CN109659381A - 一种叠瓦组件 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种叠瓦组件，涉及太阳能电池模块领域。本申请的技术方案包括：N组组件单元，该N组组件单元之间串联连接；N个二极管，该N个二极管与N组组件单元一一对应，二极管与所述组件单元并联连接。本申请通过将叠瓦组件分割成N个组件单元，每个二极管覆盖的电池片较少，能够在产生热斑效应时存留更多的有效电池片，减少热斑效应带来的损失。

Description

一种叠瓦组件

技术领域

本申请涉及太阳能电池模块领域，特别涉及到一种叠瓦组件。

背景技术

为应对日趋严重的能源危机和环境问题，太阳能电池的开发与利用受到社会各界越来越多的关注。目前，太阳能光伏组件越来越趋向于高效性，一般通过在组件制作端降低组件每瓦的非硅成本来实现，也可以通过在电站端降低度电安装维护成本实现。其中，叠瓦是高效率的太阳能电池片排布结构之一，通过将电池片切割成小片，每小片叠加成串，使太阳能电池片以更紧密的方式互相连结，达到增加单位面积电池分布的目的，提高了太阳能电池板的发电效率。

目前，叠瓦组件越来越趋向于民用，因此其安全性就尤为重要，一方面安全性高的组件使用寿命也相对也高，另一方面对使用者和周围的环境也相对更安全。但是，叠瓦组件容易出现“热斑效应”，即一串联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，因此出现组件功率衰减、性能降低的现象，进而影响整个太阳能电池的发电能力和总输出功率。在实际使用的太阳电池中，若热斑效应产生的温度超过了一定极限将会使电池组件上的焊点熔化并毁坏栅线，从而导致整个太阳电池组件的报废。

行业内应对热斑效应的方案一般是在在太阳电池组件的正负极间并联旁路二极管。二极管有正向导通负向截止的作用，常态下二极管处于反向截至状态，当叠瓦组件产生热斑效应时，二极管两端形成正向偏压使二极管导通，组件串工作电流绕过故障组件，经二极管旁路流过，不影响其他正常组件的发电，同时也保护被旁路组件不被烧毁。但是，目前一般的叠瓦组件只有2个二级管，每个二级管覆盖的电池片过多，出现热斑的时候局部容易过热，且二极管短路后会损失一半的功率。

发明内容

本申请的目的是提供一种叠瓦组件，通过增加二极管，减少热斑效应带来的损失。

为实现上述目的，本申请实施例采用以下技术方案：一种叠瓦组件，其中，该组件包括：N组组件单元，该N组组件单元之间串联连接；N个二极管，该N个二极管与N组组件单元一一对应，二极管与所述组件单元并联连接。

在上述技术方案中，当其中一个组件单元局部被遮挡时，局部开始发热，遮挡部位不发电，并开始变成负载，消耗周边电池片产生的电能，电压突然偏转，二级管导通，此时这组电池被短路，其余的组件单元均可正常工作。与现有技术相比，在本申请中，由于将叠瓦组件分割成N个组件单元，每个二极管覆盖的电池片较少，能够在产生热斑效应时存留更多的有效电池片，对组件整体的输出功率仅影响1/N，另外(N-1)/N的功率正常输出。如果没有二级管屏蔽，遮挡部位将会消耗掉整个组件产生的电能转变为热能，使局部甚至整个组件烧毁。

进一步地，根据本申请实施例，其中，组件单元包括：M串电池串，该M串电池串包括第一串电池串和第M串电池串；并联电路，并联电路将M串电池串并联连接，并联电路从第一串电池串的正极引入，并联电路从所述第M串电池串的负极引出。

进一步地，根据本申请实施例，其中，N组组件单元为四组组件单元，四组组件单元包括：第一组件单元；第二组件单元，该第二组件单元与第一组件单元串联连接；第三组件单元，该第三组件单元与第二组件单元串联连接；第四组件单元，该第四组件单元与第三组件单元串联连接。

进一步地，根据本申请实施例，其中，第一组件单元与第二组件单元并排设置，第二组件单元与第三组件单元平行设置，第三组件单元与第四组件单元并排设置，第四组件单元与第一组件单元平行设置。

进一步地，根据本申请实施例，其中，第一组件单元包括：电池串，该电池串的数量为五串，电池串包括第一串电池串和第五串电池串；并联电路，该并联电路将五串电池串并联连接，并联电路从第一串电池串的正极引入，并联电路从第五串电池串的负极引出。

进一步地，根据本申请实施例，其中，电池串包括：电池片，该电池片的数量为十七片，电池片之间串联连接；正极主栅，该正极主栅设置在电池串的一端，正极主栅印刷在电池片上；负极主栅，该负极主栅设置在电池串的另一端，负极主栅印刷在电池片上。

进一步地，根据本申请实施例，其中，十七片电池片正反面依次搭接组成一串电池串，电池片之间通过导电胶粘结。

进一步地，根据本申请实施例，其中，并联电路包括：柔性焊带，该柔性焊带分别焊接在正极主栅和负极主栅上，柔性焊带折叠至电池串背面；汇流带，该汇流带焊接在柔性焊带上，将五串电池串并联起来。

进一步地，根据本申请实施例，其中，第一电池组件单元还包括：绝缘条，绝缘条设置在电池串背面，用于隔离柔性焊带和电池片。

进一步地，根据本申请实施例，其中，组件还包括：接线盒，该接线盒的数量为四个。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请进一步说明。

图1为本申请一优选实施例叠瓦组件的层叠图。

图2为图1所述的实施例的电路图。

图3为现有技术与图1所述的实施例的电阻分布对比图。

图4为图1所述的实施例的正面图。

图5为图1所述的实施例的背面图。

图6为本申请另一实施例叠瓦组件的层叠图。

图7为图6所述的实施例的电路图。

图8为图6所述的实施例的背面图。

附图中

100、组件单元 101、二极管 102、电池串

103、电池片 110、第一电池单元 120、第二电池单元

130、第三电池单元 140、第四电池单元 150、第五电池单元

200、汇流带 300、柔性焊带 400、接线盒体

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。

本申请公开了一种叠瓦组件，包括N个组件单元100，组件单元100之间通过汇流带200串联连接，其中，N大于二。每个组件单元100均并联有一个二极管101，当其中一个组件单元局部被遮挡时，局部开始发热，遮挡部位不发电，并开始变成负载，消耗周边电池片产生的电能，电压突然偏转，二级管101导通，此时这组电池被短路，其余的组件单元均可正常工作。与现有技术相比，在本申请中，由于将叠瓦组件分割成N个组件单元，每个二极管101覆盖的电池片较少，能够在产生热斑效应时存留更多的有效电池片，对组件整体的输出功率仅影响1/N，另外(N-1)/N的功率正常输出。如果没有二级管屏蔽，遮挡部位将会消耗掉整个组件产生的电能转变为热能，使局部甚至整个组件烧毁。

其中，每个组件单元100包括M串电池串102，M串电池串102并联连接，每串电池串102均包括L片电池片103，L片电池片103串联连接。具体地，L片电池片103依次正负极相叠加后形成一串电池串102，并通过导电胶粘接，使电池片103之间串联连接。在电池串102首尾两端分别设置有正负极主栅，主栅用于汇集电池片产生的电流。将M串电池串102平行摆放后，正极主栅与正极主栅对齐，负极主栅与负极主栅对齐，并在正负极主栅上分别焊接柔性焊带300。在柔性焊带300上，还设置有汇流带200，即M串电池串102的正极通过汇流带200相连，M串负极通过汇流带200相连，使电池串102之间并联连接，组成一个组件单元100。

值得一提的是，柔性焊带300可以折叠至电池串背面，这样可以节约组件的有效使用面积。柔性焊带300折叠后，需要在电池片103与柔性焊带300之间使用绝缘条用进行隔离。绝缘条与电池片103之间需要加EVA，这样封装的时候不会出现气泡脱层等不良现象。

还值得一提的是，在通过汇流带200将组件单元100串联时，汇流带200在该组件单元100中的第一串电池串的正极引入，在第M串电池串的负极处引出，保证每组组件单元100的电流以对角线的方向进出，使组件单元100内的每一串电池串的线阻均匀一致，减少因为线阻的不均匀导致的电压失配。

此外，叠瓦组件还包括接线盒体400，接线盒体400用于安装二极管101，使二极管101与组件单元100中的线路连接。在本申请中，接线盒体400的数量为H个，H小于等于M，使本申请具有散热快、灵活分布等特点。其中，位于串联电路首尾的两个接线盒体400分别引出正负极线缆，正负极线缆从两个接线盒相邻的内侧引出，而现有技术中的一般组件都是从外侧引出。本申请通过这样设计可以简化内部电路。

具体地，图1-5表示本申请一个优选的实施例，本申请通过这一优选的实施例来体现本申请的发明构思。

图1为本实施例叠瓦组件的层叠图。由图1可知，本实施例公开了一种叠瓦组件，包括四组组件单元100，分别为第一组件单元110、第二组件单元120、第三组件单元130和第四组件单元140。这四组组件单元均由五串电池串102组成，每串电池串102均包括十七片电池片103。

其中，电池片103由一块电池切割而成，每块电池切割出等面积的五小片电池片，保证每组组件单元100产生的电流与切割前的电池保持一致。十七片电池片103正反面依次搭接并通过导电胶粘结，使电池片103的正负极相叠加，重叠宽度为1.1-1.8mm，实现电池片103的串联连接。在本实施例中，导电胶的涂胶方式可以为电池片印刷胶水方式，也可以是机器涂胶方式；电池片也可以是任意种类，包括常规单多晶、PERC单多晶、HJT、N型双面、P型双面，及任意尺寸，并不限制本申请。

其次，电池片102正面印刷有细栅线，在电池串103两端印刷有正负极主栅，电池片102产生的电流通过细栅线汇集到主栅处。五串电池串102平行排列，正极主栅依次对齐，负极主栅依次对齐，并在正负极主栅上焊接柔性焊带300。在柔性焊带300上，焊接有汇流带200，即五串电池串102的正极通过汇流带200相连，五串负极通过汇流带200相连，使电池串102之间并联连接，组成一个组件单元100。柔性焊带300可以折叠至电池串背面，这样可以节约组件的有效使用面积，折叠后电池片与柔性焊带之间用绝缘条进行隔离，绝缘条与电池片之间需要加EVA，这样封装的时候不会出现气泡脱层等不良现象。

此外，四个组件单元100采用“田”字形排布，并且通过汇流带200依次串联连接，这样设置能够合理利用组件的有效面积。具体地，第一组件单元110与第二组件单元120并排排列，第一组件单元110负极上的汇流带和第二组件单元120正极上的汇流带对齐且相连，使第一组件单元110和第二组件单元串联连接。第三组件单元130与第二组件单元120平行排列，第三组件单元130正极上的汇流带与第二组件单元120负极上的汇流带相邻且相连，使第二组件单元120与第三组件单元130串联连接。第四组件单元140与第一组件单元110平行排列，且与第三组件单元130并排排列，第四组件单元140正极上的汇流带与第三组件单元130负极上的汇流带对齐且相连，使第四组件单元140和第三组件单元130串联连接。这样设置，将绝缘条与汇流带呈“日”字型排布，使组件正常工作时内部线路最短，具有内耗小的优点。

图2为本实施例叠瓦组件的电路图。如图2所示，每组组件单元100均并联有二极管101，当其中一个组件单元局部被遮挡时，局部开始发热，遮挡部位不发电，并开始变成负载，消耗周边电池片产生的电能，电压突然偏转，二级管101导通，此时这组电池被短路，其余的组件单元均可正常工作。与现有技术相比，本申请实施例由于将叠瓦组件分割成四个组件单元，每个二极管101覆盖的电池片较少：在现有技术中，叠瓦组件只配备了两个二极管，每个二极管需覆盖34*5片电池片，而在本申请中，每个二极管只需要覆盖17*5片电池片，所以本申请实施例能够在产生热斑效应时存留更多的有效电池片。因此，当本申请实施例中的某一组件单元产生热斑效应时，对组件整体的输出功率仅影响1/4，另外3/4的功率正常输出。同理当任意两组中都有局部被遮挡，则只会损失1/2的功率，剩下2组仍然正常工作不会造成组件甚至电站的烧毁。当3组电池分别出现局部遮挡，然后1/4的电池能够正常发电，无论出现小面积或者大面积遮挡时，本申请实施例都能最大化的减少电站的功率损失。

此外，由汇流带组成的电路从第一组件单元110的第一串电池串的正极引入，从第四组件单元140的第五串电池串的负极引出，形成一个完整的电路。在每一组组件单元中，电流均以对角线方向进出，具体以第一组件单元110为例：电流从第一组件单元110的第一串电池串流入，从第五串电池串流出，使第一组件单元110内的每一串电池串的线阻均匀一致，减少因为线阻的不均匀导致的电压失配。

其中，第一组件单元110的电阻分布如图3(b)所示，图3(a)为现有技术中的一组件单元的电阻分布图。在图3(a)中，电流从第一串电池串的正极流入，并从第一串电池串的负极流出，使第一串电池串受到的线阻为0，而第五串电池串受到的线阻为8R，电压严重失配。而在图3(b)中，本申请实施例的电流从第一串电池串的正极流入，并从第五串电池串的负极流出，使第一串电池串到第五串电池串受到的线阻均为4R，避免了电压失配的现象。图3(a)、图3(b)的线组对比如下表所示。

	第一串电池串	第二串电池串	第三串电池串	第四串电池串	第五串电池串
						图3(a)	0R	2R	4R	6R	8R
图3(b)	4R	4R	4R	4R	4R

图4为本实施例叠瓦组件的正面图，图5为本实施例叠瓦组件的背面图。如图4-5所示，本申请实施例在叠瓦组件上安装了四个接线盒体400，接线盒体400用于安装二极管101，每个接线盒体安装一个二极管，使二极管101与组件单元100中的线路连接。四个接线盒体400分别为第一接线盒体、第二接线盒体、第三接线盒体和第四接线盒体，第一接线盒体安装在第一组件单元110的右上端，第二接线盒体安装在第二组件单元120的右下端，第三接线盒体安装在第三组件单元130的左下端，第四接线个体安装在所述第四组件140单元的左上端。这样设置，使第一接线个体和第四接线盒体相邻设置，第二接线盒体和第三接线个体相邻设置，使叠瓦组件内部的电路最为简短。其中，第一接线盒体和第四接线盒体相对设置，分别引出正负极线缆，正负极线缆从两个接线盒相邻的内侧引出，而现有技术中的一般组件都是从外侧引出。如果按照现有技术从外侧引出，则第一组件单元和第四组件单元中的线路就需要绕到两个接线盒体的内侧与接线盒体内的二极管连接，而本申请通过这样设计可以使第一组件单元和第四组件单元中的线路直接从两个接线盒体外侧引入接线盒体内，起到简化内部电路作用。

此外，图6-8表示本申请的另一个实施例，该实施例与上述实施例的结构大致相同，均将叠瓦组件将分为四个组件单元，每个组件单元100均并联一个二极管101，二极管安装在接线盒体400内。但在本实施例中，接线盒体400的数量为两个，分别安装在叠瓦组件的上下两端，特别设置在组件单元之间，位于叠瓦组件上端的接线盒体引出正负极线缆。在接线盒体400内，安装有两个二极管，组件单元从接线盒体的两侧将线路引入接线盒体，与二极管连接，使叠瓦组件内部的电路最为简短。

尽管上面对本申请说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本申请，但是本申请不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本申请精神和范围内，一切利用本申请构思的申请创造均在保护之列。

Claims (10)

1.一种叠瓦组件，其中，所述组件包括：

N组组件单元，N组所述组件单元之间串联连接；

N个二极管，N个所述二极管与N组所述组件单元一一对应，所述二极管与所述组件单元并联连接。

2.根据权利要求1所述的一种叠瓦组件，其中，所述组件单元包括：

M串电池串，M串所述电池串包括第一串电池串和第M串电池串；

并联电路，所述并联电路将M串所述电池串并联连接，所述并联电路从所述第一串电池串的正极引入，所述并联电路从所述第M串电池串的负极引出。

3.根据权利要求1所述的一种叠瓦组件，其中，N组所述组件单元为四组所述组件单元，四组所述组件单元包括：

第一组件单元；

第二组件单元，所述第二组件单元与所述第一组件单元串联连接；

第三组件单元，所述第三组件单元与所述第二组件单元串联连接

第四组件单元，所述第四组件单元与所述第三组件单元串联连接。

4.根据权利要求3所述的一种叠瓦组件，其中，所述第一组件单元与所述第二组件单元并排设置，所述第二组件单元与所述第三组件单元平行设置，所述第三组件单元与所述第四组件单元并排设置，所述第四组件单元与所述第一组件单元平行设置。

5.根据权利要求3所述的一种叠瓦组件，其中，所述第一组件单元包括：

电池串，所述电池串的数量为五串，所述电池串包括第一串电池串和第五串电池串；

并联电路，所述并联电路将五串所述电池串并联连接，所述并联电路从所述第一串电池串的正极引入，所述并联电路从所述第五串电池串的负极引出。

6.根据权利要求5所述的一种叠瓦组件，其中，所述电池串包括：

电池片，所述电池片的数量为十七片，所述电池片之间串联连接；

正极主栅，所述正极主栅设置在所述电池串的一端，所述正极主栅印刷在所述电池片上；

负极主栅，所述负极主栅设置在所述电池串的另一端，所述负极主栅印刷在所述电池片上。

7.根据权利要求6所述的一种叠瓦组件，其中，十七片所述电池片正反面依次搭接组成一串所述电池串，所述电池片之间通过导电胶粘结。

8.根据权利要求6所述的一种叠瓦组件，其中，所述并联电路包括：

柔性焊带，所述柔性焊带分别焊接在所述正极主栅和所述负极主栅上，所述柔性焊带折叠至电池串背面；

汇流带，所述汇流带焊接在所述柔性焊带上，将五串所述电池串并联起来。

9.根据权利要求8所述的一种叠瓦组件，其中，所述第一电池组件单元还包括：

绝缘条，所述绝缘条设置在所述电池串背面，用于隔离所述柔性焊带和所述电池片。

10.根据权利要求3-9中的任一项所述的一种叠瓦组件，其中，所述组件还包括：

接线盒，所述接线盒的数量为四个。