光伏组件旁路元件模块及具有其的分体式光伏组件接线盒

摘要

本发明提供一种光伏组件旁路元件模块，其包括第一、第二导电端子以及绝缘塑封块；绝缘塑封块将旁路保护器件与第一、第二导电端子封装为一体；第一、第二导电端子上均通过冲压工艺形成汇流带穿孔以及折边结构，折边结构的侧面为与组件汇流带焊接的焊接区；组件汇流带从汇流带穿孔穿过后与汇流带焊接区通过电阻焊焊接连接。本发明还提出应用所述旁路元件模块的分体式光伏组件接线盒。本发明的光伏组件旁路元件模块，通过一个冲压工艺同时形成组件汇流带穿孔及焊接结构，并可直接通过电阻焊工艺将汇流带与导电端子焊接固定，结构工艺简化，工艺效率更高也更加环保，适合光伏组件接线盒的自动化高效生产。

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电技术领域，尤其涉及一种适应大功率光伏组件应用的光伏组件旁路元件模块及具有所述旁路元件模块的分体式光伏组件接线盒。

背景技术

太阳能光伏组件是将太阳能转换成电能的装置，在光伏组件生产过程中，接线盒起着光伏电能有效输出的重要作用，其主要作用是将光伏组件所产生的电流输出以及保护太阳能光伏组件。每个太阳能面板产生的电流是比较小的，需要用光伏接线盒将多个太阳能面板相互电连接在一起，以便将多个太阳能面板产生的电流汇聚在一起输出构成达到一定发电能力的光伏系统。

在实际使用时，光伏接线盒一般直接安装在相应的太阳能面板（又称光伏组件）上并与太阳能面板的汇流带电连接,接线盒中具有旁路保护器件，避免光伏组件电池组串的电池片损坏或局部遮蔽造成的热斑效应。光伏组件接线盒一般是在盒体内设置正、负导电端子，正、负导电端子之间连接有旁路保护器件，串联与组件的电池串中。因为光伏组件的类型、大小有不同，因此，接线盒的规格也有很多，需要生产不同规格的壳体、导电端子等，这就导致接线盒生产成本的上升和生产效率降低，不利于降本增效。另外，目前的光伏组件都在向高效大功率组件方向发展，比如叠瓦组件、双玻组件、双面组件等，这就对接线盒带来新的要求，比如，接线盒的过电流能力要比较强，适应大电流输出；需要尽量减小组件体积，减少对组件表面的遮挡影响等。

鉴于此，一种模块化的光伏组件旁路元件就被开发出来，如图1所示，这种模块化的光伏组件旁路元件一般包括第一导电端子1、第二导电端子2，第一导电端子1或第二导电端子2上固定有旁路二极管，并与另一个导电端子电连接，然后通过绝缘塑封块3将旁路二极管和第一导电端子、第二导电端子形成一体式的模块结构，在绝缘塑封块3的两侧开设有组件汇流带穿孔103，汇流带从穿孔103穿过后分别与第一焊接区102和第二焊接区202焊接；第一焊接区102和第二焊接区202是在第一导电端子1和第二导电端子2上通过冲压工艺形成具有一定深度的凹坑，其内预先填充有焊锡，如此可方便汇流带焊接时进行焊接固定。

但是，这种新型的旁路元件模块在应用时，还存在一些问题，比如需要分别冲压形成汇流带穿孔和储存焊锡的焊接区；需要往焊接区预先存储焊锡；另外，汇流带的焊接一般都是通过人工进行焊接，效率比较低，而且锡焊也会产生对人体有害的锡烟；因此，对于这种模块化的旁路元件还需要进一步改善。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种光伏组件旁路元件模块，用于光伏组件接线盒中，具有过大电流能力；优化导电端子的结构，可以提高汇流带与导电端子的焊接效率，且无需人工焊接，不会产生锡烟。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种光伏组件旁路元件模块，其包括第一导电端子、绝缘塑封块和第二导电端子，所述第一导电端子和/或第二导电端子上固定有至少一个旁路保护器件，所述的旁路保护器件与另一个导电端子电连接；所述的绝缘塑封块将所述的旁路保护器件与第一导电端子和第二导电端子封装为一体形成模块结构；所述的第一导电端子和第二导电端子上形成有第一汇流带穿孔、第一折边以及第二汇流带穿孔、第二折边，第一折边和第二折边的侧面为与组件汇流带焊接的焊接区；组件汇流带分别从第一汇流带穿孔、第二汇流带穿孔穿过后与汇流带焊接区电阻焊焊接连接；所述的旁路保护器件为二极管芯片或具有旁路保护功能的集成电路模块。

优选的，所述的第一折边和/或第二折边与绝缘塑封块的边缘的距离不小于0.1mm。

再优选的，所述的第一折边和/或第二折边与绝缘塑封块的边缘的距离为1.5-8mm。

再优选的，所述的第一折边与第二折边之间的间距为1-30mm。

再优选的，所述的第一折边与第二折边之间的间距为8-20mm。

再优选的，所述的第一折边、第二折边的高度不低于1mm。

再优选的，所述的第一折边、第二折边的高度为2.5-15mm。

再优选的，所述的第一折边、第二折边的顶面到绝缘塑封块的顶面的距离为2-15mm。

再优选的，所述的第一折边、第二折边的顶面到绝缘塑封块的顶面的距离为3-8mm。

再优选的，所述的第一折边、第二折边与绝缘塑封块的边缘的距离相等，高度相等。

再优选的，所述的第一折边、第二折边与导电端子平面之间的角度为80-100°。

再优选的，所述的第一折边、第二折边与导电端子平面之间的角度为90°±3°。

再优选的，所述的第一导电端子和第二导电端子上分别设有至少一个定位结构，且各自的定位结构形状不同。

再优选的，所述的第一导电端子和/或第二导电端子的端部设有电阻焊凸棱。

根据本发明的另一目的，本发明还提出一种分体式光伏组件接线盒，其包括左接线盒、中接线盒以及右接线盒，每个接线盒均包括盒体、盒盖以及设置于盒体中的如上所述的光伏组件旁路元件模块；所述的盒体中对应光伏组件旁路元件模块的汇流带穿孔的位置，设置有汇流带穿过的窄缝。

再优选的，所述的左接线盒盒体的左端部以及右接线盒盒体的右端部设有电缆线引出结构，与电缆线压块配合将电缆线与盒体固定。

本发明的有益效果是，所述的光伏组件旁路元件模块，通过一个冲压工艺同时形成组件汇流带穿孔及焊接结构，并可直接通过电阻焊工艺将汇流带与导电端子焊接固定，结构工艺简化，而且电阻焊工艺相比之前锡焊工艺效率更高，通过电阻焊设备仅需0.4秒左右即可完成焊接过程，工艺也更加环保，适合光伏组件接线盒的自动化高效生产。

附图说明

图1所示为现有技术的光伏组件旁路元件模块的立体结构示意图；

图2所示为本发明的一实施例的光伏组件旁路元件模块的立体结构示意图；

图3所示为图2的光伏组件旁路元件模块的另一视角方向的立体结构示意图；

图4所示为图2的光伏组件旁路元件模块的平面结构（俯视）示意图；

图5所示为图2的光伏组件旁路元件模块的侧面结构（主视）示意图；

图6所示为本发明的应用图2所示的光伏组件旁路元件模块的分体式光伏组件接线盒的爆炸结构示意图；

图7所示为图6中的左接线盒的放大结构示意图。

图中主要元件名称及标号：10-第一导电端子，11-第一折边，112-第一汇流带焊接区，12-第一汇流带穿孔，20-第二导电端子，21-第二折边，212-第二汇流带焊接区，22-第二汇流带穿孔，30-绝缘塑封块。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请参见图2和图3所示的本发明的一种光伏组件旁路元件模块的结构示意图，所述的光伏组件旁路元件模块包括第一导电端子10、绝缘塑封块30和第二导电端子20，所述第一导电端子10和/或第二导电端子20上焊接有至少一个旁路保护器件（未图示），所述的旁路保护器件与另一个导电端子电连接；所述的绝缘塑封块30将所述的旁路保护器件与第一导电端子和第二导电端子封装为一体形成模块结构；所述的第一导电端子10和第二导电端子20上均通过冲压工艺形成汇流带穿孔（如图所示的第一汇流带穿孔12、第二汇流带穿孔22）以及折边（如图所示的第一折边11、第二折边21），折边结构的侧面为与组件汇流带焊接的焊接区（如图所示的第一汇流带焊接区112、第二汇流带焊接区212）；组件汇流带分别从第一汇流带穿孔12、第二汇流带穿孔22穿过后与第一汇流带焊接区112、第二汇流带焊接区212通过电阻焊焊接连接。

本发明的光伏组件旁路元件模块，通过一个冲压工艺同时形成组件汇流带穿孔及焊接结构，并可直接通过电阻焊工艺将汇流带与导电端子焊接固定，结构工艺简化，而且电阻焊工艺相比之前锡焊工艺效率更高，通过电阻焊设备仅需0.4秒左右即可完成焊接过程，工艺也更加环保，适合自动化生产。

在一优选的实施方式中，参见图4，所述的第一折边11、第二折边12与绝缘塑封块30的边缘的距离d1、d2不小于0.1mm；在更优的实施方式中，所述的第一折边11、第二折边12与绝缘塑封块30的边缘的距离d1、d2为1.5-4mm。图2-图4所示的本发明的实施例中，旁路元件模块基本是呈左右对称的结构设计，即两个导电端子的汇流带穿孔和折边结构分布在绝缘塑封块的两侧，对称设置，在这种情况下，在更优的实施方式中，所述的第一折边11、第二折边12与绝缘塑封块30的边缘的距离d1、d2相等。但是，在不同的实施例中，所述的绝缘塑封块30可以不在第一折边、第二折边的中间设置，也可以是设置在两个折边的一侧，仅需将第一导电端子和第二导电端子的铜板结构进行变更设计即可，此时，第一折边11、第二折边12与绝缘塑封块30的边缘的距离d1、d2是不相等的。为了避免绝缘塑封块30的成型和折边结构相互影响，在实际生产时，折边结构与绝缘塑封块边缘一般不能是完全重合的，需要将折边结构与绝缘塑封块间隔一段距离，经过实际加工试验，当间距超过0.1mm时就不会产生明显的相互影响。或者，在进行折边结构冲压成型时，可以是在远离绝缘塑封块的一侧进行折边，即图4中所示的第一折边11、第二折边21相对的一侧边进行冲压折边，本申请对此不作限制，均视为本申请要求保护的技术方案的范围。

另外，在旁路元件模块设计时，由于汇流带是从组件背面穿出后经过两个汇流带穿孔再与折边的焊接区进行焊接，因此，第一折边11、第二折边12之间的间距，除了考虑到如上所述的第一折边、第二折边均可以在绝缘塑封块的一侧设置或者分别在绝缘塑封块的两侧设置的情况，也要考虑到汇流带从不同规格组件穿出时的间距也会不同，因此，参见图5，本发明的实施例中，第一折边11、第二折边12之间的间距L为1-30mm；当然，在优选的实施方式中，即当第一折边、第二折边分别在绝缘塑封块的两侧设置时（如图2-图5所示），所述的第一折边11、第二折边12之间的间距L为8-20mm。

本申请的技术方案中，是将铜板端子的一部分材料冲压折弯形成供汇流带电阻焊的焊接面，因此，为了便于电阻焊的进行和焊接的可靠性，折边结构的高度需要一定的要求，参见图5，根据试验结构，当折边结构的高度H达到1mm左右时，就可以实现电阻焊；在一优选的实施方式中，所述的第一折边11、第二折边12的高度H为2.5-15mm；在更优的实施方式中，所述的第一折边11、第二折边12的高度H为4-8mm。另外，当折边结构是在远离绝缘塑封块的一侧进行折弯成型时，此时，焊接设备的焊接部位是位于绝缘塑封块的上方，为了避免焊接设备与绝缘塑封块之间有碰撞，在一优选的实施方式中，所述的第一折边11、第二折边12的顶面到绝缘塑封块30的顶面的距离为2-15mm，优选的，所述的第一折边11、第二折边12的顶面到绝缘塑封块30的顶面的距离为3-8mm。如此，可以兼顾光伏组件旁路元件模块的尺寸、利用电阻焊设备进行焊接工艺的高效顺利进行以及模块的电气性能等。

在另一优选的实施方式中，所述的第一折边11、第二折边21与导电端子平面之间的角度为80-100°；更优的，所述的第一折边11、第二折边21与导电端子平面之间的角度为90°±3°。

在另一优选的实施方式中，参照图2，所述的第一导电端子10和第二导电端子20上分别设有至少一个定位结构14以及24，便于接线盒生产时将光伏组件旁路元件模块在盒体中快速准确定位；在一优选的实施方式中，在其中一个导电端子，例如，第一导电端子10的定位结构13为圆孔，而另一个导电端子，例如，第二导电端子20的定位结构24为矩形槽孔，组件接线盒中设有对应形状的凸块（参见图6中的定位结构3014、3024），如此，在安装时可以起到快速及防呆的效果，避免模块装反。

在另一优选的实施方式中，所述的光伏组件旁路元件模块与电缆线焊接时，是采用电阻焊的连接方式，是将电缆线与第一导电端子和/或第二导电端子的端部直接电阻焊连接固定；为了增强电阻焊的效果，在所述的第一导电端子和第二导电端子的端部设有凸棱40，所述的凸棱是采用冲压工艺直接将导电端子端部的具有一定宽度和长度的材料冲压形成的具有一定高度的凸起结构。在实际应用时，为了满足不同的应用需求，比如，对于分体式接线盒而言，并不需要在每个光伏组件旁路元件模块的两个导电端子均连接电缆线，所述的凸棱40可以是设置在第一导电端子和第二导电端子中的任何一个的端部，也可以是在第一导电端子和第二导电端子中的端部都设置，本发明对此不作限定；仅是从部件生产标准化的角度来讲，在两个端子上均设置有所述的凸棱是一个优选的技术方案。

应当理解的是，本发明将附图中的光伏组件旁路元件模块中左侧的导电端子称为第一导电端子，右侧的导电端子成为第二导电端子，仅是为了将本发明的实施方式进行清楚的描述，并不是对旁路保护元件设置位置进行限定；在具体实施时，用户也可以将上述实施例中的右侧导电端子设为第一导电端子，左侧导电端子设为第二导电端子，此应视为上述实施例的等同实施方式。

另外，应当理解的是，本发明的旁路保护器件可以采用二极管芯片作为模块化旁路元件的保护器件，也可以采用具有旁路保护功能的集成电路模块来作为保护器件比如MOS管，本发明对此不作特别限定。

本发明采用导电端子和二极管的集成一体化封装技术，避免二次转接，增强了二极管的导电性，还能简化工艺，减小光伏旁路元件模块的体积；利用简单的冲压工艺即可形成组件汇流带穿孔以及焊接区，方面应用电阻焊焊接工艺，采用自动化工艺，提高焊接效率，而且无锡烟污染。

根据本发明的另一目的，参照图5，本发明还提出一种分体式光伏组件接线盒，其包括盒体（如图所示的左盒体301、中盒体302以及右盒体303）、盒盖100以及设置于盒体中的如上所述的光伏组件旁路元件模块200。如图所示，所述的分体式接线盒包括左接线盒、中接线盒以及右接线盒，每个接线盒的盒体的内部结构相同，参见图6，以左接线盒为例，所述的盒体301中对应光伏组件旁路元件模块200的汇流带穿孔12、22的位置，设置有汇流带穿过的窄缝3011，组件汇流带从组件穿出后先经过窄缝3011再通过汇流带穿孔12、22后与折边的焊接区电阻焊焊接；在盒体内部对应旁路元件模块200的定位结构14以及24处，设置有端部形状不一样的定位柱3014以及3024；左接线盒盒体的左端部以及右接线盒盒体的右端部设有电缆线引出结构，与电缆线压块403配合将电缆线与盒体固定。

应当理解的是，当本发明的旁路元件模块200应用于由左盒体、中盒体、右盒体组成的组合使用的分体式接线盒时，虽然如图5所示，仅仅是左接线盒中的左侧的第一导电端子以及右接线盒的右侧的第二导电端子需要与连接有连接器501、502的电缆线400连接固定，但是在较优的实施方式中，在左盒体、中盒体、右盒体中可以安装相同结构的光伏组件旁路元件模块，从而能够采用一种结构应用于不同盒体内，满足安装需求，避免在接线盒加工时生产多种结构的导电端子，节省额外的冲压模具的投入，并方便生产过程中的零部件的管理，节省成本，提高效率。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。