CN107454983B - 太阳能电池组件 - Google Patents

Abstract

太阳能电池组件(100)具备：太阳能电池串、第一填充材料(50a)、粘弹性比第一填充材料(50a)高的第二填充材料(50b)、正面侧保护板(60)、以及背面侧保护层(70)，该太阳能电池串具备多个太阳能电池单片(10)、以及与多个太阳能电池单片(10)电连接的布线材料(20)，布线材料(20)的长度方向与背面侧保护层(70)的最大伸缩方向不同。

Description

太阳能电池组件

技术领域

本发明涉及太阳能电池组件。

背景技术

太阳能电池由于能够将清洁且用之不竭取之不尽的太阳能直接转换为电能，因此被期待用作新的能源。

一般而言，一个太阳能电池单片的输出大约为几瓦左右。因此，在将太阳能电池用作住宅或高楼等电源的情况下，通过对多个太阳能电池单片进行电连接，从而能够用作增加了输出的太阳能电池组件。太阳能电池组件具有以下的构成。

首先，使用具有导电性的布线材料，准备对多个太阳能电池单片进行电连接且串联连接的太阳能电池串，并将太阳能电池串密封到乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)等树脂中。并且在其外部配置用于保护不受冲击的玻璃或合成树脂膜，以用作保护部件。

光入射面侧的保护部件大多采用强化玻璃，在有物体落到太阳能电池组件表面时，对组件起到保护作用。并且，对于主要用在屋顶材料的太阳能电池组件的背面的保护部件，大多采用材质柔软且薄的合成树脂膜。

作为对太阳能电池串进行密封的填充材料，近些年，为了提高太阳能电池组件的耐气候性，提出了对不同材料的树脂膜进行组合利用的例子。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1日本特开2011-159711号公报

发明内容

本发明提供一种提高了耐气候性的太阳能电池组件。

在本发明的太阳能电池组件中，被配置在光入射面侧的正面侧保护板、第一填充材料、太阳能电池串、第二填充材料、以及背面侧保护层，按照该顺序进行层叠，所述太阳能电池串具备：多个太阳能电池单片；以及布线材料，使所述多个太阳能电池单片电连接，所述第一填充材料的粘弹性比所述第二填充材料的粘弹性低，所述布线材料的长度方向与所述背面侧保护层的最大伸缩方向不同。

通过本发明，能够提供一种提高了耐气候性的太阳能电池组件。

附图说明

图1是本实施方式中的太阳能电池组件的正面侧的部分平面图。

图2是图1中的A-A线处的截面图。

图3是示出背面侧保护层的加工前的状态的俯视图。

图4是图2中的虚线区域的放大图。

图5是构成本实施方式中的太阳能电池组件的各个部件的分解配置图。

具体实施方式

利用附图对本发明所涉及的实施方式进行说明。对于以下附图中的记载，对相同或类似的部分赋予相同或类似的符号。但是请注意，附图为模式图，各个图中的尺寸比例等与实际不同。因此，具体的尺寸等可以根据以下的说明来判断。并且，在各个附图之间也存在彼此尺寸关系或比例不同的部分。

(太阳能电池组件的构成)

参照图1至图2对本实施方式所涉及的太阳能电池组件100的概略构成进行说明。

图1是实施方式所涉及的太阳能电池组件100的正面侧的部分平面图。图2是图1中的A-A线处的截面图。如图1所示，太阳能电池组件100具备太阳能电池串，该太阳能电池串由通过布线材料20而电连接的多个太阳能电池单片10构成，在太阳能电池组件100的周围具备由铝等金属构成的框架30。若以图中的坐标为基准，太阳能电池串在x轴方向上延伸。

如图2所示，太阳能电池串是利用一条布线材料20，由两个太阳能电池单片10串联连接而构成的最小单位被连接成多个而构成的。因此，对太阳能电池单片10彼此进行连接的布线材料20与太阳能电池串相同，在x轴方向上延伸。

相邻的两个太阳能电池单片，即一个太阳能电池单片以及另一个太阳能电池单片均具备第一主面和第二主面，第一主面与第二主面的极性不同。为了对这样的两个太阳能电池单片10进行串联地电连接，而采用布线材料20，对一个太阳能电池单片10的第一主面与另一个太阳能电池单片10的第二主面进行电连接。此时，太阳能电池单片10与布线材料20由被形成在太阳能电池单片10双面的栅格电极40而被电连接。即，布线材料20在截面视的情况下不是平坦的，而是如图2所示的弯曲状。

另外，布线材料20优选为表面具有凹凸形状。据此，能够使入射到布线材料20的表面的太阳光散射，从而能够对太阳能电池单片的表面再次进行配光。因此，能够减少因布线材料20的配置而造成的遮光损失。

太阳能电池串通过由树脂膜构成的填充材料50a以及50b从正面和背面这双面受到保护，太阳能电池组件100具备：进一步对填充材料50a进行保护的正面侧保护板60、以及进一步对填充材料50b进行保护的背面侧保护层70。另外，图2的箭头S表示，在将太阳能电池组件100设置在室外时，太阳光的主要入射方向。

关于填充材料50a以及50b的材料较优选的是，从由热塑性树脂或热固性树脂构成的族中选择，例如这些材料可以是聚烯烃类、聚乙烯类、聚苯醚类以及它们的共聚物等。填充材料50a以及50b通过加热压接而被固化，正面侧的填充材料50a在高温时的粘弹性，比背面侧的填充材料50b的粘弹性低。在本实施方式中作为一个例子，在填充材料50a中采用聚烯烃系树脂、在填充材料50b中采用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)。

作为从填充材料50a上进一步对太阳能电池组件100进行保护的正面侧保护板60，优选采用玻璃板、丙烯酸类树脂板等透光性高、且能够从落下物等保护太阳能电池组件100的表面的具有硬度的材料。并且，更优选的是比固化后的填充材料50a更硬的材料，在本实施方式中采用强化玻璃板。

并且，作为从填充材料50b上进一步对太阳能电池组件100进行保护的背面侧保护层70，一般采用具有硬度的耐候性高的玻璃材料、柔软的且耐热性以及耐水性高的树脂膜、以及对多个材料进行层叠而成的耐候性高的合成树脂膜。尤其是从制品重量以及制造成本的观点来看，大多采用合成树脂膜，在本实施方式中，采用以聚对苯二甲酸乙二酯为主的合成树脂膜。

图3是示出背面侧保护层70的加工前的状态的俯视图。合成树脂膜在制造工序的最终阶段，被强力地拉伸并卷成一条卷状，之后通过切断或冲压成型等而被加工成所需的大小。此时，卷绕的方向称为MD(Machine Direction：机器方向)，与MD垂直的方向称为TD(Transverse Direction：横向方向)。

在通过这种方法制造的树脂膜中存在MD方向的伸缩应力。这种树脂膜在通过热循环而发生伸缩的情况下，MD方向的伸缩率比TD方向的伸缩率大。因此，在本说明书中，将该MD方向定义为树脂膜的“最大伸缩方向”。另外，树脂膜的卷绕方向也能够通过化学分析的方法，对树脂中的分子的定向进行确认来测定。

在将合成树脂膜用于太阳能电池组件100的背面侧保护层70的情况下，由于太阳能电池组件100使用时的温度循环等，在背面侧保护层70会出现变形或伸缩。本申请的发明人员发现，在将不同材料的树脂膜进行组合并对太阳能电池串进行密封时，在特定的条件下，由于太阳能电池组件100在使用时的热循环，构成太阳能电池串的太阳能电池单片有可能会发生移动。

图4是图2中的虚线区域R的放大图。当太阳能电池组件100被加热时，填充材料伸长，太阳能电池单片彼此间的空隙增大。当太阳能电池组件100冷却时，填充材料收缩，太阳能电池单片彼此间的空隙缩小。这样，由于太阳能电池单片彼此间的空隙的大小会发生变化，因此可以预想到会给布线材料20带来负担。如果长期间地给布线材料20持续地带来负担，布线材料会因金属疲劳而劣化。即，本申请的实施方式是用于抑制布线材料20的金属疲劳的实施方式。

(背面侧保护层70的配置形态)

图5是构成实施方式所涉及的太阳能电池组件100的各个部件的分解配置图。如图5所示，以布线材料20的长度方向与背面侧保护层70的最大伸缩方向不一致的方式来配置。具体而言，布线材料20的长度方向以成为X轴方向的方式而被配置，背面侧保护层70的最大伸缩方向以成为Y轴方向的方式而被配置。即，布线材料20的长度方向与背面侧保护层70的最大伸缩方向正交。

通过背面侧保护层70的最大伸缩方向与布线材料20的长度方向正交，因此能够减少针对布线材料20的背面侧保护层70在X轴方向的伸缩应力。通过背面侧保护层70的伸缩应力减少，尤其是能够减少如图4所示的布线材料20的曲部的负担。

另外，本实施方式中的长度方向与最大伸缩方向的“正交”是指，长度方向与最大伸缩方向所成的角度范围为90度±10度左右的范围。因此，在以布线材料20的长度方向与背面侧保护层70的最大伸缩方向不一致的方式来进行配置的情况下，与使其一致的情况相比，具有能够减少X轴方向的伸缩应力的效果。为了持有一定的效果，优选的配置方式是，使布线材料20与背面侧保护层70的最大伸缩方向所成的角度范围成为，90度±45度的范围。

通过在此说明的太阳能电池组件100的构成，能够抑制布线材料20的曲部的负担的理由如以下所示。

首先，对填充材料50a以及50b中均采用加热固化后的粘弹性高且硬的材料的情况进行说明。在室外使用太阳能电池组件100时，由于热循环而背面侧保护层70发生伸缩，应力被传播到填充材料50b。但是，由于加热固化而彼此粘着的填充材料50a以及50b均非常硬，因此即使接受来自背面侧保护层70的伸缩应力，也不容易伸缩。因此，在这种情况下，对于由填充材料50a和50b密封的太阳能电池串而言，由于受到的伸缩应力少，因此布线材料20的弯曲部也不容受到伸缩应力。

另外，由于填充材料50a以及50b具有粘弹性差，且在填充材料50a的粘弹性低的情况下，传播到填充材料50b的背面侧保护层70的伸缩应力会因填充材料50a而难于受到阻碍。即，通过背面侧保护层70的伸缩，而填充材料50b发生伸缩，从而与填充材料50b粘着的太阳能电池串受到伸缩应力。此时，若填充材料50a具有流动性，则构成太阳能电池串的太阳能电池单片会移动，这样，太阳能电池单片的间隔发生变化，从而可以预想到给布线材料20的曲部带来负担。

由于这种理由，在填充材料50a以及50b存在粘弹性差、且填充材料50a的粘弹性低的情况下，比起背面侧保护层70的最大伸缩方向与布线材料20的长度方向相同而言，两者不同的情况能够缓解背面侧保护层70的伸缩给布线材料20的曲部带来的应力。即，能够抑制给布线材料20的曲部的负担，从而与以往相比，更能够提高太阳能电池组件100的可靠性。

另外，在本实施方式中，对于将布线材料20连接到太阳能电池单片10的方法没有特殊的限定。具体而言，可以采用具有对铜的芯线进行焊锡涂层的结构的铜制布线材料，通过焊接来连接。另外也可以是，准备焊锡涂层的铜制布线材料、或没有焊锡涂层的铜制布线材料等，利用树脂粘着剂，将布线材料20连接到太阳能电池单片10。

并且也可以是，采用任意的布线材料20用于一般的太阳能电池组件制造中。

并且，栅格电极40也可以由银以外的金属来形成。具体而言，可以采用电解喷镀等，来形成以铜为主要成分的栅格电极40。

另外，在本实施方式中，对布线材料20的长度方向与背面侧保护层70的最大伸缩方向的关系进行说明。但是，对太阳能电池串进行密封的填充材料50a以及50b也是经过与背面侧保护层70类似的工序而被制造的具有MD方向上的伸缩应力的树脂膜。为此可以理解，对于填充材料50a以及50b的最大伸缩方向与布线材料20的长度方向的关系，也能够得到同样的效果。即，通过将填充材料50a以及50b的最大伸缩方向配置成不与布线材料20的长度方向一致，从而能够得到与本实施方式相同的效果。在此，关于配置填充材料的角度，与配置背面侧保护层的情况相同，填充材料50a以及50b的最大伸缩方向与布线材料20的长度方向所成的角度范围优选为90度±45度的范围，更优选为90度±10度的范围。

另外，关于本实施方式所涉及的太阳能电池组件100的外形，在对太阳能电池单片进行平面视(观看XY平面)的情况下为具有长边以及短边的矩形，该长边的方向与布线材料20的长度方向也可以相同。在布线材料20的长度方向与太阳能电池组件100的长边一致的情况下，因热滞后的伸缩应力增大。然而，即使在这种情况下，由于布线材料20的长度方向与背面侧保护层70的最大伸缩方向不同，因此能够抑制给布线材料20的曲部带来的负担，并且与以往相比，更能够提高太阳能电池组件100的可靠性。

符号说明

10 太阳能电池单片

20 布线材料

30 框架

40 栅格电极

50a、50b 填充材料

60 正面侧保护板

70 背面侧保护层

100 太阳能电池组件

Claims (4)

1.一种太阳能电池组件，

该太阳能电池组件具备：

被配置在光入射面侧的正面侧保护板；

第一填充材料；

太阳能电池串；

第二填充材料；以及

背面侧保护层，

在该太阳能电池组件中，按照所述正面侧保护板、所述第一填充材料、所述太阳能电池串、所述第二填充材料、以及所述背面侧保护层的顺序来层叠，

所述太阳能电池串具备：

多个太阳能电池单片；以及

布线材料，其在构成一个所述太阳能电池串的所述多个太阳能电池单片的排列方向上延伸，使该多个太阳能电池单片电连接，

所述布线材料与所述多个太阳能电池单片中的相邻的太阳能电池单片的一方的受光面侧的电极和该相邻的太阳能电池单片的另一方的背面侧的电极连接，且在剖视时在该相邻的太阳能电池单片之间具有弯曲部，

所述第一填充材料的粘弹性比所述第二填充材料的粘弹性低，

所述布线材料的长度方向与所述背面侧保护层的最大伸缩方向所成角度为45度以上135度以下。

2.如权利要求1所述的太阳能电池组件，

所述多个太阳能电池单片的所述排列方向与所述背面侧保护层的最大伸缩方向正交。

3.如权利要求1或2所述的太阳能电池组件，

所述布线材料的表面具有凹凸形状。

4.如权利要求1或2所述的太阳能电池组件，

在对所述多个太阳能电池单片进行平面视的情况下，所述太阳能电池组件的形状为具有长边和短边的矩形，

所述长边的方向与所述布线材料的长度方向相同。