光伏组件及户用光伏发电系统的制作方法

本公开涉及光伏领域，尤其涉及一种光伏组件。

背景技术：

随着能源互联网时代的到来，对能源产生、能源输配、能源控制及能源消费等环境都提出了新的要求。光伏组件作为能源产生端，需要更加智能化和高效化，并要与分布式能源互联网户用应用场景进行直接对接。

光伏组件的高效化和智能化主要通过智能接线盒来增加功率优化器功能，或者通过独立的功率优化器与光伏组件匹配使用。这些方式所实现的光伏组件高效化和智能化往往需要额外的部件，同时给工程安装带来更多布线的问题，导致工程更加复杂。

技术实现要素：

有鉴于此，本公开实施例提供一种结构更加简化的光伏组件。

在本公开的一个方面，提供一种光伏组件，包括：

前板；

背板；

光伏电池片串，设置在所述前板和所述背板之间；和

印制电路板，与所述光伏电池片串电连接，并至少集成有防反接电路模块和功率优化模块。

在一些实施例中，所述印制电路板设置在所述前板和所述背板之间。

在一些实施例中，所述前板靠近所述光伏电池片串一侧设有第一凹槽，所述印制电路板嵌设在所述第一凹槽内，和/或所述背板靠近所述光伏电池片串一侧设有第二凹槽，所述印制电路板嵌设在所述第二凹槽内。

在一些实施例中，所述前板靠近所述光伏电池片串一侧设有第一凹槽，所述背板靠近所述光伏电池片串一侧设有第二凹槽，所述印制电路板嵌设在所述第一凹槽和所述第二凹槽内，所述第一凹槽与所述第二凹槽相对于所述光伏电池片串所在平面对称。

在一些实施例中，所述印制电路板通过设置在所述前板、所述光伏电池片串和所述背板相互之间的胶膜进行封装。

在一些实施例中，所述光伏电池片串包括：

多个光伏电池片，沿线性排列且至少有两列，每列的光伏电池片按照排列顺序通过栅线电连接，相邻列通过汇流条电连接。

在一些实施例中，所述光伏组件包括至少两个光伏电池片串和分别与所述至少两个光伏电池片串对应的至少两个印制电路板，所述至少两个印制电路板串联或并联。

在一些实施例中，还包括接线盒，所述至少两个印制电路板均与单一的接线盒的引线电连接，或分别与不同的接线盒的引线电连接。

在一些实施例中，所述印制电路板包括：采样调理电路、主控单元和驱动电路，所述采样调理电路被配置为接收所述光伏组件的状态参数，并提供给所述主控单元；所述主控单元与所述采样调理电路和所述驱动电路信号连接，被配置为监控所述状态参数，并根据所述状态参数通过所述驱动电路对所述功率优化模块进行驱动，以实现所述光伏电池片串的最大功率点跟踪。

在一些实施例中，还包括：

热电偶，设置在所述背板靠近所述光伏电池片串的一侧，并临近所述光伏电池片串的位置，用于检测所述光伏组件的背板温度，并将所述背板温度作为所述光伏组件的状态参数提供给所述采样调理电路。

在一些实施例中，所述印制电路板还集成有电路关断模块，用于关断所述光伏电池片串与所述印制电路板之间的电连接；所述主控单元还被配置为根据所述状态参数通过所述驱动电路对所述电路关断模块进行驱动。

在一些实施例中，所述印制电路板还集成有旁路模块，用于使所述光伏电池片串的正负极短路；所述主控单元还被配置为根据所述状态参数通过所述驱动电路对所述旁路模块进行驱动。

在一些实施例中，所述印制电路板还集成有载波通信模块，用于实现与变流器或管理平台的数据通信传输。

在本公开的一个方面，提供一种户用光伏发电系统，包括前述的光伏组件。

因此，根据本公开实施例，通过设置至少集成有防反接电路模块和功率优化模块的印制电路板与光伏电池片串的电连接，既使光伏组件通过增加功率优化功能实现智能化和高效化，又通过印制电路板简化了光伏组件的结构和布线。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是根据本公开光伏组件的一些实施例的结构示意图；

图2是图1实施例中光伏组件靠近下侧的剖面结构示意图；

图3是图1实施例中光伏组件顶部的剖面结构示意图；

图4是根据本公开光伏组件的一些实施例中前板和背板的凹槽结构示意图；

图5是根据本公开光伏组件的一些实施例中印制电路板的内部模块示意图；

图6是根据本公开光伏组件的一些实施例中印制电路板的电路示意图。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

如图1所示，是根据本公开光伏组件的一些实施例的结构示意图。参考图1及图2-图6，在一些实施例中，光伏组件包括：前板1、背板2、光伏电池片串3和印制电路板4。前板可采用透光性和强度较好的材料，例如钢化玻璃等。背板2可采用玻璃、陶瓷等材料，能够与前板1共同保护设置在两者之间的光伏电池片串3。

参考图2，光伏电池片串3与前板1和后板2之间分别通过胶膜 61和62进行粘接封装。胶膜61可采用高透EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)，胶膜62可采用白色EVA。在图1中，光伏电池片串3可包括多个光伏电池片31，这些光伏电池片可沿线性排列且至少有两列，每列的光伏电池片31可按照排列顺序通过栅线32电连接，相邻列的光伏电池片31可通过一侧的汇流条33进行电连接。光伏电池片31 可采用单晶电池片或多晶电池片。在其他实施例中，光伏组件不限于前板1、后板2、光伏电池片3、胶膜等，还可以根据功能需要增加其他元件。

参考图1，印制电路板所在一侧为图1中光伏组件的顶部，另一侧则为光伏组件的底部。印制电路板4与光伏电池片串3电连接。参考图3，在一些实施例中，印制电路板4可设置在所述前板1和所述背板2之间，并在前板1和背板2之间进行固定。

参考图1，在一些实施例中，光伏组件可包括至少两个光伏电池片串3和分别与至少两个光伏电池片串3对应的至少两个印制电路板 4，至少两个印制电路板4串联或并联。这些光伏电池片串3可沿光伏电池片串的排列方向的垂直方向排列分布，从而形成较大尺寸的受光面积。在另一些实施例中，光伏组件也可以只包括单一的光伏电池片串3。

参考图3，印制电路板4可通过设置在所述前板1、所述光伏电池片串3和所述背板2相互之间的胶膜61、62进行封装。而为了使印制电路板4的固定更加稳定，前板1靠近所述光伏电池片串3一侧设有第一凹槽11，所述印制电路板4嵌设在所述第一凹槽11内；和/或所述背板2靠近所述光伏电池片串3一侧可设有第二凹槽21，印制电路板4嵌设在所述第二凹槽21内。印制电路板4则通过嵌设在第一凹槽11和/或第二凹槽21内进行固定，避免印制电路板4相对于前板1 和背板2错移。在图3中，前板1和背板2之间沿横向嵌设有三个印制电路板PCB(Printed Circuit Board)1、PCB 2和PCB 3。这三个印制电路板分别与图1中三个光伏电池片串3进行对应的电连接，并通过前板1上设置的第一凹槽11和背板2上设置的第二凹槽21进行固定。

前板1上的第一凹槽11和背板2上的第二凹槽21可参考图4所示。在不同实施例中，可以省略前板1上的第一凹槽11，也可省略背板2上的第二凹槽21。在一些优选实施例中，前板1靠近所述光伏电池片串3一侧设置的第一凹槽11与所述背板2靠近所述光伏电池片串 3一侧设置的第二凹槽21相对于所述光伏电池片串3所在平面S对称。这样，既能够保证印制电路板4及其上边设置的控制器芯片等有更多的布置空间，也可使前板和背板在结构和尺寸上相同，从而提高光伏组件元件在设计上的通用性，同时也确保印制电路板4的嵌合位置更容易进行定位。

参考图1，在一些实施例中，还可以包括接线盒51、52、53。至少两个印制电路板4可以分别与不同的接线盒51，52，53的引线电连接，即采用分体式接线盒。在另一些实施例中，至少两个印制电路板 4也可以均与单一的接线盒的引线电连接，即采用集中式接线盒。接线盒可设置在背板上远离前板的一侧，也可以设置在前板上远离背板的一侧。印制电路板通过接线盒往外引出正负极，可降低接线的抗拉强度要求。在另一些实施例中，印制电路板也可直接通过正负线缆向外引出正负极。

在图1中，最左边的光伏电池片串的正负极P1和N1所分别连接的汇流条34分别与印制电路板PCB 1的正负极电连接，中间的光伏电池片串的正负极P2和N2所分别连接的汇流条34分别与印制电路板PCB 2的正负极电连接，最右边的光伏电池片串的正负极P3和 N3所分别连接的汇流条34分别与印制电路板PCB 3的正负极电连接。P3与N2通过汇流条34电连接，P2与N1通过另一汇流条34电连接，从而实现三个光伏电池片串的串联连接。接线盒51、52和53 分别与印制电路板PCB 1、PCB 2和PCB 3电连接，并实现整体的正负极P和N的输出。

在印制电路板4中，可集成现有接线盒中防反接的基本功能，即防止接线时将极性接反。为了提高光伏组件的智能化程度，参考图5，在一些实施例中，印制电路板4可至少集成有防反接电路模块41和功率优化模块42。功率优化模块42可以实现光伏组件的输出电压的调整，例如根据实际情况将输出电压调整到期望的48V，或者其他数值。

在图5中，印制电路板4可包括采样调理电路45、主控单元46 和驱动电路44，其中采样调理电路45被配置为接收所述光伏组件的状态参数，并提供给所述主控单元46。所述主控单元46与所述采样调理电路45和所述驱动电路44信号连接，被配置为监控所述状态参数，并根据所述状态参数通过所述驱动电路44对所述功率优化模块 42进行驱动，以实现所述光伏电池片串3的最大功率点跟踪 (Maximum Power Point Tracking，简称MPPT)。这里的状态参数可以包括输出电压数据，也可以包括光伏组件的温度数据。

光伏组件的温度数据可通过温度传感器检测获得。参考图1，在一些实施例中，光伏组件还包括热电偶R1-R9。这些热电偶可设置在所述背板2靠近所述光伏电池片串3的一侧，并临近所述光伏电池片串3的位置，用于检测所述光伏组件的背板2温度，并将所述背板2 温度作为所述光伏组件的状态参数提供给所述采样调理电路45。对于每个光伏电池片串来说，可在其分布范围内设置多个热电偶来获得更多位置的温度数据。这些温度数据可更加真实地体现出光伏组件的温度分布情况，从而进一步优化光伏电池片串的最大功率点跟踪等功能。

参考图5，在一些实施例中，印制电路板4还可集成有电路关断模块43。该模块可实现光伏电池片串3与所述印制电路板4之间的电连接的快速关断。主控单元46可根据所述状态参数通过所述驱动电路 44对所述电路关断模块43进行驱动。这样当出现异常情况(例如火灾等)时，电路关断模块43可及时关断光伏电池片串3与所述印制电路板4之间的电连接，避免后级的光伏电池片串、印制电路板、接线盒等受到影响。

在另一些实施例中，印制电路板4还可集成有旁路模块48。该模块可使所述光伏电池片串3的正负极短路。例如在光伏组件的部分区域被阴影遮挡时，这部分受遮挡的光伏电池片串不但不能够发电，还会消耗光伏组件所生成的能量，因此主控单元可以根据状态参数通过所述驱动电路44对所述旁路模块48进行驱动，来使该部分的光伏电池片串3的正负极短路，从而避免了光伏组件所产生的能量被受遮蔽的该光伏电池片串等所消耗。

为了强化光伏组件的管理和故障定位等，在印制电路板4中还可集成载波通信模块47，用于实现与对应的光伏电池片串连接的变流器的数据通信传输，或者与上层(例如整个发电系统的控制中心等)的管理平台的数据通信传输。这里所传输的数据可包括发电数据，例如电压、电流、功率、发电量等，也可以包括光伏组件自身的状态数据，例如温度、开关状态等。通过载波通信模块47的数据传输功能，使得管理平台能够获得更多的发电数据进行故障判断和工作调度。

为了便于理解，以下通过图6中示出了一种印制电路板实现例。在图6中，防反接电路模块41可通过防反二极管D0实现。功率优化模块42可采用C1、L1、Q1、D1和C2组成的boost电路，来实现 MPPT升压，在另一些实施例中也可采用其他拓扑的功率优化电路结构。电路关断模块43可采用功率继电器K1，在另一些实施例中也可采用直流接触器或其他功率开关器件，例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)等具有关断功能的器件。

旁路模块48可采用旁路二极管D2，也可以采用光耦或者MOS 等其他具有旁路功能的器件。载波通信模块47可采用D-PLC控制单元及D-PLC模块等实现。另外，在印制电路板中还可以设置辅助电源给驱动电路进行供电。在印制电路板中，上述各模块及元件等可采用常规的贴片器件后定制的超薄器件。

上述光伏组件的各实施例可适用于各类光伏发电系统，尤其适用于户用光伏发电系统。相应的，本发明提供了一种户用光伏发电系统，包括前述的光伏组件。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。