CN110137293A - 一种全串并联叠瓦光伏组件及其制造方法 - Google Patents

一种全串并联叠瓦光伏组件及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种全串并联叠瓦光伏组件及其制造方法，属于光伏发电技术领域。通过相邻两排间电池片的交错排布，使每一块电池片与其同排的电池片并联，并与其同列的电池片串联，使所有光伏组件形成一个网状混联的电路连接方式，使所有光伏组件共享导电通道。当某个电池单元发生遮挡或损坏以后，靠近被遮挡电池单元的未被遮挡电池单元可以通过临近的并联节点疏导电流，从而将遮挡损失限制在被遮挡单元附近较小的范围内，消除组件热斑效应并降低局部遮挡造成的功率损失，提高了整个系统的发电能力。

Description

一种全串并联叠瓦光伏组件及其制造方法
技术领域
本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种全串并联叠瓦光伏组件及其制造方法。
背景技术
光伏组件是太阳能发电系统中的核心部分，当前光伏组件主要存在以下问题：
1、光伏组件内电池片串联连接，小的局部遮挡将造成大的功率损耗，并造成热斑加速组件老化，这种问题在双面发电光伏组件中更为明显；
2、光伏组件在生产、运输和使用过程中易产生太阳电池片隐裂，常规光伏组件中的隐裂太阳电池片将造成光伏组件中电流通道不通程度的减小以及太阳电池片间的电学失配，造成组件功率降低；
3、普通叠瓦组件通过在电池片背面增加部分并联汇流条，实现了电池片的部分并联，一定程度上增加了组件抗局部遮挡和局部隐裂的能力，但是这种方法耗材大，同时背面增加的汇流条将严重影响光伏组件背面发电能力，无法应用于双面发电光伏组件。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种全串并联叠瓦光伏组件及其制造方法，通过相邻两排间电池片的交错排布，使每一块电池片与其同排的电池片并联，并与其同列的电池片串联，使所有光伏组件形成一个共享导电通道，减少局部遮挡或部分损坏后产生的功率损失，消除热斑效应，提高整个系统的发电能力。
本发明是通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种全串并联叠瓦光伏组件，包括多排阵列排布的若干电池片，电池片的正面设有上沿电极，背面设有下沿电极，每一排中的若干电池片沿上沿电极方向排列，相邻电池片的下沿电极与上沿电极连接，并且第n+1排电池片沿上沿电极方向偏移位移X；其中n＝1，3，5，7……。
优选地，1mm≤X≤电池片边长的50％。
优选地，电池片为单面太阳能发电电池片或双面太阳能发电电池片。
优选地，电池片为不经切割的整块电池片或者预切好的电池片。
进一步优选地，预切好的电池片的切割比例为1/2、1/4或1/6。
优选地，上沿电极与下沿电极平行设置。
本发明公开了上述全串并联叠瓦光伏组件的制造方法，包括以下步骤：
1)沿电池片的上沿电极方向布置第一排电池片；
2)使第二排电池片沿上沿电极方向与第一排电池片偏移位移X，使第二排电池片的下沿电极压在第一排电池片的上沿电极上，连接上沿电极和下沿电极；
3)使第三排电池片沿上沿电极方向与第二排电池片偏移位移-X，使第三排电池片的下沿电极压在第二排电池片的上沿电极上，连接上沿电极和下沿电极；
4)使第四排电池片沿上沿电极方向与第三排电池片偏移位移X，使第四排电池片的下沿电极压在第三排电池片的上沿电极上，连接上沿电极和下沿电极；
5)以此类推，直到第n排电池片布置完毕，完成全串并联叠瓦光伏组件的制造。
优选地，上沿电极与下沿电极通过导电胶粘结或者焊带焊接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的一种全串并联叠瓦光伏组件，通过相邻两排间电池片的交错排布，使每一块电池片与其同排的电池片并联，并与其同列的电池片串联，使所有光伏组件形成一个网状混联的电路连接方式，使所有光伏组件共享导电通道。对于普通叠瓦光伏组件，当遮挡以后被遮挡电池单元允许通过的电流降低(等效电阻升高)，整个串联的长串都会因为被遮挡电池单元的电流降低而受到钳制作用，损失整个电池串的发电量；但是本发明的全串并联叠瓦光伏组件，当遮挡以后，靠近被遮挡电池单元的未被遮挡电池单元可以通过临近的并联节点疏导电流，从而将遮挡损失限制在被遮挡单元附近较小的范围内，消除组件热斑效应并降低局部遮挡造成的功率损失，提高了整个系统的发电能力。
进一步地，位移X为1mm～电池片边长的50％，提供并排电池片间的并联接点，为横向电流传输提供通道。
进一步地，电池片为单面太阳能发电电池片或双面太阳能发电电池片，全串并联叠瓦的结构均能够起到很好的效果，改变了现有技术的汇流条无法应用于双面太阳能发电电池片的缺点，可以根据实际情况选择电池片的型式。
进一步地，电池片为不经切割的整块电池片或者预切好的电池片，可以根据实际场地的情况，合理选择电池片的型式，便于后续的组装、排布。
更进一步地，预切好的电池片的切割比例为1/2、1/4或1/6，便于后续的叠装和拼接。
进一步地，上沿电极与下沿电极平行设置，方便并排电池片间的电极连接。
本发明还公开了上述全串并联叠瓦光伏组件的制造方法，将相邻两排间电池片的交错排布，使每一块电池片与其同排的电池片并联，并与其同列的电池片串联，使所有光伏组件形成一个网状混联的电路连接方式，使所有光伏组件共享导电通道。该方法操作简便，能够利用现有的生产线实现大规模批量生产。
进一步地，上沿电极与下沿电极通过导电胶粘结或者焊带焊接，加工质量好、工艺成熟，能够成熟应用在现有的生产线上。
附图说明
图1为本发明的全串并联叠瓦光伏组件整体结构示意图；
图2为本发明的全串并联叠瓦光伏组件错位排布叠压示意图；
图3为本发明的全串并联叠瓦光伏组件的制造流程示意图；
图4为本发明的全串并联叠瓦光伏组件与常规叠瓦光伏组件的电路网络与电流流向对比示意图；
图5为本发明的全串并联叠瓦光伏组件在不同遮挡状态下的I-V曲线变化趋势图；
图6为常规叠瓦光伏组件在不同遮挡状态下的I-V曲线变化趋势图。
图中：1为电池片；1-1为上沿电极；1-2为下沿电极；310为串并联叠瓦阵列；311为一号机械臂；312为二号机械臂；313为三号机械臂；321为上料台，322为分检台；323为导电胶涂布台；324为叠片传送带；325为烘箱。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细描述：
图1为全串并联叠瓦光伏组件整体结构示意图，由电池片1构成若干排列组成的阵列。电池片1的正面设有上沿电极1-1，背面设有下沿电极1-2，每一排中的若干电池片1沿上沿电极1-1方向排列，相邻电池片1的下沿电极1-2与上沿电极1-1连接，并且第n+1排电池片1沿上沿电极1-1方向偏移位移量为X，其中n＝1，3，5，7……；即相邻两排交错设置。其中X的取值为：1mm～电池片边长的50％。电池片1可以是单面太阳能发电电池片，也可以是双面太阳能发电电池片。电池片1可以是不经切割的整块电池片，也可以是预切好的电池片，切割比例可以为1/2、1/4或1/6等便于拼接和组装的数值。上沿电极1-1与下沿电极1-2平行设置。上沿电极1-1与下沿电极1-2通过导电胶粘结或者焊带焊接。
图2为本发明的全串并联叠瓦光伏组件错位排布叠压示意图，相邻两排间的电池片1交错排布，第i排一块电池片1的上沿电极1-1同时连接第i-1排两块电池片1的下沿电极1-2，并且该第i排一块电池片1下沿电极1-2同时连接第i+1排两块电池片1的上沿电极1-1，形成串并联结合的网状混联的电路连接方式。制造时，包括以下步骤：
1)沿电池片1的上沿电极1-1方向布置第一排电池片1；
2)使第二排电池片1沿上沿电极1-1方向与第一排电池片1偏移位移X，使第二排电池片1的下沿电极1-2压在第一排电池片1的上沿电极1-1上，连接上沿电极1-1和下沿电极1-2；
3)使第三排电池片1沿上沿电极1-1方向与第二排电池片1偏移位移-X，即和第一排电池片1平行对齐，使第三排电池片1的下沿电极1-2压在第二排电池片1的上沿电极1-1上，连接上沿电极1-1和下沿电极1-2；
4)使第四排电池片1沿上沿电极1-1方向与第三排电池片1偏移位移X，即和第二排电池片1平行对齐，使第四排电池片1的下沿电极1-2压在第三排电池片1的上沿电极1-1上，连接上沿电极1-1和下沿电极1-2；
5)以此类推，直到第n排电池片1布置完毕，完成全串并联叠瓦光伏组件的制造。
最后，使用汇流条将位于第一排电池片1背面的下沿电极1-2并联并引出，使用汇流条将位于最后一排电池片1正面的上沿电极1-1并联并引出。
下面以本发明的全串并联叠瓦光伏组件在某制造台架上的制造流程为例，对本发明的制造流程进行进一步地说明：
如图3，一号机械臂311从上料台321吸取预切好的电池片1传送至分检台322进行分检，分检合格的电池片1由二号机械臂312吸取传递到导电胶涂布台323进行电池片1正面上沿电极1-1进行上胶工序，三号机械臂313将上好导电胶的电池片1依次吸取叠放在叠片传送带324上。在叠放过程中先通过三号机械臂313从起始位置A开始在y方向的步进依次移动一个电池片1的长度，在叠片传送带324上放置成第一电池片排。然后叠片传送带324向x方向步进移动一个电池片1宽度。三号机械臂313从起始位置B开始在y方向步进依次移动一个电池片1的长度，在叠片传送带324上放置成第二电池片排。然后叠片传送带324向在x方向步进移动一个电池片宽度。A位置和B位置在y方向存在一个小位移，因此第一电池片排与第二电池片排在y方向存在一个交错，形成图2所示的电池片错位排布。重复上述过程，电池排数量逐渐增加并依次通过烘箱325进行导电胶烘干固化，最终形成一整块光伏组件的电池片串并联叠瓦阵列310。该阵列再送后续工序进行封装。
本实施例采用的是导电胶粘结上沿电极1-1与下沿电极1-2的工艺，也可以采用焊带焊接的工艺来连接上沿电极1-1与下沿电极1-2。
图4为本发明的全串并联叠瓦光伏组件与常规叠瓦光伏组件的电路网络与电流流向对比示意图，当某电池单元遮挡或是损坏以后，被遮挡电池单元允许通过的电流降低，整个串联的长串都会因为被遮挡电池单元的电流降低而受到钳制作用，损失整个电池串的发电量。而在本发明的全串并联叠瓦光伏组件中，靠近被遮挡电池单元的未被遮挡电池单元可以通过临近的并联节点疏导电流，从而将遮挡损失限制在被遮挡单元附近较小的范围内。
对常规叠瓦光伏组件和本发明的全串并联叠瓦光伏组件的任意局部单元在不同遮挡状态下进行测试，初始为不加遮挡，遮挡条件1为遮挡面积占光伏组件总面积5％，遮挡条件2为遮挡面积占光伏组件总面积10％，遮挡条件3为遮挡面积占光伏组件总面积30％物，遮挡条件4为遮挡面积占光伏组件总面积50％。I-V曲线变化趋势图如图5、图6，从上到下为初始、遮挡条件1、遮挡条件2、遮挡条件3、遮挡条件4的曲线，由图可以看出在各种遮挡条件下本发明的全串并联叠瓦光伏组件均无常规组件的多级台阶状结构，表明本发明的全串并联叠瓦光伏组件完全没有热斑效应。同时各遮挡状态下的实际输出功率相对于常规叠瓦组件均有明显提升，关键参数如表1。
表1串并联叠瓦组件与常规叠瓦组件关键参数对比
需要说明的是，实施例中所述仅是本发明的一种优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种全串并联叠瓦光伏组件，其特征在于，包括多排阵列排布的若干电池片(1)，电池片(1)的正面设有上沿电极(1-1)，背面设有下沿电极(1-2)，每一排中的若干电池片(1)沿上沿电极(1-1)方向排列，相邻电池片(1)的下沿电极(1-2)与上沿电极(1-1)连接，并且第n+1排电池片(1)沿上沿电极(1-1)方向偏移位移X；其中n＝1，3，5，7……。
2.根据权利要求1所述的全串并联叠瓦光伏组件，其特征在于，1mm≤X≤电池片(1)边长的50％。
3.根据权利要求1所述的全串并联叠瓦光伏组件，其特征在于，电池片(1)为单面太阳能发电电池片或双面太阳能发电电池片。
4.根据权利要求1所述的全串并联叠瓦光伏组件，其特征在于，电池片(1)为不经切割的整块电池片或者预切好的电池片。
5.根据权利要求4所述的全串并联叠瓦光伏组件，其特征在于，预切好的电池片的切割比例为1/2、1/4或1/6。
6.根据权利要求1所述的全串并联叠瓦光伏组件，其特征在于，上沿电极(1-1)与下沿电极(1-2)平行设置。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的全串并联叠瓦光伏组件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)沿电池片(1)的上沿电极(1-1)方向布置第一排电池片(1)；
2)使第二排电池片(1)沿上沿电极(1-1)方向与第一排电池片(1)偏移位移X，使第二排电池片(1)的下沿电极(1-2)压在第一排电池片(1)的上沿电极(1-1)上，连接上沿电极(1-1)和下沿电极(1-2)；
3)使第三排电池片(1)沿上沿电极(1-1)方向与第二排电池片(1)偏移位移-X，使第三排电池片(1)的下沿电极(1-2)压在第二排电池片(1)的上沿电极(1-1)上，连接上沿电极(1-1)和下沿电极(1-2)；
4)使第四排电池片(1)沿上沿电极(1-1)方向与第三排电池片(1)偏移位移X，使第四排电池片(1)的下沿电极(1-2)压在第三排电池片(1)的上沿电极(1-1)上，连接上沿电极(1-1)和下沿电极(1-2)；
5)以此类推，直到第n排电池片(1)布置完毕，完成全串并联叠瓦光伏组件的制造。
8.根据权利要求7所述的全串并联叠瓦光伏组件的制造方法，其特征在于，上沿电极(1-1)与下沿电极(1-2)通过导电胶粘结或者焊带焊接。
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