CN113659025B - 一种光伏组件排布结构及其实现方法 - Google Patents

一种光伏组件排布结构及其实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光伏组件排布结构,包括若干个设置在层压件内的电池串,其中,层压件的背部分别设有若干个带旁路功能的第一接线盒和若干个仅实现互联功能的第二接线盒,若干个第一接线盒与若干个第二接线盒之间通过连接导线连接,若干个电池串与对应的第一接线盒或第二接线盒连接;本发明还公开了一种光伏组件排布结构的实现方法。将层压件内通过汇流条互联的结构转换为光伏组件外部互联的结构,减少了内部互联的设计以及降低了内部互联工艺的难度,并且改善了正面的外观,降低了焊接难度,同时还解决了现有技术中层压件内部容易短路发热的问题。

Description

一种光伏组件排布结构及其实现方法
技术领域
本发明属于光伏组件技术领域,具体涉及一种光伏组件排布结构及其实现方法。
背景技术
随着光伏行业不断蓬勃发展,光伏发电组件产品的应用范围越来越广泛,但是受光伏产品的自身结构限制,许多针对应用场景的特殊结构组件需求,往往无法实现。
目前市场上通用的组件结构,光伏组件发电层压件内部包括光伏电池、焊带汇流条等互联结构、透光玻璃、耐候封装材料等;以典型晶体硅光伏单玻层压件为例:层压件的厚度在5mm左右,其中还包括3.2mm厚度的透光玻璃,即电池、焊带汇流条、两层封装EVA、背板等各种内部结构叠加厚度只有1.8mm,考虑到方形大尺寸电池片易碎,大量的电池片互联,组成长宽尺寸在2m*1m大小层压件,层压件在排版设计中往往只能以最简单的结构互联。
在这种通用的结构中,组件需要偶数串来形成回路,奇数串时,往往需要使用一根汇流条替代其中一个电池串,对应组件宽度增加15mm左右,汇流条使用量增加1.5m,并且汇流条层压后容易弯曲,影响组件外观,特别是黑色组件,正面银色汇流条非常突兀,单串的接线盒二极管对应电池片数量只有其它串的一半,工艺难度和成本上增加明显。以及现在210mm电池片产品宽度方向6串电池太宽,玻璃供应与载荷都存在问题。
针对客户特殊组件产品需求(应用环境空间受限、美观等要求),比如不规则形状,特殊的接线盒位置引出等。考虑到又要兼顾组件原有结构,二极管使用要求,以及汇流条的排布要求,很多特殊的要求都几乎不能实现。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光伏组件排布结构,以解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供的一种光伏组件排布结构,具有增加光伏组件在应用环境中的适用性,扩大光伏组件设计空间的特点。
本发明另一目的在于提供一种光伏组件排布结构的实现方法。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种光伏组件排布结构,包括若干个设置在层压件内的电池串,其中,层压件的背部分别设有若干个带旁路功能的第一接线盒和若干个仅实现互联功能的第二接线盒,若干个第一接线盒与若干个第二接线盒之间通过连接导线连接,若干个电池串与对应的第一接线盒或第二接线盒连接。
为了在异常情况发生时保护内部电路,以及与汇流条进行焊接,在本发明中进一步地,所述第一接线盒的内部设有保护元件和两个第一导电片,两个第一导电片分别与保护元件电连,所述保护元件为肖特基二极管或MOS管。
为了与汇流条进行焊接,在本发明中进一步地,所述第二接线盒的内部设有第二导电片。
在本发明中进一步地,所述电池串包括两个电池条,两个电池条的正极端或两个电池条的负极端通过汇流条并联,两个所述电池条端部的焊带交错的焊接在汇流条上。
在本发明中进一步地,所述电池串包括一个电池条,电池条的正极端以及负极端的焊带上连接有汇流条。
在本发明中进一步地,所述第一接线盒和第二接线盒均与层压件的背部通过硅胶粘接连接。
在本发明中进一步地,所述电池串通过汇流条与第一接线盒内部的第一导电片或第二接线盒内部的第二导电片焊接连接。
在本发明中进一步地,所述的一种光伏组件排布结构的实现方法,包括以下步骤:
(一)、分别将设计数量的第一接线盒和第二接线盒通过硅胶粘接在层压件背部的对应位置;
(二)、将电池串上的汇流条与对应接线盒内的导电片进行焊接;
(三)、通过连接导线将对应的接线盒进行连接。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明对于奇数串分布的电池串来说,第二接线盒与第一接线盒通过连接导线连接,实现替代一个电池串,避免了使用现有技术中通过内部汇流条替代电池串的方式,将层压件内通过汇流条互联的结构转换为光伏组件外部互联的结构,减少了内部互联的设计以及降低了内部互联工艺的难度,并且改善了正面的外观,降低了焊接难度,同时还解决了现有技术中层压件内部容易短路发热的问题;
2、本发明对于需要进行长距离汇流的电池串来说,将层压件内部长距离的互联结构转换为外部通过连接导线进行互联,提高了生产效率和正面外观,设计空间也更大;
3、本发明对于多个光伏组件之间的互联也可以通过第一接线盒、第二接线盒以及连接导线之间的配合实现互联;
4、本发明对于组件内部汇流复杂的结构,通过第二接线盒、连接导线以及智能接线盒之间的配合,优化整合了空间利用,提高了制作效率,层压件内的电池串排布与常规光伏组件一致,光伏组件制作中只是将六个路输出汇流条与线盒内的导电片连接即可;
5、本发明的保护元件为MOS管,MOS管在工作时温度低,正向导通电压低、功耗低以及发热低,能有效降低接线盒产生变形和发生火灾的风险;另外MOS管反向耐压高,漏电流低,不会出现高温反偏击穿,可完全解决二极管热逃逸失效的问题。
附图说明
图1为现有技术中五串电池串互联的结构示意图;
图2为现有技术中五串电池串互联的接线盒分布结构示意图;
图3和4均为本发明电池串的结构示意图;
图5为本发明电池条的结构示意图;
图6为本发明实施例1中五串电池串互联的结构示意图;
图7为本发明实施例1中五串电池串互联的接线盒分布的结构示意图;
图8为本发明实施例2中三串电池串互联的结构示意图;
图9-10均为本发明实施例2中三串电池串互联的接线盒分布的结构示意图;
图11为本发明实施例2中多个光伏组件互联的结构示意图;
图12为现有技术中光伏组件内部汇流复杂的结构示意图;
图13为本发明实施例3中电池串互联的结构示意图;
图14为本发明实施例3中电池串互联的接线盒分布的结构示意图;
图15-17均为本发明第一接线盒的结构示意图;
图18-19均为本发明第二接线盒的结构示意图;
图中:1、第一电池串;2、第二电池串;3、第三电池串;4、第四电池串;5、第五电池串;6、汇流条;7、层压件;8、第三接线盒;9、电池条;10、第一接线盒;101、第一导电片;102、保护元件;11、第二接线盒;111、第二导电片;12、连接导线;13、第六电池串;14、第七电池串;15、第八电池串;16、第九电池串;17、智能接线盒。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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。
请参阅图1-19,本发明提供以下技术方案:一种光伏组件排布结构,包括若干个设置在层压件7内的电池串,其中,层压件7的背部分别设有若干个带旁路功能的第一接线盒10和若干个仅实现互联功能的第二接线盒11,若干个第一接线盒10与若干个第二接线盒11之间通过连接导线12连接,若干个电池串与对应的第一接线盒10或第二接线盒11连接。
为了在异常情况发生时保护内部电路,以及与汇流条进行焊接,在本发明中进一步地,
具体的,第一接线盒10的内部设有保护元件102和两个第一导电片101,两个第一导电片101分别与保护元件102电连。
通过采用上述技术方案,保护元件102用于在异常情况发生时保护内部电路;第一导电片101用于与汇流条以及连接导线12进行焊接。
具体的,保护元件102为肖特基二极管或MOS管,本申请优选为MOS管。
通过采用上述技术方案,MOS管在工作时温度低,正向导通电压低、功耗低以及发热低,能有效降低接线盒产生变形和发生火灾的风险;另外MOS管反向耐压高,漏电流低,不会出现高温反偏击穿,可完全解决二极管热逃逸失效的问题。
如图15-17所示,第一接线盒10可以根据实际需要设计成不同的样式。
具体的,第二接线盒11的内部设有第二导电片111。
通过采用上述技术方案,第二导电片111用于与汇流条以及连接导线12进行焊接。
如图18-19所示,第二接线盒11可以根据实际需要设计成不同的样式,第二导电片111可以根据实际需要设计一个或两个。
具体的,第一接线盒10和第二接线盒11均与层压件7的背部通过硅胶粘接连接。
实施例1
在现有技术中,当电池串为奇数串时(以五串为例)的分布方案如下:
如图1-5所示,第一电池串1、第二电池串2、第三电池串3、第四电池串4和第五电池串5均包括两个电池条9,其中,第一电池串1和第四电池串4的两个电池条9的负极端通过汇流条并联(两个电池条9负极端的焊带交错的焊接在汇流条6上),第二电池串2、第三电池串3和第五电池串5的两个电池条9的正极端通过汇流条并联;
第一电池串1两端的正极端分别通过汇流条与第二电池串2两端的负极端连接,第四电池串4两端的正极端分别通过汇流条与第五电池串5两端的负极端连接;
第一电池串1和第二电池串2中间位置的汇流条通过一个第三接线盒8(第三接线盒8为现有技术中的接线盒)连接;第三电池串3与第四电池串4中间位置的汇流条为一根连续的汇流条;第三电池串3的两端通过一根汇流条连接,第二电池串2中间位置的汇流条、第三电池串3中间位置的汇流条以及连接第三电池串3两端的汇流条通过一个第三接线盒8连接;第四电池串4中间位置的汇流条与第五电池串5中间位置的汇流条通过一个第三接线盒8连接。
综上,当电池串为奇数串分布时,需要通过多根汇流条与多个第三接线盒8配合实现电池串之间的并联,存在光伏组件内部互联设计难度大,汇流条焊接难度大,以及导致光伏组件整体宽度增加的问题。
在本实施例中,如图6-7所示,第一电池串1两端的正极端分别通过汇流条与第二电池串2两端的负极端连接,第三电池串3两端的正极端分别通过汇流条与第四电池串4两端的负极端连接,第五电池串5两端的焊带分别通过汇流条连接;
第一电池串1和第二电池串2中间的汇流条通过一个第一接线盒10(带有保护功能)连接,第三电池串3与第四电池串4中间的汇流条通过一个第一接线盒10,第五电池串5中间的汇流条的端部与一个第一接线盒10连接,三个第一接线盒10之间通过连接导线12连接,第五电池串5两端汇流条的端部分别与一个第二接线盒11(仅实现互联功能)连接,两个第二接线盒11均与对应的第一接线盒10通过连接导线12连接。
综上,本实施例通过两个第二接线盒11与一个第一接线盒10通过连接导线12连接,实现替代一个电池串,避免了使用现有技术中通过内部汇流条替代电池串的方式,将层压件内通过汇流条互联的结构转换为光伏组件外部互联的结构,减少了内部互联的设计以及降低了内部互联工艺的难度,并且改善了正面的外观,降低了焊接难度,同时还解决了现有技术中层压件内部容易短路发热的问题。
实施例2
现有技术中,如图8所示,第六电池串13、第七电池串14和第八电池串15均为单个的电池条9,其中,第六电池串13的负极端和第八电池串15的正极端的焊带上分别连接有汇流条,第六电池串13的正极端与第七电池串14的负极端通过汇流条连接,第七电池串14的正极端与第八电池串15的负极端通过汇流条连接。
在BIPV(光伏建筑一体化)和便携设备中比较常见的版型结构设计中,需要将第六电池串13负极端的汇流条与第八电池串15正极端的汇流条通过一根汇流条进行连接(该连接的汇流条上还需连接一个第三接线盒8)。
上述方案存在长距离复杂的汇流条互联无法使用设备进行制作,生产效率低,且层压过程中汇流条的偏移会对外观要求高的产品产生很大的影响。
在本实施例中,如图9-10所示,将第八电池串15正极端的汇流条与第二接线盒11连接,第六电池串13负极端的汇流条与第一接线盒10连接,第一接线盒10与第二接线盒11之间通过连接导线12连接。
通过采用上述技术方案,将层压件内部长距离的互联结构转换为外部通过连接导线12进行互联,提高了生产效率和正面外观,设计空间也更大。
进一步地,如图11所示,多个光伏组件之间的互联也可以通过第一接线盒10、第二接线盒11以及连接导线12之间的配合实现互联。
实施例3
在现有技术中,对于组件内部汇流复杂的结构,会出现在局部区域需要多条汇流条引出的情况,如图12所示,将多个汇流条分开排布(还有一种方式是添加多层绝缘层,将汇流条在较小的位置中叠多层排布),在电池片上存在大量的排布操作、绝缘(汇流条与电池、汇流条之间)的处理,在操作中既要避免电池隐裂,又要确保绝缘性能以及层压件内各个部分粘结性能、避免焊接不良形成的局部发热等可靠性问题,制备难度大。
在本实施例中,如图13-14所示,第一电池串1和第二电池串2中间位置的汇流条通过一个第二接线盒11连接,第三电池串3和第四电池串4中间位置的汇流条通过智能接线盒17连接,第五电池串5和第九电池串16中间位置的汇流条通过一个第二接线盒11连接,两个第二接线盒11与智能接线盒17通过连接导线12连接。
通过采用上述技术方案,优化整合了空间利用,提高了制作效率,层压件内的电池串排布与常规光伏组件一致,光伏组件制作中只是将六个路输出汇流条与线盒内的导电片连接即可。
本实施例中,智能接线盒17是指六路输入的串级优化器。
综上所述,本发明对于奇数串分布的电池串来说,第二接线盒与第一接线盒通过连接导线连接,实现替代一个电池串,避免了使用现有技术中通过内部汇流条替代电池串的方式,将层压件内通过汇流条互联的结构转换为光伏组件外部互联的结构,减少了内部互联的设计以及降低了内部互联工艺的难度,并且改善了正面的外观,降低了焊接难度,同时还解决了现有技术中层压件内部容易短路发热的问题;本发明对于需要进行长距离汇流的电池串来说,将层压件内部长距离的互联结构转换为外部通过连接导线12进行互联,提高了生产效率和正面外观,设计空间也更大;本发明对于多个光伏组件之间的互联也可以通过第一接线盒、第二接线盒以及连接导线之间的配合实现互联;本发明对于组件内部汇流复杂的结构,通过第二接线盒、连接导线以及智能接线盒之间的配合,优化整合了空间利用,提高了制作效率,层压件内的电池串排布与常规光伏组件一致,光伏组件制作中只是将六个路输出汇流条与线盒内的导电片连接即可;本发明的保护元件为MOS管,MOS管在工作时温度低,正向导通电压低、功耗低以及发热低,能有效降低接线盒产生变形和发生火灾的风险;另外MOS管反向耐压高,漏电流低,不会出现高温反偏击穿,可完全解决二极管热逃逸失效的问题。
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 (6)

1.一种光伏组件排布结构,其特征在于:包括若干个设置在层压件内的电池串,电池串为奇数串,其中,层压件的背部分别设有若干个带旁路功能的第一接线盒和若干个仅实现互联功能的第二接线盒,若干个第一接线盒与若干个第二接线盒之间通过连接导线连接,用于将层压件内替代电池串的汇流条互联结构转换为光伏组件外部通过连接导线互联,若干个电池串与对应的第一接线盒或第二接线盒连接;
所述第一接线盒的内部设有保护元件和两个第一导电片,两个第一导电片分别与保护元件电连;
所述保护元件为肖特基二极管或MOS管;
所述第二接线盒的内部设有第二导电片;
所述第一接线盒和第二接线盒均与层压件的背部通过硅胶粘接连接。
2.根据权利要求1所述的一种光伏组件排布结构,其特征在于:所述电池串包括两个电池条,两个电池条的正极端或两个电池条的负极端通过汇流条并联。
3.根据权利要求2所述的一种光伏组件排布结构,其特征在于:两个所述电池条端部的焊带交错的焊接在汇流条上。
4.根据权利要求1所述的一种光伏组件排布结构,其特征在于:所述电池串包括一个电池条,电池条的正极端以及负极端的焊带上连接有汇流条。
5.根据权利要求2或4所述的一种光伏组件排布结构,其特征在于:所述电池串通过汇流条与第一接线盒内部的第一导电片或第二接线盒内部的第二导电片焊接连接。
6.根据权利要求5所述的一种光伏组件排布结构的实现方法,其特征在于,包括以下步骤:
(一)、分别将设计数量的第一接线盒和第二接线盒通过硅胶粘接在层压件背部的对应位置;
(二)、将电池串上的汇流条与对应接线盒内的导电片进行焊接;
(三)、通过连接导线将对应的接线盒进行连接。
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Denomination of invention: A photovoltaic module layout structure and its implementation method

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Pledgee: Dongyang Branch of China Construction Bank Co.,Ltd.

Pledgor: HENGDIAN GROUP DMEGC MAGNETICS Co.,Ltd.

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