CN110047964A - 光伏组件电路单元、光伏组件电路及光伏组件 - Google Patents

光伏组件电路单元、光伏组件电路及光伏组件 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种光伏组件电路单元、光伏组件电路及光伏组件，光伏组件电路单元包括与二极管反向并联的第一太阳电池单元，第一太阳电池单元包括多个串联的第二太阳电池单元，第二太阳电池单元包括多个并联的第三太阳电池单元，第三太阳电池单元包括一块太阳电池或者多块串联的太阳电池；光伏组件电路包括至少两个串联的光伏组件电路单元，在第三太阳电池单元内的太阳电池被小部分遮挡时，与该被遮挡的太阳电池并联的太阳电池可以作为电流通路，使被遮挡的太阳电池两端承受较小的反压，从而减少被遮挡太阳电池消耗的功率，降低被遮挡太阳电池的温度，减少光伏组件损坏的风险。

Description

光伏组件电路单元、光伏组件电路及光伏组件
技术领域
本发明一般涉及光伏领域，具体涉及光伏发电领域，尤其涉及一种光伏组件电路单元、光伏组件电路及光伏组件。
背景技术
为了实现2020年光伏用电平价上网的目标，高功率、高效率、高可靠性的光伏组件已成为行业的主流，主要包括半片组件(1/2切片电池)、叠片组件(1/5、1/6切片电池)及基于这些的相关衍生组件类型。随着技术的不断更新换代，整片组件将逐渐被前述两种组件替代，目前已有部分主流光伏组件生产商已经停止整片组件的生产。
虽然常规半片组件相比于整片组件在组件功率、组件温度可靠性方面得到提高，但是，在半片组件出现小部分遮挡时，被遮挡的太阳电池处在电池串中，未被遮挡的电池及二极管共同作用使得被遮挡电池两端产生负压，现有的组件在出现太阳电池被小部分遮挡时，消耗功率大，温度高，组件损坏风险高。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种降低功率损耗的光伏组件电路单元、光伏组件电路及光伏组件。
第一方面，本发明的光伏组件电路单元，包括与二极管反向并联的第一太阳电池单元，第一太阳电池单元包括多个串联的第二太阳电池单元，第二太阳电池单元包括多个并联的第三太阳电池单元，第三太阳电池单元包括一块太阳电池或者多块串联的太阳电池。
第二方面，本发明的光伏组件电路，包括至少两个串联的光伏组件电路单元。
第三方面，本发明的光伏组件，包括依次串联的第一太阳电池区域、第二太阳电池区域和第三太阳电池区域，第一太阳电池区域包括第一二极管以及第一太阳电池单元，第一太阳电池单元与第一二极管反并联，第一太阳电池单元包括多个串联的第二太阳电池单元，第二太阳电池单元包括多个并联的第三太阳电池单元，第二太阳电池区域包括第二二极管以及第四太阳电池单元，第四太阳电池单元与第二二极管反并联，第四太阳电池单元包括串联的第一子单元和第二子单元，第一子单元和第二子单元包括多个串联的第五太阳电池单元，第五太阳电池单元包括多个并联的第六太阳电池单元，第三太阳电池区域包括第三二极管以及第七太阳电池单元，第七太阳电池单元与第三二极管反并联，第七太阳电池单元包括多个串联的第八太阳电池单元，第八太阳电池单元包括多个并联的第九太阳电池单元，第三太阳电池单元、第六太阳电池单元和第九太阳电池单元均包括一块太阳电池或者多块串联的太阳电池。
根据本申请实施例提供的技术方案，通过将多个第三太阳电池单元并联构成第二太阳电池单元，多个第二太阳电池单元串联构成第一太阳电池单元，第一太阳电池单元与二极管反向并联，在第三太阳电池单元内的太阳电池被小部分遮挡时，与该被遮挡的太阳电池并联的太阳电池可以作为电流通路，使被遮挡的太阳电池两端承受较小的反压，从而减少被遮挡太阳电池消耗的功率，降低被遮挡太阳电池的温度，减少光伏组件损坏的风险，能够解决现有的光伏组件在电池出现小部分遮挡时消耗功率大、温度高的问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为现有的光伏组件电路的结构示意图；
图2为本发明的实施例的光伏组件电路单元的结构示意图；
图3为本发明的实施例的光伏组件电路的结构示意图；
图4为本发明的实施例的光伏组件电路被遮挡示意图；
图5为现有的光伏组件被遮挡示意图；
图6为被遮挡电池功率对比示意图；
图7为本发明的实施例的光伏组件被遮挡示意图；
图8为现有的光伏组件被遮挡示意图；
图9为电池功率对比示意图；
图10为本发明的实施例的光伏组件的结构示意图；
图11为本发明的实施例的光伏组件的结构示意图；
图12为本发明的实施例的光伏组件的结构示意图；
图13为本发明的实施例的光伏组件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本发明的其中一个实施例为，请参考图2，本发明的光伏组件电路单元，包括与二极管41反向并联的第一太阳电池单元42，第一太阳电池单元42包括多个串联的第二太阳电池单元43，第二太阳电池单元43包括多个并联的第三太阳电池单元44，第三太阳电池单元44包括一块太阳电池45或者多块串联的太阳电池45。
在本发明的实施例中，将多个第三太阳电池单元并联构成第二太阳电池单元，多个第二太阳电池单元串联构成第一太阳电池单元，第一太阳电池单元与二极管反向并联，在第三太阳电池单元内的太阳电池被小部分遮挡时，与该被遮挡的太阳电池并联的太阳电池可以作为电流通路，使被遮挡的太阳电池两端承受较小的反压，甚至不承受反压，从而减少被遮挡太阳电池消耗的功率，甚至不消耗功率，降低被遮挡太阳电池的温度，减少光伏组件损坏的风险。
本发明的另一个实施例为，光伏组件电路，包括至少两个串联的光伏组件电路单元。
在本发明的实施例中，将多个第三太阳电池单元并联构成第二太阳电池单元，多个第二太阳电池单元串联构成第一太阳电池单元，第一太阳电池单元与二极管反向并联，在第三太阳电池单元内的太阳电池被小部分遮挡时，与该被遮挡的太阳电池并联的太阳电池可以作为电流通路，使被遮挡的太阳电池两端承受较小的反压，甚至不承受反压，从而减少被遮挡太阳电池消耗的功率，甚至不消耗功率，降低被遮挡太阳电池的温度，减少光伏组件损坏的风险。
本发明的另一个实施例为，参考图3，一种光伏组件，包括依次串联的第一太阳电池区域、第二太阳电池区域和第三太阳电池区域，第一太阳电池区域包括第一二极管11以及第一太阳电池单元12，第一太阳电池单元12与第一二极管11反并联，第一太阳电池单元12包括多个串联的第二太阳电池单元13，第二太阳电池单元13包括多个并联的第三太阳电池单元14，第二太阳电池区域包括第二二极管21以及第四太阳电池单元22，第四太阳电池单元22与第二二极管21反并联，第四太阳电池单元22包括串联的第一子单元221和第二子单元222，第一子单元221和第二子单元222包括多个串联的第五太阳电池单元23，第五太阳电池单元23包括多个并联的第六太阳电池单元24，第三太阳电池区域包括第三二极管31以及第七太阳电池单元32，第七太阳电池单元32与第三二极管31反并联，第七太阳电池单元32包括多个串联的第八太阳电池单元33，第八太阳电池单元33包括多个并联的第九太阳电池单元34，第三太阳电池单元14、第六太阳电池单元24和第九太阳电池单元34均包括一块太阳电池或者多块串联的太阳电池。
在本发明的实施例中，将第一太阳电池区域、第二太阳电池区域、第三太阳电池区域串联，在第一太阳电池区域、第二太阳电池区域以及第三太阳电池区域内的太阳电池出现小范围遮挡时，例如单个太阳电池被树叶等遮挡物遮挡，与该被遮挡太阳电池并联的太阳电池能够形成电流通路，使被遮挡的太阳电池两端承受较小的反压，从而减少被遮挡太阳电池消耗的功率，降低被遮挡太阳电池的温度，减少光伏组件损坏的风险。
图3为第三太阳电池单元、第六太阳电池单元和第九太阳电池单元均包括一块太阳电池的示意图。
图10为第三太阳电池单元、第六太阳电池单元和第九太阳电池单元均包括两块串联的太阳电池的示意图。
图11为第三太阳电池单元、第六太阳电池单元和第九太阳电池单元均包括三块串联的太阳电池的示意图。
图12为第三太阳电池单元、第六太阳电池单元和第九太阳电池单元均包括四块串联的太阳电池的示意图。
图13为第三太阳电池单元、第六太阳电池单元和第九太阳电池单元均包括五块串联的太阳电池的示意图。
进一步的，第一太阳电池单元12和第七太阳电池单元32以直线为对称轴对称设置，第一子单元221和第二子单元22以直线为对称轴对称设置。
在本发明的实施例中，图1为现有的光伏组件的电路示意图。图3为本申请的光伏组件的电路示意图。
图4为本申请的光伏组件被遮挡单块电池示意图，图5为现有的光伏组件被遮挡单块电池示意图，图6为图4和图5所示的遮挡情况下被遮挡电池功率对比，当阵列中某块组件的单块电池遮挡电池面积的20％时，本申请的光伏组件阵列中被遮挡电池不消耗功率，反而能向外输出1.22W功率；而现有的半片组件阵列中被遮挡电池消耗6.17W功率。因此相同遮挡情况下，本申请的光伏组件被遮挡电池片温度较低。两者的温度对比如表1所示：
表1
图7为本申请的光伏组件在竖装情况下遮挡底排电池示意图，图8为现有的光伏组件在竖装情况下遮挡底排电池示意图，图9为图7和图8所示的遮挡情况下两者之间单排电池功率对比，图9中横坐标表示22块组件阵列中遮挡的组件数量，纵坐标表示被遮挡组件阵列的输出功率。本申请的光伏组件阵列在遮挡前15块组件时，阵列输出功率是优于现有半片组件阵列的，其中在遮挡到第9块组件时，本申请的光伏组件阵列的输出功率为5975W，而现有半片组件阵列功率输出为4800W，前者比后者高近1200W，因此本申请的光伏组件能降低阵列中发生底排遮挡时的功率衰减。
图9为本申请的光伏组件在竖装情况下遮挡单排电池示意图，图10为现有的光伏组件在竖装情况下遮挡单排电池示意图，图11为图9和图10所示的遮挡情况下两者之间单排电池功率对比，本申请的第二太阳电池单元所在区域中竖装单列电池遮挡时，两种光伏组件在任意遮挡数量下，输出功率几乎一致。
进一步的，太阳电池之间通过镀锡焊带或者导电胶带进行电连接。
在本发明的实施例中，太阳电池之间通过镀锡焊带或者导电胶带进行电连接，在太阳电池被遮挡造成功率损耗，太阳电池发热时，镀锡焊带或者导电胶带是热的良导体，能够避免太阳电池温度提升过高，有效地保护了光伏组件。
进一步的，第一太阳电池区域包括M1列、N1行太阳电池，其中，2≤M1≤10，8≤N1≤20，
第二太阳电池区域包括M2列、N2行太阳电池，其中，1≤M2≤5，16≤N2≤40，
第三太阳电池区域包括M3列、N3行太阳电池其中，2≤M3≤10，8≤N3≤20。
在本发明的实施例中，能够根据实际情况去排布第一太阳电池区域、第二太阳电池区域以及第三太阳电池区域，提高了光伏组件的可变性。
进一步的，第一太阳电池区域与第二太阳电池区域通过汇流条进行电连接，第二太阳电池区域与第三太阳电池区域通过汇流条进行电连接。
在本发明的实施例中，第一太阳电池区域与第二电池区域通过汇流条进行电连接，第二电池区域与第三电池区域通过汇流条进行电连接，汇流条是一种多层层压结构的导电连接部件，具有低感抗、抗干扰、高频滤波效果好，可靠性好、节省空间、装配简洁快捷等特点。
进一步的，包括第一引出线15和第二引出线35，第一引出线15从第一太阳电池区域远离直线的一侧引出，第二引出线35从第三太阳电池区域远离直线的一侧引出。
在本发明的实施例中，第一引出线和第二引出线分别引出正极和负极，具体的，如果第一引出线引出正极，那么第二引出线引出负极；如果第一引出线引出负极，那么第二引出线引出正极。便于对太阳电池进行排版，对相邻的太阳电池进行电连接，从而降低生产加工难度，使得光伏组件更加容易量产。
进一步的，第一太阳电池区域、第二太阳电池区域和第三太阳电池区域内的太阳电池数量相等。
进一步的，第一太阳电池区域的正极设置在第一太阳电池区域远离直线的一侧，第三太阳电池区域的负极设置在第三太阳电池区域远离直线的一侧，或者，
第一太阳电池区域的负极设置在第一太阳电池区域远离直线的一侧，第三太阳电池区域的正极设置在第三太阳电池区域远离直线的一侧。
在本发明的实施例中，便于对光伏组件的各太阳电池进行电连接，便于对太阳电池进行排版，对相邻的电池片进行电连接，从而降低生产加工难度，使得光伏组件更加容易量产。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种光伏组件电路单元，其特征在于，包括与二极管反向并联的第一太阳电池单元，所述第一太阳电池单元包括多个串联的第二太阳电池单元，所述第二太阳电池单元包括多个并联的第三太阳电池单元，所述第三太阳电池单元包括一块太阳电池或者多块串联的太阳电池。
2.一种光伏组件电路，其特征在于，包括至少两个串联的权利要求1所述的光伏组件电路单元。
3.一种光伏组件，其特征在于，包括依次串联的第一太阳电池区域、第二太阳电池区域和第三太阳电池区域，所述第一太阳电池区域包括第一二极管以及第一太阳电池单元，所述第一太阳电池单元与所述第一二极管反并联，所述第一太阳电池单元包括多个串联的第二太阳电池单元，所述第二太阳电池单元包括多个并联的第三太阳电池单元，所述第二太阳电池区域包括第二二极管以及第四太阳电池单元，所述第四太阳电池单元与所述第二二极管反并联，所述第四太阳电池单元包括串联的第一子单元和第二子单元，所述第一子单元和所述第二子单元包括多个串联的第五太阳电池单元，所述第五太阳电池单元包括多个并联的第六太阳电池单元，所述第三太阳电池区域包括第三二极管以及第七太阳电池单元，所述第七太阳电池单元与所述第三二极管反并联，所述第七太阳电池单元包括多个串联的第八太阳电池单元，所述第八太阳电池单元包括多个并联的第九太阳电池单元，所述第三太阳电池单元、所述第六太阳电池单元和所述第九太阳电池单元均包括一块太阳电池或者多块串联的太阳电池。
4.根据权利要求3所述的光伏组件，其特征在于，所述第一太阳电池单元和所述第七太阳电池单元以直线为对称轴对称设置，所述第一子单元和所述第二子单元以所述直线为对称轴对称设置。
5.根据权利要求3所述的光伏组件，其特征在于，所述太阳电池之间通过镀锡焊带或者导电胶带进行电连接。
6.根据权利要求3所述的光伏组件，其特征在于，所述第一太阳电池区域包括M1列、N1行所述太阳电池，其中，2≤M1≤10，8≤N1≤20，
所述第二太阳电池区域包括M2列、N2行所述太阳电池，其中，1≤M2≤5，16≤N2≤40，
所述第三太阳电池区域包括M3列、N3行所述太阳电池其中，2≤M3≤10，8≤N3≤20。
7.根据权利要求3所述的光伏组件，其特征在于，所述第一太阳电池区域与所述第二太阳电池区域通过汇流条进行电连接，所述第二太阳电池区域与所述第三太阳电池区域通过汇流条进行电连接。
8.根据权利要求3所述的光伏组件，其特征在于，包括第一引出线和第二引出线，所述第一引出线从所述第一太阳电池区域远离所述直线的一侧引出，所述第二引出线从所述第三太阳电池区域远离所述直线的一侧引出。
9.根据权利要求3所述的光伏组件，其特征在于，所述第一太阳电池区域、所述第二太阳电池区域和所述第三太阳电池区域内的所述太阳电池数量相等。
10.根据权利要求3所述的光伏组件，其特征在于，所述第一太阳电池区域的正极设置在所述第一太阳电池区域远离所述直线的一侧，所述第三太阳电池区域的负极设置在所述第三太阳电池区域远离所述直线的一侧，或者，
所述第一太阳电池区域的负极设置在所述第一太阳电池区域远离所述直线的一侧，所述第三太阳电池区域的正极设置在所述第三太阳电池区域远离所述直线的一侧。
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