专利名称：用于光伏模块的防湿线路板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于光伏模块的防湿线路板、制造光伏模块的方法以及由光伏模块发电的方法。
背景技术：
在光伏模块中，线路板与盖板的适当的粘附性是产品耐久性的重要方面。然而，粘附性会因包括湿气、温度、风和紫外线降解在内的环境因素而受到影响。在线路板与盖板之间没有适当的粘附性的情况下，该模块会易于受到 湿气侵入和潜在故障的影响。另外，对布线线路的检修孔不适当地密封会进一步增加易受湿气侵入的影响。密封问题还会引起布线不牢固，不牢固的布线施加起着迫使线路板与盖板分离的作用的杠杆力。
图1是线路板的透视图。图2是光伏模块的分解视图。图3是光伏模块的透视图。图4是线路板的端视图。图5是线路板的侧视图。图6是具有两块导体壳体的线路板的透视图。图7是具有两块导体壳体的线路板的侧视图。
具体实施例方式光伏模块，也被称作太阳能电池板，可以是在为商业或住宅应用而发电的较大光伏系统中的一个组件。由于单个光伏模块仅可以产生有限量的电量，所以设备经常包含连接以形成阵列的许多模块。按照最小规模，光伏模块的阵列可以被接线到逆变器和电池以完成系统。为了形成阵列，可以将模块以串联连接和并联连接的方式接线到相邻模块。每个模块可以包括附于盖板的线路板。线路板可以在每个模块的后表面上起到接线盒的作用，从而允许模块的互连。线路板(常为聚碳酸酯)可以利用粘合剂、泡沫胶带或者粘合剂和泡沫胶带二者附于盖板。盖板可以是透明保护材料，例如硼硅酸盐玻璃、钙钠玻璃或聚碳酸酯。盖板也可以是非透明材料，例如Coveme公司的APYE、3M公司的聚合物背板材料或改性的聚碳酸酯。盖板起着用于模块的后表面的保护盖的作用。在可以将新的光伏模块出售之前，这种新的光伏模块必须经过一系列的物理测试。例如，模块必须耐受在制造、运输、安装和使用过程中的机械损伤。另外，模块必须耐受包括雨、风、冰雹和雪在内的天气。如果模块不能耐受湿气，则会发生对金属连接的腐蚀，从而缩短了模块的可用寿命。因此，水蒸汽透过率(WVTR)是关键的设计因素。在一个方面，可以将灌封材料和附属系统的特性定制为满足系统的要求。例如，至少一个组件应当具有在85°C和IOORH下的小于25g/m2/天的WVTR。为了实现美国保险商实验室(UL)的认证，模块必须通过将模块浸入水中的湿态高压测试(wet h1-pot test)。另外,模块必须通过将喷射水喷洒在模块的电连接部和外表面处的湿态测试(wet test)。由于线路板容纳若干电连接部，所以线路板经常是喷射水的目标。因此，期望具有防湿线路板。因此，设计出新的防湿线路板并在此进行了描述。在一个方面，一种用于光伏模块的线路板可以包括顶表面；导体保持件，位于所述顶表面上；底表面；导体壳体，位于所述顶表面上；通道，被构造为容纳可流动密封剂。通道可以从所述顶表面到所述底表面通过。通道还可以连接到导体壳体的内表面。导体壳体还可以容纳围绕着其内表面延伸的密封件。另外，导体壳体可以具有两块构造件。例如，导体壳体可以具有布线摇架和帽。布线摇架可以通过铰链附于帽。可选择地，可以从布线摇架拆卸帽。
在另一方面，一种将线路板附于光伏模块的方法可以包括提供线路板、第一导体和盖板。线路板可以包括顶表面；底表面；导体保持件，位于顶表面上；导体壳体，位于顶表面上；通道，被构造为容纳可流动密封剂。通道可以从线路板的顶表面延伸到底表面。通道还可以连接到导体壳体的内表面。第一导体可以包括第一端、第二端以及位于所述第一端和所述第二端之间的中心区域。盖板可以包括第一表面和结合到第一表面的第二导体。盖板可以是透明保护材料，例如，硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、塑料、LEXAN500树脂等。在另一方面，将线路板、盖板、第一导体和第二导体附着的方法可以通过将线路板的底表面紧靠着盖板的第一表面设置开始。然后，可以将第一导体的第一端插入到导体壳体中并将第一导体的第一端连接到第二导体。例如，可以将第一导体软焊或钎焊到第二导体。可选择地，可以通过将夹具或压缩件装配到第二导体中来附着第一导体。随后，可以通过导体保持件使第一导体的中心区域固定。一旦第一导体得以固定，则可以将可流动密封剂引入到通道中，并可使可流动密封剂流到第一导体与导体壳体的内表面之间的空间中。然后，可以使可流动密封剂固化。在另一方面，一种发电的方法可以包括用光照射光伏模块以产生光电流并且收集光电流。该模块可以包括线路板，线路板可以包括顶表面、位于顶表面上的导体保持件、底表面、位于顶表面上的导体壳体以及被构造为容纳可流动密封剂的通道。通道可以从顶表面到底表面通过。通道还可以连接到导体壳体的内表面。导体壳体还可以容纳围绕着其内表面延伸的密封件。另外，导体壳体可以具有两块构造件。例如，导体壳体可以具有布线摇架和帽。布线摇架可以通过铰链附于帽。可选择地，可以从布线摇架拆卸帽。如图1、图2和图3所示，线路板100可以是光伏模块300的一个组件。例如，线路板100可以附于光伏模块300的盖板310，并且可以便于将外部导体(例如，305、345)连接到光伏模块300。按照这种方式，线路板100使得光伏模块300能够连接到输电线、逆变器、储电单元、其它光伏模块等。线路板100可以利用任何适合的导体连接到电气装置。如图3所示，第一导体305可以包括第一端315、第二端320以及在第一端和第二端之间的中心区域325。例如，第一导体305可以是绝缘铜布线。可选择地，第一导体305可以是能够输送电的任何适合的材料或构件。如图1和图4所不,线路板100可以包括顶表面105、底表面405、位于顶表面105上的导体保持件110、位于顶表面105上的导体壳体115以及被构造为容纳可流动密封剂的通道120。线路板100还可以包括将顶表面105连接到底表面405的凹表面410。该凹表面410可以防止水渗透形成在线路板100与盖板310的第一表面之间的密封件。线路板100可以由聚碳酸酯、塑料、树脂、木材、橡胶或任何其它适合的材料构成。为了便于线路板100的底表面405与盖板330的第一表面之间的连接，可以在线路板100和盖板310之间插入基体密封件205。基体密封件205可以是包括橡胶、软木、丙烯酸泡沫、压敏粘合剂等在内的任何适合的材料。例如，基体密封件205可以是丙烯酸泡棉胶带，例如3M公司的VHB丙烯酸泡棉胶带(产品编号5952)或3M公司的FAST丙烯酸泡棉胶带。可选择地，基体密封件205可以是液体类粘合剂，例如硅树脂、聚氨酯、环氧树脂或任何其它适合的液体粘合剂。在将基体密封件205插入于线路板100和盖板310之间之前，可以对一个或多个接触表面进行底漆或其它处理来改善粘附性。例如，可以利用诸如异丙醇的清洁剂来去除表面污染物。接下来，可以对线路板的底表面进行火焰处理来改善粘附性。另外，可以采用液体底漆来处理配合表面。 由于线路板100容纳电连接部，所以重要的是线路板要抵抗水的侵入。因此，期望的是改善线路板100与盖板310之间的粘附性。另外，期望密封线路板100的任何外表面上的所有开口以及减小所有作用于线路板100上的可能会迫使线路板100离开其安装位置的外力。例如，不牢固的布线可能对线路板100产生向上的杠杆力，向上的杠杆力会起到使线路板100与盖板310分离的作用。通过将布线直接固定于线路板100，可以避免向上的杠杆力，并且可以改善形成在线路板100与盖板310之间的粘附性的寿命和耐久性。为了进一步保护免受水侵入的影响，线路板100可以包括围绕其周边的凹表面410，如图4、图5和图7所示。例如，底表面405可以如图5所示地延伸超过顶表面105。换言之，被底表面405的周边包围的表面区域可以比被顶表面105的周边包围的表面区域大。凹表面410可以限制湿气穿透形成在线路板100与盖板310之间的密封件。例如，如果喷射水被引导到密封件，则凹表面410可以使水偏流远离密封件，从而改善了密封剂的寿命。可选择地，线路板100可以包括围绕其周边的底切表面420。例如，顶表面105可以在图4的左侧如所示出地延伸超过底表面405。换言之，被顶表面105的周边包围的表面区域可以比被底表面405的周边包围的表面区域大。底切表面420可以限制积聚在盖板310上的湿气到达线路板100的顶表面105，从而抑制湿气对电连接部造成影响。例如，可以通过底切表面420防止积聚在盖板310的第一表面330上的雨滴移动到线路板100的顶表面105。反而,雨水更可能会形成水珠而顺着底切表面420远离电连接部350。底切表面可以起到圆角引导的作用以施加具有低WVTR的密封剂材料，从而增加了突破时间。与底切表面420紧接的密封剂圆角可以改善线路板与盖板的粘附性。底切表面420可以是凹的、凸的、平坦的或它们的任意组合。底切表面420可以围绕着线路板100的整个周边延伸，或者，底切表面420可以围绕着如图4所示的周边部分延伸。线路板100可以包括沿着其顶表面105设置且通过线路板100的底表面405向下通过的通道120。当线路板100安装在盖板310上时，通道120可以提供对盖板310的入口，从而能够进行导体的接合。例如，通道120可以为电气工人提供入口来将第一导体305焊接到第二导体335。结果，通道120可以使安装简化。通道120可以容纳并联连接到太阳能电池的多个旁路二极管。这样的话，如果电池因串联连接的电池之间的短路电流的不匹配而变得反相偏置，则旁路二极管在反相偏置的电池周围提供替代的电流路径。通过这样做，旁路二极管保护模块中的其它电池免于因局部阴影、破损的电池或电池串失效的结果而受损。在适当地连接并固定导体之后，利用可流动密封剂填充通道120，以使湿气不会渗透到光伏模块300的内部表面。在固化时，可流动密封剂提供将线路板100粘附到盖板310的方式。可流动密封剂可以包括硅树脂橡胶化合物，例如，室温硫化(RTV)硅树脂。可选择地，可流动密封剂可以包括丙烯酸、多硫化物、丁基聚合物或聚氨酯。另外，可流动密封剂可以是一种组分、两种组分或组分更多的密封剂。通道120可以延伸到导体壳体115的内表面125。通过将通道120连接到导体壳体115的内表面125，可流动密封剂可以从通道120行进到导体壳体115。一旦可流动密封剂到达导体壳体115的内表面125，则其填充导体305与导体壳体115的内表面125之间的空间。密封剂一旦固化就提供对导体305的支撑并防止湿气穿过导体壳体115进入光伏模块300。通过具有用于可流动密封剂的单个注入点，可以缩短安装时间。类似地，可以包括两个或更多个注入点与两个或更多个排气孔相组合来进一步加速安装过程。 导体壳体115可以被构造为容纳第一导体305。导体壳体115可以位于线路板100的顶表面105上，并且可以具有为位于线路板100的中点附近的通道120提供入口的环状开口。可以将第一导体305插入到导体壳体115中,直到导体305的第一端315突出到通道120中。第一导体305 —旦插入到导体壳体115中就可以接合到附于盖板310的第二导体335。第二导体335可以是箔条、线或任何其它适合的导体。两个导体(例如，305、335)可以通过穿过通道120与导体相接而接合。例如，电气工人可以将焊接工具插入到通道120中并在第一导体305与第二导体335之间建立焊接连接。可选择地，可以采用任何适合的方式将第一导体305接合到第二导体335。导体壳体115的内表面125可以提供对导体305的顶表面105和底表面405的支撑，由此限制导体305的移动。通过提供对导体305的外表面的支撑，导体305在引入可流动密封剂的过程中保持在期望的位置。相反，如果在安装过程中不是沿着导体305的外表面支撑导体305，则导体305可能会在可流动密封剂有机会固化之前而趋于扭曲。因此，为了确保对导体305的充分支撑，导体壳体115可以沿着导体305的轴355延伸至少5mm而围绕着导体305的外表面提供支撑。优选地，导体壳体115沿着导体305的轴355延伸至少IOmm而围绕着导体305的外表面提供支撑。导体壳体115还可以包含围绕着内表面125的外围延伸的密封件605。密封件605的内部直径可以小于导体305的外部尺寸，以确保防湿摩擦配合。例如，密封件605可以是与绝缘布线的外表皮形成紧密密封的橡胶O形环，以保护免受水侵入的影响。可选择地，密封件605可以是任何适合的材料或构造以抵抗水的侵入。密封件605还在可流动密封剂的注入过程中提供阻挡。例如，当将密封剂注入到通道120中时，密封剂将行进到导体壳体115的内表面125。如果不存在密封件605，则密封剂将渗出到导体壳体115的端部130外。这并不是所期望的，因为安装者必须要花费时间来从导体壳体115的端部130和导体305去除过多的密封剂。进而增加了安装时间。为了避免该问题，密封件605可以被包括在导体壳体115的内表面125的周围。另外,可以包括排气孔135提供从导体壳体115的内表面125到导体壳体115的外表面的敞开通路。排气孔135允许空气随着可流动密封剂填充导体壳体115而逸出。例如，当可流动密封剂进入导体壳体115时，密封件605限制从导体壳体115的端部130排出密封剂。相反，通过排气孔135迫使空气和过多的密封剂从壳体115离开。然后，安装者可以从排气孔135简单地擦掉过多的密封剂，从而获得具有审美学上的吸引力的安装件。导体壳体115可以包括两块构造件,这两块构造件包括布线摇架(wirecradle)610和帽615，如图6和图7所示。布线摇架610可以通过铰链620附于帽615。可选择地，帽615可以是从布线摇架610可拆卸的。两块构造件可以便于轻松的安装并便于在安装过程中对密封件605的保护。例如，如果密封件605被包纳在导体壳体115内，则帽615可以是敞开的以使第一导体305能够更容易地焊接到第二导体335。例如，电气工人可能更愿意保留在焊接工艺中操纵布线的能力。通过采用使帽615可与摇架610分离的两块构造件，电气工人可以按所期望的在焊接过程中操纵导体305。一旦完成了焊接，则可以闭合帽165并使密封件605与绝缘布线的外表皮接合。按照这种方式，密封件605在安装的过程中没有受损，并且降低了安装难度。经由导体壳体115连接到线路板100的导体305沿着导体305的中心区域325应 当是固定的。如果导体305不固定，则作用于导体305的外力会将力传递到形成在线路板100与盖板310之间的密封件。例如，松动的导体305可能会产生向上的拱形环，向上的拱形环会在安装或检修过程中钩住工人的鞋子或工具。结果，线路板100与盖板310之间的密封件会破损，并且湿气会进入光伏模块300。因此，期望的是使导体305沿着其中心区域325固定以使移动或旋转最小化。可以利用导体保持件110来实现导体305的固定。导体保持件110可以位于线路板100的顶表面105上。导体保持件110可以被构造为容纳并固定导体305。例如，导体保持件110可以是固定绝缘铜布线的一部分的机械夹具。可选择地，导体保持件110可以是钩、带、闩锁、锁或者能够固定导体305的任何其它适合的保持件。保持件110可以集成到线路板100的顶表面105和/或侧表面140中。例如，导体保持件110可以是位于线路板100的顶表面105上的肋状的开口槽。可选择地，保持件110可以是紧固到线路板100的顶表面105和/或侧表面140的独立元件。可以以任何适合的方式布置导体305，使得通过导体保持件110来固定导体305的中心区域325。例如，导体可以在线路板100的一侧上离开导体壳体115，并且可以通过位于线路板100的同一侧上的导体保持件110而被固定，如图1所示。可选择地，导体可以在线路板100的一侧上离开导体壳体115，并且可以通过位于线路板100的相邻侧或相对侧上的导体保持件HO而被固定。线路板100可以包括一个、两个或更多个导体、导体保持件和导体壳体。在使第一导体305固定后，可流动密封剂可以被弓I入到通道120中。通道120可以被构造为提供从顶表面105到线路板100的底表面405和到导体壳体115的内表面125的通路。在注入时，这些通路使密封剂能够分散遍布在线路板100的内部，从而替代空气并提供对外部口的密封。另外，密封剂朝向线路板100的周边流动，提供线路板100与盖板310之间的结合。由于通道120连接到导体壳体115的内表面125，所以可流动密封剂进入导体壳体115。如上所述，可流动密封剂在进入导体壳体115时替代空气并在导体305与导体壳体115的内表面125之间提供防湿密封件。使空气和过多的密封剂穿过排气孔135逸出。在附图和描述中阐述了一个或多个实施例的细节。其它特征、目的和优点通过描述、附图和权利要求书将是清楚的。虽然已经在此描述了本发明的许多实施例，但是将理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在此做出各种修改。具体地讲，在附图中描绘的步骤可以按与所描绘的顺序不同的顺序来执行。例如，可以按所描述的顺序同时或 轮流执行这些步骤。也应该理解，附图不一定是按比例绘制的，而提供了对本发明的各种特征和基本原理的某种程度上简化了的表示。
权利要求
1.一种用于光伏模块的线路板，包括顶表面；底表面；导体保持件，位于所述顶表面上；导体壳体，位于所述顶表面上；以及通道，从所述顶表面延伸到所述底表面，其中，通道被构造为容纳可流动密封剂，并且其中，通道连接到导体壳体的内表面。
2.根据权利要求1所述的线路板，所述线路板还包括将所述顶表面连接到所述底表面的侧表面。
3.根据权利要求3所述的线路板，其中，所述侧表面是凹的。
4.根据权利要求1所述的线路板，其中，导体壳体还包括布线摇架和帽。
5.根据权利要求4所述的线路板，其中，帽通过铰链附于布线摇架。
6.根据权利要求4所述的线路板，其中，能够从布线摇架拆卸帽。
7.根据权利要求4所述的线路板，其中，帽通过夹具附于布线摇架。
8.根据权利要求1所述的线路板,其中，导体壳体还包括密封件,位于所述内表面上, 其中，密封件围绕着所述内表面延伸。
9.根据权利要求1所述的线路板，其中，导体保持件集成到线路板的所述顶表面中。
10.根据权利要求1所述的线路板，其中，导体保持件被紧固到线路板的所述顶表面。
11.根据权利要求1所述的线路板，其中，导体保持件为布线夹具。
12.根据权利要求1所述的线路板,其中，导体壳体的长度至少为5mm。
13.—种光伏模块,包括线路板，包括顶表面；底表面；导体保持件，位于所述顶表面上；导体壳体，位于所述顶表面上；通道，从所述顶表面延伸到所述底表面，其中，通道被构造为容纳可流动密封剂， 其中，通道连接到导体壳体的内表面；第一导体，包括第一端；第二端；中心区域，位于所述第一端和所述第二端之间；盖板，包括第一表面；第二导体，结合到所述第一表面，其中，线路板的底表面与盖板的第一表面匹配，其中，第一导体的第一端插入到导体壳体中，其中，第一导体的第一端连接到第二导体，其中，通过导体保持件使第一导体的中心区域固定，其中，可流动密封剂被弓I入到通道中。
14.根据权利要求13所述的光伏模块，所述光伏模块还包括侧表面，将所述顶表面连接到所述底表面，其中，所述侧表面是凹的。
15.根据权利要求13所述的光伏模块，其中，导体壳体还包括布线摇架和帽。
16.根据权利要求15所述的光伏模块，其中，帽通过铰链附于布线摇架。
17.根据权利要求13所述的光伏模块,其中，导体壳体还包括密封件,位于所述内表面上，其中，密封件围绕着所述内表面延伸。
18.—种将线路板附于光伏模块的方法,包括提供线路板，线路板包括顶表面；底表面；导体保持件，位于所述顶表面上；导体壳体，位于所述顶表面上；通道，从所述顶表面延伸到所述底表面，其中，通道被构造为容纳可流动密封剂，其中，通道连接到导体壳体的内表面；提供第一导体，第一导体包括第一端;第二端;中心区域，位于所述第一端和所述第二端之间；提供盖板，盖板包括第一表面；第二导体，结合到所述第一表面；将线路板的底表面设置为紧靠盖板的第一表面；将第一导体的第一端插入到导体壳体中；将第一导体的第一端连接到第二导体；利用导体保持件使第一导体的中心区域固定；将可流动密封剂引入到通道中。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，线路板还包括侧表面，将所述顶表面连接到所述底表面，其中，所述侧表面是凹的。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，导体壳体还包括布线摇架和帽。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，帽通过铰链附于布线摇架。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，帽通过夹具附于布线摇架。
23.根据权利要求18所述的方法，其中，导体壳体还包括密封件，位于所述内表面上， 其中，密封件围绕着所述内表面延伸。
24.一种发电的方法，所述方法包括用光照射光伏模块，以产生光电流；以及收集光电流，其中，光伏模块包括线路板，其中，线路板包括顶表面；底表面；导体保持件，位于所述顶表面上；导体壳体，位于所述顶表面上；通道，从所述顶表面延伸到所述底表面，其中，通道被构造为容纳可流动密封剂，其中，通道连接到导体壳体的内表面。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，线路板还包括将所述顶表面连接到所述底表面的侧表面，其中，所述侧表面是凹的。
26.根据权利要求24所述的方法，其中，导体壳体还包括布线摇架和帽。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，帽通过铰链附于布线摇架。
28.根据权利要求26所述的方法，其中，帽通过夹具附于布线摇架。
29.根据权利要求26所述的方法，其中，能够从布线摇架拆卸帽。
30.根据权利要求24所述的方法，其中，导体壳体还包括位于所述内表面上的密封件， 其中，密封件围绕着所述内表面延伸。
31.根据权利要求24所述的方法，其中，导体保持件集成到线路板的所述顶表面中。
32.根据权利要求24所述的方法，其中，导体保持件被紧固到线路板的所述顶表面。
33.根据权利要求24所述的方法，其中，导体保持件为布线夹具。
34.根据权利要求24所述的方法，其中，导体壳体的长度至少为5mm。
全文摘要
本发明涉及一种用于光伏模块的防湿线路板、制造光伏模块的方法以及由光伏模块发电的方法。
文档编号H01L31/048GK103026501SQ201180031977
公开日2013年4月3日 申请日期2011年6月28日 优先权日2010年6月30日
发明者乔治·布科韦恩斯基, 布莱恩·E·科恩, 雷蒙德·多米希科, 詹姆斯·J·珀丹尼 申请人:第一太阳能有限公司