CN202111130U - 太阳能电池系统 - Google Patents

Abstract

一种太阳能电池系统，其包括太阳能电池组件，包括若干串联的太阳能电池，所述太阳能电池组件具有用于接收辐照的正面和与正面相对的背面；接线盒，设置在所述太阳能电池组件的背面，并与太阳能电池组件电性连接，所述接线盒还包括输出线缆；智能芯片集成装置，相对于所述接线盒固定设置，并与所述接线盒的输出线缆电性连接。由于智能芯片集成装置通过线缆与太阳能接线盒实现可靠电性连接，从而智能芯片集成装置可安装在相对于接线盒固定的任意位置，进而方便智能芯片集成装置的安装。

Description

太阳能电池系统

技术领域

 本实用新型涉及一种太阳能电池系统，尤其涉及太阳能电池系统中可扩展的智能芯片集成装置。

背景技术

太阳能作为一种新兴能源，与传统的化石燃料相比，具有取之不尽用之不竭、清洁环保等各方面的优势。目前主要的一种太阳能利用方式是通过太阳能电池组件将接收的光能转化为电能输出，其可以是由若干太阳能电池（或称光伏电池）串联后进行封装并按方阵排列形成的大面积电池组件。其中，太阳能电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏特效应”，在光生伏特效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，从而将光能转换成电能。 

当前技术的太阳能电池组件中，还包括一个和其电性连接的接线盒，用于将太阳能电池组件生成的电能连接到负载或者电网。通常，太阳能电池组件中串联电池受光照产生相同大小的光生电流，但如果电池被遮蔽或出现了阴影，这些电池非但不能产生电流，反而会被当作负载消耗其他有光照的太阳电池所产生的能量，被遮蔽的太阳电池组件此时会发热，这就是热斑效应。这种效应会严重的破坏太阳电池，在极端情况下，电池片可能反偏击穿。为了防止太阳电池由于热斑效应而遭受破坏，最好在太阳电池组件的正负极间并联一个或多个旁路二极管，以避免光照电池片所产生的能量被受遮蔽的电池片所消耗。旁路二极管可以是肖特基二极管，也可以是金属-氧化层-半导体-场效晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET），或其它形式的晶体管。

现有技术中，接线盒通常固定于太阳能电池组件的背部，智能芯片集成装置直接固定插接在接线盒本体上，通过智能芯片集成装置内不同芯片的作用，实现太阳能电池系统不同的供电功能。然而，在实际生产设计中，常常需要一个智能芯片集成装置实现多个不同的功能，其内常会集成多个智能芯片，相应地，智能芯片集成装置的重量也就会增加，此时，仅依靠智能芯片集成装置与接线盒之间接插装置的固定，不是非常可靠，在实际生产使用中，甚至会由于智能芯片集成装置过重而导致其与接线盒之间连接松动脱落，造成太阳能电池系统的工作不良。

实用新型内容

为了解决现有技术的上述问题，本实用新型的目的是提供与一种太阳能电池系统，其智能芯片集成装置与太阳能电池盒相对固定，并且连接可靠。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种太阳能电池系统，其包括：

太阳能电池组件，包括若干串联的太阳能电池，所述太阳能电池组件具有用于接收辐照的正面和与正面相对的背面；

接线盒，设置在所述太阳能电池组件的背面，并与太阳能电池组件电性连接，所述接线盒还包括输出线缆；

智能芯片集成装置，相对于所述接线盒固定设置，并与所述接线盒的输出线缆电性连接。

作为本实用新型的进一步改进，太阳能电池组件包括固定所述太阳能电池的框架，所述智能芯片集成装置固定安装在所述框架上。

作为本实用新型的进一步改进，太阳能电池系统包括用于固定太阳能电池组件的安装支架，所述智能芯片装置固定安装在所述安装支架上。

作为本实用新型的进一步改进，智能芯片集成装置包括输入线缆，所述输入线缆与所述接线盒的输出线缆通过线缆连接器电性连接。

作为本实用新型的进一步改进，接线盒包括外壳，安装在外壳内的并排间隔设置的若干导电片，以及跨接在相邻导电片之间的若干MOSFET。

作为本实用新型的进一步改进，所述若干MOSFET交错排列。

作为本实用新型的进一步改进，所述导电片上设置有隆起的安装区域，所述安装区域上设置有焊料层，以供所述MOSFET焊接。

作为本实用新型的进一步改进，所述安装区域周围设有贯穿导电片的若干散热孔。

作为本实用新型的进一步改进，所述导电片上设有供太阳能电池组件的汇流条通过的安装孔。

作为本实用新型的进一步改进，所述导电片上还设有靠近所述安装孔，用于压紧固定太阳能电池组件的汇流条的压片。

与现有技术相比，本实用新型的优势在于：智能芯片集成装置通过线缆与太阳能接线盒实现可靠电性连接，从而智能芯片集成装置可安装在相对于接线盒固定的任意位置，进而方便智能芯片集成装置的安装。

附图说明

图1是本实用新型太阳能接线盒一具体实施方式中的立体示意图，其中盖体被揭开以显示外壳中导电片和晶体管的具体结构。

图2是图1所示的接线盒的立体爆炸示意图，其中盖体被移除。

图3是本实用新型太阳能接线盒的导电片的又一实施方式中，若干导电片在制造过程中冲断前的平面示意图。

图4是图3所示的导电片与晶体管焊接后的立体示意图。

图5是图4所示的晶体管与导电片的组件中，导电片被冲断后的立体示意图。

图6是图1所示的接线盒中，位于接线盒外壳与线缆连接处的密封装置的剖视示意图。

图7是图1所示的接线盒的外壳的底部视角的立体示意图。

图8是本实用新型的太阳能电池系统的一具体实施方式中，太阳能接线盒与智能芯片集成盒装配后的平面示意图。

图9是本实用新型的太阳能电池系统的另一具体实施方式中，太阳能接线盒与智能芯片集成盒装配后的平面示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

图8所示的是本实用新型一种太阳能电池系统的一种实施方式，该太阳能电池系统包括太阳能电池组件90、接线盒1、智能芯片集成装置60。其中太阳能电池组件90用于吸收光能，并将光能转化为电能输出，其可以是由若干太阳能电池（或称光伏电池）串联后通过框架91进行封装固定并按方阵排列形成的大面积电池组件。其中，太阳能电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生特效应”。在光生伏特效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，从而将光能转换成电能。太阳能电池一般由两块或多块半导体薄片组成，半导体材料通常是硅，如单晶硅、多晶硅、非晶硅等。太阳能电池组件90包括一个用来接收太阳辐照的正面（未图示）和与正面相对的背面。在太阳能电池组件90的背面固定安装有接线盒1，接线盒1与太阳能电池组件90中串联的太阳能电池通过汇流条（图中未示）电性连接；接线盒1还包括延伸出的一对输出线缆41以及设置在每一线缆末端的线缆连接器40。本实施方式中，一智能芯片集成装置60通过固定件70固定在太阳能电池组件90的框架91上，如通过螺栓的固定方式，该智能芯片集成装置60包括由盒体上延伸出的一对输入线缆51以及设置在输入线缆51末端的线缆连接器50。太阳能接线盒的两根输出线缆41和智能芯片集成装置的两根输入线缆51分别通过各自的连接器40和连接器50电性连接。当然，在其它实施方式中，输出线缆41也可以通过设置在智能芯片集成装置60盒体上的连接器电性连接，或是不通过连接器40和连接器50配合而直接将输出线缆41与输入线缆51电性连接。

参图9所示的一种太阳能电池系统的又一种实施方式，该太阳能电池系统包括太阳能电池组件90、接线盒1、智能芯片集成装置60。其中接线盒1的结构及其设置与图8所示的实施方式一致，在此不再赘述。与上述实施方式不同的是本实施方式的太阳能电池系统还包括一个用于固定太阳能电池组件90的安装支架80，智能芯片集成装置60通过固定件81（如螺栓）固定在安装支架80上，类似地，接线盒1的输出线缆41与智能芯片集成装置60之间可以通过输入线缆51或者是连接器40与连接器50的互相配合而实现电性连接。

上述两种太阳能电池系统的智能芯片集成装置60包括盒体（图中未标示），以及安装在盒体内的智能芯片61，通过智能芯片集成装置60与太阳能接线盒1之间的这种配合设置，可以方便地根据不同的需求随时更换智能芯片61的种类，避免了把智能芯片61直接集成设置在接线盒1中而造成的更换不便，延长产品开发周期的麻烦，节约了成本，且较为灵活。此外，智能芯片集成装置可以利用太阳能接线盒现有的线缆连接器连接，而不需要改变现有的太阳能接线盒的结构；并且，通过线缆，智能芯片集成装置可安装在相对于接线盒固定的任意位置，从而方便智能芯片集成装置的安装。

参图1、图2、图6、图7所示，太阳能接线盒 1包括外壳10、导电片21、晶体管200。其中外壳10包括盒体12和盒盖11，盒体12包括侧壁123和底壁122，所述底壁122设置在侧壁123环绕的区域内，并与侧壁123一起定义了设于底壁两侧的收容腔125和中空区域124，导电片21和晶体管200设置于收容腔内，由于接线盒1通常暴露于外界环境中，所以需要考虑到它的防水设计以及电气间隙的影响，现有的技术手段通常是通过在收容腔内灌胶实现接线盒内部元件的密封防水并且不用考虑电气间隙的影响。通过中空区域124的设置，就相当于变相减少了收容腔125的体积，达到了减少灌胶量的效果，减少了产品的制造成本。中空区域124可以通过底壁122向盒体12内部部分或整体凹陷、底壁122沿侧壁123向盒体12内部部分或整体抬升等方式实现，其它类似上述的中空区域124的设置方式都应当视为不超脱本实用新型的精神范畴。

在本实施例中，太阳能接线盒1还可以包括设置在盒体12上的接线口121，与导电片21电性连接的输出线缆41，以及设置在输出线缆41和接线口121之间的密封装置30。其中所述密封装置30包括与接线口121配合的密封螺母33、部分收容在密封螺母33内的密封内爪32以及收容在接线口121内的密封套管31，密封内爪32还包括至少两个可径向伸缩的爪形部321，在本实施方式中为四个。密封螺母33包括一个可与内爪32配合的锥形头部331。在安装时，输出线缆41首先穿过密封套管31，密封套管31收容在接线口121内，输出线缆41延伸出接线口121的部分穿过密封内爪32与密封螺母33。当密封螺母33与接线口121的外螺纹配合而轴向运动时，其锥形头部331径向挤压密封内爪32的爪形部321，使得爪形部321紧密地抓紧线缆41，起到固定密封的作用。应当理解的是，在上述的接线盒1的密封装置30中，密封内爪32的爪形部数量还可以设置为三个、四个、五个乃至更多，密封螺母33与接线口121之间可以通过互相配合的螺纹、卡扣等多种常规的连接方式而配合连接。通过这种设置，可有效防止水汽通过线缆接线口121进入接线盒1内部而对其内的电子元器件造成影响。

参图2至图5所示，太阳能接线盒1内还包括并排并分隔设置的四个导电片21和电性连接相邻两个导电片的三个晶体管200。底壁122上设有贯通孔126，收容腔125内的导电片21上设有安装孔28和压片29，太阳能电池组件90通常通过汇流条（未图示）与接线盒1电性连接，其中汇流条的一端可穿过接线盒1的贯通孔126并穿过安装孔28而被压在压片29下，压片29是起到压紧固定汇流条的作用，使安装更为可靠。当然在其它实施方式中也可以不设置压片29，而通过焊接的方式，使汇流条的一端与导电片21电性连接，并由此达到接线盒1与太阳能电池组件90电性连接的目的；同时，位于两端的导电片21和输出线缆41连接，从而实现将太阳能电池组件90生成的电能输出给电网或负载。由于太阳能电池组件90通常安装设置在户外，常常会被灰尘、鸟粪等杂物遮蔽覆盖一部分，这些被遮蔽部分的太阳能电池将被当作负载消耗其它有光照的太阳电池所产生的能量，被遮蔽的太阳电池此时会发热，产生所谓的热斑效应，这种效应能严重的破坏太阳电池组件，有光照的太阳电池所产生的部分能量，都可能被遮蔽的电池所消耗，并且由于遮蔽的太阳能电池会大量发热，就可能导致整个太阳能电池组件的烧坏。通过在接线盒内设置与太阳能电池组件90中的太阳能电池并联晶体管200，可以在发生“热斑效应”时，使电流可以通过接线盒1中的晶体管200，构建新的电流通路，而将发生热斑效应的太阳能电池旁路掉。该晶体管可以是肖特基二极管，也可以是金属-氧化层-半导体-场效晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET），或其它形式的晶体管。

本实施方式中，导电片21的数量是四个，当然，本领域技术人员可轻易想到的是，根据设计要求，导电片数量可以相应增多，也可以相应减少，如两个（第一和第二导电片）、或三个。当然，晶体管的数量也可视设计需要而相应调整数量。本实施方式中，在导电片21未安装至接线盒1的盒体12内时，相邻两块的导电片21之间由连接部27固定连接，当完成导电片21安装之后，需要对连接部27进行冲断处理，以使接线盒1的正常工作，此时导电片21呈相邻并分隔设置。在相邻的两块导电片21之中，至少一块导电片21上设置有安装区域22，安装区域22凸出于导电片21的一侧表面，晶体管200设置在安装区域22上，并电性连接相邻的两块导电片21。在本实施例中，由于导电片21块数为四块，相应地有三个所述晶体管200分别电性连接相邻的两块导电片21,四块导电片21构成电性串联。每一晶体管包括一个主体部201与焊脚202，主体部201设置在安装区域22上，与主体部201安装的导电片21相邻的另一块导电片21上则设置有一个凸出于其一侧表面的焊脚区域23，焊脚202焊接在所述焊脚区域23上，安装区域22与焊脚区域23分别凸起于导电片21相同的一侧方向，通过安装区域22的设置，可以使晶体管快速地定位焊接位置，方便生产安装。当然，在其它实施方式中，焊脚区域23也可以不凸出设置。本实施方式中，安装区域22与焊脚区域23在其凸起于导电片21一侧表面相背的另一侧表面呈凹陷设置，通常，此凹陷设置可以通过冲压等机械加工的方式实现，并由此一体成型出相应的安装区域22和焊脚区域23。在导电片21安装进接线盒1的盒体12内时，凹陷设置的安装区域22和焊脚区域23与盒体12的内部底面（图中未示）相对，由于导电片21在接线盒1工作时同时充当散热的作用，此时凹陷设置使得导电片21与接线盒1的内部底面之间预留出一块散热空间，增强了导电片21的散热效果。作为优选的实施方式，在安装区域22和焊脚区域23的周围还可以设置有贯穿导电片21的若干散热孔24，在本实施例中，由于焊脚区域23仅仅与晶体管200的焊脚202进行焊脚，相对于主体部201来说，焊脚202的散热量较小，所以没有设置散热孔24。由于晶体管200在工作时会产生一定热量，所以优选地，相邻的两个晶体管200可以呈交错排布，这样相邻的两个晶体管200之间就有一个更大的散热空间。本实施方式中，由于晶体管200采用了相较于普通二极管发热量更小的MOSFET，所以相较于传统的太阳能接线盒，可以将充当散热作用的导电片21面积做的更小，减小接线盒的体积。由于晶体管200起到旁路二极管的作用，所以晶体管200的数量至少可以设置为一个，相对应的导电片21的数量至少为两块。此外，本实施方式中，导电片使用金属材料制成，可以在导电的同时兼顾散热的作用。当然，本领域技术人员可轻易理解的是，在其它实施方式中，导电片可以仅起导电作用，如在绝缘基板上设置金属导电层，如铜箔。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种太阳能电池系统，其特征在于，该太阳能电池系统包括：

太阳能电池组件，包括若干串联的太阳能电池，所述太阳能电池组件具有用于接收辐照的正面和与正面相对的背面；

接线盒，设置在所述太阳能电池组件的背面，并与太阳能电池组件电性连接，所述接线盒还包括输出线缆；

智能芯片集成装置，相对于所述接线盒固定设置，并与所述接线盒的输出线缆电性连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池系统，其特征在于：太阳能电池组件包括固定所述太阳能电池的框架，所述智能芯片集成装置固定安装在所述框架上。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池系统，其特征在于：太阳能电池系统包括用于固定太阳能电池组件的安装支架，所述智能芯片装置固定安装在所述安装支架上。

4.根据权利要求1所述的太阳能电池系统，其特征在于：智能芯片集成装置包括输入线缆，所述输入线缆与所述接线盒的输出线缆通过线缆连接器电性连接。

5.根据权利要求1所述的太阳能电池系统，其特征在于：接线盒包括外壳，安装在外壳内的并排间隔设置的若干导电片，以及跨接在相邻导电片之间的若干MOSFET。

6.根据权利要求5所述的太阳能电池系统，其特征在于：所述若干MOSFET交错排列。

7.根据权利要求5所述的太阳能电池系统，其特征在于：所述导电片上设置有隆起的安装区域，所述安装区域上设置有焊料层，以供所述MOSFET焊接。

8.根据权利要求7所述的太阳能电池系统，其特征在于：所述安装区域周围设有贯穿导电片的若干散热孔。

9.根据权利要求5所述的太阳能电池系统，其特征在于：所述导电片上设有供太阳能电池组件的汇流条通过的安装孔。

10.根据权利要求9所述的太阳能电池系统，其特征在于：所述导电片上还设有靠近所述安装孔，用于压紧固定太阳能电池组件的汇流条的压片。

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