CN114864724B - 一种防止电池串断串的光伏叠瓦组件 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光伏技术领域，尤其涉及一种防止电池串断串的光伏叠瓦组件；包括背板和若干电池串，每个所述电池串包括若干个在结构上串联搭接的电池片组，所述电池片组包括首尾搭接的第一种电池片和第二种电池片，所述第一种电池片和第二种电池片背面均具有对称分布的正电极和负电极，所述第一种电池片和第二种电池片的背面且位于同一侧的电极的极性相反；本发明通过设置导电区和填充导电材料，当在导电区顶部的第一焊接带或第二焊接带出现断裂时，依然能够通过导电材料使断裂后的第一焊接带或第二焊接带保持电连接，从而实现避免因焊带断裂导致电池串出现断串的情况发生。
Description
技术领域
本发明属于光伏技术领域，尤其涉及一种防止电池串断串的光伏叠瓦组件。
背景技术
光伏(PV or photovoltaic)，是太阳能光伏发电系统的简称，是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的新型发电系统。光伏技术具备很多优势：比如没有任何机械运转部件；除了日照外，不需其它任何“燃料”，在太阳光直射和斜射情况下都可以工作；同时太阳能组件无需维护，运行成本最小化。
传统的光伏电池片串联方式的光伏组件的收集电流密度不均匀，光电转化的功率损耗大，发电效益受到影响。为此，将传统光伏电池片切割成若干小宽度的小片电池片，相邻两个电池片单元的正面主栅和背面背电极重叠，通过导电介质进行焊接，形成两相邻两个电池片单元的串联，并多个电池片单元叠焊形成叠瓦电池串，多个电池串并联或串联构成高密度的光伏叠瓦组件；此种光伏叠瓦组件可以提升电流密度的均匀性，降低电流传输阻抗，从而降低光伏组件功率的损耗，提高发电量。然而这种叠瓦的电池串，一旦其中一个电池片单元发生隐裂或断裂，将导致电池串就断串，整串电池片也就失效不能发电，带来了光伏叠瓦组件极大的可靠性问题。
发明内容
本发明为解决上述技术背景中描述的问题，提供一种防止电池串断串的光伏叠瓦组件，包括背板和若干电池串，每个所述电池串包括若干个在结构上串联搭接的电池片组，所述电池片组包括首尾搭接的第一种电池片和第二种电池片，所述第一种电池片和第二种电池片背面均具有对称分布的正电极和负电极，所述第一种电池片和第二种电池片的背面且位于同一侧的电极的极性相反，若干个所述电池片组通过第一连接带和第二连接带连接，使所述电池片组形成电串联；所述第一连接带包括若干个第一焊接带，所述第一焊接带一端与第一种电池片的正电极电连接，另一端与同一电池片组的第二种电池片的负电极电连接；若干个所述第一焊接带通过第一绝缘带相连接形成第一连接带；
所述第二连接带包括若干个第二焊接带，所述第二焊接带一端与电池片组的第二种电池片的正电极电连接，另一端与相邻的下一个电池片组的第一种电池片的负电极电连接，所述第二焊接带之间通过第二绝缘带相连接形成第二连接带。
本发明至少具有以下有益效果：
1、本发明通过设置导电区和填充导电材料，当在导电区顶部的第一焊接带或第二焊接带出现断裂时，依然能够通过导电材料使断裂后的第一焊接带或第二焊接带保持电连接，从而实现避免因焊带断裂导致电池串出现断串的情况发生。
2、本发明通过设置充气腔室，一方面在层压合片过程中，能够起到一定的定位，同时通过调节充气腔室充气压力，从而使第一焊接带和第二焊接带压紧在电池片的电极上，从而保证第一焊接带和第二焊接带压紧在电池片的电极形成可靠的电连接。
3、本发明通过设置通槽和第一弹性密封膜等之间的配合，使第一焊接带和第二焊接带所处区域与背板之间形成柔性接触，避免因第一焊接带和第二焊接带与电池片连接时，留下的凸起疤痕对电池片的形成支撑应力，造成电池片隐裂或断裂的现象发生。
4、本发明通过通槽、第一焊接带和第二焊接带等之间的相互配合，对电池串形成定位，从而避免封装过程中电池串出现移位。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明电池串结构连接示意图；
图3为本发明背板结构示意图；
图4为本发明电池片组背面连接示意图；
图5为本发明第一连接带、第一弹性密封膜结构剖视图；
图6为本发明第二连接带、第一弹性密封膜结构剖视图。
图中：1、电池串；2、电池片组；3、第一种电池片；4、第二种电池片；5、第一连接带；6、第二连接带；7、第一焊接带；8、第一绝缘带；9、第二焊接带；10、第二绝缘带；11、第一弹性密封膜；12、第二弹性密封膜；13、隔膜；14、导电区；15、非导电区；16、充气腔室；17、第一预留部；18、第二预留部；19、玻璃板；20、背板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
如图1-图6所示，一种防止电池串断串的光伏叠瓦组件，包括背板20和若干电池串1，每个电池串1包括若干个在结构上串联搭接的电池片组2，电池片组2包括首尾搭接的第一种电池片3和第二种电池片4，第一种电池片3和第二种电池片4背面均具有对称分布的正电极和负电极，第一种电池片3和第二种电池片4的背面且位于同一侧的电极的极性相反，若干个电池片组2通过第一连接带5和第二连接带6连接，使电池片组2形成电串联；第一连接带5包括若干个第一焊接带7，第一焊接带7一端与第一种电池片3的正电极电连接，另一端与同一电池片组2的第二种电池片4的负电极电连接；若干个第一焊接带7通过第一绝缘带8相连接形成第一连接带5。
第二连接带6包括若干个第二焊接带9，第二焊接带9一端与电池片组2的第二种电池片4的正电极电连接，另一端与相邻的下一个电池片组2的第一种电池片3的负电极电连接，第二焊接带9之间通过第二绝缘带10相连接形成第二连接带6；本发明通过设置第一连接带5和第二连接带6，从而使若干个第一种电池片3和第二种电池片4实现串联。
第一连接带5和第二连接带6背面均密封连接有第一弹性密封膜11，第一弹性密封膜11中部密封固定有第二弹性密封膜12，第一焊接带7两端和第二焊接带9两端所对应的第二弹性密封膜12顶部空间内均设有隔膜13，第一焊接带7或第二焊接带9、第一弹性密封膜11、第二弹性密封膜12和隔膜13围成的空间为导电区14，导电区14内填充有导电材料；本发明通过设置导电区14和填充导电材料，导电材料优选为导电胶，通过设置导电材料，即使当在导电区14顶部的第一焊接带7或第二焊接带9出现断裂时，依然能够通过导电材料使断裂后的第一焊接带7或第二焊接带9保持电连接，从而实现避免因焊带断裂导致电池串1出现断串的情况发生；第一绝缘带8或第二绝缘带10、第一弹性密封膜11、第二弹性密封膜12和隔膜13围成的空间为非导电区15；第一弹性密封膜11和第二弹性密封膜12围成的空间为充气腔室16；本发明通过设置充气腔室16，一方面在层压合片过程中，能够起到一定的定位，同时通过调节充气腔室16充气压力，从而使第一焊接带7和第二焊接带9压紧在电池片的电极上，从而保证第一焊接带7和第二焊接带9压紧在电池片的电极形成可靠的电连接。
背板20上开设有与第一弹性密封膜11相配合的通槽；本发明通过在背板20上开设通槽，以及通过第一连接带5和第二连接带6等之间的相互配合，在层压合片过程中，避免因第一焊接带7和第二焊接带9与电池片焊接时，留下的焊接疤痕对电池片形成支撑应力，造成电池片隐裂或断裂的情况发生，从而降低电池片隐裂的风险。
第一种电池片3和第二种电池片4背面均设有第一预留部17，第一种电池片3和第二种电池片4正面设有第二预留部18，第一种电池片3的第一预留部17与第二种电池片4的第二预留部18相互配合形成搭接连接；本发明通过设置第一预留部17和第二预留部18，第一预留部17和第二预留部18总厚度等于电池片的厚度，从而使搭接后的电池串1的第一种电池片3和第二种电池片4背面共面，以及正面共面，从而避免光伏电池的搭接叠设，电池片的高度不一致，从而影响在封装合片过程中，导致因电池片的高度不一致出现裂片或隐裂的情况发生。
第一焊接带7和第二焊接带9均通过两个固定点与第一种电池片3和第二种电池片4的电极相连接；本发明第一焊接带7和第二焊接带9均通过两个电连接点分别与第一种电池片3和第二种电池片4连接，在能够保证第一种电池片3和第二种电池片4电连接的同时，从而减少焊料的使用，节约贵金属。
第一种电池片3和第二种电池片4的正面均设有收集栅；本发明通过设置收集栅，使收集栅收集电池片正面产生的电能，提高电能的输送效率。
第一弹性密封膜11上设有充气阀和排气阀；本发明通过设置充气阀和排气阀，通过充气阀门向充气腔室16充入空气，能够使第一弹性密封膜11膨胀，向上推动第一连接带5和第二连接带6，使第一连接带5和第二连接带6上的第一焊接带7和第二焊接带9与第一种电池片3和第二种电池片4紧密贴合，形成电连接；同时能够在层压阶段对电池片起到缓冲作用。
第一种电池片3背面左侧设有正电极栅线，第一种电池片3背面右侧设有负电极栅线，第二种电池片4的背面左侧设有负电极栅线，第二种电池片4的背面右侧设有正电极栅线；通过设置正电极栅线和负电极栅线，便于第一连接带5和第二连接带6上的第一焊接带7和第二焊接带9与第一种电池片3和第二种电池片4形成电连接。
第二连接带6的两端最外侧的导电区14内设有一弹性焊带，弹性焊带贯穿两端的最外侧的非导电区15后并延伸至外部；本发明通过设置弹性焊带，通过调节相邻电池串1之间的弹性焊带的连接关系，从而便于实现对相邻电池串1之间的串并联的切换。
光伏叠瓦组件还包括设置于背板20和电池串1之间的下胶膜，电池串1顶部设有上胶膜，上胶膜顶部设有玻璃板19；通过层压组件将背板20、电池串1玻璃板19进行封装，从而形成光伏电池板。
光伏叠瓦组件还包括冷却系统，冷却系统包括与充气腔室16连通的管道，以及存储冷却液体的存储箱，存储箱设有向管道内输送冷却液的输送泵；本发明通过设置冷却系统，在夏季或炎热天气，可通过向充气腔室16输送冷却液对电池片进行降温，从而提高光伏叠瓦组件的发电效率。
使用时，首先将第一种电池片3正面放置于工作台上，然后将第二种电池片4的第一预留部17与第一种电池片3的第二预留部18通过非导电胶进行粘接形成电池片组2，然后将电池片组2的第二预留部18与相邻的下一电池片组2的第一预留部17通过非导电胶进行粘接形成电池串1，即电池片组2的第二种电池片4的第二预留部18与相邻的下一电池片组2的第一种电池片3的第一预留部17通过非导电胶进行粘接形成电池串1；然后将第一连接带5上所有第一焊接带7两端与电池片组2的两端对齐，再通过导电粘接剂将第一种电池片3的背面正电极栅线两端点与第一焊接带7连接，同时将第二种电池片4的背面负电极栅线两端点与第一焊接带7连接，从而便可实现第一连接带5与电池串1的连接；然后将第二连接带6上所有第二焊接带9的其中一端与上一个电池片组2的两个电池片对接线对齐，同时将第二连接带6上所有第二焊接带9另一端与下一电池片组2的两个电池片对接线对齐，即每个第二焊接带9跨接两个电池片组2，然后通过导电粘接剂将第一种电池片3的背面负电极栅线两端点与第二焊接带9连接，同时将第二种电池片4的背面正电极栅线两端点与第二焊接带9连接，从而便可实现第二连接带6与电池串1的连接，由于第一焊接带7使同一电池片组2上的第一种电池片3的正电极与第二种电池片4的负电极电串连，第二焊接带9使上一个电池片组2上的第二种电池片4的正电极与下一电池片组2上的第一种电池片3的负电极串联，从而使整个电池串1形成串联；然后通过充气阀向充气腔室16内充入一定量的气体，在提起电池串1时，通过机械臂夹持第一连接带5和第二连接带6实现提起，由于充气腔室16内充入了一定的气体，产生了一定的抗弯折性能，从而避免机械臂直接夹取电池片两端，导致电池片中部重于两端，引起中部变形导致的部分电池片隐裂或断裂的情况发生，进而减少电池片隐裂或断裂的情况发生；然后将电池串1放置于带有下胶膜的背板20上，并使第一连接带5和第二连接带6与背板20上的通槽对齐，然后在铺设好电池串1的背板20上叠放上胶膜，在上胶膜上叠放玻璃板19，然后通过层压设备将背板20、玻璃板19、电池串1封装为一体；在封装过程中，通过调节充气腔室16内充气压力，使充气腔室16内充气压力保持预设值，上述预设值为能够使从而使第一焊接带7和第二焊接带9与第一种电池片3、第二种电池片4的背面正负极栅线贴合的压力；通过设置充气腔室16内充气压力，一方面在能够使第一焊接带7和第二焊接带9与背面正负极栅线贴合的保证可靠的电连接，第二方面，通过通槽、第一焊接带7和第二焊接带9等之间的相互配合，对电池串1形成定位，从而避免封装过程中电池串1出现移位。第三方面，通过设置通槽和第一弹性密封膜11等之间的配合，使第一焊接带7和第二焊接带9所处区域与背板20之间形成柔性接触，避免因第一焊接带7和第二焊接带9与电池片连接时，留下的凸起疤痕对电池片的形成支撑应力，造成电池片隐裂或断裂的现象发生；此外本发明的光伏叠瓦组件，由于设置导电区14，并向导电区14填充了导电材料，即使当在导电区14顶部的第一焊接带7或第二焊接带9出现断裂时，依然能够通过导电材料使断裂后的第一焊接带7或第二焊接带9保持电连接，从而实现避免因焊带断裂导致电池串1出现断串的情况发生。
在夏季或炎热天气，本发明通过充气阀和排气阀向充气腔室16循环充入冷却液，循环流动的冷却液对电池片进行降温，从而提高光伏叠瓦组件的发电效率。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (9)
1.一种防止电池串断串的光伏叠瓦组件，包括背板和若干电池串，其特征在于，每个所述电池串包括若干个在结构上串联搭接的电池片组，所述电池片组包括首尾搭接的第一种电池片和第二种电池片，所述第一种电池片和第二种电池片背面均具有对称分布的正电极和负电极，所述第一种电池片和第二种电池片的背面且位于同一侧的电极的极性相反，若干个所述电池片组通过第一连接带和第二连接带连接，使所述电池片组形成电串联；所述第一连接带包括若干个第一焊接带，所述第一焊接带一端与第一种电池片的正电极电连接，另一端与同一电池片组的第二种电池片的负电极电连接；若干个所述第一焊接带通过第一绝缘带相连接形成第一连接带；
所述第二连接带包括若干个第二焊接带，所述第二焊接带一端与电池片组的第二种电池片的正电极电连接，另一端与相邻的下一个电池片组的第一种电池片的负电极电连接，所述第二焊接带之间通过第二绝缘带相连接形成第二连接带；
所述第一连接带和第二连接带背面均密封连接有第一弹性密封膜，所述第一弹性密封膜中部密封固定有第二弹性密封膜，第一焊接带两端和第二焊接带两端所对应的第二弹性密封膜顶部空间内均设有隔膜，所述第一焊接带或第二焊接带、第一弹性密封膜、第二弹性密封膜和隔膜围成的空间为导电区，所述导电区内填充有导电材料；所述第一绝缘带或第二绝缘带、第一弹性密封膜、第二弹性密封膜和隔膜围成的空间为非导电区；所述第一弹性密封膜和第二弹性密封膜围成的空间为充气腔室；所述背板上开设有与第一弹性密封膜相配合的通槽。
2.根据权利要求1所述的一种防止电池串断串的光伏叠瓦组件，其特征在于，所述第一种电池片和第二种电池片背面均设有第一预留部，所述第一种电池片和第二种电池片正面设有第二预留部，所述第一种电池片的第一预留部与第二种电池片的第二预留部相互配合形成搭接连接。
3.根据权利要求1所述的一种防止电池串断串的光伏叠瓦组件，其特征在于，所述第一焊接带和第二焊接带均通过两个固定点与第一种电池片和第二种电池片的电极相连接。
4.根据权利要求1所述的一种防止电池串断串的光伏叠瓦组件，其特征在于，所述第一种电池片和第二种电池片的正面均设有收集栅。
5.根据权利要求1所述的一种防止电池串断串的光伏叠瓦组件，其特征在于，所述第一弹性密封膜上设有充气阀和排气阀。
6.根据权利要求1所述的一种防止电池串断串的光伏叠瓦组件，其特征在于，所述第一种电池片背面左侧设有正电极栅线，所述第一种电池片背面右侧设有负电极栅线，所述第二种电池片的背面左侧设有负电极栅线，所述第二种电池片的背面右侧设有正电极栅线。
7.根据权利要求1所述的一种防止电池串断串的光伏叠瓦组件，其特征在于，所述第二连接带的两端最外侧的导电区内设有一弹性焊带，所述弹性焊带贯穿两端的最外侧的非导电区后并延伸至外部。
8.根据权利要求1所述的一种防止电池串断串的光伏叠瓦组件，其特征在于，所述光伏叠瓦组件还包括设置于背板和电池串之间的下胶膜，所述电池串顶部设有上胶膜，所述上胶膜顶部设有玻璃板。
9.根据权利要求1所述的一种防止电池串断串的光伏叠瓦组件，其特征在于，所述光伏叠瓦组件还包括冷却系统，所述冷却系统包括与充气腔室连通的管道，以及存储冷却液体的存储箱，所述存储箱设有向管道内输送冷却液的输送泵。
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