CN103680979A - 光伏封装结构 - Google Patents

Abstract

一种光伏封装结构包括一第一导电基板、一染料层、一集电电极、一绝缘胶以及多个第二导电基板。第一导电基板具有一透光基板及一透光导电层，透光导电层设置于透光基板上。染料层设置于透光导电层上。集电电极设置于透光导电层上并至少部分位于染料层的周围。绝缘胶设置于染料层周围以及集电电极上。第二导电基板设置于染料层及绝缘胶上，绝缘胶延伸至所述第二导电基板之间的间隙。本发明的光伏封装结构利于产品的轻薄化并提升结构强度，进而提升产品竞争力及可靠度。

Description

光伏封装结构

技术领域

本发明关于一种太阳能电池，特别关于一种光伏封装结构。

背景技术

太阳能无公害问题且取得容易，永不竭尽，故太阳能成为重要替代性能源之一。较常应用太阳能的太阳能电池是一种光电转换组件，其通过太阳光照射后，把光能转换成电能。

太阳能电池的种类繁多，诸如硅基（silicon-based）太阳能电池、半导体化合物（compound semiconductor）太阳能电池或有机（organic）太阳能电池、或染料敏化太阳能电池（Dye Sensitized Solar Cell,DSSC）。其中，染料敏化太阳能电池的结构包括两个具有导电层的导电基板相互封装贴合，其中一个导电基板上设有二氧化钛以吸附染料，另一个导电基板上设有一例如铂的催化层。

承上，如何针对染料敏化太阳能电池提出一种新的结构设计以利产品的轻薄化并提升结构强度，进而提升产品竞争力及可靠度，实为当前重要课题。

发明内容

本发明的目的为提供一种光伏封装结构，其能利于产品的轻薄化并提升结构强度，进而提升产品竞争力及可靠度。

本发明可采用以下技术方案来实现的。

本发明的一种光伏封装结构包括一第一导电基板、一染料层、一集电电极、一绝缘胶以及多个第二导电基板。第一导电基板具有一透光基板及一透光导电层，透光导电层设置于透光基板上。染料层设置于透光导电层上。集电电极设置于透光导电层上并至少部分位于染料层的周围。绝缘胶设置于染料层周围以及集电电极上。第二导电基板设置于染料层及绝缘胶上，绝缘胶延伸至所述第二导电基板之间的间隙。

在一实施例中，第一导电基板具有至少一个凹槽，绝缘胶充填于凹槽内。

在一实施例中，第二导电基板为一金属片或一具有导电层的基板。

在一实施例中，具导电层的基板的材质包括玻璃、塑料、金属或陶瓷。

在一实施例中，绝缘胶延伸覆盖部分各第二导电基板远离染料层的一表面。

在一实施例中，绝缘胶凸出于表面的高度实质介于0与0.5mm之间。

在一实施例中，集电电极包括多个框部，各第二导电基板对应至少一个框部或相互连接的所述框部。

在一实施例中，集电电极还包括多个导电连接部，各导电连接部与至少一个框部连结。

在一实施例中，至少一个第二导电基板与相邻的第二导电基板所对应的框部的导电连接部电性连接。

在一实施例中，至少一个第二导电基板具有一凸部，凸部延伸至相邻的第二导电基板的一缺口。

在一实施例中，所述导电连接部位于第一导电基板的一边缘或相对两个边缘。

在一实施例中，透光导电层包括多个不连接的透光导电部，所述透光导电部分别对应所述第二导电基板。

在一实施例中，染料层具有多个不连接的染料部，所述染料部分别由所述框部包围。

在一实施例中，所述第二导电基板的面积不等于第一导电基板的面积。

在一实施例中，光伏封装结构还包括一封装胶，设置于第一导电基板、或所述第二导电基板或所述基板之间。

承上所述，在本发明的光伏封装结构中，绝缘胶延伸至所述第二导电基板之间的间隙，如此一来则可通过绝缘胶的拉伸以使第二导电基板与第一导电基板的间距缩小，进而达到产品的薄型化。另外，绝缘胶延伸至所述第二导电基板之间的间隙可强化第二导电基板与第一导电基板的连结强度，进而提升产品的可靠度。

附图说明

图1为本发明第一实施例的一种光伏封装结构的透视示意图；

图2为图1所示的光伏封装结构1的分解示意图；

图3为图1所示的光伏封装结构1的上视示意图；

图4为图1所示的光伏封装结构1沿图3的AA线段的剖面示意图；

图5为本发明第一实施例的第二导电基板与第一导电基板的上视示意图；

图6为本发明第二实施例的一种光伏封装结构的分解示意图；

图7为图6所示的光伏封装结构的上视示意图；

图8为图6所示的光伏封装结构沿图7的BB线段的剖面示意图；

图9为本发明第二实施例的第二导电基板与第一导电基板的上视示意图；以及

图10为本发明第二实施例的另一种光伏封装结构的剖面示意图。

主要元件符号说明：

1、1a、1b、2、2a：光伏封装结构

11、21：第一导电基板

111、211：透光基板

112、212：透光导电层

113：透光导电部

12、22：染料层

121、221：染料部

13、23：集电电极

131、231：框部

132、232、232a、232b、232c：导电连接部

14、24、24a：绝缘胶

15、25、25a、25b、25c：第二导电基板

16、26：电解质

17、27、27a、27b：封装胶

D1～D4：宽度

h：高度

O1、O2：缺口

P1、P2：凸部

R：凹槽

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依本发明优选实施例的一种光伏封装结构，其中相同的元件将以相同的元件符号加以说明。

图1为本发明第一实施例的一种光伏封装结构1的透视示意图，图2为光伏封装结构1的分解示意图，图3为光伏封装结构1的上视示意图，图4为光伏封装结构1沿图3的AA线段的剖面示意图。请参照图1至图4以说明光伏封装结构1。光伏封装结构1包括一第一导电基板11、一染料层12、一集电电极13、一绝缘胶14以及多个第二导电基板15。本实施例的光伏封装结构1以染料敏化太阳能电池为例。

第一导电基板11具有一透光基板111及一透光导电层112，透光导电层112设置于透光基板111上。光线可通过第一导电基板11进入光伏封装结构1。透光基板111的材质可例如包括玻璃或塑料，塑料例如为聚对苯二甲酸乙二酯（PET）或其它透光性高分子。透光导电层112的材质例如可为透光导电氧化物（TCO），例如氧化铟锡、氧化锡、氧化锌、或是掺杂氟的二氧化锡（Sn：F），而此种第一导电基板11又可称为FTO基板。在本实施例中，透光导电层112包括多个不连接的透光导电部113。所述透光导电部113分别对应所述第二导电基板；于此，以一透光导电部113对应一第二导电基板15，光伏封装结构1共具有六个第二导电基板15。透光导电层112可例如以雷射切割、机械切割、化学腐蚀或FTO印刷等后续加工方式来断开。通过断开透光导电层112，可将光伏封装结构1分为多个小电池来进行串联或并联，进而增加应用性。于此，透光导电部113以平行间隔排列且呈矩形为例。

染料层12设置于透光导电层112上。在形成染料层12时，可先将一染料吸附层（例如二氧化钛，图中未显示）涂布于透光导电层112上，再充填染料，以让二氧化钛吸附染料而形成染料层12。当吸收光时，染料层12会产生电子，而电子会传递至第一导电基板11的透光导电层112。于此，染料层12中的染料可例如包括钌（Ru）等金属错合物色素、或是甲基、酞菁等有机色素。在本实施例中，染料层12具有多个不连接的染料部121，于此不限制染料部121的形状，其可例如为正多边形或是矩形，例如正六角形。于此，染料部121配合透光导电部113的形状，平行间隔排列并呈矩形。

集电电极13设置于透光导电层112上并至少部分位于染料层12的周围。在本实施例中，集电电极13包括多个框部131。框部131位于染料部121周围。各第二导电基板15对应至少一个框部131或相互连接的所述框部131；于此，各第二导电基板15以对应一框部131为例。另外，集电电极13还包括多个导电连接部132，各导电连接部132与至少一个框部131连结；于此以各导电连接部132与各框部131连结为例。在本实施例中，导电连接部132设置于框部131的一侧，并用以作为电池的一电极，以将电力传送出去。于此，导电连接部132为一多边形，例如为一矩形，且以作为负极为例。

集电电极13的材质以银胶为例，当然还可为其它材质的导电胶或金属膜，例如铝胶或铜胶。形成集电电极13的方式可为印刷、溅镀、涂布或点胶，通过集电电极13的设置，能够协助染料层12的电子的传递。于此，染料层12所产生的电子，会先传递至第一导电基板11上的透光导电层112，再由透光导电层112传递至集电电极13。

绝缘胶14设置于染料层12周围以及集电电极13上，甚至覆盖住集电电极13。绝缘胶14设置于集电电极13与第二导电基板15之间而可使两者电性绝缘。

第二导电基板15设置于染料层12及绝缘胶14上。第二导电基板15未与导电连接部132重迭设置。第二导电基板15与染料层12电性连结，例如能够作为电池的正极，并与集电电极13一同形成电性回路。第二导电基板15例如为一金属片或一具有导电层的基板。其中，所述具导电层的基板的材质可包括玻璃、塑料、金属或陶瓷，例如：聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、聚萘二甲酸乙二酯（PEN）、聚酰亚胺（PI）、锌、钨、钛、或不锈钢。另外，第二导电基板15还可为透光导电基板。

绝缘胶14可为一热熔胶、一热缩胶、或一热塑料，可将原来为片状的绝缘胶14经热压后而延伸至所述第二导电基板15之间的间隙（如图4所示），经热压接合两个第二导电基板后，可使第二导电基板15与第一导电基板11的间距缩小，而加快电池内部电子传导，进而达到产品的薄型化。另外，绝缘胶14延伸至所述第二导电基板15之间的间隙可强化第二导电基板15与第一导电基板11的连结强度，进而提升产品的可靠度。绝缘胶14可延伸覆盖部分各第二导电基板15远离染料层12的一表面，例如绝缘胶14凸出于所述表面的高度实质介于0与0.5mm之间。甚至，至少一个第二导电基板15可具有至少一个穿孔（图未显示），绝缘胶14可延伸至穿孔。上述设置皆可进一步缩小第二导电基板15与第一导电基板11的间距、并提升其连结强度。

光伏封装结构1还包括一电解质16，其设置于第二导电基板15、绝缘胶14以及染料层12之间的空间内。由于绝缘胶14的最高点高于染料层12，故可形成一空间来容置电解质16。第二导电基板15可通过电解质16而与染料层12电性连结，而形成电池的另一电极。

光伏封装结构1还可包括一封装胶17，其设置于第二导电基板15上。封装胶17可防止空气、水气进入光伏封装结构1内，而能避免光伏封装结构1损坏。封装胶17可保持光伏封装结构1的密闭性。在本实施例中，可通过多个电路连结分别与所述第二导电基板15连接而将电性导出，而作为6个串接的电池。

接着请看图5，其为本实施例中第二导电基板15与第一导电基板11的上视示意图，为了清楚解释，其它组件先不显示。请参照图5所示，所述第二导电基板15的一宽度D1可大于或小于第一导电基板11外缘的一宽度D2；于此以宽度D1小于宽度D2为例。于此，宽度D1所有第二导电基板15所构成的范围的宽度。在本实施例中，宽度D1与宽度D2符合下面方程式：0<（D2-D1）/D2<5％。借此可让封装更为方便。

图6为本发明第二实施例的一种光伏封装结构2的分解示意图，图7为图6中光伏封装结构的上视示意图，图8为图7中的光伏封装结构沿BB线段的剖面示意图。请参照图6至图8以说明光伏封装结构2。光伏封装结构2包括一第一导电基板21、一染料层22、一集电电极23、一绝缘胶24a、多个第二导电基板25a、25b、25c、一电解质26以及一封装胶27。

其中，绝缘胶24a延伸至所述第二导电基板25a、25b、25c之间的间隙（如图8所示）。通过控制绝缘胶24a的溢胶可使第二导电基板25a、25b、25c与第一导电基板21的间距缩小，进而达到薄型化，并且绝缘胶24a延伸至所述第二导电基板25a、25b、25c之间的间隙可强化第二导电基板25a、25b、25c与第一导电基板21的连结强度，进而提升产品的可靠度。上述设置皆可进一步缩小第二导电基板25a、25b、25c与第一导电基板21的间距、并提升其连结强度。

以下说明第二实施例与第一实施例的主要不同处。

绝缘胶24a延伸覆盖部分各第二导电基板25a、25b、25c远离染料层22的一表面，例如绝缘胶24a凸出于所述表面的高度h实质介于0与0.5mm之间，而图4所示的绝缘胶14凸出于所述表面的高度h为零。另外，为进一步提升绝缘胶24a的效果，第一导电基板21可具有至少一个凹槽R，凹槽R的位置可对应相邻第二导电基板25a、25b、25c的间隔设置，以让绝缘胶24a充填于凹槽R内。

在本实施例中，集电电极23具有多个框部231，相邻的框部231相互连结；于此以两个框部231相互连结为例。并且两个框部231共享一导电连接部232a、232b、232c，进而造成相邻的两个染料部221相互电性并联。另外，至少一个第二导电基板与相邻的第二导电基板所对应的框部的所述导电连接部电性连接；于此，第二导电基板25b与相邻的第二导电基板25a所对应的框部231的导电连接部232a电性连接，并且第二导电基板25c与相邻的第二导电基板25b所对应的框部231的导电连接部232b电性连接。可例如通过一导线连接导电连接部与第二导电基板、或是预设导电连接部的高度，使导电连接部直接接触第二导电基板而达到电性连接。借此可使第二导电基板25a、25b、25c与集电电极23达到内部串联的效果。

另外，在本实施例中，至少一个第二导电基板具有一凸部，且凸部延伸至相邻的第二导电基板的一缺口。于此，第二导电基板25b具有一凸部P1，凸部P1伸至相邻的第二导电基板25a的一缺口O1；第二导电基板25c具有一凸部P2，凸部P2凸伸至相邻的第二导电基板25b的一缺口O2。通过此凸凹配合的设计，可在达到内部串联效果的同时，避免第二导电基板25a～25c所占的面积扩大。另外，在本实施例中，可通过多个焊线分别与第二导电基板25a、25c连接而将电性导出。

接着请看图9，其为本实施例中第二导电基板25a～25c与第一导电基板21的上视示意图，为了清楚解释，其它组件先不显示。请参照图9所示，所述第二导电基板25a～25c的一宽度D3小于第一导电基板21的外缘一宽度D4。于此，宽度D3所有第二导电基板25a～25c所构成的范围的宽度。在本实施例中，宽度D3与宽度D4符合下面方程式：0<（D4-D3）/D4<5％。借此可让封装更为方便。

另外，图10为本发明第二实施例的另一种光伏封装结构2a的剖面示意图，其中所述第二导电基板25的面积不等于第一导电基板21的面积。例如第二导电基板25与第一导电基板21的形状不同而导致面积不同、或是两者的长度或宽度不同而导致面积不同。例如，第二导电基板25与第一导电基21可为矩形或六边形，使得两者的宽度不相等，且面积亦不相等。于此，所述第二导电基板25的宽度大于第一导电基板21的宽度，而一封装胶27a以框胶的形式设置于第二导电基板25与第一导电基板21之间，还可延伸设置于第一导电基板21的一下表面。此外，另一封装胶27b可覆盖绝缘胶24a以提供保护与隔绝的功效。

综上所述，在本发明的光伏封装结构中，绝缘胶延伸至所述第二导电基板之间的间隙，如此一来则可通过绝缘胶的拉力以使第二导电基板与第一导电基板的间距缩小，进而达到产品的薄型化。另外，绝缘胶延伸至所述第二导电基板之间的间隙可强化第二导电基板与第一导电基板的连结强度，进而提升产品的可靠度。

以上所述仅是举例性，而非限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包括在权利要求所限定的范围内。

Claims (16)

1.一种光伏封装结构，其特征在于，包括：

一第一导电基板，具有一透光基板及一透光导电层，所述透光导电层设置于所述透光基板上；

一染料层，设置于所述透光导电层上；

一集电电极，设置于所述透光导电层上并至少部分位于所述染料层的周围；

一绝缘胶，设置于所述染料层周围以及所述集电电极上；以及

多个第二导电基板，设置于所述染料层及所述绝缘胶上，所述绝缘胶延伸至所述第二导电基板之间的间隙。

2.根据权利要求1所述的光伏封装结构，其特征在于，所述第一导电基板具有至少一个凹槽，所述绝缘胶充填于所述凹槽内。

3.根据权利要求1所述的光伏封装结构，其特征在于，所述第二导电基板为一金属片或一具有导电层的基板。

4.根据权利要求3所述的光伏封装结构，其特征在于，所述具导电层的基板的材质包括玻璃、塑料、金属或陶瓷。

5.根据权利要求1所述的光伏封装结构，其特征在于，至少一个第二导电基板具有至少一个穿孔，所述绝缘胶延伸至所述穿孔。

6.根据权利要求1所述的光伏封装结构，其特征在于，所述绝缘胶延伸覆盖所述第二导电基板远离所述染料层的一表面。

7.根据权利要求6所述的光伏封装结构，其特征在于，所述绝缘胶凸出于所述第二导电基板表面的高度介于0与0.5mm之间。

8.根据权利要求1所述的光伏封装结构，其特征在于，所述集电电极包括多个框部，各所述第二导电基板对应至少一个框部或相互连接的所述框部。

9.根据权利要求8所述的光伏封装结构，其特征在于，所述集电电极还包括多个导电连接部，各所述导电连接部与至少一个框部连结。

10.根据权利要求9所述的光伏封装结构，其特征在于，至少一个第二导电基板与相邻的第二导电基板所对应的所述集电电极的所述导电连接部电性连接。

11.根据权利要求1所述的光伏封装结构，其特征在于，至少一个第二导电基板具有一凸部，所述凸部延伸至相邻的所述第二导电基板的一缺口。

12.根据权利要求9所述的光伏封装结构，其特征在于，所述导电连接部位于所述第一导电基板的一边缘或相对两个边缘。

13.根据权利要求1所述的光伏封装结构，其特征在于，所述透光导电层包括多个不连接的透光导电部，所述透光导电部分别对应所述第二导电基板。

14.根据权利要求8所述的光伏封装结构，其特征在于，所述染料层具有多个不连接的染料部，所述染料部分别由所述框部包围。

15.根据权利要求1所述的光伏封装结构，其特征在于，所述第二导电基板的面积不等于所述第一导电基板的面积。

16.根据权利要求1所述的光伏封装结构，其特征在于，还包括：

一封装胶，设置于所述第一导电基板、或所述第二导电基板或所述基板之间。

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