CN102460727A - 成型的光电模块 - Google Patents

成型的光电模块 Download PDF

Info

Publication number
CN102460727A
CN102460727A CN2010800275131A CN201080027513A CN102460727A CN 102460727 A CN102460727 A CN 102460727A CN 2010800275131 A CN2010800275131 A CN 2010800275131A CN 201080027513 A CN201080027513 A CN 201080027513A CN 102460727 A CN102460727 A CN 102460727A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
sensitive cell
layer
shaped
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2010800275131A
Other languages
English (en)
Inventor
P·博伊德尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EIDP Inc
Original Assignee
EI Du Pont de Nemours and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EI Du Pont de Nemours and Co filed Critical EI Du Pont de Nemours and Co
Publication of CN102460727A publication Critical patent/CN102460727A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/0547—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the reflecting type, e.g. parabolic mirrors, concentrators using total internal reflection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/10—Methods of surface bonding and/or assembly therefor
    • Y10T156/1002—Methods of surface bonding and/or assembly therefor with permanent bending or reshaping or surface deformation of self sustaining lamina
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/10—Methods of surface bonding and/or assembly therefor
    • Y10T156/1002—Methods of surface bonding and/or assembly therefor with permanent bending or reshaping or surface deformation of self sustaining lamina
    • Y10T156/1043—Subsequent to assembly

Abstract

本发明提供了包括前片、前包封层、可成形的光敏电池层、支撑层和后侧安装表面的光电模块。所述可成形的光敏电池层包括柔性基底和至少第一光敏电池，所述至少第一光敏电池包括光敏表面。所述光敏表面的取向不同于所述后侧安装表面的取向。包括柔性基底和光敏电池阵列的可成形的光敏电池层。所述光敏电池被间隔开，以形成所述可成形的光敏电池层的光敏区和非光敏区。所述非光敏区足够大以允许所述柔性基底成型，从而使所述可成形的光敏电池层形成非平面结构。

Description

成型的光电模块
背景信息
公开领域
本发明涉及光电模块和电池。
相关领域说明
光伏电池，有时也称为太阳能电池或光敏电池，可将光照(例如太阳光)转化为电能。光敏电池可采用串联和/或并联的方式进行电连接，从而形成光电模块。一般来讲，此模块包括光敏电池阵列，所述光敏电池采用一个电池的阳极与下一个电池的阴极连接的串联方式进行连接。采用这种方式进行电连接的电池组称为“串”。通常，在模块的构造中，两个或更多个串采用电子串联或并联的方式连接。
光电模块的电气输出一旦增加，便会随着光强度的下降而增加。典型的模块包括光敏电池阵列，其中电池的光敏表面与模块的表平面共面。入射光与模块的表平面垂直时此类模块将获得最大电气输出。一般来讲，电池尽可能紧密地排列在一起，以使每单位面积模块的功率输出最大化。
可构建这样一个系统，在该系统中模块的移动方式为模块的表平面能够随着太阳入射光角度改变而始终垂直于入射光，但在许多情况下(特别是在模块安装于建筑物上或直射光相对较少的区域中时)，这是不可行的、被禁的或费用昂贵的，并且模块因固定于建筑物或地面安装架上而无法移动。
就地面安装而言，通常根据太阳在一年中相对于模块的更改路径来选择光电模块取向和倾斜角，以便在一年的使用中提供最大电气输出。
就建筑物安装而言，例如在平屋顶或斜屋顶上或建筑物正面，通常根据建筑物学考虑因素(包括例如美观、安装系统的成本、静负载和风荷载)来选择模块的取向和倾斜角。在正面上，通常模块必须垂直安装。在加利福尼亚，例如，垂直安装模块将导致该模块的功率输出量比以偏离水平方向38°的最佳倾斜角安装的模块的功率输出量减少43％。即使在平屋顶上，有时也需要在几乎平行于屋顶的方向上以与水平方向接近于0°的夹角安装模块，这是因为如果以偏离水平方向的角度安装模块，在强风条件下将产生动载荷。在德式屋顶上，水平安装模块的功率输出量比以偏离水平方向37°的最佳倾斜角安装模块的功率输出量减少15％。在倾斜的屋顶上，屋顶的坡度可能接近产生电能的最佳倾斜角，但取向通常并非处于最佳方向(在北半球，近似为正南方)。
此外，随着光伏发电日益成为更重要的能源，仍然存在这样一种需要，即光电模块能在各种形状和各种结构上有效安装，其中模块的光敏表面和安装模块所在的表面的取向并不相同
附图简述
附图以举例的方式示出本发明，但附图对本发明不构成任何限制。
图1为可成形的光敏电池层的一个实施方案的平面图例证。
图2为可成形的光敏电池层的另一个实施方案的平面图例证。
图3为成型光电模块的一个实施方案的剖面图例证。
图4为成型光电模块的另一个实施方案的剖面图例证。
图5为成型光电模块的另一个实施方案的剖面图例证。
图6为成型光电模块的另一个实施方案的剖面图例证。
技术人员理解，附图中的物体是以简洁明了的方式示出的并且不一定按比例绘制的。例如，图中一些物体的尺寸相对于其他物体可能有所放大，以便于更好地理解实施方案。
发明详述
在第一方面，光电模块包括前片、前包封层、可成形的光敏电池层、支撑层和后侧安装表面。可成形的光敏电池层包括柔性基底和包括光敏表面的至少第一光敏电池。光敏表面的取向不同于后侧安装表面的取向。
就本公开的目的而言，光伏电池是指将辐射能(例如光照)转化为电信号的电子器件。光伏电池包含能够吸收辐射能并将其转化为电能的光敏材料，所述光敏材料可能为有机半导体材料或无机半导体材料。本文所使用的术语“光伏电池”包括具有所有类型光敏层的太阳能电池，所述光敏层包括结晶硅、非晶硅、碲化镉、铜铟镓硒(CIGS)光敏层。
光电模块是指具有至少一个光伏电池的任意电子器件。
术语“包封层”是指用于保护光敏电池免遭环境劣化和机械损坏的材料层。前包封层可位于光敏电池层与模块正面(即朝向入射辐射能的主要来源的模块面)之间。后包封层可位于光敏电池层与模块背面之间。包封层还可围绕光敏电池层的边缘，在模块中同时使用前包封层和后包封层时，它们可彼此接触，在一些情况下，可将它们视为围绕光敏电池层的单层。前包封层可能需要比后包封层更大的光学透明度，以允许将辐射能透射到模块中。
在第一方面的一个实施方案中，光电模块包括光敏电池阵列，光敏电池包括光敏表面阵列，并且每个光敏表面都具有取向。在更具体的实施方案中，光敏表面阵列中每个光敏表面的取向均相同。本文所使用的术语“阵列”表示多个光敏电池(即，至少两个)的排列。通常，阵列包括多个按行和列有序排列的电池，但阵列不需要保持有序，也不需要具有列和行。
在第一方面的另一个实施方案中，光电模块包括第二光敏电池。第二光敏电池包括光敏表面，并且第二光敏电池的光敏表面取向与第一光敏电池的光敏表面取向不同。
在第一方面的又一个实施方案中，光电模块包括光敏电池阵列，光敏电池包括光敏表面阵列，其中每个光敏表面都具有取向，并且柔性基底包含电绝缘材料。在更具体的实施方案中，柔性基底还包括电连接光敏电池阵列的导电线路。
在第二方面，可成形的光敏电池层包括柔性基底和光敏电池阵列。光敏电池被间隔开，以形成可成形的光敏电池层的光敏区和非光敏区。非光敏区足够大以允许柔性基底成型，从而使可成形的光敏电池层形成非平面结构。
在第二方面的一个实施方案中，光敏区与非光敏区的比率小于约3∶1。在更具体的实施方案中，光敏区与非光敏区的比率小于约2∶1。在仍更具体的实施方案中，光敏区与非光敏区的比率为约1∶1。
在第三方面，光电模块包含前片、前包封层、可成形的光敏电池层和支撑层。可成形的光敏电池层包括柔性基底和光敏电池阵列。光敏电池被间隔开，以形成可成形的光敏电池层的光敏区和非光敏区。非光敏区足够大以允许柔性基底成型。支撑层为非平面结构，可成形的光敏电池层适形于支撑层的非平面结构。
在第三方面的一个实施方案中，非平面结构为波纹结构。在第三方面的另一个实施方案中，光敏电池阵列中所有光敏电池的取向均相同。
许多方面和实施方案已在上文进行了描述，并且仅是示例性而非限制性的。在阅读本说明书后，技术人员将认识到，在不脱离本发明范围的前提下，其他方面和实施方案也是可能的。
根据以下发明详述和权利要求，任何一个或多个方面和实施方案的其他特征和有益效果将变得显而易见。
在一个实施方案中，光敏电池包括光敏材料层(例如结晶硅或非晶硅)和电荷载体材料层。光敏层和电荷载体层设置在阴极与阳极之间。当入射光激励光敏材料时，电子将被释放。然后在阴极与阳极之间形成的电路内以电能的形式捕获释放的电子。作为另外一种选择，光敏层可由染料敏化二氧化钛(二氧化钛)或有机半导体组成。然而，利用基于结晶硅的电池可获得最大电效率。结晶硅电池的缺点是其薄而脆。由例如非晶态硅或有机半导体组成的薄膜电池可放置在柔性基底上。薄膜模块在处理时相对坚固，但效率低于结晶硅。经验证，基于结晶硅的光敏电池由于其易制性和每功率输出的低成本而广受欢迎。
图1示出了可成形的光敏电池层100的一个实施方案，其包括柔性基底130上的多个电连接的光敏电池132。本文所使用的术语“可成形的”是指物体可通过成型来改变其构型。成型可包括弯曲、拉伸、压缩、扭曲、模塑以及这些动作的任意组合，或其他可改变物体构型的动作。可利用这些成型方法中的一种或多种来改变可成形的物体，例如电池层，但不需要所有这些方法都能够使其成型。柔性基底130可由以下材料制成：聚合材料，例如聚酰亚胺(PI)、对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；含氟聚合物，例如聚乙烯基氟化物(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、全氟烷氧基乙烯基聚合物(PFA)、四氟乙烯(TFE)和六氟丙烯(HFP)的FEP共聚物或它们的组合；或者可承受形成可成形的光敏电池层100的处理条件以及之后可形成所需模块形状的其他合适电绝缘材料。光敏电池132形成串联的电池组串，其中一个电池的阳极通过导体134(例如铜带)电连接到下一个电池的阴极。光敏电池132可将阳极和阴极设置在相对面上，在一些实施方案中，阳极和阴极可设置在同一面上，例如设置在远离入射辐射的一面上(“背面触式电池”)。将两个电极组放在光敏电池的同一面上可简化电连接。利用导体134(例如铜带)将光敏电池132的串电连接到外部电连接。在一个实施方案中，根据待形成的成型模块中电池的期望取向将一排排的光敏电池132间隔开。
在一个实施方案中，将光敏电池132间隔开以形成可成形的光敏电池层100的光敏区136和非光敏区138。光敏区136包括如上对入射光作出反应而生成电能的光敏电池132。非光敏区138的主要功能是在可成形的光敏电池层100上提供一些区域来使柔性基底130成型为非平面成型结构。在下述的一个实施方案中，可将可成形光敏电池层成型为使其适形于支撑层的构型。如果光敏电池132为刚性，非光敏区138必须足够大以允许柔性基底成型且不损坏光敏电池132。
在一个实施方案中，光敏区136与非光敏区138的比率小于约3∶1。在更具体的实施方案中，光敏区136与非光敏区138的比率小于约2∶1。在仍更具体的实施方案中，光敏区136与非光敏区138的比率为约1∶1。可成形的光敏电池层100可包括多排光敏电池132，从而形成由非光敏区138的条间隔开的光敏区136的条。
光敏区136可包括不对入射光作出反应而生成电能并且因此为非光敏的部分(例如同一排光敏电池132之间的空隙，或传送电荷的区域)。相反，非光敏区138可包括光敏的部分(例如，如果光敏电池132不是刚性的，则在非光敏区138内形成光敏电池132可能具有工艺方面的优势)。
图2示出了成型结构形成之前的可成形的光敏电池层200的另一个实施方案。可通过利用柔性基底230上电池组件的整体整合的薄膜处理方法来形成光敏电池232。从光敏电池232传送电荷的外部导体234的形成过程可加以简化。再次根据待形成的成型模块中电池的期望取向将一排排光敏电池232间隔开。技术人员将会认识到可根据最终模块的期望形状和功能来使用光敏电池的多种排列和几何形状。
在一个实施方案中，将光敏电池232间隔开以形成可成形的光敏电池层200的光敏区236和非光敏区238。光敏区236包括如上所述对入射光作出反应而生成电能的光敏电池232。非光敏区238的主要功能是在可成形的光敏电池层200上提供一些区域来使柔性基底230成型为非平面结构。在下述的一个实施方案中，可将可成形光敏电池层成型为使其适形于支撑层的构型。如果光敏电池232为刚性，非光敏区238的必须足够大以允许柔性基底成型且不损坏光敏电池232。
在一个实施方案中，光敏区236与非光敏区238的比率小于约3∶1。在更具体的实施方案中，光敏区236与非光敏区238的比率小于约2∶1。在仍更具体的实施方案中，光敏区236与非光敏区238的比率为约1∶1。可成形的光敏电池层200可包括多排光敏电池232，从而形成由非光敏区238的条间隔开的光敏区236的条。
光敏区236可包括不对入射光作出反应而生成电能并且因此为非光敏的部分(例如同一排光敏电池232之间的空隙，或传送电荷的区域)。相反，非光敏区238可包括光敏的部分(例如，如果光敏电池232不是刚性的，则在非光敏区238内形成光敏电池232可能具有工艺方面的优势)。
图3示出了成型光电模块300的一个实施方案。模块300包括由刚性或柔性的可成形透光材料形成的前片310。前片310的功能是提供允许入射辐射(如太阳光)进入模块300的透明保护层。前片310的材料可由以下材料制成：刚性材料，例如玻璃、聚碳酸酯、丙烯酸酯聚合物(例如聚甲基丙烯酸甲酯材料)；更具柔性的材料，例如含氟聚合物(例如聚氟乙烯(PVF))、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯四氟乙烯(ETFE)、全氟烷氧基乙烯基聚合物(PFA)、四氟乙烯(TFE)和六氟丙烯(HFP)的FEP共聚物或它们的组合。一般来讲，前片材料可以是为模块300提供适当的环境保护同时为期望的入射辐射提供足够透明度的任何材料。在一个实施方案中，前片310可为单层材料，而在其他实施方案中，前片310可包括多个材料层。
前包封层320设置为与前片310和可成形的光敏电池层100相邻并且位于两者之间。前包封层320设计用于对可成形的光敏电池层100中的光敏电池132进行包封并进一步保护其免遭环境劣化和机械损坏。前包封层320必须具有足够的透明性，以允许期望的入射辐射到达光敏电池132。图3所示实施方案示出了可成形的光敏电池层100，但该可成形的光敏电池层也可为任意的可成形的光敏电池层，包括图2所示的可成形的光敏电池层。
前包封层320可包含一种或多种乙烯与醋酸乙烯(EVA)、或任何不饱和乙烯基单体的共聚物。在其他实施方案中，前包封层320可包含离聚物。如本文所用，术语“离聚物”是指并表示衍生自乙烯共聚物的包含共价键和离子键的热塑性树脂。在一些实施方案中，可使用由乙烯-甲基丙烯酸共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物与无机碱发生部分中和而形成的单体，其中所述无机碱具有元素周期表中I族、II族或III族的元素(要注意的是，钠、锌、铝、锂、镁和钡)的阳离子。术语“离聚物”和由此确定的树脂已为本领域人员所熟知，这一点已在Richard W.Rees的“Ionic Bonding InThermoplastic Resins”(DuPont Innovation，1971，2(2)，第1-4页)和Richard W.Rees的“Physical Properties And Structural Features Of SurlynIonomer Resins”(Polyelectrolytes，1976，卷C，第177-197页)中得到证明。
本发明实践中采用的离聚物可为由乙烯与烯键式不饱和C3-C8羧酸的共聚作用而获得的共聚物。在一个实施方案中，不饱和羧酸为丙烯酸或甲基丙烯酸。按共聚物的总重量计，酸共聚物可包含约8重量％至约20重量％的酸。用作包封层的离聚物可包含约12重量％至约20重量％的酸，在具体实施方案中为约14重量％至约19重量％的酸，在更具体的实施方案中为约15重量％至约19重量％的酸。
在一些实施方案中，前包封层320可包括多个包封材料层，其中每层可包含与其他层相同或不同的包封材料。
在一些实施方案中，可使用氨基官能化偶联剂来改善前包封层320与前片310的粘合，例如以商品名Organofunctional Silane A-1100得自UnionCarbide Corporation并且被认定为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷的产品。
在其他实施方案中，乙烯酸性共聚物可用作包封层320，例如乙烯/丙烯酸和乙烯/甲基丙烯酸共聚物；乙烯共聚物、乙烯/酸三元共聚物，例如乙烯-乙酸乙烯酯/丙烯酸聚合物，以及烷基上具有2-12个碳原子的乙烯/(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸烷基酯聚合物，类似乙烯/丙烯酸/丁基丙烯酸酯聚合物、聚氨酯和聚乙烯基丁醛聚合物。
在一些实施方案中，前包封材料中含有紫外稳定添加剂，以防止包封材料受到紫外线劣化。
后包封层340设计用于对可成形的光敏电池层100中的光敏电池132进行包封并进一步保护其免遭环境劣化和机械损坏，并且还能将可成形的光敏电池层100粘结到支撑层350。后包封层340可由关于前包封层320的任何上述相同材料制成，虽然在一些实施方案中，后包封层340可能与前包封层320有所不同，这是因为后包封层340不需要光学透明度。
支撑层350被设置成与后包封层340相邻。支撑层350的形状限定了光敏表面330相对于模块300的后侧安装面360的取向角。可成形的光敏电池层100可与前片310以及包封层320和340一起成型，以适形于支撑层350的形状。在具体的实施方案中，支撑层350呈波纹形。支撑层350是固定层，一旦安装到结构上(例如建筑物，未示出)，便不会独立于该结构移动。后侧安装表面360是由可连接模块300(如连接到屋顶或地面框架)的多个点限定的表面。后侧安装面360可为物理表面，或可由曲面法线垂直于向量平面的向量平面进行限定。在一个实施方案中，光敏表面330彼此间基本平行，并且相对于模块300的后侧安装面360成约45°角。因此，在此实施方案中，可将模块300安装在几乎平行于或垂直于地平线的平坦结构上，并且仍将光敏表面330朝向相对于入射辐射(即阳光路径)的有利方向。在其他实施方案中(未示出)，支撑层350可被成型为能够相对于后侧安装面360提供多种取向的光敏表面330。在一些实施方案中(未示出)，可将模块安装在非平面表面上(例如曲面墙、波浪形屋顶等)，使得后侧安装表面为非平面。在这些实施方案中，模块仍然可被设计成使得光敏表面朝向有利的取向，以最大限度暴露于入射辐射中。技术人员将认识到模块内的光敏表面330和支撑层350可具有多种其他排列和取向。
光电模块的尺寸通常为长1至10米，宽50厘米至3米，具体取决于模块的柔韧性和所使用的光敏层类型。刚性模块通常不长于2.5米，然而，可卷起模块的长度可至多为1千米，宽度至多为3米。模块光敏表面的较长尺寸长度通常接近于模块的宽度，对于结晶硅电池而言，较短尺寸宽度为5至25cm，更优选地为15至20cm，而对于薄膜太阳能电池，较短尺寸宽度为1至25cm，更优选地为5至15cm。非光敏表面(位于光敏表面之间)的长度通常类似于光敏表面，但其宽度与邻接光敏表面的宽度相当或更短，具体取决于光敏表面和非光敏表面相对于后侧安装面的倾斜角度。例如，光敏表面相对于后侧安装面的倾斜角度为45°，光敏表面的宽度为邻接非光敏表面的宽度的0.5至1.3倍。在光敏表面相对于后侧安装面的倾斜角度为30°时，光敏表面的宽度为邻接非光敏表面的宽度的0.5至2倍。波纹模块的总体厚度与图3示出的模块300的总体厚度类似，通常在4至12cm的范围内，更典型地在6至10cm的范围内。
光电模块300还可包括框架(未示出)，用于提供附加的结构支撑件。任何能够提供足够刚度又能最小化模块附加重量的材料均可用于制作框架。可使用铝或其他轻型金属、刚性聚合物或聚合物复合材料。
图4示出了光电模块的另一个实施方案。模块400包括由刚性或柔性的可成形的透光材料形成的前片410。前片410的功能和前片410的制作材料均与上述的前片310相同。一般来讲，前片材料能够是为模块400提供适当的环境保护同时为期望的入射辐射提供足够透明度的任何材料。
前包封层420被设置成与前片410和可成形的光敏电池层100相邻并且位于两者之间。前包封层420设计用于对可成形光敏电池层100中的光敏电池进行包封并进一步保护其免遭环境劣化和机械损坏。前包封层420必须具有足够的透明性，以允许期望的入射辐射到达光敏电池。后包封层440设计用于对可成形的光敏电池层100中的光敏电池进行包封并进一步保护其免遭环境劣化和机械损坏，并且还能将可成形的光敏电池层100粘结到支撑层450。可分别采用上述包封层340和320的相同材料来制作后包封层440和前包封层420。
支撑层450被设置成与后包封层440相邻。支撑层450的形状限定了光敏表面430相对于模块400的后侧安装面460的取向角度。可成形的光敏电池层100可与前片410以及包封层420和440一起成型，以适形于支撑层450的形状。在具体的实施方案中，支撑层450呈正弦曲线形。支撑层450是固定层，一旦安装到结构上(如建筑物，未示出)，便不会独立于该结构移动。后侧安装面460是由可连接模块400(例如连接到屋顶或地面框架)的多个点限定的表面。后侧安装面460可为物理表面，或可由曲面法线垂直于向量平面的向量平面进行限定。在一个实施方案中，光敏表面430彼此间基本平行，并且相对于模块400的后侧安装面460成约45°角。因此，在此实施方案中，可将模块400安装在几乎平行于地平线的平坦结构上，并且仍将光敏表面430朝向相对于入射辐射(即阳光路径)的有利方向上。在其他实施方案中(未示出)，支撑层450可成型为能够相对于后侧安装面460提供多种取向的光敏表面430。技术人员将认识到模块内的光敏表面430和支撑层450可具有多种其他排列和取向。
光电模块400还可包括框架(未示出)，用于提供附加的结构支撑件。任何能够提供足够刚度又能最小化模块附加重量的材料均可用于制作框架。可使用铝或其他轻型金属、刚性聚合物或聚合物复合材料。
图5示出了光电模块的另一个实施方案。模块500包括由刚性或柔性的可成形透光材料形成的前片510。前片510的功能和前片510的制作材料均与上述的前片310相同。一般来讲，前片材料可以是为模块500提供适当的环境保护同时为期望的入射辐射提供足够透明度的任何材料。
前包封层520被设置成与前片510和可成形的光敏电池层100相邻并且位于两者之间。前包封层520设计用于对可成形的光敏电池层100中的光敏电池进行包封并进一步保护其免遭环境劣化和机械损坏。前包封层520必须具有足够的透明性，以允许期望的入射辐射到达光敏电池。后包封层540设计用于对可成形的光敏电池层100中的光敏电池进行包封并进一步保护其免遭环境劣化和机械损坏，并且还能将可成形的光敏电池层100粘结到支撑层550。可分别采用上述包封层340和320的相同材料来制作后包封层540和前包封层520。
支撑层550被设置成与后包封层540相邻。支撑层550的形状限定了光敏表面530相对于模块500的后侧安装面560的取向角度。可成形的光敏电池层100可与前片510以及包封层520和540一起成型，以适形于支撑层550的形状。在具体的实施方案中，支撑层550呈波纹形，其中峰的高度在整个光敏电池阵列中有所不同。所得模块500将能够容纳不同尺寸的光敏电池，或可提供在多个取向上的光敏表面530的阵列。技术人员将认识到模块内的光敏表面550和支撑层530可具有多种其他排列和取向。支撑层550是固定层，一旦安装到结构上(如建筑物，未示出)，便不会独立于该结构移动。后侧安装面560是由可连接模块500(如连接到屋顶或地面框架)的多个点限定的表面。后侧安装面560可以为物理表面，或可由曲面法线垂直于向量平面的向量平面进行限定。在一个实施方案中，光敏表面530彼此间基本平行，并且相对于模块500的后侧安装面560成约45°角。因此，在此实施方案中，可将模块500安装在几乎平行于地平线的平坦结构上，并且仍将光敏表面530朝向相对于入射辐射(即阳光路径)的有利方向上。
光电模块500还可包括框架(未示出)，用于提供附加的结构支撑件。任何能够提供足够刚度又能最小化模块附加重量的材料均可用于制作框架。可使用铝或其他轻型金属、刚性聚合物或聚合物复合材料。
图6示出了光电模块的另一个实施方案。模块600包括由刚性或柔性的可成形的透光材料形成的前片610。前片610的功能和前片610的制作材料均与上述的前片310相同。一般来讲，前片材料可以是为模块600提供适当的环境保护同时为期望的入射辐射提供足够透明度的任何材料。
前包封层620设置为与前片610和可成形的光敏电池层100相邻并且位于两者之间。前包封层620设计用于对可成形的光敏电池层100中的光敏电池进行包封并进一步保护其免遭环境劣化和机械损坏。前包封层620必须具有足够的透明性，以允许期望的入射辐射到达光敏电池。后包封层640设计用于对可成形光敏电池层100中的光敏电池进行包封并进一步保护其免遭环境劣化和机械损坏，并且还能将可成形的光敏电池层100粘结到支撑层650。可分别采用上述包封层340和320的相同材料来制作后包封层640和前包封层620。
支撑层650被设置成与后包封层640相邻。支撑层650的形状限定了光敏表面630相对于模块600的后侧安装面660的取向角度。可成形光敏电池层100可与前片610和包封层620和640一起成型，以适形于支撑层650的形状。在具体的实施方案中，支撑层650的形状为波纹形与正弦曲线形的混合形状(如以上支撑层350和450的形状的混合)。支撑层650是固定层，一旦安装到结构上(如建筑物，未示出)，便不会独立于该结构移动。后侧安装面660是由可连接模块600(如连接到屋顶或地面框架)的多个点限定的表面。后侧安装面660可为物理表面，或可以由曲面法线垂直于向量平面的向量平面进行限定。在一个实施方案中，光敏表面630彼此间基本平行，并且相对于模块600的后侧安装面660成约45°角。因此，在这个实施方案中，可将模块600安装在几乎平行于地平线的平坦结构上，并且仍将光敏表面630朝向相对于入射辐射(即阳光路径)的有利方向。在其他实施方案中(未示出)，支撑层650可成型为能够相对于后侧安装面660提供多种取向的光敏表面630。技术人员将认识到模块内的光敏表面630和支撑层650可具有多种其他排列和取向。
光电模块600还可包括框架(未示出)，用于提供附加的结构支撑件。任何能够提供足够刚度又能最小化模块附加重量的材料均可用于制作框架。可使用铝或其他轻型金属、刚性聚合物或聚合物复合材料。
在一个实施方案中，装配光电模块的方法可包括：(1)在柔性基底上形成导电线路(如铜带)和电触头；(2)在柔性基底上形成至少第一光敏电池以形成光敏层；(3)通过电触头将至少第一光敏电池电连接到导电线路；(4)在光敏层的至少第一面上形成包封层；(5)在光敏层的正面提供保护层(即前片)；(6)在光敏层背面提供保护层；(7)对光敏层、包封层和保护层进行层压；(8)将层压层附连到支撑层；(9)附连支撑框架；以及(10)提供外部电触头以将模块电连接到外部控制电路。
可通过焊接执行步骤(3)的电连接。焊接技术的例子包括热空气、接触、激光和感应焊接。实施以上焊接的温度通常比焊料的液相点高出20至50℃，并且使用焊剂协助完成。当含铅焊料仍在广泛使用时，也可使用其他焊料。在另一个实施方案中，可以使用电性粘合剂来执行电连接。在又一个实施方案中，可通过导电线路纯接触来执行电连接，其中导电线路通过在层压步骤(7)中施加的机械压力来保持接触。
在层压步骤(7)中，将各层加热，使包封材料能够环绕电池流动并粘结至前片和光敏电池上，必要时可进一步加热以实现包封材料的交联。然后绕着铜带的边缘和端部密封所得的“层压体”。层压通常在高温下进行，例如100至180℃，具体地讲是120至170℃，更具体地讲是130至150℃。在层压过程中施加机械压力；层压机舱内的大气压通常为300至1200mbar，具体地讲是500至1000mbar，更具体地讲是600至900mbar。
然后使层压体成型以贴合其在步骤(8)中所连接的支撑层的轮廓。如果层压体材料的热塑性不足，可利用热应用(例如通过热折叠)来使层压体成型。在一个实施方案中，如果涉及到的材料在环境温度下具有足够的塑性，也可利用简单的机械方法来执行成型操作。在另一个实施方案中，只需将层压体下压至预制形状，即可执行层压体的成型操作。在又一个实施方案中，可通过烫印来执行层压体的成型操作。在另一个实施方案中，层压体在自身的层压步骤中成型；为此，可将层压材料放在预制形状上方或内部，然后直接层压为期望的层压体形状。
支撑层设计为贴合用于支撑模块的结构的轮廓。支撑层的形状可确保安装后，光敏表面朝向相对于入射辐射的期望方向。
在本方法的可供选择的实施方案中，可在层压前使用可成形的支撑层并且可将其连接到其他模块层中，并且光敏层背面的保护层是任选的。在此实施方案中，在层压步骤期间将支撑层粘结到其他层，然后使整个组合件成型。
在一些实施方案中，模块中的光敏表面具有最佳取向和倾斜角，无论其安装所在的表面的取向和倾斜度如何。
应注意的是，并不是上述所有行为都是必须的，一部分具体行为不是必需的，并且除了所描述的那些以外，还可实施一个或多个其他行为。此外，所列行为的顺序不必是实施它们的顺序。
在上述说明书中，已参考具体的实施方案描述了不同概念。然而，本领域的普通技术人员认识到，在不脱离如下文权利要求中所述的本发明范围的情况下，可进行各种修改和变化。因此，说明书和附图应被认为是示例性而非限制性的，并且所有此类修改形式均旨在包括于本发明的范围内。
上文已结合具体的实施方案描述了有益效果、其他优点以及问题的解决方案。然而，有益效果、优点、问题的解决方案、以及可致使任何有益效果、优点或解决方案产生或变得更显著的任何特征不可解释为是任何或所有权利要求的关键、必需或基本特征。
应当认识到，为清楚起见，本文不同实施方案的上下文中所描述的某些特征也可在单个实施方案中以组合方式提供。反之，为简化起见，在单个实施方案上下文中所描述的多个特征也可以分别提供，或以任何子组合的方式提供。此外，范围内描述的相关数值包括所述范围内的每个值。
实施例
以商品名VISTASOLAR(Type 486.10FC)从Etimex(Dietenheim，DE)商购获得的乙烯乙酸乙烯酯(EVA)后包封材料片材的厚度为450微米，其叠覆在厚度为2毫米的铝片材上。将四个光敏电池阵列放在EVA片材的上方并与其他电池阵列基本平行排列，在其他电池阵列中，每个电池阵列与其相邻的一个或多个阵列间隔约24cm。每个阵列由以名称MAXIS从Photovoltech(Tiene，BE)商购获得的1×6标准光敏电池组成。
利用从Ulbrich(North Haven，US)商购获得的铜带和以名称Kester952S从Kester(Itasca，US)商购获得的无卤素非松香有机焊剂将光敏电池与得自EcoProgetti的自动穿串机串在一起。利用沿着母线移动的辊将铜带固定到位，然后利用400℃下的热空气进行焊接。将1×6标准光敏电池的第二个阵列、第三个阵列和第四个阵列放在EVA片材的上方，以使得每个阵列与其相邻的阵列分隔开。以商品名VISTASOLAR(Type 486.10FC)从Etimex(Dietenheim，DE)商购获得的乙烯乙酸乙烯酯(EVA)前包封材料片材的厚度为450微米，其叠覆于光敏电池阵列上。
以商品名Teflon CLZ500从DuPont de Nemours(Wilmington，US)商购获得的乙烯-四氟乙烯(ETFE)前片片材叠覆于EVA前包封材料片材上。
所得堆叠自下而上的结构为铝/EVA/电池/EVA/ETFE，将该堆叠插入3S层压机进行层压。在温度为140℃，大气压为600mbar的条件下，在层压机内进行层压，总循环时间为19分钟。
然后利用工业机械折叠机将所得的基本平坦的层压体弯曲成非平面形状，以使得阵列的光敏电池的取向基本相同，但该取向与不含光敏电池的非光敏表面的取向不同。

Claims (13)

1.包括前片、前包封层、能够成形的光敏电池层、支撑层和后侧安装表面的光电模块，其中：
所述能够成形的光敏电池层包括柔性基底和至少第一光敏电池，所述至少第一光敏电池包括光敏表面；并且
所述光敏表面的取向不同于所述后侧安装表面的取向。
2.权利要求1的光电模块，其中，所述至少第一光敏电池包括光敏电池阵列，所述光敏电池阵列包括光敏表面阵列，其中每个光敏表面具有取向。
3.权利要求2的光电模块，其中，所述光敏表面阵列中每个光敏表面的所述取向相同。
4.权利要求1的光电模块，所述光电模块还包括第二光敏电池，其中：
所述第二光敏电池包括光敏表面；并且
所述第二光敏电池的所述光敏表面的取向与所述第一光敏电池的所述光敏表面的取向不同。
5.权利要求2的光电模块，其中，所述柔性基底包含电绝缘材料。
6.权利要求5的光电模块，其中，所述柔性基底还包括电连接所述光敏电池阵列的导电线路。
7.包括柔性基底和光敏电池阵列的能够成形的光敏电池层，其中：
所述光敏电池被间隔开，以形成所述能够成形的光敏电池层的光敏区和非光敏区；并且
所述非光敏区足够大以允许所述柔性基底成型，从而使所述能够成形的光敏电池层形成非平面结构。
8.权利要求7的能够成形的光敏电池层，其中，所述光敏区与所述非光敏区的比率小于约3∶1。
9.权利要求8的能够成形的光敏电池层，其中，所述光敏区与所述非光敏区的比率小于约2∶1。
10.权利要求9的能够成形的光敏电池层，其中，所述光敏区与所述非光敏区的比率为约1∶1。
11.包括前片、前包封层、能够成形的光敏电池层和支撑层的光电模块，其中：
所述能够成形的光敏电池层包括柔性基底和光敏电池阵列；
所述光敏电池被间隔开，以形成所述能够成形的光敏电池层的光敏区和非光敏区；
所述非光敏区足够大以允许柔性基底成型；
所述支撑层为非平面结构；并且
所述能够成形的光敏电池层适形于所述支撑层的所述非平面结构。
12.装配光电模块的方法，所述方法包括以下步骤：
在柔性基底上形成导电线路和电触头；
在所述柔性基底上形成至少第一光敏电池以形成能够成形的光敏电池层，所述能够成形的光敏电池层具有光敏区和非光敏区，其中所述光敏区包括所述第一光敏电池，所述非光敏区足够大以允许所述柔性基底成型；
通过所述电触头将所述至少第一光敏电池电连接到所述导电线路；
在所述能够成形的光敏电池层的至少第一面上形成包封层；
在所述能够成形的光敏电池层的正面上提供保护层；
在所述能够成形的光敏电池层的背面上提供保护层；
对所述能够成形的光敏电池层、所述包封层和所述保护层进行层压；
使所述能够成形的光敏电池层、所述包封层和所述保护层成型，使得所述光敏区对所述非光敏区成一定角度；以及
提供外部电触头以将所述模块电连接到外部控制电路。
13.权利要求12的方法，所述方法包括以下附加步骤：
提供轮廓状的支撑层；
使所述层压的能够成形的光敏电池层、包封层和保护层成型以贴合所述支撑层的轮廓；以及
将所述层压的能够成形的光敏电池层、包封层和保护层连接到所述支撑层。
CN2010800275131A 2009-06-23 2010-06-21 成型的光电模块 Pending CN102460727A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US21945609P 2009-06-23 2009-06-23
US61/219,456 2009-06-23
PCT/US2010/039311 WO2011005472A2 (en) 2009-06-23 2010-06-21 Shaped photovoltaic module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102460727A true CN102460727A (zh) 2012-05-16

Family

ID=43429750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010800275131A Pending CN102460727A (zh) 2009-06-23 2010-06-21 成型的光电模块

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20110139225A1 (zh)
CN (1) CN102460727A (zh)
WO (1) WO2011005472A2 (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102388464B (zh) 2009-02-09 2016-09-07 森普留斯公司 集中器型光电(cpv)模块、接收器和子接收器及其形成方法
WO2012135769A2 (en) * 2011-04-01 2012-10-04 NuvoSun, Inc. Shingle-like photovoltaic modules
KR101874448B1 (ko) 2011-05-09 2018-07-06 삼성디스플레이 주식회사 유기전계발광 표시 장치
JP2014522631A (ja) * 2011-06-07 2014-09-04 サン−ゴバン グラス フランス ソーラーモジュール
KR20130020241A (ko) * 2011-08-19 2013-02-27 삼성전자주식회사 솔라 셀 모듈
US20130192662A1 (en) * 2012-01-30 2013-08-01 Scuint Corporation Paired Photovoltaic Cell Module
CN202549936U (zh) * 2012-02-10 2012-11-21 深圳市神达太阳能科技有限公司 一种可弯曲高效太阳能电池板
JP6328105B2 (ja) * 2012-06-05 2018-05-23 サン−ゴバン グラス フランスＳａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ Ｇｌａｓｓ Ｆｒａｎｃｅ 光起電力モジュールが組み込まれたルーフパネル
WO2014139099A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-18 China Sunergy (Nanjing) Co., Ltd. Soldering system
US20140261627A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Semprius, Inc. Power augmentation in concentrator photovoltaic modules by collection of diffuse light
JP6365896B2 (ja) * 2013-05-10 2018-08-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 太陽電池モジュール
US20150325729A1 (en) * 2014-05-09 2015-11-12 E. I. Du Pont De Nemours And Company Encapsulant composition comprising a copolymer of ethylene, vinyl acetate and a third comonomer
WO2017105581A2 (en) 2015-10-02 2017-06-22 Semprius, Inc. Wafer-integrated, ultra-low profile concentrated photovoltaics (cpv) for space applications
FR3065837B1 (fr) * 2017-04-28 2022-12-16 Sunpower Corp Module solaire avec polymere incline

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4773942A (en) * 1981-11-04 1988-09-27 Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Flexible photovoltaic device
CN1175797A (zh) * 1996-07-17 1998-03-11 佳能株式会社 太阳能电池模块和混合式屋顶面板箱

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3617615A (en) * 1970-01-19 1971-11-02 Jerry L Balzer Protector for electrical terminals
JPH0878712A (ja) * 1994-09-07 1996-03-22 Sanyo Electric Co Ltd パターン膜の形成方法及び光起電力装置の製造方法
US5998729A (en) * 1997-04-11 1999-12-07 Canon Kabushiki Kaisha Solar cell module having improved flexibility
DE69824786T2 (de) * 1997-04-21 2005-07-14 Canon K.K. Solarzellenmodul und Verfahren zu dessen Herstellung
US6534703B2 (en) * 2001-07-10 2003-03-18 Powerlight Corporation Multi-position photovoltaic assembly
JP2004153137A (ja) * 2002-10-31 2004-05-27 Fuji Electric Holdings Co Ltd 太陽電池モジュールの製造方法および製造装置
AU2006223474A1 (en) * 2005-03-11 2006-09-21 Bp Corporation North America Inc. Integrated solar cell roofing system and method of manufacture
DE102005018657A1 (de) * 2005-04-21 2006-10-26 Lokurlu, Ahmet, Dr. Kollektor und Kollektoranordnung zur Gewinnung von Wärme aus einfallender Strahlung
WO2007079382A2 (en) * 2005-12-28 2007-07-12 Sunpower Corporation, Systems Supported pv module assembly
US20100326849A1 (en) * 2007-05-01 2010-12-30 Trimarche Gregory D Outdoor umbrella system with integrated solar power supply
US20090044852A1 (en) * 2007-08-15 2009-02-19 Zeta Controls Limited Solar panel
US20090205270A1 (en) * 2008-02-19 2009-08-20 Shaw Wayne E Structured Photovoltaic Roofing Elements, Systems and Kits

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4773942A (en) * 1981-11-04 1988-09-27 Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Flexible photovoltaic device
CN1175797A (zh) * 1996-07-17 1998-03-11 佳能株式会社 太阳能电池模块和混合式屋顶面板箱

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011005472A3 (en) 2011-03-31
US20110139225A1 (en) 2011-06-16
WO2011005472A2 (en) 2011-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102460727A (zh) 成型的光电模块
KR101215694B1 (ko) 태양 전지 모듈 및 태양 전지 모듈의 제조 방법
JP4918247B2 (ja) Ｃｉｓ系薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法
US8389850B2 (en) Solar cell module and method of manufacturing the same
US9972734B2 (en) Photovoltaic modules comprising light directing mediums and methods of making the same
US20090272436A1 (en) Non-glass photovoltaic module and methods for manufacture
WO2008136872A2 (en) Structures for low cost, reliable solar modules
EP2535946A1 (en) Solar cell module and production method for solar cell module
US11424714B2 (en) Angled polymer solar modules
CN106133920B (zh) 具有对准的封装件的太阳能模块
US20140076382A1 (en) Photovoltaic module and process for manufacture thereof
US20130092231A1 (en) Photovoltaic package
JP2015195417A (ja) 光起電モジュール製造方法およびトップシート構造製造方法
WO2013022871A1 (en) Hail resistant photovoltaic modules
US20130306132A1 (en) Solar photoelectrical module and fabrication thereof
CN103165714A (zh) 光伏模块
JP2011159669A (ja) 太陽電池
US20090308447A1 (en) Photovoltaic module with at least one crystalline solar cell
WO2010073932A1 (ja) 太陽電池モジュール
CN215451440U (zh) 一种具有双面陷光结构的轻质柔性组件
WO2021095217A1 (ja) 太陽電池パネル、太陽電池モジュール、太陽電池パネルの製造方法および太陽電池モジュールの製造方法
CN116190477A (zh) 一种耐紫外的光伏组件
EP3319131A1 (en) Solar cell panel and back sheet for the same
CN115881843A (zh) 一种可直接贴合于金属表面安装的含有磁性贴光伏组件
JP2011009714A (ja) 太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C05 Deemed withdrawal (patent law before 1993)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120516