專利名稱：小型光電邊緣連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明致力于一種電連接器，更具體地，涉及一種用于連接光電太陽能電池板的小型邊緣連接器。
背景技術(shù)：
光電(PV)模塊或陣列由太陽能產(chǎn)生電。由PV模塊產(chǎn)生的電能減小了從諸如化石 燃料和核能的非可再生資源中需要的能源量。顯著的環(huán)境效益還可由太陽能發(fā)電得以實(shí) 現(xiàn)，例如減小了由燃燒化石燃料導(dǎo)致的空氣污染、減小了由發(fā)電廠導(dǎo)致的水和陸地的使用， 以及減小了廢物副產(chǎn)品的儲(chǔ)存。太陽能不產(chǎn)生噪音，并具有很少的運(yùn)動(dòng)成分。由于其可靠 性，PV模塊還降低消費(fèi)者的住宅和商業(yè)用電成本。PV電池實(shí)質(zhì)上是大面積的半導(dǎo)體二極管。由于光電效應(yīng)，當(dāng)PV電池被諸如日光的 光源照射時(shí)，光子的能量轉(zhuǎn)化為PV電池內(nèi)的電能。PV電池一般被互連到具有高達(dá)100瓦或 者更大功率范圍的太陽能模塊中。對(duì)于大的PV系統(tǒng)，專門的PV模塊產(chǎn)生有高達(dá)數(shù)百瓦的 典型功率范圍。光電模塊是光電發(fā)電系統(tǒng)的基本元件。根據(jù)期望的電壓和電流參數(shù)，PV模 塊具有許多串聯(lián)或者并聯(lián)連接的太陽能電池。PV電池被連接并布置在底部上的聚乙烯板和 頂部上的鋼化玻璃之間。PV電池被互連于半導(dǎo)體材料的上側(cè)上的薄觸頭。典型的晶體模塊 功率范圍從每模塊幾瓦直到200瓦。在正面或者屋頂系統(tǒng)的情形中，可以在構(gòu)建過程中安裝光電系統(tǒng)，或者在建好后 加入到建筑物中。屋頂系統(tǒng)通常是低功率的系統(tǒng)，例如10kw，以滿足典型的住宅負(fù)荷。屋頂 集成光電系統(tǒng)可以由不同的模塊類型組成，例如晶體和微孔非晶體模塊。屋頂集成光電系 統(tǒng)被集成到屋頂中；以使得其整個(gè)屋頂或者一部分屋頂被光電模塊覆蓋，或者其在后來被 加入到屋頂。PV電池可以與屋瓦或屋頂板結(jié)合起來。PV模塊/陣列需要專門設(shè)計(jì)的裝置，該裝置適于將各PV模塊/陣列彼此互連以及 與配電系統(tǒng)互連。PV連接系統(tǒng)用于容納PV陣列的串聯(lián)和并聯(lián)連接。除了接線盒之外，PV 連接系統(tǒng)包括連接器，這些連接器允許快速現(xiàn)場(chǎng)安裝或者高速制造制成一定長度的電纜組 件。會(huì)要求連接或連接盒從PV模塊/陣列接收專門的電纜終端，并且功率二極管在內(nèi)部用 于控制流到載荷的電流。在要求PV模塊的尺寸最小化的具有緊密空間限制和要求的區(qū)域 中會(huì)需要PV陣列。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的問題是需要一種用于光電太陽能電池陣列板的邊緣連接器，其中該太陽 能電池陣列板滿足了一個(gè)或更多的這些空間限制需要或提供了其他有利的特征。其他的特 征和優(yōu)點(diǎn)將從本說明書中變得顯而易見。公開的教導(dǎo)擴(kuò)展到落入權(quán)利要求范圍內(nèi)的那些實(shí) 施例，而不論它們是否實(shí)現(xiàn)了 一個(gè)或更多的前述需要。解決方案是通過一種用于沿著具有輸入模塊和輸出模塊的邊緣互連鄰近的光電 陣列的電連接器。輸入模塊殼體具有承受預(yù)定電壓和電流的至少一個(gè)二極管、與二極管熱連通以散熱的至少一個(gè)熱沉、至少一個(gè)導(dǎo)電連接點(diǎn)以及配置為接收第一光電陣列的邊緣的至少一個(gè)槽?；糠终肿≈辽僖粋€(gè)二極管、熱沉、連接點(diǎn)和槽。輸出模塊被配置為與輸入 模塊連接，并且具有導(dǎo)電的至少一個(gè)連接點(diǎn)、接收第二光電陣列的邊緣的槽，以及罩住連接 點(diǎn)和槽的基座部分。連接器還具有連接輸入模塊和輸出模塊的導(dǎo)電電纜。輸入模塊和輸出 模塊被固定到鄰近的光電陣列的邊緣，并且通過電纜彼此電連通。連接點(diǎn)將光子能從陣列 傳導(dǎo)到連接器。從下面的連同通過例子圖示本發(fā)明原理的附圖的優(yōu)選實(shí)施例的更詳細(xì)描述，本發(fā) 明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見的。


現(xiàn)在參照附圖通過例子描述本發(fā)明，其中圖1是本發(fā)明的實(shí)施例；圖2是在本發(fā)明的輸入模塊中的部件的內(nèi)部視圖；圖3是本發(fā)明的輸入模塊的頂視圖；圖4是本發(fā)明的輸出模塊；圖5是本發(fā)明的輸出模塊的內(nèi)部視圖；圖6是本發(fā)明的實(shí)施例；圖7是沒有蓋子的本發(fā)明的頂視圖；圖8-11提供了本發(fā)明的替代視圖；圖12是本發(fā)明的實(shí)施例的透視圖；圖13-14提供了本發(fā)明的替代視圖；圖15是本發(fā)明的實(shí)施例的透視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明致力于一種連接到PV陣列邊緣的PV盒。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是連接器在陣 列上的獨(dú)特的邊緣放置位置。圖1表示邊緣連接器10的實(shí)施例，該邊緣連接器10包括輸出 插頭12和輸入模塊14。輸出插頭12和輸入模塊14用電纜70和插頭連接件72互連。在 PV系統(tǒng)中，陣列16、18并排布置，在此輸出插頭12被固定到第一陣列16。輸入模塊14被 固定到下一個(gè)鄰近的陣列18。每個(gè)陣列16、18具有一個(gè)輸出插頭12、一個(gè)輸入模塊14以 及電纜70和連接的插頭連接件72。圖2圖示邊緣連接器10的部件。在輸出插頭12中，葉片20用來配合所述陣列的 導(dǎo)電箔(未示出)，并且將光子能量從陣列傳導(dǎo)到邊緣連接器10。二極管22(例如，參見圖 15)被連接到電源電路以確保合適地傳導(dǎo)能量，熱沉24(例如，參見圖15)被布置在二極管 22上以起到電觸頭和散熱器的作用。盡管可使用任何適合的二極管，但是T0-220肖特基二 極管(Schottky diode)可用于該實(shí)施例中，并且盡管可以使用任何合適的熱沉，但是銅鐵 熱沉可用于該實(shí)施例。部件移送裝置26用來在制造過程中管理邊緣連接器10的部件20、 22,24,并且保持部件20、22、24在連接器中的合適放置。除了移送裝置26之外，鉚釘28用 來將熱沉24固定到二極管。除了鉚釘28之外，可使用焊劑或電阻焊接連接(未示出)，例 如超聲焊接連接。殼體30被過模制在部件上，并且具有“U”形的槽48以容納陣列。陣列板16、18牢固且貼合地配合到邊緣連接器10的槽48中。在一個(gè)實(shí)施例中，室溫硫化(RTV) 硅被用作環(huán)氧樹脂以將連接器10牢固且防水地保持在陣列16、18上。然而，本領(lǐng)域內(nèi)的人 員或技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，其他類型的環(huán)氧樹脂可用于將連接器10固定到陣列16、18。參照?qǐng)D3，孔口 34定位于殼體30的頂表面上，以便為與陣列箔的焊接連接提供插孔。一旦建立到陣列16、18的導(dǎo)電連接，這些孔口 34可用硅或其他合適的密封和保護(hù)材料 進(jìn)行密封和填充。
圖4和5表示邊緣連接器的輸入模塊14。壓接連接布置在模塊14的內(nèi)部。殼體 40具有箔進(jìn)出窗口 42，其允許從陣列(在圖4和5中未示出)電連接到模塊14。窗口 42 被填充或被覆蓋用于保護(hù)。邊緣連接器10的輸出模塊(未示出)的實(shí)施例包括雙片設(shè)計(jì)，如圖6-11所示，該 雙片設(shè)計(jì)具有殼體部分44和蓋部分46。當(dāng)放置在殼體部分44上時(shí)，蓋部分46和殼體部 分44限定了槽48。陣列16、18裝入到槽48中，在連接器10和陣列箔14、16之間建立了 連接。圖7圖示蓋部分被移除的邊緣連接器10。凹槽50被模制在殼體44中以有助于容 納密封劑，并且當(dāng)就位時(shí)對(duì)準(zhǔn)蓋部分46。殼體部分44還具有較大的鎖閉插孔52，當(dāng)蓋部分 46就位時(shí)該鎖閉插孔52接收蓋部分46 (圖8-11)上的閂鎖54。圖8-11圖示了雙片的邊緣連接器的各個(gè)視圖。槽48的內(nèi)表面成脊或肋，以便為 粘結(jié)到陣列上提供加強(qiáng)的表面。一旦連接器10被放置在陣列16、18上，諸如RTV硅的粘合 劑制品被涂覆以將連接器10固定到具有防水粘結(jié)劑的陣列。蓋部分46具有閂鎖54，以當(dāng) 就位時(shí)將蓋部分46保持在殼體部分44上。示例性的實(shí)施例具有兩個(gè)閂鎖54，然而可使用 任何數(shù)量的閂鎖。殼體部分44具有閂鎖插孔52，該閂鎖插孔被設(shè)計(jì)成以當(dāng)就位時(shí)接收閂鎖 54。一旦蓋部分46被放置在殼體部分44上，閂鎖54接合在插座52中并且不容易移除。本發(fā)明的輸入模塊的再一實(shí)施例包括雙片設(shè)計(jì)，在此蓋部分46被設(shè)計(jì)為考慮如 圖2所示更厚的陣列邊緣。取決于應(yīng)用，陣列16、18可具有各種厚度，因此邊緣連接器10必 需被設(shè)計(jì)為容納一定的厚度范圍，例如，1/4" to 3/4"。圖12圖示兩層的蓋部分46。第 一層60倚靠在殼體部分44上，并且第二層62形成圍繞陣列邊緣配合的一部分槽48。殼 體部分44具有凹槽50以當(dāng)涂覆時(shí)容納密封劑，從而將連接器10固定到陣列并且將蓋部分 46固定到殼體部分44。圖13-15圖示本發(fā)明的再一實(shí)施例。邊緣連接器(在圖13-15中未示出)是一種 帶有蓋部分46和殼體部分44的雙片設(shè)計(jì)，其中槽48被形成為配合在具有更大厚度的陣列 16、18上。蓋部分46具有兩層形狀，即第一層60和第二層62。蓋部分46具有孔口 66，其 接收緊固件68，例如螺釘，并且將蓋部分46固定到殼體部分44。取決于陣列的厚度，槽48 的高度會(huì)變化。蓋部分46配合在殼體部分44的頂部上，并且用緊固件68進(jìn)行固定。二極管22 被連接到電路以確保能量的合適傳導(dǎo)，熱沉24被放置為與二極管22接觸，以起到觸頭和散 熱器的作用。部件移送裝置26用來在制造過程中管理邊緣連接器10的部件。移送裝置26 將部件保持就位。除了移送裝置26之外，鉚釘28被用來將熱沉24固定到二極管。除了鉚 釘28之外，可使用焊劑或焊接連接，例如，超聲焊接連接。連接器用來與鄰近的邊緣連接器 (未示出)配合以從陣列傳送能量。邊緣連接器10可以具有適合于陣列的大小或尺寸，然而，尺寸可以是長為4"、深為1〃英寸，以及厚為3/8"到7/8〃。典型地，陣列是厚為1/4"到1"，因此，連接器10上的槽48至少足夠?qū)?，以容納該厚度陣列從而貼合地配合到槽48中。
優(yōu)選地，連接器用至少15安培的電流運(yùn)行，然而，連接器10用T0-220 二極管適應(yīng) 最小為0. 5安培到最大為18安培。連接器還可串聯(lián)連接到最大30個(gè)連接器，在此一個(gè)連 接器的凸連接部72a配合于鄰近的連接器的凹連接部72b。邊緣連接器10還可包括更大的 熱沉，以允許更大的電流容量。更大的熱沉提供更大的散耗熱，并且需要對(duì)應(yīng)更大的連接器 10殼體。
權(quán)利要求
一種用于沿著邊緣互連鄰近的光電陣列(16，18)的電的連接器(10)，所述連接器(10)包括輸入模塊(14)，所述輸入模塊具有輸入模塊殼體單元(30)，所述輸入模塊殼體單元具有以下部件中的至少一個(gè)部件二極管(22)，所述二極管承載預(yù)定電壓和預(yù)定電流；熱沉(24)，所述熱沉與所述二極管(22)熱連通并配置為散熱；至少兩個(gè)連接點(diǎn)(20)，所述至少兩個(gè)連接點(diǎn)是導(dǎo)電的；槽(48)，所述槽配置為接收第一光電陣列(16)的邊緣；基座部分(26)，所述基座部分配置為保持至少一個(gè)二極管(22)、熱沉(24)、連接點(diǎn)(20)以及槽(48)；輸出模塊(12)，所述輸出模塊配置為與所述輸入模塊(14)連接，所述輸出模塊(12)具有以下部件中的至少一個(gè)部件至少兩個(gè)連接點(diǎn)(20)，所述至少兩個(gè)連接點(diǎn)是導(dǎo)電的；槽(48)，所述槽配置為接收第二光電陣列(18)的邊緣；基座部分(26)，所述基座部分配置為保持至少連接點(diǎn)(20)和槽(48)；導(dǎo)電電纜(70)，所述導(dǎo)電電纜配置為連接所述輸入模塊(14)和所述輸出模塊(12)；以及其中所述輸入模塊(14)和所述輸出模塊(12)固定到所述光電陣列(16，18)的邊緣，并且通過所述導(dǎo)電電纜(70)彼此電連通，其中連接點(diǎn)將光子能量從陣列(16，18)傳導(dǎo)至所述連接器(10)。
2.如權(quán)利要求1所述的連接器(10)，其中所述二極管(22)是T0-220肖特基二極管。
3.如權(quán)利要求1所述的連接器(10)，其中所述熱沉(24)用超聲焊接連接、電阻焊接連 接或鉚釘(28)固定到所述基座部分(26)。
4.如權(quán)利要求1所述的連接器(10)，其中所述二極管(22)和所述熱沉(24)是一體的裝置.
5.如權(quán)利要求1所述的連接器(10)，其中所述輸入模塊(14)和所述輸出模塊(12)用 硅環(huán)氧固定到所述光電陣列(16，18)。
6.如權(quán)利要求1所述的連接器(10)，其中所述預(yù)定電流最小為0.5安培，并且所述預(yù) 定電流最大為18安培。
7.如權(quán)利要求1所述的連接器(10)，還包括凸連接部(72a)和凹連接部(72b)，其中多 個(gè)連接器串聯(lián)連接，并且第一連接器的所述凸連接部(72a)配合鄰近的連接器的所述凹連 接部(72b)。
8.如權(quán)利要求7所述的連接器(10)，其中最多30個(gè)連接器串聯(lián)連接。
9.如權(quán)利要求1所述的連接器(10)，還包括具有三個(gè)連接點(diǎn)的所述輸入模塊殼體單元 (30)以及具有三個(gè)連接點(diǎn)的輸出模塊(12)。
10.如權(quán)利要求1所述的連接器(10)，還包括具有蓋部分(46)的所述輸入模塊殼體單 元(30)，其中所述蓋部分和所述基座部分用緊固件固定。
全文摘要
一種連接系統(tǒng)(10)，包括輸入和輸出模塊(12，14)，該輸入和輸出模塊被邊緣安裝在光電陣列(16，18)上，以傳導(dǎo)從陣列(16，18)產(chǎn)生的光子能量。系統(tǒng)電路包括二極管、熱沉以及用于從陣列(16，18)傳送能量的連接器插頭(72)。連接器(10)上的槽配合到光電陣列(16，18)的邊緣上，以適應(yīng)較小的空間限制。預(yù)定數(shù)量的陣列(16，18)可用該連接系統(tǒng)串聯(lián)連接。
文檔編號(hào)H01L31/05GK101842913SQ200880114129
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2008年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月31日
發(fā)明者斯科特·S·杜斯特霍夫特 申請(qǐng)人:泰科電子公司