CN208507704U - 一种用于充电器的太阳能电池封装组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型为用于充电器的太阳能电池封装组件，属太阳能光伏技术领域，其特征在于太阳能电池的背电极贴片焊接在电路板上，所说的电路板为多层内联式连接电路，并从电路板的边缘引出转轴式电极，封装后的组件通过转轴式电极相互连接和导通，实现组件的串联或并联，解决组件封装体积大以及折叠连接和电连接的问题，可靠性高、连接快速，强度高、抗变形性好，耐磨性好，导电性能高。

Description

一种用于充电器的太阳能电池封装组件

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能电池封装组件，特别是一种用于充电器的太阳能电池封装组件，属太阳能光伏技术领域。

背景技术

随着电子产品的普及，给电子产品充电的充电器也成为人们必不可少随身携带的物品，对充电器的要求一是能够经常保持有电满足随时能够充电、二是体积轻巧携带方便，这两个要求看似是相互矛盾的，要保持电池经常有电就需要电池容量大，其体积就得大，那么目前通过太阳能电池充电很好地解决了这个问题，由于太阳能电池可以随时随地给蓄电池补充电能，因此蓄电池的容量不一定要很大就能经常保持有电，为了尽可能减小太阳能电池的面积，一般选用转化效率高的太阳能电池，目前来说背接触式太阳能电池属于转化效率较高的电池之一，由于背接触式太阳能电池的正负电极均位于背光面，且呈叉指状排布，由于充电器用的背接触式太阳能电池需要对电池切割成小尺寸的电池芯片使用，会造成将原有的晶圆硅片的电极引出点切割掉，因此切割后的背接触式太阳能电池的组件封装和电极引出结构成为关键技术，目前主要有两种封装方式，一种是贴片技术，将背接触式太阳能电池的背电极直接对应线路板的电路进行贴合，由线路板将电极引出，贴片技术要求设备较贵，对位要求高，组件封装后平整、轻薄；一种是焊接技术，将背接触式电池的正负电极汇流后通过焊线焊接后进行封装，焊接技术要求设备便宜，加工方便，组件封装后平整度较差，厚度较厚；对于采用贴片技术的封装组件，如专利公开号CN100550435C《一种太阳能电池板及制作方法》给出了一种封装技术方案，但由于其线路板采用单层技术，布线需要在线路板表面进行，因此线路板面积增大，造成充电器体积变大的问题，另一方面，由于充电器需要较大面积的太阳能电池组件，因此目前主要采用将太阳能电池组件折叠放入充电盒内，目前折叠方式有两种，一种是将一整块柔性组件折叠，但平整度很差；一种是将数块太阳能电池组件通过转接头连接，如专利公开号CN105811530A《伸展式太阳能充电包》给出了组件之间采用铰链连接，但没有给出组件之间电连接的技术方案，而专利公开号CN205039769U《一种磁性太阳能充电器》给出了组件之间通过磁铁实现电连接的技术方案，但磁铁连接结构存在不够稳固的问题。

发明内容

本发明的目的是发明一种用于充电器的太阳能电池封装组件，采用背接触式太阳能电池和多层线路板贴合封装技术，解决组件封装体积大的问题，通过转轴式电极连接，解决组件折叠连接和电连接问题。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案是：背接触式太阳能电池封装组件利用背接触式太阳能电池的背电极和多层电路板贴片焊接，通过内联式电路连接，由胶膜和透明高分子材料进行封装成组件，从电路板上引出转轴式电极，封装后的组件通过转轴式电极相互连接和导通，实现组件的串联或并联，并引入到充放电控制器，实现背接触式太阳能电池对蓄电池的充电，通过蓄电池实现对外输出电能，制成充电器。

所说的电路板为多层结构，通过金属化孔将多层电路内联。

金属化孔也叫过孔，是指在双面板和多层板中，为连通各层之间的印制导线，在各层需要连通的导线的交汇处钻上一个公共孔，即过孔，在工艺上，过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属，用以连通中间各层需要连通的铜箔，而过孔的上下两面做成圆形焊盘形状，过孔不仅可以是通孔，还可以是掩埋式，所谓通孔式过孔是指穿通所有敷铜层的过孔;掩埋式过孔则仅穿通中间几个敷铜层面，仿佛被其它敷铜层掩埋起来。

所述的转轴式电极为导电体，优选铍铜，分为公电极和母电极，母电极为带有连接片的卷绕式插孔，公电极为带有连接片卷绕式的插孔内有插轴，插轴上有伞状弹片，当公电极的插轴插入母电极插孔内，插轴上的伞状弹片贴紧在插孔内壁，实现公电极和母电极的电连接，公电极的连接片及母电极的连接片分别和线路板上的边缘铜片通过螺钉或铆钉连接在一起，边缘铜片和背接触式太阳能电池的正负极通过电路板的内联电路导通。

转轴式电极安装时分为正轴安装和反轴安装，正轴的卷绕式插孔朝上，反轴的卷绕式插孔朝下。

所述的数个背接触式太阳能电池封装组件通过彼此之间的转轴式电极的公电极和母电极之间的相互插接成可以折叠的背接触式电池封装组件组，背接触式电池封装组件组通过转轴式电极的电连接成串联或并联。

背接触式电池封装组件组的最后一个背接触式电池封装组件的转轴式电极和充放电控制器的转轴式电极连接，通过充放电控制器给蓄电池充电，蓄电池再通过充放电控制器的输出接口给电子设备输出电能进行充电。

所述的背接触式电池封装组件组、充放电控制器和蓄电池均放置在充电盒体内，合体的上下盖通过内置翻转轴连接扣合，输出接口、输入接口位于盒体的上下两侧面。

输出及电源接口均有防水密封圈。

盒体的开口处通过磁铁吸合扣紧上下盖。

充电器还可外接电源给蓄电池充电。

本发明产生的积极效果是：采用高转换效率的背接触式太阳能电池组件，背接触式太阳能组件之间通过转轴电连接，实现折叠，体积小携带方便，不需要拉扯连接电源线，可靠性高；背接触式太阳能组件的连接快速，可随时更换，节约时间和成本；可任意扩展背接触式太阳能组件的连接数量，实现快速充电；电路板为多层板设计，减小电路板尺寸，也使得充电器尺寸变小；背接触式太阳能组件的转轴式输出电极为铍铜，强度高抗变形性好，耐磨性好，导电性能高，连接可靠性高。

附图说明

图1：本实用新型的整体结构示意图。

图2：图1中背接触式太阳能电池封装组件的结构爆炸图。

图3：图2中的电路板第一层结构示意图。

图4：图3中A部放大图。

图5：图2中的电路板第二层结构示意图。

图6：图2中的电路板第三层结构示意图。

图7：图2中的电路板第四层结构示意图。

图8：图1中背接触式太阳能电池封装组件的转轴式输出电极的连接结构示意图。

图中，充电盒上壳1、吸合磁铁（N极）2、吸合磁铁（S极）2’、内置翻转轴3、充电盒中壳4、转轴式电极（正轴）5、转轴式电极（反轴）5’、卷轴式插孔51、插轴52、伞状弹片53、背接触式太阳能电池组件6、电路板61、背接触式太阳能电池芯片62、胶膜63、透明薄膜64、边缘铜片65、充电盒下壳7、蓄电池防水垫9、蓄电池10、电源开关防水圈11、电源开关12、电源开关盖13、电量指示灯14、输出口15、输入口16、防水盖17、充放电控制器18。

电路板第一层包括：第一层611、电池芯片正极汇流条611-1、电池芯片正极金属化孔611-2、电池芯片负极汇流条611-3、电池芯片负极金属化孔611-4、电池芯片位置标记线611-5、绝缘膜611-6、导电铜箔611-7、组件正极金属化孔611-8、组件负极金属化孔611-9、电池芯片正极汇流条金属化孔611-10、电池芯片负极汇流条金属化孔611-11、电池芯片正极测试点611-12、电池芯片负极测试点611-13、电池芯片正极跳线611-14；

电路板第二层包括：第二层612、组件正极汇流带612-1、组件负极汇流带612-2、电池芯片正负极串联汇流条612-3、电池芯片正极测试导电条612-4、电池芯片负极测试导电条612-5、电池芯片正极金属化孔611-2、电池芯片负极金属化孔611-4、导电铜箔611-7、组件正极金属化孔611-8、组件负极金属化孔611-9、电池芯片正极汇流带金属化孔611-10、电池芯片负极汇流带金属化孔611-11；

电路板第三层包括：第三层613、组件正极导电带613-1、组件负极导电带613-2、组件正极测试点金属化孔613-3、组件负极测试点金属化孔613-4、导电铜箔611-7、组件正极金属化孔611-8、组件负极金属化孔611-9；

电路板第四层包括：第四层614、正极测试点614-1、负极测试点614-2，导电铜箔611-7、组件正极金属化孔611-8、组件负极金属化孔611-9。

具体实施方式

实施例1 一种电路板为两层的背接触式太阳能电池封住组件。

本实施例的背接触式太阳能电池组件6由背接触式太阳能电池芯片62按照第一层611的电池芯片位置标记线611-5贴片到电路板61，再由胶膜63和透明薄膜64封装而成，背接触式太阳能电池芯片62为转化效率19%的SUNPOWER电池，切割后的电池芯片62尺寸为31X12mm，共10X2组阵列，10个串联后两组并联成背接触式太阳能电池组件6，共有四块背接触式太阳能电池组件6通过转轴式电极（正轴）5和转轴式电极（反轴）5’相互电连接成并联组给到充电器的充放电控制器18，由充放电控制器18连接蓄电池10进行充放电，实现由背接触式太阳能组件6给蓄电池10充电，再由蓄电池10给电子设备供电的功能。

转轴式电极5及5’为铍铜材料，分为公电极和母电极，母电极为带有连接片的卷绕式插孔51，公电极为带有连接片卷绕式的插孔51内有插轴52，插轴52上有伞状弹片53，卷绕式插孔51的连接片和线路板上的边缘铜片65通过螺钉或铆钉连接在一起，公电极的插轴52插入母电极插孔51内，插轴上的伞状弹片53贴紧在插孔51内壁，实现公电极和母电极的电连接。

电路板61为两层结构，与背接触式太阳能电池芯片62的背电极接触面为第一层611，其次为第二层612，两层之间通过金属化孔实现内联式连接电路。

在第一层611上对应着背接触式太阳能电池芯片62的背电极的正极位置开有很多电池芯片正极金属化孔611-2，负极位置开有很多电池芯片负极金属化孔611-4，使得电池芯片62的正极和负极分别与电池芯片正极金属化孔611-2和电池芯片负极金属化孔611-4导通，电池芯片正极金属化孔611-2和电池芯片负极金属化孔611-4贯穿到第二层612，使得第一层611和第二层612导通，在第一层611上的电池芯片正极金属化孔611-2汇流在电池芯片正极汇流条611-1上，电池芯片负极金属化孔611-4汇流在电池芯片负极汇流条611-3上，在电池芯片正极汇流条611-1和电池芯片负极汇流条611-3上分别覆盖有绝缘膜611-6，防止电池芯片62的正极和电池芯片负极汇流条611-3导通，以及防止电池芯片62的负极和电池芯片正极汇流条611-1导通，在电池芯片正极汇流条611-1上开有电池芯片正极汇流条金属化孔611-10，在电池芯片负极汇流条611-3上开有电池芯片负极汇流条金属化孔611-11，电池芯片正极汇流条金属化孔611-10和电池芯片负极汇流条金属化孔611-11贯穿到第二层612，和第二层612的电池芯片正负极串联汇流条612-3导通，第一层611在对应第二层612的组件负极汇流带612-1位置设有电池芯片正极跳线611-14，将第二层612上的电池芯片正极测试导电条612-4在经过组件负极汇流带612-1位置的断开的导电条612-4导通，在组件边缘的正负电极引出位置开有组件正极金属化孔611-8和组件负极金属化孔611-9，并覆有导电铜箔611-7，同时贯穿线路板的第二层612，实现和第二层612的导通，在第二层612的电池芯片正极测试导电条612-4的终点位置对应有电池芯片正极测试点611-12，在第二层612的电池芯片负极测试导电条612-5的终点位置对应有电池芯片负极测试点611-13，以便测试每一块电池芯片612的电性能。

在第二层612上组件正极汇流带612-1和贯穿到第二层的电池芯片正极金属化孔611-2导通，其中部分电池芯片负极金属化孔611-4避开组件正极汇流带612-1，组件负极汇流带612-2和电池芯片负极金属化孔611-4导通，其中部分电池芯片正极金属化孔611-2避开组件负极汇流带612-2，防止负极和正极短路，第二层上的电池芯片正负极串联汇流条612-3将相邻的电池芯片611的贯穿到第二层的电池芯片正极汇流条金属化孔611-10和电池芯片负极汇流条金属化孔611-11串联在一起，实现纵列电池芯片62的串联，在第二层612上分别从每个电池芯片62的电池芯片正极金属化孔611-2引出一条电池芯片正极测试导电条612-7和第一层的电池芯片正极测试点611-12导通，从第二层的组件负极汇流带612-2上引出两条电池芯片负极测试导电条612-5和第一层的电池芯片负极测试点611-13导通，实现能够从第一层611的电池芯片正极测试点611-12和电池芯片负极测试点611-13测试每一块电池芯片62的电性能。

在电路板边缘的正负极引出处的有U型边缘铜片65贴覆在正极金属化孔611-8和组件负极金属化孔611-9的导电铜箔611-7上并导通，转轴式电极5和5’分别安装在边缘铜片65上，实现和背接触式太阳能电池组件6的正极和负极的电连接。

充电盒由充电盒上壳1和充电盒下壳7通过内置翻转轴3扣合而成，充放电控制器18放置在下壳7内，充放电控制器18上安装有电源开关12、电量指示灯14、输出口15和输入口16，并从下壳7的下侧露出，电源开关12上安装有电源开关防水圈11和电源开关盖13，输出口15和输入口16的开口处有防水盖17可打开，蓄电池10放置在充放电控制器18上，在蓄电池10上有蓄电池防水垫9，再由充电盒中壳4盖住，背接触式太阳能电池组件6折叠后放在中壳4上，在充电盒上壳1上安装有吸合磁铁（N极）2和在充电盒下壳7上安装有吸合磁铁（S极）2’，扣合后磁铁吸合在一起，输入接口16可接USB充电接口直接给蓄电池10充电。

实施例2 一种电路板为四层的背接触式太阳能电池封住组件。

将实施例1中的电路板改为四层，增加第三层613和第四层614，第三层613位于第二层612之下，其次是第四层614。

第一层611和第二层612同实施例1。

将组件正极金属化孔611-8和组件负极金属化孔611-9贯穿第一层611、第二层612、第三层613和第四层614，实现四层的全部导通。

在第三层613上从组件正极金属化孔611-8引出一条组件正极导电带613-1，从组件负极金属化孔611-9引出一条组件负极导电带613-2，到中间部位，并分别开有组件正极测试点金属化孔613-3和组件负极测试点金属化孔613-4，同时贯穿到第四层614，在第四层614的背面对应位置设有正极测试点614-1和负极测试点614-2，用来测试组件6的电性能。其它结构同实施例1。

实施例3 一种电路板为三层的背接触式太阳能电池封住组件。

将实施例2的第三层613的背面作为第四层614，将第四层614的正极测试点614-1和负极测试点614-2设置在第三层的背面。其它结构同实施例2。

实施例4 一种具有组件测试点的两层电路板的背接触式太阳能电池封住组件。

将实施例1的第二层612的组件正极汇流带612-1和组件负极汇流带612-2上分别开有实施例2的组件正极测试点金属化孔613-3和组件负极测试点金属化孔613-4，并从第二层612的背面对应组件正极测试点金属化孔613-3和组件负极测试点金属化孔613-4设置有实施例2的第四层614的正极测试点614-1和负极测试点614-2。其它结构同实施例1。

Claims (9)

1.一种用于充电器的太阳能电池封装组件，由胶膜和透明高分子材料将太阳能电池和电路板封装成组件，其特征在于：太阳能电池的背电极贴片焊接在电路板上，所说的电路板为内联式连接电路，并从电路板的边缘引出转轴式电极，封装后的组件通过转轴式电极相互连接和导通，实现组件的串联或并联。

2.如权利要求1所述的一种用于充电器的太阳能电池封装组件，其特征在于：所述的电路板为多层结构，与太阳能电池接触面为第一层，依次为第二层直到第N层，第一层、第二层直到第N层彼此之间通过金属化过孔实现内联式连接电路，并由正极汇流带和负极汇流带引出太阳能电池的正负电极。

3.如权利要求2所述的一种用于充电器的太阳能电池封装组件，其特征在于：所述的电路板的正极汇流带和负极汇流带分别延伸到电路板两边的边缘处。

4.如权利要求3所述的一种用于充电器的太阳能电池封装组件，其特征在于：在所述的正极汇流带的边缘处有正极引出金属化过孔，负极汇流带的边缘处有负极引出金属化过孔，正极引出金属化过孔和负极引出金属化过孔贯穿线路板的每一层。

5.如权利要求4所述的一种用于充电器的太阳能电池封装组件，其特征在于：在电路板的正极引出金属化过孔和负极引出金属化过孔处分别包有导电铜箔，导电铜箔分别和太阳能电池的正负极导通。

6.如权利要求2所述的一种用于充电器的太阳能电池封装组件，其特征在于：所述的正极汇流带上开有正极测试金属化过孔，正极测试金属化过孔连接到正极测试点，正极测试点和太阳能电池的正极导通，负极汇流带上开有负极测试金属化过孔，负极测试金属化过孔连接到负极测试点，负极测试点和太阳能电池的负极导通。

7.如权利要求1所述的一种用于充电器的太阳能电池封装组件，其特征在于：所述的转轴式电极为导电体，导电体为带有连接片的卷绕式插孔的母电极或插入带有连接片的卷绕式插孔的套有伞状弹片的插轴的公电极，相邻太阳能电池封装组件的公电极和母电极相互插接并可转动，实现电连接。

8.如权利要求7所述的一种用于充电器的太阳能电池封装组件，其特征在于：所述转轴式电极的卷绕式插孔的连接片与电路板的导电铜箔连接，分别和背接触式太阳能电池的正负极导通。

9.如权利要求7所述的一种用于充电器的太阳能电池封装组件，其特征在于：所述的公电极和母电极为铍铜。