CN1195200A - 太阳能电池组件 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供具有高粘接操作性,高生产率,及高可靠性的一种太阳能电池组件,它具有端子引出结构。实现目标的方法是一种太阳能电池组件,其中用压敏胶合剂(102)将箱构件(103)粘接到太阳能电池组件(100)上,箱构件(103)在其中在太阳能电池元件与外引线(105)之间具有电连接部分,并且用胶合剂(107)将盖构件粘接到太阳能电池组件(100)上以便覆盖箱构件(103)。

Description

太阳能电池组件
本发明涉及用于太阳能电池组件的端子引出结构，特别是涉及一种端子箱(盒)，它被连到太阳能电池组件上并且具有改进的连接可操作性及粘接可靠性。
一般已知太阳能电池组件，在其内用树脂将太阳能电池元件密封在增强板上，如钢板或玻璃上，并且进一步被防护膜覆盖。作为防护膜，抗气候使用薄膜如玻璃或荧光塑料膜。
作为太阳能电池元件，有硅晶体太阳能电池，多晶硅太阳能电池，非晶硅太阳能电池，铜铟硒化物太阳能电池，化合物半导体太阳能电池，等等。在这些太阳能电池中，薄膜硅晶体太阳能电池，化合物半导体太阳能电池，及非晶硅太阳能电池由于他的可以以相对较低的成本可以被形成具有大的面积而在近年来在各个领域得到广泛的研究与发展。
作为太阳能电池组件的下表面增强材料，可使用通过将铝箔夹在防风雨膜之间而获得的防风雨防潮薄片，薄钢板如非涂复镀锌钢板，涂有聚酯树脂或丙烯酸树脂的钢板以便具有高的柔性及硬度，塑料板等。
太阳能电池组件的输出端连有螺钉，引线或插座。在任何场合，具有防水结构的端子箱经常被用于绝缘目的，这样的端子箱用双面胶带粘接到太阳能电池组中的下表面或用一胶合剂如硅酮密封胶装在其上。在前一种场合，安装操作十分简单，并且通过确定所施加压力容易地获取所希望的原始粘接强度。
日本专利申请公开第7-273361号描述了一种太阳能电池组件，获取它的方式是用树脂将太阳能电池元件封闭在钢片上，用双面胶带将端子箱连到太阳能电池元件上用以从所期望的覆盖有防护膜的太阳能电池组件中获取能量；并接着通过形成在端子箱内的通孔用填料充填端子箱。
当只用双面胶带粘接端子箱时，在高湿度及高温度下不能获得足够的支持力。由于内部空气等的膨胀端子箱在太阳能电池组件上的粘接强度可能降低。当用粘接剂粘接端子箱时，在安装端子箱之后，胶合剂必须充分固化，这样在太阳能电池组件检测过程中端子箱不会分离，导致不良的生产率。
当通过粘合同时也使用双面胶带来固定端子箱以达到初步固定目的，特别是当安装具有小的粘合表面的小型端子箱时，胶合剂可能会很不希望地进入双面胶带与太阳能电池组件之间的空隙。因此，不能获得将太阳能电池组件送入检测/包装过程所必需的粘接强度，并且端子箱可能在太阳能电池组件的粘合表面错位或降低粘合强度。当胶合剂以这种方式进入沟缝，胶合剂不能充分在粘合表面扩展，并且不能获得依据设计所必需的粘合强度。
本发明的目的是提供一太阳能电池组件，它具有太阳能电池组件端子引出结构，在这个太阳能电池组件中上述缺点得到解决，并且这个太阳能电池组件具有高的可粘接加工性，高生产率及高可靠性。
提供一种太阳能电池组件，其中在箱构件内在太阳能电池元件当一外引线之间有一个电连接部分，用压敏胶合剂将箱构件粘接在太阳能电池组件上，并且将盖构件用一脱合剂粘接到太阳能电池组件上用来覆盖箱构件。
制造这种太阳能电池组件的一种方法包括的步骤有：将在其底表面上有一开孔部分的箱构件用压敏胶合剂粘接到太阳能电池组件上，将与箱构件的一个侧面相连接的外引线电连接到太阳能电池组件的输出端子上并且将至少部分迭盖在箱构件上并用一胶合剂固定在太阳能电池组件上的盖构件用胶合剂粘接。
还提供一种太阳能电力产生装置，包括一太阳能电池组件及用于控制太阳能电池组件输出的转换器，该太阳能电池的安置为，在其内在太阳能电池组件与一外引线之间有电连接部分的箱构件用压敏胶合剂被粘接到太阳能电池组件上，并且用胶合剂将盖构件粘接到太阳能电池组件上以此覆盖箱构件。
图1示出了用于根据本发明的太阳能电池组件的端子箱结构；
图2示出了用于根据本发明的这个太阳能电池组件的端子箱结构；
图3示出了根据本发明的这个太阳能电池组件的一个例子；
图4A到4C示出了用于根据本发明的一个太阳能电池组件的端子箱结构；
图5A到5B示出了用于根据本发明的一个太阳能电池组件的端子箱结构；
图6示出了用于根据本发明的一个太阳能电池组件的端子箱结构；
图7示出了用于根据本发明的一个太阳能电池组件的端子箱结构；
图8示出了一例子，在其中将根据本发明的这个太阳能电池组件应用于建筑材料(building material)；并且
图9示出了用于根据本发明的一个太阳能电池组件的端子箱结构。
图1是用于应用了本发明的太阳能电池组件的端子箱的透视图，而图2是其剖视图。
本发明的端子箱的构成为箱构件103及盖构件106。箱构件103是空心的并具有一开放的上表面。箱构件103在其下表面也具有一开孔部分104，它将连接到太阳能电池组件100的电连接部分。箱构件103的侧表面上有一通孔，外引线105通过它延伸。外引线105与内引线101相连并通过箱构件103侧面上的开孔部分与太阳能电池组件100的输出端子电连接。用压敏胶合剂102将箱构件103连接到太阳能电池组件100上，作为压敏胶合剂102，适于使用双面胶带。由于用压敏胶合剂粘接箱构件103，在这之后可立即开始检测过程。
将压敏胶合剂102放置于围绕箱构件103的四边以便不覆盖上开孔部分104，电连接是通过这个开孔部分做成的。因而，当箱构件103要充填上具有低粘度的填料时，可防止填料通过开孔部分104漏泄到外部。
如果预先将内引线101与太阳能电池组件的输出端子相连接，则改善外引线与太阳能电池组件的输出端互相连接的可操作性。另一种方法是可将外引线直接连到太阳能电池组件的输出端子上。
当检测过程结束后，将盖构件106放于箱构件103上，并用胶合剂107将其粘接到太阳能电池组件上。也可将胶合剂涂于箱构件103及盖构件106的互相接触面上。箱构件103的内部可充填填料。当用于太阳能电池组件100的端子箱具有这种安置时，当将端子箱安装于太阳能电池组件100上时改善了可操作性。特别是，安装了箱构件之后，不用等胶合剂107干燥就可立即开始检测过程，以致大大缩短生产线的生产时间。在这之后，粘接盖构件106以进行电连接部分的绝缘与机械保护。
图2是一剖面图，示出了一种状态。其中将箱构件与盖构件固定于太阳能电池组件上。用压敏胶合剂202将箱构件203粘接到太阳能电池组件200上，并用胶合剂207将盖构件固定于太阳能电池组件200用以迭盖箱构件203。可在盖构件206及箱构件203之间施用一胶合剂。在箱构件203内形成一开孔部分204，并且太阳能电池组件200的电源引出部分与外引线通过开孔部分204互相电连接。
图3示出了将上述的端子箱用于这个太阳能电池组件的一个例子。下表面增强材料，填料板，串联的太阳能电池元件，填料板及防风雨膜以所述的次序迭积在一起，并用真空层合体密封。所形成的结构被加热以熔化填料。结果，如图3所示，可获得一太阳能电池组件300，其中太阳能电池元件303用填料302被密封在增强材料301上并由防风雨膜304来覆盖。
在增强材料301上形成有增强材料开孔部分305，并且各个太阳能电池元件303的输出端子306通过它们暴露于外部。每个输出端子306连接到引线307上。上述端子箱安装于增强材料开孔部分305上。
作为增强材料301，可使用金属板，塑料板，FRP(玻璃钢)板等。作为填料302，可使用透明树脂，如EVA(乙烯乙酸-乙烯共聚物)，丁缩醛树脂，硅酮树脂，环氧树脂，或氟化聚酰亚胺树脂。也可以通过向其添加交联剂来使填料交联。最好是填料含有紫外线吸收体用以抑制光所引起的变质。作为防风雨膜304，可使用由如聚乙烯四氟乙烯(ETFE)，聚乙烯四氟化物，或聚氟乙烯等制成的荧光塑料膜。要粘接填料的粘接表面可以进行表面处理，如电晕放电，以便可容易地粘接填料，可在增强材料301与太阳能电池元件303之间插入绝缘膜。这目的在于保持太阳能电池元件的电绝缘。作为适于用作绝缘膜的材料，可使用尼龙，聚乙烯对苯二酸盐(PET)等构成的塑料膜。
太阳能电池元件303的类型并没有特别限制并且可使用半导体结(semicoductor junction)，如由单晶材料构成的半导体p-n结，由非晶材料构成的pin结，或肖特基(schottky)结。作为半导体材料，使用硅半导体材料及化合物半导体材料。
图8示出了将上述太阳能电池组件应用于建筑材料的一个例子。通过将图3中示出的增强材料301的端部弯曲可获取内装太阳能电池建筑材料。这可以应用于屋顶材料，壁材料等。例如，图8内装太阳能电池的建筑材料二个相对端被弯曲这样他们通过互相配合而组装在一起。与上述相同的端子箱802安置于每个内装太阳能电池建筑材料801的下表面上，并且将用于从太阳能电池获取能量的外引线803连到端子箱802。通过弯曲及配合被组装的太阳能电池组中外引线803通过连接器805互相电连接在一起。
太阳能电池组件与一转换器结合在一起将其电能转换成适当的电压或电流。转换器可以具有一个功能以便它与系统电源相连。
更详细地描述本发明所用的构件，压敏胶合剂及胶合剂〔箱构件及盖构件〕
作为在本发明中使用的箱构件及盖构件，需要它们具有高的耐热性、高的抗水性，高的电绝缘性及高的抗老化性。最好是一种具有与该胶合剂有良好度粘接特性的材料。
当考虑上述因素时，作为箱构件及盖构件的材料，塑料是较好的。当考虑阻燃性时，阻燃塑料或陶瓷材料较好。这种塑料的一个例子包括工程塑料如聚碳酸酯、聚酰胺、聚醛，改性PPO、改性PPE、聚酯、多芳基化合物，不饱和聚酯，酚醛树脂及环氧树脂，它的具有高强度、高抗冲击性，高耐热性，高硬度，及高抗老化性。也可使用热塑性塑料如ABS树脂，PP或PVC。
使用碳黑(carbon black)作涂剂以便改善抗紫外线性能。另一种方法是最好将吸收紫外线光的树脂涂层施用在箱构件与盖构件上。〔胶合剂〕
作为在本发明中用于粘接盖构件或充填箱构件的材料，最好是具有良好电绝缘性的环氧树脂基胶合剂，硅酮基封装剂，硅酮基粘性密封剂等。当考虑易弯曲性等时，硅酮基树脂更好。作为胶合剂，当考虑可操作性时，具有短的硬化时间的胶合剂以及加之具有等于或多于300泊粘度的胶合剂最好。如果粘性过低，胶合剂可以从箱构件流出。作为填料，具有等于或小于1000泊粘度这个粘度不过高的填料最好，因为扩展到甚至电极引出部分的狭窄部分。当使用硅酮-条块型RTV橡胶，硬化方法最好是脱丙酮型或脱乙醇型，以便橡胶不腐蚀电极。
例如，在Three Bond Co.，Ltd.公司的环氧树脂基胶合剂中可使用商标为2001，2002H，2003，2016B，2033等的胶合剂。通过将固化剂如商标：2102B，2103，2104，2105F，2105C，2106，2131B，2131D，2131F，或2163以预定含量加入其中可使用这样的环氧树脂。
在住友3M Ltd.公司的环氧树脂中可使用“EW-2”(一包装型)，“S/W-2214”(一包装型)，“XA7416”(一包装型)，“JA7437”(一包装型)，“1838B/A”(二包装型)；主剂与固化剂之混合比率为4∶5)，“S/W-2216B/A”，“DP-100”(1∶1)，“DP-110”(1∶1)，“DP-190”(1∶1)，“DP-PURE60”(1∶1)，“DP-270”(1∶1)等。
在Yuka Shell Epoxy k.k.公司的环氧树脂中可使用主剂“Epikote”812，815，827，828，834等。固化剂可根据所需性能来选择。作为硅酮基胶合剂密封剂，例如，可使用Three Bond Co.，Ltd.公司的“1120”或“1230”，Torei Dow-Corning Silicone k.k.公司的“SE9156”，“SE9157”，“SE9166”，“SE9176”，SE9185，SE9186，SE9186L，SE9187，SE1811，SE1740(二包装型)SE1821(二包装型)“CY52-005”(二包装型)或CY51-038(二包装型)，或“CY51-019(二包装型)，Dow-Corning公司的SILASTIC739RTV，SILASTIC 738RTV，3140RTV或3145RTV；Shin-EtsuChemical Co.，Ltd.公司的KE347，KE3494，KE4897，KE4896，KE4895，KE66(二包装型)或KE67(二包装型)，或Toshiba Siliconek.k.公司的：TSE392”，TSE3925，TSE397，TSE3971，TSE3972或TSE3975。〔压敏胶合剂〕
作为用于将箱构件或盖构件与太阳能电池组件互相粘接的压敏胶合剂，适于使用双面胶带。需要双面胶带具有一定厚度，高耐热性，高耐冷温性，高粘接强度及高的耐用性。此外双向胶带最好具有高的防水密封特性及大的保持力。例如，在住友3M Ltd.公司的VHB粘合剂中可使用Y-4959，Y-4955，Y-4950，Y-4930，Y-4920，Y-4914，Y-4945，Y-4922，Y-4952，Y-4932，Y-4951，Y-4931，Y-4949，Y-4929，Y-4910J，Y-4627，Y-4630F，Y-4609，或Y-4615，
在NICHIBAN Co.，LTD.公司的双面胶带中可选择831，841，843，843-S，844，851，853等。
此外，在NITTO DENKO CORP.公司的双面胶带中可使用541号，554号，5710号，5711号，5713号，575号，PF-370号等。〔例1〕
五个非晶太阳能电池元件串联在一起，将具有适当长度的铜接头片(tab)粘接在每个太阳能电池元件的下表面作为正或负端线。将焊料提到到铜接头片的末端来形成电极引出部分。将砂布带粘到铜接头片的下表面来改善绝缘特性。
通过使用这些元件，形成图3所示的太阳能电池组件。EVA板(乙烯-乙烯基乙酸共聚物；抗风雨级)用作填料302，太阳能电池元件303，另一个EVA板302，及ETFE(乙烯四氟乙烯)用防抗风雨膜304，它的依次在用作下表面增强材料301的聚酯树脂涂覆钢板(0.4mm厚)上形成，并且通过加热它们使它们互相接触连接。具有15mm直径的开孔部分305预先形成在上述聚酯树脂涂覆钢板上用以引出端子。在EVA板302上预先形成6mm直径孔与开孔部分305相对应，并且插上由硅酮橡胶制成的塞子以便它不会充填上熔化的EVA。在EVA熔化并硬化后，塞子从下表面增强材料301的开孔部分305中去除。
最后，用割刀(cutter knife)类似物为填料302的输出端子306剥掉外皮来暴露电极引出部分，并将预先从端部去掉了约5mm的绝缘涂层的引线307(HKIV)焊接到暴露的电极引出部分。
如图1所示，使引线通过开孔部分104并焊接到太阳能电池组件100的电源引出部分。从双面胶带102所粘接的箱构件103上去除双面胶带102的防粘纸(release paper)，并且将箱构件粘接到太阳能电池组件100的预定位置上。外引线105通过形成在箱构件103的侧表面上的一个通孔。引线101焊接于箱构件103内的外引线105，这样可将引线101电连接于外引线105上。然后进行太阳能电池组件的输出检测。在这之后，将与太阳能电池组件相对的盖构件106的表面上涂上由Dow-Corning公司制造的硅酮密封剂：SILASTIC 739 RTV“107，并且在此之后，立即将盖构件106粘接于太阳能电池组件100上，由此形成用于太阳能电池组件的端子引出部分。
〔例2〕
如图4A及4B所示，在箱构件402上形成有锁定凸出部分407，并且在盖构件405内形成锁定凸出部分408。除了这一点，例2与例1相同。由于箱构件具有锁定凸出部分，盖构件具有锁定凸出部分，并且当用胶合剂406将盖构件安装于太阳能电池组件400上时锁定凸出部分互相锁定，盖构件在固定位置被设定并被保持静止。结果，盖构件在胶合剂干燥之前不会从箱构件移动或浮动或者不会使其顶靠着箱构件，可靠地获取由设计所需粘合力。如图4C所示，可在盖构件上形成锁定凸出部分407。
〔例3〕
如图5所示，在箱构件502的上表面的部分上形成凸出部分506，并且在盖构件505内形成与凸出部分506相对应的孔部分507。由于箱构件具有凸出部分，盖构件具有孔部分；并且在用胶合剂508将盖构件安装于太阳能电池组件500上时锁定凸出部分与孔部分互相配合，盖构件被设定在固定位置并被保持静止。结果，在胶合剂干燥之前，盖构件不从箱构件上移动或浮动或不会顶靠着箱构件，并且可靠地获得了设计所需的胶合力。
〔例4〕
如图6所示，在将与箱构件602接触的盖构件605的表面的部分上形成有凸出部分607，凹进部分606与凸出部分607相对应形成在箱构件602的上表面上。由于盖构件具有凸出部分，箱构件具有凹进部位，并且当用胶合剂608将盖构件安装在太阳能电池组件600上时，凸出部分与凹进部分互相配合，盖构件被设定在固定位置并被保持静止。结果，盖构件在胶合剂干燥之前不会从箱构件上移动或浮动或者不会顶靠着箱构件。可靠地获得了设计所需的粘接力。
〔例5〕
在例1中引线101与外引线105在一箱构件中互相电连接，并且用双面胶带102将箱构件103固定于太阳能电池组件100上。在这之后，用由Torei dow corning k.k.公司制造的硅酮封装剂”CY51-038“来充填箱构件103。除了这点外，例5与例1相同。以这种安置，进一步改善了端子部分的绝缘及机械保护。
〔例6〕
如图7所示，在将与太阳能组件700相接触的盖构件705的表面的部分上形成凸出部分706。由于在盖构件的粘接表面上形成凸出部分并且通过平接(butting)来粘接盖构件，将胶合剂708设置为所望的厚度，由此可靠地获得粘接力。
〔例7〕
如图9所示，在盖构件905的上表面上形成通孔911。由冷凝等在箱构件902内产生的水通过通孔911来排出。因而改进了太阳能电池组件900的电源引出部分与外引线910之间连接的电绝缘特性。
当用于太阳能电池组件的端子箱具有这种安置时，在将端子箱装在太阳能电池组件上时改进了可操作性。特别地，在安装箱构件之后，不用等胶合剂干燥立即可开始检测过程，这样在生产线内的工作时间大大缩短。在这之后，将盖构件粘接以进行电连接部分的绝缘与机械保护。而且，在端子箱与太阳能电池组件之间可以可靠地获得设计所需的粘接力。

Claims (17)

1.一种太阳能电池组件，其中用压敏胶合剂将箱构件粘接到所述太阳能电池组件上，在箱构件中有在太阳能电池元件与外引线之间的电连接部分，并且用一种胶合剂将盖构件粘接到所述太阳能电池组件上以便盖住所述箱构件。
2.根据权利要求1所述的组件，其中所述箱构件在其一个侧面上具有锁定凸出部分，并且所述盖构件具有对应于所述锁定凸出部分的锁定部分。
3.根据权利要求1所述的组件，其中所述盖构件在其一个侧面上具有一锁定凸出部分，并且所述箱构件具有相对应于所述锁定凸出部分的锁定部分。
4.根据权利要求1所述的组件，其中所述箱构件在其上表面上具有凸出部分，并且所述盖构件具有当所述凸出部分相对应的孔部分。
5.根据权利要求1所述的组件，其中所述箱构件在其上表面内具有凹进部分，并且所述盖构件具有与所述凹进部分相对应的凸出部分。
6.根据权利要求1所述的组件，其中所述盖构件的底部具有将与所述太阳能电池组件相接触的表面及要用所述胶合剂涂复的表面。
7.根据权利要求1所述的组件，其中所述箱构件的内部用填料充填。
8.根据权利要求7所述的组件，其中所述盖构件在其上表面有一个通孔。
9.根据权利要求1所述的组件，其中所述压敏胶合剂是双面胶带。
10.根据权利要求1所述的组件，其中所述太阳能电池组件具有至少增强板，填料，太阳能电池元件，及防护膜。
11.制造太阳能电池组件的方法，包括步骤：
用压敏胶合剂将在其底表面有一开孔部分的箱构件粘接到所述太阳能电池组件上，
将固定于所述箱构件的一个侧面上的外引线电连接到所述太阳能电池组件的输出端上，以及，
用胶合剂将覆盖所述箱构件的盖构件粘接到所述太阳能电池组件。
12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：在将所述外引线与所述输出端互相电连接的步骤与粘接所述盖构件步骤之间，有检测从所述太阳能电池组中的输出的步骤。
13.根据权利要求11所述的方法，其中将所述外引线和所述输出端互相电连结的步骤包括将内引线连到所述输出端的步骤及将所述内引线及所述外引线互相连接的步骤。
14.一种建筑材料，其中将在其内有太阳能电池元件与外引线之间具有电连接部分的箱构件由压敏胶合剂粘接到太阳能电池组件上，用胶合剂以及盖构件由胶合剂粘接到所述太阳能电池组件上以便覆盖所述箱构件。
15.根据权利要求14所述的建筑材料，其中所述盖构件在其上表面具有一通孔。
16.应用建筑材料的一种方法，包括将多个根据权利要求14的建筑材料互相连接的步骤，及将每一个都形成于所述外引线的一端的连结器相互连接的步骤。
17.一种太阳能电力产生装置，包括太阳能电池组件及用于控制所述太阳能电池组件的输出的转换器，将所述太阳能电池组件这样安置的使在其中在一太阳能电池元件与一外引线间具有电连接部分的箱构件用压敏胶合剂粘接到一太阳能电池组件上，以及盖构件用胶合剂将粘接到所述太阳能电池组件上以便覆盖所述箱构件。
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C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication