CN207909893U - 一种光伏叠片组件的连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光伏叠片组件的连接结构，包括至少两个光伏叠片组件；每个光伏叠片组件设置有两个接线盒，两个接线盒分别位于光伏叠片组件背面，每个接线盒有一根线缆，接线盒与光伏叠片组件短边之间留有间隙；线缆的出线方向朝向光伏叠片组件外侧，并与光伏叠片组件长边成夹角θ，‑90°<θ<90°；两个光伏叠片组件之间通过对应的正极电缆和负极电缆连接导通。采用本实用新型技术方案的叠片组件系统避免了线缆的180度扭转，可以延长线缆的使用寿命，同时减少线缆的长度。

Description

一种光伏叠片组件的连接结构

技术领域

本实用新型属于光伏组件技术领域，具体涉及一种光伏叠片组件的连接结构。

背景技术

太阳能电池是一种利用光生伏特效应将光能直接转化为直流电的器件。根据光电转换材料的不同，太阳能电池包括单晶硅，多晶硅，非晶硅薄膜，碲化镉薄膜，铜铟镓锡薄膜，砷化镓，燃料敏化，钙钛矿，叠层等多个种类。其中最常见的是晶体硅太阳能电池，包括单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池。太阳能电池通常为片状，可以吸收光能并将其转化为电能的一面被称为吸光面或正面，另外一面被称为背面。对于部分太阳能电池，其背面也可以吸收并转化光能为电能，这些太阳能电池被称为双面电池。

晶体硅太阳能电池片正面和背面的电极图案，通过在太阳能电池表面金属化的方法制备。常用的金属化方法是采用丝网印刷加烧结的方式将含有银颗粒的导电浆料印制在电池表面，通过改变丝网印刷的网版图形设计，可以改变电极图案。

晶体硅太阳能电池除了电极区域外，正面通常为氮化硅膜，背面通常为丝网印刷的铝浆料并经过烧结形成铝背场。对于一些特殊的太阳能电池，如正反面都可以吸收光线的双面P型硅PERC电池或双面N型硅PERT电池，其背面电极和金属化细栅线以外的区域表面也是氮化硅膜。对于双面HJT电池，即异质结电池，其正面和背面的电极和栅线以外的区域表面为透明导电氧化物膜，如氧化铟锡ITO。

将多个太阳能电池电学互连后封装在玻璃或有机聚合物中，得到的可以长期使用的光伏设备，被称之为光伏组件。晶体硅光伏组件中的电池片互联方式，常见的有将电池片顺序排列，以含铜基材的涂锡焊带作为互联条，互联条一端焊接在第一片电池片的正面主栅线上，互联条另一端焊接在相邻的第二片电池片的背面电极上。第二根互联条的两端分别焊接在第二片电池片的正面主栅线和第三片电池片的背面栅线上，依次类推。由此将所有的电池片串联成一串。

叠片组件采用的是另外一种电池片互联的技术。如图1所示，将太阳能电池片甲的一侧置于另一电池片乙的下方，使电池片甲该侧正面的栅线电极与乙背面的电极相互重合。在两个电极之间采用导电材料形成导电连接。与此同时，电池片乙的另一侧被置于电池片丙的下方，使得乙另一侧正面的栅线电极与丙背面的电极相互重合，在两个电极之间采用导电材料形成导电连接。按照同样的方法，可以将多片电池片依次互连形成电池串。

叠片互联方式同样可以用来在太阳能电池切片之间形成互联。太阳能电池切片是指通过机械、激光或其他方式将一片完整的或不完整的太阳能电池切成的小片。太阳能电池切片的形状可以是多边形如矩形、三角形，曲线图形如圆形，扇形，椭圆形，或是不规则图形。一片太阳能电池可以切成的切片数量为M片，其中1≤M≤20。

对于正方形或矩形的太阳能电池片，可以将其切为形状、大小均相同的M个矩形切片，其中1≤M≤20。

对于带有倒角的准矩形太阳能电池片，可以将其切成M片切片电池，其中1≤M≤20，且有的切片电池为有1或2个倒角的准矩形，有的切片电池为无倒角的矩形。例如图2是将一个太阳能电池片切成五个切片电池的一种方式，最左侧和最右侧的切片电池带有倒角，中间的三个切片电池没有倒角。

叠片组件中同一电池串内相邻电池片电极之间的导电材料包括导电胶，导电胶带，焊带或锡膏等材料。根据导电材料的特性，应选择相应的制备方法。对于采用导电胶形成电学互连的电池串，可以采用点胶或丝网印刷的方法。

导电胶的主要成分包括树脂材料基体与导电填料。其中的填料通常是银或者含银的颗粒。与常用的涂锡铜带相比，导电胶不仅可以和银电极成良好的机械粘接力与导电连接，同时有的导电胶也可以与电池片的其它表面，如氮化硅膜层，或者硅材料形成良好的粘接。

由于银是一种贵金属，因此含有银的太阳能电池浆料和导电胶的成本都比较昂贵。可以采用便宜的金属材料如铜、铝、镍，或者非金属导电材料如各种碳材料、氧化铟锡等替代太阳能电池浆料或导电胶中的银，也可以通过改变太阳能电池表面金属图案的设计或导电胶图形的设计来相应减少银浆料或导电胶的使用量。

如图3所示，光伏叠片组件按照电池串的排列方向可以分为横版型和竖版型两种。电池串与组件短边平行的称为横版型叠片组件，电池串与组件长边平行的称为竖版型叠片组件。

一种采用2个并联二极管的叠片组件的电路图如图4所示，多个叠片电池串并联形成电池串组，每个电池串组与1个旁路二极管并联，2个这样的电池串组串联成为组件。采用这种电路的叠片组件，可以采用竖版型，也可以采用横版型。

采用双面叠片电池或双面叠片电池切片，如前面提到的P型硅双面PERC叠片电池，N型硅双面PERT叠片电池，或HJT叠片电池，通过前述的叠片工艺，可以得到双面叠片组件。

在叠片组件中，从左至右共分为N个长电池串(N≥1)。例如图3中的竖版型双面叠片组件共含有6个长电池串，分别记为串A、B、C、D、E、F。

在叠片组件中，凡是位于组件正负极端的连接多个电池串的焊带，称为汇流条；凡是位于组件中间电位，且连接多个电池串的焊带，称为并联焊带；凡是与并联焊带相连，走向平行于电池串的焊带，称为旁路焊带。

如图5所示，现有技术方案一的竖版型叠片组件，使用两个接线盒，分别位于组件背面靠近二个短边的中央的位置。每个接线盒有一根线缆，分别连接组件的正极和负极，正极线缆和负极线缆从接线盒中的出线方向均平行于组件长边且朝向组件内侧。

技术方案二如图6所示，叠片组件背面使用两个接线盒，分别位于组件背面靠近二个短边的中央的位置。每个接线盒有一根线缆，分别连接组件的正极和负极，正极线缆和负极线缆从接线盒中的出线方向均平行于组件短边，二根线缆的方向可以相反，如图6所示，或朝向同一方向。

技术方案三如图7所示，叠片组件背面使用两个接线盒，分别位于组件背面靠近二个短边的中央的位置。每个接线盒有一根线缆，分别连接组件的正极和负极，并朝向组件内侧。

对于上述竖版型叠片组件，横向排布与竖向排布的线缆连接参考方案如图8-图11所示。对于方案一、二、三，均不同程度地存在着部分线缆被大角度扭转的问题，例如图8中所示的180度扭转，这降低了线缆的使用寿命，同时为了满足扭转，线缆长度必须增加，从而导致组件的线损增加，降低了系统的发电量。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种光伏叠片组件的连接结构，采用本实用新型技术方案的叠片组件系统避免了线缆的180度扭转，可以延长线缆的使用寿命，同时减少线缆的长度。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种光伏叠片组件的连接结构，包括至少两个光伏叠片组件；每个光伏叠片组件设置有两个接线盒，两个接线盒分别位于光伏叠片组件背面，每个接线盒有一根线缆，接线盒与光伏叠片组件短边之间留有间隙；线缆的出线方向朝向光伏叠片组件外侧，并与光伏叠片组件长边成夹角θ，-90°<θ<90°；两个光伏叠片组件之间通过对应的正极电缆和负极电缆连接导通。

光伏叠片组件包括封装在前板和背板之间的电池串组；电池串组由多个长电池串组成，长电池串由两个短电池串组成，长电池串的上下端分别与一个汇流条连接；长电池串的上下短电池串之间与并联焊带连接；沿组件长边方向布置的旁路焊带设置在两个长电池串之间，旁路焊带与并联焊带连接，且旁路焊带的两端延伸至长电池串的端部；长电池串端部的旁路焊带和汇流条分别连接到对应接线盒内的旁路二极管的两端；背板上开有孔，旁路焊带的端部和汇流条的引出线从孔穿出与接线盒连接。

线缆从接线盒的四边或四角引出。

线缆从接线盒靠近组件外侧一边的中间位置引出，且出线方向与组件长边平行，并朝向组件外侧。

光伏叠片组件为双面叠片组件。

光伏叠片组件为无框叠片组件或有边框叠片组件。

相对于现有技术，本实用新型具有以下技术效果：

本实用新型的组件连接结构采用两个接线盒，分别位于组件背面靠近二个短边的中央的位置。每个接线盒有一根线缆，分别连接组件的正极和负极，正极线缆和负极线缆从接线盒体的四边或四角引出，其出线方向与组件长边成一定角度并朝向组件外侧。使得叠片组件系统避免了线缆的180度扭转，如图14-图17所示，这可以延长线缆的使用寿命，同时减少线缆的长度。对于双面叠片组件，当采用短边安装时，接线盒的线缆不需180度扭转即可直接固定在短边支架上。

进一步，组件的正面和背面均为玻璃。背面玻璃上开有2个孔，每个孔中分别引出旁路焊带的一端，和一根汇流条的引出线，旁路焊带与汇流条的引出线分别接旁路二极管的二端。旁路二极管位于接线盒内，使得接线盒与光伏叠片组件短边之间留有用于设置线缆的间隙，用于调节线缆的方向，并使得两个线缆连接时提供了连接头的放置空间。

附图说明

图1：电池片的叠片互联示意图；

图2：带有倒角的电池(左侧)切成5个电池切片(右侧)；

图3：横版型(a)与竖版型(b)叠片组件；

图4：带有2个二极管的叠片组件电路图；

图5：现有方案1示意图；

图6：现有方案2示意图；

图7：现有方案3示意图；

图8：叠片组件的系统排布方式之一示意图；

图9：叠片组件的系统排布方式之二示意图；

图10：叠片组件的系统排布方式之三示意图；

图11：叠片组件的系统排布方式之四示意图；

图12：改进后的叠片组件与接线盒出线方式示意图；线缆与组件长边的夹角为θ；

图13：一种改进后的叠片组件与接线盒出线方式示意图；

图14：改进后的叠片组件的系统排布方式之一示意图；

图15：改进后的叠片组件的系统排布方式之二示意图；

图16：改进后的叠片组件的系统排布方式之三示意图；

图17：改进后的叠片组件的系统排布方式之四示意图；

图18：本实用新型的一个具体实施例。图中接线盒安装的位置在虚线方框处，旁路焊带和汇流条引出线从玻璃开孔中穿出；

图中标记，1-接线盒，2-线缆，3-光伏叠片组件，4-旁路焊带，5-汇流条，6-焊带，7-并联焊带，8-孔，A、B、C、D、E、F为电池长串。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明：

本实用新型旨在通过对叠片组件中接线盒出线方向的优化，解决现有几种叠片组件在安装过程中存在的线缆180度扭转，以及由此导致的线缆长度过长的问题。

如图12所示，竖版型叠片组件使用两个接线盒，分别位于组件背面靠近二个短边的中央的位置。每个接线盒有一根线缆，分别连接组件的正极和负极，正极线缆和负极线缆从接线盒的四边或四角引出，其出线方向与组件长边成一定角度θ，(-90°<θ<90°)并朝向组件外侧。

该技术方案包含以下方案：正极线缆和负极线缆从接线盒靠近组件外侧的一边的中间位置引出，且出线方向与组件长边平行，并朝向组件外侧，如图13所示。

采用本实用新型技术方案的叠片组件系统避免了线缆的180度扭转，如图14-图17等四种参考连接方案所示，至少两个光伏叠片组件3；每个光伏叠片组件3设置有两个接线盒1，两个接线盒1分别位于光伏叠片组件3背面，每个接线盒1有一根线缆2，接线盒1与光伏叠片组件3短边之间留有间隙；线缆2的出线方向与光伏叠片组件3长边成夹角θ，并朝向组件光伏叠片组件3外侧，-90°<θ<90°；两个光伏叠片组件3之间通过对应的正极电缆和负极电缆连接导通。这些连接结构，可以延长线缆的使用寿命，同时减少线缆的长度。

对于双面叠片组件，当短边安装的时候。对于这种安装方式，本实用新型中接线盒的线缆不需180度扭转直接固定在短边支架上，例如使用捆扎带固定的方式。

本实用新型中的组件可以是无框叠片组件，也可以是有边框的叠片组件。

实施例

本实用新型的一个具体实施例如图18所示，电池长串ABCDEF由76个双面电池切片组成，每个电池切片的长度是156.75mm，宽度是26.125mm,电池切片的形状为矩形或具有倒角的准矩形，相邻电池切片的叠片重叠距离为1mm。

长串ABCDEF的两端分别与组件两端的汇流条5相连；汇流条5通过引出线与接线盒1中的旁路二极管相连。长串ABCDEF分别由两个短串组成，短串之间通过焊带连接。这些焊带又通过一根并联焊带7连在一起。并联焊带7位于上下电池短串之间，与组件短边平行。电池串CD之间有一根旁路焊带4，旁路焊带4的两端分别与两个旁路二极管相连，旁路焊带4的中间与并联焊带7相连。

该实施例中，组件的正面和背面均为玻璃。背面玻璃上开有2个孔8，每个孔中分别引出旁路焊带4的一端，和一根汇流条5的引出线，旁路焊带4与汇流条5的引出线分别接旁路二极管的二端。旁路二极管位于接线盒1内。

组件背面的接线盒线缆出线方向平行于组件长边并朝向组件外侧。

采用本实用新型技术方案的叠片组件系统避免了线缆的180度扭转，如图14-图17所示，这可以延长线缆的使用寿命，同时减少线缆的长度。

对于双面叠片组件，当采用短边安装时，本实用新型中接线盒的线缆不需180度扭转即可直接固定在短边支架上。

本实用新型的保护范围并不限于上述的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，倘若对本实用新型进行的各种改动和变形属于本实用新型权利要求及等同技术范围内，则本实用新型的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (6)

1.一种光伏叠片组件的连接结构，其特征在于，包括至少两个光伏叠片组件(3)；每个光伏叠片组件(3)设置有两个接线盒(1)，两个接线盒(1)分别位于光伏叠片组件(3)背面，每个接线盒(1)有一根线缆(2)，接线盒(1)与光伏叠片组件(3)短边之间留有间隙；线缆(2)的出线方向朝向光伏叠片组件(3)外侧，并与光伏叠片组件(3)长边成夹角θ，-90°<θ<90°；两个光伏叠片组件(3)之间通过对应的正极电缆和负极电缆连接导通。

2.根据权利要求1所述的一种光伏叠片组件的连接结构，其特征在于，光伏叠片组件(3)包括封装在前板和背板之间的电池串组；电池串组由多个长电池串组成，长电池串由两个短电池串组成，长电池串的上下端分别与一个汇流条(5)连接；长电池串的上下短电池串之间与并联焊带(7)连接；沿组件长边方向布置的旁路焊带(4)设置在两个长电池串之间，旁路焊带(4)与并联焊带(7)连接，且旁路焊带(4)的两端延伸至长电池串的端部；长电池串端部的旁路焊带(4)和汇流条(5)分别连接到对应接线盒(1)内的旁路二极管的两端；背板上开有孔(8)，旁路焊带(4)的端部和汇流条(5)的引出线从孔(8)穿出与接线盒(1)连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种光伏叠片组件的连接结构，其特征在于，线缆(2)从接线盒(1)的四边或四角引出。

4.根据权利要求1或2所述的一种光伏叠片组件的连接结构，其特征在于，线缆(2)从接线盒(1)靠近组件外侧一边的中间位置引出，且出线方向与组件长边平行，并朝向组件外侧。

5.根据权利要求1或2所述的一种光伏叠片组件的连接结构，其特征在于，光伏叠片组件(3)为双面叠片组件。

6.根据权利要求1或2所述的一种光伏叠片组件的连接结构，其特征在于，光伏叠片组件(3)为无框叠片组件或有边框叠片组件。