CN114975665A - 一种叠瓦光伏电池的互连方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于光伏技术领域，尤其涉及一种叠瓦光伏电池互连结构，包括若干个电池串，每个所述电池串包括多个结构上形成串联的电池片，所述电池片正面设有正面电极，所述电池片背面设有背面电极，每一所述电池片的首端一侧均设有互连元件，所述互连元件位于相邻两个电池串之间的间隙内；本发明通过设置互连元件和焊带之间的相互配合，使同一电池串相邻电池片串联或不同电池串处于同一行的电池片串联或相邻两个电池串中成对角设置的电池片串联，从而能够使互连元件实现相邻的电池片之间形成不同的电连接关系。

Description

一种叠瓦光伏电池的互连方法
技术领域
本发明属于光伏技术领域，尤其涉及一种叠瓦光伏电池的互连方法。
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；而且从站址的选择来说。光伏建筑是光伏发电应用的重要领域和光伏应用的重点发展方向，其中屋顶是光伏组件应用的重要场景。
随着光伏太阳能板的发展，其内部叠瓦组件的连接方式多种多样，对于不同的电连接路径需要采用单独不同的电连接元件进行连接，导致需要经常更换设备，致使生产效率低，同时容易导致内部的线路错综复杂，在返修时难以寻找线路进行维修，同时在对电池片焊接保护二极管时，通常直接将二极管两端阵脚直接与电池片两极焊接，在层压过程中，容易造成二极管阵脚对电池片形成支撑应力，导致电池片隐裂或断裂的情况发生。
发明内容
本发明为解决上述背景技术中提出的问题，提供一种叠瓦光伏电池互连结构，包括若干个电池串，每个所述电池串包括多个结构上形成串联的电池片，所述电池片正面设有正面电极，所述电池片背面设有背面电极，每一所述电池片的首端一侧均设有互连元件，所述互连元件位于相邻两个电池串之间的间隙内，每个所述电池串末端的电池片的尾端均设有互连元件，所述互连元件通过焊带用于实现相邻两个电池片之间的电连接，所述互连元件通过焊带与所对应电池片并联形成保护电路；
所述互连元件包括若干个相互套设的螺旋形导电弹簧，且螺旋形导电弹簧除两端的端面外其余喷涂有绝缘层，所述螺旋形导电弹簧内与相邻的螺旋形导电弹簧外壁之间通过非导电材料连接；
所述保护电路包括位于互连元件最内部的所述螺旋形导电弹簧，位于所述互连元件最内部的所述螺旋形导电弹簧顶端焊接有二极管；所述二极管一端通过焊带与对应电池片的正面电极电连接；所述二极管对应的螺旋形导电弹簧远离二极管的一端通过焊带与对应电池片的背面电极电连接。
本发明至少具有以下有益效果：
1、本发明通过设置互连元件和焊带之间的相互配合，使同一电池串相邻电池片串联或不同电池串处于同一行的电池片串联或相邻两个电池串中成对角设置的电池片串联，从而能够使互连元件实现相邻的电池片之间形成不同的电连接关系。
2、本发明通过二极管、互连元件和焊带等之间的相互配合，一方面，能够实现与电池片反向并联形成保护电路；第二方面，使二极管藏设于互连元件内，对二极管形成保护；第三方面，避免二极管两端阵脚直接与电池片两极焊接，造成二极管阵脚对电池片形成支撑应力，导致电池片隐裂或断裂的情况发生。
3、本发明通过将互连元件设置成若干个相互套设的螺旋形导电弹簧，能够使相邻电池片之间的连接整齐美观，从而能够便于观察电池片内部的连接关系，便于后期返修，提高返修效率。
4、本发明通过互连元件与背板沉孔配合，使互连元件一部分藏设于背板的沉孔内，从而使互连元件与沉孔配合形成定位；从而避免在层压合片过程中出现移位。
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为本发明互连元件结构示意图；
图3为本发明互连元件与电池串结构连接示意图；
图4为本发明互连元件和焊带使同一电池串内相邻两个电池片电串联结构示意图；
图5为本发明同一电池串内相邻两个电池片电串联时互连元件与焊带结构放大示意图；
图6为本发明两个电池串尾端通过互连元件电串联的结构连接示意图；
图7为本发明互连元件和焊带使两个电池串成对角设置的电池片串联的结构连接示意图；
图8为本发明图7中A部分结构放大示意图；
图9为本发明两个电池串成对角设置的电池片结构连接仰视图；
图10为本发明图9中B部分结构放大示意图；
图11为本发明图7中单个互连元件结构放大示意图；
图12为本发明外圈螺旋形导电部和内圈螺旋形导电部组成的单个螺旋形导电弹簧结构示意图；
图13为本发明背板结构示意图。
图中：1、电池串；2、电池片；201、第一凸出部；202、第二凸出部；3、互连元件；4、螺旋形导电弹簧；401、外圈螺旋形导电部；402、内圈螺旋形导电部；5、二极管；6、背板；7、下胶膜；8、上胶膜；9、玻璃板。
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。
实施例1
如图1-图13所示，一种叠瓦光伏电池互连结构，包括若干个电池串1，每个电池串1包括多个结构上形成串联的电池片2，电池片2正面设有正面电极，电池片2背面设有背面电极，每一电池片2的首端一侧均设有互连元件3，互连元件3位于相邻两个电池串1之间的间隙内，每个电池串1末端的电池片2的尾端均设有互连元件3，互连元件3通过焊带用于实现相邻两个电池片2之间的电连接，互连元件3通过焊带与所对应电池片2并联形成保护电路。
互连元件3包括若干个相互套设的螺旋形导电弹簧4，且螺旋形导电弹簧4除两端的端面外其余喷涂有绝缘层，螺旋形导电弹簧4内与相邻的螺旋形导电弹簧4外壁之间通过非导电材料连接；本发明通过将互连元件3设置成若干个相互套设的螺旋形导电弹簧4，能够使相邻电池片2之间的连接整齐美观，从而能够便于观察电池片2内部的连接关系，便于后期返修，提高返修效率。
保护电路包括位于互连元件3最内部的螺旋形导电弹簧4，位于互连元件3最内部的螺旋形导电弹簧4顶端焊接有二极管5；二极管5一端通过焊带与对应电池片2的正面电极电连接；二极管5对应的螺旋形导电弹簧4远离二极管5的一端通过焊带与对应电池片2的背面电极电连接；本发明通过将二极管5设置于互连元件3内部，从而使互连元件3对二极管5提供保护。
本发明需着重说明的，上述相邻两个电池片2之间的电连接，可以为如图4-图5所示同一电池串1中相邻两个电池片2之间的电串联，还可以为如图6所示相邻两个电池串1中处于同一行的两个电池片2之间的电串联；还可以为如图7-图11所示相邻两个电池串1中成对角设置的电池片2之间的电串联；还可以为上述三种连接结构中的任意两种或三种连接结构的组合形成的连接结构；从而使互连元件3能够适用于多种结构的连接，提高了本发明的适用性；例如：若叠瓦光伏电池包括两个电池串1，且两个电池串1之间形成电串联的连接关系时，其具体结构为，同一电池串1中相邻两个电池片2之间通过互连元件3和焊带将同一电池串1中结构上相邻两个电池片2之间电串联（即如图4结构连接），然后通过其中一个电池串1末端的电池片2的尾端对应的互连元件3将相邻两个电池串1中处于末端的相邻两个电池片2之间串联（即如图6所示结构连接），从而使两个电池串1串联，在上述结构中通过互连元件3使同一电池串1中在结构上串联的相邻两个电池片2之间进行电串联，同时在电池串1尾端通过互连元件3使相邻两个电池串1中处于同一行的相邻两个电池片2之间的电串联，即使相邻两个电池串1中处于同最后一列的相邻两个电池片2之间的电串联。
电池片2首端设有第一凸出部201，电池片2尾端设有与第一凸出部201配合搭接的第二凸出部202，第一凸出部201与第二凸出部202厚度之和等于电池片2厚度；本发明通过设置第一凸出部201与第二凸出部202，使相邻电池片2在结构上形成首尾串联的搭接结构，避免像现有技术中光伏电池的搭接叠设，造成电池片2的高度不一致，从而影响在封装合片过程中，导致因电池片2的高度不一致出现裂片或隐裂的情况发生。
用于连接相邻两个电池片2电连接的螺旋形导电弹簧4数量至少为六个，其中最内部两个螺旋形导电弹簧4固定有二极管5，在如图4-图5所示同一电池串1中相邻两个电池片2之间的电串联结构中，位于中间的两个螺旋形导电弹簧4顶部通过焊带与同一电池串1中相邻的上一个电池片2正面电极尾端电连接，位于中间的两个螺旋形导电弹簧4底部通过焊带与对应的电池片2背面电极电连接，其中位于中间的两个螺旋形导电弹簧4中的一个螺旋形导电弹簧4的底部通过焊带与对应的电池片2背面电极的首端电连接，位于中间的两个螺旋形导电弹簧4中的另一个螺旋形导电弹簧4的底部通过焊带与对应的电池片2背面电极的尾端电连接，本发明通过设置互连元件3，当电池片2从中部断裂后，由于位于中间的两个螺旋形导电弹簧4中的顶端均与相邻的上一个电池片2尾端电连接，其中一个底端与对应的电池片2首端电连接，另一个底端与对应的电池片2尾端电连接，使得上一个电池片2尾端不仅通过一个螺旋形导电弹簧4与断裂的电池片2首段相连，还通过另一个螺旋形导电弹簧4与断裂的电池片2尾端连接，从而能够在电池片2从中部断裂后，电流依然能够直接到达断裂的电池片2尾端，从而避免在某一电池片2隐裂或断裂后，导致电池串1断串的现象发生；需着重说明的是，本发明为便于看到焊带与其他电池片2的连接关系，减少二极管5对焊带和螺旋形导电弹簧4的遮挡，在本发明中为六个的螺旋形导电弹簧4，仅仅展示了五条螺旋形导电弹簧4，其中省略了一条与二极管5连接的螺旋形导电弹簧4。
在如图7-图11所示相邻两个电池串1中成对角设置的电池片2之间的电串联结构中，其中最内部两个螺旋形导电弹簧4固定有二极管5，其中位于中间的两个螺旋形导电弹簧4用于连接其中一条成对角设置的电池片2，并使其电串联，其中最外部的两个螺旋形导电弹簧4用于连接另外一条成对角设置的电池片2，并使其电串联，其中位于中间的两个螺旋形导电弹簧4的顶端通过焊带与上一成对角设置的电池片2的正面电极的尾端电连接，位于中间的两个螺旋形导电弹簧4中一个螺旋形导电弹簧4的底端通过焊带与对应的电池片2的背面电极的首端电连接，位于中间的两个螺旋形导电弹簧4中另一个螺旋形导电弹簧4的底端通过焊带与对应的电池片2的背面电极的尾端电连接；此外最外部的两个螺旋形导电弹簧4的顶端通过焊带与上一成对角设置的电池片2的正面电极的尾端电连接，最外部的两个螺旋形导电弹簧4中的一个螺旋形导电弹簧4的底端通过焊带与对应的电池片2的背面电极的首端电连接，最外部的两个螺旋形导电弹簧4中的另一个螺旋形导电弹簧4的底端通过焊带与对应的电池片2的背面电极的尾端电连接；本发明通过将螺旋形导电弹簧4数量设置为至少六个，一方面使两条成对角设置的电池片2形成电串联，第二方面，由于上一个电池片2尾端不仅通过螺旋形导电弹簧4与断裂的电池片2首段相连，还通过另一个螺旋形导电弹簧4与断裂的电池片2尾端连接，从而能够在电池片2从中部断裂后，电流依然能够直接到达断裂的电池片2尾端，从而避免两个电池串1中某一电池片2隐裂或断裂后，造成电池串1断串的现象发生，提高了本发明的可靠性；需着重说明的是，本发明为便于看到焊带与其它电池片2的连接关系，减少二极管5对焊带和螺旋形导电弹簧4的遮挡，在图中本为六个的螺旋形导电弹簧4，仅仅展示了五条螺旋形导电弹簧4，其中省略了一条与二极管5连接的螺旋形导电弹簧4。
如图12所示，每个螺旋形导电弹簧4包括外圈螺旋形导电部401和内圈螺旋形导电部402，外圈螺旋形导电部401高度大于电池片2高度，内圈螺旋形导电部402高度等于外圈螺旋形导电部401与电池片2之间的高度差；外圈螺旋形导电部401口径大于内圈螺旋形导电部402口径，外圈螺旋形导电部401螺旋向下，内圈螺旋形导电部402螺旋向上；本发明通过设置外圈螺旋形导电部401高度大于电池片2高度，且内圈螺旋形导电部402高度等于外圈螺旋形导电部401高度减去电池片2高度，使互连元件3一部分藏设于背板6的沉孔内，从而使互连元件3与沉孔配合形成定位；从而避免在层压合片过程中出现移位。
叠瓦光伏电池还包括背板6、下胶膜7、上胶膜8和玻璃板9，背板6上开设有与互连元件3相配合的沉孔，背板6顶部设有下胶膜7，下胶膜7上设有若干串联或并联的电池串1，电池串1顶部设有玻璃板9；本发明通过设置沉孔，使沉孔与互连元件3配合形成定位。
使用时，首先在电池片2四周边缘涂抹绝缘涂层，在位于互连元件3最内部的螺旋形导电弹簧4顶端焊接二极管5；然后通过非导电胶粘接剂将若干个电池片2在结构上进行串联粘接形成电池串1。
若生产需求为同一电池串1中的相邻电池片2之间为电串联，通过互连元件3和焊带将相邻电池片2连接为电串联，具体为将互连元件3中的其中一个螺旋形导电弹簧4顶端通过焊带与上一个相邻的电池片2正面电极尾端电连接，然后将该螺旋形导电弹簧4底端通过焊带与对应的电池片2背面电极首端电连接，从而实现同一电池串1相邻两个电池片2之间的串联。
若生产需求为相邻两个电池串1中处于同一行的相邻两个电池片2之间的电串联的结构时，通过互连元件3和焊带将相邻两个电池串1中处于同一行的相邻两个电池片2连接为电串联，具体为，通过将互连元件3中的其中一个螺旋形导电弹簧4顶端通过焊带与对应的电池串1中对应的电池片2的正面电极电连接，然后将该螺旋形导电弹簧4底端通过焊带与下一相邻电池串1中处于同一行的电池片2的背面电极电连接。
若生产需求为相邻两个电池串1中成对角设置的电池片2之间的电串联的结构时，通过互连元件3和焊带将相邻两个电池串1中成对角设置的电池片2电串联，具体为，将互连元件3中的其中一个螺旋形导电弹簧4顶端通过焊带与相邻的电池串1成对角设置的上一个电池片2的正面电极尾端电连接，然后将该螺旋形导电弹簧4底端通过焊带与对应的电池片2背面电极首端电连接，从而实现相邻两个电池串1中处于同一行的相邻两个电池片2之间电串联；本发明需着重描述的是相邻两个电池片2之间电连接还可以为上述三种连接结构中的任意两种或三种连接结构的组合形成的连接结构；从而使互连元件3能够适用于多种结构的连接，提高了本发明的适用性，其中上述中对应的电池片2是指与该互连元件3处于同一行的电池片2。
然后通过焊带将二极管5一端与对应的电池片2正面电极电连接，通过焊带将与二极管5连接的螺旋形导电弹簧4与对应的电池片2背面电极电连接，从而使二极管5两端反向并联于电池片2，从而能够有效地防止电池片2因热斑效应而烧毁的情况发生。
然后将组装好的电池串1放置于顶部设有下胶膜7的背板6上，并使互连元件3与背板6上的沉孔对齐，由于互连元件3与背板6上的沉孔配合，从而在后续的层压封装过程中，实现定位，从而避免在合片过程中出现移位，然后在顶部铺设上胶膜8，在上胶膜8顶部铺设玻璃板9，然后通过层压设备进行封装形成光伏板。
实施例2
本发明还提供一种叠瓦光伏电池互连结构互连方法，详细操作步骤如下：
S1、在电池片2四周边缘涂抹绝缘涂层，在位于互连元件3最内部的螺旋形导电弹簧4顶端焊接二极管5；
S2、通过非导电胶粘接剂将若干个电池片2在结构上进行串联粘接；
S3、根据生产需求通过互连元件3和焊带将相邻两个电池片2进行串联；
S31、若生产需求为同一电池串1中的相邻电池片2之间为电串联的结构时，则执行步骤S32，若生产需求为相邻两个电池串1中处于同一行的相邻两个电池片2之间的电串联的结构时，则执行步骤S33，若生产需求为相邻两个电池串1中成对角设置的电池片2之间的电串联的结构时，则执行步骤S34；
S32、通过将互连元件3中的其中一个螺旋形导电弹簧4顶端通过焊带与上一个相邻的电池片2正面电极尾端电连接，然后将该螺旋形导电弹簧4底端通过焊带与对应的电池片2背面电极首端电连接，然后执行S4；
S33、通过将互连元件3中的其中一个螺旋形导电弹簧4顶端通过焊带与对应的电池串1中对应的电池片2的正面电极电连接，然后将该螺旋形导电弹簧4底端通过焊带与下一相邻电池串1中处于同一行的电池片2的背面电极电连接，然后执行S4；
S34、通过互连元件3中的其中一个螺旋形导电弹簧4顶端通过焊带与相邻的电池串1成对角设置的上一个电池片2的正面电极尾端电连接，然后将该螺旋形导电弹簧4底端通过焊带与对应的电池片2背面电极首端电连接，然后执行S4；
S4、通过焊带将二极管5一端与对应的电池片2正面电极电连接，通过焊带将与二极管5连接的螺旋形导电弹簧4与对应的电池片2背面电极电连接。
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 (8)

1.一种叠瓦光伏电池互连结构，包括若干个电池串（1），其特征在于，每个所述电池串（1）包括多个结构上形成串联的电池片（2），所述电池片（2）正面设有正面电极，所述电池片（2）背面设有背面电极，每一所述电池片（2）的首端一侧均设有互连元件（3），所述互连元件（3）位于相邻两个电池串（1）之间的间隙内，每个所述电池串（1）末端的电池片（2）的尾端均设有互连元件（3），所述互连元件（3）通过焊带用于实现相邻两个电池片（2）之间的电连接，所述互连元件（3）通过焊带与所对应电池片（2）并联形成保护电路；
所述互连元件（3）包括若干个相互套设的螺旋形导电弹簧（4），且所述螺旋形导电弹簧（4）除两端的端面外其余喷涂有绝缘层，所述螺旋形导电弹簧（4）内与相邻的螺旋形导电弹簧（4）外壁之间通过非导电材料连接；
所述保护电路包括位于互连元件（3）最内部的所述螺旋形导电弹簧（4），位于所述互连元件（3）最内部的所述螺旋形导电弹簧（4）顶端焊接有二极管（5）；所述二极管（5）一端通过焊带与对应电池片（2）的正面电极电连接；所述二极管（5）对应的螺旋形导电弹簧（4）远离二极管（5）的一端通过焊带与对应电池片（2）的背面电极电连接。
2.根据权利要求1所述的一种叠瓦光伏电池互连结构，其特征在于，相邻两个所述电池片（2）之间的电连接为同一电池串（1）相邻两个所述电池片（2）之间的电串联。
3.根据权利要求1所述的一种叠瓦光伏电池互连结构，其特征在于，所述电池片（2）首端设有第一凸出部（201），所述电池片（2）尾端设有第二凸出部（202），所述第一凸出部（201）与第二凸出部（202）厚度之和等于电池片（2）厚度。
4.根据权利要求1所述的一种叠瓦光伏电池互连结构，其特征在于，用于连接相邻两个电池片（2）电连接的螺旋形导电弹簧（4）数量至少为六个。
5.根据权利要求4所述的一种叠瓦光伏电池互连结构，其特征在于，其中两个所述螺旋形导电弹簧（4）顶端通过焊带与同一电池串（1）中相邻的上一个电池片（2）正面电极尾端电连接，两个所述螺旋形导电弹簧（4）中的一个螺旋形导电弹簧（4）底端通过焊带与对应的电池片（2）首端电连接；该两个所述螺旋形导电弹簧（4）中的另一个所述螺旋形导电弹簧（4）底端通过焊带与对应的电池片（2）尾端电连接。
6.根据权利要求1所述的一种叠瓦光伏电池互连结构，其特征在于，每个所述螺旋形导电弹簧（4）包括外圈螺旋形导电部（401）和内圈螺旋形导电部（402），外圈螺旋形导电部（401）高度大于电池片（2）高度，所述内圈螺旋形导电部（402）高度等于外圈螺旋形导电部（401）与电池片（2）的高度差。
7.根据权利要求4所述的一种叠瓦光伏电池互连结构，其特征在于，所述叠瓦光伏电池还包括背板（6）、下胶膜（7）、上胶膜（8）和玻璃板（9），所述背板（6）上开设有与互连元件（3）相配合的沉孔，所述背板（6）顶部设有下胶膜（7），所述下胶膜（7）上设有若干串联或并联的电池串（1），所述电池串（1）顶部设有玻璃板（9）。
8.一种叠瓦光伏电池互连结构互连方法，所述方法用于制造如权利要求1-7任一项叠瓦光伏电池，其特征在于，详细操作步骤如下：
S1、在所述电池片（2）四周边缘涂抹绝缘涂层，在位于所述互连元件（3）最内部的螺旋形导电弹簧（4）顶端焊接二极管（5）；
S2、通过非导电胶粘接剂将若干个所述电池片（2）在结构上进行串联粘接；
S3、根据生产需求通过所述互连元件（3）和焊带将相邻两个电池片（2）进行串联；
S31、若生产需求为同一所述电池串（1）中的相邻电池片（2）之间为电串联的结构时，则执行步骤S32，若生产需求为相邻两个所述电池串（1）中处于同一行的相邻两个电池片（2）之间的电串联的结构时，则执行步骤S33，若生产需求为相邻两个所述电池串（1）中成对角设置的电池片（2）之间的电串联的结构时，则执行步骤S34；
S32、通过将所述互连元件（3）中的其中一个螺旋形导电弹簧（4）顶端通过焊带与上一个相邻的电池片（2）正面电极电连接，然后将该所述螺旋形导电弹簧（4）底端通过焊带与对应的电池片（2）背面电极电连接，然后执行S4；
S33、通过将所述互连元件（3）中的其中一个螺旋形导电弹簧（4）顶端通过焊带与对应的电池串（1）中对应的电池片（2）的正面电极电连接，然后将该所述螺旋形导电弹簧（4）底端通过焊带与下一相邻电池串（1）中处于同一行的电池片（2）的背面电极电连接，然后执行S4；
S34、通过所述互连元件（3）中的其中一个螺旋形导电弹簧（4）顶端通过焊带与相邻的电池串（1）成对角设置的上一个电池片（2）的正面电极电连接，然后将该所述螺旋形导电弹簧（4）底端通过焊带与对应的电池片（2）背面电极电连接，然后执行S4；
S4、通过所述焊带将二极管（5）一端与对应的电池片（2）正面电极电连接，通过所述焊带将与二极管（5）连接的螺旋形导电弹簧（4）与对应的电池片（2）背面电极电连接。
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