CN102280507B - 太阳电池模块 - Google Patents
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Abstract
一种太阳电池模块，其包括结晶硅太阳电池、第一密封材料层、透光基板、第二密封材料层以及薄膜太阳电池。结晶硅太阳电池具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面。第一密封材料层配置于结晶硅太阳电池的第一表面上。透光基板配置于第一密封材料层上，其中第一密封材料层位于透光基板与结晶硅太阳电池之间。第二密封材料层配置于结晶硅太阳电池的第二表面上。薄膜太阳电池配置于第二密封材料层上，其中第二密封材料层位于薄膜太阳电池与结晶硅太阳电池之间。
Description
【技术领域】
本发明是有关于一种太阳电池模块，且特别是有关于一种具有高光电转换效率的太阳电池模块(photovoltaic cell module)。
【背景技术】
太阳能是一种干净无污染且取的不尽、用的不竭的能源，在解决目前石化能源所面临的污染与短缺的问题时，太阳能一直是最受瞩目的焦点。由于太阳电池可直接将太阳能转换为电能，因此已成为目前产业界相当重要的研究课题之一。硅基太阳电池(silicon-based solar cell)以及有机太阳电池(OPV cell)为目前业界常见的一种太阳电池。
一般而言，传统太阳电池是于基板上形成第一电极层、主动层以及第二电极层。当光线照射至太阳电池时，主动层会吸收光线而产生电子-电洞对，且两电极层之间的电场会驱使电子与电洞会分别往两电极层移动，而产生光电流。此时，若将太阳电池耦接至外加负载电路或电子装置，太阳电池便可提供电能至外加负载电路或电子装置。然而，目前太阳电池所面临的最大问题之一就是其光电转换效率不足。因此，如何提高太阳电池的光电转换效率已成为研发者亟欲解决的问题之一。
【发明内容】
本发明提供一种太阳电池模块，其具有高光电转换效率。
本发明提供一种太阳电池模块，其包括结晶硅太阳电池、第一密封材料层、透光基板、第二密封材料层以及薄膜太阳电池。结晶硅太阳电池具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面。第一密封材料层配置于结晶硅太阳电池的第一表面上。透光基板配置于第一密封材料层上，其中第一密封材料层位于透光基板与结晶硅太阳电池之间。第二密封材料层配置于结晶硅太阳电池的第二表面上。薄膜太阳电池配置于第二密封材料层上，其中第二密封材料层位于薄膜太阳电池与结晶硅太阳电池之间。
本发明提供另一种太阳电池模块，其包括背板、第一结晶硅太阳电池、第一密封材料层、第一透光基板、第二密封材料层、第二结晶硅太阳电池、第三密封材料层、第二透光基板以及第四密封材料层。第一结晶硅太阳电池配置于背板的一侧，第一结晶硅太阳电池具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面。第一密封材料层配置于第一结晶硅太阳电池的第一表面上。第一透光基板配置于第一密封材料层上，其中第一密封材料层位于第一透光基板与第一结晶硅太阳电池之间。第二密封材料层配置于第一结晶硅太阳电池的第二表面上。第二结晶硅太阳电池配置于背板的另一侧，第二结晶硅太阳电池具有第三表面以及与第三表面相对的第四表面。第三密封材料层配置于第二结晶硅太阳电池的第三表面上。第二透光基板配置于第三密封材料层上，其中第三密封材料层位于第二透光基板与第二结晶硅太阳电池之间。第四密封材料层配置于第二结晶硅太阳电池的第四表面上，其中第一结晶硅太阳电池通过第二密封材料层与背板接触，而第二结晶硅太阳电池通过第四密封材料层与背板接触。
在本发明的一实施例中，前述的结晶硅太阳电池包括p-n接合半导体层、保护层以及多个电极。保护层配置于p-n接合半导体层上。多个电极与p-n接合半导体层电性连接。
在本发明的一实施例中，前述的保护层的外表面上具有多个光学微结构。
在本发明的一实施例中，前述的第一密封材料层的材质、第二密封材料层的材质、第三密封材料层的材质、第四密封材料层的材质包括乙酸乙烯酯(Ethylene Vinyl Acetate，EVA)、硅(Silicon)、低密度聚乙稀(Low densitypolyethylene，LDPE)、热塑性安甲酸酯(Thermoplastic Urethane，TPU)，。
在本发明的一实施例中，前述的透光基板、第一透光基板、第二透光基板包括玻璃基板以及塑料基板。
在本发明的一实施例中，前述的太阳电池模块可进一步包括外框，其中结晶硅太阳电池、第一密封材料层、透光基板、第二密封材料层以及薄膜太阳电池组装于外框内。
在本发明的一实施例中，前述的太阳电池模块可进一步包括反射器以及旋转机构。旋转机构连接于反射器与外框之间，以改变反射器与薄膜太阳电池之间的相对位置。
在本发明的一实施例中，前述的第一结晶硅太阳电池与第二结晶硅太阳电池具有相同结构，且第一结晶硅太阳电池包括p-n接合半导体层、配置于p-n接合半导体层上的保护层以及与p-n接合半导体层电性连接的多个电极。
在本发明的一实施例中，前述的太阳电池模块可进一步包括外框，其中背板、第一结晶硅太阳电池、第一密封材料层、第二密封材料层、第一透光基板、第二结晶硅太阳电池、第三密封材料层、第四密封材料层以及第二透光基板组装于外框内。
在本发明的一实施例中，前述的太阳电池模块可进一步包括反射器以及旋转机构。旋转机构连接于反射器与外框之间，以改变反射器与第二结晶硅太阳电池之间的相对位置。
基于上述，本发明的太阳电池模块能够具有二用以分别接收外界光线的太阳电池，因此本发明的太阳电池模块具有高光电转换效率。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
【附图说明】
图1、图3、图4、图5为本发明一实施例的太阳电池模块。
图2A、图2B为本发明一实施例的结晶硅太阳电池。
【主要组件符号说明】
100、200：太阳电池模块
110、110’、220、260：结晶硅太阳电池
110a、110b、220a、220b、260a、260b：表面
112：p-n接合半导体层
112a、112b：表面
114a、114b：保护层
114’、114”：开口
114c：上表面
114d：光学微结构
114e：反射层
116：电极
120、140、230、250、270、290：密封材料层
130、240、280：透光基板
150：薄膜太阳电池
150a：受光面
160、310：外框
160a、310a：开口
170、320：反射器
180、330：旋转机构
210：背板
210a、210b：背板的一侧
L、L’：光线
【具体实施方式】
[第一实施例]
图1为本发明第一实施例的太阳电池模块剖面示意图，而图2A为本发明第一实施例的结晶硅太阳电池剖面示意图。请参照图1与图2A，本实施例的太阳电池模块100包括结晶硅太阳电池110、第一密封材料层120、透光基板130、第二密封材料层140以及薄膜太阳电池150。举例而言，本实施例的结晶硅太阳电池110包括p-n接合半导体层112、保护层114以及多个电极116。保护层114配置于p-n接合半导体层112上。多个电极116与p-n接合半导体层112电性连接。详言的，本实施例的保护层114a、114b例如分别配置于p-n接合半导体层112的上表面112a及p-n接合半导体层112的下表面112b。位于p-n接合半导体层112的上表面112a的保护层114可做为抗反射膜(Anti-reflection coating)，意即，位于p-n接合半导体层112的上表面112a的保护层114a可降低入射光线L被反射的机率，而将入射光线L有效地引导至p-n接合半导体层112中，进而提升结晶硅太阳电池110的光电转换效率。通过材质(折射率)的选择，位于p-n接合半导体层112的下表面112b的保护层114b可做为反射层，意即，位于p-n接合半导体层112的下表面112b的保护层114b可将穿出p-n接合半导体层112的部分光线L反射回p-n接合半导体层112中，而进一步提升结晶硅太阳电池110的光电转换效率。本实施例的电极116可制作于保护层114a、114b的开口114’、114”中而与p-n接合半导体层112电性连接。详言的，电极116与p-n接合半导体层112之间形成良好的奥姆接触(ohmic contact)。通过电极116可将p-n接合半导体层112中产生的光电流传输至结晶硅太阳电池110外部使用或储存。在本实施例中，保护层114a的材质例如为氧化硅(SiOx)或其它介电材质，而保护层114b的材质例如为氧化硅(SiOx)或其它介电材质。
本发明的结晶硅太阳电池110可具有多种不同的型态，并不限于图2A中所述的型态。图2B为本发明另一实施例的结晶硅太阳电池110’。请参照图2B，图2B中的结晶硅太阳电池110’与图2A中的结晶硅太阳电池110相似，惟二者主要差异的处在于：在结晶硅太阳电池110’中，保护层114a的上表面114c上具有多个光学微结构114d。光学微结构114d可引导入射光线L以适当方向进入p-n接合半导体层112中，进而提高结晶硅太阳电池110的光电转换效率。本实施例的光学微结构114d包括微透镜(micro-lens)、微棱镜(micro-prism)、凸块(bump)等，但不以此为限。此外，光学微结构114d会被保护层114a所覆盖，而p-n接合半导体层112的下表面112b例如被一反射层114e所覆盖。
请参照图1，本实施例的结晶硅太阳电池110具有第一表面110a以及与第一表面110a相对的第二表面110b。值得一提的是，本实施例的结晶硅太阳电池110的第一表面110a为受光面，第一表面110a朝上以接收由太阳电池模块100上方入射的入射光线L。
本实施例的第一密封材料层120配置于结晶硅太阳电池110的第一表面110a上。在本实施例中，第一密封材料层120的材质包括乙酸乙烯酯(Ethylene Vinyl Acetate，EVA)、硅(Silicon)、低密度聚乙稀(Low densitypolyethylene，LDPE)、热塑性安甲酸酯(Thermoplastic Urethane，TPU)，但不以此为限。本实施例的透光基板130配置于第一密封材料层120上，其中第一密封材料层120位于透光基板130与结晶硅太阳电池110之间。换言之，通过第一密封材料层120可将结晶硅太阳电池110与透光基板130紧密地接合在一起。在本实施例中，透光基板130包括玻璃基板以及塑料基板，但不以此为限。
本实施例的第二密封材料层140配置于结晶硅太阳电池110的第二表面110b上。在本实施例中，第二密封材料层140的材质包括乙酸乙烯酯(Ethylene Vinyl Acetate，EVA)、硅(Silicon)、低密度聚乙稀(Low densitypolyethylene，LDPE)、热塑性安甲酸酯(Thermoplastic Urethane，TPU)，但不以此为限。本实施例的薄膜太阳电池150配置于第二密封材料层140上，其中第二密封材料层140位于薄膜太阳电池150与结晶硅太阳电池110之间。换言之，通过第二密封材料层140可将结晶硅太阳电池110与薄膜太阳电池150紧密地接合在一起。值得一提的是，由于本实施例的太阳电池模块100除了包括受光面朝上的结晶硅太阳电池110外，还包括受光面150a朝下的薄膜太阳电池150。因此，本实施例的太阳电池模块100除了可利用结晶硅太阳电池110吸收由太阳电池模块100上方入射的入射光线L外，更可利用薄膜太阳电池150吸收由其它方向入射至太阳电池模块100中的光线L’，从而提高本实施例的太阳电池模块100的光电转换效率。在本实施例中，薄膜太阳电池150包括多晶硅太阳电池、氢化非晶硅太阳电池、II-VI及I-III一VI族化合物半导体太阳电池等，但不以此为限。
另外，本实施例的太阳电池模块100可进一步包括外框160。结晶硅太阳电池110、第一密封材料层120、透光基板130、第二密封材料层140以及薄膜太阳电池150组装于外框160内。本实施例的外框160可为口字型的框体，其具有开口160a，以将结晶硅太阳电池110以及薄膜太阳电池150的受光面暴露。
如图3所示，本实施例的太阳电池模块100可进一步包括反射器170以及旋转机构180。旋转机构180连接于反射器170与外框160之间，以改变反射器170与薄膜太阳电池150之间的相对位置。举例而言，当入射光线L的传递方向改变时，通过旋转机构180可使结晶硅太阳电池110面的第一表面110a(即受光面)与入射光线L的传递方向垂直，而使结晶硅太阳电池110可接收到较多的光线。另一方面，通过旋转机构180可调整反射器170与薄膜太阳电池150的相对位置，而使其它传递方向的入射光线L’可被反射器170反射，进而被薄膜太阳电池150所吸收。如此一来，各种传递方向的光线便可进入太阳电池模块100中，进而提高了太阳电池模块100的光电转换效率。在本实施中，反射器170例如是反射镜，但不以此为限。
[第二实施例]
图4为本发明第二实施例的太阳电池模块剖面示意图。请参照图4，本实施例的太阳电池模块200包括背板210、第一结晶硅太阳电池220、第一密封材料层230、第一透光基板240、第二密封材料层250、第二结晶硅太阳电池260、第三密封材料层270、第二透光基板280以及第四密封材料层290。本实施例的背板210的材质例如为不锈钢，但不以此为限。
第一结晶硅太阳电池220配置于背板210的一侧210a。举例而言，第一结晶硅太阳电池220具有第一表面220a以及与第一表面220a相对的第二表面220b，其结构例如与第一实施例的结晶硅太阳电池110相同。在本实施例中，第一密封材料层230配置于第一结晶硅太阳电池220的第一表面220a上，第一透光基板240配置于第一密封材料层230上，其中第一密封材料层230位于第一透光基板240与第一结晶硅太阳电池220之间。换言的，第一透光基板240可通过第一密封材料层230而与第一结晶硅太阳电池220紧密地接合在一起。在本实施例中，第一密封材料层230的材质例如为乙酸乙烯酯(Ethylene Vinyl Acetate，EVA)、硅(Silicon)、低密度聚乙稀(Low densitypolyethylene，LDPE)、热塑性安甲酸酯(Thermoplastic Urethane，TPU)，而第一透光基板240包括玻璃基板、塑料基板。
本实施例的第二密封材料层250配置于第一结晶硅太阳电池220的第二表面220b上。详言的，第二密封材料层250配置于第一结晶硅太阳电池220的第二表面220b与背板210之间。换言之，第一结晶硅太阳电池220通过第二密封材料层250而与背板210接触并且紧密地接合在一起。在本实施例中，第二密封材料层250的材质例如为乙酸乙烯酯(Ethylene VinylAcetate，EVA)、硅(Silicon)、低密度聚乙稀(Low density polyethylene，LDPE)、热塑性安甲酸酯(Thermoplastic Urethane，TPU)，。
第二结晶硅太阳电池260配置于背板210的另一侧210b。举例而言，第二结晶硅太阳电池260具有第三表面260a以及与第三表面260a相对的第四表面260b，其结构例如与第一实施例的结晶硅太阳电池110相同。在本实施例中，第三密封材料层270配置于第二结晶硅太阳电池260的第三表面260a上。本实施例的第二透光基板280配置于第三密封材料层270上，其中第三密封材料层270位于第二透光基板280与第二结晶硅太阳电池260之间。换言的，第二透光基板280可通过第三密封材料层270而与第二结晶硅太阳电池260紧密地接合在一起。在本实施例中，第三密封材料层270的材质包括乙酸乙烯酯(Ethylene Vinyl Acetate，EVA)、硅(Silicon)、低密度聚乙稀(Low density polyethylene，LDPE)、热塑性安甲酸酯(ThermoplasticUrethane，TPU)，而第二透光基板280包括玻璃基板、塑料基板，但不以此为限。
本实施例的第四密封材料层290配置于第二结晶硅太阳电池260的第四表面260b上。换言的，第二结晶硅太阳电池260可通过第四密封材料层290与背板210接触而紧密地接合在一起。在本实施例中，第四密封材料层290的材质包括乙酸乙烯酯(Ethylene Vinyl Acetate，EVA)、硅(Silicon)、低密度聚乙稀(Low density polyethylene，LDPE)、热塑性安甲酸酯(Thermoplastic Urethane，TPU)。
值得一提的是，由于本实施例的太阳电池模块200除了包括受光面220a朝上的第一结晶硅太阳电池220外，还包括受光面260a朝下的第二结晶硅太阳电池260。因此，本实施例的太阳电池模块200除了可利用第一结晶硅太阳电池220吸收由太阳电池模块200上方入射的入射光线L外，更可利用第二结晶硅太阳电池260吸收由其它方向入射至太阳电池模块200中的光线L’，从而提高本实施例的太阳电池模块200的光电转换效率。
本实施例的太阳电池模块200可进一步地包括外框310，其中背板210、第一结晶硅太阳电池220、第一密封材料层230、第二密封材料层250、第一透光基板240、第二结晶硅太阳电池260、第三密封材料层270、第四密封材料层290以及第二透光基板280组装于外框310内。本实施例的外框310可为口字型的框体，其具有开口310a，以将第一结晶硅太阳电池220以及第二结晶硅太阳电池260的受光面暴露。
如图5所示，本实施例的太阳电池模块200可进一步包括反射器320以及旋转机构330。旋转机构330连接于反射器320与外框310之间，以改变反射器320与第二结晶硅太阳电池260之间的相对位置。举例而言，当入射光线L入射的方向改变时，可通过旋转机构330使第一结晶硅太阳电池220的第一表面220a(即受光面)与入射光线L入射的方向垂直，而使第一结晶硅太阳电池220可接收到较多的光线。另一方面，通过旋转机构330可调整反射器320与第二结晶硅太阳电池260的相对位置，而使以其它方向传递的入射光线L’可被反射器320反射，进而被第二结晶硅太阳电池260所吸收。如此一来，各种传递方向的光线便可进入太阳电池模块200中，进而为其所运用，从而提高了太阳电池模块200的光电转换效率。
综上所述，本发明的太阳电池模块通过在其上下两端皆设置太阳电池，而可有效地接收外界光线，进而提升太阳电池模块的光电转换效率。此外，当外界光线的传递方向改变时，本发明的太阳电池模块可通过旋转机构及反射器，使外界光线有效地被太阳电池接收。如此一来，即使外界光线的传递方向改变，太阳电池模块仍可具有高光电转换效率。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
Claims (17)
1.一种太阳电池模块(photovoltaic cell module)，包括：
一结晶硅太阳电池，具有一第一表面以及一与该第一表面相对的第二表面；
一第一密封材料层，配置于该结晶硅太阳电池的该第一表面上；
一透光基板，配置于该第一密封材料层上，其中该第一密封材料层位于该透光基板与该结晶硅太阳电池之间；
一第二密封材料层，配置于该结晶硅太阳电池的该第二表面上；以及
一薄膜太阳电池，配置于该第二密封材料层上，其中该第二密封材料层位于该薄膜太阳电池与该结晶硅太阳电池之间；其中，该结晶硅太阳电池包括：
一p-n接合半导体层；
一保护层，配置于该p-n接合半导体层上；以及
多个电极，与该p-n接合半导体层电性连接。
2.根据权利要求1所述的太阳电池模块，其特征在于，该保护层的一外表面上具有多个光学微结构。
3.根据权利要求1所述的太阳电池模块，其特征在于，该第一密封材料层的材质包括乙酸乙烯酯(Ethylene Vinyl Acetate，EVA)、硅(Silicon)、低密度聚乙稀(Low density polyethylene，LDPE)、热塑性安甲酸酯(Thermoplastic Urethane，TPU)。
4.根据权利要求1所述的太阳电池模块，其特征在于，该第二密封材料层的材质包括乙酸乙烯酯(Ethylene Vinyl Acetate，EVA)、硅(Silicon)、低密度聚乙稀(Low density polyethylene，LDPE)、热塑性安甲酸酯(Thermoplastic Urethane，TPU)。
5.根据权利要求1所述的太阳电池模块，其特征在于，该透光基板包括一玻璃基板以及一塑料基板。
6.根据权利要求1所述的太阳电池模块，其特征在于，更包括一外框，其中该结晶硅太阳电池、该第一密封材料层、该透光基板、该第二密封材料层以及该薄膜太阳电池组装于该外框内。
7.根据权利要求6所述的太阳电池模块，其特征在于，更包括：
一反射器；以及
一旋转机构，连接于该反射器与该外框之间，以改变该反射器与该薄膜太阳电池之间的相对位置。
8.一种太阳电池模块，包括：
一背板；
一第一结晶硅太阳电池，配置于该背板的一侧，第一结晶硅太阳电池具有一第一表面以及一与该第一表面相对的第二表面；
一第一密封材料层，配置于该第一结晶硅太阳电池的该第一表面上；
一第一透光基板，配置于该第一密封材料层上，其中该第一密封材料层位于该第一透光基板与该第一结晶硅太阳电池之间；
一第二密封材料层，配置于该第一结晶硅太阳电池的该第二表面上；
一第二结晶硅太阳电池，配置于该背板的另一侧，该第二结晶硅太阳电池具有一第三表面以及一与该第三表面相对的第四表面；
一第三密封材料层，配置于该第二结晶硅太阳电池的该第三表面上；
一第二透光基板，配置于该第三密封材料层上，其中该第三密封材料层位于该第二透光基板与该第二结晶硅太阳电池之间；以及
一第四密封材料层，配置于该第二结晶硅太阳电池的该第四表面上，其中该第一结晶硅太阳电池通过该第二密封材料层与该背板接触，而该第二结晶硅太阳电池通过该第四密封材料层与该背板接触；其中，该第一结晶硅太阳电池与该第二结晶硅太阳电池具有相同结构，且该第一结晶硅太阳电池包括：
一p-n接合半导体层；
一保护层，配置于该p-n接合半导体层上；以及
多个电极，与该p-n接合半导体层电性连接。
9.根据权利要求8所述的太阳电池模块，其特征在于，该保护层的一外表面上具有多个光学微结构。
10.根据权利要求8所述的太阳电池模块，其特征在于，该第一密封材料层的材质包括乙酸乙烯酯(Ethylene Vinyl Acetate，EVA)、硅(Silicon)、低密度聚乙稀(Low density polyethylene，LDPE)、热塑性安甲酸酯(Thermoplastic Urethane，TPU)。
11.根据权利要求8所述的太阳电池模块，其特征在于，该第三密封材料层的材质包括乙酸乙烯酯(Ethylene Vinyl Acetate，EVA)、硅(Silicon)、低密度聚乙稀(Low density polyethylene，LDPE)、热塑性安甲酸酯(Thermoplastic Urethane，TPU)。
12.根据权利要求8所述的太阳电池模块，其特征在于，该第四密封材料层的材质包括乙酸乙烯酯(Ethylene Vinyl Acetate，EVA)、硅(Silicon)、低密度聚乙稀(Low density polyethylene，LDPE)、热塑性安甲酸酯(Thermoplastic Urethane，TPU)。
13.根据权利要求8所述的太阳电池模块，其特征在于，该第二密封材料层的材质包括乙酸乙烯酯(Ethylene Vinyl Acetate，EVA)、硅(Silicon)、低密度聚乙稀(Low density polyethylene，LDPE)、热塑性安甲酸酯(Thermoplastic Urethane，TPU)。
14.根据权利要求8所述的太阳电池模块，其特征在于，该第一透光基板包括一玻璃基板以及一塑料基板。
15.根据权利要求8所述的太阳电池模块，其特征在于，该第二透光基板包括一玻璃基板或一塑料基板。
16.根据权利要求1所述的太阳电池模块，其特征在于，更包括一外框，其中该背板、该第一结晶硅太阳电池、该第一密封材料层、该第二密封材料层、该第一透光基板、该第二结晶硅太阳电池、该第三密封材料层、该第四密封材料层以及该第二透光基板组装于该外框内。
17.根据权利要求16所述的太阳电池模块，其特征在于，更包括：
一反射器；以及
一旋转机构，连接于该反射器与该外框之间，以改变该反射器与该第二结晶硅太阳电池之间的相对位置。
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