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太阳能电池组件的制作方法

文档序号:24893410发布日期:2021-04-30 13:21
太阳能电池组件的制作方法

本发明涉及太阳能电池组件。



背景技术:

现有技术中,广泛已知有包括含有与由多个太阳能单电池串联连接而形成的多个电池串并联连接的旁路二极管的端子盒的太阳能电池组件(例如,参照专利文献1)。当构成太阳能电池组件的一部分太阳能单电池处于某障碍物的阴影中而发电变得不充分时,有该单电池发热而产生被称为热点的现象的情况。于是,通过以相对于太阳能单电池的正常时的输出成为反向偏压的方式连接旁路二极管,使电流避开(绕过)含有发电量下降的太阳能单电池的电池串而流动,来防止热点的产生。即该情况下,电流经由旁路二极管而流动。

在电流流经旁路二极管的状态下,被绕过的一部分电池串对发电不具有贡献,因此,优选这样的状态可迅速解除。当电流流经旁路二极管时,二极管的温度上升,因而只要检测该温度上升并将检测信息发送至外部装置,就能够迅速地掌握一部分电池串被绕过的情况从而应对问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2013-030627号公报



技术实现要素:

发明要解决的课题

但是,为了检测旁路二极管的温度并将检测信息发送至外部装置,需要对太阳能电池组件设置检测二极管的温度的检测部和处理检测部的信号并向外部装置发送的处理部。但是,构成处理部的半导体元件一般不耐热,因而需要防止因热导致的处理部的损伤。此外,不引起太阳能电池组件的重量增加、成本增加这样的问题地、准确地检测旁路二极管的温度很重要。

用于解决课题的方法

本公开涉及的太阳能电池组件包括多个电池串和端子盒,其中,所述多个电池串分别含有多个太阳能单电池和配线件,且通过所述配线件将相邻的所述太阳能单电池串联连接而形成,所述多个端子部与从所述多个电池串的至少1个延伸的输出用配线件电连接。所述端子盒包括:输出线,其将所述多个端子部与外部的直流交流转换装置电连接;多个旁路二极管,其与所述多个端子部电连接,且相对于所述多个电池串电性并联;检测部,其检测所述多个旁路二极管中的至少1个的温度;处理部,其经由所述输出线将识别信息和检测信息输出至外部装置;和壳体,其至少收纳所述多个端子部和所述多个旁路二极管,所述处理部与所述多个旁路二极管的最短距离比所述检测部与所述多个旁路二极管的最短距离长。

发明效果

根据本公开的太阳能电池组件,能够防止因热造成的处理部的损伤、误动作,并迅速且准确地检测检测旁路二极管的温度。

附图说明

图1是从受光面侧观察作为实施方式的一例的太阳能电池组件的俯视图,是将端子盒及其附近放大示出的图。

图2是作为实施方式的一例的端子盒的俯视图。

图3是表示端子盒的变形例的图。

图4是表示端子盒的变形例的图。

图5是表示端子盒的变形例的图。

具体实施方式

以下,参照附图对本公开的太阳能电池组件的实施方式进行详细的说明。另外,实施方式的说明中所参照的附图是示意性地进行记载的图,所以存在附图中描画的构成要素的尺寸比例等与实物不同的情况。具体的尺寸比例等应参考实施方式的说明进行判断。本公开涉及的太阳能电池组件不限于以下说明的实施方式,另外起初就设想了将下文说明的多个实施方式的构成要素进行组合或者删除一部分构成要素的情况。

在本说明书中,太阳能电池组件和太阳能单电池的“受光面”是指太阳光主要入射(超过50%~100%)的面,“背面”是指受光面相反侧的面。受光面、背面这些用词对端子盒等其他构成要素也适用。

如图1所示例那样,太阳能电池组件10包括太阳能电池板11和设置于太阳能电池板11的周缘的框架12。太阳能电池板11包括:多个太阳能单电池13;设置于太阳能单电池13的受光面侧的第1保护部件;和设置于太阳能单电池13的背面侧的第2保护部件。多个太阳能单电池13由第1保护部件和第2保护部件夹持,并由填充于在各保护部件之间的密封材料密封。另外,太阳能电池组件10也可以是不具有框架12的所谓无框架组件。

太阳能单电池13包括通过接收太阳光而生成载流子的光电转换部。光电转换部例如含有半导体基片和形成于半导体基片上的非晶半导体层。光电转换部的受光面上形成有受光面电极,背面上形成有背面电极。背面电极形成为比受光面电极的面积大。电极也可以含有多个副栅线和多个主栅线。副栅线是在光电转换部上的较大的范围形成的细线状的电极,主栅线是从副栅线收集载流子的电极。另外,太阳能单电池13的结构无特别限制,也可以采用仅在光电转换部的背面上形成有电极的结构。此外,也可以在非晶半导体层上形成有透明导电层。

第1保护部件能够使用玻璃基片、树脂基片、树脂膜等具有透光性的部件。其中,从耐火性、耐久性等观点出发,优选使用玻璃基片。第2保护部件即可以与第1保护部件相同,使用透明的部件,也可以使用不透明的部件。第2保护部件的一例为树脂膜。作为适用于密封材料的树脂的例子,可列举聚烯烃、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(eva)等。

太阳能电池组件10分别含有多个太阳能单电池13和多个配线件14,包括利用配线件14将相邻的太阳能单电池13串联连接而形成的多个电池串15。配线件14通常是以铝或铜等金属为主要成分的细长的导线,被称为互连器或单电池接线。配线件14在相邻的太阳能单电池13之间沿太阳能电池组件10的厚度方向弯曲,使用焊锡等导电性粘接剂等将一个太阳能单电池13的受光面和另一个太阳能单电池13的背面分别电连接。例如在光电转换部的各面上设置3根主栅线,配线件14分别电连接于各主栅线上。

太阳能电池组件10包括端子盒17,该端子盒17含有与从多个电池串15的至少1个延伸的输出用配线件16电连接的多个端子部18(参照后文所述的图2)。端子盒17例如使用粘接剂而固定于太阳能电池板11的背面。输出用配线件16与多个电池串15电连接,从其一部分将由多个电池串15发出的电力向太阳能电池板11的外部取出。输出用配线件16与从配置于电池串15一端的太阳能单电池13的端部延伸的配线件14连接,被向太阳能电池板11的背面侧引出,并与端子盒17的端子部18连接。

太阳能电池组件10通常包括将相邻的电池串15彼此电连接的搭接配线件。在本实施方式中,设有6个电池串15,利用多个搭接配线件将6个电池串15串联连接。输出用配线件16设有4个,其中,输出用配线件16b、16c也作为连接相邻的电池串15彼此的搭接配线件而发挥作用。在正常的发电状态下,电流在由串联连接的电池串15群组和与其两端连接的输出用配线件16a、16b构成的电路中流动。

如图2所示,端子盒17包括:多个端子部18;输出线19,其将多个端子部18和外部的直流交流转换装置50电连接;多个旁路二极管20,其对多个电池串15并联连接;和壳体21。1个旁路二极管20与2个端子部18电连接。端子部18通过熔接、焊锡等而与输出用配线件16电连接。端子部18a与输出用配线件16a连接,端子部18b与输出用配线件16b连接,端子部18c与输出用配线件16c连接,端子部18d与输出用配线件16d连接。

端子盒17还包括检测部25和处理部26,所述检测部25检测多个旁路二极管20的至少1个的温度或其异常状态,所述处理部26经由输出线19向监视装置51输出检测部25的识别信息和检测信息。监视装置51例如是用于监视太阳能电池组件10的发电状态的能量管理系统的控制器、服务器等。监视装置51也可以是平板终端、智能手机等。另外,检测部25的检测信息也可以输出到监视装置51以外的各种外部装置中。

作为经由作为电力线的输出线19将含有规定信息的信号从处理部26发送至监视装置51的方法,能够使用现有公知的低速电力线载波通信(低速plc)、高速电力线载波通信(高速plc)等。监视装置51例如能够包括含有使电和信号分离的滤波器的plc调制解调器。

在图2中,在监视装置51的下游侧图示出了直流交流转换装置50,但直流交流转换装置50与监视装置51的连接关系无特别限定。输出线19可以相对于直流交流转换装置50和监视装置51并联连接。另外,直流交流转换装置50是将由太阳能电池组件10发出的直流电力转换为通常的电子设备所使用的交流电力的装置,通常被称为电力调节器。

多个端子部18借由多个旁路二极管20串联连接,从而形成一部分太阳能单电池13发生异常时的旁路电路。旁路电路通过对由相邻的2个电池串15构成的组并联连接旁路二极管20而形成。在本实施方式中,设有4个端子部18,3个旁路二极管20,电池串15的群组中含有3个组(簇)。

多个旁路二极管20与各簇并联连接为相对于各太阳能单电池13正常时的输出成为反向偏压。在本实施方式中,配置为4个端子部18排成一列,在配置于列的两端的端子部18a、18d分别连接有输出线19。此外,旁路二极管20x与端子部18a、18b连接,旁路二极管20y与端子部18b、18c连接,旁路二极管20z与端子部18c、18d连接。

端子盒17的壳体21至少收纳多个端子部18和多个旁路二极管20。在本实施方式中,壳体21中还收纳有检测部25和处理部26。壳体21在俯视时具有大致矩形形状,包括配置有端子部18、旁路二极管20等的基部23和竖立设置于基部23的周缘部的侧壁部24。

壳体21的朝向太阳能电池板11侧的面大幅开口,该开口部通过将壳体21安装于太阳能电池板11的背面而由面板闭塞。在基部23上形成有在多个端子部18的排列方向上较长的供输出用配线件16通过的开口22。另外,端子盒17中填充有硅树脂等而将开口22闭塞,并将端子部18、旁路二极管20等密封。

在太阳能电池组件10的发电状态正常的情况下,电流不流过旁路二极管20,电流也不流过输出用配线件16b、16c和端子部18b、18c。另一方面,当一部分太阳能单电池13处于某个障碍物的背光处而发电不充分时,该单电池成为电阻体,消耗电力并产生反向偏压,因此旁路二极管20工作。由此,会绕过含有该太阳能单电池13的电池串15(簇)。在电流流过旁路二极管20时,旁路二极管20的温度上升,因而只要检测该温度上升并将检测信息发送至监视装置51,就能够迅速地掌握一部分电池串15被绕过的情况从而应对问题。

如上所述,端子盒17包括检测部25和处理部26。检测部25检测旁路二极管20的温度上升,处理部26处理该检测信号并向监视装置51发送。另外,检测部25和处理部26由未图示的电缆连接,检测部25的检测信号被输出至处理部26。为了分别检测多个旁路二极管20的温度,优选设置多个检测部25。

检测部25例如含有能够检测旁路二极管20的温度的热敏电阻等半导体元件。为了准确地测定旁路二极管20的温度,检测部25优选设置于旁路二极管20附近。检测部25也可以固定于旁路二极管20的表面,也可以在旁路二极管20附近固定于壳体21的基部23。在本实施方式中,设置有与旁路二极管20相同个数的检测部25。多个检测部25将旁路二极管20的温度或其异常状态的检测信号与各个识别信号(地址)一同输出至处理部26。除检测部信息以外,各个检测部25也可以输出各种各样的识别信息。

处理部26例如含有处理检测部25的检测信号并向监视装置51的发送的半导体元件。处理部26与输出线19电连接,经由输出线19将检测部25的识别信息和检测信息发送至监视装置51。即利用处理部26将确定检测部25的识别信息和旁路二极管20的温度相关的检测信息在建立关联的状态发送至监视装置51。另外,识别信息中也可以含有确定搭载有端子盒17的太阳能电池组件10的识别信息或其相关信息。例如产品编号或制造年月日等。

处理部26例如由微型计算机构成,含有作为运算处理部的处理器(cpu)、由ram、rom等构成的存储部、和输入输出端口等。cpu具有读出预先存储于存储部的控制程序并实行的功能。处理部26(cpu)也可以含有开关元件,其通过基于检测部25的检测信号开关而生成含有检测信息的信号。

处理部26与多个旁路二极管20的最短距离l1比检测部25与多个旁路二极管20的最短距离l2长。检测部25优选设置于旁路二极管20附近,但与构成检测部25的半导体元件相比,构成处理部26的半导体元件不耐热,因此优选设置于远离旁路二极管20的位置。因此,以至少最短距离l1>最短距离l2的方式配置处理部26。该情况下,能够防止旁路二极管20的热造成的处理部26的损伤、误动作,并准确地检测旁路二极管20的温度。

在图2所示的例子中,在俯视端子盒17时,沿与旁路二极管20x、20y、20z排列的方向(以下,作为横向)正交的方向(以下,作为纵向)并排配置有旁路二极管20y和处理部26。另外,端子部18和旁路二极管20配置于壳体21的纵向中央部。处理部26在与各旁路二极管20中相距最近的旁路二极管20y之间,与检测部25隔开比旁路二极管20的最短距离l2长的间隙而配置。处理部26配置为与旁路二极管20在纵向上不重叠。

处理部26配置于引出输出线19的壳体21的纵向的一端侧。该情况下,易于将处理部26与输出线19连接。处理部26既可以固定于壳体21的基部23,也可以固定于侧壁部24。处理部26可以配置为与多个旁路二极管20的最短距离l1比检测部25彼此的最短距离l3长。

如图3所示例那样,端子盒17也可以包括设置于处理部26与多个旁路二极管20之间的遮蔽壁30。遮蔽壁30设置为沿多个旁路二极管20排列的横向将处理部26与各旁路二极管20隔离。遮蔽壁30例如竖立设置于基部23,与太阳能电池板11的背面抵接。通过设置遮蔽壁30能够阻断旁路二极管20的热,热难以传递至处理部26。

如图4所示例那样,处理部26也可以配置于壳体21的外侧表面。该情况下,与将处理部26配置于壳体21的内部的情况相比,处理部26与多个旁路二极管20的最短距离l1长,并且因基于壳体21的放热效果,能够进一步降低对于处理部26的热影响。可以在壳体21形成侧壁部24向内侧凹陷的凹部31,处理部26可以安装于凹部31。处理部26例如使用粘接剂相对于壳体21的外侧表面进行固定。

为了提高壳体21的放热性能,最好使用金属壳体、放热片等。

如图5所示例那样,处理部26可以隔着供输出用配线件16通过的开口22配置于多个旁路二极管20的相反侧。此外,在处理部26与旁路二极管20之间存在开口22和端子部18。该情况下,能够增长处理部26与多个旁路二极管20的最短距离l1,并且热传导性因开口22而下降,因此能够进一步降低对于处理部26的热影响。处理部26例如使用粘接剂等固定于设置于开口22的缘部的侧壁部24。在图5所示的例子中,处理部26经由端子部18与输出线19连接。

如上所述,根据包括上述构成的太阳能电池组件10,能够防止因旁路二极管20的热而造成的处理部26的损伤、误动作,并利用检测部25迅速且准确地检测旁路二极管20的温度或异常状态。而且,通过检测旁路二极管20的温度上升并将检测信息发送至监视装置51,能够迅速地掌握一部分电池串15被绕过的情况从而应对问题。

附图标记说明

10太阳能电池组件

11太阳能电池板

12框架

13太阳能单电池

14配线件

15电池串

16输出用配线件

17端子盒

18端子部

19输出线

20旁路二极管

21壳体

22开口

23基部

24侧壁部

25检测部

26处理部

30遮蔽壁

50直流交流转换装置

51监视装置。

再多了解一些
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