[发明专利]一种智能抗热斑光伏组件

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电领域，尤其涉及一种智能抗热斑光伏组件。

背景技术

近年来，由光伏组件、逆变器、控制器及蓄电池等部件组成的光伏发电系统受到越来越多的关注，应用的领域也越来越广泛。光伏发电系统可以适用于各种环境，如居民屋顶、工业屋顶、山地、沙漠戈壁、湖面、偏远地区、海岛等，并利用环境中的太阳能资源，将光能转化为清洁的电能，大大减轻了火力发电带来的环境压力以及能源压力。

光伏组件是光伏发电系统中基本的组成单元，目前广泛使用的光伏组件基本上都是由超白低铁钢化玻璃、第一层EVA、电池片层、第二层EVA及背板经过高温真空层压后，再安装铝合金边框及接线盒组成。

由于组件常被安装在户外环境下，受外界环境因素的影响光伏组件在被应用的同时也面临着诸多潜在的问题。当组件表面有灰尘、风沙、鸟粪等遮挡时，组件输出功率会有所损失，严重时组件会发生热斑效应。所谓热斑效应即指光伏组件串联电路中有被遮挡、脏污、裂纹、气泡等有缺陷区域的电池片时，缺陷电池片被当做负载，消耗其它电池片产生的电能，导致局部过热。热斑效应严重时会使组件起火，引起火灾，对光伏组件造成不可逆的严重损坏，产生巨大的经济损失。

目前，解决光伏组件热斑效应的常规方式是在接线盒内部设置旁路二极管或功率优化器。正常情况下，光线不被遮挡时，每个二极管处于反偏压，每个电池片都在产生电能。当一个或多个电池片被遮挡时会停止产生电能，成为一个高阻值电阻，同时其它电池片促使其反偏压，导致连接电池片两端的二极管导通，原本流过被遮挡电池片的电流被二极管分流，防止热斑损坏。功率优化器可以在每个电池串上进行MPPT和直流优化，也可消除热斑及相关故障隐患。

由于目前技术及工艺的限制，组件的二极管一般设置在接线盒中，其数量一般为3个左右，每个二极管与一串电池片反向并联连接，其保护功能有限。当遮挡发生时，被遮挡电池仍会消耗较大的功率，其温度也明显升高，具有潜在的隐患，组件的整体输出功率也会明显降低。此外由于每串电池片串联连接，当各串电池片电性能参数不一致时，会有较大的失配，尤其在遮挡的情况下这种失配更大，进一步加大了组件的功率损耗。

因此，如何完全消除组件的热斑效应及电池串之间的失配，减少组件内各个电池片之间的相互影响，最大程度地降低遮挡发生时所造成的功率损耗，并使组件的输出功率最大化，提高光伏组件的可靠性是亟待解决的技术问题。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的是提供一种智能抗热斑光伏组件，将多个二极管芯片和功率优化芯片集成在组件内部，通过将每片电池片连接一个二极管芯片，消除了热斑效应，降低了各个电池片之间的相互影响；同时每个电池串连接一个功率优化芯片，功率优化芯片针对电池串进行独立MPPT，消除电池串之间的失配，使所并联的电池串输出最大功率，进而使光伏组件的输出功率达到最大化，并提高了组件可靠性。

本发明的技术方案是提供一种智能抗热斑光伏组件，包括铝合金边框、第一盖板层、第一封装层、电池片层、第二封装层、第二盖板层及接线盒，所述电池片层设置有若干功率优化芯片及二极管芯片，所述电池片层包括多个电池串，所述电池串由若干焊带焊接的多个电池片串联组成，所述电池串之间使用汇流带连接，所述功率优化芯片与电池串并联连接，所述二极管芯片与电池片反向并联连接。

进一步的，所述功率优化芯片与汇流带连接，并通过所述汇流带与单个或多个电池串实现并联连接。

进一步的，所述二极管芯片分散设置于每个电池串相邻两个电池片之间及电池串一边的端部位置。

进一步的，所述二极管芯片与电池片之间通过电池片正面和反面引出的焊带进行反向并联连接。

进一步的，所述功率优化芯片的数量不超过电池串的数量，二极管芯片数量不超过电池片的数量。

进一步的，所述第一盖板层为超白低铁钢化玻璃，第二盖板层为钢化玻璃或具有TPT、TPE、PET结构的复合型背板或涂覆型背板。

进一步的，所述电池片为单面发电电池片或双面发电电池片。

进一步的，所述电池片为m主栅电池片，且m≥2。

进一步的，所述电池片为整片电池片或1/n切片电池片（n≥2）。

进一步的，所述接线盒为无旁路二极管的单体接线盒或分体接线盒。

本发明具有如下有益效果：

1）通过将二极管芯片集成于组件内部并与每个电池片进行反向并联连接，完全消除了组件可能发生的热斑效应，使得每片电池片都得到了保护，即使当电池片上有阴影遮挡时，与该片电池片连接的二极管芯片及时将电流旁路，防止电池片发生热斑效应；