CN112186057B - 一种并联-串联结构光伏组件 - Google Patents

一种并联-串联结构光伏组件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种并联‑串联结构光伏组件，属于太阳能电池制造领域，用以解决汇流条导致组件面积较大的问题，所述光伏组件包括：多个电池串组、汇流条和外置接线盒；所述汇流条设置在所述多个电池串组的两端，所述多个电池串组通过所述汇流条实现串联；所述外置接线盒中包括多个旁路二极管，所述旁路二极管与所述电池串组一一对应；所述旁路二极管与相对应的电池串组并联。本发明提供的技术方案能够提高封装效率并减低汇流条引出线处电池裂片或隐裂的风险。

Description

一种并联-串联结构光伏组件
技术领域
本发明涉及太阳能电池制造领域，尤其涉及一种并联-串联结构光伏组件。
背景技术
并联-串联结构的光伏组件因需要并联旁路二极管而需要较多汇流带，而光伏组件内部电池片与汇流带之间需要保持一定的距离，这意味着使用的汇流带越多，光伏组件的宽度或长度越大，从而导致组件面积较大，进而降低了封装效率。此外，在上述情况下，如果人工设置汇流条，会提高引出线处电池裂片或隐裂的风险。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种并联-串联结构光伏组件以解决至少一个上述技术问题。
本发明提供了一种并联-串联结构光伏组件，包括：多个电池串组、汇流条和外置接线盒；
所述汇流条设置在所述多个电池串组的两端，所述多个电池串组通过所述汇流条实现串联；
所述外置接线盒中包括多个旁路二极管，所述旁路二极管与所述电池串组一一对应；
所述旁路二极管与相对应的电池串组并联。
进一步地，在所述多个电池串组组成的串联电路中，所述汇流条在起始的电池串组的正极处或负极处形成所述串联电路的第一引出端；所述汇流条在末端的电池串组的负极处或正极处形成所述串联电路的第二引出端；
所述第一引出端和所述第二引出端分别通过接线柱与所述外置接线盒连接。
进一步地，所述外置接线盒，还包括：盒体、连接器、连接部和盒盖；
所述连接器、所述连接部和所述多个旁路二极管均安装在所述盒体与所述盒盖形成的空间内；
各所述旁路二极管的两端分别与连接部连接，所述连接部设置在所述连接器上。
进一步地，在所述电池串组的数量为奇数时，所述光伏组件还包括：正极线盒和负极接线盒；
所述正极线盒和所述负极接线盒设置在所述光伏组件的面板上，且所述正极线盒的安装位置和所述负极接线盒的安装位置互为对角；
所述正极线盒和所述负极接线盒分别通过线缆和所述外置接线盒连接。
进一步地，所述正极接线盒包括：正极连接器和线路连接器；
所述正极连接器为所述光伏组件的正极输出端；
所述线路连接器连通所述电池串组的电极及其对应的旁路二极管。
进一步地，所述负极接线盒包括：线路连接器和负极连接器；
所述线路连接器连通所述电池串组的电极及其对应的旁路二极管；
所述负极连接器为所述光伏组件的负极输出端。
进一步地，在所述电池串组的数量为偶数时，所述光伏组件还包括：正极接线盒、线路接线盒和负极接线盒；
所述正极接线盒、所述线路接线盒和所述负极接线盒设置在所述光伏组件的面板上，其中，所述正极接线盒的安装位置和所述负极接线盒的安装位置位于所述面板的同一侧，所述线路接线盒位于所述面板的另一侧；
所述正极接线盒、所述线路接线盒和所述负极接线盒分别通过线缆和所述外置接线盒连接。
进一步地，所述正极接线盒包括：正极连接器和线路连接器；
所述正极连接器为所述光伏组件的正极输出端；
所述线路连接器连通所述电池串组的电极及其对应的旁路二极管。
进一步地，所述负极接线盒包括：负极连接器；
所述负极连接器为所述光伏组件的负极输出端。
进一步地，所述线路接线盒包括：线路连接器；
所述线路连接器连通所述电池串组的电极及其对应的旁路二极管。
本发明提供了一种并联-串联结构光伏组件，通过将旁路二极管置于外置接线盒中，使得电池串组与旁路二极管连线可以设置在光伏组件的外部，因而光伏组件内部不需要再设置汇流条，从根本上降低了光伏组件的尺寸以及降低出线处电池裂片或隐裂的风险。同时，汇流条设置在电池串组的两端实现个电池串组的串联，在不改变电路基本结构的条件下，实现了降低光伏组件的尺寸的目的，因此本发明提供的方案具有很强的适用性。此外，接线盒外置，在光伏组件受遮蔽时，有效避免了由于二极管温度升高而导致光组件接线盒区域产生热斑的风险。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1现有技术的竖排并联-串联结构的(半片)光伏组件结构示意图；
图2现有技术的另一种竖排串联-并联结构的(半片)光伏组件结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种竖排并联-串联结构的(半片)光伏组件结构示意图
图4为本发明实施例提供的一种并联-串联结构的(半片)光伏组件电气示意图(等效于图3电气图)；
图5为本发明实施例提供的一种竖排并联-串联结构的(半片)光伏组件总装背面示意图；
图6为本发明实施例提供的正极接线盒和负极接线盒的位置关系是示意图；
图7为本发明实施例提供的正极接线盒结构示意图；
图8为本发明实施例提供的负极接线盒结构示意图；
图9为本发明实施例提供的外置接线盒结构示意图；
图10为本发明实施例提供的正极接线盒、负极接线盒和外置接线盒连接示意图；
图11为本发明实施例提供的另一种并联-串联结构的(半片)光伏组件电气示意图；
图12为本发明实施例提供的正极接线盒、负极接线盒、线路接线盒和外置接线盒连接示意图；
图13为本发明实施例提供的正极接线盒、负极接线盒和线路接线盒的位置关系示意图。
附图标记：
1-电池串组；11-电池串；2-汇流条；3-正极接线盒；31-盒体(正极接线盒)；32-正极连接部(正极接线盒)；33-负极连接部(正极接线盒)；34-第一连接器(正极接线盒)；35-第二连接器(正极接线盒)；36-第三连接器(正极接线盒)37-第四连接器(正极接线盒)；4-负极接线盒；41-盒体(负极接线盒)；42-负极连接部(负极接线盒)；43-正极连接部(负极接线盒)；44-第一连接器(负极接线盒)；45-第二连接器(负极接线盒)；46-第三连接器(负极接线盒)；47-第四连接器(负极接线盒)；5-外置接线盒；51-盒体；52-第一连接部；53-第二连接部；54-第三连接部；55-第一旁路二极管；56-第二旁路二极管；57-第三旁路二极管；A-第四旁路二极管；58-第一连接器(外置接线盒)；59-第二连接器(外置接线盒)；510-第三连接器(外置接线盒)；511-第四连接器(外置接线盒)；512-第五连接器；513-第六连接器；514-第七连接器；515-第八连接器；516-第四连接部；6-线路接线盒；61-盒体(线路接线盒)；62-负极连接部(线路接线盒)；63-正极连接部(线路接线盒)；64-第一连接器(线路接线盒)；65-第二连接器(线路接线盒)；66-第三连接器(线路接线盒)67-第四连接器(线路接线盒)。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
随着行业内太阳能高效电池研究的不断进步，目前大部分单多晶电池组件的额定工作电流较高，电流在流经组件内部的焊带时会产生功率损耗，这部分损耗主要转化为焦耳热(Ploss＝I2R)存在于组件内部。特别是随着电池片的尺寸不断变大，组件电流将会不断的增大，这部分的损失也将越来越大。
为了解决这个问题，切片组件是行之有效的办法，切片电池技术是使用激光切割法沿着垂直于电池主栅线的方向将标准规格的电池片切成尺寸相同的若干个切片电池片；以半片组件为例，由于电池片的电流和电池片面积有关，如此就可把通过主栅线的电流降低到整片的1/2，当半片电池串联以后，正负回路上电阻不变，这样功率损耗就降低为原来的1/4(Ploss＝1/4*I2R)，从而最终降低了组件的功率损失，提高了封装效率和填充因子。一般的，半片电池组件比同版型的组件能提升5-10瓦(2％-4％)甚至更高。
电池片需要通过汇流带汇流以及并连旁路二极管，且电池片与汇流带之间需要保持一定的距离，其中旁路二极管可以防止因电池片故障而导致的整个光伏组件无法输出电量。如图1和图2所示，图中黑色线条为汇流带，图1中汇流带导致光伏组件宽度增加10-30mm，图2中汇流带导致光伏组件宽度增加10-20mm。因而，如何在不改变基础电路结构的情况下，减少光伏组件尺寸是本领域的热点问题。
为了解决该问题，本发明实施例提供了一种并联-串联结构光伏组件如图3-13图所示，本发明实施例提供了一种并联-串联结构光伏组件，包括：电池串组1、汇流条2、正极接线盒3、负极接线盒4和外置接线盒5。
汇流条2设置在多个电池串组1的两端，多个电池串组1通过汇流条2实现串联。例如，电池串组1包括2个并联的太阳能电池串11，其中太阳能电池串11包含有20片切片电池片，切片电池片为1/2片。在多个电池串组组成的串联电路中，汇流条2在第一个电池串组的正极处形成光伏组件的第一引出端；汇流条2在最后一个电池串组的负极处形成光伏组件的第二引出端。
为了减少汇流条2使用，设置外置接线盒5，外置接线盒5中包括多个旁路二极管，如第一旁路二极管55、第二旁路二极管56、第三旁路二极管57，旁路二极管与电池串组1一一对应，旁路二极管与相应的电池串组并联。具体地，图3中左侧、中间和右侧的电池串组分别对应图5中左侧、中间和右侧的旁路二极管。
如图9所示，除了多个旁路二极管，外置接线盒5还包括：盒体51、多个连接器，如第一连接器58、第二连接器59、第三连接器510、第四连接器511、第五连接器512、第六连接器513、多个连接部，如第一连接部52、第二连接部53、第三连接部54和盒盖。其中，盒盖没有在附图中出现，多个连接器、多个连接部和多个旁路二极管安装在盒体51和盒盖形成的空间内。各旁路二极管的两端连接连接部，连接部设置在连接器上。具体地，第一旁路二极管55两端连接第三连接部54，第二旁路二极管56两端连接第二连接部53，第三旁路二极管57两端连接第一连接部52。第一连接器58和第一连接器59设置在第三连接部54上，第三连接器510和第四连接器511设置在第二连接部53上，第五连接器512和第六连接器513设置在第一连接部52上。
为了便于将汇流条2中的电流引出以及防止引出的线缆杂乱，在本发明实施例中，除了设置外置接线盒5之外，还需要其他接线盒。其他接线盒方式设置与电池串组的数量有关系。除了外置接线盒5之外，在本发明实施例中，将连接器分为三类：正极连接器、线路连接器、负极连接器，连接光伏组件的正极的为正极连接器，连接光伏组件的负极的为负极连接器，其余的为线路连接器。其中，其他接线盒上均设有接线柱，以便于连接光伏组件上的汇流条。
在电池串组的数量为奇数时，如图3所示，光伏组件的正极在电池串组的左上方，光伏组件的负极在电池串组的右下方，因此在光伏组件的面板上，设置正极接线盒3和负极接线盒4，且正极接线盒3的安装位置和负极接线盒4的安装位置互为对角，具体地参见图5和图6。在本发明实施例中，以3个电池串组为例对在电池串组的数量为奇数的情况进行说明，其他奇数情况均可以参考3个电池串组的情况。
其中，正极接线盒如图7和图10所示，包括：包括盒体、正极连接部、负极连接部、连接器和盒盖。其中，盒盖没有出现在附图中。第一连接器34和第二连接器35连接在正极连接部32上，第三连接器36和第四连接器37连接在负极连接部33上。第一连接器34为光伏组件的正极，第二连接器35、第三连接器36和第四连接器37连通电池串组的电极及其对应的旁路二极管。具体地，如图9和图10所示，第二连接器35连接外置接线盒5中的第一连接器58，进而连通第一旁路二极管55及其对应的电池串组。第三连连接器36连接外置接线盒5中的第三连接器510，进而连通第二旁路二极管56及其对应的电池串组。第四连接器37连接外置接线盒5中的第五连接器512，进而连通第三旁路二极管57及其对应的电池串组。
负极接线盒4如图8和图10所示，包括：盒体、负极连接部、正极连接部、连接器和盒盖。其中，盒盖没有出现在附图中。第一连接器44和第二连接器45连接在负极连接部42上，第三连接器46和第四连接器47连接在正极连接部43上。第一连接器44为光伏组件的负极，第二连接器45、第三连接器46和第四连接器47连通电池串组的电极及其对应的旁路二极管。具体地，如图9和图10所示，负极接线盒的第二连接器45连接外置接线盒5中的第六连接器513，进而连通第三旁路二极管57及其对应的电池串组。第三连接器46连接外置接线盒5中的第四连接器511，进而连通第二旁路二极管56及其对应的电池串组。负极接线盒的第四连接器47连接外置接线盒5中的第二连接器59，进而连通第一旁路二极管55及其对应的电池串组。
在电池串组的数量为偶数时，如图11所示，光伏组件的正极在电池串组的左上方，光伏组件的负极在电池串组的右上方，因此在光伏组件的面板上，设置正极接线盒3、负极接线盒4和线路接线盒6，且正极接线盒3的安装位置和负极接线盒4的安装位置位于面板的同一侧，线路接线盒6位于面板的另一侧具体地参见图13。在本发明实施例中，以4个电池串组为例对在电池串组的数量为偶数的情况进行说明，其他偶数情况均可以参考4个电池串组的情况。需要说明的是，无论电池串组的数量为奇数还是偶数，正极接线盒3的结构都是一样的。
对于4个电池串组，外置接线盒5需要增加一个旁路二极管A及其相应的连接器和连接部。
线路接线盒6，如图12所示，包括：盒体、负极连接部、连接器和盒盖。其中，盒盖没有在图中展示出来。第一连接器64和第二连接器65连接在负极连接部62上，第三连接器66和第四连接器67连接在正极连接部63上。具体地，如图11和图12所示，第一连接器64通过外置接线盒5中的连接器连接第四旁路二极管A及其对应的电池串组，第二连接器65连接外置接线盒5中的第六连接器513，进而连通第三旁路二极管57及其对应的电池串组。第三连接器66连接外置接线盒5中的连接器第四511，进而连通第二旁路二极管56及其对应的电池串组。第四连接器67连接外置接线盒5中的第二连接器59，进而连通第一旁路二极管55及其对应的电池串组。
实施例1
一种并联-串联结构光伏组件，包括电池串组1、汇流条2，正极接线盒3、负极接线盒4以及外置接线盒5。
电池串组1包括2个并联的太阳能电池串11，其中太阳能电池串11包含有20片切片电池片，切片电池片为1/2片。
如图7所示，正极接线盒3包括盒体31、正极连接部32、负极连接部33、与正极连接部32连接的第一连接器34、与正极连接部32连接的第二连接器35、与负极连接部33连接的第三连接器36、与负极连接部33连接的第四连接器37。
如图8所示，负极接线盒4包括盒体41、负极连接部42、正极连接部43、与负极连接部42连接的第一连接器44、与负极连接部42连接的第二连接器45、与正极连接部连接的第三连接器46、与正极连接部连接的第四连接器47。
如图9所示，外置接线盒5包括盒体51、第一连接部52、第二连接部53、第三连接部54、第一旁路二极管55、第二旁路二极管56、第三旁路二极管57、第一连接器58、第二连接器59、第三连接器510、第四连接器511、第五连接器512、第六连接器513。
如图10所示，外置接线盒5的第一连接器58与正极接线盒3的第二连接器35连接，外置接线盒5的第二连接器59与负极接线盒4的第四连接器47连接，外置接线盒5的第一连接器58与外置接线盒5的第二连接器59之间通过外置接线盒5的第一连接部54相连接，其中，第一连接部54中设置有第一旁路二极管55。
如图10所示，外置接线盒5的第三连接器510与正极接线盒3的第三连接器36连接，外置接线盒5的第四连接器511与负极接线盒4的第三连接器46连接，外置接线盒5的第三连接器510与外置接线盒5的第四连接器511之间通过外置接线盒5的第二连接部53相连接，其中，第二连接部53中设置有第二旁路二极管56。
如图10所示，外置接线盒5的第五连接器512与正极接线盒3的第四连接器37连接，外置接线盒5的第六连接器513与负极接线盒4的第二连接器45连接，外置接线盒5的第五连接器512与外置接线盒5的第六连接器513之间通过外置接线盒5的第三连接部52相连接，其中，第三连接部52中设置有第三旁路二极管57。
实施例2
一种并联-串联结构光伏组件，包括电池串组1、汇流条2，正极接线盒3、负极接线盒4、外置接线盒5以及线路接线盒6。
如图7所示，正极接线盒3包括盒体31、正极连接部32、负极连接部33、与正极连接部32连接的第一连接器34、与正极连接部32连接的第二连接器35、与负极连接部33连接的第三连接器36、与负极连接部33连接的第四连接器37以及盒盖38。
如图12所示，负极接线盒4包括盒体41、负极连接部42、与负极连接部42连接的第一连接器44、与负极连接部42连接的第二连接器45。
如图12所示，线路接线盒6包括盒体61、负极连接部62、正极连接部63、与负极连接部62连接的第一连接器64、与负极连接部62连接的第二连接器65、与正极连接部连接的第三连接器66、与正极连接部连接的第四连接器67。
如图12所示，外置接线盒5包括盒体51(参见图9)、第一连接部52、第二连接部53、第三连接部54、第四连接部516；第一旁路二极管55、第二旁路二极管56、第三旁路二极管57、第四旁路二极管A；第一连接器58、第二连接器59、第三连接器510、第四连接器511、第五连接器512、第六连接器513；514-第七连接器；515-第八连接器。
如图12所示，外置接线盒5的第一连接器58与正极接线盒3的第二连接器35连接，外置接线盒5的第二连接器59与线路接线盒6的第四连接器67连接，外置接线盒5的第一连接器58与外置接线盒5的第二连接器59之间通过外置接线盒5的第一连接部54连接，其中，第一连接部54中设置有第一旁路二极管55。
如图12所示，外置接线盒5的第三连接器510与正极接线盒3的第三连接器36连接，外置接线盒5的第四连接器511与线路接线盒6的第三连接器66连接，外置接线盒5的第三连接器510与外置接线盒5的第四连接器511之间通过外置接线盒5的第二连接部53连接，其中，第二连接部53中设置有第二旁路二极管56。
如图12所示，外置接线盒5的第五连接器512与正极接线盒3的第四连接器37连接，外置接线盒5的第六连接器513与线路接线盒6的第二连接器65连接，外置接线盒5的第五连接器512与外置接线盒5的第六连接器513之间通过外置接线盒5的第三连接部52连接，其中，第三连接部52中设置有第三旁路二极管57。
如图12所示，外置接线盒5的第八连接器515与线路接线盒6的第一连接器64连接，外置接线盒5的第七连接器514与负极接线盒4的第二连接器45连接，外置接线盒5的第八连接器515与外置接线盒5的第七连接器514通过外置接线盒5的第四连接部516连接，其中，第四连接部516中设置有第四旁路二极管A。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种并联-串联结构光伏组件，其特征在于，包括：多个电池串组、汇流条和外置接线盒；
所述汇流条仅设置在所述多个电池串组的两端，所述多个电池串组通过所述汇流条实现串联；
所述外置接线盒中包括多个旁路二极管，所述旁路二极管与所述电池串组一一对应；所述外置接线盒没有直接与电池串组连接；
所述旁路二极管与相对应的电池串组并联；
在电池串组的数量为奇数时，所述光伏组件还包括：正极线盒和负极接线盒；正极接线盒包括盒体、正极连接部、负极连接部、连接器和盒盖，正极接线盒的第一连接器和正极接线盒的第二连接器连接在正极接线盒的正极连接部上，正极接线盒的第三连接器和正极接线盒的第四连接器连接在正极接线盒的负极连接部上，正极接线盒的第一连接器为光伏组件的正极，正极接线盒的第二连接器、第三连接器和第四连接器连通电池串组的电极及其对应的旁路二极管；
负极接线盒包括：盒体、负极连接部、正极连接部、连接器和盒盖，负极接线盒的第一连接器和负极接线盒的第二连接器连接在负极接线盒的负极连接部上，负极接线盒的第三连接器和负极接线盒的第四连接器连接在负极接线盒的正极连接部上，负极接线盒的第一连接器为光伏组件的负极，负极接线盒的第二连接器、第三连接器和第四连接器连通电池串组的电极及其对应的旁路二极管；
所述正极接线盒和所述负极接线盒设置在所述光伏组件的面板上，且所述正极接线盒的安装位置和所述负极接线盒的安装位置互为对角；
所述正极接线盒和所述负极接线盒分别通过线缆和所述外置接线盒连接；
在电池串组的数量为偶数时，所述光伏组件还包括：正极接线盒、负极接线盒和线路接线盒；无论电池串组的数量为奇数还是偶数，正极接线盒的结构都是一样的；
负极接线盒包括盒体、负极连接部、与负极连接部连接的第一连接器、与负极连接部连接的第二连接器；
线路接线盒包括：盒体、负极连接部、正极连接部、连接器和盒盖，线路接线盒的第一连接器和线路接线盒的第二连接器连接在负极连接部上，线路接线盒的第三连接器和线路接线盒的第四连接器连接在正极连接部上；
所述正极接线盒、所述线路接线盒和所述负极接线盒设置在所述光伏组件的面板上，其中，所述正极接线盒的安装位置和所述负极接线盒的安装位置位于所述面板的同一侧，所述线路接线盒位于所述面板的另一侧；
所述正极接线盒、所述线路接线盒和所述负极接线盒分别通过线缆和所述外置接线盒连接；
除了外置接线盒之外的其他接线盒上均设有接线柱，用于连接光伏组件上的汇流条。
2.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，
在所述多个电池串组组成的串联电路中，所述汇流条在起始的电池串组的正极处或负极处形成所述串联电路的第一引出端；所述汇流条在末端的电池串组的负极处或正极处形成所述串联电路的第二引出端；
所述第一引出端和所述第二引出端分别通过接线柱与所述外置接线盒连接。
3.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，
所述外置接线盒，还包括：盒体、连接器、连接部和盒盖；
所述连接器、所述连接部和所述多个旁路二极管均安装在所述盒体与所述盒盖形成的空间内；
各所述旁路二极管的两端分别与连接部连接，所述连接部设置在所述连接器上。
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