專利名稱：用于防止各個太陽能電池板過熱的接線盒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種接線盒，利用這種接線盒可以很好地散發(fā)在太 陽能電池板中的保護(hù)二極管所產(chǎn)生的熱量。
背景技術(shù)：
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，太陽能設(shè)備有各種規(guī)格的太陽能電池板，其中 它的規(guī)格取決于串聯(lián)在一起的太陽能電池的數(shù)量。多行排列的太陽能 電池又會組成大的太陽能電池板。每行太陽能電池通過在聯(lián)鎖方向上 驅(qū)動的保護(hù)二極管來橋接。為此最常用的是肖特基二極管，因?yàn)槠鋵?dǎo) 通方向上的電壓降要低于在傳統(tǒng)硅晶體二極管中的電壓降。
在太陽能電池的工作中常常會出現(xiàn)某個太陽能電池被遮蔽，在 這種情況下二極管陰極的電位較低，以至于保護(hù)二極管將導(dǎo)電。
如果沒有保護(hù)二極管，在被遮蔽的太陽能電池中的齊納效應(yīng)將 會形成過多的功耗，這種功耗將會在這塊太陽能電池上造成熱點(diǎn)(Hot Spot),以至于造成太陽能電池的毀壞。另一方面，太陽能電池板又 被串聯(lián)在一起，從而在達(dá)到高至6安培的電流時相應(yīng)較高的直流電壓 將達(dá)到換流器，該換流器則產(chǎn)生需要提供到公共電網(wǎng)上的交流電壓。
大多數(shù)換流器會裝有通訊模塊，以便于通過顯示裝置或利用計 算機(jī)的支持來直接監(jiān)視太陽能設(shè)備的輸出功率。該通訊模塊也可以例 如通過電話或互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問。
在太陽能電池串上設(shè)置的多個肖特基二極管是非常重要的元 件，因?yàn)槠湓陔娏髦袛鄷r橋接每個太陽能電池并以此而確保未接通的 太陽能電池所產(chǎn)生的電流能繼續(xù)流通，而不會產(chǎn)生損壞太陽能電池的 危險。在多個導(dǎo)通方向上工作的二極管上的電壓降相對來說較低，約 為0. 3到0. 5V。
例如雷擊下產(chǎn)生的高溫和強(qiáng)電磁場都會毀壞二極管。在這種危
3險情況下，二極管可能會斷開，也就是在陽極和陰極之間產(chǎn)生中斷， 或者二極管可能會短路，在此期間陽極和陰極由于"電弧焊接"而相 互熔接。
在二極管短路時，僅僅相關(guān)的電池串停止工作，輸出功率隨之 降低，但是在使用大量的太陽能電池板時這種情況實(shí)際上還是很嚴(yán)重 的。然而，如果二極管斷開，與之相連的太陽能電池還能輸出足夠的 功率，這時也很難覺察到。但太陽能電池相對來說被遮住光線時，因 二極管不能導(dǎo)電，這時在這塊太陽能電池上就會產(chǎn)生熱點(diǎn)(Hot Spot),將太陽能電池毀壞。
到目前為止人們只對整個太陽能設(shè)備的輸出功率進(jìn)行監(jiān)測，而 不是針對單個的太陽能電池板。當(dāng)出現(xiàn)如太陽能設(shè)備的輸出功率降低
的問題時，就必須檢查每一板直到找到毀壞的太陽能電池板為止。由 于太陽能設(shè)備所建的特殊位置，使得檢查工作費(fèi)力費(fèi)時，.例如在房頂
上工作也很危險。因此檢查維修一個大型的太陽能設(shè)備非常耗時和昂
蟲 貝。
目前由于對保護(hù)二極管的失靈導(dǎo)致太陽能電池板損壞的這一情 況沒有安置監(jiān)視系統(tǒng)。所以結(jié)果總是在保護(hù)二極管失靈的情況下造成 昂貴的太陽能電池的損壞。
對保護(hù)二極管工作狀態(tài)監(jiān)視的同時也要防止二極管過熱，以使
太陽能電池正常運(yùn)轉(zhuǎn)和達(dá)到較高的使用壽命。這是因?yàn)楸Ｗo(hù)二極管在 太陽能電池被遮住光線時必須接收大量的能量，也就是說，保護(hù)二極 管自身很快變熱。這時如果保護(hù)二極管散熱性差或者根本不散熱，在 嚴(yán)重情況下就會損壞二極管?？傊^度熱量將降低二極管使用壽命。 盡管以上所述的種種的缺陷，在實(shí)踐中人們使用的還是傳熱很 差的塑料盒，沒有對二極管采取特殊的散熱措施。
德國專利號DE10050614C1建議，將保護(hù)二極管用螺絲擰在一種 傳熱性能較好的外表有散熱肋片的金屬殼體的內(nèi)部。但該發(fā)明沒有說 明如何解決二極管和殼體之間的絕緣問題。但實(shí)踐使用中所有二極管 的陰極或者陽極總是和二極管金屬外殼連結(jié)在一起。所以該發(fā)明提出 的建議不可避免地造成二極管的短路。另外由于溫度的變化引起殼體
4變形使得用螺絲擰上的二極管松動。這樣就中斷了二極管和殼體之間 的熱傳導(dǎo)。再有由于殼體的電子元器件是被粘貼和澆鑄在殼體里的， 所以在盒內(nèi)元件損壞時而不便于打開，修理或者拆除。另一缺陷就是 模塊太高，因此在當(dāng)今應(yīng)用的安裝技術(shù)中不適合將其安放在太陽能發(fā) 電模塊和房頂之間。同時它的軸向連結(jié)方式需要很大的空間。由于以 上所述的種種缺陷決定了本發(fā)明不實(shí)用。
德國專利號DE102004036697A1的發(fā)明描述一種給太陽能電池板 用的接線盒。這種接線盒的底板是由高導(dǎo)熱性能的材料制成，在底板 和二極管之間有一絕緣層。即使如此如何保障接線盒和二極管之間的 持續(xù)接觸這 一 問題沒有得到解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是消除現(xiàn)有技術(shù)上的缺陷，尤其是設(shè)計制造一種 用于防止每塊太陽能電池板過熱的接線盒。
該目的根據(jù)本發(fā)明通過權(quán)利要求1的特征部分來實(shí)現(xiàn)。其他有 利的實(shí)施方式由權(quán)利要求2到4給出。
用于本發(fā)明的接線盒的殼體用金屬，優(yōu)選用鋁來制造。在此， 該殼體的一個面或多個面可以成型為散熱肋片。根據(jù)本發(fā)明的描述， 二極管、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(M 0 S F E T s )或者相 應(yīng)的半導(dǎo)體元件將通過測壓元件(根據(jù)本發(fā)明為彈簧夾)直接壓在殼 體的內(nèi)壁上或者內(nèi)壁上預(yù)制的與半導(dǎo)體形狀相應(yīng)的留空部里。二極管 的電接頭在此與殼體絕緣。 一個簡單易行且廉價，同時優(yōu)選可進(jìn)行變 化的解決方案就是將二極管用彈簧線夾壓進(jìn)裝入殼體內(nèi)壁上的槽里。 然后通過塑料薄片、陶瓷薄片或者塑料薄膜的方式來進(jìn)行絕緣。實(shí)驗(yàn) 證明具有傳熱性能的硅酮橡膠是特別合適的絕緣材料。硅酮橡膠最突
出的特點(diǎn)是其柔軟嵌合性，從而保證了即使在部件不平坦的傳熱表面 也能達(dá)到良好的傳熱效果。
通過以上方法達(dá)到的良好散熱效果，防止了保護(hù)二極管過早的 損壞。特別是降低了因二極管失靈造成太陽能電池板損壞的危險。同 時也減少了故障時間和維護(hù)費(fèi)用。當(dāng)然也最大程度地減少了由于二極 管短路造成太陽能裝置輸出功率減少的危險。這種良好的散熱效果同樣有益于其它可能裝在接線盒里的電子元器件。


下面將進(jìn)一步根據(jù)實(shí)施例來描述本發(fā)明； 圖1示出了接線盒。
具體實(shí)施例方式
圖1中示出的接線盒由金屬制成的殼體1構(gòu)成，在該殼體的外 壁壓制有散熱肋片2。殼體1內(nèi)壁上是接收裝置3，肖特基二極管4 借助彈簧線夾5壓進(jìn)該接收裝置中。此外還可以看到連接板6。
在二極管4和殼體1之間是由導(dǎo)熱性高的硅酮橡膠制成的絕緣 層。這種結(jié)構(gòu)可以防止二極管4因過熱而損壞。
內(nèi)部連接板6具有塑料外套，以便于提高這一區(qū)域的抗電擊穿 強(qiáng)度。由此而毫無問題地滿足了將來逐漸嚴(yán)格的安全方面的要求。
如圖2所示，在殼體蓋7上有一個圓孔8。在圓孔邊緣上裝上 了一種柔軟和抗氣候變化的硅酮橡膠支撐圓環(huán)9。在這個圓環(huán)上熱壓 一層防水透氣的簿膜IO。支撐圓環(huán)9以輕微的壓力來安裝，也就是 硅酮橡膠始終以輕微的壓力抵靠到殼體蓋7的接觸位置上。從而用 這種簡單的方法保證了圓環(huán)和殼體蓋之間氣密的連接；如果簿膜10 附帶塵土或者其它顆粒時，支撐圓環(huán)9和簿膜10也很容易更換。
簿膜10的直徑約4毫米。這種直徑的簿膜可保證小至中等大小 的殼體的最佳通風(fēng)和散潮濕效果。當(dāng)殼體很大時可以開多個這樣的通 風(fēng)孔。最佳的位置是在已有圓孔對面的殼體壁上開圓孔。
殼體1良好的散熱特征也為可能裝在接線盒里的其它電子元器 件，如無線電通信裝置或電子板帶來益處。殼體1一般情況下直接安 裝到受保護(hù)的太陽能電池板上。所用符號的名稱:1.殼體2.散熱肋片3.接收肖特基二極管的裝置4.肖特基二極管5.彈簧線夾6.連接板7.殼體蓋8.圓孔9.支撐圓環(huán)10.簿膜
權(quán)利要求
1. 一種用于太陽能電池板的接線盒，所述接線盒由外部帶有散熱肋片(2)的殼體(1)構(gòu)成，在所述殼體中裝入保護(hù)二極管(4)、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管或者其他相應(yīng)的半導(dǎo)體元件，其特征在于，所述多個電子元器件分別通過作為測壓元件的彈簧線夾(5)向殼體(1)按壓或壓入到殼體中的符合元器件幾何尺寸的留空部(3)中，并且在電子元器件與殼體(1)之間具有絕緣層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的接線盒，其特征在于，電子元器件(4)分別通過彈簧線架(5)壓入殼體(1)的各個槽中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接線盒，其特征在于，所述絕緣層由塑料薄片，陶瓷薄片或者塑料薄膜實(shí)現(xiàn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1和3所述的接線盒，其特征在于，所述絕緣層由具有傳熱能力的硅酮橡膠實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于太陽電池板的接線盒。利用該接線盒可以很好散發(fā)在太陽能電池板的保護(hù)二極管、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFETs)或者其他相應(yīng)的半導(dǎo)體元件中產(chǎn)生的熱量。在接線盒里，多個電子元器件通過測壓元件向殼體(1)按壓或者壓進(jìn)符合元器件幾何尺寸的留空部(3)中，其中優(yōu)選在殼體(1)與電子元器件之間具有由可導(dǎo)熱的硅酮橡膠制成的絕緣層。
文檔編號H01L31/05GK101501867SQ200780021387
公開日2009年8月5日 申請日期2007年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月9日
發(fā)明者烏爾里希·菲舍爾, 查爾斯·胡, 羅蘭德·普費(fèi)弗, 貝恩德·維勒 申請人:Fpe菲舍爾有限公司