CN209561428U - 一种叠瓦光伏组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种叠瓦光伏组件，包括电池片阵列、导电胶带和旁路二极管，所述电池片阵列包括N个纵向设置的并联的长电池串，所述电池片阵列设置M‑1条横向的导电胶带，所述M‑1条导电胶带将所述电池片阵列均分或近似均分为M个串联的单元块，每个所述单元块并联有一个所述旁路二极管，M不小于2。本实用新型的叠瓦光伏组件可显著降低叠瓦光伏组件的电失配损失，从而降低因电失配损失引发的热斑风险。此外，电连接配置中通过使用导电胶带实现长电池串的分串以连入多个旁路二极管，该方式可以避免因汇流条焊接引入的残留焊接应力，降低电池片裂片风险，同时因不占用电池片的封装面积，从而不会降低叠瓦组件的发电密度。

Description

一种叠瓦光伏组件

技术领域

本实用新型属于叠瓦光伏组件领域，尤其涉及一种可降低电失配损失的叠瓦光伏组件。

背景技术

随着不可再生化石能源的短缺以及人们对环境污染的重视，太阳能作为一种可再生的清洁能源备受关注并得到了快速发展，其中光伏组件便是一种能将太阳能转化为电能并实现有效输出的方式。为了进一步降低光伏组件的成本，提高光伏组件输出功率，光伏组件不断提高组成材料的性能，如提高电池片的输出电性能，增加正面胶膜的透光率，提高背面胶膜的反射率等。此外，还可以通过改进封装方式来提高组件输出功率，如无主栅组件、多主栅组件、半片组件和叠瓦光伏组件。叠瓦光伏组件利用缩小电池片间距增加发电密度，利用切片电池降低电阻损失，光伏组件发电效率显著提高。常规的电池片本体为156*156mm规格电池片，电池片通过激光切割为5到6片相同规格的长方形电池片，即为切片电池，该切片电池则表示为1/5尺寸的切片电池或1/6尺寸的切片电池，切片电池的正负电极分别位于两侧上下相对位置，方便粘接。

光伏组件是由多个电池片串并联组成，而根据基尔霍夫电流电压定律，串联电路的电流必相同，并联电路的电压必相同。但组件内的电池片很难保证电性能一致，这必然会造成光伏组件的电流和电压失配。尤其是当光伏组件在户外使用时，难免不会因为外物遮挡导致被遮电池片的输出电流和电压大量减小,从而造成严重的电流电压失配损失，甚至引起热斑风险。一般通过在光伏组件内加入多个旁路二极管来降低电失配损失，但常规叠瓦光伏组件最多只能加入一个旁路二极管，在叠瓦光伏组件发生轻微电失配情况下，旁路二极管启动会直接旁路掉整个叠瓦光伏组件的电路，从而导致输出功率损失超过电失配损失，不利于叠瓦光伏组件的发展应用。

在叠瓦光伏组件内接入多个旁路二极管的方式上，王刚的《双发电单元叠瓦光伏组件》[专利号：CN 109285905A]中提到，通过汇流条焊接将各单列电池串的首尾进行并联焊接，并在各单列电池串首尾处汇流条各引出一根汇流条直接与接线盒串联。该方法虽然可以引入多个旁路二极管，但存在引入焊接应力到电池片上，会给电池片带来应力开裂的隐患，加上层压的形变应力，会降低叠瓦光伏组件的可靠性，尤其是双玻叠瓦光伏组件。

如何在不引入焊接应力且同时不减少电池片发电密度的基础上，接入多个旁路二极管到叠瓦光伏组件上，显著降低电失配损失及热斑风险是目前叠瓦光伏组件亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能够降低热斑风险的叠瓦光伏组件，该叠瓦光伏组件通过其电连接机构的改进，从而能够降低叠瓦光伏组件的电失配损失，以提高叠瓦光伏组件的输出功率的同时保证叠瓦光伏组件的可靠性。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种叠瓦光伏组件，包括电池片阵列、导电胶带和旁路二极管，所述电池片阵列包括N个纵向设置的并联的长电池串，所述长电池串包括P个切片电池，所述P个切片电池以叠瓦形式串联，所述电池片阵列设置M-1条横向的导电胶带，所述M-1条导电胶带将所述长电池串均分或近似均分成M个串联的短电池串，从而形成M行N列的短电池串，每行N列的短电池串并联形成单元块，所述M-1条导电胶带将所述电池片阵列分成M个串联的单元块，每个所述单元块并联有一个所述旁路二极管，M不小于2。

本实用新型在不引入焊接应力且同时不减少电池片发电密度的基础上，解决了接入多个旁路二极管到叠瓦光伏组件上的问题，显著降低电失配损失，包括热斑损失和功率输出损失。

进一步的，所述导电胶带贴于切片电池背面的导电基板上，并将该切片电池的背电极引出。

将导电胶带贴于切片电池背面的导电基板，即可将该切片电池的背电极和与之连接的另一切片电池的正电极的中间电极引出，将所在的长电池串进行分串。

进一步的，P为M的整数倍。

进一步的，P不是M的整数倍，单个单元块所包括的各短电池串所串联的切片电池的数量一致；不同单元块之间的短电池串所串联的切片电池的数量偏差不大于1。

将长电池串均分或近似均分成多个短电池串，可选择相同耐压的旁路二极管以保证短电池串和旁路二极管的耐压相匹配。进一步的，M为2-6。

进一步的，所述切片电池为1/5尺寸的切片电池，P为53-55。

进一步的，所述切片电池为1/6尺寸的切片电池，P为63-67。

进一步的，N为6。

进一步的，所述导电胶带是一种带高导电背胶的金属箔或导电布，其导电背胶和导电基材组成完整的导电体，可以与任何金属面以粘接方式完成电连接。

高导电性的导电胶带可保证旁路电流有效通过旁路二极管。

综上，本实用新型提供的一种叠瓦光伏组件可显著降低叠瓦光伏组件的电失配损失，从而降低因电失配损失引发的热斑风险，提高输出电流以降低因电失配损失导致叠瓦光伏组件的输出功率损失。此外，通过使用导电胶带实现长电池串的分串以连入多个旁路二极管，该方式可以避免因汇流条焊接引入的残留焊接应力，降低电池片裂片风险。将导电胶直接粘在切片电池的背面，不需要占用电池片的封装面积，从而不会降低叠瓦光伏组件的发电密度。

附图说明

图1是根据本实用新型设计的一个具体实施方式的叠瓦光伏组件的结构示意图；

图2是图1的电路原理图；

图3是切片电池叠瓦结构示意图；

图4是导电胶带贴于切片电池的示意图；

图5是导电胶带贴于切片电池横向剖面示意图；

图6是本实用新型导电胶带与汇流条的连接示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

常规叠瓦光伏组件将多个长电池串并列排布，通过汇流条焊接实现多个长电池串的并联，此时电池阵列为串-并联结构，切片串联成电池串，电池串并联成电池片阵列，该方式只能接入一个旁路二极管到叠瓦光伏组件内，若发生电流或电压失配，则整个叠瓦光伏组件的电流或电压都会损失。

如图1和图2所示，本实用新型提供一种叠瓦光伏组件，包括电池片阵列100、导电胶带200、冲孔焊带300、汇流条400和旁路二极管500。在本具体实施例中，电池片阵列100由6组长电池串103并联而成，每个长电池串103为由54个切片电池104组成的叠瓦光伏组件；在各长电池串103的中部第27个切片电池104的背面，设置一条导电胶带200用于从各长电池串103中引出中间电极，从而将每个长电池串103分为两条短电池串102，每个短电池串102包括27个切片电池104；导电胶带200将电池片阵列100沿横向分割成2组单元块101，每个单元块101并联有1个旁路二极管500，每个单元块101由6组并联的短电池串102组成，电池片阵列100的电连接结构为串-并-串的连接配置。为方便起见，旁路二极管500设置在接线盒600中，并通过汇流条400实现和单元块101的并联连接。

如图3所示，切片电池104包括正电极1045、背电极1042、电池基板1044和铝基板1043，在切片电池104的正面长边的一侧边缘设有镀银形成的正电极1045，在切片电池104背面的铝基板1043远离正电极1045的一侧镀银形成背电极1042，一个切片电池104的上边缘的正电极1045与另一个切片电池104的下边缘的背电极1042重叠叠盖，叠盖宽度为1-3mm，形成叠瓦结构，在具体实施中，叠盖区域通过非焊接方式实现导电结合，实现电池片之间的串联连接。切片电池104的电连接通常是在叠盖区域以印刷涂覆导电胶1046等方式实现，多个切片电池104两两连接形成串联的长电池串103。对于尺寸为1658mm*992mm的常规双玻叠瓦光伏组件,一长电池串103包含53-56个1/5尺寸的切片电池104，或包含63-67个1/6尺寸的切片电池104。

在具体实施例中，电池片阵列100由多个长电池串103并联形成，对于常规双玻叠瓦光伏组件，电池片阵列100由6个长电池串103并联组成。

为引出电极连接旁路二极管，常规的方式的电池片阵列由M行N列的短电池串组成，每一行的短电池串通过冲孔焊带连接汇流条以引出电极，用于连接旁路二极管，实现每一行的N列短电池串并联，同时M行短电池串通过通过冲孔焊带连接成电池片阵列。在本实施例中，电池片阵列100由N列长电池串103组成，并通过在电池片阵列100的横向设置M-1条导电胶带200，以将并联的N列长电池串103，进一步分割成串并结合的M行N列的短电池串102。具体的，将M-1根导电胶带200粘到长电池串103中某几个切片电池104的背面，如图4和图5所示，从而将长电池串103平均分成M个短电池串102。导电胶带200是一种带高导电背胶的金属箔或导电布，其导电背胶202和导电基材201组成完整的导电体，可以与任何金属面以粘接方式完成电连接。导电胶粘接避免了通过汇流条焊接划分发电单元造成的电池片裂片风险。具体的，如长电池串103包含P个切片电池104，假定第n个切片电池104的背电极和第n+1个切片电池104的正电极电连接，则导电胶带200贴于第P/M、2*P/M、...、(M-1)P/M的切片电池104的背面的铝基板1043上，将第P/M、2*P/M、...、(M-1)P/M的切片电池104与第P/M+1、2*P/M+1、...、(M-1)P/M+1的切片电池104串联的电极引出，如，含54个切片电池104的长电池串103通过1条导电胶带200分割成两个含27个切片电池104的短电池串102，其中长电池串103的第27个切片电池104的背电极和第28个切片电池104的正电极的电连接通过导电胶带200连接。

旁路二极管的耐压和短电池串102所串联的切片电池104的数量相关联，当长电池串103通过导电胶带200均分时，即P是M的整数倍，各单元块101基本无压差，选用耐压相同的旁路二极管500。

当不是均分时，即P不是M的整数倍，为将各单元块101的电压差降到最小，以便于选用相同耐压的旁路二极管500，单元块101所并联的短电池串102所串联的切片电池104的数量一致；不同单元块101之间的短电池串102所串联的切片电池104的数量偏差不大于1。

电池片阵列100的两端电极通过冲孔焊带300连接到横向的汇流条400上；旁路二极管500设置在接线盒600中，旁路二极管500通过纵向的汇流条400和单元块101的两端并联。

如图6所示，本具体实施例中，电池片阵列100通过1条导电胶带200分割成2个单元块101，为此，沿电池片阵列100的顶部设置横向汇流条410、420，并在电池片阵列100的中间设置纵向汇流条430、440、450，其中纵向汇流条430和横向汇流条410电连接引出电池片阵列100的第一电极，纵向汇流条450和横向汇流条420电连接引出电池片阵列100的第二电极，纵向汇流条440和导电胶带200电连接引出电池片阵列100的中间电极，本叠瓦光伏组件设置有接线盒610、620，接线盒610、620中分别内置1个旁路二极管500，纵向汇流条430、440接入接线盒610中，纵向汇流条440、450接入接线盒620中，实现旁路二极管500和单元块101的并联。同时电池片阵列100的第一电极、第二电极分别通过纵向汇流条430、450从接线盒610、620中引出。

在本实用新型中，通过M-1(M不小于2)条导电胶带200将N个长电池串103串均分或近似均分为M行N列个短电池串102，从而将电池片阵列100分成M个串联的单元块101，引入M个旁路二极管500，最大可将叠瓦光伏组件的电失配损失降低到1/M。此外，导电胶带200不会引入应力导致电池片阵列发电密度降低，导电胶带200粘在切片电池104的背面不会降低叠瓦光伏组件的发电密度。由于旁路二极管的价格成本和暗电流的存在，及工作状态下压降的存在，采用10-30个切片电池104并联一个旁路二极管较为经济，优选的，M为2-6。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种叠瓦光伏组件，包括电池片阵列、导电胶带和旁路二极管，其特征在于：所述电池片阵列包括N个纵向设置的并联的长电池串，所述长电池串包括P个切片电池，所述P个切片电池以叠瓦形式串联，所述电池片阵列设置M-1条横向的导电胶带，所述M-1条导电胶带将所述长电池串均分或近似均分成M个串联的短电池串，从而形成M行N列的短电池串，每行N列的短电池串并联形成单元块，所述M-1条导电胶带将所述电池片阵列分成M个串联的单元块，每个所述单元块并联有一个所述旁路二极管，M不小于2。

2.如权利要求1所述的叠瓦光伏组件，其特征在于：所述导电胶带贴于切片电池背面的导电基板上，并将该切片电池的背电极引出。

3.如权利要求1所述的叠瓦光伏组件，其特征在于：P为M的整数倍。

4.如权利要求1所述的叠瓦光伏组件，其特征在于：P不是M的整数倍，单个单元块所包括的各短电池串所串联的切片电池的数量一致；不同单元块之间的短电池串所串联的切片电池的数量偏差不大于1。

5.如权利要求1所述的叠瓦光伏组件，其特征在于：M为2-6。

6.如权利要求1所述的叠瓦光伏组件，其特征在于：所述导电胶带是一种带高导电背胶的金属箔或导电布，其导电背胶和导电基材组成完整的导电体，可以与任何金属面以粘接方式完成电连接。

7.如权利要求1所述的叠瓦光伏组件，其特征在于：所述切片电池为1/5尺寸的切片电池，P为53-55。

8.如权利要求1所述的叠瓦光伏组件，其特征在于：所述切片电池为1/6尺寸的切片电池，P为63-67。

9.如权利要求1所述的叠瓦光伏组件，其特征在于：N为6。