太阳能电池及太阳能系统技术方案

太阳能电池及太阳能系统,包括旁路二极管、置于旁路二极管上方并覆盖旁路二极管的散热器单元、置于散热器单元上方的热沉。另一种光电设备包括旁路二极管、置于旁路二极管上方但不覆盖旁路二极管的散热器单元、置于散热器单元上方的热沉。通过上述改进，改善的热性能允许设备在低温下运转，从而提升光电转换效率并减少组件的退化和衰退。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例涉及可再生能源领域，特别涉及具有旁路二极管的光电子设备及系统。
技术介绍
发光二极管(LED)和光伏(PV)设备是两种常见的光电子设备。当对诸如包括LED和PV设备的光电系统进行组建和部署时，热量管理和装配可能是需要考虑的。例如，具有集成的旁路二极管的设备系统领域是在热量管理和装配方面改进成熟的领域。制造和部署这种系统的挑战包括旁路二极管与热沉之间的低热阻路径以及对工作电压的可靠电隔离的可能需求。
技术实现思路
本技术通过将旁路二极管集成在电池组件或叠层系统中来解决针对诸如发光二极管(LED)和光电(PV)系统的光电系统的热量管理和装配的问题。为此，本技术提供了一种太阳能电池，其包括:旁路二极管；置于旁路二极管上方并覆盖旁路二极管的散热器单元，其中旁路二极管置于散热器单元下的凹槽中；以及置于散热器单元上方的热沉。还提供了一种太阳能系统，其包括:多对太阳能电池；多个旁路二极管，其中在每对太阳能电池之间布置一个或多个旁路二极管；多个散热器单元，其中一个或多个散热器单元置于每个旁路二极管上方并覆盖所述每个旁路二极管，其中每个旁路二极管置于一个散热器单元下的凹槽中；以及多个热沉，其中在每个散热器单元上方布置一个或多个热沉。还提供了一种太阳能电池，其包括:旁路二极管；置于旁路二极管上方但不覆盖旁路二极管的散热器单元；以及置于散热器单元上方的热沉。还提供了一种太阳能系统，其包括:多对太阳能电池；多个旁路二极管，其中在每对太阳能电池之间布置一个或多个旁路二极管；多个散热器单兀，其中一个或多个散热器单元置于每个旁路二极管上方但不覆盖所述每个旁路二极管；以及多个热沉，其中在每个散热器单兀上方布置一个或多个热沉。在本技术中，改善的热性能允许设备在低温下运转，从而提升光电转换效率并减少组件的退化和衰退。附图说明图1示出了具有旁路电路路径及外装式二极管的普通的光电系统的俯视图。图2A示出了根据本专利技术一个实施例的具有内部旁路二极管的光电系统的一部分的俯视图。图2B示出了根据本专利技术一个实施例的具有内部旁路二极管的光电系统的一部分的俯视图。图3示出了根据本专利技术一个实施例的具有内部旁路二极管的光电系统的一部分的立体图。图4示出了根据本专利技术一个实施例的具有旁路二极管的光电设备的剖视图。图5示出了根据本专利技术一个实施例的具有旁路二极管的光电设备的剖视图。图6示出了根据本专利技术一个实施例的具有散热器单元的光电设备的自上而下的视图。图7A示出了根据本专利技术一个实施例的具有夏至光照模式的太阳能集中器装置。图7B示出了根据本专利技术一个实施例的具有冬至光照模式的太阳能集中器装置。具体实施方式本文描述了具有旁路二极管的光电设备以及具有旁路二极管的光电系统。为了提供对本专利技术的各实施例的更透彻的理解，在下面的描述中展示了很多具体的细节，如有关旁路二极管的散热器单元的具体的配置。显然，对于本领域内的技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实践本专利技术的各实施例。为了避免不必要地模糊本专利技术的实施例，没有对其它实例中的一些众所周知的制造技术(如层叠技术)进行详细的描述。此外，需要理解的是，附图中所展示的若干实施例只是说明性地描绘，并不必然按比例绘制。本文披露了具有旁路二极管的光电设备。在一个实施例中，光电设备具有旁路二极管。散热器单元置于旁路二极管上，并覆盖旁路二极管。热沉被置于散热器单元上。在一个实施例中，光电设备具有旁路二极管。散热器单元置于旁路二极管上，但不覆盖旁路二极管。热沉被置于散热器单兀上。在一个实施例中，光电设备为光伏电池。本文还披露了具有旁路二极管的光电系统。在一个实施例中，光电系统包含多对光电设备。光电系统还包含多个旁路二极管，其中在每对光电设备之间布置一个或多个旁路二极管。光电系统还包括多个散热器单元，一个或多个散热器单元被置于每个旁路二极管之上，并覆盖旁路二极管。光电系统还包含多个热沉，其中在每个散热器单元之上布置一个或多个热沉。在一个实施例中，光电系统包括多对光电设备。光电系统还包括多个旁路二极管，其中在每对光电设备之间布置一个或多个旁路二极管。光电系统还包括多个散热器单元，一个或多个散热器单元被置于每个旁路二极管上，但不覆盖旁路二极管。光电系统还包括多个热沉，其中在每个散热器单元之上布置一个或多个热沉。在一个实施例中，多个光电设备为多个光伏电池。对于诸如发光二极管(LED)和光电(PV)系统的光电系统的热量管理和装配,可通过将旁路二极管集成在电池组件或叠层系统中来解决。但是，根据本专利技术的一个实施例，由于这样的二极管中高密度的功率耗散，为了保证相应的二极管和电池外壳的可靠运转，需要低热阻路径连接至环境空气。此外，为了便于批量生产，需要基于连续工艺的设计概念和装配技术。在一个实施例中，降低了旁路二极管与外部热沉之间的热阻，同时提供了一种横穿电池外壳或组件的高热流区的更均匀和平坦的表面。在一个实施例中，沿着电池外壳的背面的平坦表面改善了电池与旁路二极管外壳附加到热沉的过程中的交界面和黏合的质量。在一个实施例中，改善的热性能允许设备在低温下运转，从而提升光电转换效率并减少组件的退化和衰退。另外，在一个实施例中，实现了用于制造LED照明应用的光电晶片阵列和日光集中器的光电接收器的持续批量制造工艺。常规的将旁路二极管集成到诸如PV和LED的系统中的方法包括将旁路二极管从外部附接到具有允许电连接的背板穿孔的电池叠层或组件。这种方法需要大量的额外组装步骤，并且会限制能够集成到一串电池上的二极管的数量。根据本专利技术的一个实施例，通过金属箔、介电层及聚合物黏合剂涂层的连续轧制处理，可制作柔性衬底。在一个实施例中，裸露的光电晶片和旁路二极管随后被焊接到衬底的引线或电池互连，然后被封装到玻璃盖片和集成于衬底内的流入晶片的热流最大的区域的金属散热器之间。在一个特定的实施例中，在衬底中打入了浅腔或通孔以容纳比电池更厚的二极管，从而允许将薄的、小热阻连接至散热器或衬底。通孔或浅腔可允许制造改进了散热片与电池之间的热连接的平坦背部表面的电池组件或外壳。去除了高热密度上方的区域的散热器似乎是违反直觉的。但是，在一个特定的实施例中，由于主要的二极管热量通过互连和电池流向了散热片，任何对系统的改良也会改善(例如，降低)二极管的温度。这还可以带来同时针对电池和二极管的单一热解决方案。在上述特定的实施例的一个方面中，将散热器扩展超出电池和散热片面积同样允许安装在电池外围位置的二极管热集成到电池上。这样，在一个实施例中，光电系统的一部分是以轧制(roll)的方式制造的，以允许这种光电系统的连续的批量加工以及后继组装。在一个实施例中，这种方法在提供改良的热、电性能的同时为光电系统的制作及组装的方式提供了改变的可能。由于光伏系统推动了光电技术的集成从而减小电池的尺寸，具有鲁棒性的旁路电路设计的益处也得到了提升。由于集中器系统通常具有较小的电池区域，来自背面驱动串电流通过这种电池的热载荷会增加由于过热而造成电池损坏和永久性失效的可能。在一个实施例中，也许是最重要的是，由于电池串中的部分遮蔽、错位及其它缺陷，系统的性能可能会显著地降低，于是更频繁的集成旁路二极管(例如，每个电池I个旁路二极管、每2个电池I个旁路二极管，等等)，通过捕捉剩余的高性能电池本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.08 US 61/267,637;2010.07.27 US 12/844,5941.一种太阳能电池，包括: 旁路二极管； 置于旁路二极管上方并覆盖旁路二极管的散热器单元，其中旁路二极管置于散热器单元下的凹槽中；以及 置于散热器单元上方的热沉。2.如权利要求1所述的太阳能电池，其中旁路二极管与一对互连相耦合，散热器单元置于这对互连上方。3.如权利要求2所述的太阳能电池，其中旁路二极管和一对互连被置于透明覆盖层上方，其中旁路二极管通过一个或多个焊盘与所述一对互连相耦合，并且其中旁路二极管通过一个或多个密封剂层与透明覆盖层和散热器单元相分离。4.如权利要求1所述的太阳能电池，其中热沉包括通过一个或多个热粘合层与散热器单元相分离的折叠鳍片。5.一种太阳能系统，包括: 多对太阳能电池； 多个旁路二极管，其中在每对太阳能电池之间布置一个或多个旁路二极管； 多个散热器单元，其中一个或多个散热器单元置于每个旁路二极管上方并覆盖所述每个旁路二极管，其中每个旁路二极管置于一个散热器单元下的凹槽中；以及 多个热沉，其中在每个散热器单元上方布置一个或多个热沉。6.如权利要求5所述的太阳能系统，还包括: 置于多对太阳能电池上方的太阳能聚集元件，所述太阳能聚集元件用于将光照聚集到所述多对太阳能电池的光接收表面上，其中所述多个旁路二极管配置用于在一对或多对太阳能电池无法接收到光照时旁路所述一对或多对太阳能电池。7.如权利要求6所述的太阳能系统，其中太阳能聚集元件是从下列装置组中选择的:反射镜、反射镜组、透镜、透镜组、及一个或多个反射镜与一个或多个透镜的组合。8.如权利要求5所述的太阳能系统，其中每个旁路二极管与一对互连相耦合，一个散热器单元置于这对互连上方。9.如权利要求8所述的太阳能系统，其中每个旁路二极管和各对互连被置于透明覆盖层上方，其中每个旁路二极管通过一个或多个焊盘与各对互连相耦合，并且其中每个旁路二极管通过一个或多个密封剂层与透明覆盖层和散热器单元相分离。10.如权利要求5所述的太阳能系统，其中每个热沉包括通过一个或多个热粘合层与各散热器单元相分离的折叠鳍片。11.如权利要求5所述的太阳能系统，其中提供多个散热器单元以将来...

【专利技术属性】
技术研发人员：瑞恩·林德曼，多戈·罗斯，尼古拉斯·博伊诺特，凯丝·约翰斯顿，戴维·B·德格拉夫，
申请(专利权)人：太阳能公司，
类型：
国别省市：