CN203423207U - 太阳能电池模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种太阳能电池模块，其包括太阳能电池元件、第一封装膜、第二封装膜、盖板、背板以及多个热辐射粒子。太阳能电池元件具有第一表面以及相对于第一表面的第二表面。第一封装膜位于第一表面上，而第二封装膜位于第二表面上。盖板位于第一封装膜上，且第一封装膜位于太阳能电池元件与盖板之间。背板位于第二封装膜上，且第二封装膜位于太阳能电池元件与背板之间，而热辐射粒子分布于背板中。
Description
技术领域
本实用新型是有关于一种太阳能电池模块。
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)，其在太阳光的照射下，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。以硅基太阳能电池为例，其是将高纯度的半导体材料(硅)加入一些不纯物使其呈现不同的性质。当太阳光照射到太阳能电池的半导体材料时，光子所提供的能量可能会把半导体中的电子激发出来，而产生电子-空穴对。电子与空穴会受到内建电位的影响，而往反方向移动，其中空穴往电场的方向移动，而电子则往相反的方向移动。如果以导线将此太阳能电池与一负载(load)连接起来，形成一个回路(loop)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)。
太阳能模块在进行光电转换的过程中以及太阳能模块在太阳光的长期照射下会产生热能，若无法有效地将热能导出，将产生背热问题，而导致光电转换效率下降。随着太阳能电池模块日益地受众人瞩目且众家厂商纷纷投入太阳能电池的市场，若欲提升产品的竞争力，太阳能电池模块势必须具备良好的散热效果，以具有好的光电转换效率。
实用新型内容
本实用新型提供一种散热效果良好的太阳能电池模块。
本实用新型的一种太阳能电池模块，其包括太阳能电池元件、第一封装膜、第二封装膜、盖板、背板以及多个热辐射粒子。太阳能电池元件具有第一表面以及相对于第一表面的第二表面。第一封装膜位于第一表面上，而第二封装膜位于第二表面上。盖板位于第一封装膜上，且第一封装膜位于太阳能电池元件与盖板之间。背板位于第二封装膜上，且第二封装膜位于太阳能电池元件与背板之间，而热辐射粒子分布于背板中。
在本实用新型的一实施例中，上述的背板为多层的堆叠层，且热辐射粒子分布于堆叠层的至少一层之中。
在本实用新型的一实施例中，上述的热辐射粒子的分布厚度在10纳米(nanometer)至100微米(micrometer)之间。
在本实用新型的一实施例中，上述的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，其中光电转换层具有上表面以及与上表面相对的下表面。第一电极层位于上表面上，而第二电极层位于下表面上。金属电极位于下表面上且与第二电极层电性连接。
在本实用新型的一实施例中，上述的光电转换层是P型掺杂层及N型掺杂层的堆叠结构，或是P型掺杂层、本质层、N型掺杂层的堆叠结构。
在本实用新型的一实施例中，上述的太阳能电池模块还包括位于第二电极层上的热辐射层，且热辐射层曝露出金属电极。
在本实用新型的一实施例中，上述的热辐射层包括多个热辐射图案，且各热辐射图案与相邻的金属电极分别维持间距。
在本实用新型的一实施例中，上述的热辐射粒子还分布于第二封装膜中。
基于上述，本实用新型的太阳能电池模块可通过将热辐射粒子设置在背板中，来将太阳能电池元件所产生的热导出太阳能电池模块外，藉此改善背热问题，从而提升太阳能电池模块的光电转换效率。
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，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本实用新型的第一实施例的一种太阳能电池模块的剖面示意图；
图2是依照本实用新型的第二实施例的一种太阳能电池模块的剖面示意图；
图3是依照本实用新型的第三实施例的一种太阳能电池模块的剖面示意图；
图4是依照本实用新型的第四实施例的一种太阳能电池模块的剖面示意图。
附图标记说明：
100、200、300、400：太阳能电池模块；
110：太阳能电池元件；
112：光电转换层；
114：第一电极层；
116：第二电极层；
118：金属电极；
120：第一封装膜；
130：第二封装膜；
140：盖板；
150A、150B：背板；
310：热辐射层；
312：热辐射图案；
10：背板的第一层；
20：背板的第二层；
30：背板的第三层；
40：背板的第四层；
P：热辐射粒子；
S1：第一表面；
S2：第二表面；
SB：底面；
S11：上表面；
S22：下表面；
Dp：热辐射粒子的分布厚度；
D30：背板的第三层的厚度；
D40：背板的第四层厚度；
G：间距。
具体实施方式
图1是依照本实用新型的第一实施例的一种太阳能电池模块的剖面示意图。请参照图1，本实施例的太阳能电池模块100包括太阳能电池元件110、第一封装膜120、第二封装膜130、盖板140、背板150A以及多个热辐射粒子P。
具体地，本实施例的太阳能电池元件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具有第一表面S1以及相对于第一表面S1的第二表面S2。在本实施例中，第一表面S1例如是太阳能电池元件110面向太阳光或环境光的表面，即一般所谓的受光面，而第二表面S2则为背对太阳光或环境光的表面，即一般所谓的非受光面或背光面。
第一封装膜120位于第一表面S1上，而第二封装膜130位于第二表面S2上。也就是说，太阳能电池元件110位于第一封装膜120与第二封装膜130之间。第一封装膜120与第二封装膜130例如是用来封装一或多个太阳能电池元件110，以降低外在环境(例如水气、温度、紫外光等)对于太阳能电池元件110的影响。举例而言，第一封装膜120以及第二封装膜130的材料可以是乙烯醋酸乙烯酯(Ethylene Vinyl Acetate,EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(Poly Vinyl 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。
盖板140位于第一封装膜120上，且第一封装膜120位于太阳能电池元件110与盖板140之间。盖板140例如用来保护位于其下的元件(例如太阳能电池元件110)，从而提升太阳能电池模块100的信赖性。具体地，盖板140例如是具有高光穿透率以及高结构强度的基板。举例而言，盖板140可以是玻璃基板。
背板150A位于第二封装膜130上，且第二封装膜130位于太阳能电池 元件110与背板150之间，而热辐射粒子P位于背板150A中。背板150A例如可用来降低外在环境(例如水气、温度、紫外光等)对于太阳能电池元件110的影响。举例而言，背板150A可以是多层的堆叠层，且这些热辐射粒子P分布于堆叠层的至少一层之中。
具体地，本实施例的背板150A包括背板的第一层10、背板的第二层20以及背板的第三层30，其中背板的第二层20位于背板的第一层10与背板的第三层30之间，且背板的第一层10位于背板的第二层20与第二封装膜130之间。也就是说，背板150A的背板的第一层10是设置在靠近第二封装膜130的一侧，而背板的第三层30是设置在远离第二封装膜130的一侧。
所述背板的第一层10、背板的第二层20以及背板的第三层30例如是分别由具有良好的绝缘性、阻水性、耐老化性的高分子层所构成。一般常见的三层堆叠结构例如是由聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene Difluoride,PVDF)/聚对苯二甲酸乙二酯（Polyethylene terephthalate,PET）/PVDF三层堆叠的结构，其中背板的第一层10以及第三层30(PVDF)例如具有良好的抗环境侵蚀能力，而背板的第二层20例如具有良好的绝缘能力，且背板的第一层10、背板的第二层20以及背板的第三层30例如是经由粘着层而两两粘接。然而，本实用新型并不用以限定背板150A的膜层数量、各膜层的堆叠方式或者是各膜层的材质。在其他实施例中，上述膜层(背板的第一层10、背板的第二层20以及背板的第三层30)的材质也可以选自于聚碳酸脂(polycarbonate,PC)、聚二氯乙烯(polyvinylidene chloride,PVDC)、环已二甲醇改性共聚酯(polyethylene terephthalate glycol,PETG)、聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate,PEN)、聚氟乙烯(polyvinyl fluoride,PVF)等高分子材料的其中一者或其组合的堆叠层。
由于热辐射量与温差呈现正相关，因此热辐射粒子P若邻近分布于背板150A与空气的接触面则可具有较为显著的散热效果。在本实施例中，热辐射粒子P例如是以掺杂的方式形成于背板的第三层30中与空气接触的一侧，也就是热辐射粒子P邻近分布于背板150A的底面SB。如此一来，热辐射粒子P可将太阳能电池元件110的热以热辐射的方式导出太阳能电池模块100外，藉此改善背热问题，从而提升太阳能电池模块100的光电转换效率。需说明的是，本实用新型并不用以限定热辐射粒子P所分布的膜层数量或位置。在 其他实施例中，热辐射粒子P也可以掺杂于背板的第一层10或背板的第二层20中，又或者，热辐射粒子P也可以掺杂于背板的第一层10、背板的第二层20以及背板的第三层30其中至少两者中而达到散热效果。
本实施例的热辐射粒子P例如为碳化硅(SiC)微粒子，且热辐射粒子P的分布厚度Dp小于或等于背板的第三层30的厚度D30。所述分布厚度Dp指的是热辐射粒子P分布区域中最上层的热辐射粒子P与最下层的热辐射粒子P之间的最短距离。在本实施例中，热辐射粒子P的分布厚度Dp例如是在10纳米至100微米之间。
图2是依照本实用新型的第二实施例的一种太阳能电池模块的剖面示意图。请参照图2，本实施例的太阳能电池模块200与图1中的太阳能电池模块100具有相似的结构以及相似的膜层，两者的主要差异在于本实施例的太阳能电池模块200的背板150B除了上述的背板的第一层10、背板的第二层20以及背板的第三层30之外，还包括背板的第四层40，其中热辐射粒子P分布于背板的第四层40中，且本实施例的背板的第三层30位于背板的第二层20与背板的第四层40之间。也就是说，本实施例中背板的第四层40位于太阳能电池模块200的底面。
具体地，本实施例可通过将热辐射粒子P掺杂在高分子基质(例如是由树脂所形成的背板第四层40)中，再以涂布或贴附的方式形成于背板150B的底面SB。如此一来，热辐射粒子P可将太阳能电池元件110的热以热辐射的方式导出太阳能电池模块200外，藉此改善背热问题，从而提升太阳能电池模块200的光电转换效率。需说明的是，本实用新型并不用以限定热辐射粒子P所分布的背板第四层40的配置位置或是背板的第四层40的数量。在其他实施例中，背板的第四层40也可以位于背板的第二层20与背板的第三层30之间或位于背板的第一层10与背板的第二层20之间，又或者是背板的第一层10、背板的第二层20以及背板的第三层30两两膜层之间而达到散热效果。此外，本实施例的热辐射粒子P的分布厚度Dp例如是在10纳米至100微米之间。
图3是依照本实用新型的第三实施例的一种太阳能电池模块的剖面示意图。请参照图3，本实施例的太阳能电池模块300具有与图1中的太阳能电池模块100以及图2中的太阳能电池模块200相似的结构以及相似的膜层， 其中本实施例的背板150可采用图1中的背板150A或图2中的背板150B的架构。也就是说，本实施例的背板150可以是以掺杂、涂布或贴附的方式使热辐射粒子P分布于背板150中。另外，太阳能电池模块300与太阳能电池模块100、200的主要差异在于，本实施例的太阳能电池模块300还包括热辐射层310，其中热辐射层310位于太阳能电池元件110的第二表面S2的部份区域上。
具体地，本实施例的太阳能电池元件110例如包括光电转换层112、第一电极层114、第二电极层116以及多个金属电极118。光电转换层112具有上表面S11以及与上表面S11相对的下表面S22，其中第一电极层114位于上表面S11上，而第二电极层116位于下表面S22上。此外，金属电极118位于下表面S22上且与第二电极层116电性连接。
光电转换层112可以是P型掺杂层及N型掺杂层的堆叠结构，或是P型掺杂层、本质层、N型掺杂层的堆叠结构。此外，光电转换层112的上表面S11及下表面S22可以为织化(textured)表面(即图3中的锯齿状表面)，以提高太阳光的吸收，但本实用新型并不限定光电转换层112的上表面S11及下表面S22需为织化表面。
由于第一电极层114设置于光电转换层112的上表面S11(即光电转换层112的受光面)，且第一电极层114通常为导电良好的金属材质，因此，为减少金属材质的第一电极层114屏蔽入射光的比例，第一电极层114可设计成具有特殊图案的结构。具体地，第一电极层114可包括横贯光电转换层112的汇流电极(busbar)以及由汇流电极延伸出多条很细的指状电极(finger)，其中汇流电极例如是沿第一方向延伸且沿第二方向排列，而指状电极沿第二方向延伸且沿第一方向排列。一般而言，汇流电极与指状电极垂直设置，也就是说，第一方向垂直于第二方向，但本发明不用以限定第一方向与第二方向所夹的角度以及第一电极层114的图案。在其他实施例中，第一电极层114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。或者，太阳能电池元件110可以是背接触式(back contact)太阳能电池元件，通过汇流电极的背面化，来减少受光面的第一电极层114屏蔽入射光的比例。
第二电极层116例如为一般所谓的后表面电场(Back Surface Field,BSF)金属层，其可用来增加载子的收集以及回收未被吸收的光子。此外，金属电 极118例如可用来汇集第二电极层116所收集的电流。
热辐射层310位于第二电极层116上，且热辐射层310曝露出金属电极118。在本实施例中，热辐射层310包括多个热辐射粒子，且所述热辐射粒子例如是碳化硅微粒子。
进一步而言，本实施例的热辐射层310包括多个热辐射图案312，且各热辐射图案312与相邻的金属电极118分别维持间距G。如此一来，在后续进行焊接制程以串联多个太阳能电池元件110时，可降低破片的问题，并提升太阳能电池模块300的良率。
在本实施例中，热辐射图案312例如是以网版印刷的方式来形成。透过间距G的设置，可提供制作热辐射层310的网板（未绘示）与金属电极118对位时的裕度。如此一来，在对位上若稍有偏差，也不易影响太阳能电池模块300的良率。再者，由于热辐射层310的图案可透过网版上预留的图案来调变，因此当金属电极118的图案改变时，通过改变网版上预留的图案，即可调变热辐射图案312。也就是说，本实施例的太阳能电池模块300的热辐射层310在图案调变上具有相对高的裕度。
在本实施例中，热辐射粒子P在背板150中的分布平面例如是平行于热辐射层310。因此，本实施例的太阳能电池模块300可通过热辐射层310与分布在背板150中的热辐射粒子P所产生的热耦合(thermal coupling)效应来有效地将太阳能电池元件110的热导出太阳能电池模块300外，藉此改善背热问题，使太阳能电池元件110能够有效地散热，从而使太阳能电池模块300的光电转换效率有效地提升。
图4是依照本实用新型的第四实施例的一种太阳能电池模块的剖面示意图。请参照图4，本实施例的太阳能电池模块400具有与图1中的太阳能电池模块100以及图2中的太阳能电池模块200相似的结构以及相似的膜层，其中本实施例的背板150可采用图1中的背板150A或图2中的背板150B的架构。另外，太阳能电池模块400与太阳能电池模块100、200的主要差异在于，本实施例的太阳能电池模块400的热辐射粒子P还分布于第二封装膜130中。
在本实施例中，热辐射粒子P例如是均匀地分布在第二封装膜130中。此外，在背板150以及第二封装膜130中的热辐射粒子P的分布平面例如是 彼此平行。因此，本实施例的太阳能电池模块400可通过分布在第二封装膜130以及背板150中的热辐射粒子P所产生的热耦合(thermal coupling)效应来有效地将太阳能电池元件110的热导出太阳能电池模块400外，藉此改善背热问题，使太阳能电池元件110能够有效地散热，从而使太阳能电池模块400的光电转换效率有效地提升。
综上所述，本实用新型的太阳能电池模块可通过将热辐射粒子设置在背板中，来将太阳能电池元件所产生的热导出太阳能电池模块外，藉此改善背热问题，从而提升太阳能电池模块的光电转换效率。
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 (8)
1.一种太阳能电池模块，其特征在于，包括：
一太阳能电池元件，具有一第一表面以及一相对于该第一表面的第二表面；
一第一封装膜，位于该第一表面上；
一第二封装膜，位于该第二表面上；
一盖板，位于该第一封装膜上，且该第一封装膜位于该太阳能电池元件与该盖板之间；
一背板，位于该第二封装膜上，且该第二封装膜位于该太阳能电池元件与该背板之间；以及
多个热辐射粒子，分布于该背板中。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，该背板为多层的堆叠层，且该些热辐射粒子分布于该堆叠层的至少一层之中。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，该些热辐射粒子的分布厚度在10纳米至100微米之间。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，该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，其中该光电转换层具有一上表面以及一与该上表面相对的一下表面，该第一电极层位于该上表面上，而该第二电极层位于该下表面上，该些金属电极位于该下表面上且与该第二电极层电性连接。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池模块，其特征在于，该光电转换层是P型掺杂层及N型掺杂层的堆叠结构，或是P型掺杂层、本质层、N型掺杂层的堆叠结构。
6.根据权利要求4所述的太阳能电池模块，其特征在于，还包括一热辐射层，该热辐射层位于该第二电极层上，且该热辐射层曝露出该些金属电极。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池模块，其特征在于，该热辐射层包括多个热辐射图案，且各该热辐射图案与相邻的该些金属电极分别维持一间距。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，该些热辐射粒子还分布于该第二封装膜中。
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