專利名稱：太陽能模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述的光伏太陽能模塊。
背景技術(shù)：
光伏太陽能電池從一定的光輻射強(qiáng)度開始提供電流，該電流隨著輻射強(qiáng)度提高。 從微小的輻射強(qiáng)度開始已經(jīng)在太陽能電池上產(chǎn)生電壓。電流以常見方式通過接線盒的電流接頭取出。太陽能電池的短路電流以及相關(guān)地太陽能模塊的短路電流只略高于(約5%) 在相應(yīng)的輻射時(shí)提供的額定電流。太陽能模塊由多個(gè)串聯(lián)的光伏太陽能電池組成。太陽能模塊一般在他這邊串聯(lián)成太陽能鏈，用于在逆變器上提供足夠高的電壓(必要時(shí)直到 1000V)。由于安全的原因太陽能鏈到逆變器的連接通過直流電壓斷路開關(guān)分開。為了提高功率可以將多個(gè)太陽能鏈并聯(lián)地或者通過獨(dú)立的輸入端在中間連接相應(yīng)的直流電壓斷路開關(guān)的條件下與逆變器連接。但是該或這些直流電壓斷路開關(guān)不會(huì)在裝配太陽能設(shè)備時(shí)、 在維護(hù)或修理工作時(shí)、在故障時(shí)或者在相應(yīng)的輻射期間燃燒時(shí)使各太陽能模塊無電壓，而是始終在其電流接頭上具有空載電壓，由此在太陽能設(shè)備中出現(xiàn)危險(xiǎn)的接觸電壓。按照文獻(xiàn)DE 10 2006 034 223 Al太陽能模塊包括橋接這些串聯(lián)的太陽能電池的旁路二極管。該旁路二極管在太陽輻射時(shí)、即在太陽能模塊產(chǎn)生電流時(shí)在截止方向上極化并由此不影響太陽能電池的功能。如果太陽能模塊在太陽能鏈內(nèi)部暫時(shí)無效，尤其由于陰影遮蔽，則這個(gè)現(xiàn)在無電流的太陽能模塊不再產(chǎn)生電壓，并且旁路二極管承載太陽能鏈內(nèi)部其余太陽能模塊的鏈電流。陰影遮蔽的太陽能模塊免受過熱損壞，并且保留太陽能鏈的功能。在一個(gè)太陽能模塊損壞的情況下旁路二極管以類似的方式工作，并且保留其余太陽能鏈的功能性。按照文獻(xiàn)DE 10 2006 026 661 Al在太陽能模塊被陰影遮蔽或損壞的情況下通過以下方式降低該太陽能模塊的損失功率代替旁路二極管設(shè)有一個(gè)具有低導(dǎo)通電壓的半導(dǎo)體開關(guān)元件，它通過控制電子裝置在太陽能模塊產(chǎn)生電流的情況下被截止，否則低歐姆地接通。缺陷是，控制電子裝置耗電，由此減小由太陽能模塊提供的電流。此外在這里也不存在接觸電壓保護(hù)。DE 10 2005 017 835 B3公開了一種具有熱開關(guān)元件的光伏發(fā)電機(jī)，該熱開關(guān)元件在動(dòng)作時(shí)使模塊連接極或鏈連接極或所連接的逆變器短接。DE 10 2005 018 173 B3公開了一種用于可靠地中斷光伏設(shè)備運(yùn)行的開關(guān)裝置， 其中該開關(guān)裝置具有保護(hù)裝置，它可以通過控制線路將發(fā)電機(jī)場(chǎng)接通到低能量的工作點(diǎn)。 在此與控制功率相關(guān)的觸發(fā)裝置遠(yuǎn)離保護(hù)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是盡可能免受接觸電壓。由開頭所述類型的太陽能模塊出發(fā)，該目的按照本發(fā)明通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征實(shí)現(xiàn)，而由從屬權(quán)利要求取得本發(fā)明的有利改進(jìn)方案。
通過一個(gè)與串聯(lián)的太陽能電池并聯(lián)設(shè)置的機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)起到的作用是，在需要時(shí)或者在有害情況下使該列太陽能電池短路，由此在太陽能模塊的電流接頭上不再有電壓。 為此使開關(guān)觸點(diǎn)以下面的方式與響應(yīng)壓力的致動(dòng)器連接一方面當(dāng)壓力致動(dòng)器上控制壓力低或沒有控制壓力時(shí)一個(gè)彈簧元件引起開關(guān)觸點(diǎn)的閉合并由此通過太陽能電池的短路將太陽能模塊轉(zhuǎn)移到保護(hù)狀態(tài)中。另一方面當(dāng)壓力致動(dòng)器的控制壓力提高時(shí)開關(guān)觸點(diǎn)被打開并且太陽能模塊被轉(zhuǎn)移到有效狀態(tài)中。由壓力致動(dòng)器、彈簧元件和開關(guān)觸點(diǎn)組成的組合起到常閉觸點(diǎn)的作用，因?yàn)樵跊]有壓力控制時(shí)開關(guān)觸點(diǎn)閉合。該太陽能模塊配備用于控制壓力線路的控制接頭。開關(guān)觸點(diǎn)、致動(dòng)器和控制接頭有利地與電流接頭一起安置在太陽能模塊的接線盒中?？刂茐毫梢砸猿Ｒ姷姆绞酵ㄟ^氣態(tài)或液態(tài)的壓力介質(zhì)由對(duì)于整個(gè)太陽能設(shè)備足夠的壓力源一例如由在可能需要時(shí)可再充滿的蓄壓器、由僅僅補(bǔ)償壓力降的壓縮機(jī)或由供水網(wǎng)一提供。對(duì)于保持開關(guān)觸點(diǎn)在打開狀態(tài)和在閉合狀態(tài)中無需或無需值得一提的電能。在處理按照本發(fā)明的太陽能模塊時(shí)，例如在打開包裝時(shí)或在連接時(shí)，由于沒有控制壓力，太陽能模塊通過由彈簧元件強(qiáng)制地閉合的開關(guān)觸點(diǎn)被短路并由此保持無電壓。在維護(hù)或修理工作時(shí)通過有意識(shí)地?cái)嚅_控制壓力使壓力致動(dòng)器無效并由此通過閉合開關(guān)觸點(diǎn)使太陽能模塊轉(zhuǎn)移到無電壓的保護(hù)狀態(tài)中。在有害的影響作用于用按照本發(fā)明的太陽能模塊構(gòu)造的太陽能設(shè)備上的情況下，例如在著火或局部損壞的情況下，通過降低或失去控制壓力使壓力致動(dòng)器同樣過渡到無源的狀態(tài)，這也引起免受接觸電壓的開關(guān)觸點(diǎn)閉合。本發(fā)明的一種有利的改進(jìn)方案在于，這樣地配設(shè)用于控制壓力線路的控制接頭， 例如以T接頭件的形式，該控制接頭以簡(jiǎn)單的方式允許在需要時(shí)與太陽能鏈的其它太陽能模塊連接。通過控制壓力線路可以使控制器或一個(gè)適用于所使用的壓力介質(zhì)的緊急開關(guān)與太陽能鏈連接。本發(fā)明的另一有利改進(jìn)方案在于，設(shè)有一個(gè)由手操縱的操作元件，通過該操作元件使通過開關(guān)元件短路的該列太陽能電池一例如為了測(cè)試一有意識(shí)地接通并再斷開。對(duì)于確定地打開和閉合開關(guān)觸點(diǎn)有利的是，該開關(guān)觸點(diǎn)構(gòu)造為躍動(dòng)觸點(diǎn) (Sprungkontakt)0一個(gè)適宜的改進(jìn)方案在于，與串聯(lián)成列的太陽能電池并聯(lián)地設(shè)置有一個(gè)電壓監(jiān)控裝置，該電壓監(jiān)控裝置在顯著超過太陽能模塊的空載電壓時(shí)通過閥接收壓力致動(dòng)器的控制壓力并由此引起太陽能電池短路。通過這個(gè)改進(jìn)方案在錯(cuò)極時(shí)或在太陽能模塊被陰影遮蔽時(shí)實(shí)現(xiàn)保護(hù)，這例如可以節(jié)省旁路二極管。通過使用兩路閥可以僅僅從相關(guān)的太陽能模塊去掉控制壓力并且其余繼續(xù)導(dǎo)引到其它的與這個(gè)太陽能模塊連接的太陽能模塊上。適宜地將電壓監(jiān)控裝置和閥安置在太陽能模塊的接線盒中。為了該列太陽能電池更快地短路，有利的是由電壓監(jiān)控裝置控制的半導(dǎo)體開關(guān)元件、例如晶閘管或功率MOSFET與開關(guān)觸點(diǎn)并聯(lián)地設(shè)置。在由電壓監(jiān)控裝置檢測(cè)到電壓超出時(shí)非常迅速地通過導(dǎo)通的半導(dǎo)體開關(guān)元件實(shí)現(xiàn)太陽能電池的短路。在由于機(jī)械慣性延遲地閉合開關(guān)觸點(diǎn)以后，半導(dǎo)體開關(guān)元件被橋接并且被再斷開。因此半導(dǎo)體開關(guān)元件可以只對(duì)于機(jī)械的壓力致動(dòng)器和開關(guān)觸點(diǎn)的響應(yīng)時(shí)間接通和承載短路電流。適宜地將半導(dǎo)體開關(guān)元件安置在太陽能模塊的接線盒中。


由下面的借助于附圖解釋的實(shí)施例給出本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)。附圖中圖1示出按照本發(fā)明的太陽能模塊的開關(guān)裝置。
具體實(shí)施例方式該太陽能模塊包括多個(gè)串聯(lián)成列的光伏太陽能電池1。通過電流接頭+Pol和-Pol 在輻射時(shí)產(chǎn)生電壓并且可以取出產(chǎn)生的太陽能電流。電流接頭+Pol和-Pol安置在與太陽能模塊連接的接線盒9中。如果多個(gè)太陽能模塊連接成太陽能鏈，則這些太陽能模塊的電流接頭+Pol和-Pol串聯(lián)。串聯(lián)成列的太陽能電池1通過旁路二極管2橋接。如果太陽能模塊提供電流，則旁路二極管2通過在太陽能電池1上產(chǎn)生的電壓截止。如果該列太陽能電池1尤其由于陰影遮蔽沒有形成電壓，則旁路二極管2電流導(dǎo)通，由此使由同一太陽能鏈的其它太陽能模塊提供的電流在保護(hù)太陽能電池1的情況下由旁路二極管2承擔(dān)。所述太陽能模塊1配備安置在接線盒9中的用于壓力介質(zhì)的控制接頭，該控制接頭在這種情況下包括控制線路輸入端Pin和與該控制線路輸入端通過內(nèi)部線路直接連接的控制線路輸出端Pout。如果多個(gè)太陽能模塊連接成太陽能鏈，則這些太陽能模塊的控制線路接頭Pin和Pout利用常見的壓力線路和連接體串聯(lián)。作為壓力介質(zhì)在本示例中設(shè)有空氣，其壓力由外部的蓄壓器通過外部的控制閥提供。蓄壓器中的適當(dāng)壓力在下降時(shí)由小型壓縮機(jī)提供，如同在自動(dòng)血壓測(cè)量?jī)x器中類似已知的那樣。在接線盒9內(nèi)部該控制線路輸入端Pin在中間連接閥5的條件下與測(cè)壓器形式的壓力致動(dòng)器4的氣缸連接。在壓力致動(dòng)器4中安置彈簧10，該彈簧元件在與壓力介質(zhì)作用方向相反的方向上加載壓力致動(dòng)器4 的壓力活塞。與串聯(lián)的太陽能電池1并聯(lián)地在接線盒9中設(shè)置一個(gè)構(gòu)造為躍動(dòng)觸點(diǎn)的機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)3。該開關(guān)觸點(diǎn)3與壓力致動(dòng)器4的壓力活塞連接。在低的或沒有控制壓力時(shí)通過彈簧元件10的作用閉合開關(guān)觸點(diǎn)3并且沒有能耗地保持閉合。如果壓力致動(dòng)器4被足夠的控制壓力加載，則開關(guān)觸點(diǎn)3在克服彈簧元件10的力作用的條件下打開并且沒有能耗地保持打開?？捎墒植倏v的操作元件8設(shè)置在接線盒9中并且作用于壓力致動(dòng)器4的壓力活塞上。通過操作元件8為了測(cè)試可以暫時(shí)有意識(shí)地打開開關(guān)觸點(diǎn)3。在接線盒9內(nèi)部還安置一個(gè)用于電壓監(jiān)控裝置7的開關(guān)裝置以及一個(gè)功率-MOSFET形式的半導(dǎo)體開關(guān)元件6，它們兩個(gè)與該列太陽能電池1并聯(lián)地設(shè)置。電壓監(jiān)控裝置7通過其輸出端可控地與上述的閥5和半導(dǎo)體開關(guān)元件6連接。閥5在電壓監(jiān)控裝置 7沒有控制信號(hào)時(shí)以及在無能源的狀態(tài)使控制線路輸入端Pin與壓力致動(dòng)器4連接。如果電壓監(jiān)控裝置7檢測(cè)到?jīng)]有過電壓，則它不給出控制信號(hào)到閥5和半導(dǎo)體開關(guān)元件。在這種情況下半導(dǎo)體開關(guān)元件6是打開的并且壓力致動(dòng)器4可以通過控制線路輸入端Pin被壓力介質(zhì)控制。在顯著超過由該列太陽能電池1形成的空載電壓時(shí)-例如由于太陽能模塊的錯(cuò)極裝配、但是也包括在陰影遮蔽太陽能模塊期間在省去或由于有缺陷地分開旁路二極管2 時(shí)-電壓監(jiān)控裝置7給出控制信號(hào)。由此在最短的時(shí)間內(nèi)半導(dǎo)體開關(guān)元件6閉合并由此使該列太陽能電池1低歐姆地橋接。此外通過由于隱含的機(jī)械慣性引起的延遲利用閥5由壓力致動(dòng)器4接收在所示情況下通過控制線路輸入端Pin產(chǎn)生的控制壓力并且閉合開關(guān)觸點(diǎn)3，它不僅使該列太陽能電池1而且使半導(dǎo)體開關(guān)元件6短路，這導(dǎo)致半導(dǎo)體開關(guān)元件6打開。因此半導(dǎo)體開關(guān)元件7只對(duì)于閥5、壓力致動(dòng)器5和開關(guān)觸點(diǎn)3組合的響應(yīng)時(shí)間接通和承載短路電流，而開關(guān)觸點(diǎn)3必需持續(xù)地承載這個(gè)電流。使用兩路閥作為閥5能夠僅僅從這個(gè)太陽能模塊去掉控制壓力并且其余通過控制線路輸出端Pout繼續(xù)導(dǎo)引到其它與這個(gè)太陽能模塊連接的太陽能模塊。在未安裝的狀態(tài)中，按照本發(fā)明的太陽能模塊不與控制壓力線路連接，由于沒有控制壓力使開關(guān)觸點(diǎn)3強(qiáng)制閉合。由此使該列太陽能電池1短路并且沒有電壓。在維護(hù)或修理工作時(shí)通過斷開外部位置上的控制壓力實(shí)現(xiàn)相同的效果。在有害地作用于通過按照本發(fā)明的太陽能模塊構(gòu)造的太陽能設(shè)備上的情況下，通過降低或失去控制壓力使壓力致動(dòng)器 4同樣過渡到無源狀態(tài)中，這也起到防止接觸電壓的開關(guān)觸點(diǎn)3閉合的作用。由后一種情況可以看出，對(duì)于控制壓力的大小應(yīng)該正好選擇對(duì)于打開開關(guān)觸點(diǎn)3還足夠可靠的參數(shù)，用于在有害情況下足夠快速地降低控制壓力。本發(fā)明不局限于上述的實(shí)施例。因此也可以使按照本發(fā)明的太陽能模塊以液體壓力介質(zhì)運(yùn)行。彈簧元件10無需是壓力致動(dòng)器4的組成部分，而且可以直接與開關(guān)觸點(diǎn)3連接或者是其組成部分。作為半導(dǎo)體開關(guān)元件6也可以是作用相同的元件，例如晶閘管，或者使用作用相同的開關(guān)裝置。除太陽能電池1外所有對(duì)于本發(fā)明所需的組成部分在接線盒9 中的布置盡管是適宜的，但是不是強(qiáng)制必需的。此外本發(fā)明的基本保護(hù)效果也可以在去掉半導(dǎo)體開關(guān)元件6的條件下并且也在附加地去掉電壓監(jiān)控裝置7和閥5的情況下實(shí)現(xiàn)。附圖標(biāo)記清單
1太陽能電池
2旁路二極管
3開關(guān)觸點(diǎn)
4致動(dòng)器
5閥
6半導(dǎo)體開關(guān)元件
7電壓監(jiān)控裝置
8操作元件
9接線盒
10彈簧元件
+Pol正電流接頭
=Pol負(fù)電流接頭
Pin控制線路輸入端
Pout控制線路輸出端
權(quán)利要求
1.太陽能模塊，包括多個(gè)串聯(lián)成列的光伏太陽能電池(1)，電流接頭(+Pol，-Pol)，用于取出所產(chǎn)生的太陽能電流以及用于在需要時(shí)與另外的太陽能模塊串聯(lián)連接，和在需要時(shí)一橋接該列太陽能電池(1)的旁路二極管O)，該旁路二極管在太陽能模塊提供電流的狀態(tài)中截止并且在其它情況中導(dǎo)通電流，其特征在于，一機(jī)械的開關(guān)觸點(diǎn)(3)與串聯(lián)成列的太陽能電池(1)并聯(lián)地設(shè)置，一壓力致動(dòng)器(4)與所述開關(guān)觸點(diǎn)C3)連接，其中，當(dāng)所述壓力致動(dòng)器(4)上的控制壓力低或缺少控制壓力時(shí)所述開關(guān)觸點(diǎn)(3)通過彈簧元件(10)的作用閉合并且當(dāng)所述壓力致動(dòng)器(4)上的控制壓力提高時(shí)所述開關(guān)觸點(diǎn)(3)反作用于所述彈簧元件(10)的作用打開，和所述壓力致動(dòng)器(4)與用于控制壓力線路的控制接頭(Pin，Pout)連接。
2.如上述權(quán)利要求所述的太陽能模塊，其特征在于，所述控制接頭(Pin，P0ut)構(gòu)造成用于在需要時(shí)與另外的太陽能模塊連接。
3.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的太陽能模塊，其特征在于，一用于手動(dòng)打開的操作元件(8)與所述開關(guān)觸點(diǎn)(3)附加地作用連接。
4.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的太陽能模塊，其特征在于，所述開關(guān)觸點(diǎn)(3)構(gòu)造為躍動(dòng)觸點(diǎn)。
5.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的太陽能模塊，其特征在于，與串聯(lián)成列的太陽能電池(1)并聯(lián)地設(shè)置有一電壓監(jiān)控裝置(7)，所述電壓監(jiān)控裝置在該列太陽能電池(1)的空載電壓被顯著超過時(shí)利用閥( 從所述壓力致動(dòng)器(4)接收控制壓力。
6.如上述權(quán)利要求所述的太陽能模塊，其特征在于，與所述開關(guān)觸點(diǎn)(3)并聯(lián)地設(shè)置有一被所述電壓監(jiān)控裝置(7)控制的半導(dǎo)體開關(guān)元件(6)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽能模塊，具有多個(gè)串聯(lián)成列的光伏太陽能電池(1)。要解決的問題在于免受接觸電壓。為此一個(gè)機(jī)械的開關(guān)觸點(diǎn)(3)與串聯(lián)成列的太陽能電池(1)并聯(lián)地設(shè)置。一個(gè)壓力致動(dòng)器(4)與開關(guān)觸點(diǎn)(3)連接，其中在低的或沒有控制壓力作用于壓力致動(dòng)器(4)上時(shí)通過彈簧元件(10)的作用閉合開關(guān)觸點(diǎn)(3)并且在提高的控制壓力作用于壓力致動(dòng)器(4)上時(shí)反作用于彈簧元件(10)的作用打開開關(guān)觸點(diǎn)(3)。所述壓力致動(dòng)器(4)與用于控制壓力線路的控制接頭(Pin，Pout)連接。
文檔編號(hào)H02H5/00GK102217078SQ200980145714
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2009年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月16日
發(fā)明者T·弗賴爾穆特 申請(qǐng)人:伊頓工業(yè)有限公司