CN206610817U - 一种耐热斑效应的双面光伏组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于太阳能光伏发电技术领域，具体涉及一种耐热斑效应的双面光伏组件。包括封装在两块透明板内的若干个平面型二极管和若干个依次串联的单体太阳能电池，每个平面型二极管与至少一个单体太阳能电池反向偏置并联，串联的单体太阳能电池组的正极上连接有正极接线盒，负极上连接有负极接线盒，正极接线盒和负极接线盒均设不遮挡太阳能电池的位置。该组件通过对光伏组件内每一片单体太阳能电池进行热斑防护，使热斑效应对光伏组件的影响降到最低程度。

Description

一种耐热斑效应的双面光伏组件

【技术领域】

本实用新型属于太阳能光伏发电技术领域，具体涉及一种耐热斑效应的双面光伏组件。

【背景技术】

太阳能光伏发电系统的核心部件是光伏组件，系统由若干数量的光伏组件串联或并联构成，而光伏组件又是由若干单体太阳能电池串联或并联构成的。光伏组件的电性能优劣对整个个光伏发电系统的功率输出起到最为至关重要的作用。常规光伏组件一般采用单面受光的封装结构，光伏组件背部采用聚合物背板或者玻璃作为封装材料。由于只是单面受光，有部分阳光照射在地面上反射到光伏组件背面时，不能利用这部分反射光发电，因此可以采用正、反面都是透明玻璃的形式进行光伏组件的封装，将构成光伏组件的一个个单体太阳能电池换成可以双面受光发电的太阳能电池。然而，在一般的双面受光光伏组件里，当一个或若干个单体电池正面或者背面受到遮挡时，也会发生和常规光伏组件一样的“热斑效应”，即这些受遮挡的电池不再发电，而是作为发热的电阻存在于光伏组件里，使光伏组件的功率输出能力大减。针对热斑效应，常规的光伏组件通过在组件上将一颗或数颗旁路二极管集成在光伏组件的接线盒内，其PN结结构与组件内太阳能电池形成反向偏置并联结构，起到旁路导通作用。然而，这种防热斑效应的方式仍有很大缺陷，接线盒只能为一块光伏组件工作，并不是为光伏组件中的每个单体太阳能电池工作，当一块光伏组件中若干电池被同时遮挡时，会导致整块光伏组件的电流输出降低，旁路二极管的作用只起到了不让这块光伏组件影响整个光伏系统，并不是针对所有单体太阳能电池起到百分百旁路导通作用。

由于旁路二极管的重要性，接线盒除了作为光伏组件电流输出的载体，也要兼具保护旁路二极管的作用，防止其失效，因此对接线盒的防护等级有很高的要求。

此外，在双面受光光伏组件上，接线盒及其线缆通常在其背部偏上的位置，要考虑接线盒及其线缆不能遮挡光伏组件背部的电池，同时还要考虑接线盒及其线缆受光照产生的阴影不能遮挡光伏组件背部的电池，设计考量的因素变复杂。

与本实用新型相关的现有技术：常规的双面受光光伏组件目前采用两层透明玻璃的夹胶封装方式，电流输出载体采用单一接线盒或者分体式接线盒，仅用一颗或者几颗旁路二极管封装于接线盒内，对光伏组件中的太阳能电池串起到热斑效应防护作用。

现有双面光伏组件的结构形式有以下缺点：

1.光伏组件上的接线盒既要作为电流输出的载体，又要对内部的旁路二极管进行保护，要求防护等级达到IP65甚至IP67，使接线盒的设计变得复杂，成本无疑是较高的。

2.对于光伏组件的热斑效应，这种结构形式做不到光伏组件内所有单体太阳能电池的防护，一片单体太阳能电池的正或反面被遮挡，其产生的热斑效应会影响整块光伏组件的功率输出。

3.无论单一接线盒或是分体式接线盒，都需要在光伏组件背面偏上的中间位置安置，都要有正、负两根直流线缆。在光伏系统安装时，组件与组件通过直流线缆串联，要考虑接线盒及线缆不要对双面光伏组件的背面部分区域形成遮挡，不但如此，接线盒及线缆在阳光下产生的阴影也不能遮挡光伏组件的背面部分区域，这使得对光伏组件设计的计算变得十分复杂。

【实用新型内容】

针对现有双面光伏组件的缺点，本实用新型提供了一种耐热斑效应的双面光伏组件，该组件通过对光伏组件内每一片单体太阳能电池进行热斑防护，使热斑效应对光伏组件的影响降到最低程度。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现：

一种耐热斑效应的双面光伏组件，包括封装在两块透明板内的若干个平面型二极管和若干个依次串联的单体太阳能电池，每个平面型二极管与至少一个单体太阳能电池反向偏置并联，串联的单体太阳能电池组的正极上连接有正极接线盒，负极上连接有负极接线盒，正极接线盒和负极接线盒均设不遮挡太阳能电池的位置。

所述平面型二极管为平面型肖特基二极管。

所述平面型二极管的两极分别通过导电金属带与单体太阳能电池两极连接，导电金属带与单体太阳能电池的引流条连接。

所述平面型二极管的两极与导电金属带之间通过导电胶连接。

所述与平面型二极管正极连接的导电金属带尾端上设有正极焊点并通过正极焊点与单体太阳能电池的引流条焊接，与平面型二极管负极连接的导电金属带的尾端上设有负极焊点并通过负极焊点与单体太阳能电池的引流条焊接。

所述导电金属带为镀锡铜带。

所述双面光伏组件的封装形式为透明板夹胶封装。

所述透明板的材质为透明玻璃。

所述正极接线盒和负极接线盒设置在双面光伏组件背部透明板的两边缘。

所述正极接线盒和负极接线盒分别胶粘于透明板一组对边的边角位置。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型的耐热斑效应的双面光伏组件通过在至少一个单体太阳能电池上反向偏置并联一个平面型二极管，因此能够对光伏组件内的单体太阳能电池进行热斑防护，使热斑效应对光伏组件的影响降到最低程度，通过将每个平面型二极管与至少一个单体太阳能电池并联，甚至给每个单体太阳能电池上并联一个平面型二极管，能够过对光伏组件内每一片单体太阳能电池进行热斑防护，使热斑效应对光伏组件的影响降到最低程度；综上，旁路二极管不安装在接线盒内，使接线盒的设计简单化；

而且在串联的单体太阳能电池组的正极上连接正极接线盒，负极上连接负极接线盒，正极接线盒和负极接线盒均设不遮挡太阳能电池的位置，使整块光伏组件只使用正、负两个接线盒作为电流输出载体的正、负极，在光伏系统安装时，再通过很短的直流线缆直接对这种光伏组件进行串联连接，由于正极接线盒和负极接线盒均设不遮挡太阳能电池的位置，因此所以连接的直流线缆只暴露在光伏组件相隔的距离内，形成的阴影几乎无法对光伏组件背面区域形成遮挡，而且还使得接线盒的设计更为简单，有利于成本降低。

进一步的，本实用新型的平面型二极管为平面型肖特基二极管，能够实现对光伏组件内部单体太阳能电池的一对一并联连接，从而实现了对所有单体太阳能电池的热斑效应防护。

进一步的，本实用新型的平面型二极管的两极与导电金属带之间通过导电胶连接，导电胶即能够保证线路连通，而且在光伏组件发生变形时，由于导电胶的弹性变形，使得连接线路不会发生破坏，保证了光伏组件的正常工作，能够减小热斑效应对光伏组件的影响。

进一步的，本实用新型通过将正极接线盒和负极接线盒分别胶粘于透明板一组对边的边角位置，使得光伏组件之间相互连接时，连接的直流线缆只暴露在光伏组件相隔的距离内，形成的阴影几乎无法对光伏组件背面区域形成遮挡。

【附图说明】

图1为本实用新型的耐热斑效应得双面光伏组件设计电路原理图；

图2为本实用新型的带状旁路二极管剖面示意图。

图3为本实用新型的双面光伏组件版型示意图。

其中，1-单体太阳能电池，2-二极管，2-1-正极焊点，2-2-负极焊点，2-3-导电胶，2-4-平面型肖特基二极管，2-5-导电金属带，2-6-绝缘膜，3-1-正极接线盒，3-2-负极接线盒，3-5汇流条，3-6-引流条。

【具体实施方式】

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1-图3所示，本实用新型的耐热斑效应的双面光伏组件，包括封装在两块透明板内的若干个平面型二极管2和若干个依次串联的单体太阳能电池1，每个平面型二极管2与至少一个单体太阳能电池1反向偏置并联，串联的单体太阳能电池组的正极上连接有正极接线盒3-1，负极上连接有负极接线盒3-2，正极接线盒3-1和负极接线盒3-2均设不遮挡太阳能电池的位置；平面型二极管2选用平面型肖特基二极管2-4。

如图2所示，平面型二极管2的两极分别通过导电金属带2-5与单体太阳能电池1两极连接，导电金属带与单体太阳能电池1的引流条3-6连接，平面型二极管2的两极与导电金属带2-5之间通过导电胶3连接；与平面型二极管2正极连接的导电金属带尾端上设有正极焊点2-1并通过正极焊点2-1与单体太阳能电池1的引流条3-6焊接，与平面型二极管2负极连接的导电金属带的尾端上设有负极焊点2-2并通过负极焊点2-2与单体太阳能电池1的引流条3-6焊接。

本实用新型的导电金属带2-5为镀锡铜带，双面光伏组件的封装形式为透明板夹胶封装，透明板的材质为透明玻璃。

如图1和图3所示，本实用新型的正极接线盒3-1和负极接线盒3-2设置在双面光伏组件背部透明板的两边缘，优选的，如图3所示，正极接线盒3-1和负极接线盒3-2分别胶粘于透明板一组对边的边角位置。

本实用新型具体实施方案如下：

采用与光伏组件内单体太阳能电池数量相同的平面型、轻薄、定制化的平面型肖特基二极管2-4作为光伏组件内部每片单体太阳能电池的旁路二极管，每片单体太阳能电池1与每个平面型肖特基二极管2-4进行反向偏置并联连接(如图1)。这些平面型肖特基二极管2-4以带状形式互联，即带状旁路二极管，同所有单体太阳能电池1一起，封装于两块透明的玻璃内，以夹胶形式完成封装结构。在光伏组件上边缘的两边角，用密封胶粘结正、负两个接线盒(3-1、3-2)，作为光伏组件的正、负极，不配置直流线缆，具体光伏组件平面结构版型图见图3。

带状旁路二极管的剖面结构见图2，其具体实现方式为：将定制化的平面型肖特基二极管2-4置于中间，其正、负极用导电胶2-3与带状的导电金属带2-5即镀锡铜带实现导电连接，镀锡铜带尾端预留焊点(2-1，2-2)，用来与光伏组件内的单体太阳能电池1进行引流条3-6焊接。所有单体太阳能电池1与带状旁路二极管并联连接实现后，带状旁路二极管整体用绝缘聚合物材料封装好。

本实用新型技术方案带来的有益效果：

本实用新型通过引入带状连接的平面型肖特基二极管，实现了对光伏组件内部单体太阳能电池的一对一并联连接，从而实现了对所有单体太阳能电池的热斑效应防护。光伏组件上取消线缆，实现正、负两接线盒在组件边缘置边安装，最大程度的减少对双面受光光伏组件背部区域的遮挡。旁路二极管改由夹胶玻璃封装防护，接线盒不再兼具保护旁路二极管的作用，使得接线盒的设计更为简单，有利于成本降低。

旁路二极管不安装在接线盒内，使接线盒的设计简单化。整块光伏组件只使用正、负两个接线盒作为电流输出载体的正、负极。同时，正、负两个接线盒安装在双面光伏组件的边缘，光伏组件本身没有直流线缆，在光伏系统安装时，再通过很短的直流线缆直接对这种光伏组件进行串联连接，由于正、负接线盒都安置在光伏组件边缘，所以连接的直流线缆只暴露在光伏组件相隔的距离内，形成的阴影几乎无法对光伏组件背面区域形成遮挡。

本实用新型采用上、下两层透明玻璃夹胶形式封装光伏组件，其它上、下透明材料封装组件的形式也是可替代方案，属于本实用新型的保护范围。

本实用新型对光伏组件内全部单体太阳能电池进行热斑效应防护，其它替代方案可能会采用本方案对光伏组件内每两片太阳能电池单元或多片太阳能电池单元作为一个小的防护单元整体，进行防护，也属于本实用新型的保护范围。

本实用新型采取正、负极双接线盒在光伏组件背部置边安装的形式，其它替代方案有可能选择将双接线盒置于正面、或者距离组件边缘有一小段距离、或为接线盒预留一小段直流线缆来规避本方案的结构形式，也属于本实用新型的保护范围。

本实用新型采用带状互联肖特基二极管形式，其它采用具有等同旁路导通(正偏导通、反偏截止)作用的二极管做成带状互联也属于本实用新型的保护范围。

本实用新型的技术关键点在于定制化、平面型肖特基二极管的使用，以带状形式封装于光伏组件内，从而实现光伏组件内部全部单体太阳能电池的防护。

简化接线盒设计，组件上取消直流线缆，以正、负两接线盒形式安置在双面受光光伏组件的背部两边缘，从而减少对光伏组件的背部区域遮挡，这种设计形式也是保护点。

Claims (10)

1.一种耐热斑效应的双面光伏组件，其特征在于，包括封装在两块透明板内的若干个平面型二极管(2)和若干个依次串联的单体太阳能电池(1)，每个平面型二极管(2)与至少一个单体太阳能电池(1)反向偏置并联，串联的单体太阳能电池组的正极上连接有正极接线盒(3-1)，负极上连接有负极接线盒(3-2)，正极接线盒(3-1)和负极接线盒(3-2)均设不遮挡太阳能电池的位置。

2.根据权利要求1所述的一种耐热斑效应的双面光伏组件，其特征在于，所述平面型二极管(2)为平面型肖特基二极管(2-4)。

3.根据权利要求2所述的一种耐热斑效应的双面光伏组件，其特征在于，所述平面型二极管(2)的两极分别通过导电金属带(2-5)与单体太阳能电池(1)两极连接，导电金属带与单体太阳能电池(1)的引流条(3-6)连接。

4.根据权利要求2所述的一种耐热斑效应的双面光伏组件，其特征在于，所述平面型二极管(2)的两极与导电金属带(2-5)之间通过导电胶(3)连接。

5.根据权利要求3所述的一种耐热斑效应的双面光伏组件，其特征在于，所述与平面型二极管(2)正极连接的导电金属带尾端上设有正极焊点(2-1)并通过正极焊点(2-1)与单体太阳能电池(1)的引流条(3-6)焊接，与平面型二极管(2)负极连接的导电金属带的尾端上设有负极焊点(2-2)并通过负极焊点(2-2)与单体太阳能电池(1)的引流条(3-6)焊接。

6.根据权利要求3所述的一种耐热斑效应的双面光伏组件，其特征在于，所述导电金属带(2-5)为镀锡铜带。

7.根据权利要求1所述的一种耐热斑效应的双面光伏组件，其特征在于，所述双面光伏组件的封装形式为透明板夹胶封装。

8.根据权利要求1所述的一种耐热斑效应的双面光伏组件，其特征在于，所述透明板的材质为透明玻璃。

9.根据权利要求1所述的一种耐热斑效应的双面光伏组件，其特征在于，所述正极接线盒(3-1)和负极接线盒(3-2)设置在双面光伏组件背部透明板的两边缘。

10.根据权利要求1所述的一种耐热斑效应的双面光伏组件，其特征在于，所述正极接线盒(3-1)和负极接线盒(3-2)分别胶粘于透明板一组对边的边角位置。