CN115580222A - 光伏模块和光伏系统 - Google Patents

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库翁·曼·塔
刘易斯·阿布拉
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Abstract

本发明描述了一种光伏模块和光伏系统。光伏模块可以包括：模块层压板，模块层压板包括光伏电池，光伏电池电连接到前层和后层之间的电导体；插头插座，插头插座安装在模块层压板上，其中插头插座包括插头外壳和基座壁，插头外壳具有围绕中心轴线侧向延伸以限定插头通道的外壳壁，基座壁具有沿着中心轴线与插头通道同轴地对准的触头槽；以及触头，触头包括附接到电导体的触头基座以及延伸穿过触头槽进入插头通道中的触头插脚，其中触头插脚由基座壁支撑，并且模块层压板包括侧向边缘，并且其中插头插座安装在侧向边缘上，电导体从侧向边缘向外延伸以连接到触头基座。

Description

光伏模块和光伏系统
本申请是申请日为2017年6月28日、国际申请号为PCT/US2017/039802、发明名称为“具有外部电连接器的光伏模块”、进入中国国家阶段的申请号为201780037973.4的中国专利申请的分案申请。
本申请要求于2016年7月1日提交的共同未决的美国非临时专利申请15/201,064的优先权权益，其全部公开内容以引用方式并入本文。
技术领域
本申请涉及一种具有外部电连接器的光伏模块及光伏系统。
背景技术
光伏(PV)电池(常被称为太阳能电池)是熟知的用于将太阳辐射转换为电能的装置。一般来讲，使用半导体加工技术在半导体基板的表面附近形成p-n结，从而在半导体晶片或基板上制造太阳能电池。射到基板表面上的太阳辐射在大部分基板上形成电子空穴对，这些电子空穴对迁移到基板中的p掺杂区和n掺杂区，从而在掺杂区之间产生电压差。将掺杂区耦接到太阳能电池上的金属触点，以将电流从电池引导至与其耦接的外部电路。一般来讲，将每个太阳能电池互连的太阳能电池阵列安装在共同或共享的平台上以提供光伏模块。光伏模块可由光伏层压体构成。可将多个光伏模块或模块组电耦接到配电网络，形成光伏系统。
附图说明
图1示出了根据本公开的一个实施例的具有通过外部电缆电连接到板外电子器件的光伏模块的光伏系统的透视图。
图2示出了根据本公开的一个实施例的光伏模块的板内模块电路的透视图。
图3示出了根据本公开的一个实施例的光伏模块的外部电连接器的透视剖面图。
图4示出了根据本公开的一个实施例的光伏模块的外部电连接器的顶视图。
图5示出了根据本公开的一个实施例的延伸穿过插头插座的触头槽的触头的触头插脚的顶视图。
图6示出了根据本公开的一个实施例的光伏模块的外部电连接器的分解图。
图7示出了根据本公开的一个实施例的安装在模块层压板上的插头插座的剖视图。
图8示出了根据本公开的一个实施例的具有安装在模块层压板上的插头插座的模块框架的透视图。
图9示出了根据本公开的一个实施例的安装在模块层压板的侧向边缘上的触头的透视图。
图10示出了根据本公开的一个实施例的具有安装在模块层压板上的插头插座的模块框架的剖视图。
图11示出了根据本公开的一个实施例的附接到模块层压板的底座外壳的插头插座的剖视图。
图12示出了根据本公开的一个实施例的制造具有外部电连接器的光伏模块的方法的流程图。
图13示出了根据本公开的一个实施例的光伏模块的外部电连接器的透视剖视图。
具体实施方式
以下具体实施方式本质上只是例证性的，并非意图限制所述主题的实施方案或此类实施方案的应用和用途。如本文所用，词语“示例性”意指“用作示例、实例或举例说明”。本文描述为示例性的任何实施方式未必理解为相比其他实施方式是优选的或有利的。此外，并不意图受前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中提出的任何明示或暗示的理论的约束。
本说明书包括提及“一个实施例”或“某个实施例”。短语“在一个实施例中”或“在某个实施例中”的出现不一定是指同一实施例。特定的特征、结构或特性可以任何与本公开一致的合适方式加以组合。
术语。以下段落提供存在于本公开(包括所附权利要求书)中术语的定义和/或语境：
“包括”。该术语是开放式的。如在所附权利要求书中所用，该术语并不排除其他结构或步骤。
“配置为”。各个单元或部件可被描述或声明成“配置为”执行一项或多项任务。在此类语境下，“配置为”用于通过指示所述单元/部件包括在操作期间执行一项或多项那些任务的结构而暗示结构。因此，可以说是将所述单元/部件配置成即使当指定的单元/部件目前不在操作(例如，未开启/激活)时也可执行任务。详述某一单元/电路/部件“配置为”执行一项或多项任务明确地意在对该单元/部件而言不援用35U.S.C.§112第六段。
“第一”、“第二”等。如本文所用，这些术语用作其之后的名词的标记，而并不暗示任何类型的顺序(例如，空间、时间和逻辑等)。例如，提及“第一”方向并不一定暗示该方向是某一序列中的第一方向；相反，术语“第一”用于区分该方向与另一方向(例如“第二”方向)。
“耦接”—以下描述是指元件或节点或结构特征被“耦接”在一起。如本文所用，除非另外明确指明，否则“耦接”意指一个元件/节点/特征直接或间接连接至另一个元件/节点/特征(或直接或间接与其连通)，并且不一定是机械连接。
此外，以下描述中还仅为了参考的目的使用了某些术语，因此这些术语并非意图进行限制。例如，如“上部”、“下部”、“上方”、“下方”、“前面”和“后面”等术语是指附图中提供参考的方向。如“正面”、“后表面”、“后面”、“侧面”、“外侧”、“内侧”、“向左”和“向右”等术语描述了在一致但任意的参照系内部件的某些部分的取向和/或位置，或描述部件之间的相对取向和/或位置，通过参考描述所讨论部件的文字和相关的附图可以清楚地了解这些取向和/或位置。此类术语可包括上面具体提及的词语、它们的衍生词语以及类似意义的词语。
“阻止”—如本文所用，阻止用于描述减小影响或使影响降至最低。当部件或特征被描述为阻止行为、运动或条件时，它完全可以彻底地防止某种结果或后果或未来的状态。另外，“阻止”还可以指减少或减小可能会发生的某种后果、性能和/或效应。因此，当部件、元件或特征被称为阻止结果或状态时，它不一定完全防止或消除该结果或状态。
PV电池可组装成PV模块内部的PV串，其可用于将阳光转换成电。电通常从模块电路(即，从PV串)载送到PV系统的板上电子器件。更具体地，板上电子器件通常包括容纳在附接到PV模块的背板的接线盒或PV托架内的电子部件(诸如二极管、微型逆变器或直流优化器)。在通过层压工艺完全形成PV模块之后，接线盒或PV托架通常通过硅树脂基粘合剂固定到背板。电带(即，薄且柔韧的金属条)在层压过程中附接到PV模块内部的模块电路，且随后通过背板中的手动切割的狭缝进行路由以将电流向外载送到附接的接线盒中。
如上所述，现有的光伏(PV)模块包括薄且柔韧的电带，所述电带从板内模块电路通过PV模块的背板延伸到板上电子器件。板内模块电路和板上电子器件之间的直接连接可能很方便，因为不同的接线盒可以固定到PV模块以提供不同的功能，但板上电子器件缺乏部件互换性。也就是说，一旦板上电子器件被附接，就无法拆卸或更换它们。此外，将电带从板内模块电路路由到板上电子器件需要手动精细度并且不易自动化，这转化为增加的制造时间和成本。因此，提供具有外部电连接器的PV模块可以允许PV模块容易且可互换地连接到板外电子器件，且因此PV模块可以提高PV系统灵活性和制造效率。
一方面，提供了一种具有外部电连接器的PV模块。更具体地，外部电连接器可以包括触头(例如，金属刀片型连接器)，该触头永久地结合到PV模块层压板内的电导体(例如，汇流条或电带)，并且向外延伸穿过安装在PV模块层压板上的插头插座。插头插座可以为触头提供电气和环境保护，可以接纳适配的电连接器(例如，插头)，并且当适配的电连接器与外部电连接器接合时可以机械地支撑触头。因此，板内模块电路可以通过触头电连接到适配的电连接器，并连接到与适配的电连接器连接的外部电缆或板外电子器件。
上述诸方面可由如本文中公开的具有外部电连接器的PV模块实现。在下面的描述中，给出了许多具体细节，诸如具体的材料范围和部件结构，以便提供对本公开的实施例的透彻理解。对本领域的技术人员将显而易见的是，可在没有这些具体细节的情况下实践本公开的实施方案。在其他情况中，没有详细地描述熟知的制造技术或部件结构，诸如具体类型的电连接器或模块层压过程，以避免不必要地使本公开的实施例难以理解。此外，应当理解在图中示出的多种实施例是例证性的展示并且未必按比例绘制。
作为总结，本文公开了一种具有外部电连接器的PV系统和模块。在一个实施例中，PV系统包括通过外部电缆电连接到板外电子装置的PV模块。PV模块可以包括模块层压板，该模块层压板具有电连接到PV电池的电导体。触头可以附接到电导体，并且可以向外延伸到安装在模块层压板上的插头插座的插头通道中。因此，触头可以将电流从PV电池传送到插头插座中。插头插座可以连接到板外电子装置以将电流输送到装置。
在一个实施例中，触头可包括触头基座，该触头基座通过周围的封装剂层压在模块层压板的前层和后层之间。插头插座可以通过粘合剂粘附到模块层压板，并且在一个实施例中，封装剂和粘合剂为相同的材料，并且在同一层压过程中固化。插头插座可以安装在模块层压板上的不同位置。例如，插头插座可以粘附到PV模块的后表面或沿着PV模块的侧向边缘粘附。在一个实施例中，一个或多个插头插座集成在模块框架中，该模块框架可以附接到PV模块的侧向边缘以形成用于PV模块的若干PV电池子串中的每一个的外部电连接器。
也作为总结，本文公开了一种制造具有外部电连接器的PV模块的方法。在一个实施例中，该方法包括将PV电池、电导体和触头在PV模块的前层和后层之间物理地和/或电连接。例如，触头可包括前层和后层之间的触头基座，以及从模块层压板向外延伸的触头插脚。在层压过程中，PV电池、电导体和触头可以被封装剂包围，并且封装剂可以被固化以在固化的模块层压板内将部件结合在一起。触头插脚可以从固化的模块层压板向外延伸。因此，插头插座可以安装在模块层压板上，使得触头插脚延伸穿过插头插座的触头槽进入插头插座的插头通道中。适配的连接器(例如，外部电缆或板外电子装置的连接器)可以接纳在插头通道内，以与触头插脚电连接，用于传输电力。
参考图1，示出根据本公开的一个实施例的具有通过外部电缆电连接到板外电子器件的PV模块的PV系统的透视图。PV系统100可以包括PV模块102，该PV模块通过外部电缆106电连接到板外电子装置104。更具体地，外部电缆106可以从PV模块102的外部电连接器(图3)延伸到板外电子装置104。外部电缆106可以具有适配的连接器，用于相对于PV模块102和/或板外电子装置104快速地连接和断开。外部电连接器可以如下所述包括阳或阴电连接器，并且适配的连接器可以具有对应的阳或阴连接器，以形成阳-阴连接。
板外电子装置104可以容易地从PV系统100移除并替换。举例来说，板外电子装置104可以包括旁路二极管、微型逆变器或直流优化器中的一个或多个。因此，可以例如在旁路二极管失效时或者在微型逆变器或直流优化器升级时，将所述装置换出。类似地，通过将新的和不同的模块电子器件连接到外部电缆106，可以很容易添加它们。因此，PV系统100提供部件可互换性。
在一个实施例中，PV模块102包括模块层压板108，该模块层压板具有按一个或多个电池行112和电池列114布置的若干PV电池110。例如，如所知的，模块层压板108可以包括串联电连接的PV电池110串。该PV电池110串可以被分段成子串116，该子串可以包括物理并联和电串联布置的PV电池110。也就是说，每个子串可以与相邻子串116串联电连接，使得电流在第一方向上流过第一单元行112，并且电流在与第一方向相反的第二方向上流过与第一单元行112相邻的第二单元行112。如下所述，在一个实施例中，第一子串116可以通过外部电缆106连接到相邻子串116。
参考图2，示出根据本公开的一个实施例的PV模块的板内模块电路的透视图。PV模块102的模块层压板108可以包括前层202(例如，玻璃板)，该前层平行于后层204(例如，聚合物片材)且与其间隔开。更具体地，模块层压板108可以包括具有共延边缘的平行平面板材，使得模块层压板108具有围绕PV模块102的外周边延伸的侧向边缘206。
PV模块102可以包括汇流条和/或电导体208(例如电带)，用于将电流载送离开PV电池110。更具体地，电导体208可以例如通过焊接或焊料结合连接到在前层202和后层204之间的对应的PV电池110。例如，电导体208可以电连接到最靠近侧向边缘206的一个或多个PV电池110。因此，电导体208可以输送由对应的PV电池110生成的电流。在一个实施例中，电导体208将由PV模块102的一个或多个子串116生成的电流载送到对应的外部电连接器(诸如下面描述的连接器)。
参考图3，示出根据本公开的一个实施例的PV模块的外部电连接器的透视剖面图。外部电连接器300可以安装在模块层压板108的前层202或后层204上。更具体地，外部电连接器300可以包括插头插座302，并且在一个实施例中，插头插座302附接到模块层压板108上的后层204的后表面304。插头插座302可以提供通用连接器以附接到外部电缆106和板外电子装置104(图1)，并且因此可以包括插头外壳306以与外部电缆106(图1)的适配的连接器接合。如下所述，插头外壳306可以包围触头308，并且插头外壳306的基座310可以粘附到后表面304或抵靠其密封。因此，插头外壳306可以通过在外部电连接器300与外部电缆106的适配的连接器接合时，防止水进入触头308或板内模块电路来为PV系统100提供电气和环境保护。
参考图4，示出根据本公开的一个实施例的PV模块的外部电连接器的顶视图。在一个实施例中，外部电缆106(图1)的适配的连接器可以被接纳在插头外壳306的插头通道402中。更具体地，插头外壳306可包括外壳壁404，该外壳壁围绕中心轴线侧向延伸以限定插头通道402。外壳壁404可以沿着任何形状的通路(例如，圆形通路或图4中所示的大致矩形通路)延伸以形成插头通道402，该插头通道的横截面区域适形于适配的连接器的横截面区域。也就是说，插头外壳306可包括圆柱形壁、矩形壁等，其内表面用于以滑动适配的方式接纳适配的连接器的外表面。外壳壁404可以延伸到基座壁406上方的一定高度。基座壁406可以为基座310的在插头外壳306下方的一部分。因此，基座壁406可以在插头通道402的底端处与中心轴线正交。
基座壁406可具有与插头通道402对准的触头槽408。例如，触头槽408可以为从基座壁406的面向插头通道402的侧面到基座壁406的面向后表面304的侧面穿过基座壁406形成的开口。触头槽408可以如图所示沿着中心轴线与插头通道402同轴地对准，或者触头槽408可以与插头通道402不同轴但不相对于其向内。因此，触头308可以在相对于外壳壁404侧向向内的位置处延伸穿过触头槽408进入插头通道402。
参考图5，示出根据本公开的一个实施例的延伸穿过插头插座的触头槽的触头的触头插脚的顶视图。插头插座302的基座壁406中的触头槽408的尺寸可以被设定成支撑触头308以防止侧向弯曲。例如，触头308可以包括延伸穿过触头槽408进入插头通道402中的触头插脚502，并且触头插脚502的尺寸可以类似于触头槽408，使得围绕触头插脚502的基座壁406增强触头插脚502的柱强度。因此，触头插脚502可以包括触头横截面区域504(即，围绕穿过触头插脚502的轴线的轮廓)，并且触头槽408可以包括类似尺寸的槽横截面区域506(即，围绕轴线的轮廓)和触头横截面区域504。也就是说，槽横截面区域506可以适形于触头横截面区域504。例如，触头宽度508(即，横跨触头横截面区域504的侧向尺寸)可以类似于槽宽度510(即，横跨槽横截面区域506的侧向尺寸)。可以预先选择触头宽度508以提供具有期望刚度的触头插脚502。在一个实施例中，触头宽度508为槽宽度510的至少75％。因此，触头横截面区域504可以小于槽横截面区域506，并且在基座壁406和触头插脚502之间可以存在间隙。间隙可以被优化以允许插头外壳306容易地插在触头插脚502上方并且当适配的连接器与外部电连接器300接合时侧向地支撑触头插脚502。
应当理解，触头308的触头插脚502可以为阳或阴触头。在附图中，触头插脚502被示出为阳突片触头(例如，刀片型触头)，然而，在一些实施例中，触头插脚502可以为阴插座触头(例如，定位成接纳外部电缆106(图1)的适配的连接器的阳突片触头的一对针状体)。触头设计的此类变化对于本领域技术人员来说是显而易见的。例如，应该理解，触头308可以包括由电镀层(例如，锡、银或金电镀层)覆盖的基座材料诸如CuSn4或CuFe2。因此，为了简洁起见，这里省略了对此类细节的进一步描述。然而，无论触头插脚502为阳触头还是阴触头，触头插脚502都可以延伸穿过触头槽408并由基座壁406支撑。
参考图6，示出根据本公开的一个实施例的PV模块的外部电连接器的分解图。触头插脚502(例如，阳触头突片)可以正交地延伸到触头308的触头基座602。例如，触头308可以为T形的，使得触头基座602形成T形状的水平杆，并且触头插脚502形成T形状的垂直杆。因此，触头基座602可以与模块层压板108的后表面304平行，并且触头插脚502可以沿着触头轴线604与后表面304正交地延伸。更具体地，触头轴线604可以与触头槽408对准，以允许插头插座302被放置在触头308上方并且被放置到后表面304上。
在一个实施例中，可以在电导体208上方，在模块层压板108的后层204中形成背板开口606。电导体208可以沿着导体轴线608(例如，在与触头轴线604正交的方向上)延伸。因此，触头插脚502可以具有围绕触头轴线604的插脚刚度，并且电导体208可以具有围绕导体轴线608的导体刚度。与将电导体208(诸如，电尾线)带到PV模块102的背板之外的典型电连接相比，板内模块电路的暴露部分(例如，触头308)可具有比比模块层压板108内部的板内模块电路的部分(例如，电导体208)更大的刚度。更具体地，插脚刚度可以大于导体刚度。此外，如上所述，触头插脚502可以由基座壁406支撑，且因此，触头插脚502的柱强度可以基本上大于电导体208的柱强度。
背板开口606的轮廓可以大于触头基座602的轮廓。例如，背板开口606可以为在电导体208上方穿过后层204形成的矩形孔，并且矩形孔可以具有一定的宽度和长度。触头基座602可以具有矩形或任何其他形状的轮廓，其宽度和长度小于穿过背层204的矩形孔的宽度和长度。因此，触头308可以穿过背板开口606插入到电导体208上。
在一个实施例中，使用自动化过程在后层204中形成背板开口606。例如，可以使用冲压机将背板开口606冲压到后层204中。因此，背板开口606可以为位于后层204中任何位置的高度可重复的特征。因此，与通过PV模块的背板中的手动割开的通道对电带进行路由相比，通过背板开口606对触头308进行路由可能更容易且成本更低。
参考图7，示出根据本公开的一个实施例的安装在模块层压板上的插头插座的剖视图。当通过后层204中的背板开口606插入触头308时，可以将触头基座602附接到电导体208。例如，触头308可以具有L形状，并且L形状的水平杆可以永久地附接(例如，焊接或钎焊)到电导体208的通过背板开口606暴露的一部分。替代地，可以通过将部件压在一起并封装邻接部件来在触头基座602和电导体208之间形成物理连接，如下所述。因此，触头308可以电连接到电导体208。触头插脚502可以为L形状的垂直条并且可以从电导体208向外延伸穿过后层204中的背板开口606。因此，触头插脚502可以提供外部接触点，用于与外部电缆106(图1)的适配的连接器对接。
在一个实施例中，触头308的至少一部分可以封装在模块层压板108内。例如，用于将PV电池110封装在前层202和后层204之间的封装剂702也可以包围前层202和后层204之间的触头基座602和电导体208。更具体地，封装剂702可以填充PV电池110和后层204之间的空间，触头基座602位于该空间中。因此，在用于形成模块层压板108的相同层压过程中，封装剂702可以将触头308结合到模块层压板108的其余部分。
插头插座302也可以粘附到模块层压板108。例如，插头插座302可以被放置在触头308上方，使得触头插脚502延伸到插头通道402中，并且基座310的上表面面向后层204的后表面304。也就是说，插头插座302可以安装在后层204的后表面面304上。在一个实施例中，粘合剂704设置在插头插座302和模块层压板108之间。例如，粘合剂704可以在基座310和后层204之间形成粘合接头，以将插头插座302结合到模块层压板108。粘合剂704可包括热固化粘合剂或光固化材料。例如，粘合剂704可以为与封装剂702相同的热固化材料，例如，热塑性烯烃诸如聚乙烯。替代地，粘合剂704可以为UV固化粘合剂，并且插头插座302可以由半透明材料形成，以允许紫外光在固化操作期间穿透粘合剂704。因此，在与用于形成模块层压板108的层压过程相同或不同的操作期间，插头插座302可以永久地结合到后层204。因此，外部电连接器300可以直接构建到PV模块102中，以将电流从PV模块102的PV电池110向外传送到与外部电缆106和/或板外电子装置104(图1)的外部连接点。
参考图8，示出根据本公开的一个实施例的具有安装在模块层压板上的插头插座的模块框架的透视图。上面在将电流通过模块层压板108的后层204带到外部连接点的连接器的背景下描述了外部电连接器300。然而，外部电连接器300可以在任何方向上从PV电池110带来电流。在一个实施例中，一个或多个插头插座302安装在模块层压板108的侧向边缘206(被隐藏)上。例如，PV系统100可包括模块框架802，该模块框架沿着模块层压板108的侧向边缘206安装以在安装部位处支撑PV模块102，例如，用于安装在顶板上。模块框架802可包括若干插头插座302。也就是说，插头插座302可以例如在框架模制或铸造过程中与模块框架802一体形成。
沿着侧向边缘206安装的插头插座302可以与相应的PV电池行112或列114对准。例如，模块层压板108可以包括沿着第一单元行112A布置的PV单元的第一子串116，以及沿着第二单元行112B布置的PV单元的第二子串116。第一插头插座302可以与第一单元行112A对准以接纳电连接到第一单元行112A的第一触头308，并且第二插头插座302可以与第二单元行112B对准以接纳电连接到第二单元行112B的第二触头308。这样，单元行112A、112B可以电并联而不是以普通方式电串联，因为相应的触头308可能不是电连接的。因此，可以通过外部电缆106和/或板外电子装置104(图1)在电池行112之间建立电连接。例如，外部电缆106可以在两个端部中的每一个处包括适配的连接器，并且适配的连接器可以与相应的插头插座302接合以将子串116串联地电连接。替代地，适配的连接器可以与每隔几个子串116的相应的插头插座302接合，并且旁路二极管可以与外部电缆106电串联，以使旁路二极管与一个或多个子串116并联，使得当子串116关闭时，电流通过旁路二极管。
参考图9，示出根据本公开的一个实施例的安装在模块层压板的侧向边缘上的触头的透视图。触头308可以沿着PV模块102的侧向边缘206安装。更具体地，触头基座602可以具有夹具结构(例如，U形横截面结构)，用于接合模块层压板108。触头插脚502可以从模块层压板108侧向向外延伸。在一个实施例中，触头插脚502电连接到模块层压板108的层压结构内的电导体208。替代地，电导体208可以从侧向边缘206向外延伸以连接到触头基座602。因此，触头308可以从PV电池110朝外部连接点侧向向外载送电流。
参考图10，示出根据本公开的一个实施例的具有安装在模块层压板上的插头插座的模块框架的剖视图。模块框架802可以安装在沿着侧向边缘206安装的触头308上方。例如，外部电连接器300的插头插座302可包括底座外壳1002，用于附接到侧向边缘206。更具体地，底座外壳1002可以与模块框架802成一体，并且尺寸和形状可以被设定成围绕触头基座602卡入到位。也就是说，底座外壳1002可以具有围绕触头通道1004的U形横截面结构，并且触头通道1004的尺寸可以被设定成接纳触头308的触头基座602。在一个实施例中，填料(诸如硅氧烷基粘合剂)可以设置在触头通道1004内以填充底座外壳1002和模块层压板108之间的空间。粘合剂填料可以将模块框架802固定到模块层压板108，并且可以围绕模块层压板108密封以防止水进入触头通道1004并朝向板内模块电路。
底座外壳1002可以在基座壁406的相对于插头外壳306内的插头通道402的相对侧上包围触头通道1004。因此，当底座外壳1002跨越模块层压板108时，插头插座302可以通过基座壁406中的触头槽408接纳触头插脚502。在这种情况下，触头基座602可以保持在基座壁406和侧向边缘206之间的触头通道1004中，并且触头插脚502可以延伸穿过触头槽408进入插头通道402中。因此，通过使模块框架802与模块层压板108的侧向边缘206在触头308上方接合，沿着模块层压板108的侧向边缘206形成外部电连接器300。
当模块框架802包括若干插头插座302时，使模块框架802与侧向边缘206接合可以形成与PV模块102的相应子串对准的若干外部电连接器300。也就是说，当模块框架802在侧向边缘206上方卡入就位时，第二插头插座302可以在电连接到第二PV电池子串116的第二触头308上方安装在模块层压板108上。第二触头308可以延伸穿过第二插头插座302的基座壁406中的触头槽408。因此，第一外部电连接器300可以在单一框架安装操作中与第二外部电连接器300同时形成。
参考图11，示出根据本公开的一个实施例的具有附接到模块层压板的底座外壳的插头插座的剖视图。插头插座302可以包括围绕基座壁406的第一侧面上的插头通道402的插头外壳306，以及围绕基座壁406的相对侧面上的触头通道1004的底座外壳1002。在一个实施例中，底座外壳1002直接附接到模块层压板108的侧向边缘206，以在插头插座302和模块层压板108之间提供触头通道1004。因此，电导体208可以通过侧向边缘206路由到触头通道1004中。此外，电导体208可以在触头通道1004内被折叠且受到保护。因此，电导体208可以具有足够的长度以使组装到触头308更容易执行，因为它可以在接触完成后折叠成较低的轮廓。
电导体208可以通过触头通道1004路由到与触头308的连接点。在一个实施例中，触头308具有某种轮廓，使得触头基座602围绕模块层压板108的侧向边缘206延伸，并且触头插脚502延伸到插头通道402中。触头基座602的一部分可以与前层202平行，并且触头插脚502可以从触头基座602向上延伸。底座外壳1002可以具有类似于触头基座602的轮廓，即，底座外壳1002可以环绕模块层压板108的侧向边缘206。在一个实施例中，触头基座602嵌入在底座外壳1002中。例如，触头基座602可以为包覆模制在塑料底座外壳1002内的金属零件。因此，底座外壳1002和/或触头基座602可以夹到侧向边缘206上，以将外部电连接器300相对于模块层压板108保持就位。
电流可以在侧向方向上从PV模块102水平向外载送，并且触头插脚502可以在与侧向方向正交的向前或向后方向上垂直向上载送电流。因此，外部电连接器300可以安装在PV模块102上的任何位置，以在路由方向上(例如，水平地)从一个或多个PV电池子串116向外载送电流，并且外部电连接器300可以被成形为在与路由方向不同的方向上(例如，垂直地)接纳适配的连接器。
参见图12，示出根据本公开的一个实施例的制造具有外部电连接器的PV模块的方法的流程图。在操作1202处，可以将PV电池110、电导体208和触头308在PV模块102的前层202和后层204之间连接。更具体地，可以在模块层压板108内形成PV电池110、电导体208和触头基座602之间的电连接。电连接可以包括部件之间的物理连接。例如，将PV电池110、电导体208和触头308连接可以包括将触头基座602焊接或钎焊到电导体208和/或将电导体208焊接或钎焊到PV电池110。然而，电连接可以通过部件的物理接触来形成，而无需焊接或钎焊。例如，层压过程可以在触头基座602和电导体208之间施加足够的压力以形成电连接，并且部件可以通过封装剂保持接触，使得不需要二次焊接。
如上所述，触头308可以通过背板开口606插入以与电导体208接触。替代地，可以在将后层204添加到模块叠层之前形成电导体208和触头308之间的物理连接。例如，在操作1204处，可以将PV电池110、电导体208和触头308在前层202和后层204之间保持在一起并且用封装剂702包围。第一封装剂702层可以层叠在前层202和PV电池110之间，并且第二封装剂702层可以层叠在PV电池110的背侧上方，以及在电连接的电导体208和触头基座602上方。然后可以安装后层204，使得背板开口606与触头插脚502对准，并且第二封装剂702夹在前层202和后层204之间。当封装剂702被挤压在前层202和后层204之间时，它可以均匀地分散在层压结构内的板内模块电路周围。因此，触头基座602可以封装在前层202和后层204之间，并且触头插脚502可以通过背板开口606向外延伸到模块层压板108外部的连接点。
在一个实施例中，可以在上述封装操作期间保护触头插脚502。例如，可以在用封装剂702包围PV电池110、电导体208和触头308之前，用保护器覆盖触头插脚502。举例来说，保护器可以为电绝缘帽，其在封装剂702被挤压在前层202和后层204之间前，被放置在触头插脚502上方。因此，当向封装剂702施加压力以迫使封装剂702回流并包围板内模块电路时，保护帽可以隔离触头插脚502以将触头插脚502保持在未涂覆和导电状态。
在操作1206处，可以固化封装剂702。固化可以通过热处理或通过封装剂702的紫外光照射进行。因此，封装剂702可以硬化以将层压结构结合在一起并且将板内模块电路(例如，触头308)保持在与PV电池子串116的电连接状态。
在操作1208处，可以将插头插座302安装在后层204上。例如，可以通过使触头插脚502穿过触头槽408来将插头插座302插在触头308上方。插头插座302的基座310可以附接到后层204的后表面304。粘合剂704可用于形成插头插座302和后层204之间的附接。也就是说，可以在插头插座302和后层204之间施加粘合剂704，并且粘合剂704随后可以固化以在部件之间形成结合。如上所述，粘合剂704可以为与封装剂702相同的材料，并且因此可以在封装剂702被施加在前层202和后层204之间并固化的同时被施加并固化。替代地，在通过层压过程形成模块层压板108之后，可以施加粘合剂704并固化(作为二次操作)。因此，可以制造具有外部电连接器300以接纳外部电缆106或板外电子装置104的适配的连接器的PV模块102。
制造具有用于板外电子器件的电连接器的PV模块的方法的操作，如图12所示，可以以不同的顺序执行。例如，在执行层压和/或固化操作之前，可以在过程的前端执行电路的部件的组装。
在操作1202处，可以在后层204中形成背板开口606，以提供用于插入触头308的孔或空间。触头基座602可以插入背板开口606中，并且触头308可以焊接或以其他方式物理和电连接到电导体208(或直接连接到PV电池100)以形成电池电路。
在一个实施例中，操作1208可以紧接在操作1202之后，并且插头插座302可以安装在后层204上。更具体地，基座310可以例如通过粘合剂结合而附接到后表面304。因此，触头插脚502可以穿过触头槽408进入触头通道1004。因此，可以在层压/固化操作期间完成密封操作之前形成用于外部连接到PV模块102电路。
在操作1204处，可以将PV电池110、电导体208和触头308在前层202和后层204之间保持在一起并用封装剂702围绕，如上所述。封装剂702同样可以包围插头插座302的一部分(例如，基座310)。然后，在操作1206处，可以固化封装剂702以完成层压过程。固化的封装剂702可以将电导体208、触头308、后层204和插头插座302牢固地结合在一起。因此，图12的操作可以以各种顺序执行，以制造具有用于板外电子器件的外部电连接器的PV模块102。
上述方法可能与当今使用的典型模块制造过程不同。现有方法包括：形成PV层压板，该PV层压板具有穿过PV板的背板或边缘中的孔的电带；以及随后使用粘合剂将接线盒附接到已经层压和固化的PV板。应当理解，上述方法相对于现有制造方法的优点包括将模块上电子器件嵌入PV模块102的层压板中的能力。例如，具有小的微芯片的尺寸的直流优化器可以嵌入在PV模块102内或安装在其上并且在制造方法期间连接到电导体208。可以在层压/固化操作之前执行板上电子器件的嵌入或安装。
参考图13，示出根据本公开的一个实施例的光伏模块的外部电连接器的透视剖视图。外部电连接器300可以包括保持插头插座302的触头308。更具体地，触头308(其可如上所述结合到模块层压板108)可以将插头插座302相对于和/或抵靠PV模块102的模块层压板108保持就位。具有自保持特征的外部电连接器300的部件可以类似于上面描述的那些。例如，插头插座302可以包括安装在模块层压板108(未示出)上的基座310，以及从基座310延伸以形成插头通道402以接纳外部插头的插头外壳306。此外，触头308可以包括从触头基座602延伸的触头插脚502。触头基座602可以附接到模块层压板108内的电导体208(未示出)，且因此触头插脚502可以沿着触头轴线604延伸穿过触头槽408进入插头通道402中。在一个实施例中，触头基座602的至少一部分可以保持在前层202和后层204之间，使得保持力被施加到触头502。更具体地，例如，当附接到外部电缆106的插头被拉离外部电连接器300时，触头502可以阻止将其从模块层压板108中移除。
在一个实施例中，触头插脚502可以将保持力传输到插头插座302。例如，触头插脚502可包括一个或多个保持突片1302，该一个或多个保持突片远离触头轴线604侧向地延伸并设置在基座壁406上方。当移除力被施加到插头插座302时(例如，当外部电缆106的插头向插头外壳306施加摩擦移除力时)，基座壁406可接触保持突片1302的尖端，且因此保持突片1302可以在基座壁406上向下按压以将插头插座302抵靠模块层压板108保持。因此，层压板内的触头308可以压住由插头插座302提供的外壳。
保持突片1302可以从图13中所示的保持状态向内弯曲到插入/移除状态(未示出)。更具体地，保持突片1302可以朝触头轴线604向内侧向地弯曲，直到保持突片1302的尖端之间的距离小于触头槽408的宽度。因此，保持突片1302可以允许通过使触头槽408在触头插脚502上方滑动来在触头插脚502上方安装插头插座302并将其从模块层压板108中移除，以使保持突片1302在保持状态和插入/移除状态之间过渡。
图13的保持突片1302代表可以集成在触头308中以保持插头插座302的保持特征。也就是说，保持突片1302为例证性的而非限制性的。可以考虑替代的保持特征。例如，触头插脚502可包括圆柱形芯，并且螺纹特征可围绕芯旋转以提供螺纹紧固件特征。因此，触头槽408可以具有适配的螺纹表面，以允许插头插座302拧到触头插脚502上并抵靠模块层压板108保持。因此，在本说明书的范围内可以设想外部电连接器300的许多替代配置。
保持突片1302可以为导电的或非导电的，并且可以与接头插脚502成一整体或与触头插脚502分开。例如，触头插脚502和保持突片1302可以被制造为单片导电形式(例如，被切割并弯曲成期望形状的金属垫片)的单独部分，且因此可以都为导电的。替代地，触头插脚502可以由导电材料制成，并且保持突片1302可以由聚合物绝缘材料形成。保持突片1302可以包覆模制到触头插脚502上。因此，保持突片可以由为了柔韧性和/或弹性而选择的材料制成以实现保持功能，并且触头插脚502可以由为了导电性而选择的材料制成以实现电连接功能。
外部电连接器300的保持特征可穿透模块层压板108的后层204。例如，保持突片1302可以延伸穿过形成在后层204中的开口并且可以层压在模块层压板108内。因此，保持力可以从模块层压板108通过保持特征以及通过附接到触头基座602的触头插脚502传输到插头插座302。
本公开还可以具有以下配置：
1.一种光伏模块，包括：
模块层压板，所述模块层压板包括光伏电池，所述光伏电池电连接到前层和后层之间的电导体；
插头插座，所述插头插座安装在所述模块层压板上，其中所述插头插座包括围绕插头通道的插头外壳以及具有与所述插头通道对准的触头槽的基座壁；以及
触头，所述触头包括附接到所述电导体的触头基座以及延伸穿过所述触头槽进入所述插头通道中的触头插脚。
2.根据方案1所述的光伏模块，其中所述触头插脚具有围绕触头轴线的插脚刚度，其中所述电导体具有围绕导体轴线的导体刚度，并且其中所述插脚刚度大于所述导体刚度。
3.根据方案2所述的光伏模块，其中所述触头插脚包括触头横截面区域，其中所述触头槽包括槽横截面区域，并且其中所述触头横截面区域小于、并且适形于所述槽横截面区域。
4.根据方案3所述的光伏模块，其中所述插头插座安装在所述后层的后表面上，其中所述触头基座与所述后表面平行，并且其中所述触头插脚与所述后表面正交。
5.根据方案4所述的光伏模块，进一步包括：
封装剂，所述封装剂包围所述前层和所述后层之间的所述触头基座；以及
粘合剂，所述粘合剂在所述插头插座和所述模块层压板之间。
6.根据方案3所述的光伏模块，其中所述模块层压板包括侧向边缘，并且其中所述插头插座安装在所述侧向边缘上。
7.根据方案6所述的光伏模块，其中所述插头插座包括附接到所述侧向边缘的底座外壳，其中所述底座外壳在所述基座壁的与所述插头通道相反的一侧包围触头通道，并且其中所述触头基座在所述触头通道中。
8.根据方案1所述的光伏模块，其中所述模块层压板包括包含所述光伏电池的第一光伏电池子串以及包含第二光伏电池的第二光伏电池子串，并且还包括安装在所述模块层压板上的第二插头插座，以及电连接到所述第二光伏电池并延伸穿过所述第二插头插座的第二触头。
9.根据方案8所述的光伏模块，进一步包括沿着所述模块层压板的侧向边缘安装的模块框架，其中所述模块框架包括所述插头插座和所述第二插头插座，并且其中所述第二触头延伸穿过所述第二插头插座的第二触头槽。
10.一种光伏系统，包括：
光伏模块，所述光伏模块包括
模块层压板，所述模块层压板包括光伏电池，所述光伏电池电连接到前层和后层之间的电导体，
插头插座，所述插头插座安装在所述模块层压板上，其中
所述插头插座包括围绕插头通道的插头外壳，以及
触头，所述触头包括附接到所述电导体的触头基座，以及延伸进入所述插头通道中的触头插脚；
板外电子装置；以及
外部电缆，所述外部电缆在所述触头与所述板外电子装置之间延伸并将所述触头与所述板外电子装置电连接。
11.根据方案10所述的光伏系统，其中所述插头插座包括基座壁，所述基座壁具有与所述插头通道对准的触头槽，并且其中所述触头插脚延伸穿过所述触头槽进入所述插头通道中。
12.根据方案11所述的光伏系统，其中所述插头插座安装在所述后层的后表面上，其中所述触头基座与所述后表面平行，并且其中所述触头插脚与所述后表面正交。
13.根据方案12所述的光伏系统，进一步包括：
封装剂，所述封装剂包围所述前层和所述后层之间的所述触头基座；以及
粘合剂，所述粘合剂在所述插头插座和所述模块层压板之间。
14.根据方案10所述的光伏系统，其中所述模块层压板包括包含所述光伏电池的第一光伏电池子串，以及包含第二光伏电池的第二光伏电池子串，并且还包括安装在所述模块层压板上的第二插头插座，以及电连接到所述第二光伏电池并延伸穿过所述第二插头插座的第二触头。
15.根据方案14所述的光伏系统，进一步包括沿着所述模块层压板的侧向边缘安装的模块框架，其中所述模块框架包括所述插头插座和所述第二插头插座，并且其中所述第二触头延伸穿过所述第二插头插座的第二触头槽。
16.根据方案10所述的光伏系统，其中所述板外电子装置包括旁路二极管、微型逆变器或直流优化器中的一者或多者。
17.一种方法，包括：
将光伏电池、电导体以及前层和后层之间的触头连接起来，其中所述触头包括所述前层和所述后层之间的触头基座以及穿过所述后层向外延伸的触头插脚；
在所述前层和所述后层之间用封装剂包围所述光伏电池、所述电导体和所述触头；
固化所述封装剂；以及
将具有触头槽的插头插座附接到所述后层，其中所述触头插脚延伸穿过所述触头槽。
18.根据方案17所述的方法，进一步包括：
在用所述封装剂包围所述光伏电池、所述电导体和所述触头之前用封装材料覆盖所述触头插脚。
19.根据方案17所述的方法，其中附接所述插头插座包括在所述插头插座和所述后层之间施加粘合剂。
20.根据方案19所述的方法，其中将所述光伏电池、所述电导体和所述触头连接起来包括将所述触头基座焊接到所述电导体。
已经描述了具有外部电连接器的PV模块。尽管上面已经描述了具体实施例，但即使相对于特定的特征仅描述了单个实施例，这些实施例也并非旨在限制本公开的范围。除非另有说明，否则本公开中所提供的特征的示例旨在为例证性的而非限制性的。以上描述旨在涵盖将对本领域的技术人员显而易见的具有本公开的有益效果的那些替代形式、修改形式和等效形式。
本公开的范围包括本文所公开的任何特征或特征组合(明示或暗示)，或其任何概括，不管它是否减轻本文所解决的任何或全部问题。因此，可以在本申请(或要求其优先权的申请)的审查过程期间针对任何此类特征组合提出新的权利要求。具体地，参考所附权利要求书，来自从属权利要求的特征可与独立权利要求的那些特征相结合，来自相应的独立权利要求的特征可以按任何适当的方式组合，而并非只是以所附权利要求中枚举的特定形式组合。

Claims (18)

1.一种光伏模块，包括：
模块层压板，所述模块层压板包括光伏电池，所述光伏电池电连接到前层和后层之间的电导体；
插头插座，所述插头插座安装在所述模块层压板上，其中所述插头插座包括插头外壳和基座壁，所述插头外壳具有围绕中心轴线侧向延伸以限定插头通道的外壳壁，所述基座壁具有沿着所述中心轴线与所述插头通道同轴地对准的触头槽；以及
触头，所述触头包括附接到所述电导体的触头基座以及延伸穿过所述触头槽进入所述插头通道中的触头插脚，
其中所述触头插脚由所述基座壁支撑，并且
所述模块层压板包括侧向边缘，并且其中所述插头插座安装在所述侧向边缘上，所述电导体从所述侧向边缘向外延伸以连接到所述触头基座。
2.根据权利要求1所述的光伏模块，其中所述触头插脚具有围绕触头轴线的插脚刚度，其中所述电导体具有围绕导体轴线的导体刚度，并且其中所述插脚刚度大于所述导体刚度。
3.根据权利要求2所述的光伏模块，其中所述触头插脚包括触头横截面区域，其中所述触头槽包括槽横截面区域，并且其中所述触头横截面区域小于、并且适形于所述槽横截面区域。
4.根据权利要求3所述的光伏模块，其中所述插头插座安装在所述后层的后表面上，其中所述触头基座与所述后表面平行，并且其中所述触头插脚与所述后表面正交。
5.根据权利要求4所述的光伏模块，进一步包括：
封装剂，所述封装剂包围所述前层和所述后层之间的所述触头基座；以及
粘合剂，所述粘合剂在所述插头插座和所述模块层压板之间。
6.根据权利要求1所述的光伏模块，其中所述插头插座包括附接到所述侧向边缘的底座外壳，其中所述底座外壳在所述基座壁的与所述插头通道相反的一侧包围触头通道，并且其中所述触头基座在所述触头通道中。
7.根据权利要求1所述的光伏模块，其中所述模块层压板包括包含所述光伏电池的第一光伏电池子串以及包含第二光伏电池的第二光伏电池子串，并且还包括安装在所述模块层压板上的第二插头插座，以及电连接到所述第二光伏电池并延伸穿过所述第二插头插座的第二触头。
8.根据权利要求7所述的光伏模块，进一步包括沿着所述模块层压板的侧向边缘安装的模块框架，其中所述模块框架包括所述插头插座和所述第二插头插座，并且其中所述第二触头延伸穿过所述第二插头插座的第二触头槽。
9.一种光伏系统，包括：
光伏模块，所述光伏模块包括
模块层压板，所述模块层压板包括光伏电池，所述光伏电池电连接到前层和后层之间的电导体，
插头插座，所述插头插座安装在所述模块层压板上，其中所述插头插座包括插头外壳，所述插头外壳具有围绕中心轴线侧向延伸以限定插头通道的外壳壁，以及
触头，所述触头包括附接到所述电导体的触头基座，以及延伸进入所述插头通道中的触头插脚；
板外电子装置；以及
外部电缆，所述外部电缆在所述触头与所述板外电子装置之间延伸并将所述触头与所述板外电子装置电连接，
其中所述插头插座包括基座壁，所述基座壁具有沿着所述中心轴线与所述插头通道同轴地对准的触头槽，并且其中所述触头插脚延伸穿过所述触头槽进入所述插头通道中，
所述触头插脚由所述基座壁支撑，并且
所述模块层压板包括侧向边缘，并且其中所述插头插座安装在所述侧向边缘上，所述电导体从所述侧向边缘向外延伸以连接到所述触头基座。
10.根据权利要求9所述的光伏系统，其中所述插头插座安装在所述后层的后表面上，其中所述触头基座与所述后表面平行，并且其中所述触头插脚与所述后表面正交。
11.根据权利要求10所述的光伏系统，进一步包括：
封装剂，所述封装剂包围所述前层和所述后层之间的所述触头基座；以及
粘合剂，所述粘合剂在所述插头插座和所述模块层压板之间。
12.根据权利要求9所述的光伏系统，其中所述模块层压板包括包含所述光伏电池的第一光伏电池子串，以及包含第二光伏电池的第二光伏电池子串，并且还包括安装在所述模块层压板上的第二插头插座，以及电连接到所述第二光伏电池并延伸穿过所述第二插头插座的第二触头。
13.根据权利要求12所述的光伏系统，进一步包括沿着所述模块层压板的侧向边缘安装的模块框架，其中所述模块框架包括所述插头插座和所述第二插头插座，并且其中所述第二触头延伸穿过所述第二插头插座的第二触头槽。
14.根据权利要求9所述的光伏系统，其中所述板外电子装置包括旁路二极管、微型逆变器或直流优化器中的一者或多者。
15.一种方法，包括：
将光伏电池、电导体以及前层和后层之间的触头连接起来，其中所述触头包括所述前层和所述后层之间的触头基座以及穿过所述后层向外延伸的触头插脚；
在所述前层和所述后层之间用封装剂包围所述光伏电池、所述电导体和所述触头；
固化所述封装剂；以及
将具有触头槽的插头插座附接到所述后层，其中所述触头插脚延伸穿过所述触头槽，
其中所述插头插座包括插头外壳和基座壁，所述插头外壳具有围绕中心轴线侧向延伸以限定插头通道的外壳壁，所述基座壁具有沿着所述中心轴线与所述插头通道同轴地对准的触头槽，所述触头插脚由所述基座壁支撑，并且
所述模块层压板包括侧向边缘，并且其中所述插头插座安装在所述侧向边缘上，所述电导体从所述侧向边缘向外延伸以连接到所述触头基座。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：
在用所述封装剂包围所述光伏电池、所述电导体和所述触头之前用封装材料覆盖所述触头插脚。
17.根据权利要求15所述的方法，其中附接所述插头插座包括在所述插头插座和所述后层之间施加粘合剂。
18.根据权利要求17所述的方法，其中将所述光伏电池、所述电导体和所述触头连接起来包括将所述触头基座焊接到所述电导体。
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