一种光伏组件论文和设计-吕俊

全文摘要

本实用新型提供了一种光伏组件，其包括：四个电池串组和四个旁路二极管；四个电池串组依次串联连接；电池串组包括多个相互并联的电池串，电池串包括多个依次串联连接的电池片；每个电池串组对应并联设置一个旁路二极管，且旁路二极管的正极与电池串组的电池串的负极电性连接，旁路二极管的负极与电池串组的电池串的正极电性连接，本实用新型基于固定版型尺寸的光伏组件，增加了旁路二极管的数量，在发生电池片遮挡时，降低了停止工作的电池片的面积，最大程度地维持了发生遮挡时光伏组件的输出功率。

主设计要求

1.一种光伏组件，其特征在于，所述光伏组件包括：四个电池串组和四个旁路二极管；四个所述电池串组依次串联连接；所述电池串组包括多个相互并联的电池串，所述电池串包括多个依次串联连接的电池片；每个所述电池串组对应并联设置一个所述旁路二极管，且所述旁路二极管的正极与所述电池串组的电池串的负极电性连接，所述旁路二极管的负极与所述电池串组的电池串的正极电性连接。

设计方案

1.一种光伏组件，其特征在于，所述光伏组件包括：

四个电池串组和四个旁路二极管；

四个所述电池串组依次串联连接；

所述电池串组包括多个相互并联的电池串，所述电池串包括多个依次串联连接的电池片；

每个所述电池串组对应并联设置一个所述旁路二极管，且所述旁路二极管的正极与所述电池串组的电池串的负极电性连接，所述旁路二极管的负极与所述电池串组的电池串的正极电性连接。

2.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，

所述电池串组为矩形结构；

所述四个电池串组形成“田”字型结构。

3.根据权利要求2所述的光伏组件，其特征在于，所述光伏组件的正极和负极设置在所述“田”字型结构的长边中点或短边中点。

4.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，在所述电池串包括的多个依次串联连接的电池片中，相邻所述电池片之间采用电性连接件进行电性连接。

5.根据权利要求4所述的光伏组件，其特征在于，所述电性连接件为导电胶；

在所述电池串包括的多个依次串联连接的电池片中，所述电池片的负极堆叠设置在相邻电池片的正极表面，且所述电池片的负极与相邻电池片的正极之间采用所述导电胶进行电性连接。

6.根据权利要求4所述的光伏组件，其特征在于，所述电性连接件为焊带。

7.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述相邻电池串组之间设置有汇流条，所述电池串组的电池串与相邻电池串组的对应电池串之间，通过所述汇流条串联连接。

8.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述电池串组包括三个相互并联的电池串，所述电池片为1\/N切片电池片，其中，3≤N≤6。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及光伏技术领域，尤其涉及一种光伏组件。

背景技术

光伏组件也叫太阳能电池板，是太阳能发电系统中的核心部分，其作用是将太阳能转化为电能，为了达到对光伏组件增效的目的，可以采用半片光伏组件的设计，具体是将标准规格电池片(156毫米×156毫米)均匀切割为两片(156毫米×78毫米)，然后用焊带进行电气连接。使得其由串阻引起的功率的理论损耗降低至原先整片组件的四分之一，同时发电工作的温度也较整片光伏组件有所降低，使得半片光伏组件整体功率得到显著提升。

目前，参照图1，常见的半片光伏组件包括A、B、C、D、E、F六个区域和3个旁路二极管1，其中每个区域由多个串联连接的电池片2构成，其次，区域A与区域B并联，构成电池串组1；区域C与区域D并联，构成电池串组2；区域E与区域F并联，构成电池串组3；最后，电池串组1、电池串组2、电池串组3再整体串联起来，每个电池串组都反并联一个旁路二极管1，每一个旁路二极管1都负责整个组件的一个电池串组，当有一片电池片2出现热斑时，整个组件三分之一的电池片2都会被短路，造成三分之一的功率损失；而当两个旁路二极管1所负责的电池串中均有电池片2被遮挡时，会造成三分之二的功率损失，以此类推。

但是，目前方案中，半片光伏组件在应用过程中，对组件整体效率的提升效果并不是非常显著，具体表现在组件中有电池片2被遮挡时，组件损失的功率较大，通常为33％、66％或者100％。如，在图1中，假设仅当区域B和区域D中有电池片2被遮挡，在旁路二极管1的作用下，会使得区域B、区域D、区域A和区域C都停止工作，造成较大的功率损失。

实用新型内容

本实用新型提供一种光伏组件，以解决现有技术中光伏组件有电池片被遮挡时，组件损失的功率较大的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种光伏组件，所述光伏组件包括：

四个电池串组和四个旁路二极管；

四个所述电池串组依次串联连接；

所述电池串组包括多个相互并联的电池串，所述电池串包括多个依次串联连接的电池片；

可选的，所述电池串组为矩形结构；

所述四个电池串组形成“田”字型结构。

可选的，所述光伏组件的正极和负极设置在所述“田”字型结构的长边中点或短边中点。

可选的，在所述电池串包括的多个依次串联连接的电池片中，相邻所述电池片之间采用电性连接件进行电性连接。

可选的，所述电性连接件为导电胶，

所述电性连接件为焊带。

可选的，所述相邻电池串组之间设置有汇流条，所述电池串组的电池串与相邻电池串组的对应电池串之间，通过所述汇流条串联连接。

可选的，所述电池串组包括三个相互并联的电池串，所述电池片为1\/N切片电池片，其中，3≤N≤6。

本实用新型提供了一种光伏组件，光伏组件包括：四个电池串组和四个旁路二极管；四个电池串组依次串联连接；电池串组包括多个相互并联的电池串，电池串包括多个依次串联连接的电池片；每个电池串组对应并联设置一个旁路二极管，且旁路二极管的正极与电池串组的电池串的负极电性连接，旁路二极管的负极与电池串组的电池串的正极电性连接，本实用新型基于固定版型尺寸的光伏组件，增加了旁路二极管的数量，在发生电池片遮挡时，降低了停止工作的电池片的面积，最大程度地维持了发生遮挡时光伏组件的输出功率，并且本实用新型还可以兼用于不同主栅数量的光伏组件，也适用于常规整片组件、半片组件、三分之一切片组件、四分之一切片组件等电路设计。

附图说明

图1是本实用新型背景技术提供的一种光伏组件的结构图；

图2是本实用新型实施例提供的一种光伏组件的结构图；

图3是本实用新型实施例提供的一种电池串的结构图；

图4是本实用新型实施例提供的另一种光伏组件的结构图；

图5是本实用新型实施例提供的另一种电池串的结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面通过列举几个具体的实施例详细介绍本实用新型提供的一种光伏组件。

参照图2，示出了本实用新型实施例提供的一种光伏组件的结构图。该光伏组件包括：四个电池串组、四个旁路二极管20；四个电池串组具体包括：电池串组10，电池串组11，电池串组12和电池串组13；四个电池串组依次串联连接，并可以设置在预设尺寸的边框30中。

进一步参照图3，示出了本实用新型实施例提供的一种电池串的结构图，电池串组包括多个相互并联的电池串101，电池串101包括多个依次串联连接的电池片102；每个电池串组对应并联设置一个旁路二极管20，且旁路二极管20的正极与电池串组的电池串102的负极电性连接，旁路二极管20的负极与电池串组的电池串102的正极电性连接。

在本实用新型实施例中，光伏组件还包括：前盖板和后盖板；前盖板和后盖板设置在边框上，且前盖板覆盖四个电池串组的受光面，后盖板覆盖四个电池串组的背光面，在前盖板、后盖板与电池片之间还覆设有封装材料层。

在装配光伏组件的过程中，需要将透明面板和电池片进行封装，因此可以按照透明面板+封装材料+电池片的顺序，在一定工艺下组合封装，得到光伏组件成品。需要说明的是，封装材料层可以由乙烯-乙酸乙烯共聚物材料(EVA，ethylene-vinyl acetatecopolymer)或者聚烯烃弹性体材料(POE，Polyolefin elastomer)制成，这两种材料具有高度透光性，且具有较强的粘性，能够在封装光伏组件的基础上，保证光伏组件的透光性能。

在本实用新型实施例中，图2以12主栅的三分之一切片光伏组件为例进行说明，其中，所用的电池片102均为对标准规格电池片进行三等分切割所得。并且图2示出的边框30的尺寸按照常见的72型(6×12)光伏组件版型进行设计，另外，本实用新型实施例也可以应用于60型(6×10)光伏组件版型。

进一步的，旁路二极管20是指在光伏组件中反向并联于电池串组的两端二极管，能够有效地防止电池串组区域的电池片因热斑效应而烧毁，是光伏组件的重要组成部分。旁路二极管20可以防止电池片在强光下由于部分遮挡，造成其中一些区域因为得不到光照而成为负载，产生严重发热并受损的现象发生。

具体的，光伏组件的一串联支路中被遮蔽的电池片，将被当作负载消耗其他有光照的电池片所产生的能量，被遮蔽的电池片此时会发热，这就是热斑效应。这种效应能严重的破坏光伏组件，使得有光照的电池片所产生的部分能量，都可能被遮蔽的电池片所消耗。

因此，当电池片102出现热斑效应不能发电时，旁路二极管20起旁路作用，让其它电池片102所产生的电流从二极管流出，使光伏组件继续发电，不会因为某一片电池片出现问题而产生发电电路不通的情况。

在电池串的两端并联旁路二极管20，则旁路二极管20开始工作，将被遮挡的一串电池片对应的区域旁路掉，保证光伏组件工作正常，并保护了被遮挡的电池片不会被损坏。但是，即使这样，被旁路掉的那部分区域中没有被遮盖的电池片也无法正常发电，是一种损失。

因此，为了进一步降低因旁路作用而造成的功率损失，并将光伏组件的电路设计布局在常用的光伏组件版型中，本实用新型实施例将光伏组件的电池片部分设计为四个电池串组，四个电池串组整体呈串联关系，每一个电池串组都由三串电池串101并联构成，每串电池串101又由18片三分之一片的电池片102串联构成，除此以外，每个电池串组再反并联一个旁路二极管20，使得整个光伏组件共有四个旁路二极管20。而光伏组件的正负极引出设计同侧，形成U型回路。

需要说明的是，本实用新型实施例还适用其他主栅数量不同的光伏组件，如5主栅、6主栅、7主栅等。另外，本实用新型实施例中的电池片102还可以为对标准规格电池片进行二等分、四等分等切割所得，其中，当电池片102为对标准规格电池片进行二等分切割时，电池串组中一串电池串包括12片电池片；当电池片102为对标准规格电池片进行四等分切割时，电池串组中一串电池串包括16片电池片。

进一步的，若采用60版型的光伏组件尺寸，则当电池片102为对标准规格电池片进行二等分切割时，电池串组中一串电池串包括10片电池片；当电池片102为对标准规格电池片进行三等分切割时，电池串组中一串电池串包括15片电池片；当电池片102为对标准规格电池片进行四等分切割时，电池串组中一串电池串包括20片电池片。

另外，若采用其他版型的光伏组件尺寸，每个电池串组中还可以增加一串并联的电池串，使得达到一个电池串组中包括四个相互并联的电池串，以降低每一电池串上的热损耗。

在本实用新型实施例中，参照图2，假设当电池串组13中有电池片102存在遮挡现象，则在电池串组13对应的旁路二极管20作用下，可以仅使得整个电池串组13停止工作，此时功率损耗仅为25％，远低于现有技术的图1中最低功率损耗33％。

综上所述，本实用新型实施例提供的一种光伏组件，包括：四个电池串组和四个旁路二极管；四个电池串组依次串联连接；电池串组包括多个相互并联的电池串，电池串包括多个依次串联连接的电池片；每个电池串组对应并联设置一个旁路二极管，且旁路二极管的正极与电池串组的电池串的负极电性连接，旁路二极管的负极与电池串组的电池串的正极电性连接，本实用新型基于固定版型尺寸的光伏组件，增加了旁路二极管的数量，在发生电池片遮挡时，降低了停止工作的电池片的面积，最大程度地维持了发生遮挡时光伏组件的输出功率，并且本实用新型还可以兼用于不同主栅数量的光伏组件，也适用于常规整片组件、半片组件、三分之一切片组件、四分之一切片组件等电路设计。

可选的，参照图2，电池串组为矩形结构；四个电池串组形成“田”字型结构。

可选的，参照图2，光伏组件的正极和负极设置在“田”字型结构的长边中点或短边中点。

在本实用新型实施例中，基于常用的60型(6×10)光伏组件版型和72型(6×12)光伏组件版型，其结构均为矩形，因此，在本实用新型实施例中，可以采用矩形结构的电池串组，并使得四个电池串组两两对称形成“田”字型结构。其目的是为了匹配常用的60型(6×10)光伏组件版型和72型(6×12)光伏组件版型结构，使得光伏组件的正极和负极处于同一侧，形成U型回路结构。当然，在不考虑光伏组件版型的情况下，光伏组件的四个电池串组还可以排列成其他形状，如四个电池串组形成“一”字型结构等。另外，四个电池串组由于是串联，所以电池串组中并联的电池串101数量，及电池片102的大小必须一致，否则会导致电流不匹配。

具体的，图2示出了光伏组件的正极和负极设置在“田”字型结构的短边中点的设计方案。另外，还可以参照图4，其示出了光伏组件的正极和负极设置在“田”字型结构的长边中点的设计方案。

可选的，图3，在电池串101包括的多个依次串联连接的电池片102中，相邻电池片102之间采用电性连接件40进行电性连接。

在本实用新型实施例中，为了保证电池串101中相邻电池片102之间的电性连接，可以使得每块电池片102的正极均与之前一块电池片102的负极通过电性连接件40进行电气连接，完成电池片102的串联。

可选的，在本实用新型实施例的一种实现方式中，电性连接件40包括焊带。

在该实现方式中，相邻电池片102之间可以留有一定的间隙，用于布置电性连接件40，电性连接件40可以为焊带，焊带可以为镀锡铜带，具有良好的电气性能。

可选的，参照图5，在本实用新型实施例的另一种实现方式中，电性连接件包括导电胶50，在电池串101包括的多个依次串联连接的电池片102中，电池片102的负极堆叠设置在相邻电池片102的正极表面，且电池片102的负极与相邻电池片102的正极之间采用导电胶50进行电性连接。

在该实现方式中，电池串101的布置也可以采用叠瓦结构，通过类似屋顶瓦片的堆叠结构，提高光伏组件的紧凑型，减少其占用空间。

可选的，参照图2，相邻电池串组之间设置有汇流条60，电池串组的电池串与相邻电池串组的对应电池串之间，通过汇流条60串联连接。在本实用新型实施例中，汇流条60用于将相邻电池串组进行串联连接，具体为电池串两端的电池片与汇流条通过电性连接件相连。另外，还可以在汇流条60上布置旁路二极管20，起到对光伏组件的保护作用。

可选的，电池串组包括三个相互并联的电池串，电池片为1\/N切片电池片，其中，3≤N≤6。

在本实用新型实施例中，基于常见的60型(6×10)光伏组件版型和72型(6×12)光伏组件版型，以及标准规格的电池片尺寸(156毫米×156毫米)，优选的，每个电池串组可以包括三个相互并联的电池串。另外，本实用新型实施例中的电池片102还可以为对标准规格电池片进行1\/N等分切割所得，3≤N≤6，其中，当电池片102为对标准规格电池片进行二等分切割时，电池串组中一串电池串包括12片电池片；当电池片102为对标准规格电池片进行四等分切割时，电池串组中一串电池串包括16片电池片。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

设计图

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主设计要求

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