CN1271964A - 太阳能电池组件及带该电池的屋顶和该电池电能发生系统 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能电池组件具有包括在所述太阳能电池组件的光接收面一侧的表面部件的最外表面、包括在所述太阳能电池组件的非光接收面一侧的背面部件的最背面、和所述表面部件与所述背面部件之间的光生伏打元件,其特征在于,所述太阳能电池组件具有在所述光生伏打元件和所述背面部件之间的有结构强度的多孔不可燃部件。并提供其中使用所述太阳能电池组件的一种支承太阳能电池的屋顶和其中使用所述太阳能电池组件的太阳能电池电能发生系统。

Description

太阳能电池组件及带该电池 的屋顶和该电池电能发生系统
本发明涉及其中具有光生伏打元件的太阳能电池组件、其中使用所述太阳能电池组件的支承太阳能电池的屋顶和其中使用所述太阳能电池组件的太阳能电池电能发生系统，其中太阳能电池组件具有依次提供在所述光生伏打元件的背面一侧的有结构强度的多孔不燃部件和背面部件。
近年来，在整个世界能源的社会意识和涉及环境的问题都在增长。特别是，已经严肃地讨论了对石油等可能用尽和由于大气中的CO2增加而引起的温室效应地球变热的担心。
在这种情况下，大大增加了对于早些实现能提供清洁能源而不会象热电产生情况那样使CO2累积的电能发生系统的社会需求。
作为这种电能发生系统，公众的注意力已经集中在其中使用包括光生伏打元件(或太阳能电池)的太阳能电池组件的太阳能电池电能发生系统，原因是它通过直接将太阳光转换成所述电能而可以产生洁净的电能，而不会破坏环境，其中所述太阳光在世界各地都是均匀可得到的。
作为用在太阳能电池电能发生系统中的这种光生伏打元件的典型例子，有其中使用晶体硅半导体材料的公知的晶体硅系列光生伏打元件(太阳能电池)和其中使用非晶硅半导体材料的非晶硅系列光生伏打元件(太阳能电池)。
前述太阳能电池组件一般至少包括光生伏打元件组和包括玻璃板或透明树脂膜的表面保护部件，光生伏打元件组包括各被密封树脂密封的串联电连接的多个这种光生伏打元件，表面保护部件或透明树脂膜提供在被密封树脂密封的光生伏打元件组的光接收面一侧上。作为密封树脂，一般使用有机聚合物树脂如EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物)等。
一般通过将这种太阳能电池组件安装在所希望的安装位置而使用它，如安装在容易均匀接收太阳光的建筑物屋顶上，以便获得电能。在这种方式中使用的太阳能电池组件被构形为屋顶一体式太阳能电池组件、屋顶上安装型太阳能电池组件、支架上安装型太阳能电池组件等形式。
在安装位置是大面积如建筑物的屋顶的情况下，一般采取如下方式：多个给定太阳能电池组件安装在其上，同时互相电连接以在其上建立太阳能电池组件阵列。
在具有上述构形的多个太阳能电池组件按上述方式安装在建筑物屋顶上的情况下，已经被指出容易发生下面将要介绍的问题。
这就是，日本未审查专利公开No.86066/1996(以下称为文献1)介绍了这样的情况，其中包括按顺序从光接收面一侧堆叠的回火玻璃板、填充树脂(包括EVA)、光生伏打元件(光生伏打元件组)、填充树脂(包括EVA)和分层部件(包括PVF(聚氟乙烯)膜/Al箔/PVF膜)的多个太阳能电池板按上述方式安装在建筑物屋顶上，当在建筑物附近发生火灾时，火蔓延到该建筑物，并且位于屋顶的屋檐侧的太阳能电池板暴露于火焰或从蔓延的火辐射的热量，太阳能电池板的玻璃板可能会由于火焰或热量而破裂，并且它们的包括EVA的填充树脂被热熔化或燃烧，流到外面。
日本未审查专利公开No.148614/1997(以下称为文献2)介绍了这样的情况，其中包括按顺序从光接收面一侧堆叠的回火玻璃板、填充树脂(包括EVA)、光生伏打元件(光生伏打元件组)、填充树脂(包括EVA)和分层部件(包括PVF膜/Al箔/PVF膜)的多个太阳能电池组件按上述方式安装在建筑物屋顶上，当在建筑物附近发生火灾并且火蔓延到该建筑物时，太阳能电池组件可能暴露于从蔓延的火辐射的热量或火焰，它们的作为前面保护部件的玻璃板由于热量或火焰而破裂，破裂的玻璃板散射，或者它们的包括EVA的填充树脂被热熔化，流到外面，引起屋顶基底上着火。
文献1和2中提到的那些问题和从中推断的其它问题概括如下。
对于安装在建筑物的屋顶上的具有上述构形的太阳能电池组件，当在建筑物附近着火并且火焰蔓延到该建筑物时，(i)它们的玻璃板由于从蔓延的火焰辐射的热量或火焰而破裂，而且破裂的玻璃板会散射；(ii)当玻璃板破裂时，包括EVA的填充树脂由于热量而被加热熔化，燃烧或流到外面；(iii)当热熔化的EVA流出并到达屋顶基底，屋顶基底将燃烧；(iv)当包括EVA的填充树脂热熔化并燃烧时，不仅散射的玻璃板碎片而且被填充树脂密封的光生伏打元件都将掉到屋顶基底上。
另外，日本未审查专利公开No.64396/1997(以下称为文献3)公开了一种太阳能电池组件，该太阳能电池组件包括主体和密封部件，主体包括有提供在透明玻璃板和不燃背面部件之间的粘接到其表面上的导电透明膜和粘接到其背面的导电膜的太阳能电池，提供的密封部件用于使所述主体的周边部分防水。但是，在文献3中所述的太阳能电池组件的制造中，在形成太阳能电池之后，借助粘合剂粘接不燃背面部件。因此缺点是太阳能电池组件的生产率低和太阳能电池组件的成本高。
日本未审查专利公开No.69646/1997(以下称为文献4)公开了一种太阳能电池组件，该太阳能电池组件包括用位于其光接收面一侧的透明板和位于其背面一侧上的背面覆盖件覆盖的太阳能电池，其中在所述太阳能电池和所述透明板之间或/和所述太阳能电池和所述背面覆盖件之间提供用包括EVA等的粘合树脂浸渍的网状体。作为所述网状体，有在文献4中提到的玻璃纤维无纺材料等。文献4介绍了因为包括EVA等的粘合树脂被浸渍在包括玻璃纤维无纺材料的网状体中，在燃烧测试中粘合树脂可以防止该网状体掉下来并防止其燃烧，因此，太阳能电池组件是耐火的或不燃烧的；而且，太阳能电池组件可以用做屋顶材料。但是，对于文献4中所述的太阳能电池组件，其缺点是，在太阳能电池组件安装在屋顶上并且粘合树脂(EVA)由于在屋顶附近发生火灾而完全烧完时，太阳能电池等主要由于太阳能电池的重量而掉到屋顶的屋顶盖板上。
日本未审查专利公开No.302942/1996(以下称为文献5)公开了一种包括太阳能电池组件(太阳能电池板)的结构，该太阳能电池组件具有提供在其中的太阳能电池主体和提供在所述太阳能电池组件下面一侧的不燃部件，同时在所述太阳能电池主体和所述不燃部件之间有间隔，或者在所述太阳能电池主体和所述不燃部件之间没有所述间隔。在不燃部件提供在下面一侧同时在太阳能电池主体和不燃部件之间有间隔的情况下，缺点是需要采取这样的工序，即首先制造太阳能电池组件，之后，提供不燃部件，正因为这个原因，需要太多的时间。文献5介绍了在不燃部件提供在太阳能电池组件的下面一侧以便在太阳能电池主体和不燃部件之间没有间隔的情况下，具有多个通气孔的不燃部件用做该不燃部件。在这种情况下，缺点是，在太阳能电池组件长时间地保持在高温环境条件下时，作为太阳能电池主体的填充树脂的EVA容易通过不燃部件的通气孔泄漏出去，因此会使包括EVA的粘性材料泄漏出去。而且还有这样的缺点，即由于不燃部件的通气孔，太阳能电池组件的防潮性能下降，因而太阳能电池组件的可靠性下降。文献5还介绍了穿孔金属用做不燃部件。在这种情况下，有太阳能电池组件变重的缺点。
日本未审查专利公开No.227102/1998(以下称为文献6)公开了一种太阳能电池组件，该太阳能电池组件在光接收面一侧上提供有用于保证安全的嵌丝玻璃部件。对于这种太阳能电池组件，其缺点是，由于嵌丝玻璃部件位于太阳能电池组件的光接收面一侧，太阳能电池组件的透光性下降，因此太阳能电池组件的光电转换效率下降。虽然由于使用嵌丝玻璃部件而在其附近发生火灾时没有玻璃碎片散射，但是太阳能电池组件具有在下面将介绍的缺点。即，在着火时嵌丝玻璃部件容易发生爆裂，并在发生爆裂时，火容易通过嵌丝玻璃部件的爆裂部分进入太阳能电池组件，使太阳能电池组件的包括EVA的填充树脂的内部着火，结果，光生伏打元件和嵌丝玻璃部件爆裂时产生的玻璃碎片掉出来。
本发明旨在解决现有技术中的前述问题，并提供满足下面将介绍的要求的太阳能电池组件、其中使用所述太阳能电池组件的支承太阳能电池的屋顶和其中使用所述太阳能电池组件的太阳能电池电能发生系统。
上述要求是：(1)即使在太阳能电池组件燃烧时，光生伏打元件和其表面部件不会掉到屋顶盖板上，(2)确保太阳能电池组件是防潮的和高度可靠的，(3)太阳能电池组件的重量轻，(4)可以按高的生产率容易地制造太阳能电池组件，和(5)太阳能电池组件价格合理。
本发明的另一目的是提供太阳能电池组件，该太阳能电池组件具有包括在所述太阳能电池组件的光接收面一侧的表面部件的最外表面、包括在所述太阳能电池细件的非光接收面一侧的背面部件的最背面和所述表面部件和所述背面部件之间的光生伏打元件，其特征在于，所述太阳能电池组件具有在所述光生伏打元件和所述背面部件之间的有结构强度的多孔不可燃部件。
本发明的又一目的是提供包括固定于屋顶盖板上的太阳能电池组件的支承太阳能电池的屋顶，所述太阳能电池组件具有包括在所述太阳能电池组件的光接收面一侧的表面部件的最外表面、包括在所述太阳能电池组件的非光接收面一侧的背面部件的最背面、和所述表面部件和所述背面部件之间的光生伏打元件，其特征在于，所述太阳能电池组件具有在所述光生伏打元件和所述背面部件之间的有结构强度的多孔不燃部件。
本发明的再一目的是提供包括太阳能电池组件和与所述太阳能电池组件电连接的电能转换装置的太阳能电池电能发生系统，所述太阳能电池组件具有包括在所述太阳能电池组件的光接收面一侧的表面部件的最外表面、包括在所述太阳能电池组件的非光接收面一侧的背面部件的最背面、和所述表面部件和所述背面部件之间的光生伏打元件，其特征在于，所述太阳能电池组件具有在所述光生伏打元件和所述背面部件之间的有结构强度的多孔不燃部件。
图1(a)是表示根据本发明的太阳能电池组件的例子的示意透视图。
图1(b)是沿着图1(a)中的线A-A’截取的示意剖视图，表示图1(a)中所示的太阳能电池组件的内部结构的例子。
图1(c)是沿着图1(a)中的线A-A’截取的另一示意剖视图，表示图1(a)中所示的太阳能电池组件的内部结构的另一例子。
图2是表示在根据本发明的太阳能电池组件的制造中用于要堆叠的层叠材料的构成的例子的示意剖视图。
图3(a)是根据本发明的太阳能电池组件的另一例子的示意透视图。
图3(b)是沿着图3(a)中的线B-B’截取的示意剖视图，表示图3(a)中所示的太阳能电池组件的内部结构的例子。
图4是表示根据本发明的支承太阳能电池的屋顶的例子的示意剖视图。
图5是根据本发明的支承太阳能电池的屋顶的例子的示意剖视图。
本发明的是为了解决在现有技术中发现的问题并实现上述目的。
如上所述，本发明提供一种太阳能电池组件，该太阳能电池组件具有包括在所述太阳能电池组件的光接收面一侧的表面部件的最外表面、包括在所述太阳能电池组件的非光接收面一侧的背面部件的最背面、和所述表面部件和所述背面部件之间的光生伏打元件，其特征在于，所述太阳能电池组件具有在所述光生伏打元件和所述背面部件之间的有结构强度的多孔不燃部件。
在本发明中使用的有结构强度的所述多孔不燃部件最好包括选自金属网状部件、不燃纺织纤维部件、多孔陶瓷部件和拉制金属网(expanded metal)部件的部件。
本发明中的术语“有结构强度的多孔不燃部件”意思是该多孔不燃部件具有这样的强度，即对于位于多孔不燃部件之上的表面部件和光生伏打元件，即使在它们的总重量施加于多孔不燃部件上时，该多孔不燃部件保持其原状而不会被损坏并仍然用于支撑光生伏打元件和表面部件，同时防止它们掉出来。
本发明中的术语“具有低结构强度的材料”指的是这样的材料，即它具有低于多孔不燃部件的所述强度的强度，在表面部件和光生伏打元件的总重量施加于该材料时，该材料不能承受施加于其上的这种重量会使光生伏打元件和表面部件掉出来。
下面将介绍按上述构成的太阳能电池组件的优点。
(1)通过在光生伏打元件和背面部件之间提供有结构强度的多孔不燃部件，即使在太阳能电池组件着火时，光生伏打元件和表面部件不会掉到非光接收面一侧，即屋顶盖板上。
(2)通过提供背面部件，确保了太阳能电池组件的防潮性能，并提高了太阳能电池组件的可靠性。特别是，由于具有有结构强度的多孔不燃部件和在太阳能电池组件的非光接收面一侧的背面部件，可以使太阳能电池组件变轻，同时使太阳能电池组件获得耐火性或不燃性和防潮性。
(3)作为有结构强度的多孔不燃部件，最好是使用选自金属网状部件、不燃纺织纤维部件、多孔陶瓷部件和拉制金属网部件的部件，通过使用这种部件作为有结构强度的多孔不燃部件，可以进一步提高上面(1)和(2)中所述的优点，并且太阳能电池组件的重量变得更轻。
(4)本发明的太阳能电池组件中的光生伏打元件借助于包括有机聚合物树脂的密封树脂而被树脂密封。最合适的是使用EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物)作为密封树脂。一般EVA已经用做太阳能电池组件中的密封材料(填充剂)，因此，在可靠性上是很令人满意的。这样，其光生伏打元件用EVA密封的太阳能电池组件的可靠性是很令人满意的。此外，EVA价格较便宜。因而，可以降低太阳能电池组件的制造成本。
(5)作为本发明的太阳能电池组件的表面部件，最好使用玻璃部件。使用玻璃部件作为表面部件，可以使太阳能电池组件不仅耐气候性而且抗外部擦伤性都很优异。另外，包括玻璃部件的表面部件的防潮性很好，因此可以保护太阳能电池组件的光生伏打元件不让潮气进入。这种情况可以提高太阳能电池组件的可靠性。
如上所述，本发明还提供包括固定于屋顶盖板上的太阳能电池组件的支承太阳能电池的屋顶，所述太阳能电池组件具有包括在所述太阳能电池组件的光接收面一侧的表面部件的最外表面、包括在所述太阳能电池组件的非光接收面一侧的背面部件的最背面、和所述表面部件和所述背面部件之间的光生伏打元件，其特征在于，所述太阳能电池组件具有在所述光生伏打元件和所述背面部件之间的有结构强度的多孔不燃部件。
支承太阳能电池的屋顶具有与前面关于本发明的太阳能电池组件所述的那些优点相同的优点。而且由于支承太阳能电池的屋顶提供在建筑物屋顶上，容许入射光有效地进入支承太阳能电池的屋顶的内部，而支承太阳能电池的屋顶呈现满意的光电转换效率。
本发明还提供包括太阳能电池组件和与所述太阳能电池组件电连接的电能转换装置的太阳能电池电能发生系统，所述太阳能电池组件具有包括在所述太阳能电池组件的光接收面一侧的表面部件的最外表面、包括在所述太阳能电池组件的非光接收面一侧的背面部件的最背面、和所述表面部件和所述背面部件之间的光生伏打元件，其特征在于，所述太阳能电池组件具有在所述光生伏打元件和所述背面部件之间的有结构强度的多孔不燃部件。
本发明的太阳能电池电能发生系统使用了防止光生伏打元件和表面部件掉出来的防火性能优异的太阳能电池组件用于产生电能。因此，太阳能电池电能发生系统的安全性和耐久性很好，并且具有满意的电能发生效率。
下面将参照附图详细介绍本发明。
图1(a)是表示根据本发明的太阳能电池组件的例子的示意透视图。图1(b)是沿着图1(a)中的线A-A’截取的示意剖视图，表示图1(a)中所示的太阳能电池组件的内部结构的例子。图1(c)是沿着图1(a)中的线A-A’截取的另一示意剖视图，表示图1(a)中所示的太阳能电池组件的内部结构的另一例子。在图1(a)-1(c)，标号100表示整个太阳能电池组件。标号101表示包括光生伏打元件组的光生伏打元件，光生伏打元件组包括互相串联或并联电连接的多个光生伏打元件(在本例中这些光生伏打元件是串联电连接的)。光生伏打元件101被粘合有机聚合物树脂102密封。其中密封有光生伏打元件101的粘合有机聚合物树脂102的层的光接收面一侧被表面部件103覆盖，其中表面部件103粘接到粘合有机聚合物树脂102的所述层上。其中密封有光生伏打元件101的粘合有机聚合物树脂102的层的非光接收面一侧被背面部件105覆盖。在其中密封有光生伏打元件101的粘合有机聚合物树脂的层和背面部件105之间通过粘合有机聚合物树脂102提供有结构强度的多孔不燃部件104。标号106表示框架部件。框架部件106提供有突出到背面部件105的背侧的突出部分106’。标号107(见图1(c))表示提供在框架部件106上并与突出部分106’分开的凸起。
下面介绍本发明的太阳能电池组件的每个构件。
光生伏打元件：
对于用在本发明中的光生伏打元件101没有特殊限制。光生伏打元件101一般至少包括形成在具有导电表面的衬底上的光电转换层。该光电转换层可以包括硅半导体材料、化合物半导体材料等。硅半导体材料可以包括单晶硅半导体材料、多晶硅半导体材料、非晶硅半导体材料等。
为了获得所希望的电压和所希望的电流，希望光生伏打元件101包括光生伏打元件组，该光生伏打元件组包括互相串联电连接的多个光生伏打元件，如图1(a)-1(c)所示。在分别形成在包括玻璃板或膜的衬底上的多个光生伏打元件互相串联电连接的情况下，可以借助激光构图技术等来进行它们的串联电连接。
有机聚合物树脂：
有机聚合物树脂102用于用树脂覆盖存在于光生伏打元件101上的凸凹不平和保护光生伏打元件免受恶劣外部环境，如温度变化、潮湿、外部撞击等。因而，要求有机聚合物树脂102的耐气候性、粘附性、耐热性、耐冷性和抗撞击性优异，并且封装性能也良好。满足这些要求的这种有机聚合物树脂的优选特殊例子是EVA(乙烯乙酸乙烯酯)、EMA(乙烯-异丁烯酸盐共聚物)、EEA(乙烯-丙烯酸乙酯共聚物)、聚烯(polyolefin)树脂，如聚乙烯醇缩丁醛树脂、氨基甲酸乙酯树脂、硅酮树脂、和氟树脂。
这些树脂中，EVA是最适合的原因如下。一般使用EVA作为常规太阳能电池组件的覆盖材料。EVA可以实现高度可靠地覆盖光生伏打元件而不改变对于光生伏打元件的常规覆盖的构成件。并且一般可以以合理价格得到EVA。
表面部件：
表面部件103位于太阳能电池组件100的最外表面上，用于保护太阳能电池组件的内部不被外部外来杂质污染，保护太阳能电池组件的内部不被外部地擦伤，和保护太阳能电池组件的内部不让潮气进入并且不受外边压力影响。在这种情况下，表面部件103必须在透光性、耐气候性(包括抗潮气性能)、抗污染性、物理强度和耐久性上都优异。因此，表面部件103必须包括满足这些要求的材料。这种材料的优选特殊例子是玻璃部件、氟树脂膜、和丙烯酸树脂膜。对玻璃部件的种类没有特殊限制。但是，鉴于蓝色区域中的透光性、物理强度、和抗冲击性，回火玻璃部件是最优选的。在光生伏打元件形成在包括玻璃板或膜的衬底上的情况下，可以使所述衬底用做表面部件。
背面部件：
背面部件105位于太阳能电池组件100的最背面，并用于保护光生伏打元件101不让潮气从外部进入。当在高温环境条件下使用太阳能电池组件时，背面部件105还用于防止有机聚合物树脂102变软呈粘稠状态。因此，背面部件105最好包括有防潮性并能将其中密封有光生伏打元件101的有机聚合物树脂102的层与外部环境隔离的材料。作为这种材料的优选特殊例子，有上述复合膜，如包括被氟树脂膜夹在其中的铝箔的复合膜(具体地说，是包括氟树脂膜/铝箔/氟树脂膜的复合膜)，包括被铝箔夹住的氟树脂膜(具体地说，是包括铝箔/氟树脂膜/铝箔/氟树脂膜/铝箔的复合膜)，等等。这些复合膜具有低结构强度。
此外，当金属钢板用做背面部件105时，虽然金属钢板的前述防潮性满意，在玻璃部件用做表面部件103时会产生问题，即太阳能电池组件变得很重。此外，在作为其表面部件103包括玻璃部件的太阳能电池组件的背面部件105的情况下，使用金属钢板，表面部件和背面部件都难以变形。在这种情况下，为了只用作为有机聚合物树脂102的EVA充分密封光生伏打元件101的凸凹不平，必须使用EVA，使用的量应该满足在EVA内足以吸收光生伏打元件的凸凹不平。为此，需要使用大量的EVA。这就不希望地增加了材料成本。此外，EVA是有高燃烧能的材料。因而，不希望使用大量的EVA。因此，最好尽可能少量使用EVA。
在本发明的优选实施例中，任何上述这种复合膜都可用做背面部件105。在复合膜用做背面部件105的情况下，希望复合膜跟随光生伏打元件101的凸凹不平，可以用少量EVA充分密封光生伏打元件的凸凹不平。因此，不需要象上述情况那样使用大量的EVA。这就可以防止由于EVA所具有的高燃烧能引起的问题，还防止材料成本增加。
此外，鉴于提高太阳能电池组件100的生产率，最好使用这种复合膜作为背面部件105。就是说，在玻璃部件(玻璃板)用做表面部件103和金属钢板用做背面部件105的情况下，由于作为表面部件的玻璃板和作为背面部件的金属钢板较重，在制造太阳能电池组件的真空层叠工艺中，用于制造所述太阳能电池组件的堆叠体的除气可能不充分，所得到的太阳能电池组件由于所述不充分除气而可能具有缺陷。这种情况将导致太阳能电池组件的生产率下降。
但是，在任何上述复合膜用做背面部件的情况下，用于制造本发明的太阳能电池组件的层叠部件从作为表面部件的层叠部件开始依次按顺序堆叠，形成堆叠体，并在减压下对堆叠体进行热压键合处理，由于位于堆叠体上部的作为背面部件等的复合膜较轻，因此可以在热压键合处理中充分进行堆叠体的除气。这就可以在单个工艺中以高生产率有效和容易地制造根据本发明的其中粘接有背面部件的完整太阳能电池组件。因此，制造根据本发明的太阳能电池组件的步骤数量比用单独步骤分开地将不燃部件等固定到所述太阳能电池组件的非光接收面一侧而制造太阳能电池组件的情况少。因而，前者的生产率比后者的高。
有结构强度的多孔不燃部件：
如上所述，在光生伏打元件101(被密封在有机聚合物树脂102的层中)和背面部件105之间提供具有结构强度的多孔不燃部件104。多孔不燃部件104的功能是，在太阳能电池组件附近发生火灾，并且火蔓延到太阳能电池组件和其中密封有光生伏打元件101的有机聚合物树脂102(包括EVA等)的层烧着的情况下，防止光生伏打元件101和表面部件103(例如包括玻璃部件)掉到太阳能电池组件的非光接收面一侧上。
作为有结构强度的多孔不燃部件104，可选择使用金属网状部件、不燃纺织纤维部件、多孔陶瓷部件、和拉制金属网部件。
包括任何这些部件的多孔不燃部件104具有大量小孔。因此，与不是多孔和没有孔的金属钢板等相比，多孔不燃部件很轻。
多孔不燃部件104的上述大量小孔尺寸最好与作为密封树脂(有机聚合物树脂)的EVA等在熔化状态的表面张力有关，不容许熔化的EVA等穿过。在这种情况下，当在太阳能电池组件附近着火并且作为密封树脂的EVA等由于从火焰辐射的热量而熔化时，可以防止熔化的EVA等穿过多孔不燃部件104流到太阳能电池组件的非光接收面一侧上。
现在，用作多孔不燃部件104的上述拉制金属网部件具有基本上贯穿其整个面积的大量的小金属突出部分。因此，拉制金属网部件对于其自身重量来说具有很大的结构强度，因而它是作为多孔不燃部件104的优选部件。与金属材料相比，上述多孔陶瓷部件具有很高的熔点，因此是作为多孔不燃部件104的优选部件。鉴于限容易在其中形成不容许前述熔化EVA等穿过的大量小孔，上述金属网状部件和不燃纺织纤维部件也特别优选用做多孔不燃部件104。
如上所述，多孔不燃部件104是多孔的并具有大量小孔。正因为这个原因，多孔不燃部件用于保证在本发明的太阳能电池组件的制造工艺中很好地除气。因此，在太阳能电池组件的制造过程中，防止气泡留在密封光生伏打元件的密封树脂中，并能保证对制造的太阳能电池组件很好的除气。
另外，在太阳能电池组件附近着火，火焰蔓延到太阳能电池组件并且太阳能电池组件烧着的情况下，当太阳能电池组件的密封树脂是例如EVA时，产生一氧化碳等。
在燃烧中产生的这种气体也穿过多孔不燃部件104的大量小孔流到太阳能电池组件的外面，因此，所述气体不会留在太阳能电池组件中。因而不会使太阳能电池组件的内部压力由于这种气体而增加。这样，就可以防止太阳能电池组件受到大的损坏，即表面部件掉到其非光接收面一侧上。
此外，多孔不燃部件104是多孔的并具有大量小孔，其自身重量很轻，因此，可以实现本发明的轻重量的太阳能电池组件。
框架部件：
在太阳能电池组件具有包括金属框架等的框架部件106的情况下，最好框架部件106具有至少位于其下端部的突出部分106’。如图1(b)和1(c)所示，提供突出部分106’以便突出到背面部件105的背侧。借助于突出部分106’通过背面部件105支撑多孔不燃部件104，如图1(b)和1(c)所示。借此，可以防止表面部件103和光生伏打元件101掉出来。另外，如图1(c)所示，框架部件106可以具有凸起107。如图1(c)所示，凸起107突出到多孔不燃部件104的背面，以便从背面固定多孔不燃部件104。因此，更牢固地支撑多孔不燃部件104，并可以更进一步防止表面部件103和光生伏打元件101掉出来。
太阳能电池组件的安装结构：
图4是表示根据本发明的支承太阳能电池的屋顶的例子的示意剖视图。图5是表示根据本发明的支承太阳能电池的屋顶的另一例子的示意剖视图。
在图4和图5中，标号300(见图4)表示有框架部件的太阳能电池组件，标号500(见图5)表示没有框架部件的太阳能电池组件。标号301表示包括互相串联电连接的多个光生伏打元件的光生伏打元件组。标号303表示密封树脂，标号304表示表面部件，标号306表示有结构强度的多孔不燃部件，标号307表示背面部件，标号308(见图4)表示框架部件。标号401表示固定部件，标号402表示基底层，标号403表示橼子，标号404表示屋顶盖板，标号405表示布线电缆，标号406表示接线盒。
在图4中所示的支承太阳能电池的屋顶中，太阳能电池组件300借助固定部件401机械固定于提供在屋顶盖板404上的基底层402上。多孔不燃部件306具有结构强度并由与固定部件401啮合的框架部件308固定。因此，在支承太阳能电池的屋顶附近着火，火焰蔓延并且太阳能电池组件300烧着的情况下，可以防止表面部件304和光生伏打元件301掉到屋顶盖板404一侧。
在上面的描述中，多孔不燃部件306可以借助金属夹具等固定于框架部件308上。
还可以通过将没有框架部件的太阳能电池组件500安装在设置在屋顶盖板404上的基底层上而形成本发明的支承太阳能电池的屋顶，如图5所示。而且，在如图5所示的这种结构中，由于多孔不燃部件306具有结构强度并借助固定部件401固定，在支承太阳能电池的屋顶附近着火时，火焰蔓延并且太阳能电池组件500烧着，可防止表面部件304和光生伏打元件301掉到屋顶盖板404一侧。
现在，更优选的是由不燃材料制成的支架用做固定部件401，并且有结构强度的多孔不燃部件306机械地固定于该支架上。在这种情况下，可以进一步确保防止表面部件304和光生伏打元件301掉到屋顶盖板404一侧。
下面将参照例子详细介绍本发明。应该明白，这些例子只是用于示意性的，并不应该将本发明的范围限制为这些例子。
                         例1
下面参照图2和图3(a)和3(b)介绍本例。
图2是表示在根据本发明的太阳能电池组件的制造中用于要堆叠的层叠材料的构成的例子的示意剖视图。图3(a)是表示根据本发明的太阳能电池组件的例子的示意剖视图，图3(b)是沿着图3(a)的线B-B’截取的示意剖视图，表示图3(a)中所示的太阳能电池组件的内部结构的例子。
在图2中，标号201表示包括互相串联电连接的多个光生伏打元件的光生伏打元件组，标号202表示无纺玻璃纤维部件，标号203表示表面侧密封树脂，标号204表示表面部件，标号205表示包括被夹在一对密封树脂之间的绝缘材料的绝缘部件，标号206表示有结构强度的多孔不燃部件，标号207表示背面部件。在图3(a)和3(b)中，标号300表示太阳能电池组件，标号301表示包括互相串联电连接的多个光生伏打元件的光生伏打元件组，标号302表示无纺玻璃纤维部件，标号303表示表面侧密封树脂，标号304表示表面部件，标号305表示绝缘部件，标号306表示有结构强度的多孔不燃部件，标号307表示背面部件，标号308表示由铝制成的框架部件。
层叠材料的准备
(1)光生伏打元件：
提供通过互相串联电连接多个光生伏打元件得到的光生伏打元件组。
(2)表面侧覆盖材料：
作为表面部件204，提供回火玻璃板。
作为表面侧密封树脂203，提供包括EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物)的薄片。
还提供无纺玻璃纤维部件202，用于提高在制造太阳能电池组件时光接收面一侧的除气。
(3)背面侧覆盖材料：
使用绝缘部件205，以便将光生伏打元件组201与外部环境绝缘。作为绝缘部件205，提供包括被一对EVA材料夹住的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜的复合绝缘部件。这里EVA与用做表面侧密封树脂的材料相同。使用这种其相对表面包括EVA的这种复合绝缘部件可以减少在太阳能电池组件的制造工艺中用于材料层叠所需要的时间。
作为有结构强度的多孔不燃部件206，提供由铝制成的金属网状部件。
作为背面部件207，提供包括被夹在一对PVF(聚氟乙烯)膜之间的铝箔的复合膜。
现在，在堆叠所包含的层叠材料时，不必在多孔不燃部件206和背面部件207之间使用密封树脂，原因如下。即，在将包括层叠材料的堆叠体在减压下进行热压键合处理的工艺中，提供在复合部件的背侧作为绝缘部件205的EVA材料变软(熔化)，并由于减压而通过多孔不燃部件206的孔流出并流到多孔不燃部件206和背面部件207之间，这样流动的EVA材料用做多孔不燃部件206和背面部件207之间的粘合剂，由此用EVA材料将两个部件互相粘接到一起。
制造太阳能电池组件：
按照图2中所示的顺序堆叠上面提供的层叠材料。即，依次按顺序堆叠回火玻璃板204/EVA薄片203/无纺玻璃纤维部件202/光生伏打元件组201/复合绝缘部件205/铝金属网状部件206/复合膜207，得到堆叠体。使用用于制造太阳能电池组件的真空层叠装置对该堆叠体进行热压键合处理，得到太阳能电池组件。对于得到的太阳能电池组件，铝框架部件308附着于其周围，多孔不燃部件(包括铝金属网状部件)借助夹具机械地固定于铝框架部件上。借此，完成了具有图3(a)和3(b)所示结构的太阳能电池组件。
对于这个太阳能电池组件，即使在EVA材料由于发生在太阳能电池组件附近的火灾而完全烧尽时，由于作为表面部件304的回火玻璃板和光生伏打元件组301仍然由铝金属网状部件306固定，可防止它们掉到位于太阳能电池组件的非光接收面一侧的屋顶盖板等(未示出)上。
此外，当在高温恶劣环境下长时间使用太阳能电池组件时，如果太阳能电池组件中的EVA材料变软，可利用背面部件(包括前述复合膜)防止它们使粘性材料到太阳能电池组件的外面。此外，背面部件具有高度防潮性，因此可防止外部潮气进入太阳能电池组件中。这样，太阳能电池组件可保持不受外部潮气的影响，并保证太阳能电池组件的可靠性。此外，组合使用这种特殊多孔不燃部件和作为背面部件的这种特殊复合膜，太阳能电池组件的重量轻，并是耐火的或不燃烧的。
                             例2
重复例1的工序，除了有结构强度的拉制金属网部件用作有结构强度的多孔不燃部件206之外，制造具有如图3(a)和3(b)所示结构的太阳能电池组件。
本例中使用的拉制金属网部件比例1中使用的金属网状部件重一些。但是本例中获得的太阳能电池组件的重量也足够轻。并发现该太阳能电池组件具有与例1的太阳能电池组件相同的显著优点。
                              例3
重复例1的工序，除了有结构强度的不燃纺织纤维部件用作有结构强度的多孔不燃部件206之外，制造具有如图3(a)和3(b)所示结构的太阳能电池组件。
本例中使用的不燃纺织纤维部件比例1中使用的金属网状部件的价格高一些，因此本例中得到的太阳能电池组件的制造成本较高。但是，本例中使用的不燃纺织纤维部件比例1中使用的金属网状部件轻。这样，本例中获得的太阳能电池组件比例1中获得的太阳能电池组件轻。
而且发现该太阳能电池组件具有与例1的太阳能电池组件相同的显著优点。
                             例4
重复例1的工序，除了没有使用铝框架部件308之外，制造没有铝框架部件308的太阳能电池组件。可以一定程度地简化这种太阳能电池组件的制造工艺，即省略铝框架部件308的固定步骤。得到的太阳能电池组件具有与例1得到的太阳能电池组件相同的显著优点。
通过这种方法，制造了没有铝框架部件308的多个太阳能电池组件。
然后，如图5所示，将这些太阳能电池组件500安装于屋顶上。具体地说，每个太阳能电池组件500通过固定部件401机械地固定于设置在屋顶盖板404上的基底层402上，形成支承太阳能电池的屋顶。在该支承太阳能电池的屋顶中，每个太阳能电池组件500的多孔不燃部件(306)具有结构强度并由固定部件401固定。当一个或多个太阳能电池组件500烧着时，可防止它们的表面部件304和它们的光生伏打元件组301掉到屋顶盖板404一侧。
在上面的描述中，对于安装在屋顶的每个太阳能电池组件，其电源输出端(未示出)集中在设置在其背面的接线盒406中，并且从太阳能电池组件500的接线盒406延伸的布线电缆405电连接，然后电连接到电能转换装置(未示出)上。因此，完成太阳能电池电能发生系统。
现在，从上面的描述中应该理解，本发明具有如下显著优点。
(1)通过在光生伏打元件和背面部件之间提供有结构强度的特殊多孔不燃部件，即使在太阳能电池组件烧着时，也可防止光生伏打元件和表面部件掉到非光接收面一侧，即掉到屋顶盖板上。
(2)由于使用有结构强度的多孔不燃部件，在制造太阳能电池组件时可充分地和有效地进行包括含有所述多孔不燃部件的层叠材料的堆叠体的除气。特别是，可以用单个工艺有效地制造背面部件已经粘接在其上的完整太阳能电池组件。在该太阳能电池组件制造工艺中的步骤数量比用单独步骤分开地将不燃部件等固定于所述太阳能电池组件的非光接收面一侧来制造太阳能电池组件的情况少。因此，前者的生产率比后者的生产率高。
(3)在作为密封树脂的有机聚合物树脂燃烧时产生的气体可以通过存在于多孔不燃部件中的大量孔而被排除到外面，因此这种气体不会留在太阳能电池组件中。因而，即使在作为表面部件的玻璃部件破裂同时作为密封树脂的有机聚合物树脂烧着时，可防止破裂的玻璃部件碎片散射。
(4)由于多孔不燃部件提供在光生伏打元件的背面侧，不会由于多孔不燃部件的存在而使太阳能电池组件的电能发生性能下降。
(5)由于有结构强度的多孔不燃部件是多孔的和轻重量的，可以实现有满意电能发生性能的轻重量的太阳能电池组件。这样，提供有根据本发明的太阳能电池组件的屋顶，即支承太阳能电池的屋顶的抗振动性很好。
(6)通过在光生伏打元件和背面部件之间提供有结构强度的多孔不燃部件并使用其结构强度较低的膜类材料(即复合膜)作为背面部件，可以实现耐火的或不燃烧的并且防潮性优异、长时间可靠性优异的轻重量的太阳能电池组件。
(7)通过采用在光生伏打元件和包括其结构强度较低的膜类材料(即复合膜)的背面部件之间提供具有结构强度的多孔不燃部件的结构，在制造太阳能电池组件的真空层叠步骤中作为背面部件的复合膜按希望地跟随光生伏打元件101的凸凹不平，可用少量的作为密封树脂的EVA充分密封光生伏打元件的凸凹不平。因此，可以以合理制造价格提供轻重量的和不燃烧的太阳能电池组件。

Claims (16)

1、一种太阳能电池组件，具有包括在所述太阳能电池组件的光接收面一侧的表面部件的最外表面、包括在所述太阳能电池组件的非光接收面一侧的背面部件的最背面、和所述表面部件与所述背面部件之间的光生伏打元件，其特征在于，所述太阳能电池组件具有在所述光生伏打元件和所述背面部件之间的有结构强度的多孔不燃部件。
2、根据权利要求1的太阳能电池组件，其中所述多孔不燃部件包括选自金属网状部件、不燃纺织纤维部件、多孔陶瓷部件、和拉制金属网部件组成的组中的部件。
3、根据权利要求1的太阳能电池组件，其中所述太阳能电池组件具有框架部件，所述框架部件至少设置在所述太阳能电池组件的一部分周边部分上。
4、根据权利要求3的太阳能电池组件，其中所述多孔不燃部件固定于所述框架部件上。
5、根据权利要求1的太阳能电池组件，其中所述光生伏打元件被有机聚合物树脂密封。
6、根据权利要求5的太阳能电池组件，其中所述有机聚合物树脂包括乙烯乙酸乙烯酯共聚物。
7、根据权利要求1的太阳能电池组件，其中所述表面部件包括玻璃部件。
8、一种支承太阳能电池的屋顶，包括固定于屋顶盖板上的太阳能电池组件，所述太阳能电池组件具有包括在所述太阳能电池组件的光接收面一侧的表面部件的最外表面、包括在所述太阳能电池组件的非光接收面一侧的背面部件的最背面、和所述表面部件与所述背面部件之间的光生伏打元件，其特征在于，所述太阳能电池组件具有在所述光生伏打元件和所述背面部件之间的有结构强度的多孔不燃部件。
9、根据权利要求8的支承太阳能电池的屋顶，其中所述多孔不燃部件包括选自金属网状部件、不燃纺织纤维部件、多孔陶瓷部件、和拉制金属网部件组成的组中的部件。
10、根据权利要求8的支承太阳能电池的屋顶，其中所述太阳能电池组件具有框架部件，所述框架部件至少设置在所述太阳能电池组件的一部分周边部分上。
11、根据权利要求10的支承太阳能电池的屋顶，其中所述多孔不燃部件固定于所述框架部件上。
12、根据权利要求8的支承太阳能电池的屋顶，其中所述光生伏打元件被有机聚合物树脂密封。
13、根据权利要求12的支承太阳能电池的屋顶，其中所述有机聚合物树脂包括乙烯乙酸乙烯酯共聚物。
14、根据权利要求8的支承太阳能电池的屋顶，其中所述表面部件包括玻璃部件。
15、根据权利要求8的支承太阳能电池的屋顶，其中所述多孔不燃部件借助固定部件固定于所述屋顶盖板上。
16、一种太阳能电池电能发生系统，包括太阳能电池组件和与所述太阳能电池组件电连接的电能转换装置，所述太阳能电池组件具有包括在所述太阳能电池组件的光接收面一侧的表面部件的最外表面、包括在所述太阳能电池组件的非光接收面一侧的背面部件的最背面、和所述表面部件与所述背面部件之间的光生伏打元件，其特征在于，所述太阳能电池组件具有在所述光生伏打元件和所述背面部件之间的有结构强度的多孔不燃部件。
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