[發(fā)明專利]光伏旁路器件及應(yīng)用該器件的保護(hù)電路、接線盒及發(fā)電系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310346331.6
• 申請(qǐng)日: 2013-08-10
• 公開（公告）號(hào): CN103413851A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮春陽(yáng);戴勝?gòu)?qiáng);高圣超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 馮春陽(yáng);浙江美晶科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L31/048
• 分類號(hào): H01L31/048;H01L23/373
• 代理公司: 湖州金衛(wèi)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33232
• 代理人: 趙衛(wèi)康

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)，特別涉及光伏旁路器件及應(yīng)用該器件的保護(hù)電路、接線盒及發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，以太陽(yáng)能為代表的光伏新能源產(chǎn)業(yè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展；為了提高當(dāng)前太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的可靠性，克服太陽(yáng)能電池組件不可回避的“熱班”效應(yīng)，工業(yè)界采用的方式是為之提供旁路保護(hù)，如每12-24片串聯(lián)連接的電池片提供一個(gè)旁路通路。

美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)光伏測(cè)試實(shí)驗(yàn)室G?Tamizh?Mani等人在“Photovoltaics?International”雜志2008年8月發(fā)表文章“Failure?Analysis?of?Design?Qualification?Testing?2005?vs.2007”指出：根據(jù)IEC61215/IEEE1262標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)1997-2005年間安裝在現(xiàn)場(chǎng)的1200個(gè)組件，以及2005-2007年間安裝在現(xiàn)場(chǎng)的1000個(gè)組件，進(jìn)行重新測(cè)試發(fā)現(xiàn)：旁路二極管相關(guān)的失效率表現(xiàn)為：1997-2005年間約為4%，而2005-2007年間約為31%；主要表現(xiàn)為熱應(yīng)力引起近年來(lái)旁路二極管的失效率急劇增加。

上述發(fā)現(xiàn)，其原因在于：在太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的早期，由于電池片尺寸較小、電池片的光電轉(zhuǎn)換效率較低等原因，電池組件的工作電流比較小，故早期的旁路二極管通常采用PN結(jié)整流二極管；近年來(lái)，在巨大市場(chǎng)需求驅(qū)動(dòng)下，太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)快速進(jìn)步，電池片的尺寸越來(lái)越大，電池片的光電轉(zhuǎn)換效率越來(lái)越高，如美國(guó)Sunpower公司的背接觸電池片商業(yè)化轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到22%以上,導(dǎo)致電池組件的工作電流已經(jīng)達(dá)到10A的數(shù)量級(jí)；如再采用PN結(jié)整流二極管，其在旁路工作狀態(tài)下的功耗將達(dá)到10W以上，PN結(jié)旁路二極管將不能承受自身的熱功耗，因此近年來(lái)，工業(yè)界已經(jīng)將旁路二極管改為正向壓降更低的肖特基Schottky整流二極管替代；典型的肖特基整流二極管在10A下的正向壓降約0.5V左右，因此功耗在5W左右，然而此功耗仍然是一個(gè)很高的功耗，對(duì)旁路二極管的可靠性提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，未來(lái)電池片尺寸進(jìn)一步變大，光電轉(zhuǎn)換效率將進(jìn)一步提高，電池組件工作電流進(jìn)一步加大，上述旁路二極管的發(fā)熱問(wèn)題，將變得更加嚴(yán)重，進(jìn)而產(chǎn)生嚴(yán)重的可靠性問(wèn)題。

造成旁路二極管近年來(lái)高失效率的主要原因，是由于對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電各種運(yùn)行工況下，其旁路二極管器件芯片設(shè)計(jì)不論是PN結(jié)整流二極管還是Schottky整流二極管、器件封裝設(shè)計(jì)，以及太陽(yáng)能接線盒結(jié)構(gòu)熱、電設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致的，因此所謂太陽(yáng)能組件壽命25-30年的承諾形同虛設(shè)。

?如授權(quán)公開號(hào)為CN201038138Y的實(shí)用新型專利公開的一種光伏二極管中所涉及的由新型鋁材料制成封裝外殼形成的鋁殼金屬腔，腔內(nèi)部填充高導(dǎo)熱封裝樹脂，肖特基結(jié)封裝在高導(dǎo)熱樹脂內(nèi)；鋁合金的熱導(dǎo)率在120-180W/m-c之間，純鋁的熱導(dǎo)率為220W/m-c；而業(yè)界通常采用的高導(dǎo)熱封裝樹脂，其熱導(dǎo)率在2.0?W/m-c左右，即肖特基結(jié)發(fā)熱源發(fā)出的熱量，傳遞到導(dǎo)熱良好的鋁外殼，需要通過(guò)導(dǎo)熱并不理想的封裝樹脂，進(jìn)行熱傳導(dǎo)，盡管在上述專利文獻(xiàn)中稱為高導(dǎo)熱封裝樹脂，但這是相對(duì)其它導(dǎo)熱樹脂而言，事實(shí)上，鋁和樹脂的熱導(dǎo)率相差近100倍，封裝在樹脂內(nèi)的肖特基結(jié)的發(fā)熱并不能有效的傳遞到鋁金屬外殼，因此達(dá)不到上述專利文獻(xiàn)所宣稱的“可有效的降低結(jié)溫”的效果，在太陽(yáng)能電池片發(fā)電的各種運(yùn)行工況下，則易產(chǎn)生熱可靠性問(wèn)題；且如果其引線與鋁殼金屬腔連接，則鋁殼金屬腔帶電，則導(dǎo)熱、導(dǎo)電無(wú)法分離。

又如授權(quán)公開號(hào)為CN202076248U的實(shí)用新型專利所提出的一種二極管的散熱結(jié)構(gòu)，其通過(guò)在二極管引線根部增大銅質(zhì)引線局部面積在一定程度上改善其散熱性；但是如果在光伏接線盒的實(shí)際應(yīng)用下，二極管被置于密閉性非常好的接線盒內(nèi)，內(nèi)部產(chǎn)生對(duì)流效果極其有限，因此也達(dá)不到所稱的有效對(duì)流散熱的效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供光伏旁路器件，它具有良好的散熱效果。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：光伏旁路器件，包括塑封體、設(shè)于所述塑封體的旁路二極管芯片、裸露于所述塑封體外的散熱片及設(shè)于所述旁路二極管芯片與所述散熱片之間且實(shí)現(xiàn)所述旁路二極管與所述散熱片電氣絕緣的高導(dǎo)熱陶瓷基片；所述陶瓷基片的一表面上設(shè)有用于焊接所述旁路二極管芯片的焊盤一；所述陶瓷基片另一表面上設(shè)有用于焊接所述散熱片的焊盤二。