CN1264227C - 太阳能电池组件与太阳能电池整体包敷装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于将太阳能电池组件(60a，60b)彼此电连接的电连接件(16，17)的覆盖材料包括聚氯乙烯类树脂，该聚氯乙烯类树脂包含下列材料之一：聚酯类增塑剂，磷酸酯类增塑剂，脂肪酸酯类增塑剂和环氧类增塑剂，由此太阳能电池组件具有优良的稳定性，甚至当电连接件长期与底座部件如有机防水板接触时，电连接件产生较少劣化。

Description

太阳能电池组件与太阳 能电池整体包敷装置
技术领域
本发明涉及具有极佳的长期可靠性的太阳能电池组件和具有极佳的长期可靠性的太阳能电池整体包敷装置，在该装置中，太阳能电池组件安装在底座部件上。
背景技术
随着近年来人们对生态环境了解的不断加深，太阳能电池作为一种无污染能源越来越受青睐，尤其是在房屋的瓦屋顶与建筑物的屋顶和墙体上安装的太阳能电池年年在不断增加。
除了安装在屋顶上的太阳能电池以外，与屋顶或墙体成整体的电池组件也正在广泛开发和建造，如与建筑材料/屋顶整体成型的太阳能电池组件或与建筑材料/墙体整体成型的太阳能电池组件。
例如，日本专利申请公开7-211932描述了与屋顶材料整体成型的板条加固咬口式太阳能电池组件，该组件通过隔离部件安装在木，砂浆，水泥或类似材料的底座部件上。在此例中，相邻的板条加固咬口式太阳能电池组件通过整条电线的连接件彼此电连接在一起，该电线位于太阳能电池组件与底座部件之间的空隙中。
在日本专利申请公开7-302924中描述了若干水平屋顶式太阳能电池整体化的屋面板安装在屋顶构件上，其中用于将与屋面板成整体的相邻的太阳能电池电连接的电线位于屋顶构件和与屋面板整体成型的水平屋顶式太阳能电池之间的空隙中。在与屋面板成整体的太阳能电池的情况下，用于将与屋面板成整体的相邻太阳能电池组件电连接的电线，即连接部件和连接电缆，都连接在底座部件，如屋顶盖板，和与屋面板成整体的太阳能电池之间的空隙中。
如上所述，当太阳能电池组件安装在底座部件上，并且当用连接线，如电缆和连接件连接相邻太阳能电池组件时，常用到下述方法：将太阳能电池组件连续安装到底座部件上，同时在底座部件与太阳能电池组件之间的空隙中布置相邻太阳能电池组件的连接线。
例如，当将檐侧太阳能电池组件安装在框架或类似结构上时，檐侧太阳能电池组件与直接置于它之上的脊侧太阳能电池组件的连接线电连接，如通过在底座部件和太阳能电池组件之间的空隙中由连接件或类似部件连接，随后再将脊侧太阳能电池组件固定在框架上。
但是，在此安装方法中很难进行电连接，因为底座部件与太阳能电池组件之间的空隙很窄，还因为电池组件前表面侧不能进行连接，而只能在其后表面侧进行。另外在冬天低温状态下，连接工作更加艰难，因为电缆与连接件容易硬化。
另外，由于连接电线的连接工作只能在较窄的空间中进行，有时会拉伸连接线，并且有时在连接线上以及太阳能电池组件与连接线之间的连接部件上施加过大的作用力。有时连接线会脱离太阳能电池组件。
这样，一般增加太阳能电池组件的连接线长度，以使太阳能电池组件之间的连接线的连接易于操作并具有可靠性。但是，增加太阳能电池组件的连接线长度不可避免地使连接线，如太阳能电池组件的输出导线很可能与底座部件接触。
一般常用塑料，如聚氯乙烯和聚乙烯树脂作为电线的包线。在这些塑料中，聚氯乙烯树脂在与增塑剂共混时显示其他塑料很难达到的柔韧性，而且具有均衡的电、物理、化学特性，较好的工作性能和色彩特征。另外，聚氯乙烯树脂相对便宜，因而也用于太阳能电池组件的电缆。聚乙烯的典型增塑剂为邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DOP；邻苯二甲酸二辛酯)，由于它均衡的性能和价格而被广泛应用。
但是本发明人发现，在太阳能电池整体包敷装置中，太阳能电池组件安装在底座部件上，并且在底座部件与太阳能电池组件之间的空隙中电连接，若太阳能电池组件的连接线不与底座部件接触，便不存在问题，但若太阳能电池组件的连接线与底座部件物理接触，则产生如下问题。
具体而言，本发明人发现当含有邻苯二甲酸酯类增塑剂的聚氯乙烯类树脂的连接电线与底座部件长时间接触，该底座部件由沥青类树脂，聚氯乙烯类树脂，聚苯乙烯类树脂，聚氨酯类树脂或类似物制成，这些材料主要用于防水，且将它们置于恶劣的环境下时，连接电线会劣化，从而降低太阳能电池组件的性能。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种具有长期可靠性的太阳能电池组件，并提供一种具有长期可靠性的太阳能电池整体包敷装置，即使当太阳能电池组件的连接电线与底座部件长时间接触时，连接电线也很少劣化。
根据本发明，所提供的太阳能电池组件包括若干串联或并联的太阳能电池元件，其中彼此电连接太阳能电池组件的导电线的外包材料(或覆盖材料)包括聚氯乙烯类树脂，该聚氯乙烯类树脂包含至少下列材料之一：聚酯类增塑剂，磷酸酯类增塑剂，脂肪酸酯类增塑剂和环氧类增塑剂。
根据本发明的太阳能电池整体包敷装置含有若干安置在底座部件上的太阳能电池组件，每个组件包括若干串联或并联的太阳能电池元件，该若干太阳能电池组件由导电线串联或并联连接，其中若干太阳能电池组件由在底座部件与太阳能电池组件之间的导电线电连接，而导电线的外包材料包括聚氯乙烯类树脂，它至少包含下列材料之一：聚酯类增塑剂，磷酸酯类增塑剂，脂肪酸酯类增塑剂和环氧类增塑剂。
对于上述目的，太阳能电池整体包敷装置具有显著的功效，尤其当底座部件是由包含选自下列材料中的一种或两种或更多种的材料制成时：沥青类树脂，聚氯乙烯类树脂，聚苯乙烯类树脂和聚氨酯类树脂。
附图说明
图1是太阳能电池元件实施例的平面示意图；
图2是图1中沿2-2剖线的截面示意图；
图3是若干太阳能电池元件处于连接状态的平面示意图；
图4A是太阳能电池组件实施例的平面示意图；
图4B是太阳能电池组件横截面实施例的截面示意图；
图5是太阳能电池组件端线部分的放大平面示意图；
图6是太阳能电池组件弯曲实施例的示意性透视图；
图7是太阳能电池组件组装成包敷装置实施例的示意性截面图；
图8是太阳能电池组件组装成包敷装置的另一实施例的示意性截面图；
图9A是太阳能电池组件弯曲实施例的示意性透视图；
图9B是图9A中沿9B-9B剖线的示意性截面图；
图10是若干图9A和9B中的太阳能电池组件组装形成包敷装置的实施例的示意性平面图；和
图11是图10中沿11-11剖线的示意性截面图。
下面详细描述本发明。
(电导线)
说明书与权利要求书中所用的术语“电导线”指连接部件，如连接线和连接件，用于将太阳能电池组件彼此电连接在一起，它的外包材料包括聚氯乙烯类树脂。电导线的保护层可以是多层涂层，在多层涂层中至少最外层的外包材料包括聚氯乙烯类树脂。
聚氯乙烯类树脂中所含的增塑剂优选为除了DOP(邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯)以外的增塑剂，更优选邻苯二甲酸酯类增塑剂以外的增塑剂，特别优选聚酯类增塑剂，磷酸酯类增塑剂，脂肪酸酯类增塑剂和环氧类增塑剂。
具有含有任一种这些增塑剂的聚氯乙烯类树脂的外包材料的电导线保证具有长期的可靠性，因为增塑剂从聚氯乙烯类树脂中较少挥发，且增塑剂向底座部件的迁移也较少，由此可以防止因增塑剂减少造成电导线硬化并且防止因增塑剂的迁移而造成底座部件的劣化。
下列是可使用的增塑剂的典型例子。对于聚酯类增塑剂没有特殊的限制，但能够采用的是癸二酸类聚酯增塑剂，己二酸类聚酯增塑剂，邻苯二甲酸类聚酯增塑剂等。所用聚酯增塑剂优选具有500～10000的分子量。如果分子量小于500，增塑剂容易迁移入底座部件。如果分子量大于10000，聚氯乙烯树脂与增塑剂的相容性容易降低。考虑到与聚氯乙烯树脂的相容性和挥发性，特别优选的聚酯类增塑剂的分子量为1000～5000。
对于磷酸酯类增塑剂没有特殊的限制，但可以采用磷酸三甲苯酯，磷酸三辛酯等。
对于脂肪酸酯类增塑剂没有特殊的限制，但可以采用柠檬酸三正丁酯，己二酸二辛酯，壬二酸二辛酯，癸二酸二辛酯，乙酰蓖麻醇酸甲基酯等。
对于环氧类增塑剂没有特殊的限制，但能够采用的是环氧硬脂酸烷基酯，环氧化豆油，4，5-环氧四氢邻苯二甲酸异癸酯等。
另外，在电导线的连接端部可以设有连接件或类似部件。对于连接件的外包材料没有特殊的限制，但能够采用的是聚氯乙烯树脂，聚乙烯树脂，聚酰胺树脂，聚偏氟乙烯树脂，氯丁二烯橡胶，乙丙橡胶，硅氧烷树脂，氟树脂，改性聚苯醚树脂，尼龙树脂，聚碳酸酯树脂，聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂，聚丙烯树脂等。
当用聚氯乙烯树脂作为连接件的外包材料时，聚氯乙烯的增塑剂优选为聚酯类增塑剂，磷酸酯类增塑剂，脂肪酸酯类增塑剂或环氧类增塑剂，原因如上。
(底座部件)
本发明中太阳能电池整体包敷装置所用的底座部件用于从结构上支撑建筑物，如屋顶或墙体的包敷装置，并且用于防水，隔热等，它位于最外包敷装置的内侧。
对于底座部件没有特殊的限制，考虑到防水，耐久，经济及通用性，优选采用含有下列材料中的一种或两种或更多种的材料：沥青类树脂，聚氯乙烯类树脂，聚氨酯类树脂。例如可以使用绝热板，防水板等。
例如绝热板包括“(板形)聚苯乙烯泡沫塑料”，“(板形)硬聚氨酯泡沫塑料”等。
根据生产工艺的不同，存在两种类型的(板形)聚苯乙烯泡沫塑料，即连续挤出发泡成型的一步法泡沫塑料(挤出聚苯乙烯泡沫塑料)和对一步法泡沫塑料的珠粒熔结成型的二次泡沫塑料(珠粒法聚苯乙烯泡沫塑料)。例如可用KANEKA CORP.的“Kanelite Foam”和“Baritac”(商品名称)，DOW KAKOH K.K.的“Styrofoam”(商品名称)，JSP Corp.的“Mirafoam”(商品名称)，Sekisui Plastics Co.Ltd.的“EsrenFoam”(商品名称)等。
“(板形)硬聚氨酯泡沫塑料”一般为由泡沫塑料体模塑成板形得到的绝热材料，该泡沫塑料体由多元醇，异氰酸酯与发泡剂的化学反应形成，由于用氟里昂(flon)气作为发泡剂，该“硬聚氨酯泡沫塑料”具有较小的热传导性和较高的绝热性能。典型的产品包括类似夹层的泡沫塑料，其中利用聚氨酯树脂的粘接性能，在两层板形部件之间以预定厚度的板形发泡聚氨酯树脂，将聚氨酯泡沫塑料切成大块状等。例如可用BRIDGESTONE CORP.的“Everlite Panel”，“Everlite Board”(商品名称)，Achilles Corp.的“Achilles Board”和“Achilles Hinon(商品名称)”，INOAC CORPORATION的“Foam Lite”和“Thermax”(商品名称)，KURABO INDUSTRIES LTD.的“Kuran Panel”(商品名称)，Toyo Rubber Co.，Ltd.的“Soflan Panel”(商品名称)，DAIDO STEEL SHEET CORP.的“Iso Band”(商品名称)等。
另外，对于屋顶或类似部位上的底座部件，设有屋顶垫层，以拦截住仅由屋顶，如屋顶盖板不能阻挡的雨水。作为屋顶垫层的具体例子，可以用薄板材料，泡沫塑料制品等。
对于薄板材料可以用“沥青屋顶材料”，“改进沥青类材料”，“合成树脂类材料”等。
“沥青屋顶材料”属于沥青屋顶与油毛毡之类。将称作屋顶垫纸的特殊纸层浸渍在纯沥青中，在其表面上涂敷吹制沥青，从而形成沥青屋顶。本发明中所用的沥青屋顶的实例包括TAJIMA ROOFING CO.，LTD.的“Mitsuboshi Asphalt Roofing”(商品名称)，Nanaou Kogyo KK.的“AsphaltRoofing”(商品名称)，NISSHIN KOGYO CO.，LTD.的“Asphalt Roofing”(商品名称)等。后者是将屋顶垫纸浸渍在纯沥青中得到的，例如包括TAJIMA ROOFING CO.，LTD.的“Mitsuboshi Asphalt Felt”(商品名称)，Nanaou Kogyo K.K的“Asphalt Felt”(商品名称)，NISSHIN KOGYOCO.，LTD.的“Asphalt Felt”(商品名称)等。
“改进沥青类材料”是将适量的与沥青相容的合成橡胶或合成树脂混入沥青中，从而改性该沥青以增强低温特性，高温特性，钉孔的密封性，粘性，耐久性等而得到的材料。这种改进沥青类材料的例子包括用合成纤维的无纺布作为加强材料，在两个表面或其中一个表面涂上改进沥青得到的材料；和将改进沥青层压在两个纤维层之间得到的材料等。本发明所用的材料的例子包括TAJIMA ROOFING CO.，LTD.的“Underroof K”，“linerRoofing”，“Undergumlon MG base M”，“Undergumlon MG base F”，“Undergumlon MG base B”和“Home Roof”(商品名称)，Nanaou KogyoK.K.的“Morasun No.1”，“Morasun No.2”，“Morasun Ace”，“Bester No.1”，“Bester No.2”，“Morasun ALC”，“Morasun No.3”(商品名称)，NISSHINKOGYO CO.，LTD.的“Color House Roof”，“Ban Color Roof”，“House RoofNo.2”，“House Roof No.3”，“Custom SA”(商品名称)，Ube Industries，Ltd.的“Yane Roof”，“Aquacut RR2100”，“Aquacut SS15R”，“Aquacut SS20I”和“Aquacut ZR20T”(商品名称)，Shizuoka Rekisei Kogyo K.K的“SuperbirdG520”，“Superbird G220”，Toho Perlite K.K的“Toho GA Roof B-3”，“TohoGA Roof B-4”，“Toho GA Roof B-5”，“Toho GA Roof B-10”(商品名称)，HAYAKAWA RUBBER CO.，LTD.的“Mikeron Shitaji Sheet 2000”，“Mikeron Shitaji Sheet 3000”等，但应注意，所用材料并不仅限于这些。
另外，“合成树脂类材料”例如是聚氯乙烯，它可以仅为片材，或与其它材料(如牛皮纸，无纺布，沥青，煤焦油，油毛毡等)层合。
合成树脂类材料的一些特例包括Matsushita Electric Works，Ltd.的“Hitonton”，“Hi Guard”，“Full Best Sheet”(商品名称)，Sunroof Kogyo K.K.的“Sunroof King”，“Sunroof Kakiita”(商品名称)，HAYAKAWARUBBER CO.，LTD.的“Suntac Roof TY”(商品名称)，Du Pont Japan LTD.的“Tipec”(商品名称)，NITTO DENKO CORP.的“Nitoroof”，“ZentenSheet GR”，“Zenten Sheet GRA”(商品名称)，TOTO SPACE LTD.的“Dohtomi Champion”(商品名称)。
泡沫塑料制品的作用为例如绝热，防止露水凝结或隔绝雨声，所用材料的例子包括JSP Corp.的“Mirawoody”(商品名称)，TAJIMA ROOFINGCO.，LTD.的“Asfoam II”(商品名称)，MISSHIN KOGYO CO.，LTD..的“Banmatt No.1”(商品名称)，NICHIAS CORP.的“Foamnard Panel”(商品名称)，Yuka Roof K.K.的“Yukaroof”(商品名称)等。
(太阳能电池元件)
对于本发明中用于太阳能电池组件的太阳能电池元件没有特殊的限制。当用硅半导体作为电池元件时，可使用单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池，无定形硅太阳能电池等。当用化合物半导体作为电池元件时，可使用III-V族化合物太阳能电池，II-VI族化合物太阳能电池，I-III-VI族化合物太阳能电池等。
本发明所用的太阳能电池元件优选为无定形硅太阳能电池。因为无定形硅太阳能电池可以在膜基板或导电基板上形成薄膜，太阳能电池本身也很轻。尤其是，采用导电基板的无定形硅太阳能电池的结构强度和弯曲能力高，由此具有较大的形状自由度，从而适应于各种屋顶形状和墙体形状。
(太阳能电池组件)
本发明的太阳能电池组件由若干上述太阳能电池元件串联或并联构成，这些太阳能电池元件通常通过填料夹在表面保护部件与背面加强部件之间。
当太阳能电池组件用玻璃作为表面保护材料制造且该组件本身安装在如底座部件的结构上时，在太阳能电池组件与结构之间设有中间元件例如一个框架是很有必要的。
另一方面，当太阳能电池组件以其中采用导电基板的无定形硅太阳能电池夹在耐候性薄膜(表面保护部件)与金属板(背面加强部件)之间的结构构成时，太阳能电池可形成例如折叠板形，板条加固咬口形或水平屋顶形，类似于金属屋顶，并可直接安装在底座部件上，由此形成完整的与建筑材料成整体的太阳能电池组件。因为这种太阳能电池组件也可具有金属屋顶的功能，所以可以降低总造价，还可以制成外观类似于普通金属屋顶的形状，由此不会与现有的建筑不相容，这使设计更加自由。
另外，当将耐候性薄膜用作太阳能电池组件的表面保护材料时，可以减少太阳能电池组件的重量，并降低屋顶本身的重量，从而减少在地震或意外事故中的损失。
在本发明的太阳能电池组件中，如前所述电导线的外包材料采用聚氯乙烯类树脂，该聚氯乙烯类树脂包含聚酯类增塑剂，磷酸酯类增塑剂，脂肪酸酯类增塑剂和环氧类增塑剂中的一种，即使当连接电线接触沥青类树脂，聚氯乙烯类树脂，聚苯乙烯类树脂，聚氨酯类树脂等的防水底座部件时，可以防止连接电线的损坏，从而防止太阳能电池组件性能的降低。
因为本发明的太阳能电池组件可如上述用与底座部件接触的连接电线安装，所以可以增加连接电线的长度，从而在将太阳能电池组件安装在底座部件上时，可防止太阳能电池体与连接电线之间的连接部件上有过度的作用力，这提高太阳能电池组件的安装操作性能。
另外，因为本发明的太阳能电池组件可用与底座部件接触的连接电线安装，上述与建筑材料成整体的太阳能电池组件可直接安装在底座部件上。省去迄今所需要的太阳能电池组件与底座部件之间的框架和隔离部件，尤其是当太阳能电池组件安装在防水板如沥青屋顶上时。由此可构成新型的太阳能电池整体包敷装置。
具体实施方式
下面借助实施例详述本发明，但应注意本发明不限于这些实施例。
(实施例1)
此例中每个太阳能电池组件是这样构成的，将在不锈钢基板上形成的无定形硅太阳能电池元件串联起来，并将它们用耐候性树脂与设在背面的GALUVALUME(铝锌合金镀层钢板的商品名)钢板密封在一起，每个组件弯成板条加固咬口式屋顶形状，如此得到的两个与建筑材料成整体的太阳能电池组件通过一空隙设置在底座部件上，其中从太阳能电池组件背面伸出的部分电缆强制接触底座部件。下面进行详细描述。
先参照图1和2描述无定形硅太阳能电池30的生产程序。
在厚为0.1mm的干净的卷形长不锈钢基板(导电基板31)上，溅射一层厚5000埃的含1％Si的Al层(背面反射层32)。然后以如下方式形成n/i/p型无定形硅半导体层(半导体层33)，即用等离子CVD法顺次形成分别为300埃，4000埃和100埃厚的n型半导体层，i型半导体层和p型半导体层，其中n型半导体利用PH3，SiH4和H2气体形成，i型半导体利用SiH4和H2气体形成，p型半导体利用B2H6，SiH4和H2气体形成。
随后，由电阻加热蒸发法形成厚800埃的ITO层(透明导体层34)，由此形成无定形硅太阳能电池元件。随后用压机将上述长太阳能电池元件冲压成图1所示的形状，由此形成若干太阳能电池窄条40。在压机所形成的太阳能电池窄条40的截断面中，太阳能电池窄条40被挤压造成ITO电极34与不锈钢基板31之间的短路。
为了将ITO电极34与不锈钢基板31在短路状态电绝缘，在每个太阳能电池元件的ITO电极34周边部分如图1和2设置绝缘部分38，该绝缘部分38用于分离ITO电极34的周边部分。这样就形成了电力发生区域和周边部分的非电力发生区域。对ITO的分离具体如下进行。首先，将具有蚀刻选择性以溶解ITO，而不能溶解无定形硅半导体的蚀刻剂(如FeCl3溶液)丝网印刷在ITO周边上，稍微靠向每个太阳能电池窄条40截面的内侧，以溶解ITO，随后用水清洗每个窄条，由此形成ITO电极34的绝缘部分38。
随后将含有聚酯树脂粘合剂(Du Pont公司的“5007”)的银糊丝网印制成栅极35，以在ITO电极34上汇聚电力。将作为栅极35的集电极的镀锡铜丝36垂直于栅极35放置。然后将作为粘结银墨37的EMARSON & CUMING，INC的“C-220”滴在与栅极35的交叉点上，在150℃温度下烘干30分钟，由此将栅极35与镀锡铜丝36连接起来。在这种情况下，在镀锡铜丝36下的不锈钢基板31上设有聚酰亚胺带41，以防止镀锡铜丝36接触不锈钢基板31的端面。
在上述具有无定形硅太阳能电池元件的太阳能电池窄条40中用磨床除去非电力发生区域中的部分ITO层/a-Si层，以露出不锈钢基板31，再用点焊机将铜箔42焊在暴露部分。图2是图1沿2-2剖线的横截面示意图。
通过将太阳能电池窄条40a的镀锡铜丝36焊到太阳能电池窄条40b的铜箔42上，从而将上述太阳能电池窄条如图3串联在一起。这样将每个相邻的太阳能电池窄条40c，40d的镀锡铜丝36与铜箔42用相同方法焊接，而将四个太阳能电池窄条40a，40b，40c，40d串联在一起。
在太阳能电池的背面上，太阳能电池的正、负极引出部分彼此靠近。
这样，如图4A和4B所示，顺次层压0.8mm厚的GALVALUME钢板61/EVA62/上述串联的太阳能电池元件63/EVA62/50μm厚的乙烯-四氟乙烯共聚物的非取向氟树脂膜“Aflex(Asahi Glass CO.，Ltd生产的)”64，用真空层压机在150℃温度下熔化EVA(填料)薄板，随后用耐候性树脂密封太阳能电池组件60。
其中，在GALVALUME钢板61上预先穿孔以形成两个彼此靠近的孔71(见图5)，以从中引出端线。
顺便提一下，将氟树脂膜64的结合面预先经等离子处理，以加强与EVA62的粘结力。太阳能电池元件63串联而成的尺寸略比背面的GALVALUME钢板61和氟树脂膜64的尺寸小，因为太阳能电池组件60的边缘部分在以后步骤中将弯曲。此例中所用氟树脂膜64的拉伸伸长率不小于250％。
如图5所示，正、负端的电线72暴露在太阳能电池组件背面上的GALVALUME钢板61中的两个端线引出孔71之外，随后由硅氧烷树脂与接线盒65连接，以盖住两个端线引出孔71。
接线盒65有孔，孔中穿有将太阳能电池组件彼此电连接的连接线。将聚硅氧烷填充物注入孔中以防止水渗入连接线如电缆与接线盒65之间的缝隙中。
如图6所示，用弯曲机将太阳能电池组件60的边缘向上弯曲，由此形成与建筑材料成整体的板条加固咬口式屋顶型太阳能电池组件。
如图7所示，在支撑件11上设有底座部件12，上述两个板条加固咬口式屋顶型太阳能电池组件通过C型隔离钢件13安装于其上，由此形成板条加固咬口式屋顶型太阳能电池整体包敷装置。
用固定夹14将太阳能电池组件固定在隔离钢件13上，加上覆盖件15以盖住它们。用连接线16和17电连接两个太阳能电池组件60a，60b。
将两个太阳能电池组件60a，60b串联电连接。具体而言，太阳能电池组件60a的正极用连接线16连在太阳能电池组件60b的负极上，而太阳能电池组件60b的正极由连接线17连在太阳能电池组件60a的负极上。
在接线盒65内侧，负载电阻器连在太阳能电池组件60b的正极背面金属线与连接线17的连接部分之间，这样可以在距最佳操作点很近的操作点操作太阳能电池元件。
下面假设太阳能电池组件暴露在阳光，风，雨水中，在屋顶放置很长时间，进行加速试验，重物18放在连接线16上，以保证连接线16与底座部件12之间的接触。在该状态下按如下进行加速试验。
(1)将图7中的太阳能电池整体包敷装置置于1SUN的光照下辐照1000小时，以促进太阳能电池的初始破坏，并稳定太阳能电池组件的性能。
(2)测出太阳能电池组件的的初始输出量。
(3)将太阳能电池整体包敷装置放在温度为85℃，相对湿度为85％的高温高湿室中达500小时。
(4)移开重物18，将太阳能电池组件60a，60b从隔离钢件13上拆下。
(5)将连接线16绕直径为20mm的圆柱体缠10000圈。
(6)将它放在3SUN的光照耐候实验仪内达3000小时。
(7)在加速试验后测量太阳能电池组件的输出量。
上述加速试验对太阳能电池组件连接线16，17的各种增塑剂进行，每次测试中还要测试底座部件12的各种材料和太阳能电池的输出保留率。其中太阳能电池输出保留率定义为加速试验后太阳能电池组件的输出相对于加速试验前太阳能电池组件输出的百分比。
具体而言，连接线16，17(电导线)为具有2mm2横截面积的导体且其最终外径为6.4mm的交联聚乙烯绝缘的聚氯乙烯带护套电缆，护套部分(外包材料)的聚氯乙烯中所含的增塑剂可以是各种增塑剂。具体制备有采用不同增塑剂的五种型式的系统：用DOP(邻苯二甲酸二辛酯)的系统，用分子量为2000的癸二酸类聚酯增塑剂(聚酯类增塑剂)的系统，用磷酸三甲苯酯(磷酸酯类增塑剂)的系统，用柠檬酸三正丁酯(脂肪酸酯类增塑剂)的系统和用环氧硬脂酸烷基酯(环氧类增塑剂)的系统。
每种增塑剂的混合量为40重量份/100重量份的聚氯乙烯。
底座部件为沥青防水板，聚氯乙烯板，聚氨酯绝缘体，聚苯乙烯绝缘体，每一种都与上述不同增塑剂的带护套电缆结合进行测试，所述电缆护套是交联聚乙烯绝缘的聚氯乙烯。
防水沥青板的底座部件为TAJIMA ROOFING CO.，LTD的“MitsuboshiAsphalt Roofing”。聚氯乙烯板的底座部件为Matsushita ElectricWorks，Ltd.的“Hitonton”，聚氨酯绝缘体的底座部件为Achilles Corp.的“Achilles Board”。聚苯乙烯绝缘体的底座部件为KANEKA CORP。的“Kanelite Foam”。
测试结果如表1所示。
                            表1
(加速试验后的输出保留百分比)
  连接线的增塑剂                           DOP增塑剂
  底座材料   防水沥青板   聚氯乙烯板   聚氨酯绝缘体   聚苯乙烯绝缘体
  输出保留百分比(％)   5％   3％   2％   7％
  连接线的增塑剂                     聚酯类增塑剂
  底座材料   防水沥青板   聚氯乙烯板   聚氨酯绝缘体   聚苯乙烯绝缘体
  输出保留百分比(％)   90％   91％   95％   97％
  连接线的增塑剂                  磷酸酯类增塑剂
  底座材料   防水沥青板   聚氯乙烯板   聚氨酯绝缘体   聚苯乙烯绝缘体
  输出保留百分比(％)   96％   96％   98％   92％
  连接线的增塑剂                     脂肪酸酯类增塑剂
  底座材料   防水沥青板   聚氯乙烯板   聚氨酯绝缘体   聚苯乙烯绝缘体
  输出保留百分比(％)   103％   90％   93％   97％
  连接线的增塑剂                        环氧类增塑剂
  底座材料   防水沥青板   聚氯乙烯板   聚氨酯绝缘体   聚苯乙烯绝缘体
  输出保留百分比(％)   98％   94％   97％   96％
在用DOP增塑剂作为聚氯乙烯外包体的增塑剂的系统中，与所有底座材料结合情况下，加速试验之后的太阳能电池组件的输出基本为0。
检测正负极引出部分之间的电阻，证实正负极引出部分的连接线之间存在短路。
打开太阳能电池组件的接线盒以检测内部，发现太阳能电池组件的端线引出部分渗漏，从而导致暴露在端线引出孔71内的正负端线72短路，如图5所示。
当太阳能电池组件接线盒内由于渗漏而发生短路时，该太阳能电池组件在上述加速试验之后没有输出，因此用干燥机彻底干燥该短路部分，然后再测量每个太阳能电池的输出。
测试结果如表2所示。
                                表2
(用干燥机干燥后的输出保留百分比)
  连接线的增塑剂                          DOP增塑剂
  底座材料   防水沥青板   聚氯乙烯板   聚氨酯绝缘体   聚苯乙烯绝缘体
  输出保留百分比(％)   78％   83％   80％   82％
用干燥机干燥短路部分后，太阳能电池组件的输出保留率回升到约80％，如表2所示。
另一方面，在聚氯乙烯外包件为使用具有分子量为2000的癸二酸类聚酯增塑剂(聚酯类增塑剂)的系统，使用磷酸三甲苯酯(磷酸酯类增塑剂)的系统，使用柠檬酸三正丁酯(脂肪酸酯类增塑剂)和使用环氧硬脂酸烷基酯(环氧类增塑剂)的系统情况下，可以看到加速试验后太阳能电池组件的输出很少降低，与底座部件的类型无关。对加速试验后没有输出的太阳能电池组件进行研究，发现接触底座部件的电缆的外包材料变得相当硬，在部分连接线中发生银纹或裂纹。
从这些结果中推断会有下列现象发生。当将DOP作为增塑剂用于聚氯乙烯连接线时，连接线与底座部件的长期接触可能导致聚氯乙烯连接线的增塑剂DOP迁移入底座部件，从而使聚氯乙烯连接线劣化，并降低其柔韧性，由此造成部分聚氯乙烯树脂产生银纹或裂纹，在日照耐候实验仪中的加速试验(假定将其长期放置在室外)使水渗入裂缝中，并通过毛细作用由连接线外包材料的缝隙渗入接线盒，导致接线盒中的太阳能电池组件的短路。水还可以通过端部的孔渗入太阳能电池元件，从而降低太阳能电池组件的性能。
另外，在将DOP增塑剂用于聚氯乙烯覆盖件，并将聚苯乙烯绝缘件用于底座材料的系统中，连接线部分发生银纹或裂纹，聚苯乙烯绝缘件表面被溶解而略微降低。这可能由于聚氯乙烯连接线的DOP迁移入聚苯乙烯绝缘体而溶解了聚苯乙烯。
另一方面，在用分子量为2000的癸二酸类聚酯增塑剂(聚酯类增塑剂)作为聚氯乙烯覆盖件的增塑剂的系统，用磷酸三甲苯酯(磷酸酯类增塑剂)的系统，用柠檬酸三正丁酯(脂肪酸酯类增塑剂)的系统和用环氧硬脂酸烷基酯(环氧类增塑剂)的系统中，很少存在增塑剂从聚氯乙烯覆盖件迁移入底座部件的情况，与底座部件的类型无关，因此不会产生连接线的银纹或裂纹。由此这些系统可使太阳能电池组件具有稳定的性能，即使它们长期暴露在类似室外的环境中。
(实施例2)
在实施例1中是将无定形硅太阳能电池用作太阳能电池元件，此例为用结晶硅太阳能电池制成玻璃封接的太阳能电池组件，两个这样的太阳能电池组件通过一空隙安装在不同材料的底座部件中，方式与实施例1类似，其中当部分电缆从太阳能电池组件的背面引出，强制与底座部件接触时，进行加速试验，并检测太阳能电池组件的性能。下面参照图8详细描述。
太阳能电池元件为单晶硅太阳能电池。当栅极接上后，两个单晶硅太阳能电池元件串联在一起。串联的单晶硅太阳能电池21由玻璃表面部件22，中间夹有铝箔的防潮氟树脂背面加强部件23和作为填料的EVA24来封接，由此形成太阳能电池组件。
通过在夹有铝箔的防潮氟树脂(Tedlar(Du Pont公司生产)/铝箔/Tedlar)中穿两个类似于实施例1的端线引出孔，从中将正负极引出，从而形成太阳能电池组件的端线引出部分。接线盒65与连接线16，17以类似于实施例1的方式连接。
两个太阳能电池组件20a，20b放在框架25中，再将框架25安装在底座部件12和支撑件11上。
连接线16，17电连接两个太阳能电池组件。此处如实施例1将两个太阳能电池组件串联。如实施例1在接线盒65上连上负载电阻器，从而可以在靠近最佳操作点的操作点操作太阳能电池。
假设将太阳能电池组件在屋顶上或类似位置暴露在室外阳光、风雨中，在此环境下进行加速试验，在连接线16上放置重物18，以保证连接线16与底座部件12之间的接触。类似于实施例1在该状态进行加速试验。
连接线16，17(电导线)与底座部件12的具体材料与实施例1相同。结果如下。
在用DOP(邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯)作为连接线覆盖件的聚氯乙烯树脂的增塑剂的系统中，在加速试验后所有太阳能电池组件都短路，且如实施例一样也很少有输出。
另一方面，在用分子量为2000的癸二酸类聚酯增塑剂(聚酯类增塑剂)作增塑剂的系统，用磷酸三甲苯酯(磷酸酯类增塑剂)的系统，用柠檬酸三正丁酯(脂肪酸酯类增塑剂)的系统和用环氧脂肪酸烷基酯(环氧类增塑剂)的系统中，在加速试验后，太阳能电池的输出没有降低，如实施例1。
对加速试验后无输出的太阳能电池组件进行研究，可以发现太阳能电池组件连接线的外包材料变得相当硬，连接线部分发生银纹或裂纹。打开太阳能电池组件的接线盒以检查内部，发现太阳能电池组件的接线引出部分渗漏，如实施例1，从端线引出孔露出的正负端线短路。
(实施例3)
根据实施例2中的工序制备太阳能电池组件，除了将多晶硅作为太阳能电池元件代替单晶硅太阳能电池元件。将这样两个太阳能电池组件放入框架25中，再将框架25安装在底座部件12和支撑件11上。与实施例2类似进行加速试验。
结果为：在将DOP(邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯)用作连接线覆盖件的聚氯乙烯树脂的增塑剂的系统中，与底座部件的类型无关，加速试验后所有太阳能电池组件短路，并且没有输出。
在与其它增塑剂结合中，加速试验后的输出很少降低。
在此例中，对加速试验后没有输出的太阳能电池组件进行研究，发现太阳能电池组件的端线引出部分渗漏，从端线引出孔露出的正负端线短路。
(实施例4)
本例为太阳能电池组件按如图9A，9B所示的水平屋顶形状弯曲，它不同于图6实施例1中根据板条加固咬口式屋顶型太阳能电池组件的弯曲，其中若干水平屋顶太阳能电池组件直接安装在外层屋面板的沥青防水板上。
图9A为水平屋顶型太阳能电池组件90的示意透视图，图9B为沿9A中9B-9B剖线的横截面示意图。标号91表示0.4mm厚的GALVALUME钢板，与实施例1相同，92为EVA，93为无定形硅太阳能电池，94为氟树脂膜，95为接线盒，96为聚氯乙烯电缆。
图10为安装若干上述水平屋顶型太阳能电池组件的顶视图，图11为沿图10中11-11剖线的截面示意图。
如图11所示，上下安装的水平屋顶型太阳能电池组件90由金属固定夹101固定，该固定夹101由螺栓102直接固定在沥青防水板103和外层屋面板104上。
在沥青防水板103上，通过使使用与实施例1中相同的聚酯类增塑剂作为增塑剂的聚氯乙烯电缆96直接定位，相邻的太阳能电池组件可电连接。
如此例所示，本发明的与建筑材料成整体的太阳能电池组件可以直接安装在外层屋顶板上的有机防水板如沥青防水板上，而不用插入框架或隔离部件，且通过利用有机防水板和与建筑材料成整体的太阳能电池组件之间的较窄空隙，太阳能电池的连接线可以直接放在有机防水板上。
如上所述，根据本发明的太阳能电池组件，通过采用包含特殊增塑剂的用于电导线覆盖件的聚氯乙烯类树脂，可以使太阳能电池组件具有优异的长期可靠性，减少电导线的损坏与性能的降低，即使是在电导线与沥青类树脂，聚氯乙烯类树脂，聚苯乙烯类树脂，聚氨酯类树脂或类似材料的防水底座部件接触时。另外，当将太阳能电池组件安装在底座部件上时，因为可以增长电导线的长度，所以能够避免过大的力作用在太阳能电池体与电导线之间的连接部分，由此提高太阳能电池组件的安装操作性。
另外，本发明的太阳能电池组件的电导线既不产生银纹也不产生裂纹，即使电导线与底座部件在室外长期接触，这样可以使太阳能电池整体包敷装置具有优异的长期可靠性。另外，因为可以将与建筑材料成整体的太阳能电池组件直接安装在底座部件上，所以不用框架或隔离部件，尤其是当太阳能电池组件安装在有机防水板，如沥青屋顶上时。由此，新型的太阳能电池整体包敷装置具有优良的稳定性能。

Claims (6)

1、一种太阳能电池整体包敷装置，它包括若干安置在底座部件上的太阳能电池组件，每个组件包括若干串联或并联的太阳能电池元件，该若干太阳能电池组件由电导线串联或并联，其特征在于若干太阳能电池组件由在底座部件与太阳能电池组件之间的电导线电连接，而电导线的外包材料包括聚氯乙烯类树脂，该聚氯乙烯类树脂包含下列材料之一：聚酯类增塑剂，磷酸酯类增塑剂，脂肪酸酯类增塑剂和环氧类增塑剂；所述的底座部件是由从下列材料中选择的材料制成：沥青类树脂，聚氯乙烯类树脂，聚苯乙烯类树脂和聚氨酯类树脂。
2、根据权利要求1所述的太阳能电池整体包敷装置，其特征在于所述的聚酯类增塑剂选自癸二酸类聚酯增塑剂，己二酸类聚酯增塑剂和邻苯二甲酸类聚酯增塑剂。
3、根据权利要求1所述的太阳能电池整体包敷装置，其特征在于所述的聚酯类增塑剂的分子量为500-10000。
4、根据权利要求1所述的太阳能电池整体包敷装置，其特征在于所述的磷酸酯类增塑剂选自磷酸三甲苯酯，磷酸三辛酯。
5、根据权利要求1所述的太阳能电池整体包敷装置，其特征在于所述的脂肪酸酯类增塑剂选自柠檬酸三正丁酯，己二酸二辛酯，壬二酸二辛酯，癸二酸二辛酯，乙酰蓖麻醇酸甲基酯。
6、根据权利要求1所述的太阳能电池整体包敷装置，其特征在于所述的环氧类增塑剂选自环氧硬脂酸烷基酯，环氧化豆油，4，5-环氧四氢邻苯二甲酸异癸酯。
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