自保护太阳能电池组件的制作方法

本实用新型属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种自保护太阳能电池组件。

背景技术：

光伏组件是光伏系统的重要组成部分，太阳能电池是光伏组件的核心。光伏组件设计结构的稳定性、可靠性、差异化直接影响光伏系统的工作状态。

传统的国内外生产的光伏组件特点是：光伏组件产品均由电池串、汇流带、封装材料、接线盒几部分组成；汇流带将电池串连接起来，再与接线盒连接；

封装材料包括玻璃、背板、EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物 化学品英文名称: ethylene-vinyl acetate copo）、铝型材边框、硅胶或胶带，将电池串、汇流带密封起来；接线盒内装有旁路二极管。

目前光伏组件的结构设计均为边框结构，图1-图4示出了目前光伏组件的外形图及单个电池片的结构图，其电池串通过汇流带连接起来，经过层压将玻璃、用汇流带连接的电池串、EVA、背板密封为一体，再用硅胶或胶带封装在铝边框内，安装一个带二极管及连接线的接线盒。目前的焊接工艺示意图如图12-图14所示。

在安装施工的过程中，通过光伏组件上的连接线把光伏组件连接起来，也即将接线盒上的连接线的正、负极依次连接起来，达到组件方阵，满足太阳能发电系统的输出电压、电流，形成太阳能发电系统中的发电部分。

目前接线盒内装有旁路二极管的原因如下：

在光伏组件运行过程中，如果光伏组件中的某一太阳能电池片被遮挡或出现故障，太阳能电池片就不再发挥太阳能电池的作用，而是发生太阳能电池热斑效应。为解决这一问题，在接线盒内装有旁路二极管，使旁路二极管与电池串并联起来。当太阳能电池片被遮挡或出现故障时，通过旁路二极管短路相应的电池串，避免其他太阳能电池不能输出，影响发电效果。

不足的问题是：（1）一片太阳能电池出现问题或被遮挡，造成整串太阳能电池被旁路，光伏组件输出功率损失较大；（2）接线盒中二极管实际运行过程中，由于选择的二极管功率的限制，会放出大量热量，烧毁接线盒后，使光伏组件短路或断路，不能输出功率；（3）另外，光伏组件内部存在较长的、重叠交叉的汇流带，影响光伏组件的性能、降低其输出功率，同时也影响生产效率，也浪费材料；（4）太阳电池组件所应用的太阳电池由一个PN结组成，结构简单，不具有保护功能，不便应用到多功能需求的产品设计；（5）组件没有单片电池测试点。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种自保护太阳能电池组件，旨在解决现有技术中存在的问题，以提高发电效率，降低发电损失，延长组件运行寿命。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种自保护太阳能电池组件，包括电池串、铝合金边框和接线盒，所述电池串中的电池片通过焊带连接，经过层压与玻璃、EVA、背板密封为一体，并用所述铝合金边框封装，接线盒安装在组件的背面，位于每个所述电池片正面的主栅线分设于所述电池片正面的两侧，位于每个所述电池片背面的主栅线分设于所述电池片背面的两侧，所述电池片背面包括背面第一电极和背面第二电极，所述背面第一电极和所述背面第二电极均呈梳状并交叉排列。

进一步地，所述电池串中每一片电池片与其相邻的电池片的排列方式为，同一侧中的背面第一电极和背面第二电极交替排列。

进一步地，所述电池串中的电池片的连接方式为：每个所述电池片的所述背面第二电极与相邻的所述电池片的正面电极相连，每个所述电池片的所述背面第一电极与相邻的所述电池片的背面第二电极相连。

进一步地，所述电池片的正面电极从分设于电池片正面的主栅线引出，所述背面第一电极和所述背面第二电极从分设于电池片背面的主栅线引出。

进一步地，所述组件的正极有两个输出端，分别是从电池片正面输出的正极次输出端和从电池片背面输出的正极主输出端，所述组件的负极输出端为背面第二电极，在负极输出端的背面第一电极悬空，为保护二极管负极。

进一步地，所述接线盒为两个，两个所述接线盒内均不设二极管。

进一步地，两行所述电池串连接时，其中一行所述电池串末端电池片的主栅线与其余所述电池串中任一电池片的主栅线垂直。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、提高太阳电池组件的安全性、耐久性。由于每个电池具备保护二极管功能，组件不需外接旁路二极管；

2、解决光伏组件的热斑效应，提高组件的发电效率。应用晶体硅太阳电池生产的光伏组件产品在实际运行中，若一片太阳电池出现问题或被遮挡，会造成整串太阳电池被旁路，使得组件输出功率损失较大；

3、解决光伏组件接线盒烧毁的问题。应用晶体硅太阳电池生产的光伏组件产品上的接线盒，其中二极管在工作中，会放出大量热量，烧毁后，使整个组件短路或断路，不能输出功率；

4、提高发电效率，降低成本。光伏组件内部存在较长的、重叠交叉的汇流带，影响组件的性能、降低了输出功率，同时影响了生产效率，也浪费材料；

5、增加了组件试验用测试点，方便组件检测和监控，提高太阳电池组件功能。

附图说明

图1是现有技术中太阳能电池组件的正面视图；

图2是图1的背面视图；

图3是现有技术中电池片的正面视图；

图4是图3的背面视图；

图5是本实用新型实施例的原理图；

图6是本实用新型实施例提供的电池片的正面视图；

图7是图6的背面视图；

图8是本实用新型实施例提供的电池串的焊接原理图；

图9是本实用新型实施例提供的电池串的焊接背面示意图；

图10是本实用新型实施例的正面视图；

图11是图10的背面视图；

图12是现有技术中电池串焊接示意图；

图13是图12中电池片的正面视图；

图14是图13的背面视图。

图中：1、正面电极；2、背面第一电极；3、背面第二电极；4、接线盒；5、正极主输出端；6、正极次输出端；7、负极输出端；8、焊带；9、主栅线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型实施例提供的电池组件的原理参见图5，正面电极1为主电池正极。背面第一电极2：根据应用不同，电原理有所不同，当电池应用到双面玻璃组件时，为次电池正极；当电池应用到单面玻璃组件时，为保护二极管正极，为本实用新型实施例应用的原理；背面第二电极3：为主电池负极与次电池负极或保护二极管负极的共同输出电极。

参见图6-图9，本实用新型实施例提供的一种自保护太阳能电池组件，包括电池串、铝合金边框和接线盒，电池串中的电池片通过焊带连接，经过层压与玻璃、EVA、背板密封为一体，并用铝合金边框封装，接线盒安装在组件的背面，位于每个电池片正面的主栅线9分设于电池片正面的两侧，位于每个电池片背面的主栅线9分设于电池片背面的两侧，电池片背面包括背面第一电极2和背面第二电极3，背面第一电极2和背面第二电极3均呈梳状并交叉排列，图6和图7示出的是单个电池片的正背两面视图，图8和图9是以六片电池片为例的连接原理图和焊接原理图，本实用新型的最终外观图参见图10和图11。

本实用新型的效果在于：

其一、由于每个电池具备保护二极管功能，组件不需外接旁路二极管。

其二、自身保护二极管在电池背面，该面积远远大于外接二极管管芯的面积，达上千倍；加上二极管附着在电池背面，在电池不工作的情况下，相当于二极管有一个硕大的散热片，所以组件不会产生热效应，彻底解决了太阳电池热斑效应。

其三、缩小了组件的外形尺寸。以常用的用156×156电池生产的组件为例，汇流带宽度一般为6～8mm，组件的外形尺寸至少可缩小10000 mm²( 50 mm×2000 mm ), 增大了组件发电效率。每增加两串电池组件的外形尺寸就会缩小50000 mm²。

其四、由于减少了内部较长的、重叠交叉的汇流带及外部的两条连接线缆，这样减少了组件内部损耗及外部线缆损耗，也增大了组件发电效率。同时避免了组件生产时汇流带间被电压击穿的隐患。

其五、降低了成本。首先是原材料上大大减少了汇流带与连接线缆，同时减少了玻璃、铝型材、背板、EVA的用量；其次是敷设、层压、包装等加工工时也相应降低。

其六、增加了组件试验用测试点，方便组件检测和监控。

本实用新型具有多功能作用，具有主电池单元，又具有保护二极管，同时电极设在电池边沿，便于不同方向的焊接。

进一步地，参见图8、图9，为本实用新型实施例提供的自保护太阳能电池组件电池串的原理图和焊接工艺图，电池串中每一片电池片与其相邻的电池片的排列方式为，同一侧中的背面第一电极2和背面第二电极3交替排列。如此使电池串串联起来。由于减少了内部较长的、重叠交叉的汇流带及外部的两条连接线缆，这样减少了组件内部损耗及外部线缆损耗，也增大了组件发电效率。同时避免了组件生产时汇流带间被电压击穿的隐患。

进一步地，参见图8、图9，为本实用新型实施例提供的自保护太阳能电池组件电池串的原理图和焊接工艺图，电池串中的电池片的之间通过焊带8相连的连接方式为：每个电池片的背面第二电极3与相邻的电池片的正面电极1相连，每个电池片的背面第一电极2与相邻的电池片的背面第二电极3相连。

进一步地，参见图8、图9，为本实用新型实施例提供的自保护太阳能电池组件电池串的原理图和焊接工艺图，电池片的正面电极1从分设于电池片正面的主栅线9引出，背面第一电极2和背面第二电极3从分设于电池片背面的主栅线9引出。

进一步地，参见图8、图9，为本实用新型实施例提供的自保护太阳能电池组件电池串的原理图和焊接工艺图，组件的正极有两个输出端，分别是从电池片正面输出的正极次输出端6和从电池片背面输出的正极主输出端5，组件的负极输出端7为背面第二电极3，在负极输出端7的背面第一电极2悬空，为保护二极管负极。利用两条正面电极1和背面第一电极2、第二电极相互串并联。其中组件负极输出端7为该电池的背面第二电极3，背面第一电极2悬空，也可引出做为二极管一端，做对比试验用的测试点，增加组件一个功能。

组件正极主输出端5，为组件主输出端；组件正极次输出端6悬空，也可作为单个电池的一端，两个正极输出端组成单个电池输出，做对比试验用的测试点，也增加组件一个功能。

进一步地，参见图10、图11，为本实用新型实施例提供的自保护太阳能电池组件电池串的原理图和焊接工艺图，接线盒4为两个，两个接线盒4内均不设二极管。接线盒4可以是两个，由于内部无二极管，大大缩小了接线盒体积，约是原来接线盒的八分之一；安装接线盒方式：两端分开设置，内部无旁路二极管，体积减小，降低了成本。

进一步地，两行电池串连接时，其中一行电池串末端电池片的主栅线9与其余电池串中任一电池片的主栅线9垂直。敷设工艺：电池可任意敷设。本实用新型实施例按照图8和图9示出的电池敷设焊接背面示意图，每个电池串间相互连接的末端一片电池主栅线相互垂直，其他电池主栅线方向一致。

太阳电池组件：也叫光伏组件，太阳电池组件、太阳能电池板，它是将太阳能转化为电能的光伏发电产品，是通过焊带将太阳电池连接起来的一串电池。它是太阳能发电系统中的核心部分，由其组成的发电系统通过光伏组件发电，将电能送往蓄电池中存储起来，或带动负载工作。光伏组件的设计将直接决定整个系统的质量和成本。

接线盒：是光伏组件输出的连接部件，通常内部由几个旁路二极管、连接端子、盒体、盒盖、连接线等部件组成。

电池串：是通过焊带将太阳电池连接起来的一串电池。

太阳电池热斑效应：是指太阳电池组件在阳光照射下，由于部分组件受到遮挡无法工作，使得被遮盖的部分升温远远大于未被遮盖部分，致使温度过高出现烧坏的暗斑。热斑可能导致整个电池组件损坏，造成损失。因此，需要研究造成热斑的内在原因，从而减小热斑形成的可能性。太阳电池热斑的形成主要由两个内在因素构成，分别与内阻和太阳电池自身暗电流大小有关。

以上对本实用新型提供的技术方案进行了详细介绍，本实用新型中应用具体个例对本实用新型的实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可对本实用新型进行若干改进，这些改进也落入本实用新型权利要求的保护范围内。