[其他]光電池組的二極管旁路保護裝置

無效

• 申請號: 85107256
• 申請日: 1985-09-28
• 公開（公告）號: CN85107256A
• 公開（公告）日: 1987-04-08
• 發明（設計）人: 羅伯特·A·哈特曼
• 申請（專利權）人: 標準石油公司
• 主分類號: H01L25/02
• 分類號: H01L25/02;H01L31/04;H01L31/18
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 吳秉芬

本發明涉及的是一種光電池組，該光電池組是由許多單個光電池板組成的。特別地，本發明涉及一種光電池組的二極管旁路保護裝置。這種二極管旁路保護電路由許多單個的二極管組成。經過精心設計，該裝置中的這些二極管組相互串聯地裝在導電金屬片上，并且各二極管都能分別與光電池組中的各光電池逐一相連接。

隨著常規能源如煤、原油、天然氣等價格的增長，人們的注意力已經轉向如何有效地利用太陽能這方面來了。雖然，光電池技術已經有了很大的發展，但單位有效能源的成本仍然過高。如此高昂的成本主要是由于光電池部件的制造成本-其中首先是原材料和組裝工時所耗費的成本、使用維護費用以及持續工作目可靠性還不高等因素造成的。

目前，光電池本身已經有了很大發展，事實上，非晶質太陽能電池的出現，例如非晶硅太陽能電池，已經大大降低了光電池材料的成本。有關非晶質太陽能電池發展的詳細內容，可參閱美國專利4409605號以及其它有關文獻。

盡管原材料成本有所下降，但是，整套光電池設備的成本仍然很高，這主要是由于光電池組生產組裝過程中耗費工時多、使用維護費用高，以及持續使用的可靠性不高等因素造成的。

一個光電池組包括多個光電池或類似的發電器件，這些單個的光電池并聯、串聯或串并聯等形式連接在一起，以產生所需要的輸出電壓或輸出電流。當光電池組中所有的光電池都工作良好的時候，光電池組的輸出就正好是各單個光電池輸出的集合。然而，若一個或多個電池的輸出下降，不管是暫時地還是永久地，整個電池組輸也就背定會受到影響。例如，若有一個電池開路或輸出電流減小了，那么與這個電池相串聯的其它電池的輸出就會因此而受到阻礙;同樣，若有一個電池不能正常工作，例如東西遮住了光線，則該電池變成反向偏置而阻礙所有與之相串聯的其它電池正常輸出;還有，若某一電池僅僅是暫時被遮住，例如被樹葉或是其它什么碎片暫時遮住了，而其余的電池仍然正常工作，這樣就會在該電池兩端形成電位差，該電池又處于反向偏置狀態，其結果就可能是該電池永久性的損壞。

為了解決這個問題，旁路二極管被用于光電池組中。這些旁路二極管一般連在幾列相互并聯的光電池兩端，與之相并聯。當所有的電池都被充分照射并正常地產生能量時，旁路二極管反偏，電流經各電池流過。當流過某個電池的電流減小而該電池變為反偏時，與之并聯的旁路二極管變為正偏而導通，電流則經旁路二極管流過，繞過了不能正常工作的光電池，從而防止該電池損壞。

從最理想的角度來說，每一個光電池或發電器件都應連上一個旁路二極管，但這樣就很不經濟了。此外，光電池組各電池的位置比較集中，接上相應的二極管之后，還得為這些二極管提供充分的散熱條件。

因此，實際運用時一般比較合理的方法是使用一個旁路二極管為多個相互連接的電池或一個電池分組提供保護。這樣可以降低電池組的生產成本，但也會使其性能受到不利的影響。其實，若某電池分組中某一電池的輸出功率下降，那么這個電池分組，其中包括那些工作正常的電池，便會因旁路二極管的作用而與整個電池組系統隔離。結果就會是整個電池組的輸出功率因某一個電池的失效而出現過多的下降。電池組也因此而需要修理，以使之恢復正常的工作狀態。

除上述問題之外，旁路二極管與電池之間以及相鄰的旁路二極管之間的連接必須考慮周全。實際上，這些連接要受到一些應力的影響，這些應力是機械負荷和溫度周期性變化的產物。因此，在電池組的長期使用過程中，上述連接就可能因疲勞而失效，使電池組不得不需要修理。

雖然，隨著技術的發展產生了一些引人注目的光電池裝置，但還沒有哪種光電池組中出現過廉價又可靠旁路保護裝置-不管是旁路其中各單個電池還是旁路其中各電池組。也就是說，在滿足生產制造經濟可行和持續使用安全可靠兩方面的前提下，還沒有哪種光電池組中解決了各旁路二極管與相應的各光電池有效連接的問題。

根據本發明的基本原理，一個光電池組的二極管旁路保護裝置由許多導電片組成。各導電片相互無觸點地交搭在一起。二極管插入導電片交搭處并與其相連接。本發明給出了上述導電片與光電池組各發電器件相連接的裝置。由于本發明是以提出的權利要求書而不是以說明書的詳細內容來限定范圍的，因此，在此只例出一種表現本發明原理的光電池組二極管旁路保護裝置的最佳實施例，而其他各種具體實施方案和改進措施就不必列出了。

圖1是一個二極管旁路保護裝置的示例部分平面圖，該裝置為本發明的一個實施例;

圖2是沿圖1中2-2線所得的截面圖;

圖3是一個光電池組的平面圖，該光電池組中裝有具體實施本發明的二極管旁路裝置。