CN209515683U - 晶体硅光伏组件 - Google Patents

Abstract

一种晶体硅光伏组件，涉及光伏发电技术领域，包括前面板、第一封装胶膜、电池连接组、第二封装胶膜、背面板及接线盒，电池连接组包括旁路二极管和串联连接的M个电池串，M个电池串并排设置成M排，M为偶数，M≥2，电池串包括多个相互串联的电池片组，电池片组包括两片或两片以上并联的电池片，电池片呈矩形或梯形，电池片组内相互并联的电池片沿第一方向设置，第一方向平行于电池串的延伸方向，第二方向垂直于第一方向，当电池片为梯形时，第一方向为电池片两平行边的延伸方向。该晶体硅光伏组件能够有效降低热斑效应对晶体硅光伏组件的影响。

Description

晶体硅光伏组件

技术领域

本实用新型涉及光伏发电技术领域，具体而言，涉及一种晶体硅光伏组件。

背景技术

为了叙述方便起见，以下晶体硅光伏组件简称光伏组件；电池或电池片均指晶体硅光伏电池。

光伏组件，在实际应用中，为了达到较高的光电转换效率，同一块光伏组件中的每一块电池片，都需具有相似的特性。当某些电池片输出特性较差时，就会导致其内阻增高、电能消耗增加、电池片发热、电能输出降低、降低光伏组件寿命，严重时会烧毁电池片和光伏组件，这就是所谓热斑效应。一般的，这种电池片性能的变差是由于电池片被遮挡造成的，这种遮挡是当太阳高度较低时，由太阳光照方向的相邻光伏组件阴影或地面植物生长、或光伏组件沾污等阴影所引起。由于光伏系统占地面积的限制和光伏组件清洗的不及时，此种遮挡往往难以避免。

现有技术中电池片的形状一般是圆形或方形等平面中心对称形状，电池片面积较大，因此一个电池串在光伏组件中占据了较大的宽度，而每片电池片又集中在较短的长度内。

当采用加装旁路二极管的技术措施来降低热斑效应的影响时，请结合参照图1与图2，例如：60片电池片的光伏组件，常见的由6串电池串，每串10片电池片串联，排列成6列10行的电池片阵列，每两个电池串串联后与一只旁路二极管反并联，光伏组件一共有三只旁路二极管。当光伏组件正常工作时，旁路二极管处于反偏截止状态，不导电；当某电池串中有电池片发生热斑效应时，相应的旁路二极管正向导通，从而限制加在故障电池片上的反向电压和流经故障电池片的电流，达到抑制热斑效应的目的。但这种方式抗热斑效应的结果并不理想，存在如下问题：

(1)请具体参考图1，为减轻光伏组件阵列间相互遮挡的影响，光伏系统通常采取光伏组件横向安装的方式，这样当太阳高度较低时，或者受地面植物遮挡时，或者光伏组件表面的污垢集中到光伏组件下部时，受遮挡的电池片集中在光伏组件底端的一个电池串。简单地说，当光伏组件底端的电池串的电池片受遮挡发生热斑效应时，则光伏组件底端的两个电池串被旁路二极管旁路，此时造成整个光伏组件1/3的电池片被旁路，光伏组件的输出功率随之降低1/3，这将导致整个光伏组件的发电效率大幅降低；

(2)请具体参考图2，如果采用纵向安装的方式，这样当太阳高度较低时，或者受地面植物遮挡时，或者光伏组件表面的污垢集中到光伏组件下部时，受遮挡的电池片则分布在所有的电池串。简单地说，此时所有的电池串均可能被旁路二极管旁路，整个光伏组件将失去功率输出。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种晶体硅光伏组件，其能够有效降低热斑效应对晶体硅光伏组件的影响，减少晶体硅光伏组件的电阻损耗，得到更高的发电效率。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型实施例提供一种晶体硅光伏组件，包括前面板、第一封装胶膜、电池连接组、第二封装胶膜、背面板以及接线盒；

所述电池连接组包括旁路二极管，所述电池连接组还包括串联连接的M个电池串，M个电池串并排设置成M排，M为偶数，M≥2；

所述电池串包括多个相互串联的电池片组，所述电池片组包括两片或两片以上并联的电池片，所述电池片组内相互并联的电池片沿第一方向设置，所述电池片组在第一方向上的延伸长度大于所述电池片组在第二方向上的延伸长度；

所述第一方向平行于所述电池串的延伸方向，所述第二方向垂直于所述第一方向；

所述电池片呈矩形或梯形，当所述电池片为梯形时，所述第一方向为所述电池片两平行边的延伸方向。

该晶体硅光伏组件能够有效降低热斑效应对晶体硅光伏组件的影响。

在本实用新型较佳的实施例中，所述电池片的电流沿所述第二方向预设一夹角范围导出至连接导体，所述夹角范围在0°至15°之间。

在本实用新型较佳的实施例中，所述电池片的第一电极引出端与第二电极引出端均位于所述电池片的背面，所述电池连接组还包括位于所述电池片背面的连接导体，所述电池片的第一电极引出端与第二电极引出端分别与所述连接导体电连接。

在本实用新型较佳的实施例中，所述电池片的第一电极引出端与第二电极引出端共同形成叉指状，所述连接导体对应设置有叉指状电极，所述电池片的电极引出端与所述连接导体的叉指状电极电连接。

在本实用新型较佳的实施例中，所述电池片的第一电极引出端与第二电极引出端分别位于所述电池片的主受光面与背面，所述电池连接组还包括位于所述电池片主受光面与背面的连接导体，所述电池片的第一电极引出端与第二电极引出端分别与所述连接导体电连接。

在本实用新型较佳的实施例中，所述连接导体为柔性电路板或金属箔。

本实用新型实施例的有益效果包括：

本实用新型所提供的晶体硅光伏组件，由于电池连接组中的每一个电池片组都设置成了两片或两片以上相互并联的电池片，电池片组中相互并联的电池片是沿第一方向设置。其一，当晶体硅光伏组件正常工作的时候，旁路二极管处于反偏截止状态，晶体硅光伏组件功率正常输出；当由于遮挡，比如由于晶体硅光伏组件阵列中前排晶体硅光伏组件的遮挡、污垢遮挡、生长的植物遮挡等情况发生时，在晶体硅光伏组件横向放置的情况下，仅有最下面的一串或几串的电池串发生热斑效应，相应的旁路二极管导通，旁路掉这一串或几串发生热斑效应的电池串，由于电池串一共有M串，如果每两串电池串的串联组并联一只旁路二极管的话，晶体硅光伏组件实际功率损失的占比为2/M。由于在同样的输出功率下，本实用新型的M比现有技术的M大，所以实际功率损失的占比小于现有技术；在同样发生遮挡的情况下，如果晶体硅光伏组件是纵向放置，所有电池串中均有电池片被遮挡，由于电池片组中各个电池片的并联关系，每个并联组都是细长的形状，则热斑仅仅遮挡了每个电池片组的一小部分，因此只是限制了晶体硅光伏组件的电流输出，整个晶体硅光伏组件仍保持一定的功率输出；由于本实用新型特有的串并联设计原理，在相同热斑效应发生的情况下，能使被旁路掉的电池片的数量减少，从而能有效地降低热斑效应对晶体硅光伏组件的影响，因此该晶体硅光伏组件能够有效降低热斑效应对晶体硅光伏组件的影响。其二，本实用新型由于采用多片电池片并联后然后串联的技术措施，所以在相同的晶体硅光伏组件输出电流的情况下，单块电池片面积较小，因此电池片的机械强度较高，电池片应力小，有利于提高晶体硅光伏组件的可靠性；同时由于电池片面积小，可以采用较薄的硅片制造电池，既有利于降低硅材料消耗，又有助于提高晶体硅光伏组件的光电转换效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为现有技术中光伏组件长边被遮挡的示意图；

图2为现有技术中光伏组件短边被遮挡的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的光伏组件的平面布局示意图；

图4为本实用新型实施例提供的电池连接组的电原理图；

图5为本实用新型实施例提供的光伏组件的结构示意图之一；

图6为本实用新型实施例提供的光伏组件的结构示意图之二；

图7为图5、图6中提供的电池片的结构示意图之一；

图8为本实用新型实施例提供的光伏组件的结构示意图之三；

图9为图8中提供的电池片的结构示意图之二。

图标：100-电池连接组；110-电池串；112-电池片组；114-电池片；116-第一电极引出端；118-第二电极引出端；120-旁路二极管；130-连接导体；140-绝缘层；200-光伏组件；210-前面板；220-背面板；230-第一封装胶膜；240-第二封装胶膜；250-接线盒。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组成件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“垂直”、“长度方向”、“宽度方向”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，“横向”、“纵向”、“水平”、“竖直”、“垂直”、“长度方向”、“宽度方向”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“长度方向”和“宽度方向”仅仅是指其相对方向而言，并不是表示该结构二者一定要完全垂直，而是可以稍微倾斜甚至弯曲。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请结合参照图3至图5，本实施例提供了一种晶体硅光伏组件，为了叙述方便起见，以下晶体硅光伏组件简称光伏组件200。该光伏组件200包括前面板210、第一封装胶膜230、电池连接组100、第二封装胶膜240、背面板220及接线盒250；

其中，电池连接组100包括旁路二极管120，还包括串联连接的M个电池串110，M个电池串110并排设置成M排，且M是偶数，M≥2；

其中，电池串110包括多个相互串联的电池片组112，电池片组112包括两片或两片以上相互并联的电池片114，电池片组112内相互并联的电池片114沿第一方向设置，电池片组112在第一方向上的延伸长度大于电池片组112在第二方向上的延伸长度；其中，第一方向平行于电池串110的延伸方向，第二方向垂直于第一方向；

电池片114呈矩形或梯形，当电池片114为梯形时，第一方向为电池片114两平行边的延伸方向。

需要说明的是：

第一，光伏组件200按以下设置顺序层叠设置，前面板210、第一封装胶膜230、电池连接组100、第二封装胶膜240以及背面板220。层叠设置的各层经热压形成层压件，从层压件引出引出线，再加装接线盒250以及光伏组件200的边框后完成封装过程。

应理解，前面板210为可透光材质。电池连接组100的电池片114的主受光面是朝向前面板210设置的，以便于更好的受光。背面板220为可透光材料或不透光材料，电池连接组100的电池片114的背面或次受光面是朝向背面板220设置的，以便于更好地接受和利用光照。

第二，第n排和n+1排电池串110形成的串联组与旁路二极管120形成反并联。其中，n为奇数，M-1≥n≥1。

第三，该电池连接组100包括M个电池串110，M个电池串110呈并排设置成M排，电池串110间相互串联，形成电池连接组100。

第四，电池片组112包括两片或两片以上相互并联的电池片114，示例的，可以是相互并联的两个电池片114、三个电池片114、四个电池片114、五个电池片114等。本实施例中将电池片组112设置成两片或两片以上相互并联的电池片114是为了使电池片组112足够长，以降低局部阴影遮挡对电池片组112的影响，在局部遮挡的情况下，避免整个电池串110乃至整个电池连接组100失去功率输出。

第五，电池连接组100的形状大小不做限制。在本实施例中，电池片114可以呈矩形，包括在矩形的基础上加入倒角、斜角、弧线，也可以是梯形以及在梯形的基础上加入倒角、斜角、弧线。电池片组112在第一方向上的延伸长度大于电池片组112在第二方向上的延伸长度，电池片组112中相互并联的电池片114沿第一方向设置。其中，第一方向平行于电池串110的延伸方向，第二方向垂直于第一方向。当电池片114为梯形时，第一方向为两平行边的延伸方向。具体地，该电池片组112中相互并联的电池片114的并联形式可参见图4所示。同时应理解，电池串110中电池片组112的数目可以相同也可以是不相同的。

综上，本实用新型的电池连接组100由于每一个电池片组112都设置成了两片或两片以上相互并联的电池片114，电池片组112中相互并联的电池片114是沿第一方向设置。其一，当光伏组件200正常工作的时候，旁路二极管120处于反偏截止状态，光伏组件200功率正常输出；当由于遮挡，比如由于光伏组件200阵列中前排光伏组件200的遮挡、污垢遮挡、生长的植物遮挡等情况发生时，在光伏组件200横向放置的情况下，仅有最下面的一串或几串的电池串110中发生热斑效应，相应的旁路二极管120导通，旁路掉这一串或几串发生热斑效应的电池串110，由于电池串110一共有M串，如果每两串电池串110并联一只旁路二极管120的话，光伏组件200实际功率损失的占比为2/M。由于在同样的输出功率下，本实用新型的M比现有技术的M大，所以实际功率损失的占比小于现有技术；在同样情况下，如果光伏组件200是纵向放置，所有电池串110中均有部分电池片114被遮挡，由于电池片组112中各个电池片114的并联关系，则热斑仅仅限制了光伏组件200的电流输出，整个光伏组件200仍保持一定的功率输出。由于本实用新型特有的串并联设计原理，在相同热斑效应发生的情况下，能使被旁路掉的电池片114的数量减少，从而能有效地降低热斑效应对光伏组件200的影响，因此该光伏组件200能够有效降低热斑效应对光伏组件200的影响。其二，本实用新型由于采用多片电池片114并联然后串联的技术措施，所以在相同的光伏组件200输出电流的情况下，电池片114面积较小，因此电池片114的机械强度较高，光伏组件200的应力小，发生裂片的概率低，有利于提高光伏组件200的可靠性；同时由于电池片114面积小，可以采用较薄的硅片制造电池，既有利于降低硅材料消耗，又有助于提高光伏组件200的光电转换效率。

应理解，上述情况下热斑效应发生时所对应产生的各种影响只限于电池片组112的两片或两片以上相互并联的电池片114沿图4所示位置并联排布时，才会产生上述影响。由于上述并联设置方式为较佳选择，在本实施例中采用了上述并联方式。

在本实施例中，电池片114的电流沿第二方向预设一夹角范围导出至连接导体130，夹角范围在0°至15°之间。应理解，连接导体130不属于电池片114的结构，其是用于电池片114间互联或者电池片114与旁路二极管120互联的导体。

请再结合参照图5、图6与图7，电池片114的第一电极引出端116与第二电极引出端118均位于电池片114的背面，电池连接组100还包括位于电池片114背面的连接导体130，电池片114的第一电极引出端116与第二电极引出端118分别与连接导体130电连接。

示例的，请再结合参照图9，电池片114的第一电极引出端116与第二电极引出端118共同形成叉指状，连接导体130对应设置有叉指状电极，电池片114的电极引出端与连接导体130的叉指状电极电连接。

需要说明的是，第一，第一电极引出端116与第二电极引出端118为正、负电极引出端，在本实施例中，第一电极引出端116可以为正极引出端，对应的第二电极引出端118则为负极引出端；第一电极引出端116也可以为负极引出端，此时对应的第二电极引出端118则为正极引出端。

第二，连接导体130可以为柔性电路板，也可以是金属箔导体，电池片114的电极引出端与连接导体130之间可以通过焊接或者低温烧结导电浆料连通。

示例的，电池片114与连接导体130之间设有绝缘层140，电池片114的第一电极引出端116与第二电极引出端118分别通过绝缘层140上的过孔与连接导体130电连接。

需要说明的是，绝缘层140是设于电池片114与连接导体130之间的，连接导体130可以为金属箔导体，电池的并联、串联都通过与电池片114背面的金属箔导体实现，电池片114表面设有点状的第一电极引出端116与第二电极引出端118，在本实施例中，点状的第一电极引出端116与第二电极引出端118分别与连接导体130间通过低温烧结导电浆料形成通道。

请再结合参考图8，电池片114的第一电极引出端116与第二电极引出端118分别位于电池片114的主受光面与背面，电池连接组100还包括分别位于电池片114的主受光面与背面的连接导体130，电池片114的第一电极引出端116与第二电极引出端118分别与连接导体130电连接。

需要说明的是，本实用新型实施例对第一电极引出端116与第二电极引出端118的位置不做具体限制，只要能够保证正常的串并联连接关系即可。示例的，第一电极引出端116可设置为正电极引出端或负电极引出端，则第二电极引出端118要对应设置为负电极引出端或正电极引出端。

可选地，连接导体130可以为金属箔或柔性电路板。第一电极引出端116与第二电极引出端118突出设置在电池片114上，这样一来，可以通过金属箔建立电连接关系，并可根据需要灵活设置金属箔的面积和厚度，以符合相应载流要求，提升了电连接的安全性及稳定性。

另外，在本实施例中，第一封装胶膜230和第二封装胶膜240均可以为EVA胶膜(Ethylene Vinyl Acetate，中文全称：聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物)或者POE胶膜(Polyolefin Elastomer，中文全称：乙烯-辛烯共聚物)中的任意一种。具体地使用哪种封装胶膜，本领域技术人员可根据实际情况而定，在本实施例中不做限制。

在本实施例中，第n排电池串110与第n+1排电池串110之间串联后与旁路二极管120反并联，该旁路二极管120可以是PN结二极管或肖特基二极管，本领域技术人员可根据实际情况而定，在本实施例中不做限制。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种晶体硅光伏组件，包括前面板、第一封装胶膜、电池连接组、第二封装胶膜、背面板以及接线盒，其特征在于，所述电池连接组包括旁路二极管，所述电池连接组还包括串联连接的M个电池串，所述M个电池串并排设置成M排，M为偶数，M≥2，所述电池串包括多个相互串联的电池片组，所述电池片组包括两片或两片以上并联的电池片，所述电池片组内相互并联的电池片沿第一方向设置，所述电池片组在第一方向上的延伸长度大于所述电池片组在第二方向上的延伸长度，所述第一方向平行于所述电池串的延伸方向，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述电池片呈矩形或梯形，当所述电池片为梯形时，所述第一方向为所述电池片两平行边的延伸方向。

2.根据权利要求1所述的晶体硅光伏组件，其特征在于，所述电池片的电流沿所述第二方向预设一夹角范围导出至连接导体，所述夹角范围在0°至15°之间。

3.根据权利要求1所述的晶体硅光伏组件，其特征在于，所述电池片的第一电极引出端与第二电极引出端均位于所述电池片的背面，所述电池连接组还包括位于所述电池片背面的连接导体，所述电池片的第一电极引出端与第二电极引出端分别与所述连接导体电连接。

4.根据权利要求3所述的晶体硅光伏组件，其特征在于，所述电池片的第一电极引出端与第二电极引出端共同形成叉指状，所述连接导体对应设置有叉指状电极，所述电池片的电极引出端与所述连接导体的叉指状电极电连接。

5.根据权利要求1所述的晶体硅光伏组件，其特征在于，所述电池片的第一电极引出端与第二电极引出端分别位于所述电池片的主受光面与背面，所述电池连接组还包括位于所述电池片主受光面与背面的连接导体，所述电池片的第一电极引出端与第二电极引出端分别与所述连接导体电连接。

6.根据权利要求4所述的晶体硅光伏组件，其特征在于，所述连接导体为柔性电路板或金属箔。