一种光伏组件及光伏系统的制作方法

1.本实用新型涉及光伏技术领域，尤其涉及一种光伏组件及光伏系统。


背景技术：

2.光伏组件通常包括多个电池串和旁路二极管。这些电池串通过并联和串联的方式电连接后形成光伏组件的发电单元。每个电池串通常包括串联的多个电池片。
3.当光伏组件安装到建筑上时，一方面光伏组件的尺寸需要与建筑模数相匹配，另一方面光伏组件的排布需要满足发电需求，使得光伏组件的电路排布较为困难。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种光伏组件及光伏系统，以较好的排布不同数量的电池串，与建筑模数相匹配。
5.第一方面，本实用新型提供一种光伏组件。该光伏组件包括第一电池串以及与第一电池串串联的第二电池串组，第一电池串的电流与第二电池串组的电流相匹配。
6.第一电池串包括串联的多个电池小组；每个电池小组包括m个并联的第一电池片，m为大于1的整数。第二电池串组包括n个第二电池串，n为大于或等于1的整数，当n大于1时，n个第二电池串并联；每个第二电池串包括串联的多个第二电池片。
7.采用上述技术方案时，第一电池串与第二电池串组串联，其中第一电池串包括串联的多个电池小组，第二电池串组包括n个第二电池串。基于高输出功率和低电流损失的需要，包括并联的m个第一电池片的电池小组所产生的电流与并联的n个第二电池串所产生的电流相匹配即可。本实用新型的光伏组件，在确保m个并联的第一电池片和n个并联的第二电池串的电流相匹配的前提下，m和n的数值，以及第一电池片和第二电池片的面积可以随意调整。m和n可以是奇数，也可以是偶数。也就是说，光伏组件所包括的电池串的数量以及电池片的大小，可以较为灵活的根据建筑模数进行设计。由此可见，本实用新型的光伏组件的电路排布较为灵活，适用性较广，可以排布相应数量的电池串和相应面积的电池片，以满足建筑模数和电参数要求。
8.另外，本实用新型为光伏组件的电路排布提供了一种新思路，新的排布方式，可以适应各种电参数要求。
9.在一些实现方式中，n为奇数或偶数。当n为奇数时，光伏组件共具有偶数个电池串。当n为偶数时，光伏组件具有奇数个电池串。
10.在一些实现方式中，n＝2～5。
11.在一些实现方式中，上述第一电池片和第二电池片均为相同尺寸的切片电池片或相同尺寸的整片电池片，m＝n。此时，电池小组所包括的电池片的数量与第二电池串的数量相同。在电路排布时，可以更加灵活的调节n和m的数值，以调节光伏组件的尺寸和电参数。并且，当第一电池片和第二电池片尺寸大小相同时，电池片外观一致，有利于提升光伏组件应用到建筑物上的外观效果。
12.在一些实现方式中，上述第一电池片为整片电池片，第二电池片为1/q切片电池片，第二电池串的数量为m
×
q个，其中q为大于1的整数，m为大于1的整数。此时，m个并联的第一电池片的电流，与m
×
q个第二电池串的电流相匹配，可以避免电流损失。
13.在一些实现方式中，上述第二电池片为整片电池片，第一电池片为1/p切片电池片，每个电池小组包括的第一电池片的数量为n
×
p个，其中n为大于或等于1的整数，p为大于或等于1的整数。此时，n个并联的第二电池串的电流，与n
×
p个并联的第一电池片的电流相匹配，可以避免电流损失。基于此，可以避免飞线所带来的成本增加、功率损耗及工艺难度大等问题。
14.在一些实现方式中，上述光伏组件还包括旁路二极管，旁路二极管并联在光伏组件的正极端和负极端。此时，无论光伏组件包括偶数个电池串，还是奇数个电池串，整个光伏组件的正极端和负极端并联一个旁路二极管即可，无需设置飞线。另外，鉴于本实用新型的光伏组件无需设置飞线，也就无需在光伏组件中预留飞线的空间，光伏组件的尺寸与建筑模数可以较好的相互匹配，便于光伏组件在建筑物上应用。
15.在一些实现方式中，上述光伏组件还包括多个绝缘材料层以及用于并联第一电池片的多个并联焊带，每个电池小组所包括的相邻的两个第一电池片之间具有空隙，每个绝缘材料层设置于并联焊带与相应的空隙之间。此时，第一电池片的正面具有第一极性的并联焊带，第一电池片的背面具有第二极性的并联焊带。这两个并联焊带分别位于第一电池片的正面和背面，在相邻的两个第一电池片之间的空隙处，两个不同极性的并联焊带之间的间距为第一电池片的厚度。在并联焊带与空隙之间设置绝缘材料层，可以将位于第一电池片两侧且极性不同的两个并联焊带绝缘的分隔开，降低漏电的风险。
16.在一些实现方式中，绝缘材料层位于第一电池片的下方，绝缘材料层的材料为epe、pet、eva、poe、pe或硅胶。此时，绝缘材料层呈透明状或白色。当绝缘材料层为白色时，可以增加电池片之间的光线反射，可以提高电池片的光线吸收率，可以提高光伏组件功率。
17.在一些实现方式中，上述绝缘材料层为绝缘材料块或绝缘涂层，绝缘涂层附着在并联焊带上。绝缘涂层可以较牢固的附着在并联焊带上，可以避免绝缘材料层位置偏移，确保第一电池片两侧并联焊带之间具有较好的绝缘性能。绝缘材料块为块状整体材料，其绝缘和隔离性能较好，可以提高较好的绝缘性能。
18.在一些实现方式中，上述第一电池串排成一列，每个第二电池串排成一列。
19.在一些实现方式中，上述光伏组件的宽度小于600mm，光伏组件的长度小于1200mm。此时，光伏组件的尺寸与建筑物幕墙常用的模数，可以较好的匹配，进而可以避免光伏组件尺寸过大，与建筑物匹配度较差的问题。
20.在一些实现方式中，上述光伏组件由36个182mm电池片切割后的1/2切片电池片3列12行阵列化排布组成；光伏组件的宽度为576mm，长度为1149mm。这种排布方式的光伏组件，一方面可以与常用的600mm
×
1200mm的建筑模数产品可以较好的匹配，便于光伏组件安装到建筑物上。另一方面，光伏组件的电压较小，可以确保一个旁路二极管起到较好的旁路作用，降低热斑效应的不利影响。
21.第二方面，本实用新型提供一种光伏系统。该光伏系统包括至少一个第一方面或第一方面任一实现方式所描述的光伏组件，光伏组件设置在建筑上。
22.第二方面提供的光伏系统的有益效果，可以参考第一方面或第一方面任一实现方
式所描述的光伏组件的有益效果，在此不再赘述。
附图说明
23.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
24.图1为现有技术中具有飞线的光伏组件电路结构示意图一；
25.图2为现有技术中具有飞线的光伏组件电路结构示意图二；
26.图3为本实用新型实施例的光伏组件的电路结构排布示意图；
27.图4为本实用新型实施例的光伏组件结构示意图；
28.图5为本实用新型实施例的第一电池串的结构示意图。
29.图1
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图2中，10
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电池串，20
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飞线，30
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旁路二极管。
30.图3
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图5中，10
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第一电池串，11
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电池小组，110
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第一电池片，20
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第二电池串组，21
‑
第二电池串，210
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第二电池片，30
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旁路二极管，40
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绝缘材料层，50
‑
并联焊带，60
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接线盒。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.需要说明的是，在附图中示出本实用新型实施例的各种示意图，这些图并非按比例绘制。其中，为了清楚明白的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
33.应理解，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
34.此外，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
35.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.在光伏组件的应用中，其系统效率是一个重要指标。为了提高光伏组件的系统效
率，减少光伏组件的无效尺寸和提升光伏电池片效率是两个重要发展方向。当光伏组件与建筑相结合时，光伏组件不仅需要具有高的系统效率，而且需要符合建组领域的模数和审美规范。
37.光伏组件的尺寸如何与建筑模数的匹配是光伏建筑一体化需要解决的重要问题。随着光伏技术的发展，为了减少光伏组件生产、安装以及系统等方面的成本，电池片的尺寸逐渐增大。166mm，182mm，210mm等大尺寸电池片也越来越多。随着电池片尺寸增加，光伏组件的宽度已增大到1.2m以上。这一宽度无论从光伏玻璃的生产供应，以及成品光伏组件的包装运输上都产生了不匹配的问题。为了解决这一问题，部分厂家将光伏组件的电池串由6串减少为5串，从而减少了光伏组件的宽度。但是这也带来电路排布困难的问题。当光伏组件安装到建筑上时，一方面光伏组件的尺寸需要与建筑模数相匹配，另一方面光伏组件的排布需要满足发电需求，使得光伏组件的电路排布较为困难。此外，通常光伏组件包括电池串的数量是偶数串，每个二极管并联在两个电池串上，对两个电池串进行旁路保护。当光伏组件的电池串为偶数串时，旁路二极管无法合理排布并有效保护各电池串。
38.如图1所示，现有技术在电池串10之间增加一个串间汇流条，以便于排布旁路二极管30。这一串间汇流条通常称为飞线20。飞线20的设计引发了新的问题。从工艺方面来说，增加的飞线20使光伏组件增加了一条与电池串10等长的汇流条，进而增加了光伏组件的成本。同时还增加了光伏组件的电阻和功率损耗，降低了光伏组件的功率输出。另外，飞线20的设计还增加了焊接工序，增加了工艺成本，且飞线20有偏移风险，易造成短路问题，增加工艺难度。如果不在串间增加飞线，在光伏组件的背面增加飞线20，需要在电池片背面增加一层eva和一层epe垫片，也会增加成本、层压难度和隐裂不良的风险。从光伏组件尺寸的角度来说，电池串10之间增加了6mm～8mm汇流条(飞线)，以及至少6mm的间隙，则需要增大12mm以上的组件宽度。可见，飞线20的设计降低了光伏组件的封装密度，降低组件效率。
39.从结合建筑的角度来考虑，600mm的宽度是建筑中特别是幕墙常用的模数，600mm的宽度非常最适合182mm电池片排布3串。但是3串为奇数串，常规的电路排布很难满足设计要求。如图2所示，如果采用奇数串结合飞线20的设计方案，将增加组件的宽度。考虑电气间隙，安装部件等，增加电池串10之间的飞线，光伏组件的玻璃宽度需要增加，不能保持600mm的建筑模数。
40.如何最大程度上满足高系统效率，合理的旁路二极管排布的要求，同时能够方便的匹配常用建筑模数，是光伏建筑一体化的重要问题。
41.为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种光伏系统。该光伏系统包括至少一个光伏组件，光伏组件设置在建筑上。该光伏组件的尺寸可以较好的与常用的建筑模数相匹配，从而可以实现光伏建筑一体化。
42.本实用新型实施例还提供上述光伏组件的具体结构。如图3所示，该光伏组件包括第一电池串10以及与第一电池串10串联的第二电池串组20，第一电池串10的电流与第二电池串组20的电流相匹配。第一电池串10包括串联的多个电池小组11；每个电池小组11包括m个并联的第一电池片110，m为大于1的整数。第二电池串组20包括n个第二电池串21，n为大于或等于1的整数，当n大于1时，n个第二电池串21并联；每个第二电池串21包括串联的多个第二电池片210。当n＝1时，第二电池串组20仅包括一个第二电池串21。也就是说，一个第二电池串21与一个第一电池串10串联。
43.基于上述光伏组件的结构可知，第一电池串10与第二电池串组20串联，其中第一电池串10包括串联的多个电池小组11，第二电池串组20包括n个第二电池串21。基于高输出功率和低电流损失的需要，包括并联的m个第一电池片110的电池小组11所产生的电流与并联的n个第二电池串21所产生的电流相匹配即可。本实用新型的光伏组件，在确保m个并联的第一电池片110和n个并联的第二电池串21的电流相匹配的前提下，m和n的数值，以及第一电池片110和第二电池片210的面积可以随意调整。m和n可以是奇数，也可以是偶数。也就是说，光伏组件所包括的电池串的数量以及电池片的大小，可以较为灵活的根据建筑模数进行设计。由此可见，本实用新型实施例的光伏组件的电路排布较为灵活，适用性较广，可以排布相应数量的电池串和相应面积的电池片，以满足建筑模数和电参数要求。另外，本实用新型实施例为光伏组件的电路排布提供了一种新思路，新的排布方式，可以适应各种电参数要求。
44.上述第一电池串10的数量为一个。当第一电池串10包括串联的多个电池串时，可以将多个电池串看做一个电池串。第一电池串10可以排成一列，也可以排成多列。
45.上述第一电池串10包括的多个电池小组11，各个电池小组11所包括的多个第一电池片110的总面积相同。此时，可以确保多个电池小组11串联后，电流匹配，没有电流损失。各个电池小组11包括的第一电池片110的数量可以相同，也可以不同。例如，第一电池串10包括2个电池小组11。第一个电池小组11包括并联的两个整片电池片，第二个电池小组11可以是包括并联的两个整片电池片，也可以是包括并联的四个1/2切片电池片。应理解，为了使光伏组件外观一致，各个电池小组11所包括的第一电池片110的数量相同，尺寸也相同。
46.在实际应用中，电池小组11所包括的第一电池片110的数量、第一电池片110的尺寸，与第二电池串组20所包括的第二电池串21的数量、第二电池片210的尺寸有关。每个电池小组11所包括的第一电池片110，可以为整片电池片，也可以为切片电池片。相应的，第二电池片210可以为整片电池片，也可以为切片电池片。
47.示例性的，第一电池片110和第二电池片210可以均为相同尺寸的切片电池片或相同尺寸的整片电池片，m＝n。例如，第一电池片110和第二电池片210均为相同尺寸的整片电池片。每个电池小组11包括2个第一电池片110，第二电池串组20包括2个电池串，则整个光伏组件包括3个电池串。又例如，如图3所示，第一电池片110和第二电池片210均为相同尺寸的1/2切片电池片。每个电池小组11包括2个第一电池片110，第二电池串组20包括2个电池串，则整个光伏组件包括3个切片电池串。此时，光伏组件的总电流为i，流经第一电池串10的电流为i，流经每个第二电池串21的电流为i/2，整个光伏组件的电流相匹配。当然，m和n也可以为其他数值，在此不一一列举。这种情况下，电池小组11所包括的电池片的数量与第二电池串21的数量相同。在电路排布时，可以更加灵活的调节n和m的数值，以调节光伏组件的尺寸和电参数。并且，当第一电池片110和第二电池片210尺寸大小相同时，电池片外观一致，有利于提升光伏组件应用到建筑物上的外观效果。
48.示例性的，上述第一电池片110可以为整片电池片，第二电池片210可以为1/q切片电池片，则第二电池串21的数量为m
×
q个，其中q为大于1的整数，m为大于1的整数。q可以为2、3、4、5或6等。例如，当每个电池小组11包括2个整片电池片时，第二电池串组20包括4个第二电池串组20且第二电池片210为1/2切片电池片。4个1/2切片电池片的面积与2个整片电池片的面积相同。此时，光伏组件包括5个电池串，其中一个为整片电池串，四个为切片电池
串。又例如，当每个电池小组11包括3个整片电池片时，第二电池串组20包括6个第二电池串组20且第二电池片210为1/2切片电池片。6个1/2切片电池片的面积与3个整片电池片的面积相同。这种电路排布，m个并联的第一电池片110的电流，与m
×
q个第二电池串21的电流相匹配，可以避免电流损失。
49.示例性的，上述第二电池片210可以为整片电池片，第一电池片110可以为1/p切片电池片，则每个电池小组11包括的第一电池片110的数量为n
×
p个，其中n为大于或等于1的整数，p为大于或等于1的整数。p可以为2、3、4、5或6等。例如，当第二电池串组20包括1个第二电池串21(n＝1)且第二电池片210为整片电池片时，每个电池小组11包括2个第一电池片110，第一电池片110为1/2切片电池片。此时，光伏组件包括两个电池串，其中一个为切片电池串，另一个为整片电池串。又例如，当第二电池串组20包括2个第二电池串21且第二电池片210为整片电池片时，每个电池小组11包括4个第一电池片110，且第一电池片110为1/2切片电池片。此时，光伏组件包括三个电池串，其中一个为整片电池串，另外两个为切片电池串。这种电路排布下，n个并联的第二电池串21的电流，与n
×
p个并联的第一电池片110的电流相匹配，可以避免电流损失。基于此，可以避免飞线所带来的成本增加、功率损耗及工艺难度大等问题。
50.光伏组件无论是上述哪种排布方式，均可以灵活的调整光伏组件的输出电流、输出电压，并确保较大的输出功率。并且，由上可知，第二电池串21的数量n可以为奇数，也可以为偶数。当n为奇数时，加上一个第一电池串10，光伏组件包括偶数个电池串。当n为偶数时，光伏组件包括奇数个电池串。优选地，n可以为2～5，例如n为2、3、4或5。
51.如图3所示，上述光伏组件还可以包括旁路二极管30，旁路二极管30并联在光伏组件的正极端和负极端。此时，无论光伏组件包括偶数个电池串，还是奇数个电池串，整个光伏组件的正极端和负极端并联一个旁路二极管30即可，无需设置飞线。另外，鉴于本实用新型的光伏组件无需设置飞线，也就无需在光伏组件中预留飞线的空间，光伏组件的尺寸与建筑模数可以较好的相互匹配，便于光伏组件在建筑物上应用。应注意，在并联旁路二极管30时，需限定与旁路二极管30并联的电池片的数量，以避免电池片数量过多，电压过高，旁路二极管30无法有效起到旁路和保护的作用。例如，第一电池片110和第二电池片210均为整片电池片时，第一电池串10所包括的串联第一电池片110的数量与第二电池串21包括的串联的第二电池片210的数量之和小于25。
52.以上主要阐述了光伏组件的电路排布。如图4所示，在光伏组件排版时，第一电池串10可以排成一列，每个第二电池串21可以排成一列。相邻的第一电池片110和相邻的第二电池片210通过焊带连接。
53.如图5所示，上述光伏组件还可以包括多个绝缘材料层40以及用于并联第一电池片110的多个并联焊带50。具体的，每个电池小组11至少具有一条正极并联焊带50和一条负极并联焊带50。当然，正极并联焊带50可以有多个，负极并联焊带50也可以有多个。每个电池小组11所包括的相邻的两个第一电池片110之间具有空隙，每个绝缘材料层40设置于并联焊带50与相应的空隙之间。此时，第一电池片110的正面具有第一极性的并联焊带50，第一电池片110的背面具有第二极性的并联焊带50。这两个并联焊带50分别位于第一电池片110的正面和背面，在相邻的两个第一电池片110之间的空隙处，两个不同极性的并联焊带50之间的间距为第一电池片110的厚度。在并联焊带50与空隙之间设置绝缘材料层40，可以
将位于第一电池片110两侧且极性不同的两个并联焊带50绝缘的分隔开，降低漏电的风险。
54.具体实施时，可以在第一电池片110的正面设置绝缘材料层40，也可以在第一电池片110的背面设置绝缘材料层40，也可以在第一电池片110的正面和背面均设置绝缘材料层40。优选的，绝缘材料层40可以位于第一电池片110的下方。
55.在实际应用中，上述绝缘材料层40可以为绝缘材料块，也可以为绝缘涂层，该绝缘涂层附着在并联焊带50上，且不仅限于此。绝缘涂层可以较牢固的附着在并联焊带50上，可以避免绝缘材料层位置偏移，确保第一电池片110两侧并联焊带50之间具有较好的绝缘性能。绝缘材料块为块状整体材料，其绝缘和隔离性能较好，可以提高较好的绝缘性能。绝缘材料层40的材料为聚对苯二甲酸乙二酯(pet)、乙烯醋酸乙烯酯共聚物(eva)、epe(eva
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pet
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eva三层结构)、聚乙烯辛烯共弹性体(poe)、聚乙烯(pe)或硅胶。此时，绝缘材料层40可以呈透明状，也可以为白色。当绝缘材料层40为白色时，可以增加电池片之间的光线反射，可以提高电池片的光吸收率，可以提高光伏组件功率。
56.将光伏组件应用到建筑上时，常用的建筑模数为600mm。为了与常用的建筑模数相匹配，上述光伏组件的宽度应当小于600mm，光伏组件的长度应当小于1200mm。此时，光伏组件的尺寸与建筑物幕墙常用的模数，可以较好的匹配，进而可以避免光伏组件尺寸过大，与建筑物匹配度较差的问题。
57.如图4所示，光伏组件可以由36个182mm电池片切割后的1/2切片电池片3列12行阵列化排布组成。光伏组件内，第一列切片电池片串联，第二列切片电池片串联，第三列切片电池片两两并联形成六个电池小组11，六个电池小组11串联。第一列切片电池串和第二列切片电池串并联后和第三列切片电池串串联，并在光伏组件的正极端和负极端之间并联一个旁路二极管30。具体的，光伏组件排版完成，形成电池串组后，将盖板、上封装层、电池串组、下封装层以及背板进行封装。上封装层和下封装层的材料可以为eva、poe、pvb或硅胶等，且不仅限于此。盖板和背板可以均为玻璃，也可以其一为玻璃。玻璃的厚度优选为1mm～10mm。电池串组的引出线从背板引出，连接到接线盒60中，接线盒60中具有旁路二极管30。
58.如图4所示，上述36个1/2切片电池片组成的光伏组件，宽度为576mm，长度为1149mm。这种排布方式的光伏组件，一方面可以与常用的600mm
×
1200mm的建筑模数产品可以较好的匹配，还可以预留出24mm宽和51mm长的空间，便于光伏组件安装到建筑物上。另一方面，光伏组件的电压较小，可以确保一个旁路二极管30起到较好的旁路作用，降低热斑效应的不利影响。
59.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。