本发明涉及太阳能电池模块领域，尤其涉及一种防热斑叠瓦组件及其集成框架结构和制作方法。
背景技术
随着科技日新月异的发展，光伏发电技术在国内外均得到了广泛的应用，光伏组件能够将光能转换成电能，封装在光伏组件中的电池片为光伏组件的光电转换单元。其应用形式多种多样，应用场所分布广泛，主要用于大型地面光伏电站、住宅和商用建筑物的屋顶、建筑光伏建筑一体化、光伏路灯等。在实际应用中，太阳能电池一般是由多块电池组件串联或并联起来，以获得所期望的电压或电流的。为了达到较高的光电转换效率，电池组件中的每一块电池片都须具有相似的特性。
在使用过程中，当电池串中任何一片电池片被遮挡时，将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池组件所产生的能量，此片电池片就不能发电，不能发电的电池片的电阻会变大，如果不安装二极管，此片电池片会消耗其余电池片发出的电能，使焊点融化，并发热烧毁组件，产生热斑效应，热斑极不稳定，通常会逐渐加剧，直到以发电量和/或安全性表示的组件性能完全失效。安装二极管以后，二极管有正向导通逆向截止的作用，此片电池片由于遮挡电阻变大，电流无法通过，使得二极管两端存在压降，打开二极管，将电池串短路，不会产生热斑效应，也不会烧毁光伏组件。
叠瓦电池组件利用切片技术将栅线重新设计的电池片切割成合理图形的小片，将每小片叠加排布，焊接制作成串，再经过串并联排版后层压成组件。这样使得电池以更紧密的方式互相连结，增加了单位面积电池分布，从而增加组件效率，并且由于此组件结构的优化，大大减少了组件的线损，更好的抗热斑和抗阴影效果，大幅度提高了组件的输出功率。叠瓦组件的技术门槛较高，太阳能电池片的性能是影响光电转换效率的一个重要因素，光电转换效率越高，栅线越多太阳能电池片收集的电流就越多。汇流条是光伏组件中的一个部分，其在光伏组件封装工艺中主要作为收集电流的电路连接单元，具体为电池串之间的汇流单元和内部电能输出到智能接线盒的引出线单元。由于电池串之间的叠层需要，汇流条之间会出现交叉，汇流条与其它的电池、eva或背板等材料之间会有接触，为避免发生不必要的事故，汇流条之间或者汇流条与其它材料之间需要绝缘。由于汇流条整体可导电，所以现有技术中的汇流条之间或者汇流条与其他材料之间的绝缘一般是通过绝缘条相互隔离的方式得以实现，需要增加额外的封装工艺，而且汇流条和绝缘条比较窄小，不易实现定位防止，大大消耗人力及时间，导致生产效率低下。
目前，大部分光伏组件生产厂家都实现了自动化生产，即通过流水线形式将钢化玻璃、eva铺设好后流到机械手旁边的平台上并在红外线感应下停止，另外一条自动化流水线把多个电池片用焊带进行单焊，串焊成电池片串输送到机械手旁边，机械手把电池片串输送并定位放置在刚才铺设好的eva上；电池片串放置结束后，人工铺设汇流条及绝缘条，待汇流条焊接结束后，流水线运行并将eva，背板依次铺设上去，通过测试后流入层压机进行层压，最后再自动化修边，装铝边框，装智能接线盒即可。因此在自动化的过程中出现了人工操作，而这种人工操作极易出现汇流条与汇流条之间，汇流条、绝缘片与最外侧的电池片之间的放置偏移，一系列的偏移最终导致光伏组件的电性能或者外观不合格，而这种不合格的组件是无法返工的。而若要准确的定位放置并且焊接，则又大大消耗人力及时间，导致生产效率低下，这已经成为了整个自动化生产线的瓶颈。
有鉴于此，亟待针对上述技术问题，设计并制作一种防热斑叠瓦组件，能够避免产生热斑效应的同时又具有较高的工作效率，节约成本。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种防热斑叠瓦组件，其中通过改进所述防热斑叠瓦组件内部电气连接方式，克服现有太阳能电池片受热斑效应影响而导致发电效率大幅度降低的问题。
本发明的另一目的是提供一种防热斑叠瓦组件，其中所述防热斑叠瓦组件包括两个电池模块相互串联组成，其中所述电池模块包括至少一电池串，所述电池串成矩阵排列，相邻两所述电池串的列头和列头之间，列尾和列尾之间都通过焊带并联连接。
本发明的另一目的是提供一种防热斑叠瓦组件，其中将一电池片切割成面积相同的至少一切片电池，前一片所述切片电池的背面搭接到后一片所述切片电池的正面，依次叠加，所述电池串由导电胶粘结至少一切片电池组成，导电胶将前一切片电池的负极主栅和后一切片电池的正极主栅粘结，通过此种叠瓦结构而不需要再使用互联条串接所述切片电池，降低互联条电阻对组件功率的影响，保证组件封装过程中的最小功率损失。
本发明的另一目的是提供一种防热斑叠瓦组件，其中所述防热斑叠瓦组件包括一智能接线盒，其具有两个二极管和三根引线柱，三根引线柱分别是两根旁侧引线柱和一根中间引线柱，其中两个所述二极管通过所述引线柱串联，每所述二极管同时连接一根旁侧引线柱和所述根中间引线柱；一所述电池模块引出正极引线端，另一所述电池模块则引出负极引线端，两所述电池模块之间引出中间引线，三条所述引线分别连接于所述智能接线盒的三根引线柱，所述正极引线端和所述负极引线端分别连接两根所述旁侧引线柱，所述中间引线端连接所述中间引线柱；在组件正常工作时，所述二极管处于截止状态，对任意相连的所述电池模块的电路不发生任何作用；而在热斑效应发生时，为了避免烧毁所述防热斑叠瓦组件，与发生热斑的所述电池模块相连的所述二极管击穿短路该所述电池模块的电路，与正常的所述电池模块相连的所述二极管处于工作状态，同时所述中间引线替代被短路的那条引线，以保证未发生热斑的所述电池模块能够正常工作。
本发明的另一目的是提供一种防热斑叠瓦组件的集成框架结构，由于所述电池串的线路多，传统的线路连接方式较为复杂，需人工仔细操作，而通过设置一集成框架使得所述防热斑叠瓦组件制作流程简化，又能保证电路准确连接以及保证汇流条与不相干切片电池绝缘，能够减少人为操作时出错和提高工作效率。
本发明的另一目的是提供一种防热斑叠瓦组件的集成框架结构，其中所述电池片的正面间隔设置有若干负极主栅与若干细栅，所述负极主栅与所述细栅垂直相交连通，所述负极主栅将各所述细栅上的电流收集到一起通过所述集成框架输送出去，进一步通过对所述栅线垂直汇流处进行加宽处理，使得所述负极主栅收集更多的电流，从而提高了光伏叠瓦组件效率。
本发明的另一目的是提供一种防热斑叠瓦组件的集成框架结构，通过设置一集成框架于所述防热斑叠瓦组件的背面，既不影响所述防热斑叠瓦组件的受光面积，也容易返修。
本发明的另一目的是提供一种防热斑叠瓦组件及其集成框架结构和制作方法，其中所述防热斑叠瓦组件线路少易操作，采用智能线盒既可节约成本，又可以使组件更加的安全、防热斑，而且发电量更高。
本发明的另一目的是提供一种防热斑叠瓦组件及其集成框架结构和制作方法，其中所述防热斑叠瓦组件的输出效率相对于普通组件的输出效率得到进一步提高。
本发明的另一目的是提供一种防热斑叠瓦组件及其集成框架结构和制作方法，制作方法简单、省时省力，易于推广，避免火灾等安全隐患。
为了实现上述至少一个目的，本发明提供了一种防热斑叠瓦组件，其包括：
两个电池模块相串联形成一个平面装置，一所述电池模块引出正极引线端，另一所述电池模块则引出负极引线端，两所述电池模块之间引出中间引线端；
一智能接线盒，包括两个二极管和三根引线柱，其中两个所述二极管通过所述引线柱串联；以及
一集成框架，
其中所述正极引线端、所述负极引线端、所述中间引线端分别连接所述引线柱；在组件正常工作时，所述二极管处于截止状态，对任意相连的所述电池模块的电路不发生作用；而在热斑效应发生时，与发生热斑的所述电池模块相连的所述二极管击穿短路该所述电池模块的电路，另一与正常的所述电池模块相连的所述二极管处于工作状态，同时所述中间引线端替代被短路的所述电池模块的引线端，以保证未发生热斑的所述电池模块能够正常工作。
在一些实施例中，所述电池模块包括至少一电池串，所述电池串成矩阵排列，相邻两所述电池串的列头和列头之间，列尾和列尾之间都通过焊带并联连接。
在一些实施例中，至少一所述电池串优选为5个。
在一些实施例中，将一电池片切割成面积相同的至少一切片电池，前一片所述切片电池的背面搭接到后一片所述切片电池的正面，所述电池串由导电胶粘结至少一切片电池组成，前一切片电池的负极主栅粘结后一切片电池的正极主栅，两个相邻所述切片电池的所述正极主栅和所述负极主栅按照叠瓦形式电连接，通过此种叠瓦结构而不需要再使用互联条串接所述切片电池，降低互联条电阻对组件功率的影响，保证组件封装过程中的最小功率损失。
在一些实施例中，所述切片电池的正面均布有若干根间隔设置的细栅，所述负极主栅与所述细栅垂直相交汇流连通，通过对主栅与细栅之间、细栅与细栅之间的所有栅线汇流处进行加宽处理，从传统的0.04mm加宽到至少0.1mm，使得所述负极主栅收集到更多的电流。
在一些实施例中，至少一所述切片电池优选为34块。
在一些实施例中，一所述电池模块的各所述电池串中位于列头的所述切片电池被引出正极引线，相对的，位于列尾的所述切片电池被引出负极引线；另一所述电池模块的各所述电池串中位于列头的所述切片电池被引出负极引线，相对的，位于列尾的所述切片电池被引出正极引线；所述电池模块中的相邻两所述电池串的正极和负极在同一个安装平面的纵向上同向布置，从而使每所述电池串的正极与其相邻的所述电池串的正极的位置相互靠近，每所述电池串的负极与其相邻的所述电池串的负极的位置相互靠近。
在一些实施例中，所述集成框架设置于所述电池模块的背面，所述集成框架采用epe绝缘条复合汇流条精确裁切后定位粘贴而成，通过所述汇流条引出所述切片电池的电流，所述epe绝缘条起到隔离所述切片电池与所述汇流条不相接触以避免造成短路，通过所述集成框架简化了工作人员的操作步骤和缩短了层压工艺的时间。
在一些实施例中，位于列头和列尾的所述焊带弯折到所述电池模块的背面以连接于所述汇流条并通过所述epe绝缘条隔开避免短路。
在一些实施例中，所述电池串的正极引线和负极引线通过与所述集成框架的一汇流条焊接后，正极引线电性并联正极引线，负极引线电性并联负极引线；一电池模块从并联后的线路中位于第一行列头的电池串引出正极引线端，另一电池模块从并联后的线路中位于最后一行列头的电池串引出负极引线端，两所述电池模块位于列尾的串联线路中引出中间引线端。
在一些实施例中，所述智能接线盒的三根所述引线柱分为两根旁侧引线柱和一根中间引线柱，每所述二极管同时连接一个旁侧引线柱和所述中间引线柱，所述正极引线端和所述负极引线端分别连接两根所述旁侧引线柱，所述中间引线端连接所述中间引线柱。
优选地，所述集成框架为h型设计结构，所述集成框架两侧边段的长度匹配于所述防热斑叠瓦组件的纵向长度，所述集成框架的中间段长度匹配于所述防热斑叠瓦组件的横向长度。
根据本发明的另一方面，还提供了一种防热斑叠瓦组件的制作方法，相比同样规格的现有电池组件，通过设置两个电池模块和两个二极管的结构，来解决热斑问题的方式。本发明包含安装基板、边框、智能接线盒的整体构造没有改变，面积也不需要增加，在材料成本上仅增加了集成框架的部分，且使用单体智能接线盒，可以节约近一半的材料成本。同时本发明降低了增大组件面积带来的安全隐患，其制作的技术方案是这样的，其特征在于，通过以下步骤进行：电池片划片、切片电池进行叠片形成电池串、焊带浸泡处理、钢化玻璃—eva—电池模块-集成框架—eva—背板、中间检验、层压、去毛边、安装铝合金边框、安装单体智能接线盒、外观清理、组件测试、耐压测试、外观检验。
优选地，所述背板可以选择玻璃材质。
附图说明
图1为本发明实施例中一种防热斑叠瓦组件的电路原理图。
图2为本发明实施例中一种防热斑叠瓦组件的电池串正面印刷图。
图3为图2的局部放大图。
图4为本发明实施例中一种防热斑叠瓦组件的电池模块结构示意图。
图5为本发明实施例中一种防热斑叠瓦组件的集成框架结构示意图。
图6为本发明实施例中一种防热斑叠瓦组件正面结构示意图。
图7为本发明实施例中一种防热斑叠瓦组件背面的智能接线盒安装示意图。
图中为：
防热斑叠瓦组件100；
电池模块10、电池串110、切片电池111、正极主栅112、负极主栅113、细栅114、栅线汇流处115、正极引线端11、负极引线端12、中间引线端13、焊带14；
智能接线盒20、二极管21；
集成框架30、汇流条31、epe绝缘条32；
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
如图1至图7所示，根据本发明一优选实施例提供一种防热斑叠瓦组件100，其包括：两个电池模块10相串联形成一个平面装置，一所述电池模块10引出正极引线端11，另一所述电池模块10则引出负极引线端12，两所述电池模块10之间引出中间引线端13；一智能接线盒20，包括两个二极管21和三根引线柱，其中两个所述二极管21通过所述引线柱串联；以及一集成框架30，其中所述正极引线端11、所述负极引线端12、所述中间引线端13分别连接所述引线柱；在组件正常工作时，所述二极管21处于截止状态，对任意相连的所述电池模块10的电路不发生作用；而在热斑效应发生时，与发生热斑的所述电池模块10相连的所述二极管21击穿短路该所述电池模块10的电路，另一与正常的所述电池模块10相连的所述二极管21处于工作状态，同时所述中间引线端13替代被短路的所述电池模块10的引线端，以保证未发生热斑的所述电池模块10能够正常工作。
如图1所示的电路原理图，两个电池模块10相串联，各所述电池模块10包括5列电池串110，所述电池串110成矩阵排列，电池串与电池串之间并联，电池模块与电池模块之间串联，形成五并两串的电路原理。
具体地，相邻两所述电池串110的列头和列头之间，列尾和列尾之间都通过焊带14并联连接。具体地，将一电池片切割成面积相同的34块切片电池111，前一片所述切片电池111的背面搭接到后一片所述切片电池111的正面，所述电池串110由导电胶粘结34块切片电池111组成，前一切片电池111的负极主栅113粘结后一切片电池111的正极主栅112，两个相邻所述切片电池111的所述正极主栅112和所述负极主栅113按照叠瓦形式电连接，通过此种叠瓦结构而不需要再使用互联条串接所述切片电池111，降低互联条电阻对组件功率的影响，保证组件封装过程中的最小功率损失。特别值得一提的是，虽然本发明的各实施例中主要例举了5列电池串110构造电池模块11的方式，但是电池串110以及切片电池111的数量并不受此限制，因为根据本发明揭露的方法及结构，只需增加电池模块11的数量，可以适应更多的需求。
所述电池模块10的各所述电池串110中位于列头的所述切片电池111被引出正极引线，相对的，位于列尾的所述切片电池111被引出负极引线；另一所述电池模块10的各所述电池串110中位于列头的所述切片电池111被引出负极引线，相对的，位于列尾的所述切片电池111被引出正极引线；所述电池模块10中的相邻两所述电池串110的正极和负极在同一个安装平面的纵向上同向布置，从而使每所述电池串110的正极与其相邻的所述电池串110的正极的位置相互靠近，每所述电池串110的负极与其相邻的所述电池串110的负极的位置相互靠近。
此结构的叠瓦组件中，当所有所述切片电池111被遮挡时，被遮挡的所述切片电池111的电阻将变大，电流无法通过，使得所述电池串110的两极存在压降，此压降能够击穿与此电池串110串联的二极管21，只有被遮挡的所述切片电池111被与其串联的二极管21短路，其余的所述切片电池111由于另一二极管的作用均能够正常工作，将电能导出。能够避免此切片电池111发热烧毁所述防热斑叠瓦组件100，即避免了被遮挡的所述切片电池111产生热斑效应。而在现有技术中，当光伏组件中有所述切片电池111被遮挡时，将短路所有电池串110。本发明提供的防热斑叠瓦组件100与现有技术相比，当有切片电池111被遮挡时，没有遮挡的另一块电池模块11还能继续工作，具有较高的工作效率。
如图2至图3所示，所述切片电池111的正面均布有若干根间隔设置的细栅114，所述负极主栅113与所述细栅114垂直相交汇流连通，所述负极主栅113将各根所述细栅114上的电流收集到一起，通过对主栅与细栅之间、细栅与细栅之间的所有栅线汇流处115进行加宽处理，从传统的0.04mm加宽到至少0.1mm，使得所述负极主栅113收集更多的电流。经实验测试本发明的所述防热斑叠瓦组件100最大功率为293.94，以组件尺寸1623*1048来计算，组件效率＝293.94/(1623*1048)*1000＝17.28％(保留两位小数)，而普通组件的效率为16.9％。
所述集成框架30设置于所述电池模块10的背面，如图5所示，所述集成框架30采用复合汇流条31精确裁切后定位粘贴而成，通过所述汇流条31引出所述切片电池111的电流，所述epe绝缘条32起到隔离所述切片电池111与所述汇流条31不相接触以避免造成短路，通过所述集成框架30简化了工作人员的操作步骤和缩短了层压工艺的时间。
具体地，位于列头和列尾的所述焊带14弯折到所述电池模块10的背面以连接于所述汇流条31并通过所述epe绝缘条32隔开避免短路。
具体地，所述电池串110的正极引线和负极引线通过与所述集成框架30的汇流条31焊接后，正极引线电性并联正极引线，负极引线电性并联负极引线；一电池模块10从并联后的线路中位于第一行列头的电池串110引出正极引线端11，另一电池模块10从并联后的线路中位于最后一行列头的电池串110引出负极引线端12，两所述电池模块10位于列尾的串联线路中引出中间引线端13。
优选地，所述集成框架30为h型设计结构，所述集成框架30两侧边段的长度匹配于所述防热斑叠瓦组件100的纵向长度，所述集成框架30的中间段长度匹配于所述防热斑叠瓦组件100的横向长度。
具体地，所述智能接线盒20的三根所述引线柱分为两根旁侧引线柱和一根中间引线柱，每所述二极管21同时连接一个旁侧引线柱和所述中间引线柱，所述正极引线端11和所述负极引线端12分别连接两根所述旁侧引线柱，所述中间引线端13连接所述中间引线柱。
根据本发明的另一方面，还提供了一种防热斑叠瓦组件的制作方法，相比同样规格的现有电池组件，通过设置两个电池模块和两个二极管的结构，来解决热斑问题的方式。本发明包含安装基板、边框、智能接线盒的整体构造没有改变，面积也不需要增加，在材料成本上仅增加了集成框架的部分，且使用单体智能接线盒，可以节约近一半的材料成本。同时本发明降低了增大组件面积带来的安全隐患，其制作的技术方案是这样的，下面描述本发明的具体加工过程：电池片划片、切片电池进行叠片形成电池串、焊带浸泡处理、钢化玻璃—eva—电池模块-集成框架—eva—背板、中间检验、层压、去毛边、安装铝合金边框、安装单体智能接线盒、外观清理、组件测试、耐压测试、外观检验。
优选地，所述背板可以选择玻璃材质。
(1)电池片划片：采用激光或金刚石对一传统的光伏电池片进行划片，在光伏电池上形成50～150μm的深度，然后利用掰片装置对太阳电池沿划片的地方进行掰片，形成条状切片电池；如图2所示，在所述切片电池正面上等间距印刷有若干负极主栅和细栅，所述负极主栅宽度为1mm，所述细栅的宽度为0.4mm,所述正极主栅宽度为1.8mm，栅线垂直汇流处比传统的0.04mm加宽到0.1mm。
(2)叠瓦：若干个所述切片电池用导电胶粘结成一个平面形成矩形的电池串；
(3)焊带浸泡处理：取适量的焊带平铺在专用浸泡篮内，焊带放置要平直，然后倒入小于或等于专用浸泡篮2/3体积的助焊剂浸泡6分钟～8分钟，每次浸泡焊带重量不超过6kg；将浸泡篮中的焊带取出放在铁网盒内滤干2分钟～3分钟；再用用吹风机左右匀速摆动吹干焊带(吹风机与焊带垂直高度为2cm～5cm左右)，使焊带受热均匀,直到焊带表面应发白为止。合格的焊带表面残留物覆盖面积为80％以上；焊带必须使用缠绕膜包裹起来，避免氧化。
(4)正面焊接：相邻两所述电池串的列头和列尾分别焊上经过步骤3处理的焊带，焊带经过步骤3处理后必须尽快用导电胶连接于电池正面列头和列尾，最迟不得超过8小时；
(5)排焊：按照电路图将一定数量的经过正面焊接的电池串并联起来，组成一个带有正负极引线的电池模块；两个所述电池模块之间设置有中间引线；
(6)层叠：根据组件电流、电压的输出功率要求，将电池串进行并联排列组合，并将电池模块、钢化玻璃和裁切好的eva、集成框架按照一定的要求敷设；本方法通过集成框架集成汇流条和绝缘条的结构，简化了传统操作时需人工定位汇流条和绝缘条的步骤，缩短了层叠时间。
(7)中间检验：检查层叠好的待层压组件有无不良缺陷，确保组件层压一次合格率；
(8)组件层压：将层叠好的产品放入层压机内，通过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热使eva熔化将电池、玻璃和背板粘接在一起；
(9)修边：层压时eva熔化后由于压力而向外延伸固化形成毛边，所以层压完毕应将其切除；
(10)装框：给玻璃组件安装铝合金边框，边框内用硅胶填充满，可以增加组件的强度，进一步密封电池组件，并延长电池的使用寿命；
(11)安装智能接线盒：在组件背面引线处安装一个单体智能接线盒，以利于组件与组件之间或其他设备间的可靠连接；
(12)外观清理：去除铝边框外面的保护膜，清除组件表面脏污；
(13)组件测试：测试其输出电特性，对组件的输出功率进行标定；
(14)耐压测试：在组件边框和电极引线间施加一定的电压，测试组件的耐压性和绝缘强度，以保证组件在恶劣的自然条件(雷击等)下不被损坏；
(15)外观检验：检查组件外观有无缺陷存在，对外观进行等级判定；
(16)包装入库：将组件按的同规格、同功率、同等级的要求进行包装入库。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。