CN103441166A

CN103441166A - 太阳能电池模块

Info

Publication number: CN103441166A
Application number: CN2013102888588A
Authority: CN
Inventors: 杨士贤
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2033-07-10
Also published as: US20150013743A1; CN103441166B; TWI520359B; TW201503394A; WO2015003397A1

Abstract

一种太阳能电池模块包含前板、至少一太阳能电池芯片与至少一抗紫外光元件。前板具有至少一抗紫外光区与至少一受光区。太阳能电池芯片位于前板的一侧，前板的受光区的垂直投影与太阳能电池芯片至少部分重叠。抗紫外光元件位于前板相对太阳能电池芯片的一侧，且抗紫外光元件覆盖前板的抗紫外光区，但让前板的受光区保持裸露，其中抗紫外光元件能够遮蔽紫外光，但允许可见光通过。

Description

太阳能电池模块

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池模块。

背景技术

基于石油能源逐渐耗竭，作为替代能源之一的太阳能光电产业因此也在近年来急速成长。太阳能光电技术主要为利用太阳能电池吸收太阳光，太阳光的光能会在太阳能电池中被转化为电能，以达到发电的效果。

太阳能电池可设计增加紫外光波段的太阳光的吸收量，通过提升太阳能转换效率而改善发电效率。然而在紫外光长期的照射下，太阳能电池中的元件可能会出现黄化与/或老化现象，这些黄化与/或老化的元件反而会干扰太阳能电池的运作，甚至降低太阳能电池的发电效率。

发明内容

本发明的一态样提供一种太阳能电池模块，包含前板、至少一太阳能电池芯片与至少一抗紫外光元件。前板具有至少一抗紫外光区与至少一受光区。太阳能电池芯片位于前板的一侧，前板的受光区的垂直投影与太阳能电池芯片至少部分重叠。抗紫外光元件位于前板相对太阳能电池芯片的一侧，且抗紫外光元件覆盖前板的抗紫外光区，但让前板的受光区保持裸露，其中抗紫外光元件能够遮蔽紫外光，但允许可见光通过。

本发明的另一态样提供一种太阳能电池模块，包含前板、太阳能电池本体与至少一抗紫外光元件。前板具有至少一抗紫外光区与至少一受光区。太阳能电池本体设于前板后。太阳能电池本体具有至少一黄化物质，于15KWH/m²的紫外光照射量下，黄化物质的黄化系数(Yellowness index)大于或等于2，且前板的抗紫外光区的垂直投影与黄化物质至少部分重叠。抗紫外光元件覆盖前板的抗紫外光区，但让前板的受光区保持裸露，其中抗紫外光元件能够遮蔽紫外光，但允许可见光通过。

上述的太阳能电池模块因包含抗紫外光元件，可防止或减少黄化物质受到紫外光照射的机会。另外因抗紫外光元件仅覆盖前板的抗紫外光区，因此紫外光仍可经由前板的受光区而到达太阳能电池芯片，达到增加太阳能电池芯片的入射光量的效果。

附图说明

图1绘示依照本发明一实施方式的太阳能电池模块的局部俯视图；

图2绘示沿图1的线段2-2的剖面图；

图3绘示图2的区域M的局部放大图；

图4绘示图2的抗紫外光元件的局部放大图；

图5绘示本发明另一实施方式的太阳能电池模块的局部俯视图；

图6绘示沿图5的线段6-6的剖面图；

图7绘示本发明再一实施方式的太阳能电池模块的剖面图；

图8绘示本发明又一实施方式的太阳能电池模块的局部俯视图；

图9绘示沿图8的线段9-9的剖面图。

其中，附图标记

100：前板 110：抗紫外光区

120：受光区 200：太阳能电池本体

210：背板 220：太阳能电池芯片

230：密封胶 240：固定胶

250：标签 300：抗紫外光元件

310：膜层 320：胶层

330：紫外光吸收颗粒 D：距离

M：区域 P、Q：垂直投影

S：间隙 W1、W2、W4：宽度

W3：最短距离

具体实施方式

以下将以附图公开本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些公知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示之。

请同时参照图1与图2，其中图1绘示依照本发明一实施方式的太阳能电池模块的局部俯视图，图2绘示沿图1的线段2-2的剖面图。太阳能电池模块包含前板100、太阳能电池本体200与至少一抗紫外光元件300。前板100具有至少一抗紫外光区110与至少一受光区120。太阳能电池本体200设于前板100后，即太阳光穿透前板100后才入射太阳能电池本体200。太阳能电池本体200包含背板210与至少一太阳能电池芯片220。背板210与前板100分开设置，且前板100的抗紫外光区110的垂直投影与背板210至少部分重叠。太阳能电池芯片220位于前板100与背板210之间，且前板100的受光区120的垂直投影与太阳能电池芯片220至少部分重叠。抗紫外光元件300位于前板100相对太阳能电池芯片220的一侧，且抗紫外光元件300覆盖前板100的抗紫外光区110，但让前板100的受光区120保持裸露。如此一来，因前板100的受光区120不被抗紫外光元件300所覆盖，因此紫外光可经受光区120而到达太阳能电池芯片220，以提高太阳能电池芯片220的入射光量。其中应注意的是，虽然在图1中，太阳能电池芯片220皆位于抗紫外光元件300与前板100的下方(如图2所绘示)，然而因在本实施方式中，抗紫外光元件300与前板100皆实质为能够允许可见光通过的元件，因此对于图1的俯视图而言，仍然可以自太阳能电池模块上方看见太阳能电池芯片220。

在本实施方式中，背板210为黄化物质，即在经过紫外光长时间的照射下，背板210会逐渐黄化。不过因太阳能电池芯片220会吸收紫外光，因此位于太阳能电池芯片220下方的部分背板210几乎不会被紫外光照射到。然而紫外光却可经由太阳能电池芯片220的四周而照射另一部分的背板210，因此这部分的紫外光可利用抗紫外光元件300加以遮蔽。换言之，前板100的抗紫外光区110的垂直投影可至少围绕太阳能电池芯片220，而受光区120的所在区域则与抗紫外光区110实质互补。如此一来，通过抗紫外光元件300与太阳能电池芯片220的配合，紫外光可有效地被遮蔽而不会照射到背板210。

若只考虑正向入射前板100的紫外光(即太阳光以前板100的法线方向入射前板100)，前板100的受光区120的垂直投影可选择与太阳能电池芯片220完全重叠，且抗紫外光区110与受光区120位置互补，如此正向入射的紫外光便几乎不会照射到背板210，同时太阳能电池芯片220亦可接收到大量的紫外光。然而若考虑到斜向入射前板100的紫外光(即太阳光的入射方向与前板100的法线方向相夹一大于0的夹角)，前板100的抗紫外光区110的面积就可加大，以防斜向入射的紫外光经由抗紫外光元件300的周边以及太阳能电池芯片220的周边而射至背板210。

举例而言，请参照图3，其绘示图2的区域M的局部放大图。在本实施方式中，太阳能电池芯片220的数量可为多个，两相邻的太阳能电池芯片220具有间隙S。换言之，紫外光可通过间隙S而到达背板210上，因此抗紫外光区110的垂直投影可与间隙S至少部分重叠，例如在图3中，抗紫外光区110的垂直投影可涵盖间隙S。而为了遮蔽斜向入射的紫外光，抗紫外光元件300于上述的太阳能电池芯片220上可各形成一垂直投影P，每一垂直投影P皆具有宽度W1，而宽度W1的值可由紫外光的行进方向、以及抗紫外光元件300与太阳能电池芯片220之间的距离做决定。详细而言，前板100具有全反射角θ，即入射前板100的紫外光的折射角度皆小于或等于全反射角θ，而抗紫外光元件300与太阳能电池芯片220之间具有垂直距离D，因此宽度W1、全反射角θ与垂直距离D之间可满足下列条件：

W1≥D tanθ，

然而若考虑到受光区120的存在，使得太阳能电池芯片220得以接收到紫外光，则若太阳能电池芯片220具有宽度W2(如图2所标示)，可选择：

(W2)/2＞W1，即

(W2)/2＞W1≥D tanθ。

因此斜向入射的紫外光进入前板100后，将以小于或等于全反射角θ的角度前进。而因上述的关系式，任何进入前板100的紫外光皆会打在太阳能电池芯片220上(如图3所绘示)，而无法到达间隙S。换言之，只要垂直投影P具有宽度W1，则不但可防止正向入射的紫外光，亦可防止斜向入射的紫外光打至背板210上。

在本实施方式中，黄化物质的定义为在15KWH/m²的紫外光照射量下，黄化物质的黄化系数(Yellowness index)大于或等于2。因此在紫外光长期的照射下，本实施方式的背板210会出现黄化现象，进而干扰太阳能电池的运作，甚至降低太阳能电池的发电效率，而本实施方式的抗紫外光元件300即可改善上述的问题。

接着请回到图2。在一或多个实施方式中，太阳能电池本体200更包含密封胶230，此密封胶230置于前板100与背板210之间，且包覆太阳能电池芯片220。密封胶230可提供太阳能电池芯片220的绝缘保护，亦可提供适度的机械强度以及良好的热传导途径。密封胶230的材质例如可为聚乙烯醋酸乙烯酯(Ethylene Vinyl Acetate；EVA)，然而本发明不以此为限。

为了进一步增进太阳能电池芯片220的紫外光的吸收量，密封胶230的材质可选择为紫外光可穿透的材料，例如为上述的聚乙烯醋酸乙烯酯，然而本发明不以此为限。

接着请参照图4，其绘示图2的抗紫外光元件300的局部放大图。在一或多个实施方式中，抗紫外光元件300可包含膜层310、胶层320与多个紫外光吸收颗粒330。胶层320粘合膜层310与前板100的抗紫外光区110，而紫外光吸收颗粒330则位于胶层320中。详细而言，抗紫外光元件300为由膜层310与胶层320压合而成。而在压合的过程中，胶层320中可预先放入紫外光吸收颗粒330，因此完成的抗紫外光元件300即可通过吸收紫外光而达到遮蔽紫外光的效果。应注意的是，因可见光对黄化物质的影响不大，因此抗紫外光元件300主要能够遮蔽紫外光，但允许可见光通过。其中膜层310的材质例如可为聚乙烯(PE)，而胶层320的材质例如可为压克力或聚乙烯。

接着请同时参照图5与图6，其中图5绘示本发明另一实施方式的太阳能电池模块的局部俯视图，而图6绘示沿图5的线段6-6的剖面图。本实施方式与图1的实施方式的不同处在于加入固定胶240，以及背板210的材质。在本实施方式中，太阳能电池本体200更包含固定胶240。固定胶240粘合两相邻的太阳能电池芯片220，且此固定胶240位于太阳能电池芯片220相对前板100的一侧，而前板100的抗紫外光区110的垂直投影与固定胶240至少部分重叠。

在本实施方式中，固定胶240为黄化物质。详细而言，部分的固定胶240位于太阳能电池芯片220下方，因此这部分的固定胶240几乎不会被紫外光照射到。然而紫外光却可经由两相邻的太阳能电池芯片220之间的间隙S而照射另一部分的固定胶240，因此这部分的紫外光可利用抗紫外光元件300加以遮蔽。换言之，抗紫外光区110的垂直投影可选择与间隙S至少部分重叠，例如在图6中，抗紫外光区110的垂直投影可涵盖间隙S。此外，为了遮蔽斜向入射的紫外光，抗紫外光元件300于上述的太阳能电池芯片220上各形成一垂直投影P，每一垂直投影P皆具有宽度W1。具体而言，前板100具有全反射角θ，而抗紫外光元件300与太阳能电池芯片220之间具有垂直距离D，因此宽度W1、全反射角θ与垂直距离D之间可满足下列条件：

W1≥D tanθ，

然而若要考虑到受光区120的存在，使得太阳能电池芯片220得以接收到紫外光，则若太阳能电池芯片220具有宽度W2，可选择：

(W2)/2＞W1，即

(W2)/2＞W1≥D tanθ。

如此一来，斜向入射的紫外光进入前板100后，将以小于或等于全反射角θ的角度前进。而因上述的关系式，任何进入前板100的紫外光皆会打在太阳能电池芯片220上，而无法到达间隙S。换言之，只要垂直投影P具有宽度W1，则不但可防止正向入射的紫外光，亦可防止斜向入射的紫外光打至固定胶240上。

应注意的是，虽然在本实施方式与图2的实施方式中，分别以固定胶240与背板210作为黄化物质的例子，进而导出(W2)/2＞W1≥D tanθ。然而在其他的实施方式中，只要太阳能电池芯片220分别位于黄化物质与前板100之间，皆能够适用(W2)/2＞W1≥D tanθ，本发明并不以此为限。

在一或多个实施方式中，背板210可为抗黄化物质，其材质例如可为氟化乙烯/聚酯/氟化乙烯(Tedlar/Polyster/Tedlar；TPT)，以达到抗紫外光的效果。然而应注意的是，上述的背板210的材质仅为例示，并非用以限制本发明。本发明所属领域具通常知识者，应视实际需求，弹性选择背板210的材质。至于本实施方式的其他细节因与图1的实施方式相同，因此便不再赘述。

接着请参照图7，其绘示本发明再一实施方式饿太阳能电池模块的剖面图。本实施方式与图6的实施方式的不同处在于固定胶240的位置。本实施方式中，固定胶240亦可位于太阳能电池芯片220与前板100之间。若无抗紫外光元件300的存在，紫外光在穿透前板100后便能直接照射至固定胶240，因此抗紫外光区110的垂直投影可与固定胶240至少部分重叠，例如在图7中，抗紫外光区110的垂直投影可涵盖固定胶240。

另外，为了遮蔽斜向入射的紫外光，固定胶240于前板100的垂直投影的边界与抗紫外光区110的边界相隔一最短距离W3，其中此处的垂直投影指的是：当自图7的背板210往前板100方向观看时，被固定胶240所遮住的部分前板100。而当抗紫外光元件300与固定胶240之间具有垂直距离D，且前板100具有全反射角θ时，最短距离W3、垂直距离D与全反射角θ之间可满足下列条件：

W3≥D tanθ，

同样的，若要考虑到受光区120的存在，使得太阳能电池芯片220得以接收到紫外光，则若太阳能电池芯片220具有宽度W2，且固定胶240于上述的太阳能电池芯片220上各形成一垂直投影Q，每一垂直投影Q皆具有宽度W4，则可选择：

((W2)/2-W4)＞W3，即

((W2)/2-W4)＞W3≥D tanθ。

至于本实施方式的其他细节因与图6的实施方式相同，因此便不再赘述。

接着请同时参照图8与图9，其中图8绘示本发明又一实施方式的太阳能电池模块的局部俯视图，而图9绘示沿图8的线段9-9的剖面图。本实施方式与图5与图6的实施方式的不同处在于加入标签250，以及缺少固定胶240(如图6所绘示)。在本实施方式中，太阳能电池本体200更包含标签250。标签250位于密封胶230与前板100之间，且抗紫外光区110的垂直投影与标签250至少部分重叠，例如在图9中，抗紫外光区110的垂直投影可涵盖标签250。应注意的是，虽然在图8中，标签250位于抗紫外光元件300与前板100的下方(如图9所绘示)，然而因在本实施方式中，抗紫外光元件300与前板100皆实质为能够允许可见光通过的元件，因此对于图8的俯视图而言，仍然可以自太阳能电池模块上方看见标签250。

在本实施方式中，标签250为黄化物质。以图9为例，当紫外光正向入射前板100时，抗紫外光元件300能够遮蔽射向标签250的紫外光。而抗紫外光元件300的尺寸亦可经过设计，以遮蔽斜向入射前板100的紫外光。详细而言，标签250在前板100的垂直投影的边界与抗紫外光区110的边界相隔一最短距离W3，其中此处的垂直投影指的是：当自图9的背板210往前板100方向观看时，被标签250所遮住的部分前板100。而当抗紫外光元件300与标签250之间具有垂直距离D，且前板100具有全反射角θ时，最短距离W3、垂直距离D与全反射角θ之间可满足下列条件：

W3≥D tanθ。

应注意的是，虽然在本实施方式与图7的实施方式中，分别以标签250与固定胶240作为黄化物质的例子，进而导出W3≥D tanθ。然而在其他的实施方式中，只要黄化物质位于太阳能电池芯片220与前板100之间，皆能够适用W3≥D tanθ，本发明并不以此为限。至于本实施方式的其他细节因与图5与图6的实施方式相同，因此便不再赘述。

另外，虽然上述四种实施方式中的黄化物质皆分别仅为一种元件，然而在其他的实施方式中，太阳能电池本体200的黄化物质亦可不只为一种。因此在这种情况下，前板100的抗紫外光区110为各自实施方式的抗紫外光区110的联集，即只要紫外光会照射至其中一种黄化物质，则其对应的前板100部分便可布上抗紫外光元件300。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种太阳能电池模块，其特征在于，包含：

一前板，具有至少一抗紫外光区与至少一受光区；

至少一太阳能电池芯片，位于该前板的一侧，该前板的该受光区的垂直投影与该太阳能电池芯片至少部分重叠；以及

至少一抗紫外光元件，位于该前板相对该太阳能电池芯片的一侧，该抗紫外光元件覆盖该前板的该抗紫外光区，但让该前板的该受光区保持裸露，其中该抗紫外光元件能够遮蔽紫外光，但允许可见光通过。

2.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，其中该抗紫外光元件包含：

一膜层；

一胶层，粘合该膜层与该前板的该抗紫外光区；以及

多个紫外光吸收颗粒，位于该胶层中。

3.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，其中该太阳能电池芯片的数量为多个，两相邻的这些太阳能电池芯片间具有一间隙，该前板的该抗紫外光区的垂直投影与该间隙至少部分重叠。

4.如权利要求3所述的太阳能电池模块，其特征在于，其中该抗紫外光元件与任一的这些太阳能电池芯片具有一垂直距离D，该抗紫外光元件于两相邻的这些太阳能电池芯片上各形成一垂直投影，每一这些垂直投影均具有一宽度W1，每一这些太阳能电池芯片均具有一宽度W2，该前板具有一全反射角θ，其中该垂直距离D、该宽度W1与W2与该全反射角θ满足下列条件：

(W2)/2＞W1≥D tanθ。

5.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，还包含一背板，其中该太阳能电池芯片位于该前板与该背板之间。

6.如权利要求5所述的太阳能电池模块，其特征在于，其中该背板的材质为氟化乙烯/聚酯/氟化乙烯。

7.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，还包含：

一密封胶，包覆该太阳能电池芯片。

8.如权利要求7所述的太阳能电池模块，其特征在于，还包含：

至少一标签，位于该密封胶与该前板之间，该前板的该抗紫外光区的垂直投影与该标签至少部分重叠。

9.如权利要求8所述的太阳能电池模块，其特征在于，其中该抗紫外光元件与该标签具有一垂直距离D，该标签于该前板上形成一垂直投影，该垂直投影的边界与该抗紫外光区的边界相隔一最短距离W3，该前板具有一全反射角θ，其中该垂直距离D、该最短距离W3与该全反射角θ满足下列条件：

W3≥D tanθ。

10.如权利要求7所述的太阳能电池模块，其特征在于，其中该密封胶的材质为紫外光可穿透的材料。

11.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，更包含：

一固定胶，其中该太阳能电池芯片的数量为多个，该固定胶粘合两相邻的这些太阳能电池芯片，且该前板的该抗紫外光区的垂直投影与该固定胶至少部分重叠。

12.一种太阳能电池模块，其特征在于，包含：

一前板，具有至少一抗紫外光区与至少一受光区；

一太阳能电池本体，设于该前板后，该太阳能电池本体具有至少一黄化物质，其中于15KWH/m²的紫外光照射量下，该黄化物质的黄化系数大于或等于2，且该前板的该抗紫外光区的垂直投影，与该黄化物质至少部分重叠；以及

至少一抗紫外光元件，覆盖该前板的该抗紫外光区，但让该前板的该受光区保持裸露，其中该抗紫外光元件能够遮蔽紫外光，但允许可见光通过。

13.如权利要求12所述的太阳能电池模块，其特征在于，其中该抗紫外光元件包含：

一膜层；

一胶层，粘合该膜层与该前板的该抗紫外光区；以及

多个紫外光吸收颗粒，位于该胶层中。

14.如权利要求12所述的太阳能电池模块，其特征在于，其中该太阳能电池本体的该黄化物质为一背板，该背板与该前板分开设置；以及

其中该太阳能电池本体更包含：

至少一太阳能电池芯片，位于该前板与该背板之间，该前板的该受光区的垂直投影与该太阳能电池芯片至少部分重叠。

15.如权利要求12所述的太阳能电池模块，其特征在于，其中该太阳能电池本体还包含：

一背板，与该前板分开设置；

多个太阳能电池芯片，位于该前板与该背板之间，该前板的该受光区的垂直投影与这些太阳能电池芯片至少部分重叠；以及

其中该太阳能电池本体的该黄化物质为一固定胶，该固定胶粘合两相邻的这些太阳能电池芯片。

16.如权利要求12所述的太阳能电池模块，其特征在于，其中该太阳能本体包含多个太阳能电池芯片，分别位于该黄化物质与该前板之间，该抗紫外光元件与任一的这些太阳能电池芯片具有一垂直距离D，该抗紫外光元件于两相邻的这些太阳能电池芯片上各形成一垂直投影，每一这些垂直投影均具有一宽度W1，每一这些太阳能电池芯片均具有一宽度W2，该前板具有一全反射角θ，其中该垂直距离D、该宽度W1与W2与该全反射角θ满足下列条件：

(W2)/2＞W1≥D tanθ。

17.如权利要求12所述的太阳能电池模块，其特征在于，其中该太阳能电池本体还包含：

一背板，与该前板分开设置；

至少一太阳能电池芯片，位于该前板与该背板之间，该前板的该受光区的垂直投影与该太阳能电池芯片至少部分重叠；以及

一密封胶，置于该前板与该背板之间，且包覆该太阳能电池芯片；

其中该太阳能电池本体的该黄化物质为一标签，该标签位于该密封胶与该前板之间。

18.如权利要求17所述的太阳能电池模块，其特征在于，其中该密封胶的材质为紫外光可穿透的材料。

19.如权利要求15或17所述的太阳能电池模块，其特征在于，其中该背板的材质为氟化乙烯/聚酯/氟化乙烯。

20.如权利要求12所述的太阳能电池模块，其特征在于，其中该太阳能本体包含至少一太阳能电池芯片，该黄化物质位于该前板与该太阳能电池芯片之间，该抗紫外光元件与该黄化物质具有一垂直距离D，该黄化物质于该前板上形成一垂直投影，该垂直投影的边界与该抗紫外光区的边界相隔一最短距离W3，该前板具有一全反射角θ，其中该垂直距离D、该最短距离W3与该全反射角θ满足下列条件：

W3≥D tanθ。