CN116134627A - 太阳能电池及具备其的电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供可使用FPC连接器与基板连接的太阳能电池。太阳能电池(4)具备：形成于基膜(10)的表面(10a)的发电层(11)、覆盖发电层(11)的密封树脂层(12)、覆盖发电层(11)的无效区域(11B)的保护绝缘层(14)、设置于与无效区域(11B)重叠的位置且显现由发电层(11)的有效区域(11A)生成的电压的端子电极(13A、13B)。由此，在与FPC连接器(3)连接时，即使在发电层(11)产生裂纹，有效区域(11A)也不会破损。而且，无效区域(11B)被弹性模量比密封树脂层(12)高的保护绝缘层(14)覆盖，因此，也缓和与FPC连接器(3)连接时的冲击。

Description

太阳能电池及具备其的电子设备
技术领域
本发明涉及太阳能电池及具备其的电子设备，特别是涉及挠性的太阳能电池及具备其的电子设备。
背景技术
挠性的太阳能电池由于耐热性等问题，难以通过焊接与基板连接。因此，如专利文献1所记载的那样，有时使用具有弹力性的弹簧探针等与基板连接。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开WO00/31596号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，使用了弹簧探针的连接的结构复杂，因此，存在不仅组件花费时间，而且框体的设计自由度降低之类的问题。作为将挠性的太阳能电池和基板更简单地连接的方法，考虑使用FPC(Flexible Printed Circuits)连接器的方法，但在该情况下，由于发电层被FPC连接器覆盖所引起的发电量的降低、将太阳能电池插入到FPC连接器时的冲击、或将太阳能电池插入到FPC连接器后锁定FPC连接器时的冲击，在发电层产生裂纹，发电层可能内部短路。
因此，本发明的目的在于，在能够使用FPC连接器与基板连接的太阳能电池中，防止发电量的降低，并且防止向FPC连接器连接时的冲击所引起的发电层的内部短路。另外，本发明的目的在于，提供具备这种太阳能电池的电子设备。
解决问题的技术手段
本发明的太阳能电池，具备：挠性的基膜；第一发电层，其形成于基膜的一表面，对入射光进行光电转换，并且具有有助于发电的有效区域；第一密封树脂层，其覆盖第一发电层的至少有效区域；第一保护绝缘层，其覆盖基膜的一表面中未被第一发电层的有效区域覆盖的无效部分的至少一部分，且弹性模量比第一密封树脂层高；第一端子电极，其设置于与基膜的一表面的无效部分重叠的位置，且与第一发电层的有效区域电连接。
根据本发明，第一端子电极与基膜的无效部分重叠，因此，在与FPC连接器连接时，即使在第一发电层产生裂纹，有效区域也不会破损。而且，基膜的无效部分的至少一部分被弹性模量比第一密封树脂层高的第一保护绝缘层覆盖，因此，也缓和与FPC连接器连接时的冲击。
在本发明中，也可以是第一发电层被分割成有效区域和无助于发电的无效区域。据此，仅通过利用激光的照射等局部除去第一发电层，能够将第一发电层分割成有效区域和无效区域。
在本发明中，也可以是第一发电层的有效区域在俯视时具有凹型形状部，第一发电层的无效区域位于被凹型形状部包围的区域。据此，能够充分确保有效区域占安装面积的面积。
在本发明中，也可以是在基膜设置有贯通孔，第一发电层的有效区域以包围贯通孔的方式设置，第一发电层的无效区域被构成为能够在贯通孔内弯曲。据此，能够将FPC连接器连接于与太阳能电池的外周部不同的部位。
本发明的太阳能电池，还具备：第二发电层，其形成于基膜的另一表面，对入射光进行光电转换，并且具有有助于发电的有效区域；第二密封树脂层，其覆盖第二发电层的至少有效区域；第二保护绝缘层，其覆盖基膜的另一表面中未被第二发电层的有效区域覆盖的无效部分的至少一部分，且弹性模量比第二密封树脂层高；第二端子电极，其设置于与基膜的另一表面的无效部分重叠的位置，且与第二发电层的有效区域电连接。据此，能够通过从基膜的两侧入射的光进行发电。
在本发明中，也可以是保护绝缘层的弹性模量为0.5G以上且12G以下的范围。如果使用弹性模量为该范围的保护绝缘层，则能够充分缓和施加于太阳能电池的机械性的冲击。
本发明的电子设备，具备：基板；FPC连接器，其安装于基板；太阳能电池，其与FPC连接器连接，太阳能电池具备：挠性的基膜；发电层，其形成于基膜的一表面，对入射光进行光电转换，并且具有有助于发电的有效区域；密封树脂层，其覆盖发电层的至少有效区域；保护绝缘层，其覆盖基膜的一表面中未被发电层的有效区域覆盖的无效部分的至少一部分，且弹性模量比密封树脂层高；端子电极，其设置于与基膜的一表面的无效部分重叠的位置，且与发电层的有效区域电连接，太阳能电池的无效部分的至少一部分插入到FPC连接器，由此，太阳能电池的端子电极经由FPC连接器与基板连接。
根据本发明，端子电极与太阳能电池的无效部分重叠，因此，在将太阳能电池与FPC连接器连接时，即使在发电层产生裂纹，有效区域也不会破损。而且，无效部分的至少一部分被弹性模量比密封树脂层高的保护绝缘层覆盖，因此，也缓和与FPC连接器连接时的冲击。
在本发明中，也可以是FPC连接器与覆盖发电层的有效区域的保护绝缘层的边缘的俯视时的分开距离比以发电层为基准的FPC连接器的高度大。据此，从斜方向向太阳能电池入射的光不会被FPC连接器遮挡，大部分入射于发电层的有效区域。
发明的效果
这样，根据本发明，在能够使用FPC连接器与基板连接的太阳能电池及具备其的电子设备中，能够防止发电量的降低，并且能够防止向FPC连接器连接时的冲击引起的发电层的内部短路。
附图说明
图1是用于说明本发明的第一实施方式的电子设备1的结构的图，(a)是大致俯视图，(b)是沿着(a)所示的A-A线的大致截面图。
图2是将图1(b)所示的区域B进行了放大的大致截面图。
图3是用于说明第一变形例的太阳能电池4A的结构的示意性的俯视图。
图4是用于说明第二变形例的太阳能电池4B的结构的示意性的俯视图。
图5是用于说明第三变形例的太阳能电池4C的结构的示意性的俯视图。
图6是用于说明第四变形例的太阳能电池4D的结构的示意性的俯视图。
图7是用于说明第五变形例的太阳能电池4E的结构的示意性的俯视图。
图8是用于说明本发明的第二实施方式的电子设备1A的结构的图，(a)是大致俯视图，(b)是沿着(a)所示的B-B线的大致截面图。
图9是用于说明本发明的第三实施方式的电子设备1B的结构的局部的大致截面图，表示与图1(b)所示的区域B对应的部分。
图10是用于说明本发明的第四实施方式的电子设备1C的结构的局部的大致截面图，表示与图1(b)所示的区域B对应的部分。
具体实施方式
以下，参照附图，详细地说明本发明优选的实施方式。
图1是用于说明本发明的第一实施方式的电子设备1的结构的图，(a)是大致俯视图，(b)是沿着(a)所示的A-A线的大致截面图。另外，图2是将图1(b)所示的区域B进行了放大的大致截面图。
如图1及图2所示，本实施方式的电子设备1具备：基板2、安装于基板2的FPC连接器3、与FPC连接器3连接的挠性的太阳能电池4。太阳能电池4使用双面胶带5等粘接于基板2。电子设备1的种类没有特别限定，可以是太阳能发电式的时钟，也可以是太阳能发电式的信标。
太阳能电池4具备：由聚萘二甲酸乙二醇酯等构成的挠性的基膜10、形成于基膜10的表面10a的挠性的发电层11、覆盖发电层11的密封树脂层12。发电层11是对经由密封树脂层12入射的光进行光电转换的半导体元件，由发电层11生成的电压在设置于基膜10的背面10b的一对端子电极13A、13B显现。显现于端子电极13A、13B的电压经由设置于FPC连接器3的端子电极23向设置于基板2的未图示的电子电路供给。密封树脂层12是保护发电层11的钝化膜。
发电层11被分割成有助于发电的有效区域11A和无助于发电的无效区域11B。基膜10的表面中未被有效区域11A覆盖的区域构成无效部分。有效区域11A是与端子电极13A、13B连接的区域，无效区域11B是未与端子电极13A、13B连接的区域。有效区域11A与无效区域11B的分割也可以通过如下进行：通过激光的照射局部除去发电层11而形成狭缝11C，由此，将两者在物理上分离。在该情况下，在无效区域11B也产生电动势，但无效区域11B未与端子电极13A、13B连接，因此，无助于发电。端子电极13A、13B设置于俯视时与无效区域11B重叠的位置。激光的照射所产生的发电层11的除去优选在有效区域11A的外周部也实施。据此，有效区域11A不会从基膜10的边缘部分露出，因此，可提高可靠性。另一方面，关于无效区域11B，不需要除去外周部。
如图2所示，无效区域11B及有效区域11A的边缘部被保护绝缘层14覆盖。保护绝缘层14由与密封树脂层12不同的绝缘材料构成，至少由弹性模量比密封树脂层12高的绝缘材料构成。保护绝缘层14的弹性模量为0.5G以上且12G以下的范围，密封树脂层12的弹性模量比保护绝缘层14的弹性模量低。如果使用弹性模量为该范围的保护绝缘层14，则能够充分缓和施加于太阳能电池4的机械性的冲击。保护绝缘层14可以覆盖无效区域11B的整个面，也可以选择性地覆盖无效区域11B中与端子电极13A、13B重叠的区域。
在图1所示的例子中，基膜10具有主体部10A和从主体部10A突出的突出部10B，有效区域11A形成于主体部10A，无效区域11B形成于突出部10B。于是，基膜10的突出部10B插入到FPC连接器3。由此，俯视时无效区域11B的一部分和FPC连接器3具有重叠，另一方面，有效区域11A中未被保护绝缘层14覆盖的区域俯视时与FPC连接器3不具有重叠。
FPC连接器3具备下侧框体21、上侧框体22、设置于下侧框体21的端子电极23。于是，将基膜10的突出部10B插入到FPC连接器3后，操作未图示的滑块，由此，以利用下侧框体21和上侧框体22夹入基膜10的突出部10B的方式锁定。由此，太阳能电池4与FPC连接器3机械性地固定，并且太阳能电池4的端子电极13A、13B与FPC连接器3的端子电极23电连接。
在将基膜10的突出部10B插入到FPC连接器3时或将基膜10的突出部10B插入到FPC连接器3后，在锁定FPC连接器3时，对太阳能电池4施加机械性的冲击，由此，可能在发电层11产生裂纹。但是，本实施方式的太阳能电池4为发电层11被分割成有效区域11A和无效区域11B，且无效区域11B被FPC连接器3夹持的结构，因此，可防止有效区域11A中的裂纹的产生。而且，有效区域11A和无效区域11B被狭缝11C物理性地分离，因此，即使由于冲击而假设在无效区域11B产生裂纹，裂纹也不会向有效区域11A传播。另外，本实施方式中，无效区域11B被弹性模量高的保护绝缘层14覆盖，因此，也缓和施加于无效区域11B的冲击本身。
另外，本实施方式中，俯视时有效区域11A中未被保护绝缘层14覆盖的区域与FPC连接器3不具有重叠，因此，至少来自垂直方向的入射光不会被FPC连接器3遮挡而入射到有效区域11A。由此，还防止发电量的降低。FPC连接器3与保护绝缘层14的边缘的俯视时的分开距离G优选尽可能小地设计，具体而言，优选设为0.3mm左右。关于从斜方向入射的光，根据入射角而被FPC连接器3遮挡，但通过根据由收纳本实施方式的电子设备1的框体的形状或结构假定的入射角，适当设计FPC连接器3与保护绝缘层14的边缘的俯视时的分开距离G，能够防止发电量的降低。在将以发电层11为基准的FPC连接器3的高度设为H的情况下，入射角θ的光被FPC连接器3遮挡而产生的阴影的长度能够以H/tanθ表示。例如，如果使分开距离G比高度H大，则关于以45°以上入射的光，不会被FPC连接器3遮挡而入射于有效区域11A中未被保护绝缘层14覆盖的区域。即，如果由框体的形状或结构假定的最低入射角为45°，则只要设计成G≧H即可。
具体而言，在高度H为2mm的情况下，如果假定的最低入射角为45°，则只要将分开距离G设为2mm以上即可。另外，如果假定的最低入射角为87°，则只要将分开距离G设为0.1mm以上即可，如果假定的最低入射角为30°，则只要将分开距离G设为3.5mm以上即可，如果假定的最低入射角为10°，则只要将分开距离G设为11.3mm以上即可。
如以上所说明的那样，本实施方式的电子设备1中，太阳能电池4的发电层11被分割成有效区域11A和无效区域11B，设置于与无效区域11B重叠的位置的端子电极13A、13B与FPC连接器3连接，因此，不会由于向FPC连接器3连接时的冲击而在有效区域11A产生裂纹。而且，无效区域11B被保护绝缘层14覆盖，因此，也缓和冲击本身。另外，FPC连接器3与有效区域11A中未被保护绝缘层14覆盖的区域不具有重叠，因此，入射光也不会被FPC连接器3遮挡。
图3是用于说明第一变形例的太阳能电池4A的结构的示意性的俯视图。图3所示的太阳能电池4A在发电层11的有效区域11A被分割成六个有效区域11A1～11A6方面，与上述的太阳能电池4不同。六个有效区域11A1～11A6串联地连接，其一端及另一端分别与端子电极13A、13B连接。这样，如果将有效区域11A分割成多个区域，且将它们串联地连接，则能够得到更高的电压。
图4是用于说明第二变形例的太阳能电池4B的结构的示意性的俯视图。图4所示的太阳能电池4B在六个有效区域11A1～11A6被矩阵状地分割方面，与第一变形例的太阳能电池4A不同。六个有效区域11A1～11A6串联地连接，其一端及另一端分别与端子电极13A、13B连接。于是，分别连接于端子电极13A、13B的有效区域11A1、11A6与端子电极13A、13B相邻地配置，因此，能够降低配线电阻。
图5是用于说明第三变形例的太阳能电池4C的结构的示意性的俯视图。图5所示的太阳能电池4C在基膜10的平面形状为圆形，且六个有效区域11A1～11A6沿周向被分割方面，与第二变形例的太阳能电池4B不同。在本例中，分别连接于端子电极13A、13B的有效区域11A1、11A6与端子电极13A、13B相邻地配置，因此，能够降低配线电阻。
图6是用于说明第四变形例的太阳能电池4D的结构的示意性的俯视图。图6所示的太阳能电池4D在基膜10的平面形状为矩形，且未设置突出部10B方面，与上述实施方式的太阳能电池4不同。这样，在本发明中，不是必须在基膜10设置用于配置无效区域11B的突出部10B。
图7是用于说明第五变形例的太阳能电池4E的结构的示意性的俯视图。图7所示的太阳能电池4E在如下方面与上述实施方式的太阳能电池4不同：在基膜10设置有切口部10C、10D，在被切口部10C、10D夹持的区域设置有无效区域11B。通过上述的结构，有效区域11A在俯视时具有凹型形状部，无效区域11B位于被凹型形状部包围的区域。由此，可有效利用无效区域11B的周围的区域。
图8是用于说明本发明的第二实施方式的电子设备1A的结构的图，(a)是大致俯视图，(b)是沿着(a)所示的B-B线的大致截面图。
如图8所示，本实施方式的电子设备1A具备：基板2、安装于基板2的FPC连接器3、与FPC连接器3连接的挠性的太阳能电池4F。构成太阳能电池4F的基膜10在大致中央部具有贯通孔10E，突出部10B位于贯通孔10E内。发电层11的有效区域11A设置于包围贯通孔10E的主体部10A。另外，无效区域11B及端子电极13A、13B设置于突出部10B，在贯通孔10E内无效区域11B被构成为能够弯曲。于是，如果将无效区域11B向下方弯曲并插入到FPC连接器3，则能够将太阳能电池4F和基板2电连接。
这样，根据本实施方式，能够将FPC连接器3连接于与太阳能电池4F的外周部不同的部位。另外，太阳能电池4F的外形成为矩形，因此，通过切断大面积的基膜10而多个获取的情况下，还能够增加太阳能电池的获取个数。
图9是用于说明本发明的第三实施方式的电子设备1B的结构的局部的大致截面图，表示与图1(b)所示的区域B对应的部分。
如图9所示，本实施方式的电子设备1B具有将两个太阳能电池4G重叠且与FPC连接器3A连接的结构。其它的基本结构与第一实施方式的电子设备1相同，因此，对相同的要素标注相同的符号，省略重复的说明。
本实施方式中使用的太阳能电池4G中，发电层11的无效区域11B的一部分未被密封树脂层12及保护绝缘层14覆盖而露出，在无效区域11B的露出部分设置有端子电极13A(及13B)。于是，以基膜10的背面彼此面对面的方式重叠两个太阳能电池4G，在该状态下插入到FPC连接器3A。FPC连接器3A具备设置于上侧框体22的端子电极24，将两个太阳能电池4G重叠地插入到FPC连接器3A直到与止动件25接触，然后操作未图示的滑块，由此，以夹入基膜10的方式锁定。由此，两个太阳能电池4G机械性地固定于FPC连接器3A，并且一太阳能电池4G与FPC连接器3的端子电极23电连接，另一太阳能电池4G与FPC连接器3的端子电极24电连接。
这样，根据本实施方式，将两个太阳能电池4G重叠地与FPC连接器3A连接，因此，能够通过从两侧入射的光进行发电。而且，两个太阳能电池4G具有相互相同的结构，因此，制造工艺也不会复杂化。
图10是用于说明本发明的第四实施方式的电子设备1C的结构的局部的大致截面图，表示与图1(b)所示的区域B对应的部分。
如图10所示，本实施方式的电子设备1C具有将在两面设置有发电层11的太阳能电池4H与FPC连接器3A连接的结构。其它的基本结构与第一实施方式的电子设备1相同，因此，对相同的要素标注相同的符号，省略重复的说明。
本实施方式中使用的太阳能电池4H在基膜10的表面10a和背面10b双方设置有发电层11。基膜10的表背的结构相同，均具有发电层11、密封树脂层12、端子电极13A(及13B)、保护绝缘层14。再有，无效区域11B的一部分未被密封树脂层12及保护绝缘层14覆盖而露出，在无效区域11B的露出部分设置有端子电极13A(及13B)。
这样，根据本实施方式，在基膜10的两面设置有发电层11，因此，能够通过从两侧入射的光进行发电。而且，不需要重叠两个太阳能电池，因此，部件数量也不会增加。
以上，对本发明优选的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述的实施方式，能够在不脱离本发明的宗旨的范围内进行各种变更，当然它们也包含于本发明的范围内。
例如，在上述的各实施方式中，发电层11被分割成有效区域11A和无效区域11B，但本发明中不是必须残留无效区域11B，也可以完全除去相当于无效区域11B的部分。
符号的说明
1、1A～1C电子设备
2基板
3、3A FPC连接器
4、4A～4H太阳能电池
5双面胶带
10基膜
10a基膜的表面
10b基膜的背面
10A主体部
10B突出部
10C、10D切口部
10E贯通孔
11发电层
11A、11A1～11A6有效区域
11B无效区域
11C狭缝
12密封树脂层
13A、13B端子电极
14保护绝缘层
21下侧框体
22上侧框体
23、24端子电极
25止动件。

Claims (8)

1.一种太阳能电池，其特征在于，
具备：
挠性的基膜；
第一发电层，其形成于所述基膜的一表面，对入射光进行光电转换，并且具有有助于发电的有效区域；
第一密封树脂层，其覆盖所述第一发电层的至少所述有效区域；
第一保护绝缘层，其覆盖所述基膜的所述一表面中未被所述第一发电层的所述有效区域覆盖的无效部分的至少一部分，且弹性模量比所述第一密封树脂层高；和
第一端子电极，其设置于与所述基膜的所述一表面的所述无效部分重叠的位置，且与所述第一发电层的所述有效区域电连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，
所述第一发电层被分割成所述有效区域和无助于发电的无效区域。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，
所述第一发电层的所述有效区域在俯视时具有凹型形状部，所述第一发电层的所述无效区域位于被所述凹型形状部包围的区域。
4.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，
在所述基膜设置有贯通孔，
所述第一发电层的所述有效区域以包围所述贯通孔的方式设置，
所述第一发电层的所述无效区域被构成为能够在所述贯通孔内弯曲。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的太阳能电池，其特征在于，
具备：
第二发电层，其形成于所述基膜的另一表面，对入射光进行光电转换，并且具有有助于发电的有效区域；
第二密封树脂层，其覆盖所述第二发电层的至少所述有效区域；
第二保护绝缘层，其覆盖所述基膜的所述另一表面中未被所述第二发电层的所述有效区域覆盖的无效部分的至少一部分，且弹性模量比所述第二密封树脂层高；
第二端子电极，其设置于与所述基膜的所述另一表面的所述无效部分重叠的位置，且与所述第二发电层的所述有效区域电连接。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的太阳能电池，其特征在于，
所述保护绝缘层的弹性模量为0.5G以上且12G以下的范围。
7.一种电子设备，其特征在于，
具备：
基板；
FPC连接器，其安装于所述基板；
太阳能电池，其与所述FPC连接器连接，
所述太阳能电池具备：
挠性的基膜；
发电层，其形成于所述基膜的一表面，对入射光进行光电转换，并且具有有助于发电的有效区域；
密封树脂层，其覆盖所述发电层的至少所述有效区域；
保护绝缘层，其覆盖所述基膜的所述一表面中未被所述发电层的所述有效区域覆盖的无效部分的至少一部分，且弹性模量比所述密封树脂层高；
端子电极，其设置于与所述基膜的所述一表面的所述无效部分重叠的位置，且与所述发电层的所述有效区域电连接，
所述太阳能电池的所述无效部分的至少一部分插入到所述FPC连接器，由此，所述太阳能电池的所述端子电极经由所述FPC连接器与所述基板连接。
8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，
所述FPC连接器与覆盖所述发电层的所述有效区域的所述保护绝缘层的边缘的俯视时的分开距离比以所述发电层为基准的所述FPC连接器的高度大。
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