专利名称：光伏模块及其集成型边框的利记博彩app
技术领域：
本申请涉及一种用于光伏模块的集成型边框以及包含这种集成型边框的光伏模块。
背景技术：
近年来光伏电池得到了迅猛发展，各种光伏电池在技术和商业两个方面都取得了很大进展。从电池片的材料上讲，光伏电池的种类主要有单晶硅光伏电池、多晶硅光伏电池、非晶硅光伏电池、多元化合物光伏电池等。单晶硅光伏电池的光电转换效率为是目前所有种类的光伏电池中最高的，且坚固耐用，使用寿命最高可达25年，但制作成本很高，以至于还不能被大量广泛和普遍地使用。多晶硅光伏电池的制作成本要比单晶硅光伏电池低，材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。然而，多晶硅光伏电池的光电转换效率和使用寿命低于单晶硅光伏电池。非晶硅光伏电池的主要形式为薄膜式光伏电池，其工艺过程简单，硅材料消耗很少，电耗更低，并且在弱光条件也能发电，但光电转换效率偏低且不够稳定，并且随着时间延长而转换效率衰减。多元化合物光伏电池指不是用单一元素半导体材料制成的光伏电池，可被构造成薄膜光伏电池，其光电转换效率比硅薄膜光伏电池明显提高。从电池片的结构来讲，光伏电池可分为块状光伏电池和薄膜光伏电池。典型的块状(通常为晶体硅)光伏电池的电池板内布置着光伏电池片的阵列。这些光伏电池片的引出线连接到接线盒中的连接线路。典型的薄膜光伏模块的电池板主要由单一的薄膜光伏电池片构成，该电池片通过汇流条连接着接线盒中的连接线路。块状光伏电池和薄膜光伏电池通常被构造成光伏模块的形式。一个光伏模块主要包括电池板、边框和接线盒。接线盒的输出线缆通常连接到逆变器，以将光伏模块产生的直流电能转变成交流电能。此外，光伏模块通过模块支架安装到支撑表面例如地面、屋顶等上。这样，具有接线盒的光伏模块、逆变器、模块支架等组成一个典型的光伏系统。逆变器还有另一功能，即最佳地组合光伏系统中的光伏模块的电流和电压，以便最大化输出功率值。现有技术中已经研制出跟踪这种最佳组合输出点的技术，称作最大功率点跟踪(MPPT)。接线盒通常被安装在电池板的背面，而逆变器或其它MPPT装置通常被安装在模块支架或边框上。在上面描述的现有技术中，要将接线盒安装在电池板背面，而接线盒工作时温度很高，这会导致电池板的局部温度升高，从而产生热斑效应，影响光伏模块的发电效率，同时，还会降低光伏模块的长期使用寿命。此外，根据上面描述的现有技术中的接线盒和MPPT装置安装方式，接线盒和MPPT装置之间的线缆和相应的连接器导致光伏系统的总体成本增加。此外，接线盒之间的连接、接线盒与MPPT装置的连接、线缆的保护和固定、乃至整个光伏系统的安装过程非常麻烦和耗时。因此，希望对光伏模块、尤其是其接线盒进行改进，以解决现有技术中存在的上述问题。
实用新型内容本申请旨在提供一种改进的光伏模块，以避免由接线盒和/或逆变器(或MPPT装置)的安装方式导致的光伏模块局部温升以及光伏系统成本高、安装非常麻烦和耗时等问题中的至少一些。根据本申请的一个方面，提供了一种用于光伏模块的集成型边框，其包括:沿着光伏模块的电池板的外周安装的边框和集成于边框的接线盒；其中，所述接线盒包括输出电路，用于输出光伏电池片产生的电能，所述输出电路中布置着MPPT装置和至少一个旁路二极管。根据本申请的一种可行实施方式，接线盒还包括在所述MPPT装置的下游布置在输出电路中的DC-DC升压装置。根据本申请的一种可行实施方式，接线盒还包括在DC-DC升压装置的下游布置在输出电路中的DC-AC转换装置。根据本申请的一种可行实施方式，接线盒还包括在DC-AC转换装置的下游布置在输出电路中的滤波器。根据本申请的一种可行实施方式，集成型边框还包括布置在输出电路中的可靠性或寿命低于光伏电池板的元件。根据本申请的一种可行实施方式，所述可靠性或寿命低于光伏电池板的元件为电解电容。根据本申请的一种可行实施方式，所述可靠性或寿命低于光伏电池板的元件布置在接线盒内。根据本申请的一种可行实施方式，所述可靠性或寿命低于光伏电池板的元件布置在集成于边框的附加盒体内。根据本申请的一种可行实施方式，所述接线盒和所述附加盒体被一体地形成在集成型边框的一段边框部分中。根据本申请的一种可行实施方式，所述接线盒被一体地形成在集成型边框的一段边框部分中。根据本申请的一种可行实施方式，接线盒还包括输出线缆，其连接着输出电路的终端，并且从接线盒的中部或纵向相反两端或从集成型边框的一段边框部分的相反端部伸出。根据本申请的一种可行实施方式，接线盒被构造为将彼此成角度的相邻边框型材段相连的角接头。根据本申请的一种可行实施方式，接线盒被构造成沿着电池板的一整条边缘延伸。根据本申请的另一个方面，提供了一种光伏模块，其包括:具有至少一个光伏电池片的光伏电池板；如前所述的集成型边框，其沿着光伏电池板的外周安装。根据本申请，接线盒集成在光伏模块的边框中，而不是在电池板背面直接位于光伏电池片下面，因此，接线盒不会给电池板带来热斑效应而影响组件的输出效率并降低组件的长期使用寿命。此外，根据本申请的组合式接线盒中至少组合了 MPPT装置，因此，不再像现有技术那样在接线盒与MPPT装置之间进行连接操作，从而取消了接线盒和MPPT装置之间的线缆和相应的连接器。这样，可降低导致光伏系统的总体成本。此外，接线盒之间的连接、接线盒与逆变器的连接、线缆的保护和固定、乃至整个光伏系统的安装过程都得到简化。
下面将参照附图描述本申请的优选实施方式，在附图中:图1是根据本申请的一个优选实施方式的光伏模块的示意图，其中接线盒集成在边框中。图2是根据本申请优选实施方式可被集成在边框中的元件的示意图。图3是根据本申请的另一个优选实施方式的光伏模块的示意图，其中低可靠性或寿命元件被布置在集成于边框的附加盒体内。图4是根据本申请的一个优选实施方式的包含低可靠性或寿命元件的附加盒体的示意图。图5-8是根据本申请的一些可行优选实施方式的光伏模块的示意图。
具体实施方式
下面参照附图来描述本申请的各种优选实施方式。首先需要指出，本申请既适用于块状光伏电池(如晶体硅光伏电池)，也适用于薄膜光伏电池。但为了方便解释本申请的基本原理，附图中显示的实施例主要为晶体硅光伏电池。但显然，本申请中的与晶体硅光伏电池相关的各种特征，同样适用于其它块状光伏电池或薄膜光伏电池。如图1所不，根据本申请的一个优选实施方式，一种光伏模块I (如晶体娃光伏模块)主要包括电池板2、边框3和接线盒4。在本申请的一个实例中，电池板2为层合板的形式，其内布置着光伏电池片(solar cell,如晶娃电池片)。所述光伏电池片可以由任何具有光电转换性的材料制成,例如，所述光伏电池片是由晶硅片(包括单晶硅和多晶硅片)制成。其中，呈阵列布置的多个光伏电池片串联起来形成光伏电池组串(string)，再通过汇流条将多个这样的光伏电池组串串联起来，以提供所需的电池输出电压。电池板的各引出线连接到接线盒4中的连接线路。在本申请的另一个实例中，电池板2主要由薄膜光伏电池片构成，电池片通过两根汇流条连接到接线盒4中的连接线路。边框3包围着电池板2的外周，以便保护电池板。边框可以是拼接式的，例如由铝型材段或塑料型材段组合而成，也可以是一体式的，例如由塑料注射成型制成。接线盒4在光伏模块中的主要作用为电连接。具体而言，接线盒4中的连接线路的两端连接着线缆5。线缆5从接线盒4延伸出来，构成光伏模块I的输出电路，用于实现各光伏模块之间以及光伏模块与外部用电设备或电网之间的电连接，以将由多个光伏模块I组成的光伏系统产生的电能向外传输。接线盒还有保护光伏模块的功能，即利用其包含的旁路元件例如二极管6(见图2)的性能使得光伏模块在遮光、电流失配等其它不利因素发生时，还能保持其能工作，适当降低损失。接线盒必须满足于室外恶劣环境条件下的使用要求，例如要具有抗老化、耐紫外线能力。此外，接线盒需要有优异的散热模式来有效降低内部温度，以及合理的内腔容积以满足电气安全要求。此外，接线盒应具有良好的防水、防尘保护，以便为用户提供安全的连接方案。—个光伏系统典型地包括具有接线盒4的光伏模块1、逆变器、模块支架等等。光伏系统的各光伏模块I通过它们的接线盒4的线缆5而实现电连接，两端的光伏模块I的接线盒4的线缆5连接到逆变器。逆变器是关键元件，用于将光伏模块的可变DC输出转化为具有实用频率的AC电流，这种AC电流可以被供应到商业电网，或是被局部离网设备使用。除了将DC电能转化为AC电能外，逆变器还有另一功能，即最佳地组合光伏系统中的光伏模块的电流和电压，以便最大化输出功率值。光伏模块产生的电流和电压随时间变化，因而二者的最佳组合输出点也随时间变化。现有技术中已经研制出跟踪这种最佳组合输出点的技术，称作最大功率点跟踪(MPPT)。MPPT逐渐成为光伏系统逆变器中的标准化部件。从结构上讲，逆变器通常包括集中型逆变器、组串型逆变器和微逆变器。在这些逆变器中，一个微逆变器只连接着单一的太阳能电池板，而一个集中型或组串型逆变器可被连接到多个太阳能电池板。尽管目前光伏系统中大多采用传统的集中型和组串型逆变器，但这些系统中存在一些缺陷。首先，光伏系统中的不同光伏模块的最大功率点可能不同，使用集中型和组串型逆变器的传统逆变器缺少解决这一问题的灵活性。另一方面，微逆变器不但能够在模块级别提供MPPT，即构成MPPT装置，还能监视模块输出，这能够使得整个光伏系统的总输出最大化，并且有助于检测系统故障。在成本方面，采用微逆变器的光伏系统的成本通常比采用传统逆变器的光伏系统高5%，但产生的电能却比后者多10%到25%。为了降低总系统成本，另一种MPPT装置即功率优化器被采用，其将逆变器中的最大功率点跟踪功能独立出来，使每个光伏模块I可独立进行MPPT，大幅改善传统光伏系统在阴影遮蔽下导致的功率损失，从而大约提高系统发电效率25%以上。功率优化器组合了微逆变器的优点，但不提供模块级别的DC-AC转换。利用功率优化器可实现MPPT和模块级别监视。类似于具有微逆变器的光伏系统，配备有功率优化器的光伏系统受阴影、模块失配和其它因素的影响较小。功率优化器通常在具有集中型或组串型逆变器的光伏系统中被使用，并且能够被添加到已有的光伏设施中。光伏系统在搭配使用功率优化器后，可更有效利用屋顶面积，增加光伏系统设置弹性，以及大幅提高光伏系统安全性。尽管采用微逆变器和功率优化器的光伏系统在性能上优于采用传统逆变器的光伏系统，但所占市场份额仍较小，其明显原因之一是单位输出功率的成本较高。例如，对于具有微逆变器或功率优化器的光伏系统，通常将微逆变器或功率优化器附连于金属制模块支架或光伏模块的边框。这种设计的缺点在于光伏系统的总体成本增加，并且光伏系统的安装过程麻烦和耗时。此外，在现有技术中，要将接线盒4安装在电池板2的背面，而接线盒工作时容易产生热斑效应，影响光伏模块的发电效率，同时，还会降低光伏模块的长期使用寿命。为了解决现有技术中的上述问题，根据本申请的方案，设计了集成有MPPT装置(微逆变器或功率优化器)和接线盒的光伏边框，以减少光伏系统总成本。根据本申请的优选实施方式，如图1所示，接线盒4组合有MPPT装置7 (见图2)，这种组合有MPPT装置7的组合式接线盒4集成在边框3的一段边框部分中。根据电池板的不同形状，不同形状的组合式接线盒可以集成在边框3中的不同部分中。例如，对于圆形的电池板，组合式接线盒可以集成在圆形边框中的一段弧形边框部分中。对于多边形的电池板，组合式接线盒可以集成在一段直线边框部分中。例如，在矩形电池板的情况下，如图1所示，组合式接线盒4可以沿着电池板2的一条短边或长边集成在这条边处的边框中。组合式接线盒4可以单独形成，然后组装到边框中；或者，组合式接线盒4可以与构成边框的边框型材段3’形成一体。组合式接线盒4的外轮廓与边框型材段3’相同，从而形成一段流畅的边框。根据本申请的优选实施方式，如图2所示，在组合式接线盒4中还可以组合下述元件中的一或多个:在所述MPPT装置7的下游布置在输出电路中的DC-DC升压装置8 ;在DC-DC升压装置8的下游布置在输出电路中的DC-AC转换装置9 ；DC-AC转换装置9的下游布置在输出电路中的滤波器10。作为MPPT装置7的两个例子，微逆变器的主要功能包括逆变(即把直流电能转变成交流电能)、最大功率点跟踪和脱离电网；功率优化器的主要功能是最大功率点跟踪，有时还包括DC-DC升压。因此，微逆变器和功率优化器中的主要元件是固态开关(IGBT、MOSFET等)、电感器、变压器和电容。接线盒中通常包括三个二极管，用于防止热斑效应。接线盒的功能要比微逆变器和功率优化器简单得多。此外，接线盒的尺寸也比微逆变器小得多。集成了微逆变器(或功率优化器)和接线盒可以直接组合于边框，从而消除现有技术中用在接线盒和微逆变器之间的线缆和连接器。这种集成设计有助于降低系统成本，并且有助于适配微逆变器和功率优化器。在MPPT装置、尤其是微逆变器中，常采用电解电容来缓冲输入电压变化和实现滤波。MPPT装置的使用寿命设计为至少25年，以便与光伏模块的电池板的寿命相适应。然而，电解电容的寿命仅为5年左右，这给MPPT装置的维护造成困难。在本申请的方案中，参看图4，设计了单独的附加盒体11，用于容纳电解电容和/或其它低可靠性或寿命元件(即可靠性或寿命低于光伏电池板的元件)12。如图3所示，该附加盒体11集成在边框中，与组合式接线盒4沿边框纵向分隔。或者附加盒体11可以与组合式接线盒4沿边框纵向直接相邻。根据本申请的一个优选实施方式，该附加盒体11被设计为可移除型的，从而能以即插即用的方式来安装各种低可靠性或寿命元件，以便于更换失效的低可靠性或寿命元件，从而简化了 MPPT装置的维护。组合式接线盒4 (以及可能有的附加盒体11)可以位于边框纵向的大致中部，即沿边框纵向被夹持在边框型材段3’之间，如图1、3所示。作为替代方式，组合式接线盒4 (以及可能有的附加盒体11)可以位于边框的纵向一端，如图5所示。此外，在图1、3所示的例子中，线缆5从组合式接线盒4的大致中部延伸出来。作为替代方式，线缆5可以从组合式接线盒4的纵向两端延伸出来，并且至少一根线缆5可以沿纵向延伸穿过边框型材段3’而从边框的一段伸出，如图6示意性显示。根据本申请的另一优选实施方式，如图7所示，边框3由沿着电池板2的各条边延伸的边框型材段3’以及将这些型材段两两相连的角接头13构成，而组合式接线盒4构成其中一个角接头。各角接头可以通过插接的方式与相邻边框型材段相连。根据本申请的另一优选实施方式，如图8所示，组合式接线盒4构成沿电池板2的一整条边延伸，从而与沿电池板2的其它边延伸的边框型材段3’ 一起构成边框3。可以理解，组合式接线盒4 (以及可能有的附加盒体11)的构造、位置，以及线缆5的引出方式等等，并不局限于途中所示和这里描述的，而是可以根据光伏模块的结构、配线等方面的要求而具体设计。所述边框型材段、组合式接线盒、角接头、以及可能有的附加盒体都可由塑料制成，例如通过注射成型、挤出成型等。它们的材料可以相同或不同，并且可以选择下面一组中的至少一种:PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)，PBT (聚对苯二甲酸丁二酯)，PTT (聚对苯二甲酸丙二醇酯)，PA6 (聚己内酰胺)，PA66 (聚酰胺66)，PA46 (聚酰胺46)，PAR (聚芳酰胺)，PC (聚碳酸酯)，ABS (丙烯腈/ 丁二烯/苯乙烯共聚物)，PU (聚氨酯)，PPO (聚苯醚)，LCP(液晶高分子聚合物)，PEI (聚醚酰亚胺)，PVC (聚氯乙烯)，或其共混物等。根据本申请，光伏模块的组合式接线盒集成于一段边框部分中，而不是在电池板背面直接位于光伏电池片下面，因此，接线盒不会带来热斑效应而影响组件的输出效率并降低组件的长期使用寿命。此外，根据本申请的组合式接线盒中至少组合了 MPPT装置，因此，不再像现有技术那样在接线盒与MPPT装置之间进行连接操作，从而取消了接线盒和MPPT装置之间的线缆和相应的连接器。这样，可降低光伏系统的总体成本。此外，接线盒之间的连接、接线盒与逆变器的连接、线缆的保护和固定、乃至整个光伏系统的安装过程都得到简化。虽然前面针对优选实施方式显示和描述了本申请，但本领域技术人员可以理解，在不脱离权利要求书中限定的本申请范围的前提下，可以做出各种变化和修改。
权利要求1.一种用于光伏模块的集成型边框，其特征在于，包括: 沿着光伏模块的电池板的外周安装的边框和集成于边框的接线盒； 其中，所述接线盒包括输出电路，用于输出光伏电池片产生的电能，所述输出电路中布置着MPPT装置和至少一个旁路二极管。
2.如权利要求1所述的集成型边框，其特征在于，所述接线盒还包括在所述MPPT装置的下游布置在输出电路中的DC-DC升压装置。
3.如权利要求2所述的集成型边框，其特征在于，所述接线盒还包括在DC-DC升压装置的下游布置在输出电路中的DC-AC转换装置。
4.如权利要求3所述的集成型边框，其特征在于，所述接线盒还包括在DC-AC转换装置的下游布置在输出电路中的滤波器。
5.如权利要求1所述的集成型边框，其特征在于，还包括布置在输出电路中的可靠性或寿命低于光伏电池板的元件。
6.如权利要求5所述的集成型边框，其特征在于，所述可靠性或寿命低于光伏电池板的元件为电解电容。
7.如权利要求5所述的集成型边框，其特征在于，所述可靠性或寿命低于光伏电池板的元件布置在接线盒内。
8.如权利要求5所述的集成型边框，其特征在于，所述可靠性或寿命低于光伏电池板的元件布置在集成于边框的附加盒体内。
9.如权利要求8所述的集成型边框，其特征在于，所述接线盒和所述附加盒体被一体地形成在集成型边框的一段边框部分中。
10.如权利要求1至5中任一项所述的集成型边框，其特征在于，所述接线盒被一体地形成在集成型边框的一段边框部分中。
11.如权利要求1至5中任一项所述的集成型边框，其特征在于，所述接线盒还包括输出线缆，其连接着输出电路的终端，并且从接线盒的中部或纵向相反两端或从集成型边框的一段边框部分的相反端部伸出。
12.如权利要求1至5中任一项所述的集成型边框，其特征在于，所述接线盒被构造为将彼此成角度的相邻边框型材段相连的角接头。
13.如权利要求1至5中任一项所述的集成型边框，其特征在于，所述接线盒被构造成沿着电池板的一整条边缘延伸。
14.一种光伏模块，其特征在于，包括: 具有至少一个光伏电池片的光伏电池板； 如权利要求1至13中任一项所述的集成型边框，其沿着光伏电池板的外周安装。
专利摘要公开了一种光伏模块及其集成型边框，所述集成型边框包括沿着光伏模块的电池板的外周安装的边框和集成于边框的接线盒；其中，所述接线盒包括输出电路，用于输出光伏电池片产生的电能，所述输出电路中布置着MPPT装置和至少一个旁路二极管。本申请可避免电池板产生热斑效应，并且能够降低包含上述光伏模块的光伏系统的成本。
文档编号H01L31/048GK203013755SQ20122060278
公开日2013年6月19日 申请日期2012年11月15日 优先权日2012年11月15日
发明者尹广军, 吕智勇 申请人:杜邦公司