CN206628493U - 单电池片并联二极管的光伏组件 - Google Patents
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Abstract
一种单电池片并联二极管的光伏组件，包括：太阳能电池片；第一组焊带和第二组焊带以及至少一二极管，所述二极管相对两表面的第一电极和第二电极分别与所述第一焊带和第二焊带电性连接；还包括一第一绝缘保护环，所述第一绝缘保护环设置在所述二极管的第一电极表面并与第一焊带之间形成一腔体，所述腔体具有导电填充物以保证所述二极管的电极能够与外部发生电性连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池模块领域，尤其涉及一种单电池片并联二极管的光伏组件，使用范围是晶体硅电池片(P型，N型)和对应组件。
背景技术
光伏组件通常由多个太阳能电池片以并联或者串联的方式组合形成，并以阵列排布的形式设置。对于串联连接的多个太阳能电池片或组件，通过其内部的电流由通过电流能力最小的一太阳能电池片或者组件决定。因此，当某片太阳能电池片或者组件发生损坏或者被遮挡时，该电池的电流通过能力将降低，从而发生反向偏置，进而有可能被回路上其它正常工作的太阳能电池击穿。
现有技术中一种常见的方法是采用旁路二极管并联在太阳能电池组件的两端，当该太阳能电池组件发生损坏或者被遮挡而变成负载时，该旁路二极管两端的电压迅速升高而发生正向导通，从而使电流流过旁路二极管而非太阳能电池组件，从而对太阳能电池组件起到保护作用。
为了降低太阳能组件发生热斑时的组件温度，提高组件的使用可靠性，同时保证组件输出功率的最大化，一种有效的技术方案是为每个太阳能电池片匹配一个旁路二极管，例如中国专利申请201410797701.2中揭露的技术方案。
旁路二极管与焊带之间是采用焊接的方式连接的，而由于为每个太阳能电池片匹配的旁路二极管尺寸很薄，因此旁路二极管上下两个电极之间的焊料容易发生接触而导致旁路二极管短路。太阳能电池片在高温环境下工作更容易促使焊料熔化而使短路现象频繁发生。因此如何解决旁路二极管上下两个电极之间的焊料接触而短路，是先有技术亟待解决的问题。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种单电池片并联二极管的光伏组件，能够防止二极管电极之间发生短路。
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种单电池片并联二极管的光伏组件，包括：太阳能电池片；第一组焊带和第二组焊带，所述第一组焊带包括多个第一焊带，第二组焊带包括多个第二焊带，所述第一焊带和第二焊带相对于所述太阳能电池片对称设置，且所述第二焊带具有一延伸段；至少一二极管，所述二极管进一步是设置在所述延伸段和第一焊带之间，所述二极管相对两表面的第一电极和第二电极分别与所述第一焊带和第二焊带电性连接；还包括一第一绝缘保护环，所述第一绝缘保护环设置在所述二极管的第一电极表面并与第一焊带之间形成一腔体，所述腔体具有导电填充物以保证所述二极管的电极能够与外部发生电性连接。
可选的，所述绝缘保护环的材料为环氧树脂、玻璃以及紫外固化胶中的一种。
可选的，所述导电填充物的材料为焊锡。
可选的，所述导电填充物包括两层焊锡层以及设置在两层焊锡层之间的铜箔。
可选的，所述二极管的第二电极所在表面为平坦表面。
可选的，所述绝缘保护环在靠近所述太阳能电池片一侧的横向尺寸大于远离太阳能电池片一侧的横向尺寸。
本实用新型采用了绝缘保护环对二极管进行绝缘保护，可以将导电填充物限制在绝缘保护环和焊带配合形成的腔体内部，即使导电填充物在高温环境下发生熔化也不会溢出到二极管的侧面。
附图说明
附图1A和1B所示是本实用新型所述单电池片并联二极管的光伏组件的具体实施方式的结构示意图；
附图1C所示是附图1A和1B所示的结构的等效电路图；
附图2所示是本实用新型所述单电池片并联二极管的光伏组件的一具体实施方式所述二极管的放大示意图；
附图3A所示是本实用新型另一具体实施方式所述单电池片并联二极管的光伏组件的结构示意图，附图3B所示是附图3A中的二极管的放大示意图。
附图4A所示是采用附图1A所示的光伏组件串联形成电池串的具体实施方式示意图；
附图4B所示是附图4A所示的结构的等效电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型提供的单电池片并联二极管的光伏组件的具体实施方式做详细说明。
以下具体实施方式中，统一将所述第一焊带配置为负极焊带，与太阳能电池片的负极栅线电学连接，所述第二焊带配置为正极焊带，与太阳能电池片的正极栅线电学连接；所述二极管的第一电极配置为正极，所述第二电极配置为负极。
在其它的具体实施方式中，亦可以将所述第一焊带配置为正极焊带，与太阳能电池片的正极栅线电学连接，所述第二焊带配置为负极焊带，与太阳能电池片的负极栅线电学连接；所述二极管的第一电极配置为负极，所述第二电极配置为正极。
参考附图1A所示是本具体实施方式的结构示意图。本具体实施方式所述光伏组件1包括太阳能电池片10，在太阳能电池片10的不同表面上分别设置第一焊带11和第二焊带12，且所述第一焊带11和第二焊带12相对于所述太阳能电池片对称设置。所述光伏组件1可以是N型电池片或者P型电池片，附图1A中以P型硅片做成电池片为例。所述第一焊带11与太阳能电池片10 的负极栅线电学连接，所述第二焊带12与太阳能电池片10的正极栅线电学连接。所述第二焊带12具有延伸段，即第二焊带12延伸至太阳能电池片10的边缘外侧。第一焊带11本身即需要延伸并连接至邻近另一太阳能电池片的正极栅线。所述第一焊带11和第二焊带12的材料为可与栅线焊接的金属。一二极管13进一步设置在第二焊带12延伸段与第一焊带11之间，且所述二极管 13的正极131与所述第一焊带11电性连接，所述二极管13的负极132与所述第二焊带12电性连接。所述电性连接优选为焊接。二极管13环绕一绝缘保护环14a，所述第一绝缘保护环14a设置在所述二极管13的第一电极131的表面并与第一焊带11之间形成一腔体，所述腔体具有导电填充物16以保证所述二极管的电极能够与外部发生电性连接。在附图1B所示的另一具体实施方式的二极管10的结构示意图中，第一绝缘保护环14b除位于所述芯体13的第一电极131所在表面的部分，还进一步延伸至包裹芯体13的侧面。所述第一焊带 11和第二焊带12可以是一组也可以多组，如果是多组应当至少有一组配置成本具体实施方式所述结构。所述二极管13可以直接从晶圆上切割下的包含一二极管结构的片状晶片(Die)，并不经过封装而直接使用，也可以是电极分别设置在相对两表面的已封装的二极管芯片。用于制作二极管13的晶圆和太阳能电池片10通常具有近似的厚度，因此可以保证图1A所示的并列式的夹持结构可实现。由于二极管13和太阳能电池片10均为半导体材料，因此二极管13 与焊带之间界面的加固和同太阳能电池片10与焊带之间的加固可以采用同种工艺同时完成，故不会增加额外的加固材料和加固工艺。所述二极管13沿垂直于图面方向的横截面形状选自于矩形、圆形、椭圆形以及多边形中的任意一种。
附图1A和1B所示的结构的等效电路图如附图1C所示，光伏组件1和二极管13并联，从而使二极管13对于单独的一片光伏组件1起到旁路二极管的作用。
在其它的具体实施方式中，在第一焊带11和第二焊带12之间可以并列夹持多个二极管13，以增强旁路电流的通过能力。
参考附图2所示是本具体实施方式中附图1B所述二极管13的放大示意图。在本具体实施方式中，第一绝缘保护环14b设置在所述二极管13的第一电极131与第一焊带11之间以形成一腔体，所述腔体15具有导电填充物16 以保证所述二极管的电极能够与对应的焊带电性连接。在本具体实施方式中，所述绝缘保护环14b的材料为环氧树脂。在其他的具体实施方式中，所述绝缘保护环14b的材料也可以是玻璃或者紫外固化胶。腔体15沿着垂直于图面方向的剖面可以是圆形、矩形或者圆角矩形等任意形状。由于形成腔体15，可以将导电填充物16限制在腔体15内部，即使导电填充物16在高温环境下发生熔化也不会溢出到二极管13的侧面并与另一侧的焊料接触。所述第一绝缘环的高度不小于60微米，并优选为80微米-100微米以保证对导电填充物16的容纳能力。所述导电填充物16的材料为焊锡。为了获得更好的技术效果，所述导电填充物16的两层焊锡层161和162之间还设置铜箔163。所述铜箔的厚度范围是30微米-50微米。铜箔的作用在于缓冲导电填充物与正极131之间的应力，避免焊锡在温度变化的情况下脱离腔体15。腔体15以及绝缘保护环14a/b 的外缘在沿着垂直于图面方向的剖面可以是圆形、矩形或者圆角矩形等任意形状。由于绝缘保护环14a/b与焊带配合形成腔体15，可以将导电填充物16限制在腔体15内部，即使导电填充物16在高温环境下发生熔化也不会溢出到侧面并与另一侧的电极发生电性连接。
参考附图3A所示是本实用新型另一具体实施方式所述单电池片并联二极管的光伏组件的结构示意图，附图3B所示是附图3A中的二极管的放大示意图。在本具体实施方式中，二极管13的两个设置电极的表面都具有绝缘保护环34，并各自形成腔体351和352，所述腔体351和352都具有导电填充物36 以保证所述二极管13的电极能够与对应的焊带电性连接。绝缘保护环34可以仅设置在二极管电极的表面，也可以进一步延伸至包裹芯体的侧面，本具体实施方式所提供的结构为延伸至包裹芯体侧面。腔体351和352沿着垂直于图面方向的剖面可以各自独立的是圆形、矩形或者圆角矩形等任意形状。由于绝缘保护环34高出二极管的正极131的表面和负极132的表面并形成腔体351和 352，可以将导电填充物36限制在腔体351和352内部，即使导电填充物36 在高温环境下发生熔化也不会溢出到二极管13的侧面。
上述两种具体实施方式中，一种是在二极管的一个侧面设置保护环，另一个是在两个侧面均设置保护环。实践结果表明，在一个侧面设置保护环足以对导电填充物起到有效的限制作用，并且一个侧面设置保护环的方式工艺简单，只需要制作一次保护环，并且由于只有一个保护环，封装后的整体厚度降低。而且另一个侧面是平坦表面还有利于增大电极与焊带的接触面积，避免两面都发生脱焊而导致二极管整体滑脱。
附图4A所示是采用附图1A所示光伏组件1串联形成电池串的具体实施方式示意图。光伏组件1的太阳能电池片10上的第一焊带11同临近的光伏组件40的太阳能电池片400的第二焊带402是同一根焊带，而另一侧临近的光伏组件41的太阳能电池片410的第一焊带411则同太阳能电池片10的第二焊带12是同一根焊带，从而形成串联的电池串。并且光伏组件40和光伏组件41 也可以具有类似的并联的二极管403和413。
附图4A所示结构的等效电路图如图4B所示，每个光伏组件均设置对应的旁路二极管。这样可以保证在某一片太阳能电池片失效的情况下，仅将该片电池从主电路中隔离出来，而该电池串内其余正常工作的太阳能电池片仍可以发电。并且由于一个旁路二极管仅对应一片太阳能电池片，因此对该旁路二极管的耐压要求大为降低。对于硅基太阳能电池而言，该旁路二极管的最大反向偏压仅为0.6V即可。由于二极管的市场价格同其最大反向偏压值是呈一致性关系的，因此虽然相对于一串光伏组件设置一个旁路二极管而言，二极管的数目有所增加，但是单颗二极管的成本大为降低。并且未封装的二极管的平面面积很小，仅有数个平方毫米，因此可以设置在光伏组件阵列之间的空隙中，不会增加整个太阳能电池组件的体积。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种单电池片并联二极管的光伏组件，包括：
太阳能电池片；
第一组焊带和第二组焊带，所述第一组焊带包括多个第一焊带，第二组焊带包括多个第二焊带，所述第一焊带和第二焊带相对于所述太阳能电池片对称设置，且所述第二焊带具有一延伸段；
至少一二极管，所述二极管进一步是设置在所述延伸段和第一焊带之间，
所述二极管相对两表面的第一电极和第二电极分别与所述第一焊带和第二焊带电性连接；其特征在于，
还包括一第一绝缘保护环，所述第一绝缘保护环设置在所述二极管的第一电极表面并与第一焊带之间形成一腔体，所述腔体具有导电填充物以保证所述二极管的电极能够与外部发生电性连接。
2.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述绝缘保护环的材料为环氧树脂、玻璃以及紫外固化胶中的一种。
3.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述导电填充物的材料为焊锡。
4.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述导电填充物包括两层焊锡层以及设置在两层焊锡层之间的铜箔。
5.根据权利要求4所述的光伏组件，其特征在于，所述铜箔的厚度范围是30微米-50微米。
6.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述二极管的第二电极所在表面为平坦表面。
7.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述第一绝缘环的高度不小于60微米。
8.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述绝缘保护环在靠近所述太阳能电池片一侧的横向尺寸大于远离太阳能电池片一侧的横向尺寸。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN106847962A (zh) * | 2016-12-07 | 2017-06-13 | 上海锐吉电子科技有限公司 | 单电池片并联二极管的光伏组件 |
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2016
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