太陽能電池系統的製作方法
2023-05-29 15:26:41 1
專利名稱：太陽能電池系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種太陽能電池系統，尤其涉及太陽能電池系統中可擴展的智能晶片集成裝置。
背景技術：
太陽能作為一種新興能源，與傳統的化石燃料相比，具有取之不盡用之不竭、清潔環保等各方面的優勢。目前主要的一種太陽能利用方式是通過太陽能電池組件將接收的光能轉化為電能輸出，其可以是由若干太陽能電池(或稱光伏電池)串聯後進行封裝並按方陣排列形成的大面積電池組件。其中，太陽能電池吸收光能，電池兩端出現異號電荷的積累， 即產生「光生電壓」，這就是「光生伏特效應」，在光生伏特效應的作用下，太陽能電池的兩端產生電動勢，從而將光能轉換成電能。當前技術的太陽能電池組件中，還包括一個和其電性連接的接線盒，用於將太陽能電池組件生成的電能連接到負載或者電網。通常，太陽能電池組件中串聯電池受光照產生相同大小的光生電流，但如果電池被遮蔽或出現了陰影，這些電池非但不能產生電流， 反而會被當作負載消耗其他有光照的太陽電池所產生的能量，被遮蔽的太陽電池組件此時會發熱，這就是熱斑效應。這種效應會嚴重的破壞太陽電池，在極端情況下，電池片可能反偏擊穿。為了防止太陽電池由於熱斑效應而遭受破壞，最好在太陽電池組件的正負極間並聯一個或多個旁路二極體，以避免光照電池片所產生的能量被受遮蔽的電池片所消耗。旁路二極體可以是肖特基二極體，也可以是金屬-氧化層-半導體-場效電晶體 (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSi7ET),或其它形式的電晶體。現有技術中，接線盒通常固定於太陽能電池組件的背部，智能晶片集成裝置直接固定插接在接線盒本體上，通過智能晶片集成裝置內不同晶片的作用，實現太陽能電池系統不同的供電功能。然而，在實際生產設計中，常常需要一個智能晶片集成裝置實現多個不同的功能，其內常會集成多個智能晶片，相應地，智能晶片集成裝置的重量也就會增加，此時，僅依靠智能晶片集成裝置與接線盒之間接插裝置的固定，不是非常可靠，在實際生產使用中，甚至會由於智能晶片集成裝置過重而導致其與接線盒之間連接鬆動脫落，造成太陽能電池系統的工作不良。
實用新型內容為了解決現有技術的上述問題，本實用新型的目的是提供與一種太陽能電池系統，其智能晶片集成裝置與太陽能電池盒相對固定，並且連接可靠。為了實現上述目的，本實用新型提供了一種太陽能電池系統，其包括太陽能電池組件，包括若干串聯的太陽能電池，所述太陽能電池組件具有用於接收輻照的正面和與正面相對的背面；接線盒，設置在所述太陽能電池組件的背面，並與太陽能電池組件電性連接，所述接線盒還包括輸出線纜；智能晶片集成裝置，相對於所述接線盒固定設置，並與所述接線盒的輸出線纜電性連接。作為本實用新型的進一步改進，太陽能電池組件包括固定所述太陽能電池的框架，所述智能晶片集成裝置固定安裝在所述框架上。作為本實用新型的進一步改進，太陽能電池系統包括用於固定太陽能電池組件的安裝支架，所述智能晶片裝置固定安裝在所述安裝支架上。作為本實用新型的進一步改進，智能晶片集成裝置包括輸入線纜，所述輸入線纜與所述接線盒的輸出線纜通過線纜連接器電性連接。作為本實用新型的進一步改進，接線盒包括外殼，安裝在外殼內的並排間隔設置的若干導電片，以及跨接在相鄰導電片之間的若干M0SFET。作為本實用新型的進一步改進，所述若干MOSFET交錯排列。作為本實用新型的進一步改進，所述導電片上設置有隆起的安裝區域，所述安裝區域上設置有焊料層，以供所述MOSFET焊接。作為本實用新型的進一步改進，所述安裝區域周圍設有貫穿導電片的若干散熱孔。作為本實用新型的進一步改進，所述導電片上設有供太陽能電池組件的匯流條通過的安裝孔。作為本實用新型的進一步改進，所述導電片上還設有靠近所述安裝孔，用於壓緊固定太陽能電池組件的匯流條的壓片。與現有技術相比，本實用新型的優勢在於智能晶片集成裝置通過線纜與太陽能接線盒實現可靠電性連接，從而智能晶片集成裝置可安裝在相對於接線盒固定的任意位置，進而方便智能晶片集成裝置的安裝。
圖1是本實用新型太陽能接線盒一具體實施方式
中的立體示意圖，其中蓋體被揭開以顯示外殼中導電片和電晶體的具體結構。圖2是圖1所示的接線盒的立體爆炸示意圖，其中蓋體被移除。圖3是本實用新型太陽能接線盒的導電片的又一實施方式中，若干導電片在製造過程中衝斷前的平面示意圖。圖4是圖3所示的導電片與電晶體焊接後的立體示意圖。圖5是圖4所示的電晶體與導電片的組件中，導電片被衝斷後的立體示意圖。圖6是圖1所示的接線盒中，位於接線盒外殼與線纜連接處的密封裝置的剖視示意圖。圖7是圖1所示的接線盒的外殼的底部視角的立體示意圖。圖8是本實用新型的太陽能電池系統的一具體實施方式
中，太陽能接線盒與智能晶片集成盒裝配後的平面示意圖。圖9是本實用新型的太陽能電池系統的另一具體實施方式
中，太陽能接線盒與智能晶片集成盒裝配後的平面示意圖。
具體實施方式
以下將結合附圖所示的各實施方式對本實用新型進行詳細描述。但這些實施方式並不限制本實用新型，本領域的普通技術人員根據這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本實用新型的保護範圍內。圖8所示的是本實用新型一種太陽能電池系統的一種實施方式，該太陽能電池系統包括太陽能電池組件90、接線盒1、智能晶片集成裝置60。其中太陽能電池組件90用於吸收光能，並將光能轉化為電能輸出，其可以是由若干太陽能電池(或稱光伏電池)串聯後通過框架91進行封裝固定並按方陣排列形成的大面積電池組件。其中，太陽能電池吸收光能，電池兩端出現異號電荷的積累，即產生「光生電壓」，這就是「光生特效應」。在光生伏特效應的作用下，太陽能電池的兩端產生電動勢，從而將光能轉換成電能。太陽能電池一般由兩塊或多塊半導體薄片組成，半導體材料通常是矽，如單晶矽、多晶矽、非晶矽等。太陽能電池組件90包括一個用來接收太陽輻照的正面(未圖示)和與正面相對的背面。在太陽能電池組件90的背面固定安裝有接線盒1，接線盒1與太陽能電池組件90中串聯的太陽能電池通過匯流條(圖中未示)電性連接；接線盒1還包括延伸出的一對輸出線纜41以及設置在每一線纜末端的線纜連接器40。本實施方式中，一智能晶片集成裝置60通過固定件70固定在太陽能電池組件90的框架91上，如通過螺栓的固定方式，該智能晶片集成裝置60包括由盒體上延伸出的一對輸入線纜51以及設置在輸入線纜51末端的線纜連接器50。太陽能接線盒的兩根輸出線纜41和智能晶片集成裝置的兩根輸入線纜51分別通過各自的連接器40和連接器50電性連接。當然，在其它實施方式中，輸出線纜41也可以通過設置在智能晶片集成裝置60盒體上的連接器電性連接，或是不通過連接器40和連接器50配合而直接將輸出線纜41與輸入線纜51電性連接。參圖9所示的一種太陽能電池系統的又一種實施方式，該太陽能電池系統包括太陽能電池組件90、接線盒1、智能晶片集成裝置60。其中接線盒1的結構及其設置與圖8所示的實施方式一致，在此不再贅述。與上述實施方式不同的是本實施方式的太陽能電池系統還包括一個用於固定太陽能電池組件90的安裝支架80，智能晶片集成裝置60通過固定件81 (如螺栓)固定在安裝支架80上，類似地，接線盒1的輸出線纜41與智能晶片集成裝置60之間可以通過輸入線纜51或者是連接器40與連接器50的互相配合而實現電性連接。上述兩種太陽能電池系統的智能晶片集成裝置60包括盒體(圖中未標示)，以及安裝在盒體內的智能晶片61，通過智能晶片集成裝置60與太陽能接線盒1之間的這種配合設置，可以方便地根據不同的需求隨時更換智能晶片61的種類，避免了把智能晶片61直接集成設置在接線盒1中而造成的更換不便，延長產品開發周期的麻煩，節約了成本，且較為靈活。此外，智能晶片集成裝置可以利用太陽能接線盒現有的線纜連接器連接，而不需要改變現有的太陽能接線盒的結構；並且，通過線纜，智能晶片集成裝置可安裝在相對於接線盒固定的任意位置，從而方便智能晶片集成裝置的安裝。參圖1、圖2、圖6、圖7所示，太陽能接線盒1包括外殼10、導電片21、電晶體200。 其中外殼10包括盒體12和盒蓋11，盒體12包括側壁123和底壁122，所述底壁122設置在側壁123環繞的區域內，並與側壁123 —起定義了設於底壁兩側的收容腔125和中空區域124，導電片21和電晶體200設置於收容腔內，由於接線盒1通常暴露於外界環境中，所以需要考慮到它的防水設計以及電氣間隙的影響，現有的技術手段通常是通過在收容腔內灌膠實現接線盒內部元件的密封防水並且不用考慮電氣間隙的影響。通過中空區域1 的設置，就相當於變相減少了收容腔125的體積，達到了減少灌膠量的效果，減少了產品的製造成本。中空區域1 可以通過底壁122向盒體12內部部分或整體凹陷、底壁122沿側壁 123向盒體12內部部分或整體抬升等方式實現，其它類似上述的中空區域124的設置方式都應當視為不超脫本實用新型的精神範疇。在本實施例中，太陽能接線盒1還可以包括設置在盒體12上的接線口 121，與導電片21電性連接的輸出線纜41，以及設置在輸出線纜41和接線口 121之間的密封裝置30。 其中所述密封裝置30包括與接線口 121配合的密封螺母33、部分收容在密封螺母33內的密封內爪32以及收容在接線口 121內的密封套管31，密封內爪32還包括至少兩個可徑向伸縮的爪形部321，在本實施方式中為四個。密封螺母33包括一個可與內爪32配合的錐形頭部331。在安裝時，輸出線纜41首先穿過密封套管31，密封套管31收容在接線口 121 內，輸出線纜41延伸出接線口 121的部分穿過密封內爪32與密封螺母33。當密封螺母33 與接線口 121的外螺紋配合而軸向運動時，其錐形頭部331徑向擠壓密封內爪32的爪形部 321，使得爪形部321緊密地抓緊線纜41，起到固定密封的作用。應當理解的是，在上述的接線盒1的密封裝置30中，密封內爪32的爪形部數量還可以設置為三個、四個、五個乃至更多，密封螺母33與接線口 121之間可以通過互相配合的螺紋、卡扣等多種常規的連接方式而配合連接。通過這種設置，可有效防止水汽通過線纜接線口 121進入接線盒1內部而對其內的電子元器件造成影響。參圖2至圖5所示，太陽能接線盒1內還包括並排並分隔設置的四個導電片21 和電性連接相鄰兩個導電片的三個電晶體200。底壁122上設有貫通孔126，收容腔125 內的導電片21上設有安裝孔觀和壓片29，太陽能電池組件90通常通過匯流條(未圖示) 與接線盒1電性連接，其中匯流條的一端可穿過接線盒1的貫通孔126並穿過安裝孔觀而被壓在壓片四下，壓片四是起到壓緊固定匯流條的作用，使安裝更為可靠。當然在其它實施方式中也可以不設置壓片29，而通過焊接的方式，使匯流條的一端與導電片21電性連接，並由此達到接線盒1與太陽能電池組件90電性連接的目的；同時，位於兩端的導電片21和輸出線纜41連接，從而實現將太陽能電池組件90生成的電能輸出給電網或負載。由於太陽能電池組件90通常安裝設置在戶外，常常會被灰塵、鳥糞等雜物遮蔽覆蓋一部分，這些被遮蔽部分的太陽能電池將被當作負載消耗其它有光照的太陽電池所產生的能量，被遮蔽的太陽電池此時會發熱，產生所謂的熱斑效應，這種效應能嚴重的破壞太陽電池組件，有光照的太陽電池所產生的部分能量，都可能被遮蔽的電池所消耗，並且由於遮蔽的太陽能電池會大量發熱，就可能導致整個太陽能電池組件的燒壞。通過在接線盒內設置與太陽能電池組件90中的太陽能電池並聯電晶體200，可以在發生「熱斑效應」時，使電流可以通過接線盒1中的電晶體200，構建新的電流通路，而將發生熱斑效應的太陽能電池旁路掉。該電晶體可以是肖特基二極體，也可以是金屬-氧化層-半導體-場效電晶體 (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSi7ET),或其它形式的電晶體。本實施方式中，導電片21的數量是四個，當然，本領域技術人員可輕易想到的是， 根據設計要求，導電片數量可以相應增多，也可以相應減少，如兩個(第一和第二導電片)、或三個。當然，電晶體的數量也可視設計需要而相應調整數量。本實施方式中，在導電片21 未安裝至接線盒1的盒體12內時，相鄰兩塊的導電片21之間由連接部27固定連接，當完成導電片21安裝之後，需要對連接部27進行衝斷處理，以使接線盒1的正常工作，此時導電片21呈相鄰並分隔設置。在相鄰的兩塊導電片21之中，至少一塊導電片21上設置有安裝區域22，安裝區域22凸出於導電片21的一側表面，電晶體200設置在安裝區域22上，並電性連接相鄰的兩塊導電片21。在本實施例中，由於導電片21塊數為四塊，相應地有三個所述電晶體200分別電性連接相鄰的兩塊導電片21，四塊導電片21構成電性串聯。每一電晶體包括一個主體部201與焊腳202，主體部201設置在安裝區域22上，與主體部201安裝的導電片21相鄰的另一塊導電片21上則設置有一個凸出於其一側表面的焊腳區域23，焊腳202焊接在所述焊腳區域23上，安裝區域22與焊腳區域23分別凸起於導電片21相同的一側方向，通過安裝區域22的設置，可以使電晶體快速地定位焊接位置，方便生產安裝。 當然，在其它實施方式中，焊腳區域23也可以不凸出設置。本實施方式中，安裝區域22與焊腳區域23在其凸起於導電片21 —側表面相背的另一側表面呈凹陷設置，通常，此凹陷設置可以通過衝壓等機械加工的方式實現，並由此一體成型出相應的安裝區域22和焊腳區域23。在導電片21安裝進接線盒1的盒體12內時，凹陷設置的安裝區域22和焊腳區域 23與盒體12的內部底面(圖中未示)相對，由於導電片21在接線盒1工作時同時充當散熱的作用，此時凹陷設置使得導電片21與接線盒1的內部底面之間預留出一塊散熱空間，增強了導電片21的散熱效果。作為優選的實施方式，在安裝區域22和焊腳區域23的周圍還可以設置有貫穿導電片21的若干散熱孔M，在本實施例中，由於焊腳區域23僅僅與電晶體 200的焊腳202進行焊腳，相對於主體部201來說，焊腳202的散熱量較小，所以沒有設置散熱孔24。由於電晶體200在工作時會產生一定熱量，所以優選地，相鄰的兩個電晶體200可以呈交錯排布，這樣相鄰的兩個電晶體200之間就有一個更大的散熱空間。本實施方式中， 由於電晶體200採用了相較於普通二極體發熱量更小的M0SFET，所以相較於傳統的太陽能接線盒，可以將充當散熱作用的導電片21面積做的更小，減小接線盒的體積。由於電晶體 200起到旁路二極體的作用，所以電晶體200的數量至少可以設置為一個，相對應的導電片 21的數量至少為兩塊。此外，本實施方式中，導電片使用金屬材料製成，可以在導電的同時兼顧散熱的作用。當然，本領域技術人員可輕易理解的是，在其它實施方式中，導電片可以僅起導電作用，如在絕緣基板上設置金屬導電層，如銅箔。對於本領域技術人員而言，顯然本實用新型不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本實用新型的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本實用新型的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本實用新型內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
權利要求1.一種太陽能電池系統，其特徵在於，該太陽能電池系統包括太陽能電池組件，包括若干串聯的太陽能電池，所述太陽能電池組件具有用於接收輻照的正面和與正面相對的背面；接線盒，設置在所述太陽能電池組件的背面，並與太陽能電池組件電性連接，所述接線盒還包括輸出線纜；智能晶片集成裝置，相對於所述接線盒固定設置，並與所述接線盒的輸出線纜電性連接。
2.根據權利要求1所述的太陽能電池系統，其特徵在於太陽能電池組件包括固定所述太陽能電池的框架，所述智能晶片集成裝置固定安裝在所述框架上。
3.根據權利要求1所述的太陽能電池系統，其特徵在於太陽能電池系統包括用於固定太陽能電池組件的安裝支架，所述智能晶片裝置固定安裝在所述安裝支架上。
4.根據權利要求1所述的太陽能電池系統，其特徵在於智能晶片集成裝置包括輸入線纜，所述輸入線纜與所述接線盒的輸出線纜通過線纜連接器電性連接。
5.根據權利要求1所述的太陽能電池系統，其特徵在於接線盒包括外殼，安裝在外殼內的並排間隔設置的若干導電片，以及跨接在相鄰導電片之間的若干M0SFET。
6.根據權利要求5所述的太陽能電池系統，其特徵在於所述若干MOSFET交錯排列。
7.根據權利要求5所述的太陽能電池系統，其特徵在於所述導電片上設置有隆起的安裝區域，所述安裝區域上設置有焊料層，以供所述MOSFET焊接。
8.根據權利要求7所述的太陽能電池系統，其特徵在於所述安裝區域周圍設有貫穿導電片的若干散熱孔。
9.根據權利要求5所述的太陽能電池系統，其特徵在於所述導電片上設有供太陽能電池組件的匯流條通過的安裝孔。
10.根據權利要求9所述的太陽能電池系統，其特徵在於所述導電片上還設有靠近所述安裝孔，用於壓緊固定太陽能電池組件的匯流條的壓片。
專利摘要一種太陽能電池系統，其包括太陽能電池組件，包括若干串聯的太陽能電池，所述太陽能電池組件具有用於接收輻照的正面和與正面相對的背面；接線盒，設置在所述太陽能電池組件的背面，並與太陽能電池組件電性連接，所述接線盒還包括輸出線纜；智能晶片集成裝置，相對於所述接線盒固定設置，並與所述接線盒的輸出線纜電性連接。由於智能晶片集成裝置通過線纜與太陽能接線盒實現可靠電性連接，從而智能晶片集成裝置可安裝在相對於接線盒固定的任意位置，進而方便智能晶片集成裝置的安裝。
文檔編號H01L31/048GK202111130SQ20112022804
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月30日 優先權日2011年6月30日
發明者劉兵, 陳子夏, 黃子健 申請人:常熟阿特斯陽光電力科技有限公司, 阿特斯(中國)投資有限公司