JP3199880U - ソーラーパネルモジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】発電効率を高めたソーラーパネルモジュールを提供する。【解決手段】ソーラーパネルモジュールは、隣り合って設置される複数のソーラーパネル100、100’を有する。各ソーラーパネルの一側に正極配線を設け、相対する他側に負極配線を設ける。隣り合う2つのソーラーパネルの隣接する電極配線は、何れも正極配線121b、121b’であるか、何れも負極配線111a、111a’であることを特徴とする。【選択図】図4

Description

本考案は、ソーラーパネルモジュールに関する。
ソーラーエネルギー電池の研究は、現在本格的に行われている。光電変換層の変換効率及びソーラーパネルモジュールの発電効率を如何に向上させるかは、ずっと注目されている題目であり、このことから分かるように、業界は、改良式の高効率ソーラーパネルモジュールを必要としている。
本考案は、改良式の高効率ソーラーパネルモジュールを提供することを目的とする。
本考案は、隣り合って設置される複数のソーラーパネルを含み、各該ソーラーパネルの一側に正極配線を設け、相対する他側に負極配線を設ける高効率ソーラーパネルモジュールを提供する。隣り合う2つの該ソーラーパネルの隣接する電極配線は、何れも正極配線であるか、何れも負極配線である。
本考案は、蓋板、背面板、少なくとも1つのソーラーパネル、第1パッケージ材料、第2パッケージ材料及び第1防水接着材料を含むソーラーパネルモジュールも提供する。第1パッケージ材料は、該ソーラーパネル及び該背面板の間に位置する。該第2パッケージ材料は、該ソーラーパネル及び該蓋板の間に位置する。該第1防水接着材料は、該蓋板及び該背面板が該ソーラーパネルを延伸超過する外環領域中に位置し、該蓋板及び該背面板の間に位置し、該ソーラーパネルの側辺に接触する。
改良式の高効率ソーラーパネルモジュールを提供することができる。
本考案の実施例に基づくソーラーパネルモジュールの製造方法を示す図である。 本考案の実施例に基づくソーラーパネルモジュールの製造方法を示す図である。 本考案の実施例に基づくソーラーパネルモジュールの製造方法を示す図である。 本考案の実施例に基づくソーラーパネルモジュールの製造方法を示す図である。 本考案の実施例に基づくソーラーパネルモジュールの製造方法を示す図である。 本考案のもう1つの実施例に基づくソーラーパネルモジュールを示す図である。 本考案に基づくソーラーパネルモジュールの概略横断面図である。 本考案に基づくソーラーパネルモジュールのパッケージ材料及び防水接着材料の概略断面拡大図である。
以下に本考案の好適実施例を詳細に説明し、本文に記載する部材、部材のサブ部、構造、材料、配置等は、何れも説明の順序又は所属する実施例によらずに任意に新たな実施例を組み合わせることができ、それら実施例も本考案の範疇である。
本考案の実施例及び図面の多くは、混雑を回避する為、類似する部材は、同一又は相似する符号で示し、画面が過度に複雑で混乱することを回避する為、重複する部材は、一箇所のみを示し、他箇所は、これにより類推する。
図1〜図5及び図7〜図8を参考し、図1〜図5は、本考案の実施例に基づくソーラーパネルモジュールの製造方法を開示しており、図7は、本考案に基づくソーラーパネルモジュールの概略断面図であり、図8は、本考案に基づくソーラーパネルモジュールのパッケージ材料及び防水接着材料の概略横断面拡大図である。まず、複数の図1に示すソーラーパネル100を準備する。各ソーラーパネル100は、正面101及び背面102を有し、直列方式で相互に接続される複数のソーラーセルユニット(solar cell unit)10a,10b,10を含み、そのうち、10a及び10bは、ソーラーパネル100両端に位置するユニットを表し、10は、その間に位置するユニットを表す。続いて、図2を参考とし、ソーラーパネル100は、好ましくは、矩形を呈し、故に長辺及び短辺を有し、ソーラーパネル100の正面101の両側の長辺箇所に正面正極配線121b及び正面負極配線111aを設置し、正面正極配線121b及び正面負極配線111aは、ソーラーパネル100の背面102まで折り返して、背面正極配線122b及び背面負極配線112aとなる。本考案の大部分の図面において、背面正極配線122b及び背面負極配線112aは、破線で呈現し、正面配線と区別する。正面正極配線121bは、ソーラーパネル100の正極とし、正面負極配線111aは、ソーラーパネル100の負極とする。配線、例えば、銅箔(Copper foil)又は銅リボン(Copper ribbon)から構成されることができ、その他の金属又は合金線材から構成されることもできる。
図7に示すように、各ソーラーパネル100は、下から上へ背面ガラス103、パターン化下電極層2、パターン化光電変換層1、選択的パターン化緩衝層5及びパターン化透明上電極層4から構成されるパターン化積層構造を有する。図7の要点は、ソーラーパネル100の細部構造及びそれと背面板130、蓋板140との間の相対関係を表し、故に図7は、接着材、例えば、パッケージ材料及び防水接着材料等を省略しており、上記接着材の説明は、図8を参照する。下電極層及び透明上電極層は、光電変換層が発生する電流を伝送することに用いられる。光電変換層は、透明上電極層及び選択的パターン化緩衝層を透過した光を吸収し、それを電流に変換することに用いられ、光電変換層は、銅、インジウム(Cu)、インジウム(In)、ガリウム (Ga)及びセレン(Se)から構成される半導体材料を含むことができ、又は、Ib族元素、例えば、銅(Cu)又は銀(Ag)、IIIb族元素、例えば、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)又はインジウム(In)及びVIb元素、例えば、硫黄(S)、セレン(Se)又はテルル(Te)から構成される化合物半導体材料である。透明上電極層は、例えば、インジウム錫酸化物(ITO)及び/又は酸化亜鉛層(ZnO)であり、下電極層は、例えば、モリブデン(Mo)である。
背面ガラス103は、全ブロックがパターン化されていない絶縁構造であり、パターン化下電極層2は、その上に形成される。パターン化下電極2の相互の間に分離ギャップ3を有し、分離ギャップ3は、樹脂又はその他の絶縁材料を充填し、異なる下電極2を電気的に隔絶することができる。パターン化下電極2上に同一パターンを有するパターン化光電変換層1及び選択的パターン化緩衝層5を形成し、パターン化下電極2は、隣り合う2つのソーラーセルユニット(solar cell unit)10及び10、又は10及び10a、又は10及び10bを直列に電気接続することに用いる。パターン化の下電極2は、ソーラーセルユニット10a(10b)及び電極配線111a(121b)を電気接続することにも用いられる。ソーラーセルユニット10(10a/10b)において、隣り合うパターン化光電変換層1及び選択的パターン化緩衝層5の間にギャップ(符号なし)を有し、上に形成されるパターン化上電極4により充電され、上電極4を下電極2と電気接続させる(この例では、実体的に接触する)。隣り合う2つのソーラーセルユニット(solar cell unit)10及び10、又は10及び10a、又は10及び10bの間は、隣り合うパターン化上電極4、パターン化光電変換層1及び選択的パターン化緩衝層5の間の分離ギャップ6であり、分離ギャップ6は、後続プロセスにおいて、樹脂又はその他の絶縁材料により充填される。各ソーラーセルユニット10(10a及び10b)において、光がパターン化上電極4及び選択的パターン化緩衝層5を透過してパターン光電変換層1に到達する時、パターン化光電変換層1に起電力を発生し、例えば、パターン化上電極層4からパターン化下電極2へ流れる電流を作り出す(図7の破線矢印で示す)。ソーラーパネル100全体において、電流は、正面負極配線111aからパターン化下電極2、パターン化上電極4、パターン化光電変換層1・・・を経由し、正面正極配線121bに流れる。電子の方向は、電流の方向と相反する。注意すべき点として、図7及び本願のその他の図示中の部材は、比率により作成される。また、実際の凹断面において、正極配線121b、正面負極配線111a及び背面正極配線122b、背面負極配線112aが実体的に相互に接続されていることを同時に見ることができないが、図7は、上記の接続関係を表す為、特に実体的接続方式により呈現される。
続いて、図3及び図8を参照し、複数のソーラーパネル100(100’)を背面板130上に平置きし、背面板130、例えば、図8に示す軟質背面板又は硬質背面板であり、且つ背面板130の寸法は、その長さが末端の2つのソーラーパネル100(100’)を延伸超過するに足るほど大きく、且つその幅がソーラーパネル100(100’)の幅よりやや大きくなければならない。軟質背面板は、高い張力のプラスチック薄片、例えば、ポリエチレン (Polyethylene, PE)薄片、ポリアミド(Polyamide, PA)薄片、ポリエチレンテレフタレート(Polyethylene terephthalate, PET)薄片、又は前記の組み合わせであることができる。硬質背面板は、物理強化ガラス (Tempered glass)、化学強化ガラス(Chemically strengthened glass)又は高分子樹脂であることができる。背面板は、前記の組み合わせにアルミ箔を付加した薄板であることができる。図3は、ただ3枚のソーラーパネルのみを表示するが、本考案は、更に多くのソーラーパネルの状況に応用することができ、好ましくは、本考案は、3枚のソーラーパネル100(100’)を背面板130上に平置きする。ソーラーパネル100’及び100の構造は、同一であり(ソーラーセルユニットが同一であるが、レイアウトを簡易化する為に標示しない;配線は同一であるので、符号方式は類似する)、その相違する箇所は、配置の方向が左右相反であることにあり、従って、細節は、ここでは再度記載しない。本考案のソーラーパネルモジュールの製造方法に基づき、複数のソーラーパネル100(100’)の相対位置を配置する時に注意すべき点として、隣り合う2つのソーラーパネル100及び100’の隣接する電極は、必ず電気極性が同一の電極でなければならず、即ち、1つのソーラーパネル100の正極は、その一側のもう1つのソーラーパネル100’の正極と隣接し、該ソーラーパネル100の負極は、その他側のもう1つのソーラーパネル100’の負極と隣接する。極性が相違し、且つ距離が近過ぎる時に漏電現象を発生し易く、しかしながら、本考案の隣り合う2つのソーラーパネル100及び100’の隣接する電極は、電気極性が同一な電極であり(何れも正極であるか、何れも負極である)、故に隣り合う2つのソーラーパネルの隣接する正面配線の間の距離dを2mm以下まで短縮することができ、好ましくは、隣り合う2つのソーラーパネルの隣接する正面配線の間の距離dは、1mm以上5mm未満である。従って、本考案のソーラーパネルモジュールは、同一の面積において、比較的多くのソーラーパネルを配置することができ、単位面積で比較的高い電力を作り出すことができる。複数のソーラーパネル100(100’)の背面板130上の配置位置及び相互の相対位置を確認した後、図8に示すように、第1パッケージ材料135を複数のソーラーパネル100(100’)及び背面板130の間に設置する。背面板130は、各ソーラーパネル100(100’)の中央領域に対応する箇所(又はその他の領域箇所)に少なくとも1つの孔(図示せず)を有し、各ソーラーパネル100(100’)の背面の背面正極配線122b(122b’)及び背面負極配線112a(112a’)を第1パッケージ材料135及びその少なくとも1つの孔(図示せず)から通過させ、外向きに接続し、相互に接続する。該第1パッケージ材料は、例えば、エチレンビニルアセテート(Ethylene Vinyl Acetate,EVA)、ポリオレフィン(polyolefin, PO)、ポリビニルブチラール(polyvinyl butyral , PVB)等の熱封止材(thermal encapsulant)、又はUV硬化接着材(UV curable encapsulant)、又は上記の組み合わせである。
続いて、図4及び図8を参考とする。蓋板140で該複数のソーラーパネル100(100’)上を覆い、図8に示すように、該複数のソーラーパネル100(100’)及び該蓋板140の間に第2パッケージ材料145を設置する。蓋板140は、例えば、可撓性のないガラス板であり且つ蓋板140の寸法は、背面板130の寸法に等しいか、やや小さいものでなければならない。該第2パッケージ材料145の材質は、第1パッケージ材料135に類似し、両者の材質は、同一又は異なるものであることができる。上記の状態により真空ラミネート(laminate)法を利用して蓋板140、第2パッケージ材料145、ソーラーパネル100(100’)、第1パッケージ材料135及び背面板130を貼合固着する。蓋板140及び背面板130の寸法は、両者の長さが末端の2つのソーラーパネル100(100’)を延伸超過できるほどに大きく且つその幅は、ソーラーパネル100(100’)の長さよりやや大きく、従って、蓋板140及び背面板130がソーラーパネル100(100’)を延伸超過する外環領域(後に記載する外枠の形状)中及び/又は蓋板140及び背面板130の間にソーラーパネル100/100’を有さないギャップ領域中において、蓋板140及び背面板130の間に第1防水接着材料165、例えば、熱可塑性ポリオレフィン(thermalplastic polyolefin, TPO)又はブチルゴム(butyl rubber)を設置し、ソーラーパネル100(100’)の側辺に接触し、ソーラーパネル100(100’)及びその配線が水分、機械力の影響を受けることがないように保護する。即ち、ソーラーパネル100/100’の全方位が何れもパッケージ材料(第1パッケージ材料135及び第2パッケージ材料145)及び第1防水接着材料165の被覆を受けることができ、ソーラーパネル100又は100’中の光電変換層1が水分の影響を受けて変質劣化することを回避する。
しかしながら、図5並びに図7、図8を参照し、背面板130の背面は、少なくとも1つのジャンクションボックス150を取り付ける。ジャンクションボックス150は、背面板130の背面側中央領域中、即ち、そのうち1つのソーラーパネル100/100’の背面側に設置することができ、背面板130の背面側のその他の領域、例えば、図7に示すような最末端のソーラーパネル100/100’の背面側に設置することができる。又は、ジャンクションボックス150は、背面板130の背面側の任意の領域に設置することができる。図7に示すように、ソーラーパネル100(100’)の背面板130の少なくとも1つの孔(図示せず)から通過する背面正面正極配線122b(122b’)をジャンクションボックス150の正極と電気接続させ、ソーラーパネル100(100’)の背面板130の孔(図示せず)から通過する背面負極配線112a(112a’)をジャンクションボックス150の負極と電気接続させ、配線、例えば、各ソーラーパネル100(100’)の背面正極及び負極配線又は別途の配線を利用して全てのソーラーパネル100および100’を並列接続する。最後に、蓋板140及び背面板130の寸法(図5の例示において、蓋板140の寸法は、背面板130の寸法よりやや小さいが、図7の例示において、付帯板140の寸法は、背面板130の寸法に等しい)を決定し、図7及び図8にしめすように、蓋板140又は蓋板140及び背面板130の外周に外枠160を設置し、外枠160及び蓋板140又は蓋板140及び背面板130の間に防水性を有する第3パッケージ材料161を設置する。以上のステップにより本考案の可撓式ソーラーパネルモジュール1000の製造をほぼ完成する。第3パッケージ材料161は、例えば、アクリルテープである。ジャンクションボックス150は、更に、対外の正極配線及び対外の負極配線(図示せず)を含み、ソーラーパネルモジュール1000を外に対して電気接続する。背面板130の背面箇所にもう一層の防水接着材料、例えば、熱可塑性ポリオレフィン等を選択的に設置し、ジャンクションボックス150及び背面板130の背面の配線が水分、機械力の影響を受けないように保護する。
理解すべきこととして、各図中の強調する要点は異なるので、各部材は、割合に従って作成されてはいない。例えば、図8は、可撓式背面板130を使用する状況で第1パッケージ材料135、第2パッケージ材料145及び第1防水接着材料165の分布を強調し、従って、ソーラーパネル100/100’は、縮小して描かき、パッケージ材料、接着材料、ソーラーパネルの間のギャップと背面板及び蓋板の間の距離の差異を誇大して描いている。真空層圧時の真空吸着作用によって、例えば、軟質背面板の背面板130は、ソーラーパネル100/100’を有さない領域(例えば、フレームで挟持された外環領域箇所及びソーラーパネルの間のギャップ領域箇所)は、比較的蓋板140に接近しているが、ソーラーパネル100/100’を有する領域は、比較的蓋板140から離れている。しかしながら、背面板130は、硬質背面板(図8参照)であることもでき、この状況において、背面板130及び蓋板140の間の距離は、略維持固定される。
図6を参考し、それは、本考案のもう1つの実施例に基づくソーラーパネルモジュール1100を示している。ソーラーパネルモジュール1100の構造は、ソーラーパネルモジュール1000の構造に類似し、両者の差異は、背面正極配線122b(122b’)及び背面負極配線112a(112a’)の配置、及び背面板130背面の正極配線及び負極配線にある。ソーラーパネルモジュール1000において、背面正極配線122b(122b’)及び背面負極配線112a(112a’)は、ソーラーパネル100(100’)の長辺の同一端から引き出される。但し、ソーラーパネルモジュール1100において、背面正極配線122b(122b’)及び背面負極配線112a(112a’)は、それぞれソーラーパネル100(100’)の長辺の相対する両端から引き出される。ソーラーパネル1100において、背面板130の背面に全てのソーラーパネル100(100’)を横跨ぎする正極配線125及び負極配線115を設け、正極配線125は、ジャンクションボックス150の正極及び全てのソーラーパネル100(100’)の背面正極配線122b(122b’)と接続し、負極配線115は、ジャンクションボックスの負極及び全てのソーラーパネル100(100’)の背面負極配線112a(112a’)と接続する。
図1〜図5の実施例は、ソーラーパネル100及びソーラーパネル100’の工作配置を例として説明するが、理解すべきこととして、本考案の隣接する電極が同一電気極性の電極である概念は、その他の状況、例えば、図6に示すような状況又は全てのソーラーパネルが何れも同一方向へ向いたソーラーパネル100である状況に応用することができる。また、図1〜図6の実施例は、何れもソーラーパネルを並列接続したモジュールを例として説明するが、理解すべきこととして、本考案の林悦する電極が同一電気極性の電極である概念は、ソーラーパネルが直列接続したモジュールの状況に応用することができる。本考案の隣接の2つのソーラーパネルの隣接する電極が電気極の同一な電極であり、故に隣り合う2つのソーラーパネルの間の電極の距離を2mm未満に短縮することができ、同一な面積に比較的多いソーラーパネルを配置し、単位面積に発生する電力を向上することができる。図7のソーラーパネルの細部構造及び図8のパッケージ材料及び接着材料の配置は、図1〜図5の実施例及び図1〜図6の実施例に適用することができ、このほか、図8のパッケージ材料及び接着材料の配置は、単一のソーラーパネル100又は100’のみを有するソーラーパネルモジュールに適用することもできる。
なお、本考案では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本考案に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本考案の方針と範囲を脱しない均等の枠内で各種の変更や改良を加えることができることは勿論である。
1 パターン化光電変換層
2 パターン化上電極
3 分離ギャップ
4 パターン化透明上電極
5 選択的パターン化緩衝層
6 分離ギャップ
100 ソーラーパネル
100’ ソーラーパネル
101 正面
102 背面
103 背面ガラス
111a 正面負極配線
111a’ 正面負極配線
112a 背面負極配線
112a’ 背面負極配線
115 負極配線
121b 正面正極配線
121b’ 正面正極配線
122b 背面正極配線
122b’ 背面正極配線
125 正極配線
130 背面板
135 第1パッケージ材料
140 蓋板
145 第2パッケージ材料
150 ジャンクションボックス
160 外枠
161 第3パッケージ材料
165 第1防水接着材料
1000 ソーラーパネル
1100 ソーラーパネル
d 距離

Claims (13)

  1. 隣り合って設置される複数のソーラーパネルを含み、各前記ソーラーパネルの一側に正極配線を設け、相対する他側に負極配線を設け、
    そのうち、隣り合う2つの前記ソーラーパネルの隣接する電極配線は、何れも正極配線であるか、何れも負極配線であるソーラーパネルモジュール。
  2. 各前記ソーラーパネルは、背面ガラス及びその上に設置されるパターン化光電変換層を含む請求項1に記載のソーラーパネルモジュール。
  3. 各前記ソーラーパネルの前記正極配線及び前記負極配線は、前記ソーラーパネルの正面に位置し、且つ各前記ソーラーパネルの背面まで折り返されて背面正極配線及び背面負極配線となる請求項1に記載のソーラーパネルモジュール。
  4. 前記複数のソーラーパネルの上方に位置する蓋板と、
    前記複数のソーラーパネルの下方に位置する背面板と、
    を更に含み、そのうち、前記蓋板、前記複数のソーラーパネル及び前記背面板は、ラミネート貼合される請求項3に記載のソーラーパネルモジュール。
  5. 前記複数のソーラーパネル及び前記背面板の間に位置する第1パーケージ材料と、
    前記複数のソーラーパネル及び前記蓋板の間に位置する第2パッケージ材料と、
    を更に含み、そのうち、前記第1パッケージ材料又は前記第2パッケージ材料は、エチレンビニルアセテート、ポリオレフィン、ポリビニルブチラール又はUV硬化接着材又は前記の組み合わせである請求項4に記載のソーラーパネルモジュール。
  6. 前記背面板及び前記蓋板の寸法は、両者の長さが前記複数のソーラーパネルの最末端のソーラーパネルを延伸超過し、且つ両者の幅は、前記ソーラーパネルの長さよりやや大きくなるようにさせ、前記ソーラーパネルモジュールは、
    前記蓋板及び前記背面板が前記複数のソーラーパネルを延伸超過する外環領域中に位置し、前記蓋板及び前記背面板の間に位置して前記複数のソーラーパネルの側辺に接触する第1防水接着材料を更に含む請求項4に記載のソーラーパネルモジュール。
  7. 隣り合う前記2つのソーラーパネルの前記隣接する電極配線の間の距離は、5mm未満である請求項1に記載のソーラーパネルモジュール。
  8. 隣り合う前記2つのソーラーパネルの前記隣接する電極配線の間の距離は、1mm未満である請求項1に記載のソーラーパネルモジュール。
  9. 蓋板と、
    背面板と、
    少なくとも1つのソーラーパネルであり、前記蓋板及び前記背面板の間に位置し、前記蓋板及び前記背面板が前記少なくとも1つのソーラーパネルを延伸超過する少なくとも1つのソーラーパネルと、
    前記少なくとも1つのソーラーパネル及び前記背面板の間に位置する第1パッケージ材料と、
    前記少なくとも1つのソーラーパネル及び前記蓋板の間に位置する第2パッケージ材料と、
    前記蓋板及び前記背面板が前記少なくとも1つのソーラーパネルを延伸超過する外環領域中に位置し、前記蓋板及び前記背面板の間に位置して前記少なくとも1つのソーラーパネルの側辺に接触する第1防水接着材料と、
    を含むソーラーパネルモジュール。
  10. 前記蓋板及び前記背面板の外縁に位置する外枠と、
    前記外枠及び前記蓋板の間、前記外枠及び前記背面板の間及び前記外枠及び前記第1防水接着材料の間に位置する第3パッケージ材料と、
    を更に含む請求項9に記載のソーラーパネルモジュール。
  11. 前記第1パッケージ材料又は前記第2パッケージ材料は、エチレンビニルアセテート、ポリオレフィン、ポリビニルブチラール又はUV硬化接着材又は前記の組み合わせである請求項9に記載のソーラーパネルモジュール。
  12. 前記第1防水接着材料は、熱可塑性ポリオレフィン又はブチルゴム請求項9に記載のソーラーパネルモジュール。
  13. 前記第3パッケージ材料は、アクリルテープである請求項10に記載のソーラーパネルモジュール。
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