ES2348609T3

ES2348609T3 - Caja de terminales para panel de batería solar.

Info

Publication number: ES2348609T3
Application number: ES06811127T
Authority: ES
Inventors: Jun Ishida; Tsuyoshi Nagai
Original assignee: Onamba Co Ltd
Current assignee: Onamba Co Ltd
Priority date: 2005-11-28
Filing date: 2006-10-03
Publication date: 2010-12-09
Anticipated expiration: 2026-10-03
Also published as: JPWO2007060787A1; CN101091261A; EP1970965A4; DE602006016335D1; JP4839310B2; CN102544156A; WO2007060787A1; EP1970965B1; US20090139763A1; US7928315B2; EP1970965A1

Abstract

Una caja de terminales para un panel de células solares de silicio cristalino, equipada con un diodo de barrera Schottky como diodo de derivación, caracterizada porque dicho diodo de barrera Schottky tiene un valor garantizado (temperatura de resistencia térmica) de temperatura de la unión de 150°C o más, y la caída de tensión en sentido directo del diodo de barrera Schottky cuando se trasmite una corriente eléctrica de 10 A es de 0,50 V o menos a una temperatura de la unión de 25°C, 0,40 V o menos a una temperatura de la unión de 100°C, y 0,35 V o menos a una temperatura de la unión de 150°C.

Description

Ámbito Técnico de la Invención

La presente invención se refiere a una caja de terminales para un panel solar de células solares de silicio cristalino que puede evitar con efectividad el aumento de temperatura de los diodos y la caja de terminales al utilizar un diodo de barrera Schottky como diodo de derivación. 5

Técnica anterior

Una caja de terminales para un panel de células solares está equipada típicamente con un diodo de derivación para cortocircuitar la corriente eléctrica generada por la aplicación de una tensión en inversa desde un cable externo de conexión al otro cable de conexión externa, cuando cae la fuerza electromotriz del 10 panel de células solares. Cuando el diodo de derivación en realidad realiza esta función, una gran de corriente eléctrica fluye en el sentido directo del diodo, de modo que el diodo normalmente genera calor violentamente. Esto plantea la posibilidad de que el diodo pueda romperse, o la vida útil del diodo puede llegar a ser bastante corta, o la resina que constituye la caja de terminales pueda deformarse por el calor 15 generado por el diodo para permitir que la caja de terminales se caiga del panel de células solares. En particular, como la caja de terminales se utiliza hasta unos veinte años o más en el exterior en una situación que está montada en el panel de células solares, la posibilidad es alta. Por lo tanto, en vista de la mejora de la seguridad o la fiabilidad a largo plazo, se exige evitar el aumento de la temperatura del diodo de 20 derivación de manera efectiva cuando el diodo de derivación está en funcionamiento.

Convencionalmente, como medio para evitar el aumento de la temperatura del diodo de manera efectiva, generalmente se adoptan medios que permiten que el calor generado por el diodo se escape a la atmósfera ambiente por la disposición de una placa disipadora del calor o similar dentro de la caja de terminales (Solicitud de 25 patente Japonesa Abierta (JP-A) n° 2005-150277). En resumen, estos medios son los que tienen por objeto evitar el aumento de la temperatura del diodo al permitir que el calor generado del diodo sea disipado con efectividad.

Por otra parte, en los últimos años, de acuerdo con el aumento de demanda de producción de células solares, una célula solar de silicio cristalino se 30 utiliza más a menudo que una célula solar de silicio amorfo. Sin embargo, como la corriente de salida de la célula solar de silicio cristalino es unas 30 veces o más mayor que la de la célula solar de silicio amorfo, la cantidad de corriente eléctrica que fluye a través del diodo cuando el diodo está en funcionamiento y, posteriormente, la cantidad de calor generado, son considerablemente mayores para las células solares de silicio 35

cristalino que las de las células solares de silicio amorfo. Por lo tanto, en una caja de terminales que se utiliza en una célula solar de silicio cristalino, no se puede limitar totalmente el aumento de la temperatura del diodo simplemente utilizando los medios convencionales generales que sólo permiten que el calor generado del diodo sea disipado con el empleo de una placa disipadora de calor o similares. 5

El documento JP 2000 315808A describe el uso de un diodo de barrera Schottky como diodo de derivación en una caja de terminales para los paneles de células solares. El documento JP 2004 247708 A describe una placa disipadora de calor para una caja de terminales para paneles de células solares. El documento de EE.UU. 2005/253142 describe un panel solar con diodos de derivación de tipo 10 Schottky.

Descripción de la invención

Problema que va a resolver la invención

La presente invención se ha elaborado teniendo en cuenta la circunstancia actual de esa técnica convencional, y un objeto de la misma es ofrecer unos medios 15 adicionales más efectivos para evitar con efectividad el aumento de temperatura del diodo cuando el diodo de derivación está funcionando (es decir, cuando se produce una anomalía del panel de células solares) en una caja de terminales que se utiliza en un panel de células solares de silicio cristalino.

Medios para resolver el problema 20

Con el fin de resolver los problemas mencionados antes, los presentes inventores han realizado estudios entusiastas sobre los medios para evitar con efectividad el aumento de temperatura de los diodos en una caja de terminales que se utiliza en un panel de células solares de silicio cristalino y, como resultado de esto, han concebido la idea de restringir la generación de calor de los propios diodos en lugar de 25 los medios que permiten que se disipe el calor generado de los diodos. Luego, los presentes inventores han realizado estudios adicionales sobre los medios específicos de los mismos y de forma inesperada han descubierto que la generación de calor de los propios diodos se puede limitar efectivamente mediante diodos de barrera Schottky como diodos y que pueden ser utilizados sin exponer los defectos que tienen los 30 diodos de barrera Schottky, completando así la presente invención.

Es decir, la presente invención es una caja de terminales para un panel de células solares de silicio cristalino equipado con un diodo de barrera Schottky como diodo de derivación. El diodo de barrera Schottky mencionado antes tiene un valor garantizado de temperatura de la unión de 150 grados C o superior, y la caída de 35

tensión en sentido directo del diodo de barrera Schottky mencionado antes cuando se trasmite una corriente eléctrica de 10 A es de 0,50 V o inferior (más preferiblemente por debajo de 0,45 V) a una temperatura de la unión de 25°C, 0,40 V o inferior (más preferentemente 0,35 V o menos) a una temperatura de la unión de 100°C, y 0,35 V o inferior (más preferentemente 0,30 V o menos) a una temperatura de la unión de 5 150°C. Según otra realización preferente de la caja de terminales de la presente invención, la caja de terminales está equipada también con una placa disipadora de calor para permitir que el calor generado por el diodo de derivación se escape y/o una placa agrandada de terminales para permitir que el calor generado por el diodo de derivación se escape. Según todavía otra realización preferente de la caja de 10 terminales de la presente invención, el diodo de barrera Schottky es un diodo encapsulado de tipo de montaje en superficie o de tipo sin aislamiento.

Ventajas de la invención

En la caja de terminales de la presente invención, se utiliza un diodo de barrera Schottky como diodo de derivación, de modo que la generación de calor en el 15 momento de funcionamiento del diodo se puede limitar considerablemente en comparación con un diodo PN que ha sido utilizado convencionalmente. Además, como la caja de terminales de la presente invención se dirige a un panel de células solares de silicio cristalino, los defectos que tiene el diodo de barrera Schottky se pueden tolerar. Por lo tanto, con la caja de terminales de la presente invención, se 20 puede evitar de antemano el aumento de la temperatura del diodo y la caja de terminales en el momento de funcionamiento del diodo. Por lo tanto, no habrá ninguna rotura o acortamiento de la vida del diodo y no habrá caída de la caja de terminales del panel de células solares debido a la deformación de la caja de terminales, por lo que se puede mejorar aún más la seguridad y la fiabilidad de la caja de terminales. 25

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es una gráfica que muestra una relación entre la temperatura de la unión (Tj) y la caída de tensión (VF) en sentido directo de un diodo PN y un diodo de barrera Schottky.

La Fig. 2 muestra un ejemplo de una caja de terminales de la presente 30 invención equipada con una placa disipadora de calor.

La Fig. 3 muestra otro ejemplo de una caja de terminales de la presente invención equipada con una placa ampliada de terminales.

La Fig. 4 muestra una estructura de la superficie inferior de un diodo encapsulado de tipo de montaje en superficie o de tipo sin aislamiento. 35

La Fig. 5 muestra una estructura de una muestra de prueba utilizada en los Ejemplos.

La Fig. 6 muestra una parte interior del cuerpo de la caja de la muestra de prueba de la Fig. 5.

La Fig. 7 es una gráfica que muestra una relación entre la corriente en 5 sentido directo (IF) y la caída de tensión en sentido directo (VF) o la temperatura de la unión (Tj) de los Ejemplos 1 a 3 de la presente invención y el Ejemplo Comparativo.

La Fig. 8 es una gráfica que muestra una relación entre la corriente en sentido directo (IF) y la temperatura (Tc) de superficie inferior de la caja de terminales de los Ejemplos 1 a 3 de la presente invención y el Ejemplo Comparativo, 10

La Fig. 9 es una gráfica que muestra una relación entre la corriente en sentido directo (IF) y la cantidad total de calor generado de los tres diodos en la caja de terminales de los Ejemplos 1 a 3 de la presente invención y el Ejemplo Comparativo.

Mejor Manera De Realizar La Invención 15

La mejor característica de la caja de terminales para un panel de células solares de silicio cristalino de la presente invención consiste en que se utiliza un diodo de barrera Schottky como diodo de derivación. El diodo de barrera Schottky (también abreviado como diodo Schottky) es un diodo que utiliza una función de rectificación del efecto Schottky en el plano de unión entre un metal y un semiconductor. Debido a 20 tener una baja caída de tensión en sentido directo (VF), el diodo de barrera Schottky tiene un corto tiempo inverso de recuperación, y por lo tanto es excelente en la propiedad de conmutación. Al utilizar esta propiedad, el diodo de barrera Schottky generalmente se utiliza convencionalmente en un circuito de alimentación de energía o una fuente de alimentación de conmutación de un aparato de audio. También, debido 25 a que tiene una baja caída de tensión en sentido directo (VF), el diodo de barrera Schottky tiene una propiedad tal que la cantidad de generación de calor en el tiempo de funcionamiento es pequeña. La presente invención se centra en esta propiedad, y limita con efectividad la generación de calor en sí misma en el diodo en el tiempo de funcionamiento del diodo utilizando un diodo de barrera Schottky como diodo de 30 derivación de una caja de terminales para un panel de células solares de silicio cristalino.

La siguiente Tabla 1 es una tabla en la que se comparan las características representativas (VF (caída de tensión en sentido directo), VR (tensión de ruptura en sentido inverso) e IR (corriente de fuga)) de un diodo PN (PND), que es un diodo 35

general de rectificación utilizado convencionalmente en una caja terminales para un panel de células solares de silicio cristalino y un diodo de barrera Schottky (SBD) utilizado en la caja de terminales de la presente invención, y la figura 1 es una gráfica elaborada sobre la base de la Tabla 1 y que muestra una relación entre la temperatura de la unión (Tj) y la caída de tensión en sentido directo (VF). 5

Tabla 1. Tabla para comparar las características representativas de PND y SBD

elemento: condición PND SBD

IF: Tj

VF: 10A 25ºC 0,864V típ 0,423V típ

100ºC: 0,779V típ 0,332V típ

150ºC: 0,714V típ 0,270V típ

VR: 1200V típ 55V típ

IR: 25ºC 0,015μA típ./40V 55μA típ./40V

: 100ºC 1,1μ Un típ./40V 10mA típ./40V

: 150ºC 20 μA típ./40V 160mA típ./40V

PND: diodo PN

SBD: diodo de barrera Schottky 10

IF: corriente en sentido directo

Tj: temperatura de la unión

VF: caída de tensión en sentido directo

VR: tensión de ruptura en sentido inverso

IR: corriente de fuga 15

típ.: valor típico

El diodo PN que se muestra en la Tabla 1 es un diodo PN que ha sido utilizado generalmente de manera convencional en el ámbito de las cajas de terminales de un panel de células solares, y es un diodo que cumple la regulación en las cajas de terminales en un panel de células solares de que la temperatura de la 20 unión garantizada (temperatura de resistencia térmica de la parte de chip (unión), que está en un núcleo del diodo) es de 150°C o superior. Por otra parte, el diodo de barrera Schottky (SBD) que se muestra en la Tabla 1 también es un diodo que cumple la regulación de que la temperatura de la unión garantizada es de 150°C o más.

En la Tabla 1, la VF es un índice de la cantidad de calor generado por el diodo. Cuanto más pequeño es la VF, menor es la cantidad de calor generado por el diodo.

El VR significa el límite de valor de tensión tal que, cuando se aplica una tensión que supera este valor de tensión en el sentido inverso del diodo, se destruye la 5 función esencial del diodo que permite que la corriente eléctrica fluya sólo en sentido directo, y una gran cantidad de la corriente eléctrica fluye en sentido inverso en el que inicialmente se asume que no fluye corriente eléctrica. Por lo tanto, el hecho de que la VR de un determinado diodo sea pequeña significa que la resistencia del diodo relativa a la tensión en sentido inverso es pequeña y que, cuando este diodo se utiliza en un 10 circuito que tiene una posibilidad de que se pueda aplicar una gran tensión en sentido inverso, una gran cantidad de corriente eléctrica fluye en todo momento en el sentido inverso por el que inicialmente se prevé que no debe fluir corriente eléctrica, lo que conduce a la disminución de la eficiencia de generación de energía eléctrica o que, en el peor de los casos, existe el temor de que el diodo puede sufrir un escape térmico 15 que destruye el diodo.

La IR significa una cantidad de corriente eléctrica que fluye en sentido inverso cuando se aplica una tensión en sentido inverso al diodo. Por lo tanto, el hecho de que la IR de un determinado diodo sea mayor que cero significa que este diodo no puede cortar la corriente en sentido inverso que idealmente el diodo debería cerrar por 20 completo cuando se aplica una tensión en sentido inverso, lo que conduce a la disminución de la eficiencia de generación de energía eléctrica o provocar un escape térmico.

En la Tabla 1, el valor de VF (la caída de tensión en sentido directo) ha sido determinado por el calentamiento forzoso del aire ambiente de cada diodo para 25 mantener la temperatura de la unión (Tj) del diodo, respectivamente, para que fuera de 25°C, 100°C ó 150°C, permitiendo que una corriente de impulsos en sentido directo de 10A fluya en un momento al diodo en este estado, y la medición de la caída de tensión en sentido directo (VF) en ese momento. Además, el valor de VR (tensión de ruptura en sentido inverso) se ha determinado mediante la aplicación y el aumento de la 30 tensión en sentido inverso a cada diodo, y la medición de la tensión en sentido inverso en la que la corriente eléctrica de repente ha comenzado a fluir. Además, el valor de IR (corriente de fuga) se ha determinado por el calentamiento forzoso del aire ambiente de cada diodo para mantener la temperatura de la unión (Tj) del diodo, respectivamente, para que sea de 25°C, 100°C ó 150°C, de la misma manera que en 35

la medición del valor de VF, permitiendo que una tensión en sentido inverso de 40V sea aplicada en un momento al diodo en este estado, y la medición del valor de la corriente eléctrica que fluye en sentido inverso en ese momento.

Como se desprende de la columna de VF (caída de tensión en sentido directo) de la Tabla 1 y la gráfica de la figura 1, el valor de la caída de tensión (VF) en 5 sentido directo del diodo de barrera Schottky (SBD) es considerablemente menor que el valor de la caída de tensión en sentido directo del diodo PN a cualquier temperatura de la unión (TJ). En concreto, el valor de caída de tensión en sentido directo del diodo de barrera Schottky es alrededor de 0,4 V menor, en términos de una media, que el valor de caída de tensión en sentido directo del diodo PN, y es tan pequeño como 10 aproximadamente el 40% a 50 % del valor de caída de tensión en sentido directo del diodo PN. En este caso, como la cantidad de calor (W) generada por el diodo es igual al producto de la cantidad de corriente eléctrica trasmitida (IF) y la caída de tensión (VF) en sentido directo, la cantidad de calor (W) generado por el diodo es proporcional al valor de la caída de tensión (VF) en sentido directo si la cantidad de corriente 15 eléctrica trasmitida (IF) es constante. Por lo tanto, cuanto menor sea el valor de caída de tensión (VF) en sentido directo, menor es la cantidad de calor (W) generada por el diodo. Por lo tanto, parece que la cantidad de calor generada por un diodo de barrera Schottky es considerablemente menor que la cantidad de calor generada por un diodo PN, que es un diodo de rectificación general, y es alrededor del 40% al 50% de la 20 cantidad de calor generado por el diodo PN. Por otra parte, el valor de la corriente eléctrica que fluye en sentido directo de un diodo cuando se produce una anomalía en un panel de células solares (corriente nominal máxima de salida en funcionamiento) es muy diferente dependiendo del tipo de panel de células solares. En un panel de células solares de silicio cristalino este valor de corriente eléctrica es de 25 aproximadamente 9A, mientras que en un panel de células solares de silicio amorfo, el valor de la corriente eléctrica es de aproximadamente 0,3A. Por lo tanto, el valor de la corriente eléctrica que fluye en sentido directo del diodo en un panel de células solares de silicio cristalino es 30 veces mayor o más que en un panel de células solares de silicio amorfo, de modo que el problema de generación de calor cuando se produce 30 una anomalía en el panel de células solares (es decir, cuando el diodo está en funcionamiento) es más grave en el panel de células solares de silicio cristalino. Por esta razón, el uso de un diodo de barrera Schottky que tiene una VF pequeña en una caja de terminales para un panel de células solares de silicio cristalino es muy ventajoso en vistas de limitar de manera efectiva el problema de generación de calor 35

del propio diodo cuando se produce una anomalía en el panel de células solares (es decir, cuando el diodo está en funcionamiento).

Aquí, como se desprende de la columna de VR (tensión de ruptura en sentido inverso) de la Tabla 1, el diodo de barrera Schottky tiene un valor de VR considerablemente menor que el diodo PN. Por lo tanto, el diodo de barrera Schottky 5 que tiene un valor pequeño de VR tiene un defecto de forma que una gran cantidad de corriente eléctrica, posiblemente, puede fluir en sentido inverso en un estado normal de generación de corriente eléctrica. Sin embargo, la tensión de funcionamiento a potencia máxima nominal del panel, que es la tensión máxima que se puede considerar que tiene una posibilidad de ser aplicada a la caja de terminales para el 10 panel de células solares es tan baja como aproximadamente 10 a 40 V en un panel de células solares de silicio cristalino, si bien es tan alta como 100 a 300 V en un panel de células solares de silicio amorfo. Por lo tanto, este valor es ciertamente más pequeño que la VR (normalmente unos 50 a 100 V) del diodo de barrera Schottky. Por lo tanto, incluso si se utiliza un diodo de barrera Schottky en una caja de terminales de un panel 15 de células solares de silicio cristalino no hay posibilidad de que se aplique al diodo una tensión que tenga una magnitud que supere la VR, de modo que no habrá ningún problema tal que una gran cantidad de corriente eléctrica pueda fluir en todo momento en sentido inverso del diodo en un estado normal de generación de corriente eléctrica lo que conduce a la disminución de la eficiencia de generación de energía eléctrica o 20 de tal manera que el diodo puede sufrir de escape térmico para destruir el diodo.

Además, como se desprende de la columna de IR (corriente de fuga) de la Tabla 1, el diodo de barrera Schottky tiene un defecto tal que el valor de IR es considerablemente mayor que el del diodo PN. Sin embargo, en un panel de células solares de silicio cristalino, la tensión de funcionamiento de la potencia máxima es 25 considerablemente menor que la de un panel de células solares de silicio amorfo como se ha descrito anteriormente, de modo que la cantidad de calor generado del diodo provocado por fugas de corriente eléctrica en un estado normal de generación de corriente eléctrica no es realmente tan grande, y los problemas de disminución de la eficiencia de generación de energía eléctrica y el aumento de temperatura en la caja 30 de terminales provocada por ella se encuentran en un nivel suficientemente permisible.

En particular, como se desprende de la Tabla 1, la IR de un diodo de barrera Schottky tiene una dependencia extremadamente grande de la temperatura, y la IR aumenta exponencialmente con el aumento de la temperatura del diodo. Por lo tanto, en un diodo de barrera Schottky, una vez que aumenta la temperatura del diodo, 35

la IR se incrementa considerablemente en virtud de esa, y el fuerte aumento de IR a continuación invita a un fuerte aumento en la cantidad de calor generado, y el fuerte aumento de cantidad de calor generado invita luego a un nuevo fuerte aumento de la temperatura. Este círculo vicioso es probable que provoque el denominado escape térmico de tal manera que la temperatura del diodo se eleva a una temperatura 5 extremadamente alta igual o mayor que la temperatura de resistencia térmica del diodo lo que finalmente destruye el diodo. Sin embargo, como se desprende de la tabla 1, la IR del diodo de barrera Schottky es de unos 10 mA, incluso a 100°C que es el máximo número de temperatura de uso de la caja de terminales en un panel de células solares de silicio cristalino. Por lo tanto, la cantidad de calor generado por el 10 diodo de barrera Schottky es tan pequeña como aproximadamente de 0,5 a 1 W, aun cuando se aplican de 50 a 100 V, que es la tensión nominal máxima (tensión de ruptura en sentido inverso) del diodo de barrera Schottky que se aplica al diodo, de modo que el problema del escape térmico es en realidad a un nivel suficientemente permisible. 15

Al final, en una caja de terminales para un panel de células solares de silicio cristalino, se puede ignorar el defecto de que el diodo de barrera Schottky tiene una pequeña VR, y el defecto de que diodo de barrera Schottky tiene una gran IR se encuentra en un nivel suficientemente permisible, de modo que el uso de un diodo de barrera Schottky es ampliamente ventajoso. 20

Convencionalmente, se conocen varios ejemplos en los que se utiliza un diodo de barrera Schottky como diodo de derivación en un panel de células solares; sin embargo, no se conocen ejemplos en los que se utilice un diodo de barrera Schottky en una caja de terminales. Esto se debe a los siguientes motivos. Cuando se intenta utilizar un diodo de barrera Schottky como diodo de derivación en una caja de 25 terminales, el defecto del diodo de barrera Schottky tal que la tensión de ruptura (VR) en sentido inverso es pequeña y la corriente de fuga (IR) es grande se ha considerado que es un factor de impedimento muy grande porque la tensión en sentido inverso es alta y la propiedad de disipación de calor es pobre en comparación con el uso de ese en un panel de células solares. 30

Es decir, cuando se utiliza un diodo de derivación mediante su incorporación en un panel de células solares, el espacio para la incorporación del diodo de derivación es lo suficientemente amplio, de modo que se puede incorporar una gran cantidad de diodos de derivación. Por lo tanto, el número de células solares de las que está a cargo un diodo de derivación se puede hacer pequeño, y el valor de 35

la tensión en sentido inverso aplicada a los diodos de derivación individuales se puede disminuir. En contraste con esto, cuando se utiliza un diodo de derivación mediante su incorporación en una caja de terminales, el volumen de la caja de terminales suele ser pequeño, por lo que el número de diodos de derivación que pueden ser incorporados en la caja de terminales está limitado a un pequeño número. Por lo tanto, el número de 5 células solares de las que un diodo de derivación está a cargo es grande, y el valor de la tensión en sentido inverso aplicada a los diodos de derivación individuales en un estado normal de generación de corriente eléctrica del panel de células solares es elevado.

Además, cuando se utiliza un diodo de derivación mediante su 10 incorporación en un panel de células solares, el panel de células solares tiene una propiedad de disipación de calor excelente ya que el panel de células solares tiene un volumen excepcionalmente más grande que la caja de terminales, y también tiene una estructura fina y plana. En contraste con esto, cuando se utiliza un diodo de derivación mediante su incorporación en una caja de terminales, la caja de terminales es inferior 15 en cuanto a la propiedad (propiedad de disipación del calor) de permitir que escape al exterior el calor generado cuando una corriente eléctrica fluye a través del diodo de derivación, porque la caja de terminales por lo general tiene un volumen pequeño y también está herméticamente cerrada.

El problema de alta tensión en sentido inverso o de mala propiedad de 20 disipación de calor en el caso de la utilización de un diodo de derivación mediante la incorporación en una caja de terminales no constituye particularmente un factor de impedimento cuando un diodo PN convencional que tiene una VR grande y una IR pequeña se adopta como diodo de derivación para ser utilizado en la caja de terminales. Sin embargo, cuando se adopta un diodo de barrera Schottky que tiene 25 una pequeña VR e IR grande, éste será un factor de obstáculo muy grande. En particular, con respecto a IR, la IR del diodo de barrera Schottky aumenta exponencialmente a medida que aumenta la temperatura, como se describió anteriormente, de modo que se ha temido mucho el peligro de que el diodo provoque escape térmico. 30

Por esta razón, ha sido una percepción común convencional en el campo de la técnica pertinente que un diodo de barrera Schottky se puede utilizar en un panel de células solares pero no se puede utilizar dentro de una caja de terminales.

Esto también se desprende de los siguientes hechos. A saber, en referencia a los diodos de rectificación entre los diodos, hay sólo dos tipos, a saber, 35

diodos PN y diodos de barrera Schottky. En este caso, ya que ha sido conocido por los expertos en la técnica que un diodo de barrera Schottky tiene una menor cantidad de calor generado (VF) que un diodo PN, puede parecer normal si hubiera un ejemplo en el que se utilizara un diodo de barrera Schottky en lugar de un diodo PN en una caja de terminales. No obstante, hasta el momento no se han presentado ejemplos en los 5 que se utilice un diodo de barrera Schottky en una caja de terminales para un panel de células solares, y sólo se ha encontrado un ejemplo de uso en un panel de células solares. Este hecho nos indica firmemente que los defectos de que el diodo de barrera Schottky tiene una pequeña tensión de ruptura (VR) en sentido inverso o que tiene una gran corriente de fuga (IR) han sido un asunto de más preocupación (factor de 10 impedimento) para los expertos en la técnica que la ventaja de que el diodo de barrera Schottky tenga una pequeña cantidad de calor generado (VF), que estos defectos serán un gran problema que no se puede ignorar cuando el diodo de barrera Schottky se va a utilizar en una caja de terminales aunque estos no plantean un problema cuando el diodo de barrera Schottky se va a utilizar en un panel de células solares y, 15 por esta razón, ha sido una percepción común técnica convencional común para los expertos en la técnica que el diodo de barrera Schottky no se puede utilizar en una caja de terminales.

Los presentes inventores han descubierto que tal percepción común técnica convencional común de los expertos en la técnica sólo considera que los 20 diodos de barrera Schottky no se puede utilizar por unanimidad en una caja de terminales para un panel de células solares sin tener en cuenta el tipo de panel de células solares. Entonces, los presentes inventores han realizado investigaciones adicionales y han encontrado que el defecto del diodo de barrera Schottky puede ser ignorado (en términos de la pequeñez de VR) o está en un nivel suficientemente 25 admisible (en términos de la amplitud de IR), y la ventaja de que el diodo de barrera Schottky tiene una VF pequeña se puede utilizar sola, porque el panel de células solares de silicio cristalino entre los paneles de células solares tiene una mayor corriente de funcionamiento a potencia nominal máxima y una menor tensión de funcionamiento a potencia nominal máxima en comparación con un panel de células 30 solares de silicio amorfo, completando así la presente invención.

Como diodo de barrera Schottky que se va a utilizar en la caja de terminales de la presente invención se puede utilizar cualquiera de los diodos de barrera Schottky que tienen un pequeño valor de caída de tensión en sentido directo y que tienen una pequeña cantidad de calor generado por el diodo. Sin embargo, con el 35

fin de evitar con certeza el aumento de la temperatura del diodo en el momento de funcionamiento del diodo en un entorno real de uso, es preferible utilizar un diodo de barrera Schottky con un valor garantizado de temperatura de la unión de 150°C o superior y en la que la caída de tensión (VF) en sentido directo del diodo de barrera Schottky cuando se trasmite una corriente eléctrica de 10A sea de 0,50 V o inferior a 5 una temperatura de la unión de 25°C, 0,40 V o inferior a una temperatura de la unión de 100°C, y de 0,35 V o inferior a una temperatura de la unión de 150°C. Más preferentemente, se utiliza un diodo de barrera Schottky con un valor garantizado de temperatura de la unión de 150°C o superior y en el que la caída de tensión (VF) en sentido directo del diodo de barrera Schottky cuando se trasmite una corriente 10 eléctrica de 10 A es de 0,45 V o inferior a una temperatura de la unión de 25°C, 0,35 V o inferior a una temperatura de la unión de 100°C, y de 0,30 V o inferior a una temperatura de la unión de 150°C. Aquí, la caída de tensión descrita anteriormente en sentido directo a cada temperatura de la unión se ha medido por el procedimiento descrito anteriormente en relación con la Tabla 1. 15

Entre la regulación anterior, el valor garantizado de temperatura de la unión significa la temperatura de resistencia térmica del diodo. Es decir, el valor garantizado de temperatura de la unión representa que el diodo no se destruirá hasta esta temperatura. Aquí, la razón por la que el valor garantizado de temperatura de la unión del diodo de barrera Schottky utilizado preferentemente en la caja de terminales 20 de la presente invención se limita a 150°C o más es que en general el valor garantizado de temperatura de la unión exigido en la industria con respecto a diodos en la caja de terminales para un panel de células solares utilizados en el país de Japón es de 150°C.

Además, la razón por la que la condición de paso de corriente eléctrica 25 para la caída de tensión (VF) en sentido directo del diodo se establece en 10A es que tenga tolerancia ya que la corriente de máxima potencia una célula solar de silicio cristalino es de unos 9A.

Además, la razón por la que VF se define en tres tipos de temperaturas de la unión de 25°C, 100°C, y 150°C es para reflejar los siguientes entornos reales de 30 uso, respectivamente. A saber, 25°C representa el uso a una temperatura ordinaria; 100°C representa el uso en el límite superior de la temperatura para el uso de un panel general de células solares (temperatura nominal) (esta temperatura es en realidad 90°C; sin embargo, se establece que sea 100°C a fin de tener una tolerancia), y 150°C representa el uso en un valor general garantizado de temperatura de la unión que se 35

exige en la industria con respecto a los diodos en la caja de terminales en un panel de células solares utilizados en el país de Japón.

La VF del diodo de barrera Schottky utilizado en la caja de terminales de la presente invención es preferiblemente no superior a un valor predeterminado en cada una de las temperaturas de la unión descritas anteriormente. Esto es porque cuando la 5 VF supera estos valores, la cantidad de calor generado por el diodo de barrera Schottky cuando se produce una anomalía del panel de células solares (es decir, cuando el diodo está en funcionamiento) será grande, y la ventaja de utilizar el diodo de barrera Schottky será pequeña.

El diodo de barrera Schottky que cumple el requisito tal como el descrito 10 anteriormente puede ser convenientemente seleccionado de entre los diodos de barrera Schottky comercialmente disponibles que tienen varios valores garantizados de temperatura de la unión y características de VF. Por ejemplo, los presentes inventores examinaron las características de VF a cada temperatura cuando se trasmitió una corriente eléctrica de 10 A con respecto a tres tipos de diodos de barrera 15 Schottky a los que se hace referencia como el tipo de clase 55V (los que tienen una tensión de ruptura de 55V en sentido inverso), tipo de clase 55V de bajas fugas (los que tienen una tensión de ruptura de 55V en sentido inverso y que tienen una pequeña fuga de corriente), y de tipo de clase 100V (los que tienen una tensión de ruptura de 100V en sentido inverso) entre los diodos de barrera Schottky disponibles 20 comercialmente con valor garantizado de temperatura de la unión de 150°C o por encima, según lo cual se han obtenido los datos que se muestran en la Tabla 2.

Tabla 2. Comparación de las características de VF de tres tipos de diodos de barrera Schottky comercialmente disponibles 25

elemento: condición tipo de clase 55V tipo de clase 55V de bajas fugas tipo de clase 100V

IF: Tj

VF: 10A 25ºC 0,423V típ 0,467V típ 0,762V típ

100ºC: 0,332V típ 0,386V típ 0,661V típ

150ºC: 0,270V típ 0,332V típ 0,583V típ

Como se desprende de la Tabla 2, el tipo de clase 100V no satisface el requisito de forma que en la VF a 25°C sea 0,50V o menos, la VF a 100°C sea 0,40V o

menos, y la VF a 150°C sea 0,35 V o menos, sin embargo, el tipo de clase 55V de bajas fugas y el tipo de clase 55V satisfacen este requisito. Además, el tipo de clase 55V cumple también una exigencia más exigente por un paso de tal manera que la VF a 25°C es 0,45V o menos, la VF a 100°C es 0,35 V o menos, y en la VF a 150°C es 0,30V o menos. Por lo tanto, como el diodo de barrera Schottky que se va a utilizar en 5 la caja de terminales de la presente invención, el tipo de clase 55V de bajas fugas y el tipo de clase 55V son más preferibles que el tipo de clase 100V entre estos tres tipos de diodos de barrera Schottky, y además el tipo de clase 55V es el más preferible.

Como se describió anteriormente, en el caso de utilizar un diodo de barrera Schottky en una caja de terminales para un panel de células solares de silicio 10 cristalino, se puede ignorar el defecto del diodo de barrera Schottky de que tiene una pequeña VR, pero el otro defecto del diodo de barrera Schottky de que tiene una IR grande no puede ser completamente ignorado y se mantiene en un nivel admisible. Sin embargo, los presentes inventores han descubierto que, mediante la elaboración de una estructura de la caja de terminales o del tipo de diodo de barrera Schottky, el otro 15 defecto del diodo de barrera Schottky de que tiene una gran IR se puede limitar para mantenerse en un nivel que también se puede ignorar.

Es decir, como se desprende de la Tabla 1, el valor de la corriente de fuga cambia en función de la temperatura y, según aumenta la temperatura, el valor de la corriente de fuga aumenta. Por lo tanto, cuando el calor generado por el diodo de 20 barrera Schottky puede escapar a los alrededores para bajar la temperatura del diodo mediante el diseño de una estructura de la caja de terminales o de un tipo de diodo de barrera Schottky, el valor de la corriente de fuga se puede limitar adicionalmente para ser bajo, por lo que puede evitarse con efectividad la disminución de la eficiencia de generación de energía eléctrica en el momento de generación normal de energía 25 eléctrica y el aumento de la temperatura de la caja de terminales .

Como una estructura de la caja de terminales que es efectiva para este fin, se puede considerar, por ejemplo, proporcionar a la caja de terminales una placa disipadora de calor para permitir que el calor generado por el diodo se escape o ampliar la placa de terminales para permitir que el calor generado por el diodo se 30 escape para que sea de forma plana más grande que la dimensión habitual.

Se considera que la construcción concreta de las placas disipadoras de calor y la placa ampliada de terminales, así como la disposición de las mismas dentro de la caja de terminales son plenamente conocidas por los expertos en la técnica; sin embargo, pueden ser, por ejemplo, las que se muestran en la figura 2 ó la figura 3. La 35

Fig. 2 muestra un ejemplo de la caja de terminales de la presente invención equipada con una placa disipadora de calor. En la figura 2, (a) es una vista en perspectiva de la caja de terminales de la que se ha quitado la parte de tapa; (b) es una vista en perspectiva del interior de la caja de terminales de la que se ha quitado la carcasa de caja; y (c) es una vista en planta obtenida mirando directamente desde arriba. En la 5 caja de terminales de la figura 2, un diodo de barrera Schottky conecta eléctricamente un par de placas de terminales entre sí, y funciona como un diodo de derivación. Un extremo de cada placa de terminales está conectado a un electrodo (no ilustrado) que se ha sacado desde el panel de células solares, y el otro extremo está conectado a un cable para la conexión externa. A través de estos cables, se conectan eléctricamente 10 paneles de células solares adyacentes. En la caja de terminales de la figura 2, una placa disipadora de calor fabricada de una placa delgada tal como un metal con una elevada conductividad térmica se dispone debajo del diodo de barrera Schottky para estar en contacto térmico con la superficie inferior del diodo, y permite que el calor generado por el diodo se escape a través de la placa disipadora de calor. 15

La Fig. 3 muestra otro ejemplo de la caja de terminales de la presente invención equipada con una placa agrandada de terminales. En la figura 3, (a) es una vista en perspectiva de la caja de terminales de la que se ha quitado la parte de tapa; (b) es una vista en perspectiva del interior de la caja de terminales de la que se ha quitado la carcasa de caja; y (c) es una vista en planta obtenida mirando directamente 20 desde arriba. En la caja de terminales de la figura 3, se utilizan tres diodos de barrera Schottky para conectar eléctricamente dos pares (cuatro láminas) de placas de terminales respectivamente entre sí y funcionan como diodos de derivación. En las dos láminas de placas de terminales en ambos extremos (que se encuentran en las partes externas) entre las cuatro láminas de placas de terminales, un extremo está conectado 25 al electrodo (no ilustrado) que se ha sacado desde el panel de células solares, y el otro extremo está conectado al cable para la conexión externa. Además, las dos láminas de placas de terminales en los lados internos están conectadas con el electrodo (no ilustrado) que se ha sacado desde el panel de células solares. En la caja de terminales de la figura 3, entre las cuatro láminas de placas de terminales, las tres láminas de 30 placas de terminales excepto la placa de terminales en el extremo derecho están ampliadas para ser más grandes de manera plana que la dimensión usual, a fin de permitir que el calor generado por los diodos se escape a través de estas placas de terminales ampliadas.

Además, el tipo de diodo de barrera Schottky que es efectivo en la reducción de la temperatura del diodo al permitir que el calor generado por el diodo de barrera Schottky se escape a los alrededores puede incluir, por ejemplo, un diodo encapsulado de tipo de montaje en superficie o de tipo sin aislamiento.

Un diodo encapsulado de tipo de montaje en superficie o de tipo sin 5 aislamiento tiene una parte que no está cubierta con resina aislante en la superficie inferior de la estructura principal del diodo, como se muestra en la figura 4. Por lo tanto, mediante el uso de un diodo de barrera Schottky de tipo de montaje en superficie o de tipo sin aislamiento, el calor generado por el diodo puede tener debidamente permitido el escape desde esta parte a los alrededores. Más 10 concretamente, al permitir que la parte que no está cubierta con resina aislante en la superficie inferior del diodo encapsulado de tipo de montaje en superficie o de tipo sin aislamiento entre en contacto y se fije a la placa de terminales o la placa disipadora de calor de la caja de terminales por soldadura o por fijación con un tornillo o similares por medio de la intermediación de grasa térmicamente conductora, se puede permitir que 15 el calor generado por el diodo de barrera Schottky se escape de manera efectiva a la placa de terminales o la placa disipadora de calor a través de la superficie inferior del diodo.

Por lo tanto, al permitir que la caja de terminales sea equipada adicionalmente con una placa disipadora de calor o una placa ampliada de terminales, 20 o utilizando un diodo encapsulado de tipo de montaje en superficie o de tipo sin aislamiento como diodo de barrera Schottky, la temperatura del diodo puede reducirse, y el valor de la corriente de fuga puede reducirse aún más para ser limitado a un nivel tal que se pueda ignorar completamente los problemas de disminución de la eficiencia de generación de energía eléctrica en el momento de generación de energía eléctrica 25 y el aumento de la temperatura de la caja de terminales.

Ejemplos

A partir de ahora, se mostrará en concreto el efecto de la prevención de la elevación de la temperatura del diodo y la caja de terminales por la caja de terminales para un panel de células solares de la presente invención; sin embargo, la presente 30 invención no se limita a esta sola.

Con el fin de mostrar el efecto de la prevención de la elevación de la temperatura del diodo y la caja de terminales bajo una condición real de utilización de la caja de terminales en un panel de células solares de la presente invención, se llevó

a cabo un experimento modelo según el siguiente procedimiento de medición con el uso de las siguientes muestras de prueba.

Preparación de Muestras de Prueba

: (1) Ejemplo 1

Como diodo de derivación, se utilizó un diodo de barrera Schottky de tipo 5 de clase 55V como se muestra en la Tabla 2 para preparar una muestra de prueba con una estructura tal como se muestra en la figura 5. En la muestra de prueba de la figura 5, se colocan dos pares (cuatro láminas) de placas de terminales en el interior de una caja hecha de resina y tres diodos de barrera Schottky de tipo de montaje en superficie se conectan eléctricamente a la misma. Entre las cuatro láminas de las placas de 10 terminales, las tres láminas de placas de terminales excepto la placa de terminales en el extremo derecho se ampliaron para ser más grandes de manera plana que la dimensión usual (como referencia véase también la vista en planta del interior de la carcasa de caja de la figura 6). Además, se montan tres láminas de placas disipadoras de calor, respectivamente, en las placas de terminales ampliadas. 15

: (2) Ejemplo 2

Se preparó una muestra de prueba de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que el diodo se cambió a un diodo de barrera Schottky de tipo de clase 55V de bajas fugas como se muestra en la Tabla 2 en la muestra de prueba que se muestra en la figura 5. 20

: (3) Ejemplo 3

Se preparó una muestra de prueba de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que el diodo se cambió a un diodo de barrera Schottky de tipo de clase 100V como se muestra en la Tabla 2 en la muestra de prueba que se muestra en la figura 5. 25

: (4) Ejemplo Comparativo

Se preparó una muestra de prueba de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que el diodo se cambió a un diodo PN como se muestra en la Tabla 1 en la muestra de prueba que se muestra en la figura 5.

Procedimiento de Medición 30

Para la medición del valor realmente medido de la temperatura del diodo, se unió un termopar a la posición mostrada por A en la figura 6 (la parte que se considera que genera la mayor cantidad de calor entre las partes metálicas expuestas del diodo de tipo de montaje en superficie) de las muestras de prueba de los Ejemplos 1 a 3 y la muestra de prueba del Ejemplo Comparativo. Además, para la medición del 35

valor de caída de tensión en sentido directo, se unió un cable, respectivamente, a la posición mostrada por A y B (la parte que tiene una polaridad eléctrica opuesta a la de A entre las partes metálicas expuestas del diodo de tipo de montaje en superficie) en la figura 6 de las muestras de prueba de los Ejemplos 1 a 3 y la muestra de prueba del Ejemplo Comparativo, a fin de permitir la medición de la tensión entre A-B. También, 5 para la medición del valor realmente medido de la temperatura de la parte de la superficie inferior de la caja de terminales, se unió un termopar a la parte de la caja de terminales situada directamente debajo del diodo.

A continuación, se aplicó grasa de silicona a la superficie posterior de las muestras de prueba de los Ejemplos 1 a 3, y la muestra de prueba del Ejemplo 10 Comparativo, y se pegó un panel de cristal para preparar un módulo de célula solar.

A continuación, este módulo de células solares fue puesto de manera suspendida en una cámara termostática de ambiente a 75°C de manera que el módulo no pudiera estar en contacto con la superficie interna de la cámara termostática. Aquí, esta temperatura de 75°C es una temperatura que se define en el estándar de la 15 medición de temperatura de la resistencia térmica de una caja de terminales en un panel de células solares, y se supone que es la temperatura máxima que puede alcanzarse en una circunstancia real de utilización de la caja de terminales en un panel de células solares.

A continuación, con una fuente constante de alimentación de corriente, se 20 hizo pasar una corriente eléctrica directa de 6,0A, 8,8A, ó 11,0A a través de cada muestra de prueba durante una hora en sentido directo, y se midió respectivamente el valor realmente medido de la temperatura del diodo, la caída de tensión en sentido directo, y el valor realmente medido de la temperatura de la parte de la superficie inferior de la caja de terminales después de una hora. Aquí, la cantidad de corriente 25 eléctrica trasmitida de 6,0A corresponde al valor general de corriente de funcionamiento para máxima producción de un panel de células solares de silicio cristalino de tamaño pequeño, la cantidad de corriente eléctrica trasmitida de 8,8A corresponde al valor general de corriente de funcionamiento para máxima potencia de un panel de células solares de silicio cristalino de tamaño ordinario, y la cantidad de 30 corriente eléctrica trasmitida de 11,0A corresponde al valor de prueba en el estándar que se requiere para ser utilizado en una prueba de temperatura de una caja de terminales en un panel de células solares (el valor con una tolerancia del 25% de 8,8A).

Además, la temperatura de la unión (Tj) se dedujo del valor medido realmente de la temperatura del diodo. Esta deducción se calculó de acuerdo con la siguiente fórmula suponiendo que el valor de resistencia térmica entre la unión (parte generadora de calor) de cada diodo y la posición de medición real de la temperatura del diodo fue de 0,5°C, y que el producto de la cantidad de calor generado de cada 5 diodo y el mencionado valor de resistencia térmica fue la temperatura que se perdió desde la parte generadora de calor hasta la posición de la medición real de la temperatura.

Temperatura de la unión deducida (Tj deducida) = (valor medido realmente de la temperatura del diodo) + 0,5 x (cantidad de calor generado por el diodo) 10

Aquí, la cantidad de calor generado por el diodo es el producto de la cantidad de corriente eléctrica trasmitida y el valor de caída de tensión (VF) en sentido directo.

El resultado de estas medidas y el resultado del cálculo en la caja de terminales del Ejemplo 1 a 3 y el Ejemplo Comparativo se muestran en la siguiente 15 Tabla 3 (parte 1) a Tabla 3 (parte 4).

Tabla 3 (parte 1) El resultado de la medición de la temperatura VF en el Ejemplo 1 (diodo de barrera Schottky de tipo de clase 55V)


: posición de diodo Promedio o total

extremo izquierdo: centro extremo derecho

cantidad de corriente eléctrica que pasó en sentido directo (IF): 6,0A valor de caída de tensión (VF) en sentido directo 0,2696V 0,2697V 0,2708V 0,2700V (promedio)

cantidad de calor generado por el diodo: 1,62W 1,62W 1,62W 4,86W (total)

valor realmente medido de la temperatura del diodo: 98,0ºC 98,3ºC 97,5ºC 97,9ºC (promedio)

Temperatura de la unión deducida (Tj deducida): 98,8ºC 99,1ºC 98,3ºC 98,7ºC (promedio)

valor realmente medido de la temperatura (Tc) de la superficie inferior de la caja de terminales: 88,3ºC 89,4ºC 88,4ºC 88,7ºC(promedio)

8,8A: valor de caída de tensión (VF) en sentido directo 0,2755V 0,2747V 0,2771V 0,2758V (promedio)

cantidad de calor generado por el diodo: 2,42W 2,42W 2,44W 7,28W (total)

valor realmente medido de la temperatura del diodo: 112,2ºC 112,5ºC 110,5ºC 111,7ºC (promedio)

Temperatura de la unión deducida (Tj deducida): 113,4ºC 113,7ºC 111,7ºC 112,9ºC (promedio)

valor realmente medido de la temperatura (Tc) de la superficie inferior de la caja de terminales: 96,0ºC 98,0ºC 95,4ºC 96, 5ºC (promedio)

11,0A: valor de caída de tensión (VF) en sentido directo 0,2808V 0,2791V 0,2821V 0,2807V (promedio)

cantidad de calor generado por el diodo: 3,09W 3,07W 3,10W 9,26W (total)

valor realmente medido de la temperatura del diodo: 121, 9ºC 122,3ºC 119,9ºC 121,4ºC (promedio)

Temperatura de la unión deducida (Tj deducida): 123,4ºC 123,8ºC 121,5ºC 122,9ºC (promedio)

valor realmente medido de la temperatura (Tc) de la superficie inferior de la caja de terminales: 101,7ºC 105,0ºC 100,8ºC 102,5ºC (promedio)

Tabla 3 (parte 2) El resultado de la medición de la temperatura VF en el Ejemplo 2 (diodo de barrera Schottky de tipo de clase 55V de bajas fugas)


: posición de diodo promedio o total

extremo izquierdo: centro extremo derecho

cantidad de corriente eléctrica que pasó en sentido directo (IF): 6,0A valor de caída de tensión (VF) en sentido directo 0,3027V 0,3020V 0,3036V 0,3028V (promedio)

cantidad de calor generado por el diodo: 1,82W 1,81W 1,82W 5,45W (total)

valor realmente medido de la temperatura del diodo: 100,4ºC 100,9ºC 99,8ºC 100,4ºC (promedio)

Temperatura de la unión deducida (Tj deducida): 101,3ºC 101,8ºC: 100,7ºC 101,3ºC (promedio)

valor realmente medido de la temperatura (Tc) de la superficie inferior de la caja de terminales: 90,7ºC 91,2ºC 90,2ºC 90,7ºC (promedio)

8,8A: valor de caída de tensión (VF) en sentido directo 0,3246V 0,3235V 0,3279V 0,3253V (promedio)

cantidad de calor generado por el diodo: 2,86W 2,85W 2,89W 8,59W (total)

valor realmente medido de la temperatura del diodo: 118,1ºC 118,8ºC 115,8ºC 117,5ºC (promedio)

Temperatura de la unión deducida (Tj deducida): 119,5ºC 120,2ºC 117,2ºC 119,0ºC (promedio)

valor realmente medido de la temperatura (Tc) de la superficie inferior de la caja de terminales: 102, 7ºC 104,0ºC 101,4ºC 102,7ºC (promedio)

11,0A: valor de caída de tensión (VF) en sentido directo 0,3531V 0,3511V 0,3579V 0,3540V (promedio)

cantidad de calor generado por el diodo: 3,88W 3,86W 3,94W 11,68W (total)

valor realmente medido de la temperatura del diodo: 132,9ºC 134,1ºC 129,5ºC 132,2ºC (promedio)

Temperatura de la unión deducida (Tj deducida): 134,8ºC 136,0ºC 131,5ºC 134,1ºC (promedio)

valor realmente medido de la temperatura (Tc) de la superficie inferior de la caja de terminales: 113, 0ºC 114,9ºC 109,2ºC 112,4ºC (promedio)

Tabla 3 (parte 3) El resultado de la medición de la temperatura VF en el Ejemplo 3 (diodo de barrera Schottky de tipo de clase 100V)


: posición de diodo promedio o total

extremo izquierdo: centro extremo derecho

cantidad de corriente eléctrica que pasó en sentido directo (IF): 6,0A valor de caída de tensión (VF) en sentido directo 0,6151V 0,6092V 0,6162V 0,6135V (promedio)

cantidad de calor generado por el diodo: 3,69W 3,66W 3,70W 11,04W (total)

valor realmente medido de la temperatura del diodo: 124,0ºC 126,3ºC 123,7ºC 124,6ºC (promedio)

Temperatura de la unión deducida (Tj deducida): 125,8ºC 128,1ºC 125,5ºC 126,5ºC (promedio)

valor realmente medido de la temperatura (Tc) de la superficie inferior de la caja de terminales: 108,5ºC 111,1ºC 108,9ºC 109,5ºC (promedio)

8,8A: valor de caída de tensión (VF) en sentido directo 0,5726V 0,5651V 0,5720V 0,5699V (promedio)

cantidad de calor generado por el diodo: 5,04W 4,97W 5,03W 15,04W (total)

valor realmente medido de la temperatura del diodo: 143,1ºC 146,6ºC 143,6ºC 144,4ºC (promedio)

Temperatura de la unión deducida (Tj deducida): 145,6ºC 149,1ºC 146,1ºC 146,9ºC (promedio)

valor realmente medido de la temperatura (Tc) de la superficie inferior de la caja de terminales: 118,9ºC 119,9ºC 119,6ºC 119,5ºC (promedio)

11,0A: valor de caída de tensión (VF) en sentido directo 0,5340V 0,5233V 0,5311V 0,5295V (promedio)

cantidad de calor generado por el diodo: 5,87W 5,76W 5,84W 17,47W (total)

valor realmente medido de la temperatura del diodo: 156,3ºC 162,0ºC 158,1ºC 158,8ºC (promedio)

Temperatura de la unión deducida (Tj deducida): 159,2ºC 164,9ºC 161,0ºC 161,7ºC (promedio)

valor realmente medido de la temperatura (Tc) de la superficie inferior de la caja de terminales: 125,8ºC 130,5ºC 127,7ºC 128,0ºC (promedio)

Tabla 3 (parte 4) El resultado de medición de la temperatura VF en el Ejemplo Comparativo (diodo PN)


: posición de diodo promedio o total

extremo izquierdo: centro extremo derecho

cantidad de corriente eléctrica que pasó en sentido directo (IF): 6,0A valor de caída de tensión (VF) en sentido directo 0,6992V 0,6956V 0,6983V 0,6977V (promedio)

cantidad de calor generado por el diodo: 4,20W 4,17W 4,19W 12,56V (total)

valor realmente medido de la temperatura del diodo: 129,8ºC 132,3ºC 130,1ºC 130,7ºC (promedio)

Temperatura de la unión deducida (Tj deducida): 131,9ºC 134,4ºC 132,2ºC 132,8ºC (promedio)

valor realmente medido de la temperatura (Tc) de la superficie inferior de la caja de terminales: 111,1ºC 112,9ºC 110,1ºC 111,4ºC (promedio)

8,8A: valor de caída de tensión (VF) en sentido directo 0,6849V 0,6796V 0,6837V 0,6827V,(promedio)

cantidad de calor generado por el diodo: 6,03W 5,98W 6,02W 18,02W (total)

valor realmente medido de la temperatura del diodo: 155,0ºC 159,2ºC 156,0ºC 156,7ºC (promedio)

Temperatura de la unión deducida (Tj deducida): 158,0ºC 162,2ºC 159,0ºC 159,7ºC (promedio)

valor realmente medido de la temperatura (Tc) de la superficie inferior de la caja de terminales: 123,6ºC 132,5ºC 124,3ºC 126,8ºC (promedio)

11,0A: valor de caída de tensión (VF) en sentido directo 0,6694V 0,6617V 0,6681V 0,6664V (promedio)

cantidad de calor generado por el diodo: 7,36W 7,28W 7,35W 21,99W (total)

valor realmente medido de la temperatura del diodo: 175,7ºC 182,0ºC 177,2ºC 178,3ºC (promedio)

Temperatura de la unión deducida (Tj deducida): 179,4ºC 185,6ºC 180,9ºC 182,0ºC (promedio)

valor realmente medido de la temperatura (Tc) de la superficie inferior de la caja de terminales: 134,0ºC 142,2ºC 133,7ºC 136,6ºC(promedio)

También, basado en el valor máximo de los datos de la Tabla 3 (parte 1) a la Tabla 3 (parte 4), se prepararon las Figs. 7-9. La Fig. 7 muestra una gráfica que 5

muestra una relación entre la corriente en sentido directo (IF) y la caída de tensión (VF) en sentido directo o la temperatura de la unión (Tj); la Fig. 8 muestra una gráfica que muestra una relación entre la corriente en sentido directo (IF) y la temperatura de superficie (Tc) del fondo de la caja de terminales; y la Fig. 9 muestra una gráfica que muestra una relación entre la corriente en sentido directo (IF) y la cantidad total de 5 calor generado de los tres diodos en la caja de terminales.

Como se desprende de la Tabla 3 (parte 1), la Tabla 3 (parte 4), y la figura 7, el valor de caída de tensión (VF) en sentido directo de la caja de terminales del Ejemplo 1 que utiliza un diodo de barrera Schottky de tipo de clase 55V fue considerablemente menor que la VF de la caja de terminales del Ejemplo Comparativo 10 que utiliza un diodo PN para cualquier cantidad de corriente eléctrica trasmitida, y fue menor en alrededor de 0,4 V de promedio. Como la VF es pequeña de esta manera, la cantidad de calor generado que es un producto de VF e IF de la caja de terminales del Ejemplo 1 fue considerablemente menor que la de la caja de terminales del Ejemplo Comparativo, como se muestra en la figura 9, y fue de aproximadamente un 40% de la 15 cantidad de calor generado de la caja de terminales del Ejemplo Comparativo en promedio. En particular, la diferencia de la cantidad de calor generado se hizo mucho más grande a medida que se aumentaba la cantidad de electricidad (IF) trasmitida. La temperatura de la unión (Tj) del diodo y la temperatura (Tc) de la superficie inferior de la caja de terminales también mostró una tendencia similar a la de la cantidad de calor 20 generado (fig. 7 y fig. 8), y las de la caja de terminales del Ejemplo 1 fueron considerablemente inferiores a las de la caja de terminales del Ejemplo Comparativo, y la diferencia de ellos se hizo mucho más grande según aumentaba la cantidad de corriente eléctrica que pasaba.

Además, en el Ejemplo 2 y en el Ejemplo 3, en los que el tipo del diodo de 25 barrera Schottky se había cambiado, se vio una tendencia similar a la del Ejemplo 1. En cuanto a la diferencia en el valor de caída de tensión VF en sentido directo, la diferencia en la cantidad de calor generado, la diferencia en la temperatura de la unión Tj del diodo y la diferencia en la temperatura Tc de la superficie inferior de la caja de terminales de la caja de terminales del Ejemplo Comparativo utilizando un diodo PN, 30 los del ejemplo 2 fueron menores que los del Ejemplo 1, y los del Ejemplo 3 fueron menores que los del ejemplo 2.

En particular, respecto a la temperatura (Tc) de la superficie inferior de la caja de terminales, como la temperatura de resistencia térmica de la resina que constituye la caja de terminales es típicamente alrededor de 120°C, es muy deseable 35

que la Tc sea igual o inferior a 120°C en vista de evitar la deformación de la resina para mejorar la seguridad y la fiabilidad de la caja de terminales. Como se desprende de la Tabla 3 y la fig. 8, en la caja de terminales del Ejemplo Comparativo, la temperatura (Tc) de la superficie inferior de la caja de terminales supera los 120°C bajo una cantidad de corriente eléctrica trasmitida de 8,8A y 11,0A, y está sólo un poco 5 por debajo de 120°C incluso bajo una cantidad de corriente eléctrica trasmitida de 6,0A. En cambio, en las cajas de terminales del Ejemplo 1 y el Ejemplo 2, la temperatura (Tc) de la superficie inferior de las cajas de terminales está muy por debajo de 120°C en cualquiera de las cantidades trasmitidas de corriente eléctrica, de modo que se puede decir que la seguridad y la fiabilidad de la caja de terminales son 10 extremadamente altas.

Además, en la caja de terminales del Ejemplo 3 en el que el tipo del diodo de barrera Schottky se había cambiado al tipo de clase 100V, la temperatura (Tc) de la superficie inferior de la caja de terminales supera los 120°C un poco en el caso en que la cantidad de corriente eléctrica trasmitida es de 11,0A, mientras que fue inferior a 15 120°C en el caso en el que la cantidad de corriente eléctrica trasmitida era 6,0A y 8,8A. La cantidad de corriente eléctrica trasmitida de 11,0A es el valor de prueba en la norma, como se describió anteriormente, y es la cantidad de corriente eléctrica trasmitida con una tolerancia del 25% mayor que la cantidad de corriente eléctrica que fluye a través del diodo bajo una circunstancia real de uso. Por lo tanto, se puede decir 20 que incluso la caja de terminales del Ejemplo 3 es, en casos reales, lo suficientemente utilizable para un panel de células solares de silicio cristalino actual.

De los resultados del experimento anterior, está claro que de acuerdo con las cajas de terminales de los ejemplos 1 a 3 que utilizan un diodo de barrera Schottky como diodo de derivación, el aumento de temperatura del diodo y la caja de terminales 25 puede evitarse eficazmente, por lo que se puede mejorar la seguridad y la fiabilidad de la caja de terminales.

Aplicación Industrial

Según la caja de terminales para un panel de células solares de silicio cristalino de la presente invención, la generación de calor en el momento de 30 funcionamiento del diodo puede ser limitada, y el aumento de la temperatura del diodo y la caja de terminales puede evitarse eficazmente, de modo que no hay temor de rotura del diodo o deformación de la caja de terminales. Por lo tanto, la caja de terminales para un panel de células solares de la presente invención se puede utilizar adecuadamente en el ámbito de las cajas de terminales de un panel de células solares 35

que requiera una muy alta seguridad y fiabilidad durante un largo período de uso (20 años o más).

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una caja de terminales para un panel de células solares de silicio cristalino, equipada con un diodo de barrera Schottky como diodo de derivación,

caracterizada porque 5

dicho diodo de barrera Schottky tiene un valor garantizado (temperatura de resistencia térmica) de temperatura de la unión de 150°C o más, y la caída de tensión en sentido directo del diodo de barrera Schottky cuando se trasmite una corriente eléctrica de 10 A es de 0,50 V o menos a una temperatura de la unión de 25°C, 0,40 V o menos a una temperatura de la unión de 100°C, y 0,35 V o menos a una 10 temperatura de la unión de 150°C.
2. La caja de terminales para un panel de células solares según la reivindicación 1, en la que la caída de tensión en sentido directo del diodo de barrera Schottky cuando se trasmite una corriente eléctrica de 10A es de 0,45 V o menos a una temperatura de la unión de 25°C, 0,35 V o menos a una temperatura de la unión 15 de 100º C, y 0,30 V o menos a una temperatura de la unión de 150°C.
3. La caja de terminales para un panel de células solares según la reivindicación 1 ó 2, en la que la caja de terminales está equipada además con una placa disipadora de calor para permitir que el calor generado por el diodo de derivación se escape y/o una placa ampliada de terminales para permitir que el calor 20 generado por el diodo de derivación se escape.
4. La caja de terminales para un panel de células solares según la reivindicación 3, en la que el diodo de barrera Schottky es un diodo encapsulado de tipo de montaje en superficie o de tipo sin aislamiento.