CN112242452A - 太阳能电池组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能电池组件。本发明提供一种在不耗费运行成本的情况下能够容易且有效地防止温度升高的太阳能电池组件。一种太阳能电池组件，所述太阳能电池组件依次包含位于受光面侧的玻璃板、太阳能电池单元和位于背面侧的玻璃板，其中，在所述受光面侧和所述背面侧中的至少任一侧的表面上形成有低辐射膜。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池组件。
背景技术
通常太阳能电池大致分为硅型太阳能电池和化合物半导体型太阳能电池。硅型太阳能电池还存在结晶硅型太阳能电池、薄膜硅型太阳能电池、以及它们的混合型太阳能电池。另外，化合物半导体型太阳能电池存在III-V族型太阳能电池、CdTe型太阳能电池、CIGS型太阳能电池等薄膜型太阳能电池。
将这些太阳能电池设置在实际使用环境下时，以利用玻璃板保护将多个太阳能电池串并联连接而集成化的太阳能电池单元的两侧并密封的太阳能电池组件的形式设置、使用。
关于该太阳能电池组件进行了各种研究。例如在专利文献1中公开了一种太阳能电池组件，其特征在于，使包含化学强化玻璃的玻璃基板成为太阳能电池单元的两面。由此，即使玻璃基板的厚度变薄，强度也高，并且开孔等加工性高。因此，太阳能电池组件的设计自由度提高，利用与以往同等的结构可以得到耐侯性高的太阳能电池组件。
另外，在专利文献2中公开了一种太阳能电池组件，通过在背面板中使用具有特定组成的物理强化玻璃，耐候性和设计性优异、并且能够降低制造时、运送时、施工时的成本。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-247238号公报
专利文献2：日本特开2017-092242号公报
发明内容
发明所要解决的问题
关于构成太阳能电池组件的太阳能电池单元，已知无论是硅型太阳能电池单元还是化合物半导体型太阳能电池单元，都是发电效率随着温度升高而降低。因此，为了缓和太阳能电池单元的温度升高，对于通过风冷、水冷对表面进行冷却的方法进行了研究。
但是，为了进行风冷、水冷，需要设备、水源等，这导致成本高。特别是设想在沙漠等干燥地区，在广大的范围内设置太阳能电池组件的情况下，进行风冷、水冷是不现实的。
因此，本发明的目的在于提供一种能够在不耗费运行成本的情况下容易且有效地防止温度升高的太阳能电池组件。
用于解决问题的手段
本发明涉及下述[1]～[4]。
[1]一种太阳能电池组件，所述太阳能电池组件依次包含位于受光面侧的玻璃板、太阳能电池单元和位于背面侧的玻璃板，其中，在所述受光面侧和所述背面侧中的至少任一侧的表面上形成有低辐射膜。
[2]如上述[1]所述的太阳能电池组件，其中，所述低辐射膜形成在所述背面侧的表面上。
[3]如上述[1]或[2]所述的太阳能电池组件，其中，所述低辐射膜形成在所述受光面侧的表面上。
[4]如上述[3]所述的太阳能电池组件，其中，在构成所述太阳能电池单元的半导体的光吸收光谱中，当将最强的峰强度设为1时，波长900nm以上的波长区域中的峰强度均为0.3以下。
发明效果
根据本发明的太阳能电池组件，能够利用低辐射膜来防止因太阳热、反射热而导致的太阳能电池组件内的温度升高。
附图说明
图1为表示本发明的太阳能电池组件的一个方式的构成的示意性剖视图。
图2为表示本发明的太阳能电池组件的另一方式的构成的示意性剖视图。
标号说明
1 太阳能电池组件
10 玻璃板
20 太阳能电池单元
30 玻璃板
40 低辐射膜
具体实施方式
以下，对本发明详细地进行说明，但是本发明不限于以下的实施方式，能够在不脱离本发明主旨的范围内任意地变形来实施。另外，表示数值范围的“～”以包含其前后记载的数值作为下限值和上限值的含义使用。
如图1或图2所示，本实施方式的太阳能电池组件1的特征在于，所述太阳能电池组件1依次包含位于受光面侧的玻璃板10、太阳能电池单元20和位于背面侧的玻璃板30，在上述受光面侧和上述背面侧中的至少任一侧的表面上形成有低辐射膜40。
低辐射膜优选形成在太阳能电池组件的背面侧的表面上。这是因为，能够防止伴随着地面等产生的太阳光的反射光的反射热从该背面侧热传导，从而导致太阳能电池组件内的温度升高。
另外，低辐射膜优选形成在太阳能电池组件的受光面侧的表面上。这是因为，能够防止太阳热、反射热从该受光面侧热传导，从而导致太阳能电池组件内的温度升高。
在受光面侧的表面上形成低辐射膜的情况下，更优选在构成太阳能电池单元的半导体的光吸收光谱中，将最强的峰强度设为1时，波长900nm以上的波长区域中的峰强度均为0.3以下。以下对其理由进行说明。
太阳能电池单元如上所述大致分为硅型太阳能电池和化合物半导体型太阳能电池，进一步分为结晶硅型太阳能电池、薄膜硅型太阳能电池、它们的混合型太阳能电池、III-V族型太阳能电池、CdTe型太阳能电池、CIGS型太阳能电池等。光吸收光谱根据构成这些太阳能电池的半导体而不同。
例如，在CuInSe2(CIS)型太阳能电池的情况下，在波长约400nm～约1200nm的非常宽的波长区域中吸收光。另外，在结晶硅型太阳能电池的情况下，吸收波长为约400nm～约1050nm的波长区域的光。
另一方面，在CdTe型太阳能电池的情况下，吸收波长为约500nm～约850nm的范围的波长的光，另外，GaAs型太阳能电池所吸收的波长区域为约500nm～约850nm。
与此相对，低辐射膜通常具有不易透射波长为约700nm以上的波长的光的性质。因此，在包含吸收波长为700nm以上的波长区域的光的太阳能电池单元的太阳能电池组件的受光面侧的表面上形成低辐射膜时，能够抑制太阳能电池组件内的温度升高，另一方面，其发电效率降低。
但是，如果是不吸收波长为700nm以上的波长区域的光或者该吸收相对于整体的吸收很少的太阳能电池单元，则即使在太阳能电池组件的受光面侧的表面上形成低辐射膜，也能够在不妨碍其发电效率的情况下防止太阳能电池组件内的温度升高。
但是，实际上从现在研究的太阳能电池单元中难以发现具有如上所述的吸收特性的单元。
因此，鉴于低辐射膜对于波长大致900nm以上的光更能够发挥效果，考虑通过选择不吸收波长900nm以上的波长区域的光或者该吸收相对于整体的吸收很少的太阳能电池单元，能够获得维持发电效率与抑制太阳能电池组件内的温度升高的平衡。
根据以上内容，对于包含由如下的半导体构成的太阳能电池单元的太阳能电池组件，优选在其受光面侧的表面上形成低辐射膜，所述半导体为在半导体的光吸收光谱中，将最强的峰强度设为1时波长900nm以上的波长区域中的峰强度均为0.3以下的半导体。这样的太阳能电池单元具体地可以列举：CdTe型太阳能电池、GaAs型太阳能电池、非晶硅型太阳能电池等。
如上所述，本实施方式的太阳能电池组件的特征在于，在受光面侧和背面侧中的至少任一侧的表面上形成有低辐射膜。作为这样的太阳能电池组件，可以通过将被称为Low-E玻璃的低辐射玻璃以形成有低辐射膜的面朝向外侧的方式配置在位于受光面侧的玻璃板和位于背面侧的玻璃板的至少任一个玻璃板上来使用。
对于太阳能电池组件而言，除透光性(透光性)以外还要求耐候性、耐久性，此外还优选即使在沙漠等严酷的环境下也长时间不会损坏，并且是免维护的。因此，在本实施方式的太阳能电池组件中，使用玻璃板而不是树脂膜。
玻璃板可以使用以往公知的玻璃。另外，在使用低辐射玻璃作为上述玻璃板的情况下也是同样，可以使用将以往公知的玻璃作为基板并在其主面上形成有低辐射膜的玻璃板。
作为玻璃板，例如可以列举包含SiO2、Al2O3、B2O3、MgO、CaO、SrO、BaO、ZrO2、Na2O和K2O作为基本组成的玻璃板。更具体而言，可以列举：以氧化物基准的摩尔百分率表示含有60％～75％的SiO2、1％～7.5％的Al2O3、0～1％的B2O3、8.5％～12.5％的MgO、1％～6.5％的CaO、0～3％的SrO、0～3％的BaO、0～3％的ZrO2、1％～8％的Na2O、2％～12％的K2O的玻璃板。但是，不限于这些组成。
其中，受光面侧的玻璃板优选使用透射性高的玻璃，具体而言，更优选使用Fe2O3的含量少至100ppm以下的高透射玻璃。
另外，背面侧的玻璃板优选使用耐久性优异的玻璃，从除耐久性以外成本也低的观点考虑，更优选使用钠钙玻璃。
考虑太阳能电池的发电效率、低辐射玻璃的透光性时，玻璃板的对波长500nm～800nm的光的平均透射率以2mm厚度换算计优选为90.3％以上，更优选为90.4％以上，进一步优选为90.5％以上。所述平均透射率根据JIS R3106：2019的规定测定。
另外，从在组件化时抑制组件翘曲的观点考虑，玻璃板的50℃～350℃下的平均热膨胀系数优选为70×10-7/℃以上，更优选为80×10-7/℃以上。另一方面，从抑制剥离等的观点考虑，玻璃板的50℃～350℃下的平均热膨胀系数优选为90×10-7/℃以下、更优选为85×10-7/℃以下。所述平均热膨胀系数根据JIS R3102-1995的规定测定。
玻璃板的厚度没有特别限制，从强度、透射率以及太阳能电池组件重量的观点考虑，优选为0.7mm以上，更优选为1.1mm以上，另外，优选为6.0mm以下，更优选为4.0mm以下。
低辐射膜具有低辐射性和透光性即可，辐射率的值优选为0.25以下，更优选为0.20以下。另外，辐射率越低越优选，但是实际上为0.05以上。所述辐射率根据JIS R3106：2019的规定测定。
从防止膜剥离、确保耐久性的观点考虑，低辐射膜的膜厚优选为800nm以下，更优选为600nm以下。另外，从确保隔热性能的观点考虑，低辐射膜的膜厚优选为300nm以上，更优选为400nm以上。需要说明的是，低辐射膜的膜厚可以使用触针式台阶仪、荧光X射线分析装置来测定。
另外，低辐射膜可以仅由一层显示出低辐射性和透光性的层构成，此外，也可以具有具有其它功能的其它层，没有特别限制。作为具有其它功能的层，可以在玻璃板与低辐射膜之间设置用于阻挡来自玻璃的碱、防止光的反射的底涂层，例如可以列举SiO2、SiOxCy、SnO2、TiO2等。
从适当地得到上述效果的观点考虑，底涂层的厚度优选为10nm以上，优选为20nm以上。另外，从抑制材料自身的光吸收的观点考虑，底涂层的厚度优选为100nm以下，更优选为80nm以下。
低辐射膜存在包含金属膜和保护该金属膜的保护膜的情况、以及包含金属氧化物膜的情况。其组成可以通过X射线光电子能谱法(XPS)、二次离子质谱法(SIMS)进行鉴定。
作为金属膜，例如优选Ag等的膜。另外，这种情况下的保护膜优选ZnO、SnO2等。
在包含金属氧化物膜的情况下，例如主要成分优选为SnO2、ZnO或In2O3，更优选为SnO2或ZnO，进一步优选为SnO2，可以在它们中掺杂有掺杂剂。需要说明的是，该金属氧化物膜的主要成分是指其含量相对于构成膜的全部成分为50重量％以上，优选为70重量％以上，更优选为85重量％以上。另外，上限没有特别限制，在主要成分中掺杂有掺杂剂的情况下，优选为99.9重量％以下。
作为掺杂剂，可以列举氟、硼、锡等。作为掺杂后的膜，例如可以列举高浓度地掺杂有氟的SnO2、掺杂有锑的SnO2等。
低辐射膜可以通过CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)法、PVD(Physical Vapor Deposition：物理气相沉积)法、溅射法、化学镀法、湿式涂布法等以往公知的方法形成于玻璃板、形成有其它层的玻璃板。
对于将多个太阳能电池串并联连接而集成化的太阳能电池单元，利用上述玻璃板或形成有低辐射膜的玻璃板保护其两侧，并进行密封，由此得到太阳能电池组件。
通过将所得到的太阳能电池组件设置在室外，可以在不使太阳能电池单元的发电效率降低的情况下抑制太阳能电池组件内的温度升高。
虽然参考特定的实施方式详细地说明了本发明，但是，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种变更或修正。
本申请基于2019年7月16日提出的日本专利申请2019-131138，其内容作为参考并入本文。
产业实用性
本发明的太阳能电池组件由于无需风冷、水冷等装置抑制组件内的温度升高，因此运行成本低，另外，不受设置的场所、环境限制，能够设置在任何地方。另外，通过使用玻璃板，与使用树脂膜的情况相比，耐候性、耐久性优异，因此是非常有用的。
Claims (4)
1.一种太阳能电池组件，所述太阳能电池组件依次包含位于受光面侧的玻璃板、太阳能电池单元和位于背面侧的玻璃板，其中，
在所述受光面侧和所述背面侧中的至少任一侧的表面上形成有低辐射膜。
2.如权利要求1所述的太阳能电池组件，其中，所述低辐射膜形成在所述背面侧的表面上。
3.如权利要求1或2所述的太阳能电池组件，其中，所述低辐射膜形成在所述受光面侧的表面上。
4.如权利要求3所述的太阳能电池组件，其中，在构成所述太阳能电池单元的半导体的光吸收光谱中，当将最强的峰强度设为1时，波长900nm以上的波长区域中的峰强度均为0.3以下。
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