CN103280476A - 太阳能模块 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种太阳能模块，包含背板、透光前板、设置于背板与透光前板之间的太阳能电池，以及用以固定位于其间的太阳能电池的封装材。背板具有面对太阳能电池的受光面以及与受光面相对的背面，受光面的反射率大于90%，背面的反射率不大于10%。如此一来，背板便可兼具有高反射率以及高热放射率的优点。
Description
技术领域
本发明是有关于一种太阳能模块。
背景技术
近几年来，由于世界各地的原油存量逐年的减少，能源问题已成为全球注目的焦点。为了解决能源耗竭的危机，各种替代能源的发展与利用实为当务之急。随着环保意识抬头，加上太阳能具有零污染、以及取之不尽用之不竭的优点，太阳能已成为相关领域中最受瞩目的焦点。因此，在日照充足的位置，例如建筑物屋顶、广场等等，愈来愈常见到太阳能面板的装设。
太阳能模块主要包括太阳能电池、封装材、背板与用于将太阳能电池、封装材及背板固定于其中的框架。其中太阳能模块的发电效率又与其温度有关，若是太阳能模块的温度越高，则其光电转换的效率越差。然而，若是采取主动式散热方式则会增加太阳能模块的成本以及重量，并造成额外的电力损耗。
因此，如何提升太阳能模块的散热效率，而不增加太阳能模块的成本以及重量，便成为一个重要的课题。
发明内容
因此，本发明的目的就是在于提供一种采用非主动散热机制的太阳能模块。
根据本发明的一实施方式，提供了一种太阳能模块，包含背板、透光前板、设置于背板与透光前板之间的太阳能电池，以及设置于背板与透光前板之间的封装材，封装材用以固定太阳能电池。其中背板具有面对太阳能电池的受光面以及与受光面相对的背面，受光面的反射率大于90%，背面的反射率不大于10%。
于本发明的一或多个实施例中，背板可以包含具有该背面的低反射率基板，以及设置于该低反射率基板相对于该背面的另一面而形成该受光面的高反射率涂料，其中高反射率涂料的反射率大于90%。
于本发明的一或多个实施例中，背板包含具有该受光面的高反射率基板，以及设置于该高反射率基板相对于该受光面的另一面而形成该背面的低反射率涂料，其中低反射率涂料的反射率不大于10%。
于本发明的一或多个实施例中，背板包含芯层、贴附于芯层的一表面的第一膜层，以及贴附于芯层的另一表面的第二膜层。其中第一膜层面对太阳能电池，第一膜层的反射率大于90%，第二膜层的反射率不大于10%。
于本发明的一或多个实施例中，背板的该背面具有多个微结构。
于本发明的一或多个实施例中，太阳能电池以多个焊带加以串接。
本发明的另一实施方式提供了一种太阳能模块，包含背板，设置于背板上的下封装材、设置于下封装材上的太阳能电池、设置于太阳能电池上的上封装材，以及设置于上封装材上的透光前板。其中背板的反射率不大于10%，下封装材的反射率大于90%。
于本发明的一或多个实施例中，太阳能模块包含背板，设置于背板上的下封装材、设置于下封装材上的太阳能电池、设置于太阳能电池上的上封装材，以及设置于上封装材上的透光前板。其中下封装材的反射率大于90%。背板包含芯层、贴附于芯层的一表面的第一膜层，以及贴附于芯层的另一表面的第二膜层。其中第一膜层面对太阳能电池，第一膜层的反射率不大于10%，第二膜层的反射率不大于10%。
于本发明的一或多个实施例中，背板具有背对该些太阳能电池的一背面，且该背面具有多个微结构。
于本发明的一或多个实施例中，太阳能电池以多个焊带加以串接。
太阳能模块的背板背面具有较低反射率，以增加其热放射率，进而提升太阳能模块的热辐射散热能力。换言之，本发明提供了一种非主动式的散热机制，可以在不增加太阳能模块重量的情形下，提升太阳能模块的散热效率。
附图说明
图1绘示本发明的太阳能模块第一实施例的剖面图。
图2绘示本发明的太阳能模块第二实施例的剖面图。
图3绘示本发明的太阳能模块第三实施例的剖面图。
图4绘示本发明的太阳能模块第四实施例的剖面图。
图5绘示本发明的太阳能模块第五实施例的剖面图。
图6为太阳能模块中背板的热放射率与太阳能电池的温度关系的模拟结果。
图7A与图7B分别为连续18天实际使用深色背面的背板与浅色背面的背板的太阳能模块所收集的数据。
其中，附图标记：
100、100’：太阳能模块
110、110’：背板
111、111’：低反射率基板
112：受光面
114：背面
116：高反射率涂料
118：微结构
120：透光前板
130：太阳能电池
140：封装材
150：焊带
200：太阳能模块
210：背板
211：高反射率基板
212：受光面
214：背面
216：低反射率涂料
220：透光前板
230：太阳能电池
240：封装材
250：焊带
300：太阳能模块
310：背板
311：芯层
312：受光面
313：内耐候层
314：背面
315：外耐候层
320：透光前板
330：太阳能电池
340：封装材
350：焊带
400：太阳能模块
410：背板
413：内耐候层
414：背面
415：外耐候层
418：微结构
420：下封装材
430：太阳能电池
440：上封装材
450：透光前板
460：焊带
具体实施方式
以下将以附图及详细说明清楚说明本发明的精神，任何所属技术领域的技术人员在了解本发明的较佳实施例后，当可由本发明所教示的技术，加以改变及修改，其并不脱离本发明的精神与范围。
现有的太阳能模块，为了提升光线的利用率以提升太阳能模块的发电效率，多是采用反射率较高的浅色背板使得光线在照射到背板后能被反射回太阳能电池而被再一次利用。然而，采用浅色背板的太阳能模块虽具有高反射率的优点，但是相对地，浅色背板的热辐射散热能力较差，故此种类型的太阳能模块的发电效率难以提升。
本发明则提供了一种采用双色背板的太阳能模块，用以兼顾高反射率以及高散热能力的需求。
参照图1，其绘示本发明的太阳能模块第一实施例的剖面图。太阳能模块100包含有背板110、透光前板120、多个太阳能电池130以及封装材140。其中太阳能电池130为设置于背板110与透光前板120之间，封装材140则是用以固定位于其间的太阳能电池130。其中背板110具有面对太阳能电池130的受光面112以及与受光面112相对的背面114。其中受光面112的反射率大于90%，而背面114的反射率不大于10%。其中反射率的数值参考光谱仪(LAMBDA750S)所量测得出的数值。
换言之，背板110面对太阳能电池130的受光面112为具有较高反射率的浅色表面，而背板110的背面114为具有较佳热辐射散热效率(高热放射率)的深色表面，如此一来，太阳能模块100便可兼具高反射率以及高散热能力的优点。
具体而言，背板110可以包含单色的基板，并在此单色基板111的单一表面上涂有另一颜色的涂料，使得背板110的受光面112与背面114分别呈现不同的颜色。举例而言，本实施例中的背板110包含低反射率基板111，其反射率为不大10%。低反射率基板111的受光侧上涂布有高反射率涂料116，其中高反射率涂料116的反射率为大于90%。如此一来，便可以得到受光面112具有高反射率，而背面114具有低反射率的背板110。
另外，又因为高反射率涂料116在涂布于低反射率基板111的受光面112的过程中，会使得基板111的受光面112自然地具有一定的粗糙度，因此可以进一步增加受光面112对光线的反射能力。更具体地说，增加受光面112的粗糙度可以增加背板110反射光线的能力，使得照射到背板110上的光线再一次反射回透光前板120，并藉由透光前板120的再反射而使光线照射至太阳能电池130，使得光线可以再一次被太阳能电池130接收，提高光线的利用率。
透光前板120可以为玻璃基板或其他具透光性的塑胶材质。封装材140可以包含乙烯醋酸乙烯脂(ethylene vinyl acetate resin，EVA)、低密度聚乙烯(low density polyethylene，LDPE)、高密度聚乙烯(high densitypolyethylene，HDPE)、硅氧树脂(Silicone)、环氧树脂(Epoxy)、聚乙烯丁醛树脂(Polyvinyl Butyral，PVB)、热可塑聚胺基甲酸酯(ThermoplasticPolyurethane，TPU)或其组合，但不限于此。
太阳能模块100更包含有多个焊带150，用以串联多个太阳能电池130，以提升太阳能模块100的输出功率。
应用此种设计的太阳能模块100不需要使用主动的散热机制，不会增加太阳能模块100的重量，并可有效降低其内的太阳能电池130的温度，提升太阳能电池130的光电转换效率。
参照图2，其绘示本发明的太阳能模块第二实施例的剖面图。本实施例与第一实施例的差别在于，为了进一步地加强背板110’的散热效率，低反射率基板111’的背面114可以预先形成有例如微沟槽之类的微结构118，以增加背板110’的背面114的粗糙度，进而提升空气对流的能力以及增加热交换面积，提高背板110’的散热效率。另外，藉由调整背板110’背面114的粗糙度，亦可改变背板110’的背面114的亮度。一般而言，背面114的粗糙度(Ra)小于0.5μm可使色泽偏亮，反之，色泽偏暗。为增加背板110’背面114的热辐射效率，以背板110’背面114粗糙度较高，色泽较暗者为佳。
参照图3，其绘示本发明的太阳能模块第三实施例的剖面图。太阳能模块200包含有背板210、透光前板220、多个太阳能电池230、封装材240以及用以串联太阳能电池230的焊带250。其中太阳能电池230为设置于背板210与透光前板220之间，封装材240则是用以固定位于其间的太阳能电池230。其中背板210具有面对太阳能电池230的受光面212以及与受光面212相对的背面214。其中受光面212的反射率大于90%，而背面214的反射率不大于10%。
具体而言，本实施例中的背板210包含有高反射率基板211，以及涂布于高反射率基板211的背光侧上的低反射率涂料216。其中高反射率基板211的反射率为大于90%，而低反射率涂料216的反射率为不大于10%。如此一来，便可得到受光面212具有高反射率，而背面214具有高热放射率的背板210。
如前所述，背板210的背面214亦可选择性地形成有微沟槽等微结构，用以进一步提升背板210的空气对流能力以及热交换面积。低反射率涂料216中亦可以选择性地掺杂有用以进行辐射热交换的材料，如陶瓷材料或是碳氧化硅中孔纳米复合材料(Carbon-silicon oxide mesoporous compositematerials)，可藉此材料蓄热之后，可提升红外线放射的性能(提高热放射率)。
除了采用单色的基板涂布不同颜色的涂料以得到双色的背板外，亦可藉由其他的方式使得太阳能模块同时具有高反射率以及高热放射率的优点。以下将配合不同的实施例具体说明之。
参照图4，其绘示本发明的太阳能模块第四实施例的剖面图。太阳能模块300包含有背板310、透光前板320、多个太阳能电池330、封装材340以及用以串联太阳能电池330的焊带350。其中太阳能电池330为设置于背板310与透光前板320之间，封装材340则是用以固定位于其间的太阳能电池330。其中背板310具有面对太阳能电池330的受光面312以及与受光面312相对的背面314。其中受光面312的反射率大于90%，而背面314的反射率不大于10%。
本实施例中，背板310为迭层结构，其包含有芯层311、贴附于芯层311的一表面的内耐候层313，以及贴附于芯层311的另一表面的外耐候层315。其中内耐候层313贴附于芯层311的内表面，即面对于太阳能电池330的一面，而外耐候层315则是贴附于芯层311背对太阳能电池330的表面。其中内耐候层313的反射率大于90%，而外耐候层315的反射率不大于10%。
芯层311的材料可以为PET。内耐候层313以及外耐候层315的材料可以为杜邦生产的Tedlar或其他含氟的耐候性膜层，其中内耐候层313选自于具有较高反射率的浅色Tedlar，而外耐候层315选自于具有较低反射率的深色Tedlar，而后内耐候层313与外耐候层315贴合于芯层311的相对两侧。或者，同样选用PET材料作为芯层311，藉由将含氟材料涂布于芯层311的相对两侧的方式，在芯层311的表面上形成由含氟材料所构成反射率大于90%的内耐候层313以及反射率不大于10%的外耐候层315。外耐候层315的背面314可以选择性地形成有微结构。藉由选择不同反射率的Tedlar与芯层311组合，便可以得到内外分别具有不同的反射率的背板310，使背板310兼具高反射率以及高热放射率的优点。
参照图5，其绘示本发明的太阳能模块第五实施例的剖面图。太阳能模块400包含有背板410，设置于背板410上的下封装材420、设置于下封装材420上的太阳能电池430、设置于太阳能电池430上的上封装材440，以及设置于上封装材440上的透光前板450。太阳能模块400更包含有串联太阳能电池430的焊带460。太阳能电池430置于下封装材420与上封装材440之间，藉由热压制程使下封装材420与上封装材440黏接而固定背板410、透光前板450以及位于其间的太阳能电池430。
本实施例中，上封装材440较佳地为高光穿透度的材料，而下封装材420则是与上封装材同材质且反射率大于90%的不透明材料。而背板410除本身可为反射率不大于10%的深色基板，如第一实施例的基板111之外，亦可为浅色芯层411但外耐候层415为深色的Tedlar材料或以深色含氟材料进行涂布。外耐候层415的背面414可以选择性地形成有微结构418。
由于位于太阳能电池430下方的下封装材420具有较高的反射率，光线照射于其上后可因反射或是散射而被太阳能电池430再次利用，因此，可以提升太阳能模块400中光线利用率，而具有较低反射率的背板410可以提供较高的热放射效率。如此一来，太阳能模块400便可兼具高反射率以及高热放射率的优点。
参照图6，其为太阳能模块中背板的热放射率与太阳能电池的温度关系的模拟结果。如图所示，横轴为背板的背面的热放射率，其中热放射率与反射率为负相关，纵轴则为太阳能电池的温度。由模拟结果可以得知，当背板的背面的热放射率越高(反射率越低)时，太阳能电池的温度越低。换言之，背板的背面的反射率会影响其热放射效率，进而造成热辐射能力的差异。从图中最左端与最右端的数值推测，当背板的背面从热放射率10%增加至90%后，太阳能模块的输出功率可以提升约3.05%。
又，如图7A与图7B所示，其分别为连续18天实际使用深色背面的背板与浅色背面的背板的太阳能模块于户外实际收集的数据。采用深色背面的背板的太阳能模块较采用浅色背面的背板的太阳能模块累积所增加的发电量约增加了5%，而采用深色背面的背板其太阳能电池的温度确实较采用浅色背面的背板的温度为低。
综上所述，太阳能模块的背板背面具有较低反射率，以增加其热放射率，进而提升太阳能模块的热辐射散热能力。换言之，本发明提供了一种非主动式的散热机制，可以在不增加太阳能模块重量的情形下，提升太阳能模块的散热效率。
虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求保护范围所界定者为准。
Claims (10)
1.一种太阳能模块，其特征在于，包含：
一背板；
一透光前板；
多个太阳能电池，设置于该背板与该透光前板之间；以及
一封装材，设置于该背板与该透光前板之间，用以固定位于其间的该些太阳能电池，
其中该背板具有面对该些太阳能电池的一受光面以及与该受光面相对的一背面，该受光面的反射率大于90%，该背面的反射率不大于10%。
2.如权利要求1所述的太阳能模块，其特征在于，该背板包含：
一低反射率基板，具有该背面；以及
一高反射率涂料，设置于该低反射率基板相对于该背面的另一面而形成该受光面，其中该高反射率涂料的反射率大于90%。
3.如权利要求1所述的太阳能模块，其特征在于，该背板包含：
一高反射率基板，具有该受光面；以及
一低反射率涂料，设置于该高反射率基板相对于该受光面的另一面而形成该背面，其中该低反射率涂料的反射率不大于10%。
4.如权利要求1所述的太阳能模块，其特征在于，该背板包含：
一芯层；
一第一膜层，设置于该芯层的一表面，面对该些太阳能电池，该第一膜层的反射率大于90%；以及
一第二膜层，设置于该芯层的另一表面，该第二膜层的反射率不大于10%。
5.如权利要求1所述的太阳能模块，其特征在于，该背板的该背面具有多个微结构。
6.如权利要求1所述的太阳能模块，其特征在于，该些太阳能电池以多个焊带加以串接。
7.一种太阳能模块，其特征在于，包含：
一背板，其中该背板的反射率不大于10%；
一下封装材，设置于该背板上，其中该下封装材的反射率大于90%；
多个太阳能电池，设置于该下封装材上；
一上封装材，设置于该些太阳能电池上；以及
一透光前板，设置于该上封装材上。
8.如权利要求7所述的太阳能模块，其特征在于，该背板包含：
一芯层；
一第一膜层，设置于该芯层的一表面，面对该些太阳能电池，该第一膜层的反射率不大于10%；以及
一第二膜层，设置于该芯层的另一表面，该第二膜层的反射率不大于10%。
9.如权利要求8所述的太阳能模块，其特征在于，该背板具有背对该些太阳能电池的一背面，且该背面具有多个微结构。
10.如权利要求7所述的太阳能模块，其特征在于，该些太阳能电池以多个焊带加以串接。
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