆可以连接太阳能组件与相对应的用电组件。
根据本发明的优选的实施方式，四个旁路二极管包括五个旁路二极管引出线，即，第一区域与第二区域连接处的旁路二极管引出线；第三区域与第四区域连接处的旁路二极管引出线；第二区域与第四区域连接处的旁路二极管引出线；从第一区域引出的旁路二极管引出线；以及从第三区域引出的旁路二极管引出线，所述的五个旁路二极管引出线分别通过引线焊接于五个导线柱上。由此能够更有效、更方便、更快捷的在组件中间引出二极管连接线。该叠片组件有五根出线、四个二极管对组件进行保护，在组件性能上对组件进行全方位防护。
根据本发明的优选的实施方式，五个导线柱均焊接于接线盒内，且从接线盒内部引出整个叠片组件的正极线缆和负极线缆。由此，可在叠片组件的背面设置有一个接线盒，五个导线柱以及四个二极管均布置在一个接线盒中，从而一个接线盒的设置可以极大程度上的节省成本。此外，接线盒内焊接的五个导线柱分别与旁路二极管的引出线相连接，可以更有效、更方便、更快捷的在组件中间引出二极管连接线。
本发明还涉及一种叠片组件，该叠片组件具有上述叠片组件连接结构。
附图说明
下面根据附图详细阐述本发明。其中：
图1示出了本发明的叠片组件及其旁路二极管的连接结构的电路图，其中示出的叠片组件包含四个区域；
图2示出了本发明的叠片组件的连接结构的一种实施方式的大致示意图，其中仅仅粗略示出了连接部分；
图3详细示出了图2中的第一区域与第二区域连接处的局部示意图；
图4示出了本发明的“Z”型弯折结构的汇流条的结构示意图；
图5示出了本发明的“Z”型弯折结构的汇流条的结构侧视图；
图6示出了本发明的“Z”型弯折结构的汇流条的连接方式和旁路二极管的引出线结构示意图；
图7示出了本发明的叠片组件的背面接线盒的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明优选实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但是，所描述的实施例仅仅是本发明优选实施例。基于本发明中的优选实施例，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。
以下详细描述中出现的方位术语，例如“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等是相对于附图中所示方向而言的。图面为叠片组件的电池片朝向阳光的一面，电池片朝向阳光的一面是负极。
根据本发明的叠片组件为矩阵式排布叠片组件，所述矩阵式排布叠片组件的每个矩阵元素代表一个区域，每个区域内包含多个并联电池串。每个区域所包含的电池串的个数可以不同也可以不同，但优选是相同的。
图1示出了根据本发明一种优选实施例的叠片组件及叠片组件连接结构的电路图。图1中的叠片组件是一种多晶光伏叠片组件，其包括四个区域，即，第一区域11、第二区域22、第三区域33和第四区域44。四个区域呈2X2矩阵形式排布。每个区域内包含多个电池串(图中示意性地示出了五个电池串)，每个区域内的电池串均并联且每个区域内的电池串之间保有间隙，且每个区域内的所有电池串的正极相互连接并且负极相互连接。通过将叠片组件划分成四个区域，能够更好地防止组件的热斑效应。
在根据本发明的矩阵式排布叠片组件中每个元素的正极和负极进行特定连接。例如，对于图1中的2X2矩阵的叠片组件而言，第一区域11中的并联的电池串的负极作为整个叠片组件的负极，第一区域11中的并联的电池串的正极与第二区域22中的并联的电池串的负极连通，第二区域22中的并联的电池串的正极与第四区域44中的并联的电池串的负极连通，第四区域44中的并联的电池串的正极与第三区域33中的并联的电池串的负极连通，第三区域33中的并联的电池串的正极为整个叠片组件的正极。
根据本发明的矩阵式排布叠片组件的矩阵的列元素之间通过具有用于连接旁路二极管的引出线的“Z”型弯折结构汇流条连接，在所述叠片组件的正负极和用于连接旁路二极管的引出线之间连接有多个旁路二极管。就本发明的矩阵式的叠片组件而言，多个二极管进行特定连接，可以更好地消除热斑效应。如图1所示，第一旁路二极管D1与第一区域11中的电池串并联，其中，第一旁路二极管D1的正极与第一区域11中的电池串的负极相连，并且第一旁路二极管D1的负极与第一区域11中的电池串的正极相连；第二旁路二极管D2与第二区域22中的电池串并联，其中，第二旁路二极管D2的正极与第二区域22中的电池串的负极相连，并且第二旁路二极管D2的负极与第二区域22中的电池串的正极相连；第三旁路二极管D3与第三区域33中的电池串并联，其中，第三旁路二极管D3的正极与第三区域33中的电池串的负极相连，并且第三旁路二极管D3的负极与第三区域33中的电池串的正极相连；第四旁路二极管D4与第四区域44中的电池串并联，其中，第四旁路二极管D4的正极与第四区域44中的电池串的负极相连，第四旁路二极管D4的负极与第四区域44中的电池串的正极相连。由此，四个旁路二极管分别保护其对应连接的四个区域，使得每个区域出现热斑效应的电池串会被与之并联的旁路二极管旁路掉，其中，旁路二极管正向导通，由此另外几个电池串仍能够正常工作。
图2示出了本发明的叠片组件的连接结构的一种实施方式的大致示意图，其中仅仅粗略示出了连接部分(具体结构参见图3-图6)。如图2所示，在第一区域11与第二区域22之间以及第三区域33与第四区域44之间均通过“Z”型弯折结构的汇流条连接，其中，在第一区域11与第二区域22的连接处以及在第三区域33与第四区域44的连接处均留有间隙。这种“Z”型弯折结构的汇流条在图3至图6中示出。“Z”型弯折结构的汇流条的连接方式为在一段电池串的正极焊接一根汇流条，在该汇流条中间冲孔留下电池串正极主栅的宽度，将此位置焊接在另一串电池串的负极。在第二区域22和第四区域44之间可以通过普通的汇流条导电连接，也可以通过柔性导电胶带连接，只要实现每个区域内电池串的相互电性连接即可。
下面参照附图描述具体结构，以连接第一区域11和第二区域22的“Z”型弯折结构的汇流条为例，连接第三区域33与第四区域44的“Z”型弯折结构的汇流条结构相同。所述“Z”型弯折结构汇流条包括第一焊接带111、通过“Z”型条的上端侧101连接到第一焊接带的一侧的第二焊接带122，以及在第一焊接带的另一侧通过横条连接到第一焊接带的第三焊接带100，第二焊接带122连接在“Z”型条的下端侧102，该第三焊接带用于连接旁路二极管的引出线，第一焊接带焊接到矩阵的相邻两个列元素的上一个列元素，第二焊接带焊接到矩阵的相邻两个列元素的下一个列元素。具体地，该“Z”型弯折结构的汇流条包括3条焊接带，例如，如图2所示，其中第一条焊接带111焊接在第一区域11的负极面上，第二条焊接带122焊接在第二区域22的正极面上，第三条焊接带100用来连接旁路二极管引出线，“Z”型条的上端侧101连接到第一焊接带111，“Z”型条的下端侧102连接到第二焊接带122。这种“Z”型弯折结构的汇流条十分方便引线。此外能够使第一区域11与第二区域22之间形成一个坡度，以及在第三区域33与第四区域44之间也形成坡度，这样的目的是为了在叠片组件层压和户外使用过程中，更好地释放组件应力，而且还可以兼顾各区域间的串联连接以及每个区域内的电池串之间的并联连接，从而使可靠性高的多晶叠瓦组件的自动化量产成为可能。
具体地，根据图3说明这种“Z”型弯折结构汇流条在电池串之间的连接结构。图3示出了图2中的第一区域11与第二区域22连接处的局部放大图。这里示出了第一区域11中的电池串11A和与其相邻的在第一区域11中的电池串11B；以及第二区域22中的电池串22A和与其相邻的在第二区域22中的电池串22B。如上所述，电池串11A和电池串11B之间留有间隙并且第二区域22中的电池串22A和电池串22B之间留有间隙。电池串11A通过一个“Z”型弯折结构汇流条与电池串22A连接并且电池串11B通过另一“Z”型弯折结构汇流条与电池串22B连接。连接电池串11A和电池串22A的“Z”型弯折结构汇流条的第一焊接带111焊接在电池串11A的负极面上并且第二条焊接带122焊接在电池串22A的正极面上。此外，连接电池串11B和电池串22B的“Z”型弯折结构汇流条的第一焊接带111焊接在电池串11B的负极面上并且第二条焊接带122焊接在电池串22B的正极面上。其中，各个第一焊接带111和第二条焊接带122并未跨接电池串11A和电池串11B之间的间隙或电池串22A和电池串22B之间的间隙。而连接电池串11A和电池串22A的“Z”型弯折结构汇流条的第三焊接带100跨接电池串11A和电池串11B之间的区域延伸到电池串11B上，并且第三焊接带100的延伸到电池串11B上的端部被焊接在连接电池串11B和电池串22B的“Z”型弯折结构汇流条的第三焊接带100上。连接电池串11B和电池串22B的“Z”型弯折结构汇流条的第三焊接带100也如上面所述的那样跨接到下一第三焊接带100上并通过在端部焊接进行连接。
由此，根据本发明的这种布置方式的叠片组件的电池串，在串焊机设备上进行加工时，这些电池串很容易进行流水线上的焊接操作并且只需裁切一次，由此不仅提高焊接质量还能节省工时。如果采用手工操作连接电池串，则采用点焊即可。由此最大限度地提高了生产效率。还可以更少的使用原材料并进而节省更多的成本，实现降本增效的制造业宗旨。
图7示出了在整个叠片组件的背面设置有且仅有一个接线盒1，接线盒1内部设置有四个旁路二极管D，分别为第一旁路二极管D1、第二旁路二极管D2、第三旁路二极管D3以及第四旁路二极管D4。
此外，如图7所示，接线盒1内还焊接有五个导线柱3，且从接线盒1内部引出整个组件的正极线缆4和负极线缆5，正极线缆4和负极线缆5分别连接在第三区域33和第一区域11的引流条上，使得正极线缆4和负极线缆5可以连接太阳能组件与相对应的用电组件。
为了便于叠片组件旁路二极管连接结构的二极管出线，如图1所示，叠片组件的四个二极管D的出线结构共形成五个旁路二极管引出线，包括：第一区域11与第二区域22连接处的一个旁路二极管引出线12，第三区域33与第四区域44连接处的一个旁路二极管引出线34，第二区域22与第四区域44连接处的一个旁路二极管引出线24，从第一区域11引出的一个旁路二极管引出线10，从第三区域33引出的一个旁路二极管引出线30。
五个旁路二极管引出线分别通过引线焊接于导线柱3上，由此能够更有效、更方便、更快捷的在组件中间引出二极管连接线，多晶叠片组件有五根出线、四个二极管对组件进行保护，在组件性能上对组件进行全方位防护。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (14)
1.一种叠片组件连接结构，其特征在于，所述叠片组件为矩阵式排布叠片组件，并且矩阵的列元素之间通过具有用于连接旁路二极管的引出线的“Z”型弯折结构汇流条连接，在所述叠片组件的正负极和用于连接旁路二极管的引出线之间连接有多个旁路二极管。
2.根据权利要求1所述的叠片组件连接结构，其特征在于，所述“Z”型弯折结构汇流条包括：第一焊接带(111)；通过“Z”型条的上端侧(101)连接到第一焊接带(111)的一侧的第二焊接带(122)，且第二焊接带(122)连接在“Z”型条的下端侧(102)；以及在第一焊接带(111)的另一侧通过横条连接到第一焊接带的第三焊接带(100)，所述第三焊接带用于连接旁路二极管的引出线，第一焊接带(111)焊接到矩阵的相邻两个列元素的上一个列元素，第二焊接带(122)焊接到矩阵的相邻两个列元素的下一个列元素。
3.根据权利要求1或2所述的叠片组件连接结构，其特征在于，所述矩阵式排布叠片组件的每个矩阵元素代表一个区域，每个区域内包含多个并联电池串。
4.根据权利要求3所述的叠片组件连接结构，其特征在于，所述矩阵式排布叠片组件为2X2矩阵形式排布，矩阵中的四个元素分别为第一区域(11)、第二区域(22)、第三区域(33)和第四区域(44)，所述第一区域(11)中的电池串的负极作为整个叠片组件的负极，第一区域(11)中的电池串的正极与所述第二区域(22)中的电池串的负极连通，第二区域(22)中的电池串的正极与所述第四区域(44)中的电池串的负极连通，第四区域(44)中的电池串的正极与所述第三区域(33)中的电池串的负极连通，第三区域(33)中的电池串的正极为整个叠片组件的正极。
5.根据权利要求3所述的叠片组件连接结构，其特征在于，并联电池串之间保有间隙。
6.根据权利要求5所述的叠片组件连接结构，其特征在于，“Z”型弯折结构汇流条中的第三焊接带(100)比第一焊接带(111)和/或第二焊接带(122)更长。
7.根据权利要求6所述的叠片组件连接结构，其特征在于，第三焊接带(100)跨过并联电池串中的相邻两个电池串(11A、11B)之间的间隙并延伸至相邻电池串(11B)上。
8.根据权利要求4所述的叠片组件连接结构，其特征在于，所述矩阵式排布叠片组件包括连接在该叠片组件的正负极和用于连接旁路二极管的引出线之间的四个旁路二极管(D)。
9.根据权利要求8所述的叠片组件连接结构，其特征在于，旁路二极管(D)包括：
第一旁路二极管(D1)，其与所述第一区域(11)中的电池串并联，其中，第一旁路二极管(D1)的正极与第一区域(11)的电池串的负极相连，且第一旁路二极管(D1)的负极与第一区域(11)的电池串的正极相连；
第二旁路二极管(D2)，其与所述第二区域(22)中的电池串并联，其中，第二旁路二极管(D2)的正极与第二区域(22)的电池串的负极相连，且第二旁路二极管(D2)的负极与第二区域(22)的电池串的正极相连；
第三旁路二极管(D3)，其与所述第三区域(33)中的电池串并联，其中，第三旁路二极管(D3)的正极与第三区域(33)的电池串的负极相连，且第三旁路二极管(D3)的负极与第三区域(33)的电池串的正极相连；
第四旁路二极管(D4)，其与所述第四区域(44)中的电池串并联，其中，第四旁路二极管(D4)的正极与第四区域(44)的电池串的负极相连，第四旁路二极管(D4)的负极与第四区域(44)的电池串的正极相连。
10.根据权利要求9所述的叠片组件连接结构，其特征在于，在所述第一区域(11)与所述第二区域(22)的连接处以及在所述第三区域(33)与所述第四区域(44)的连接处均留有间隙。
11.根据权利要求1或2所述的叠片组件连接结构，其特征在于，在叠片组件的背面设置有一个接线盒(1)，所有旁路二极管设置在所述接线盒中。
12.根据权利要求10所述的叠片组件连接结构，其特征在于，四个旁路二极管(D)包括五个旁路二极管引出线，包括：
第一区域(11)与第二区域(22)连接处的旁路二极管引出线(12)；第三区域(33)与第四区域(44)连接处的旁路二极管引出线(34)；第二区域(22)与第四区域(44)连接处的旁路二极管引出线(24)；从第一区域(11)引出的旁路二极管引出线(10)；以及从第三区域(33)引出的旁路二极管引出线(30)，所述的五个旁路二极管引出线分别通过引线焊接于五个导线柱(3)上。
13.根据权利要求12所述的叠片组件连接结构，其特征在于，所述五个导线柱(3)均焊接于所述接线盒(1)内，且从所述接线盒(1)内部引出整个叠片组件的正极线缆(4)和负极线缆(5)。
14.一种叠片组件，其特征在于，该叠片组件具有根据权利要求1至13中任一项所述的叠片组件连接结构。
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