专利名称：用于太阳能电池组件的端子盒以及端子盒制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于太阳能电池组件的端子盒和这种端子盒的制造方法。
背景技术：
一般而言，太阳能发电系统被构造成借助于变流器等而将来自设置在屋顶上的太阳能电池板的直流电供应给各个电气设备。太阳能电池板包括多个太阳能电池组件，各太阳能电池组件的电极通过端子盒而串联或并连。
一种公知的端子盒被以下述方式构成，即端子板并置于一个盒中，端子板的一侧端部可以连接从太阳能电池组件底侧引出的正负极，另一侧端部可以连接用于外部连接的缆线，旁通二极管跨接于相邻端子板(见例如，日本专利公开文献No.3498945)。旁通二极管在用于外部连接的缆线之间出现逆向负载时短接逆电流，并且包括一个芯片形二极管功能部和一对导体片，所述导体片与二极管功能部连接并将二极管功能部保持在它们之间。各导体片具有接触部分，其中二极管功能部位于所述接触部分的重叠部分之间，导体片从所述接触部分沿相反的方向延伸，并且具有与相应的端子板连接(例如通过软焊)的延伸端部。在此，各导体片的接触部分在相邻端子板之间被盒的底表面从下面支撑着，或与所述底表面相隔。
在上述例子中，存在一个问题，即难以实现快速导热性，尽管很需要通过各导体片将二极管功能部产生的热量向端子板排放。因此，热量会残留在二极管功能部中，从而导致可能消弱二极管功能部的旁通功能。
发明内容
本发明是考虑到上述问题而研制的，并且本发明的目的是提高排热特性。
这一目的可以通过独立权利要求中的特征而得以实现。各优选实施例是从属权利要求中限定的主题。
根据本发明，提供了一种用于太阳能电池组件的端子盒，包括盒主体；多个端子板，它们安置在盒主体中，并且可与太阳能电池组件的正负极连接，以及可与相应的用于外部连接的缆线连接；导体片，其连接着两个相应端子板中的一个端子板，并且从所述一个端子板向着另一端子板延伸；整流器件主体，其被保持在导体片与所述另一端子板之间，并与它们直接相连。
由于(优选为大致芯片形的)整流器件主体至少部分地保持或可被保持在导体片与端子板之间，因此整流器件主体产生的热量可以直接且快速地向着端子板排放。与整流器件主体保持在导体片之间的情况相比，可以提高排热特性。
根据本发明的一个优选实施例，整流器件主体在出现逆向负载时进行旁通。
优选地，端子板并置于盒主体中。
根据本发明的另一个优选实施例，提供了一种用于太阳能电池组件的端子盒，包括盒主体；多个端子板，它们并置在盒主体中，并且可与太阳能电池组件的正负极连接；用于外部连接的缆线，其可与端子板连接；导体片，其连接着两个相应端子板中的一个端子板，并且从所述一个端子板向着另一端子板延伸；芯片形整流器件主体，其在出现逆向负载时进行旁通，所述芯片形整流器件主体被保持在导体片与所述另一端子板之间，并与它们直接相连。
优选地，整流器件主体包括裸芯二极管，优选台面芯片型二极管，导体片可连接裸芯二极管的P区，所述另一端子板可连接裸芯二极管的N区。
由于导体片可连接裸芯二极管的P区(阳极)而端子板可连接裸芯二极管的N区(阴极)，因此可以在端子板与裸芯二极管之间确保大的结合面积。因此，裸芯二极管产生的热量可以高效地从N区排放到端子板。
进一步优选地，导体片包括末端侧接触部分，其可连接相邻端子板中的一个端子板，以及器件侧接触部分，其从末端侧接触部分大致朝向另一端子板延伸。
进一步优选地，器件侧接触部分可至少部分地安置在所述另一端子板上，同时优选将裸芯二极管至少部分地保持在其与所述另一端子板之间。
进一步优选地，导体片包括应力释放部分，其优选安置在器件侧接触部分与末端侧接触部分之间，以基本上吸收作用在其上和/或作用在相邻元件上的应力。
最优选地，除了与缆线连接着的端子板以外，相邻端子板在一端通过互连部分而临时整体地或组合地彼此连接，其中这些端子板中的至少一个端子板优选不设有与太阳能电池组件的引线相接触的接触部，并且优选明显短于其它端子板，和/或优选在前端至少部分地被一个或多个间壁围绕。
根据本发明，还提供了一种用于制造根据本发明或其优选实施例的用于太阳能电池组件的端子盒的方法，包括以下步骤向端子板的至少一部分施加焊膏，然后将整流器件主体-优选为裸芯二极管-以及导体片至少部分地安置在相应端子板上；加热焊膏，优选利用焊铁或通过电阻焊来加热焊膏，以熔化焊膏并且使熔化的焊膏固化，从而将整流器件主体-优选为裸芯二极管-以及导体片钎焊在相应端子板上。
根据本发明的一个优选实施例，提供了一种用于制造根据本发明或其优选实施例的用于太阳能电池组件的端子盒的方法，包括以下步骤向端子板施加焊膏，然后将裸芯二极管以及导体片安置在相应端子板上；利用焊铁或通过电阻焊加热焊膏，以熔化焊膏并且使熔化的焊膏固化，从而将裸芯二极管以及导体片钎焊在相应端子板上。
通过钎焊，裸芯二极管和导体片可以与相应端子板结合。
根据本发明，还提供了一种用于制造根据本发明或其优选实施例的用于太阳能电池组件的端子盒的方法，包括以下步骤
利用桥接部分整体地或组合地连接两个相应端子板；将连接着的端子板固定在模具中，优选固定在碳夹具中，并且向端子板上至少部分地施加焊膏；将整流器件主体-优选为裸芯二极管-以及导体片至少部分地安置在相应端子板上的焊膏上；加热焊膏，优选通过回流焊接装置加热焊膏，以熔化焊膏并且使熔化的焊膏固化，从而将整流器件主体-优选为裸芯二极管-以及导体片钎焊在相应端子板上；在端子板组装到盒主体中之后，截断-优选切断-桥接部分。
根据本发明的另一个优选实施例，提供了一种用于制造根据本发明或其优选实施例的用于太阳能电池组件的端子盒的方法，包括以下步骤利用桥接部分整体地连接两个相应端子板；将连接着的端子板固定在碳夹具中，并且向端子板上施加焊膏；将裸芯二极管以及导体片安置在相应端子板上的焊膏上；通过回流焊接装置加热焊膏，以熔化焊膏并且使熔化的焊膏固化，从而将裸芯二极管以及导体片钎焊在相应端子板上；在端子板组装到盒主体中之后，切断桥接部分。
通过钎焊，裸芯二极管和导电片可以与相应端子板结合，并且通过使用回流焊接装置，可以提高生产率。
通过阅读下面对优选实施例和附图的详细描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点可以清楚地展现出来。应当指出，尽管各实施例是单独描述的，但它们中的单独特征可以结合在其它实施例中。
图1是根据本发明实施例的盒主体的俯视图；图2是裸芯二极管和与端子板连接的导体片的示意性剖视图；图3是裸芯二极管结构的示意性剖视图；图4是导体片的俯视图；图5是盒主体在桥接部分切断之前的俯视图。
具体实施例方式
下面参照图1至4描述本发明的优选实施例。根据本发明的优选实施例的用于太阳能电池组件的端子盒B安装在或将被安装在太阳能电池组件(未示出)的一部分(优选底侧)上，所述太阳能电池组件具有一个或多个、优选许多太阳能电池单元，所述电池单元串联布置在太阳能电池组件的外表面上。所述端子盒设有一个盒主体10，被安置、优选大致并置或并排布置在盒主体10中的许多端子板30，分别跨接在相邻端子板30之间的一个或多个导体片50，以及保持或布置或内置或叠加于导体片50和端子板30之间的裸芯(bear chip)二极管70(优选台面型二极管或表面蚀刻型二极管)。
盒主体10由例如合成树脂材料制成，优选大致呈盒形，并且具有敞开的侧(上)表面，绝缘树脂至少部分地充填在盒主体10内，一个盖子(未示出)沿横向或从上方安装或可被安装在盒主体10上。具体地讲，盒主体10包括一个大致矩形底板11，其上布置、优选大致并排布置着一个或多个端子板30；一个侧板12，其从底板11的外周缘或边缘部分竖立或突出，从而至少部分地围绕着底板11；以及一个或多个间壁13，其从底板11的特定(预定或可预定)位置竖立或突出，以至少部分地间隔开相邻端子板30。底板11形成有一个或多个、例如四个大致矩形开口14，相应端子板30的前端至少部分地面对着相应开口14。连接着或可连接太阳能电池组件正负极的引线(未示出)至少部分地穿过底板11的相应开口14，并且可与端子板30的前端连接，例如通过软焊、(超声波)焊接、压配、夹持等。
一个或多个定位突起15与所述端子板30大致对应地从底板11的横向(上)表面突出，所述定位突起可与设在端子板30中的一个或多个相应定位孔31接合。一个或多个、优选一对可弹性变形的锁块16从所述(优选每个)定位突起15的(优选大致相反的)外侧突出。在安装端子板30的过程中，相应的锁块16通过与端子板30的(优选大致相反的)横向边缘接合而横向变形，优选导致显著加宽它们之间的间距。在端子板30被基本上适当地安装好后，锁块16至少部分地复位，以便沿横向或从上方挤压端子板30的(优选大致相反的)横向边缘，以防止端子板30离开底板11或大致向上移动。
一个或多个刻槽17形成在侧板12的外边缘或上边缘的(优选大致相反的)端部上。用于外部连接的缆线90被或可以被至少部分地从外侧或上方装配在刻槽17中，一个或多个缆线挤压件20被进一步至少部分地装配在刻槽中，以固定缆线90，所装配的缆线挤压件20与侧板12整体地或组合地连接着。间壁13被布置成大致沿着端子板30的外形延伸，端子板30可以被间壁13引导着定位和安装。此外，绝缘树脂优选至少部分地充填在间壁13在端子板30上方限定的内部空间中。
端子板30是通过将导电金属板切割或冲裁成大致条状而形成的。安置在底板11的相反端的端子板30连接者或将要连接用于外部连接的缆线90。每个缆线90一端的绝缘覆层被剥掉以暴露出线芯91，线芯上连接形成在端子板30一端的线连接部分、优选为筒形部分32(优选通过压紧或弯曲或折叠而形成连接部)，从而将缆线90和端子板30相连。应当指出，缆线90的延伸段连接着或将要连接连接器部分(未示出)。
除了与缆线90相连的端子板以外，每对相邻端子板30彼此之间通过位于一端的互连部分33而整体地或组合地连接着。这些端子板30中的一种端子板30A没有设置与太阳能电池组件的引线接触的接触部分，它们优选明显短于其它端子板30B，并且它们的前端至少部分地被间壁13围绕着。换言之，这种端子板30A被设置成相对于其它端子板30形成迂回结构，而不直接与匹配侧连接，并且用于使裸芯二极管70发出的热量耗散的放泄距离通过所述与会结构而被加长，从而可提高排热性能。
此外，一个或多个附着部分34以侧向鼓出的形式设置在每个端子板30的(优选大致相反的)横向边缘或边缘部分上，并且附着部分34的突出端边缘优选在相邻端子板30之间大致彼此面对。比端子板30薄的导体片50跨接或桥接或连接着相邻端子板30。在图示的例子中，三个导体片50被大致串联布置，并且横贯相应的端子板30。
如图2至4所示，每个导体片50包括一个末端侧接触部分51，其通过例如钎焊、软焊、(超声波)焊接、导电性胶水胶接等方式连接着相邻端子板30之一；一个器件侧接触部分52，其从末端侧接触部分51大致向着另一端子板30延伸，并且可以至少部分地安置在另一端子板30上，同时优选将裸芯二极管70至少部分地保持或叠加在其与另一端子板30之间；和/或一个应力释放部分53，其优选设置在器件侧接触部分52与末端侧接触部分51之间，以基本上吸收因焊接等而产生的应力。
如图3所示，裸芯二极管70优选具有下述多层结构，其中阳极即P区71被至少部分地放置在阴极即N区71上，以大致形成梯形或截锥形的形状，一个玻璃膜73至少部分地围绕着该多层结构设置。在此，导体片50的器件侧接触部分52可连接裸芯二极管70的P区72，端子板30可连接裸芯二极管70的N区71。
末端侧接触部分51至少部分地沿着一个端子板30的平面指向(即垂直于平面的方向)叠加在该端子板上，并且优选在该叠加部分实施焊接。应力释放部分53优选包括一个或多个、优选两个窄条片53A，它们总体上相对于导体片50的纵向倾斜或以不同于0°或180°的角度或以一定倾角延伸(大致上以笔直或弯折的形式)，并且可以通过一个或多个、例如两个窄条片53A的变形(至少部分弹性地)而大致沿导体片50的纵向伸缩。这两个窄条片53A相隔特定(预定或可预定)的距离，和/或具有相同的宽度(优选在它们大致全长之内)。器件侧接触部分52通过缩窄部分54而基本上连接着应力释放部分53，和/或呈大致矩形或多边形形状，并且其下表面至少部分地连接着裸芯二极管70的P区72，优选通过软焊或焊接。另一端子板30的附着部分34被安置在面对着器件侧接触部分52的位置，其中裸芯二极管70至少部分地安置或叠加在它们之间，并且裸芯二极管70至少部分地安置在该附着部分上以形成连接，优选通过软焊或焊接。
接下来描述该实施例的制造方法。下面描述的两种方法中的任一种可被用于将裸芯二极管70和导体片50与端子板30连接。第一种方法为，将端子板30安装在底板11上，在端子板30上的特定(预定或可预定)区域上施加焊膏，然后将裸芯二极管70和导体片50至少部分地安置在相应端子板上的焊膏上，并且被钎焊在相应端子板30上，优选利用焊铁或通过电阻焊来加热焊膏，以熔化焊膏，然后，使熔化的焊膏固化。
第二种方法为，在将端子板30安装到底板11上之前，如图5所示，相邻端子板30是通过一个或多个桥接部分35而彼此整体地或组合地相连的，这些串接的端子板30被定位并固定在碳夹具中，将焊膏施加在端子板30上的特定区域中，然后，将裸芯二极管70和导体片50至少部分地安置在相应端子板30上的焊膏上，并且通过加热焊膏而钎焊在相应端子板30上，优选通过回流焊接装置熔化焊膏，然后，使熔化的焊膏固化。根据第二种方法，桥接部分35被分开或切断或截断(优选在端子板30被安装在端子板30上之后)。
为了将端子板30安装在底板11上，端子板30优选被以下述方式定为或安置，即从底板11上突出的定位突起15被至少部分地插入端子板30的定位孔31中，并且端子板30因与锁块16弹性接合而被阻止向上运动(即大致离开底板11的运动)。此外，端子板30的线连接部分、优选筒形部分32预先与至少部分地暴露在缆线90端部的线芯91连接，优选通过压紧或弯曲或折叠而形成连接部，从而将端子板30与缆线90相连。缆线挤压件20被安装成从上方或外侧至少部分地覆盖缆线90，以使缆线90可被固定，并同时防止其出现松弛动作。
然后，盒主体10被安装，优选粘着在太阳能电池组件的一部分(优选底侧)上-优选通过双面胶带，或者利用螺栓紧固在该部分上。在安装过程中，与太阳能电池组件的电极相连的引线通过底板11的相应开口14而至少部分地引入盒主体10中，并且连接到端子板30的前端，优选通过软焊、焊接、压配等。然后，绝缘树脂例如硅酮树脂优选至少部分地充填到盒主体10中位于间壁13之间的内部空间中，并且安装盖子以至少部分地封闭盒主体10。诸如压紧连接部分、钎焊连接部分等连接部分优选通过绝缘树脂而气密性地密封。
如上所述，根据本实施例，由于裸芯二极管70直接保持在导体片50和端子板30之间(即非常紧密地直接面接触或通过由例如焊膏或其它连接元件形成的(薄)连接部分接触)，因此裸芯二极管70产生的热量可以向端子板30直接且快速地排放。因此，与裸芯二极管保持在导体片50之间的情况相比，可以提高排热特性。所以，由裸芯二极管70和导体片50构成的旁通二极管可以在长时间内具有旁通功能。
此外，由于导体片50可连接裸芯二极管70的P区72，端子板30可连接裸芯二极管70的N区71，因此端子板30和裸芯二极管70之间可确保大的结合区域，因此，裸芯二极管70产生的热量可以高效地从N区71排放到端子板30。
因此，为了提高排热特性，用于太阳能电池组件的端子盒设有多个端子板30，它们被布置、优选大致并置于盒主体10中，并且可以连接太阳能电池组件的正负极，用于外部连接的缆线90可连接端子板30，导体片50连接这两个相应端子板30中的一个并且从这个端子板向另一端子板延伸，裸芯二极管70(作为优选的整流器件)保持在导体片50和另一端子板30之间并与它们相连。导体片50可连接裸芯二极管70的P区72，所述另一端子板30可连接裸芯二极管70的N区71。
其它实施例本发明并不局限于上面描述和显示的实施例。例如，下面的实施例也包含在权利要求限定的本发明技术范围内。除了下面的实施例，在不脱离权利要求中限定的本发明范围和精神的前提下，可以作出其它各种变化。
(1)尽管在前述实施例中许多端子板并置于盒主体中，但也可以只有两个端子板安置在盒主体中，优选根据本发明大致并置设置。
(2)尽管大量导体片和端子板通过钎焊而相连，但根据本发明它们也可以通过电阻焊或超声波焊接或其它任何连接方法而相连。
附图标记清单10 ...盒主体11 ...底板30 ...端子板50 ...导体片70 ...裸芯二极管71 ...N区72 ...P区90 ...缆线
权利要求
1.一种用于太阳能电池组件的端子盒，包括盒主体(10)；多个端子板(30)，它们安置在盒主体(10)中，并且可与太阳能电池组件的正负极连接，以及可与相应的用于外部连接的缆线(90)连接；导体片(50)，其连接着两个相应端子板(30)中的一个端子板，并且从所述一个端子板(30)向着另一端子板延伸；整流器件主体(70)，其被保持在导体片(50)与所述另一端子板(30)之间，并与它们直接相连。
2.如权利要求1所述的端子盒，其特征在于，整流器件主体(70)在出现逆向负载时进行旁通。
3.如前面权利要求中任一所述的端子盒，其特征在于，端子板(30)并置于盒主体(10)中。
4.如前面权利要求中任一所述的端子盒，其特征在于，整流器件主体包括裸芯二极管(70)，优选台面芯片型二极管，导体片(50)可连接裸芯二极管(70)的P区(72)，所述另一端子板(30)可连接裸芯二极管(70)的N区(71)。
5.如前面权利要求中任一所述的端子盒，其特征在于，导体片(50)包括末端侧接触部分(51)，其可连接相邻端子板(30)中的所述一个端子板，以及器件侧接触部分(52)，其从末端侧接触部分(51)大致朝向所述另一端子板(30)延伸。
6.如权利要求4所述的端子盒，其特征在于，器件侧接触部分(52)可至少部分地安置在所述另一端子板(30)上，同时优选将裸芯二极管(70)至少部分地保持在其与所述另一端子板(30)之间。
7.如前面权利要求中任一所述的端子盒，其特征在于，导体片(50)包括应力释放部分(53)，其优选安置在器件侧接触部分(52)与末端侧接触部分(51)之间，以基本上吸收作用在其上和/或作用在相邻元件上的应力。
8.如前面权利要求中任一所述的端子盒，其特征在于，除了与缆线(90)连接着的端子板以外，相邻端子板(30)在一端通过互连部分(33)而临时整体地或组合地彼此连接，其中这些端子板(30)中的至少一个端子板(30A)优选不设有与太阳能电池组件的引线相接触的接触部，并且优选明显短于其它端子板(30B)，和/或优选在前端至少部分地被一个或多个间壁(13)围绕。
9.一种用于制造如前面权利要求中任一所述的用于太阳能电池组件的端子盒的方法，包括以下步骤向端子板(30)的至少一部分施加焊膏，然后将整流器件主体(70)-优选为裸芯二极管(70)-以及导体片(50)至少部分地安置在相应端子板(30)上；加热焊膏，优选利用焊铁或通过电阻焊来加热焊膏，以熔化焊膏并且使熔化的焊膏固化，从而将整流器件主体(70)-优选为裸芯二极管(70)-以及导体片(50)钎焊在相应端子板(30)上。
10.一种用于制造如权利要求1至8中任一所述的用于太阳能电池组件的端子盒的方法，包括以下步骤利用桥接部分(33)整体地或组合地连接两个相应端子板(30)；将连接着的端子板(30)固定在模具中，优选固定在碳夹具中，并且向端子板上至少部分地施加焊膏；将整流器件主体(70)-优选为裸芯二极管(70)-以及导体片(50)至少部分地安置在相应端子板(30)上的焊膏上；加热焊膏，优选通过回流焊接装置加热焊膏，以熔化焊膏并且使熔化的焊膏固化，从而将整流器件主体(70)-优选为裸芯二极管(70)-以及导体片(50)钎焊在相应端子板(30)上；在端子板(30)组装到盒主体(10)中之后，截断-优选切断-桥接部分(33)。
全文摘要
本发明的目的是提高用于太阳能电池组件的端子盒的排热特性。端子盒设有多个端子板(30)，它们并置在盒主体(10)中，并且可与太阳能电池组件的正负极连接；用于外部连接的缆线(90)，其可与端子板(30)连接；导体片(50)，其连接着两个相应端子板(30)中的一个端子板，并且从所述一个端子板(30)向着另一端子板延伸；裸芯二极管(70)，其被保持在导体片(50)与所述另一端子板(30)之间，并与它们直接相连。导体片(50)可连接裸芯二极管(70)的P区(72)，所述另一端子板(30)可连接裸芯二极管(70)的N区(71)。
文档编号H01L35/00GK1691417SQ20051006761
公开日2005年11月2日 申请日期2005年4月22日 优先权日2004年4月23日
发明者东小园诚, 内藤和树, 吉川裕之 申请人:住友电装株式会社