CN202996861U - 太阳能电池模组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种太阳能电池模组，其包括太阳能电池元件、第一封装膜、盖板、热辐射材料层以及底板。太阳能电池元件包括光电转换层、第二电极层以及多个金属电极，光电转换层具有相对的第一表面与第二表面，位于第二表面上的第二电极层以及金属电极彼此电性连接；第一封装膜位于第一表面上且位于太阳能电池元件与盖板之间；热辐射材料层位于第二表面上且位于太阳能电池元件与底板之间；热辐射材料层覆盖部分的第二电极层且曝露出金属电极。
Description
技术领域
本实用新型是有关于一种电池模组，且特别是有关于一种太阳能电池模组。
背景技术
在石化能源短缺以及能源需求量与日俱增的情况下，再生能源(Renewable energy)的开发成为当今非常重要的课题之一。再生能源泛指永续且无污染的天然能源，例如太阳能、风能、水利能、潮汐能或是生质能等，其中，太阳能的利用更是近几年来在能源开发的研究上相当重要且受欢迎的一环。
太阳能电池是一种能量转换的光电元件(photovoltaic device)，其通过太阳光的照射，将光的能量转换成电能。太阳能电池的种类包括单晶硅、多晶硅、非晶硅、薄膜以及染料太阳能电池。以单晶硅太阳能电池为例，其是利用P型半导体当作基板，并且在基板中掺入五价的掺杂原子，例如是磷原子，以在P型基板中形成P-N接面。众所皆知地，P-N接面具有一个内建电位，并且可以在接面处产生空乏区。当太阳光照在此具有P-N接面的P型基板上时，光子所提供的能量会把半导体中的电子激发出来，而产生电子-空穴对。电子与空穴均会受到内建电位的影响，其中空穴会往电场的方向移动，而电子则往相反的方向移动。此时，用导线将负载(load)与太阳能电池的电极连接起来，就会有电流流过负载，这就是太阳能电池发电的原理，又称为光伏效应(photovoltaic effect)。
由于太阳能电池不会产生污染，并且也不耗费地球资源。因此，太阳能电池日益地受众人瞩目与关切，而使得众家厂商纷纷投入太阳能电池的市场。这样一来，若欲提升产品的竞争力，必须研发具有更佳发电效率的太阳能电池。
实用新型内容
本实用新型提供一种太阳能电池模组，其具有良好的发电效率。
本实用新型提出一种太阳能电池模组，其包括太阳能电池元件、第一封装膜、盖板、热辐射材料层或是具有热辐射材料的封装膜以及底板。太阳能电池元件包括第一电极层、光电转换层、第二电极层以及多个金属电极。第一电极层与第二电极层分别位于光电转换层相对的第一表面与第二表面上。金属电极位于第二表面上且与第二电极层电性连接。第一封装膜位于第一表面上且覆盖光电转换层，其中第一电极层位于第一封装膜与光电转换层之间。第一封装膜位于太阳能电池元件与盖板之间。热辐射材料层或是具有热辐射材料的封装膜位于第二表面上且覆盖部分的第二电极层。热辐射材料层至少曝露出金属电极。热辐射材料层或是具有热辐射材料的封装膜位于太阳能电池元件与底板之间。
在本实用新型的一实施例中，前述的太阳能电池模组还包括位于热辐射材料层与底板之间的第二封装膜。。
在本实用新型的一实施例中，前述的光电转换层是由P型掺杂层及N型掺杂层堆叠形成的PN接面结构；由P型掺杂层、本质层、N型掺杂层堆叠形成的PIN接面结构；或由PN接面结构以及PIN接面结构重复排列的串叠结构。
在本实用新型的一实施例中，前述的热辐射材料层的厚度介于20微米至50微米之间。
在本实用新型的一实施例中，前述的热辐射材料或热辐射材料层包括碳化硅(SiC)微粒子。
基于上述，本实用新型通过在太阳能电池元件与底板之间提供热辐射材料层，或是在太阳能电池元件与底板之间提供具有热辐射材料的封装膜，来提升太阳能电池模组的热辐射率。这样，可有效地将太阳能电池元件的热排出太阳能电池模组外，并降低高温对于太阳能电池元件发电效率的干扰，进而使太阳能电池模组具有良好的发电效率。
为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1A是依照本实用新型一实施例的太阳能电池模组的剖面示意图；
图1B是图1A的仰视示意图；
图2是依照本实用新型另一实施例的太阳能电池模组的剖面示意图。
附图标记说明：
太阳能电池模组：100、200；
太阳能电池元件：110；
第一封装膜：120；
盖板：130；
热辐射材料层：140；
第二封装膜：150；
封装膜：150A；
底板：160；
第一电极层：10；
汇流电极：12；
光电转换层：20；
P型掺杂层：22；
N型掺杂层：24；
第二电极层：30；
多个金属电极：40；
厚度：D140；
空隙：G；
受光面：SA；
非受光面：SB；
第一表面：S1；
第二表面：S2；
第一方向：X；
第二方向：Y。
具体实施方式
图1A是依照本实用新型一实施例的太阳能电池模组的剖面示意图。请参照图1A，本实施例的太阳能电池模组100包括太阳能电池元件110、第一封装膜120、盖板130、热辐射材料层140、第二封装膜150以及底板160。
太阳能电池元件110可以是硅质太阳能电池、化合物半导体太阳能电池、染料太阳能电池或薄膜太阳能电池，其中硅质太阳能电池可包括单晶硅、多晶硅以及非晶硅太阳能电池。此外，太阳能电池元件110具有受光面SA以及非受光面SB。所述“受光面”SA是指太阳能电池元件110中的面向太阳的表面，而非受光面SB为太阳能电池元件110中相对于受光面SA的表面。
进一步而言，太阳能电池元件110包括第一电极层10、光电转换层20、第二电极层30以及多个金属电极40。
第一电极层10与第二电极层30分别位于光电转换层20相对的第一表面S1与第二表面S2上。在本实施例中，光电转换层20例如是由P型掺杂层22及N型掺杂层24堆叠形成的PN接面结构，但本实用新型不限于此。在其他未示出的实施例中，光电转换层也可以是由P型掺杂层、本质层、N型掺杂层堆叠形成的PIN接面结构，又或者，光电转换层可以是由PN接面结构以及PIN接面结构重复排列的串叠结构。
此外，光电转换层20的表面可以设计为织化(textured)表面，以提高太阳光的吸收，如图1A中的锯齿状表面所示，但本实用新型并不限定光电转换层20的表面需为织化表面。
形成第一电极层10、第二电极层30以及金属电极40的方法可以是网版印刷，而第一电极层10、第二电极层30以及金属电极40的材质可以是铝导电胶、铝胶或银-铝胶，但本实用新型不用以限定形成第一电极层10、第二电极层30以及金属电极40的形成方法或是第一电极层10、第二电极层30以及金属电极40的材质。举例而言，在其他实施例中，第一电极层10以及第二电极层30的材质也可为透明导电材质，其中透明导电材质例如为金属氧化物。
另外，第一电极层10邻近设置在太阳能电池元件110的受光面SA的一侧。一般而言，为减少第一电极层10屏蔽入射光的比例，第一电极层10通常是设计成具有特殊图案的结构，其包括横贯光电转换层20的汇流电极12(busbar)以及由汇流电极12延伸出多条很细的指状(finger)电极(未示出)。进一步而言，汇流电极12沿第一方向X延伸且沿第二方向Y排列，而指状电极沿第二方向Y延伸且沿第一方向X排列。
一般而言，汇流电极12与指状电极垂直设置，意即，第一方向X垂直于第二方向Y，但本实用新型不用以限定第一方向X与第二方向Y所夹的角度以及第一电极层10的图案。在其他实施例中，第一电极层10的图案也可以是格子状、条纹状或其他适于收集载子的图案。
第二电极层30邻近设置在太阳能电池元件110的非受光面SB的一侧。第二电极层30例如为一般所谓的后表面电场(Back Surface Field，BSF)金属层，用以增加载子的收集以及回收未被吸收的光子。此外，金属电极40位于第二表面S2上且与第二电极层30电性连接，以汇集第二电极层30所收集的电流。
在本实施例中，热辐射材料层140位于第二表面S2上且位于太阳能电池元件110与第二封装膜150之间。此外，热辐射材料层140覆盖部分的第二电极层30且曝露出金属电极40。进一步而言，热辐射材料层140与金属电极40之间相隔一空隙G。
以下将针对热辐射材料层140与其他膜层的相对配置位置作进一步的说明。图1B是图1A的仰视示意图，意即，图1B示出位于非受光面SB一侧的膜层。为便于说明，图1B省略示出图1A中的底板。
请参照图1A及图1B，本实施例的热辐射材料层140与金属电极40之间具有空隙G，意即，热辐射材料层140曝露出金属电极40。这样，在后续进行焊接制程以串联多个太阳能电池时，可避免高低差所造成的破片的问题，进而可提升太阳能电池模组100的良率。
在现有未设置热辐射材料层的技术中，太阳能电池元件是通过封装膜将热通过传导的方式导出太阳能电池模组外。而在封装膜的热传导率以及热辐射率皆不佳的情况下，太阳能电池元件将无法有效地散热。由于太阳能电池元件的发电效率会随着温度的增加而降低，因此在现有的太阳能电池元件无法有效地散热下，无法有效地提升太阳能电池模组的发电效率。
在本实施例中，热辐射材料层140的热辐射率大于0.8。此外，热辐射材料层140包括碳化硅微粒子，其中碳化硅微粒子的尺寸约为纳米等级，但本实用新型不用以限定碳化硅微粒子的尺寸。另外，本实施例的热辐射材料层140还包括树脂(Resin)，其中碳化硅微粒子散布在树脂中。此技术领域中具有通常知识者当可依据实际需求来调变碳化硅微粒子与树脂的混合比例，在此便不再赘述。
值得一提的是，所述热辐射材料层140除了具有高热辐射率之外，其也具有良好的热传导率。因此，本实施例利用热辐射材料层140的设置(例如是位于太阳能电池元件110与第二封装膜150之间)，可将太阳能电池元件110的热通过辐射以及传导的方式导出太阳能电池模组外。这样，太阳能电池元件110便可有效地散热，并具有良好的发电效率。经实际测试，相较于现有未设置热辐射材料层的技术，本实施例可有效地降低太阳能电池元件110的温度约摄氏10度，并提升发电效率3％～4％。
需说明的是，太阳能电池元件110的放热量与热辐射材料层140的热辐射率以及热传导率相关。具体而言，热辐射率与热辐射材料层的材料本身特性相关，而热传导率与热辐射材料层140的厚度D140呈反比。换言之，热传导率会随着热辐射材料层140的厚度D140的增加而降低。在本实施例中，热辐射材料层140的厚度例如是介于20微米至50微米之间。
此外，太阳能电池元件110的放热量还与热辐射材料层140配置的位置相关。具体而言，越接近太阳能电池元件110的温度越高。一般而言，封装膜(例如是第二封装膜150)的热辐射率会低于热辐射材料层140的热辐射率，因此热辐射材料层140较佳是设置在第二封装膜150与太阳能电池元件110之间，以达到较佳的散热效果，然而，本实用新型不限于此。在其他实施例中，热辐射材料层140也可位于第二封装膜150远离太阳能电池元件110的一侧，意即，第二封装膜150位于太阳能电池元件110与热辐射材料层140之间。
在本实施例中，第一封装膜120以及第二封装膜150分别覆盖受光面SA以及非受光面SB。进一步而言，第二封装膜150还覆盖热辐射材料层140。此外，第一封装膜120位于太阳能电池元件110与盖板130之间，且第二封装膜150位于太阳能电池元件110与底板160之间。第一封装膜120的材料可以是乙烯醋酸乙烯酯(Ethylene Vinyl Acetate，EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PolyVinyl Butyral，PVB)、聚烯烃(Polyolefin)、聚氨酯(Polyurethane)、硅氧烷(Silicone)或透明高分子绝缘接着胶材。在本实施例中，第二封装膜150的材料可与第一封装膜120的材料相同，但本实用新型不限于此。第一封装膜120与第二封装膜150可将太阳能电池元件110密封在盖板130与底板160之间，进而降低外在环境对太阳能电池元件110的干扰。
盖板130以及底板160可提升太阳能电池模组的可靠度，其中盖板130可以是具有高透光率的基板。高透光率的基板例如为低铁玻璃基板。底板160的材料可包括玻璃或聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)。进一步而言，底板160可以与盖板130同为低铁玻璃基板或是为强化玻璃基板。
需说明的是，上述实施方式仅用以举例说明，而本实用新型并不限于此。任何所属技术领域中具有通常知识者皆可视实际需求对太阳能电池模组100进行改良。以下将以图2说明本实用新型的太阳能电池模组的另一实施方式。
图2是依照本实用新型另一实施例的太阳能电池模组的剖面示意图。请参照图2，本实施例的太阳能电池模组200与图1A的太阳能电池模组100具有相似的结构。两者主要差异处在于，本实施例的太阳能电池元件110与底板160之间是配置具有热辐射材料的封装膜150A，其中制备封装膜150A的方法例如是通过将热辐射材料(包括碳化硅微粒子)添加进前述的第二封装膜150(示出于图1A)的材料中，并通过例如是搅拌的方式使碳化硅微粒子均匀地散布在第二封装膜150的材料中。
在本实施例中，通过具有热辐射材料的封装膜150A的设置，太阳能电池元件110也可有效地散热。简言之，太阳能电池模组200也可通过辐射以及传导的方式将太阳能电池元件110的热导出太阳能电池模组200外。这样，太阳能电池元件110便可有效地散热，进而使太阳能电池模组200具有良好的发电效率。
综上所述，本实用新型在太阳能电池元件与底板之间形成热辐射材料层或是具有热辐射材料的封装膜，来提升太阳能电池模组的热辐射率，以有效地将太阳能电池元件的热排出太阳能电池模组外。这样，可降低高温对于太阳能电池元件发电效率的干扰，进而使太阳能电池模组具有良好的发电效率。此外，通过热辐射材料层形成在金属电极以外的位置，在后续进行焊接制程以串联多个太阳能电池时，可降低破片的问题，并进一步提升太阳能电池模组的良率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (5)
1.一种太阳能电池模组，其特征在于，包括：
一太阳能电池元件，包括一第一电极层、一光电转换层、一第二电极层以及多个金属电极，其中该第一电极层与该第二电极层分别位于该光电转换层相对的一第一表面与一第二表面上，该些金属电极位于该第二表面上且与该第二电极层电性连接；
一第一封装膜，位于该第一表面上且覆盖该光电转换层，其中该第一电极层位于该第一封装膜与该光电转换层之间；
一盖板，其中该第一封装膜位于该太阳能电池元件与该盖板之间；
一热辐射材料层或是具有热辐射材料的封装膜，位于该第二表面上且覆盖部分的该第二电极层，该热辐射材料层至少曝露出该些金属电极；以及
一底板，其中该热辐射材料层或是该具有热辐射材料的封装膜位于该太阳能电池元件与该底板之间。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池模组，其特征在于，还包括：
一第二封装膜，位于该热辐射材料层与该底板之间。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池模组，其特征在于，该光电转换层是由P型掺杂层及N型掺杂层堆叠形成的PN接面结构；由P型掺杂层、本质层、N型掺杂层堆叠形成的PIN接面结构；或由PN接面结构以及PIN接面结构重复排列的串叠结构。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池模组，其特征在于，该热辐射材料层的厚度介于20微米至50微米之间。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池模组，其特征在于，该热辐射材料或该热辐射材料层包括碳化硅微粒子。
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