用於具有改進的電池連接拓撲的光伏模塊的背側接觸層的製作方法

2023-06-01 16:16:36 1

本發明涉及用於包括多個光伏電池的光伏模塊的背側連接層(例如箔或基板)，多個光伏電池為具有一個或多個背側觸點的類型。多個光伏電池被劃分為預設數量的串的串聯光伏電池，並且旁路二極體可並聯連接至預設數量的串中的每個。

背景技術：

國際專利公布WO2013/182955公開了用於包括背接觸式太陽能電池的光伏模塊的背板。所提供的導電背板形成為連接至模塊的太陽能電池的電極的連接電路。

在常規的光伏面板實施例中，放置在電池區域之外的交叉連接器可使電池連接至接線盒，這在工業中廣泛地用於焊接H型模塊。這種解決方案增加了模塊的區域/大小且不美觀，並且在光伏面板的製造中，增加了觸點的數量和需要完成的處理。

國際專利公布WO2009/134939公開了使用單片模塊裝配技術製造的光伏模塊。其公開了一種實施方式，其中光伏模塊的電池布置在6×10陣列中，並且由非線性電路路徑互連。

技術實現要素：

本發明旨在提供用於光伏模塊的改進的背側連接層，以允許在對光伏模塊進行儘可能少的進一步修改(例如附加配線或電路)的情況下併入旁路電路。

根據本發明，提供了根據以上限定的前序的背側連接層，其中串的預設數量為三個或更多，並且連接至多個光伏電池的連接部設置在背側連接層上，多個光伏電池的連接部定位成使得連接至預設數量的串中的每個的最後光伏電池和第一光伏電池的外部電連接設置在背側連接層的、與光伏電池的二乘二布置的部分重疊的部分中。這允許在不需要任何附加配線或電路的情況下容易地集成和製造具有旁路二極體功能的光伏模塊。

附圖說明

以下將參考所附附圖，使用多個示例性實施方式對本發明進行更詳細的討論，在附圖中，

圖1示出了根據現有技術的實施方式的具有多個串的PV板的示意圖；

圖2a和圖2b示出了根據本發明的實施方式布置的具有多個串的PV板的示意圖；

圖3至圖9示出了根據本發明的其他實施方式布置的具有多個串的PV板的示意圖。

具體實施方式

如果具有多個光伏電池的光伏模塊中的兩個電池相鄰，並且兩個電池都具有位於太陽能電池的背側的觸點，並且觸點中的一些沿著這些電池的鄰近邊緣定位，那麼在兩個電池之間幾乎沒有用於朝向接線盒延伸的銅條帶的空間。兩個鄰近電池的觸點之間的間隔很小。此外，為了製造條帶，需要通常為1毫米的隔離劃線，該隔離劃線還「侵蝕」掉接觸之間的導電材料。然後，這將產生應當能夠承載通常9A的電流的非常小的條帶，並會因此產生高功率耗散，在遮蔽條件下，這對設備是有害的並且對模塊操作具有不利影響。

圖1示出了電池i,j的6×10陣列的典型的互連部布局，其中具有接線盒4，接線盒4附接至面板的背側與背側連接層接觸(薄片或基板)。在背側接觸層中，使用連接層3的連接部分串聯連接相鄰電池i,j的連接點，連接層3的連接部分在圖1的簡化視圖中表示為連接6×10陣列中的列的直線。使用互連部2將光伏電池i,j的串(在該實例中為三)接至接線盒4。

根據本發明的實施方式，在模塊的有效區域之外沒有銅條帶、隔離劃線或銅交叉連接件的情況下，可通過重新布置電池的串行互連部的拓撲直接從接線盒接入用於旁路二極體的觸點。一般而言，所提供的背側連接層中的多個光伏電池i,j被劃分為串聯連接光伏電池i,j的預設數量(三個或更多)的串3，並且旁路二極體可並聯連接至預設數量的串3中的每個。多個光伏電池i,j的觸點設置在背側連接層上，其定位成使得預設數量的串3中的每個的最後一個光伏電池和第一個光伏電池的直接可接入(或外部)電連接設置在背側連接層的、與光伏電池i,j的二乘二布置的部分重疊的部分中。

在圖2a的實施方式中，當沿著電池i,j的6×10陣列選用索引i和j時，接線盒4位於四個電池上，即電池(2,5)、(2,6)、(3,5)、(3,6)。如圖2a中由串線3所表示的，將全部的60個電池串聯連接在三個串中。該配置可使每個串包括20個電池i,j。

更廣泛地說，背側連接層的一部分與光伏電池i,j的二乘二布置的四個相鄰拐角區域重疊。通過適當地對準連接層布局，所需的重疊例如僅為光伏電池i,j的二乘二布置的每個電池的僅四分之一的電池i,j表面，或更少。

另外，在一個實施方式中，背側連接層包括多個接線盒連接部，並且在另外的實施方式中包括光伏電池i,j的二乘二布置的一部分中的旁路二極體連接5，以允許接線盒引線的連接(朝向另外的光伏模塊或朝向逆變器/轉換器)和旁路二極體的連接。旁路二極體允許使光伏模塊降低對局部遮蔽的敏感度。

在又一實施方式中，背側連接層包括並聯連接至預設數量的串3中的每個的旁路二極體。旁路二極體甚至可被併入背側連接層或與背側連接層集成(允許在光伏模塊封裝中包括旁路二極體)。

在圖2b中，示出了替代的布置，其中串聯連接的電池i,j的串的預設數量為三。接線盒4與圖2a的實施方式類似地定位，然而，與在圖2a的實施方式中每串平均分配20個電池相對比，現在每串中的電池i,j的數量不同並且每串不等(18-18-24)。

本發明的實施方式可應用在現今主要使用的電池i,j的6×10陣列和6×12陣列的配置中。

本發明的實施方式的其他變型示出在圖3中(接線盒4位於電池(3,1)、(4,1)、(3,2)、(4,2)處，三個不相等的串22-17-21)；在圖4中(接線盒4位於電池(3,5)、(4,5)、(3,6)、(4,6)處，三個不相等的串20-21-19)；在圖5中(接線盒4位於電池(1,5)、(2,5)、(1,6)、(2,6)處，三個相等的串20-20-20)；在圖6中(接線盒4位於電池(3,3)、(4,3)、(3,4)、(4,4)處，三個相等的串20-20-20)。

在另外的實施方式中，串的數量為四，允許使用較小的串，並且以一個附加的旁路二極體為代價得到較好的局部遮蔽性能。

為了滿足三個以上的串，通常需要應用附加的導電路線以允許所需的旁路二極體的連接，一般而言，接線盒4位於電池i,j的二乘二陣列布置之外。為此，背側連接層還包括設置為背側連接層的部分的一個或多個旁路二極體導體6。該配置的第一示例性實施方式在圖7中示出。接線盒4位於光伏模塊的中間，即，位於電池(3,5)、(4,5)、(3,6)、(4,6)處。附加的旁路二極體導體6設置在背側連接層中，向上和向下運行至連接點7。串3設置有接近連接點7的附加連接點8(即，在電池(3,1)與(4,1)之間，以及在電池(3,10)與(4,10)之間)，允許連接旁路二極體以旁路光伏模塊的最後一串和第一串。可以使用接線盒4上的連接部5連接其他的旁路二極體。

圖8示出了圖7的實施方式的替代布置，其中旁路二極體導體6水平運行至連接點7，即，從接線盒4分別接近至位於電池(1,5)與(1,6)的交叉處和電池(6,5)與(6,6)的交叉處的附加連接點8。圖9示出了具有更短長度的旁路二極體導體6的實施方式，即，從接線盒4分別接近至位於電池(3,5)與(4,5)的交叉處和電池(3,8)與(4,8)的交叉處的附加連接點8。應注意，圖9的實施方式中的串3的曲折圖案也可以被鏡像(即，向內而不是向外牙指向的齒狀曲折)。

在背側連接層中，旁路二極體導體6可以是簡單的直線連接圖案。然而，在另外的實施方式中，旁路二極體連接路徑6沿兩個相鄰電池(i,j)的邊緣方向形成在背面連接層中，具有圍繞兩個相鄰電池(i,j)的多個背側觸點的外部觸點的曲折圖案。特別是在將光伏模塊設置為使能背接觸電池的、基於金屬箔的模塊的情況下，包括金屬貫穿孔(MWT)、發射極穿孔卷繞(EWT)和叉指背接觸(IBC)電池，其中旁路二極體連接完全集成在接線盒中，這可能是非常有利的，由於其允許使用具有較大寬度並且因此具有較大電流承載能力的旁路二極體導體6。

基於以上所述，，光伏模塊可設置有根據所述的實施方式中的一個的背側連接層。換言之，提供了具有經由類PCB的(銅)箔(背側連接層)串聯連接的背接觸太陽能電池的光伏模塊的配置。電池i,j的配置/拓撲結構是使得四個電池i,j(包括串聯連接中的第一電池和最後一個電池)在單個拐角點處匯合。該拐角處的四個電池i,j形成電池的三個串3。接線盒4放置在模塊外側。背板中的開口允許接線盒端子(包括旁路二極體)直接連接至相應的銅箔片，並且三個串受旁路二極體保護。如通過圖2至圖9中所述實施方式的例示和以上所述，重新布置電池的串行互連的拓撲結構以使得待接觸的所有電池位於相同拐角處的許多變型都是可能的。

以上參照附圖所示的多個示例性實施方式描述了本發明的實施方式。一些部件或元件的修改和替代實施例是可能的，並且包括在如所附權利要求限定的保護範圍中。