CN103579390A - 树脂基板太阳能电池模块 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种树脂基板太阳能电池模块。在轻型太阳能电池模块中防止破裂等破损。作为解决本发明课题的方法是使用一种树脂基板太阳能电池模块（100），其包含多个太阳能电池（102）、在相邻的太阳能电池（102）之间配置的支柱（104）、和2块透明树脂基板（101），在2块透明树脂基板（101）之间配置多个太阳能电池（102）和支柱（104），在2块透明树脂基板（101）之间的空隙部填充透明填充树脂（106），2块透明树脂基板（101）的外周部用具有与透明树脂基板（101）相同的重复单元的树脂进行了熔敷。
Description
技术领域
本发明涉及使用树脂基板的太阳能电池模块。
背景技术
在自然能源的引入迅速加速的过程中，以太阳能电池模块的轻型化为首的功能赋予正增加其重要性。
覆盖玻璃占太阳能电池模块重量的约50％，对于太阳能电池模块的轻型化而言，覆盖玻璃的轻型化重要。针对这样的要求，希望取代以往的玻璃材料而使用以聚碳酸酯为首的透明树脂基板，作为透明填充树脂，使用在EVA（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）中添加偶联剂所得的物质、烯烃共聚物等。
专利文献1中，公开了一种将耐候层、发电构件和聚碳酸酯基材顺次层叠、在发电构件与聚碳酸酯基材之间层叠有热塑性树脂的太阳能电池模块。
专利文献2中，公开了一种将密封树脂层、太阳能电池元件、密封树脂层、背板顺次层叠的太阳能电池模块。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012－99613号公报
专利文献2：日本特开2012－49467号公报
发明内容
发明要解决的课题
使用以聚碳酸酯为首的轻型树脂基板的太阳能电池模块中，由于透明树脂基板与硅晶片的线热膨胀系数差的影响，会发生模块的翘曲、填充树脂与透明树脂基板或硅晶片剥离的现象。为了缓和这些不良状况，使用杨氏模量小的有机硅树脂作为透明填充树脂。由此，能够降低由透明树脂基板与硅晶片的线热膨胀系数差引起的应力集中。
然而，以有机硅树脂为首的杨氏模量小的透明填充树脂的体积热膨胀率为1％以上，如果晴天时太阳能电池模块变得高温，则伴随有机硅树脂的膨胀，会发生模块的翘曲、密封部位的应力集中。
本发明的目的在于，在使用树脂基板的太阳能电池模块中，防止伴随有机硅树脂等透明填充树脂的膨胀的模块的翘曲、密封部位的应力集中。
用于解决课题的方法
本发明的树脂基板太阳能电池模块的特征在于，包含多个太阳能电池、在相邻的太阳能电池之间配置的支柱、和2块透明树脂基板，在2块透明树脂基板之间配置多个太阳能电池和支柱，在2块透明树脂基板之间的空隙部填充透明填充树脂，2块透明树脂基板的外周部用具有与透明树脂基板相同的重复单元的树脂进行了熔敷。
前述树脂基板太阳能电池模块中，优选太阳能电池由晶体硅形成。
前述树脂基板太阳能电池模块中，优选透明树脂基板由聚碳酸酯形成。
前述树脂基板太阳能电池模块中，优选透明填充树脂由有机硅树脂形成。
前述树脂基板太阳能电池模块中，优选支柱由聚碳酸酯形成。
前述树脂基板太阳能电池模块中，优选2块透明树脂基板的外周部的熔敷通过激光熔敷或红外线热熔敷进行。
前述树脂基板太阳能电池模块中，优选2块透明树脂基板的外周部用填充了密封树脂的框架固定。
前述树脂基板太阳能电池模块中，优选太阳能电池为两面受光型。
前述树脂基板太阳能电池模块中，优选在空隙部的一部分设有树脂流入部。
前述树脂基板太阳能电池模块中，优选在树脂流入部的内壁设有被覆膜。
前述树脂基板太阳能电池模块中，优选树脂流入部是用具有与透明树脂基板相同的重复单元的树脂隔开的空间，在该树脂的一部分设有透明填充树脂能够流通的开口部。
前述树脂基板太阳能电池模块中，优选被覆膜的水蒸汽透过率为100g／（m2·天）以下。
发明的效果
根据本发明，能够用透明填充树脂吸收由透明树脂基板与晶体硅晶片的热膨胀差引起的应力，通过在2块透明树脂基板之间设置支柱，能够保护晶体硅晶片不受风压、降雹的影响。
另外，根据本发明，虽然在使用轻型树脂基板的太阳能电池模块中使用了杨氏模量小的透明填充树脂，但能够克服由透明填充树脂的热膨胀引起的模块的膨胀、粘接部分的应力集中。
附图说明
图1是表示实施例的树脂基板太阳能电池模块的概略正面图。
图2是表示实施例的树脂基板太阳能电池模块的部分截面图。
图3是表示实施例的晶体硅太阳能电池的配线结构的概略侧面图。
图4是表示实施例的树脂基板太阳能电池模块的制造工序的流程图。
图5是表示其他实施例的树脂基板太阳能电池模块的概略正面图。
符号说明
100：树脂基板太阳能电池模块、101：透明树脂基板、102：晶体硅太阳能电池、103：串(string)、104：支柱、105，501：焊接带、106：透明填充树脂、107：接线盒、108：旁路二极管、109：框架、151：线带、152：隔离片(spacer)、502：开口部。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的一个实施方式所涉及的树脂基板太阳能电池模块进行说明。
图1是使用轻型树脂基板的太阳能电池模块（树脂基板太阳能电池模块）的示意图。图1是本发明的一例，结构不受图1示意图的任何限制。
该图中，树脂基板太阳能电池模块100具有在2块透明树脂基板101之间夹入有多个晶体硅太阳能电池102和支柱104的构成。在相邻的晶体硅太阳能电池102之间配置支柱104，透明树脂基板101不变形。在2块透明树脂基板101之间且作为晶体硅太阳能电池102和支柱104未占有的部分的空隙部填充有透明填充树脂106（有机硅树脂等）。相邻的晶体硅太阳能电池102用线带151电连接。即，线带151构成配线。配置成一列的晶体硅太阳能电池102构成串103。
2块透明树脂基板101的外周部用具有与透明树脂基板101相同的重复单元的树脂进行了熔敷。熔敷的部分构成焊接带105。在焊接带105的外周部设有框架109。除此之外，在2块透明树脂基板101之间还配置有接线盒107和旁路二极管108。这里，“具有相同重复单元的树脂”是指具有由相同的单体（monomer）聚合而成的分子结构的聚合物（聚合体）。其例子有后述的聚碳酸酯、有机硅树脂等。
为了赋予太阳能电池模块以隔音壁的功能，透明树脂基板101优选使用聚碳酸酯等工程塑料(ENPLA)系透明基板。在作为太阳能电池模块的必要条件的耐候性、强度和耐火性优异的方面，聚碳酸酯作为透明树脂基板101是最适合的。另外，聚碳酸酯也满足耐冲击性和耐热性。
聚碳酸酯的厚度考虑强度、破损特性等来确定。例如，可考虑将组合的2块聚碳酸酯的厚度设为6mm和4mm。太阳能电池模块的尺寸可以实施1000×2000mm等标准尺寸。
就聚碳酸酯而言，已知紫外线等的光劣化、由红外线引起的热劣化。特别是在设置于室外的情况下，树脂基板需要赋予耐候性，优选使用任意的硬涂处理品。
在1块透明树脂基板101上设置具有晶体硅太阳能电池102的串103。由于在晶体硅太阳能电池102与透明树脂基板101之间最终填充透明填充树脂106，因此设置串103时，优选通过任意的间隔结构（隔离片等）与透明树脂基板101空出间隙。间隙可以在0.5mm～10mm之间任意确定，但从尽可能减少透明填充树脂106的使用量的观点出发，更优选形成小间隙。在各串103的连接中，考虑到线带151断线时的影响，优选设置旁路二极管108。
就晶体硅太阳能电池102而言，多晶和多晶的任一种都没问题。
就串103而言，由于伴随由透明树脂基板101的线热膨胀引起的伸长，线带151被拉伸，因此优选线带151的长度有富余。线带151的长度的富余由根据透明树脂基板101与晶体硅太阳能电池102的实际尺寸估计的线热膨胀推算，优选采用能够充分吸收透明树脂基板101的伸长的结构。通过将串103固定在任意的多块透明树脂基板101上，能够赋予采光功能。
另外，该图中，在相邻的晶体硅太阳能电池102之间配置的支柱104为4根，但不限于此，例如，也可以为1根。
图2表示图1所示的树脂基板太阳能电池模块的部分截面。
该图中，晶体硅太阳能电池102设置于用支柱104和隔离片152支撑的2块透明树脂基板101之间。在晶体硅太阳能电池102、支柱104和隔离片152以外的空隙部（空间部）填充有透明填充树脂106。换言之，晶体硅太阳能电池102并非与透明树脂基板101直接接触，在晶体硅太阳能电池102与透明树脂基板101之间填充有透明填充树脂106。通过该构成，透明填充树脂106吸收由透明树脂基板101的线热膨胀引起的伸长，因此晶体硅太阳能电池102不易破损。
图3是表示实施例的晶体硅太阳能电池的配线结构的概略侧面图。
该图中，显示了相邻的2块晶体硅太阳能电池102和将它们电连接的线带151。线带151将一个晶体硅太阳能电池102的表面与另一个晶体硅太阳能电池102的背面连接。在2块晶体硅太阳能电池102的距离变化的情况下，线带151的长度有富余。由此，即使透明树脂基板101伸长，线带151也不会断线。
图4表示实施例的树脂基板太阳能电池模块的制造工序的一例。图4所示的制造工序对用于实施本发明的手段没有任何限制。另外，以下所示的各构件的符号依据图1。
首先，在透明树脂基板101上设置串103（S401）。进一步在透明树脂基板101上设置支柱104（S402）。图1中，采用的是在晶体硅太阳能电池102的四个角配置圆柱状的支柱104的结构。支柱104优选与透明树脂基板101为相同材质，聚碳酸酯是最适合的。支柱104的固定方法可以采用使用各种粘接剂的固定等任意的方法。
接着，为了填充透明填充树脂106，在固定包含晶体硅太阳能电池102的串103和支柱104的透明树脂基板101上设置另一个透明树脂基板101，通过激光或红外线对2块透明树脂基板101的周围（外周部）进行熔敷（S403）。这种情况下，2块透明树脂基板101优选为相同的材质，特别优选为聚碳酸酯。
以下，对于通过激光熔敷将2块透明树脂基板101粘接的方法进行说明。
在由聚碳酸酯构成的2块透明树脂基板101的周围，夹入为了吸收激光而进行了着色的焊接带105（聚碳酸酯焊接带）。聚碳酸酯焊接带为了吸收激光而主要着色为黑色。聚碳酸酯焊接带的厚度由透明填充树脂106的填充量决定。激光熔敷使用市售的装置即可，可以使用通用的方法进行熔敷。
另一方面，也可以使用红外线熔敷。红外线熔敷的情况下，根据聚碳酸酯自身的光吸收体而设定了光源，因此无需特别对聚碳酸酯焊接带进行着色。红外线熔敷可以使用通用的装置进行。
对2块由聚碳酸酯构成的透明树脂基板101进行熔敷时，预先设置注入透明填充树脂106的注入孔。
这样通过激光或红外线进行熔敷时，可得到以下的效果。
第1，由于熔敷与透明树脂基板101相同的材质，因此不会产生由热膨胀率差引起的粘接不良和应力集中。第2，由于熔敷时瞬间粘接，因此不会产生粘接剂的不均匀等。
然后，在利用激光或红外线对2块由聚碳酸酯构成的透明树脂基板101进行了熔敷的树脂基板太阳能电池模块100中注入透明填充树脂106，使其固化（S404）。就透明填充树脂106而言，由聚碳酸酯与晶体硅太阳能电池102的线热膨胀率的差和线带151的杨氏模量等求出杨氏模量为1MPa以下且光透过性高的树脂材料。因此，优选使用有机硅树脂。固化条件根据有机硅树脂的特性，有在室温下长时间静置的条件、在一定温度加热的条件，但本发明没有特别限制。
透明填充树脂106的固化工序后，通过任意的方法密封注入孔（S405）。密封可以使用焊接带105，通过激光或红外线热熔敷进行，但没有特别限制。
为了确保树脂基板太阳能电池模块100的电连接、配线部的绝缘安全性，将线带151与接线盒107连接。另外，为了对风压等的安全性而在树脂基板太阳能电池模块的周围设置铝制的框架109（S406）。为了提高2块由聚碳酸酯构成的透明树脂基板的熔敷部位的可靠性，在该框架109的内侧使用填充树脂进行结焦处理。作为填充树脂，优选丁基橡胶、硅橡胶等橡胶状物质。
经过以上的制造工序，能够获得树脂基板太阳能电池模块。
图5是表示其他实施例的树脂基板太阳能电池模块的概略正面图。
该图的说明中，对于使用图1进行了说明的构成省略说明。
图5中，在焊接带105的内侧设有焊接带501。焊接带501具有开口部502。在焊接带105与焊接带501之间的区域，按照当透明填充树脂106热膨胀时透明填充树脂106可以通过开口部502流入的方式留有空气层。换言之，该区域提供膨胀的透明填充树脂106溢出的余地（空间）。该区域也可以称作“树脂流入部”。树脂流入部是用与透明树脂基板101相同的树脂隔开的空间。
通过该构成，能够防止伴随透明填充树脂106的膨胀的模块的翘曲、密封部位的应力集中。该区域的容积设定为比透明填充树脂106的理论热膨胀的最大量更大的值。
另外，在该区域的内壁，优选设置用于抑制湿气浸入的被覆膜。这是因为，虽然该区域密闭并与空气隔离，但由于构成透明树脂基板101的聚碳酸酯树脂透过水蒸汽，因此在该区域，空气中的湿气的其它水分虽然微量但存在进入的可能性。被覆膜可以使用与透明填充树脂101相比水蒸汽透过率低的合成油、植物油等，特别优选耐氧化性高的合成油。
另外，图5中，在焊接带105的外周部，未设置图1所示那样的框架109。但是，优选形成使用由铝等形成的框架覆盖焊接带105的构成。
如上所述，就本发明的效果而言，第一是防止破损、第二是隔音功能、第三是采光。具体效果的详细内容如下。
根据本发明，虽然使用了由聚碳酸酯构成的透明树脂基板，但由于使用由有机硅树脂构成的透明填充树脂来吸收由与晶体硅太阳能电池的线热膨胀率差引起的应力，因此能够获得可靠性高的太阳能电池模块。
另外，根据本发明，由于通过使用激光或红外线进行的熔敷处理来制作模块，因此可得到耐候性、应力特性优异的太阳能电池模块。
进一步根据本发明，能够提供通过使用支柱进行支撑而能够避免由聚碳酸酯构成的透明树脂基板伴随风压、降雹的弯曲的影响的太阳能电池模块。
另外，根据本发明，由于透明树脂基板是由聚碳酸酯构成的树脂基板太阳能电池模块，因此能够获得耐火性、耐候性。
进一步在本发明中，由于使用具有与该树脂基板相同的重复单元的树脂成分对2块透明树脂基板的周围进行熔敷的方式为激光熔敷或红外线热熔敷，且用填充了密封树脂的框架进一步固定2块透明树脂基板使用具有与该树脂基板相同的重复单元的树脂成分进行熔敷的周围，因此能够获得对风雨的充分耐久性。
另外，根据本发明，由于晶体硅太阳能电池由两面受光型构成，因此即使设置地点未必是朝南且日照条件好的地点，也能够获得良好的发电特性。
另外，本发明中，由于形成树脂流入部的间隔墙（焊接带）由聚碳酸酯构成，因此在间隔墙部分也能够具有耐久性，虽然使用了轻型树脂基板但能够赋予耐久性。
Claims (12)
1.一种树脂基板太阳能电池模块，其特征在于，包含多个太阳能电池、在相邻的所述太阳能电池之间配置的支柱、和2块透明树脂基板，在所述2块透明树脂基板之间配置所述多个太阳能电池和所述支柱，在所述2块透明树脂基板之间的空隙部填充透明填充树脂，所述2块透明树脂基板的外周部用具有与所述透明树脂基板相同的重复单元的树脂进行了熔敷。
2.根据权利要求1所述的树脂基板太阳能电池模块，其特征在于，所述太阳能电池由晶体硅形成。
3.根据权利要求1或2所述的树脂基板太阳能电池模块，其特征在于，所述透明树脂基板由聚碳酸酯形成。
4.根据权利要求1或2所述的树脂基板太阳能电池模块，其特征在于，所述透明填充树脂由有机硅树脂形成。
5.根据权利要求1或2所述的树脂基板太阳能电池模块，其特征在于，所述支柱由聚碳酸酯形成。
6.根据权利要求1或2所述的树脂基板太阳能电池模块，其特征在于，所述2块透明树脂基板的外周部的熔敷通过激光熔敷或红外线热熔敷进行。
7.根据权利要求1或2所述的树脂基板太阳能电池模块，其特征在于，所述2块透明树脂基板的外周部用填充了密封树脂的框架固定。
8.根据权利要求1或2所述的树脂基板太阳能电池模块，其特征在于，所述太阳能电池为两面受光型。
9.根据权利要求1或2所述的树脂基板太阳能电池模块，其特征在于，在所述空隙部的一部分设有树脂流入部。
10.根据权利要求9所述的树脂基板太阳能电池模块，其特征在于，在所述树脂流入部的内壁设有被覆膜。
11.根据权利要求9所述的树脂基板太阳能电池模块，其特征在于，所述树脂流入部是用具有与所述透明树脂基板相同的重复单元的树脂隔开的空间，在该树脂的一部分设有所述透明填充树脂能够流通的开口部。
12.根据权利要求10所述的树脂基板太阳能电池模块，其特征在于，所述被覆膜的水蒸汽透过率为100g／（m2·天）以下。
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