[發(fā)明專利]太陽能電池組件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480038577.X
• 申請日: 2014-07-02
• 公開（公告）號: CN105359371B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發(fā)明（設計）人: 宣卡·高利·史瑞哈諾;諾爾·G·戴斯塔;菲利普·約翰內(nèi)斯·洛斯坦;羅伯特·韋德
• 申請（專利權）人: 瑞科斯太陽能源私人有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H01L31/00;H01L25/00;H01L27/00;H01L31/02
• 代理公司: 北京市隆安律師事務所 11323
• 代理人: 權鮮枝

提供一種太陽能電池組件(200)。該太陽能電池組件包括一個或串聯(lián)耦合的多個太陽能電池單元(211)。該太陽能電池單元包括并聯(lián)耦合的第一太陽能電池系列(221)和第二太陽能電池系列(222)。第一和第二太陽能電池系列分別包括串聯(lián)連接的多個太陽能電池(202)。該太陽能電池組件還包括耦合至每個太陽能電池單元并且在每個太陽能電池單元中的第一和第二太陽能電池系列之間共享的旁路二極管(201)。

技術領域

本發(fā)明涉及太陽能電池組件和包括該太陽能電池組件的太陽能電池模塊。

背景技術

太陽能電池用于使用光伏效應將太陽光轉(zhuǎn)換為電。如圖1a中所示，以晶硅太陽能電池為基礎的太陽能電池模塊100通常可包括尺寸為15.6×15.6cm²的6×10個太陽能電池104，其可布置為六個并聯(lián)互連的太陽能電池串(string)。每串可包括由銅帶106串聯(lián)連接的十或十二個單晶或多晶太陽能電池。這些串可依次再用所謂的交叉連接器(cross-connector)105串聯(lián)連接，使得模塊中的所有電池串聯(lián)連接。具有例如4×9、6×8或6×12個同型配置的太陽能電池的太陽能電池模塊也很常見。

在正常操作條件下，所有太陽能電池可以被照射并且在約0.5V的最大功率點操作。對于6×10個太陽能電池的太陽能電池模塊，總模塊電壓因此增加至約30V。然而，在特定情況下，可能會發(fā)生模塊的部分遮蔽。當太陽能電池被遮蔽時，所產(chǎn)生的電流與照度水平成比例地減小。由于串聯(lián)連接，具有最低電流的電池決定了模塊中的總電流。在僅有一個電池被遮蔽的情況下，這將導致整個模塊功率完全損耗。

為了避免這樣的完全功率損耗，可在模塊中加入所謂的旁路二極管101。該旁路二極管與特定數(shù)量的太陽能電池并聯(lián)連接。在遮蔽狀況下，只有與被遮蔽的電池并聯(lián)相同的旁路二極管的電池可能會受到功率損耗影響。每模塊的旁路二極管的數(shù)量是應被部分遮蔽影響的電池的數(shù)量和用于加入旁路二極管的成本之間的折衷。典型來說，包括最多20個電池的兩串連接到一個旁路二極管。該旁路二極管可設置于接線盒102中，接線盒102作為用于該模塊連接到鄰近模塊的電纜的固定器。圖1b示出具有三個安裝在接線盒102中的旁路二極管101的典型模塊100的電路示意圖。這些串通過交叉連接器103連接到接線盒并且在相對側(cè)通過交叉連接器105相互串聯(lián)連接。

在只有一個電池104被完全遮蔽的部分遮蔽情況下，旁路二極管使所有與之并聯(lián)連接的電池短路。在此情況下，被照射的電池仍以其最大功率點和各約0.5-0.6V的開路電壓之間操作，而被遮蔽的電池不產(chǎn)生任何電壓。相比之下，約0.5-0.6V的19倍的被照射電池的組合電壓導致高達約11.4V的電壓以反向偏置方向施加于被遮蔽的電池。

由于太陽能電池的二極管特性，當施加反向偏置電壓時，只有可忽略不計的反向飽和電流流動。然而，太陽能電池在二極管雪崩擊穿之前只能承受一定的最大反向偏置，二極管的雪崩擊穿可導致快速發(fā)熱并最終導致太陽能電池毀壞。即便在毀壞之前，局部漏電或“熱點”也可導致發(fā)熱增加，這會損壞模塊的封裝，甚至引起火災。

因此，所施加的最大反向偏置電壓不應超過通常約13V的擊穿電壓。確切的擊穿電壓取決于晶片材料和太陽能電池的電池設計。在給出太陽能電池的開路電壓的情況下，擊穿電壓限制了可連接到一個旁路二極管的電池的數(shù)量。

以上的數(shù)據(jù)顯示，在模塊的窄側(cè)具有交叉連接器和接線盒的慣用模塊布局中，每旁路二極管的電池數(shù)量已接近最大值。

增加模塊輸出功率的方法是降低太陽能電池在通過帶106互連的方向的長度，典型地通過將電池切割成兩半來實現(xiàn)。這樣可以有效降低電阻損耗，電阻損耗的拋物線性依賴于電池的長度。利用這種方法可以將功率輸出提高大約2％。然而，每串的電池數(shù)量加倍并且每旁路二極管的電池數(shù)量也加倍。