TW201312766A - 太陽能電池模組 - Google Patents
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Abstract
一種太陽能電池模組包含複數個太陽能電池。每一太陽能電池之迎光面設置M個第一匯流電極。每一太陽能電池之背光面設置N個第二匯流電極。M為等於或大於1之自然數，且N為大於M之自然數。
Description
本發明是有關於一種太陽能電池模組。
由於石化能源短缺，人們對環保重要性的認知提高。因此，人們近年來不斷地積極研發替代能源與再生能源的相關技術，希望可以減少目前人類對於石化能源的依賴程度以及使用石化能源時對環境帶來的影響。在眾多的替代能源與再生能源的技術中，以太陽能電池(solar cell)最受矚目。原因在於太陽能電池可直接將太陽能轉換成電能，且發電過程中不會產生二氧化碳或氮化物等有害物質，不會對環境造成污染。
矽是各種半導體產業中最為重要且廣泛使用的電子材料。現今，矽晶圓的生產供應已是相當成熟的技術，再加上矽的能隙適合吸收太陽光，使得矽晶太陽能電池成為目前使用最廣泛的太陽能電池。一般單晶矽或多晶矽太陽電池的構造包含下列幾層：外部電極(Conducting grid)、抗反射層(Anti-reflective layer)及N型與P型半導體層。
外部電極的材料一般為鎳、銀、鋁、銅及鈀等金屬的各種搭配組合，且為了傳導足夠的電子流量，該電極與基板之間必須要有足夠大的傳導面積。但是，為降低外部電極對於太陽入射光的遮蔽率，外部電極覆蓋於基板上的表面積又必須盡可能地小。因此，對於外部電極的結構設計而言，其必須能夠兼顧低電阻以及低光遮蔽率的特性。是以，目前的外部電極結構主要可分為匯流電極(bus bar)及指狀電極(finger)兩大結構。其中，匯流電極的寬度大於指狀電極的寬度。匯流電極如同樹木的主幹而指狀電極則如同樹木的分枝散布到電池表面各處，因此，電子藉由指狀電極以匯集到匯流電極，並藉由匯流電極以匯出至外部負載。換言之，尺寸較大的匯流電極有助於提高電子流量，而尺寸較小的指狀電極則有助於降低光遮蔽率。
以目前市面上的太陽能電池來說，其迎光面與背光面具有的匯流電極皆為2條或3條。然而，迎光面與背光面皆具有2條匯流電極的太陽能電池，其遮光率雖然小於迎光面與背光面皆具有3條匯流電極的太陽能電池，但其能量耗損卻較大。因此，如何在不增加太陽能電池的遮光率的前提下同時降低能量耗損，為太陽能電池領域必須面對的課題。
為解決習知技術的問題，本發明的一技術樣態是一種太陽能電池模組，其主要是針對太陽能電池的迎光面與背光面上所設置之匯流電極的設計為不對稱數量，使得太陽能電池可在不增加遮光率的前提下，達到有效地提升太陽能電池效率的目的。另外，目前習知的焊接件(Ribbon)並不適用於迎光面與背光面上設置不對稱數量之匯流電極的太陽能電池，因此本發明另提出具有適當結構的焊接件以搭配本發明之太陽能電池使用，同時亦符合不增加遮光率與提昇太陽能電池效率的要求。
根據本發明一實施例，一種太陽能電池模組包含複數個太陽能電池。每一太陽能電池之迎光面設置M個第一匯流電極。每一太陽能電池之背光面設置N個第二匯流電極。M為等於或大於1之自然數，且N為大於M之自然數。
於本發明的一實施例中，上述的太陽能電池模組進一步包含複數個焊接件。每一焊接件包含相互連接之第一焊接部及第二焊接部。第一焊接部焊接至對應之太陽能電池之第一匯流電極上。第二焊接部焊接至另一相鄰太陽能電池之第二匯流電極上。
於本發明的一實施例中，上述的第一焊接部包含P個第一焊條。P為等於M之自然數。並且，每一第一焊條焊接至對應之第一匯流電極上。
於本發明的一實施例中，上述的第二焊接部為金屬薄膜，其寬度足以覆蓋N個第二匯流電極。
於本發明的一實施例中，上述的第二焊接部包含Q個第二焊條。Q為等於或小於N之自然數。
於本發明的一實施例中，上述的Q等於N時，每一第二焊條連接第二側並焊接至對應之第二匯流電極上。
於本發明的一實施例中，上述的每一第二焊條的長度小於每一第一焊條的長度。
於本發明的一實施例中，上述的第二焊接部包含串接條。串接條焊接至另一相鄰太陽能電池之背光面。串接條具有第一側以及第二側。每一第一焊條連接第一側。每一第二焊條連接第二側。
於本發明的一實施例中，上述的第一焊條與第二焊條大體上垂直串接條。
於本發明的一實施例中，上述的第一焊接部具有壓折區。壓折區連接串接條。第一焊接部對應之太陽能電池與第二焊接部對應之太陽能電池之間具有間隙。第一焊條之壓折區位於間隙中。
以下將以圖式揭露本發明的複數個實施例，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示。
本發明的一技術態樣是一種太陽能電池模組。更具體地說，其主要是針對太陽能電池的迎光面與背光面上所設置之匯流電極的設計為不對稱數量，使得太陽能電池可在不增加遮光率的前提下，達到有效地提升太陽能電池效率的目的。另外，目前習知的焊接件(Ribbon)並不適用於迎光面與背光面上設置不對稱數量之匯流電極的太陽能電池，因此本發明另提出具有適當結構的焊接件以搭配本發明之太陽能電池使用，同時亦符合不增加遮光率與提昇太陽能電池效率的要求。
請參照第1圖。第1圖為依照本發明一實施例之太陽能電池模組1的上視圖。
如第1圖所示，於本實施例中，太陽能電池模組1包含複數個太陽能電池10。太陽能電池模組1係藉由將複數個獨立的太陽能電池10鋪排成為陣列並黏合於基板16上。數個太陽能電池10於串聯或並聯電路中被互聯成為太陽能電池模組1。
於一實施例中，每一個太陽能電池10的大小的範圍在約10公分×10公分至約21公分×21公分的範圍之間，例如15.6公分×15.6公分。然而，更小或更大的尺寸/尺度亦可被使用。本發明用以製作太陽能電池10的基板可以是單晶矽、多晶矽、非晶型矽、矽帶片、碲化鎘、砷化鎵...等等。太陽能電池10的基板的形狀可變化且並不侷限於方形、矩形、圓形、卵形...等等。
請參照第2A圖以及第2B圖。第2A圖為繪示第1圖中之太陽能電池10的迎光面100。第2B圖為繪示第1圖中之太陽能電池10的背光面102。
如第2A圖與第2B圖所示，於本實施例中，每一太陽能電池10之迎光面100設置M個第一匯流電極12a。每一太陽能電池10之背光面102設置N個第二匯流電極12b。M為等於或大於1之自然數，且N為大於M之自然數。匯流電極可匯集電池表面各處指狀電極傳導來的電流，並藉由匯流電極將電流匯出至外部負載。由於設置於太陽能電池10之迎光面100上的第一匯流電極12a數量越少時，第一匯流電極12a的總遮光面積就會減少，因此可增加太陽能電池10的發電效率。另外，由於設置於太陽能電池10之背光面102上的第二匯流電極12b數量越多時，第二匯流電極12b的總導電面積就會增加，因此可減少太陽能電池10之間於傳導電流的過程中所造成的能量耗損。換言之，設置於太陽能電池10之迎光面100上的第一匯流電極12a數量越少越好，設置於太陽能電池10之背光面102上的第二匯流電極12b數量越多越好，因此設計使第一匯流電極12a的數量大於第二匯流電極12b的數量可有效地提升太陽能電池10的效能。於本實施例中，設置於太陽能電池10之迎光面100的第一匯流電極12a數量為2，設置於太陽能電池10之背光面102的第二匯流電極12b數量為5，但第一匯流電極12a與第二匯流電極12b的數量並不以第2A圖與第2B圖為限。
於一實施例中，每一第一匯流電極12a的寬度為1.5公釐至2公釐，並且每一第二匯流電極12b的寬度為2.7公釐至4.5公釐，但並不以此為限。
請參照第3圖。第3圖為繪示第1圖中兩相鄰之太陽能電池10的側視圖。
如第1圖與第3圖所示，於本實施例中，太陽能電池模組1包含複數個焊接件14。每一焊接件14包含相互連接之第一焊接部140以及第二焊接部142。焊接件14的第一焊接部140焊接至對應之太陽能電池10的第一匯流電極12a上。焊接件14的第二焊接部142焊接至另一相鄰太陽能電池10的第二匯流電極12b上。換言之，本實施例之太陽能電池10係使用迎光面100及背光面102的設計，藉由設置於一太陽能電池10的迎光面100上的第一匯流電極12a收集電流，並導引至設置於另一相鄰太陽能電池10的背光面102上的第二匯流電極12b，藉以使太陽能電池模組1上位於同一行(Column)的太陽能電池10能夠相互串聯。於一實施例中，上述之焊接件14為鍍錫銅帶。
請參照第4A圖。第4A圖為繪示第3圖中之焊接件14之一實施例的上視圖。
如第4A圖所示，於本實施例中，焊接件14的第一焊接部140包含P個第一焊條140a。為了不增加焊接件14於太陽能電池10之迎光面100上的遮光面積，焊接件14的第一焊接部140所包含的第一焊條140a的數量P，等於太陽能電池10之迎光面100上的第一匯流電極12a的數量M。並且，第一焊接部140的每一第一焊條140a焊接至對應之第一匯流電極12a上。換言之，第一焊接部140的每一第一焊條140a的位置與對應之第一匯流電極12a相互重疊，因此在兩者焊接之後並不會增加太陽能電池10之迎光面100上的遮光面積。於本實施例中，設置於太陽能電池10之迎光面100的第一匯流電極12a數量為2，因此焊接件14的第一焊接部140所包含的第一焊條140a的數量亦為2。
如第4A圖所示，於一實施例中，焊接件14的第二焊接部142包含Q個第二焊條142a。Q為等於或小於N(亦即，第二匯流電極12b的數量)之自然數。若焊接件14的第二焊接部142所包含的第二焊條142a的數量Q等於太陽能電池10之背光面102上的第二匯流電極12b的數量N，則每一第二焊條142a焊接至對應之第二匯流電極12b上。若焊接件14的第二焊接部142所包含的第二焊條142a的數量Q小於太陽能電池10之背光面102上的第二匯流電極12b的數量N時，同樣可達到導引電流的功能，只要第二焊接部142所包含的第二焊條142a的焊接區域能涵蓋所有的第二匯流電極12b。於本實施例中，設置於太陽能電池10之背光面102的第二匯流電極12b數量為5，因此焊接件14的第二焊接部142所包含的第二焊條142a的數量亦為5，但並不以此為限。
如第4A圖所示，於本實施例中，焊接件14的第二焊接部142包含串接條142b。第二焊接部142的串接條142b焊接至另一相鄰太陽能電池10之背光面102。第二焊接部142的串接條142b具有第一側142c以及第二側142d。每一第一焊條140a連接串接條142b的第一側142c，並且每一第二焊條142a連接串接條142b的第二側142d。換言之，第二焊接部142的串接條142b係位處於核心部位，並由其第一側142c與第二側142d分別延伸出具有不同數量之第一焊條140a與第二焊條142a。於本實施例中，第一焊接部140的第一焊條140a與第二焊接部142的第二焊條142a大體上垂直串接條142b，但並不以此為限。於實際應用中，第二焊接部142的串接條142b相對第一焊條140a與第二焊條142a的角度、形狀或位置，可依照設計於太陽能電池10上的第一匯流電極12a與第二匯流電極12b的走向而彈性地調整。
另外，由於第二焊接部142的串接條142b焊接至另一相鄰太陽能電池10之背光面102，因此第二焊接部142上每一第二焊條142a的長度，皆會小於第一焊接部140上每一第一焊條140a的長度，如第4A圖所示。
如第3圖與第4A圖所示，於本實施例中，焊接件14的第一焊接部140具有壓折區140b。第一焊接部140的壓折區140b連接第二焊接部142的串接條142b。當太陽能電池模組1的太陽能電池10鋪排成為陣列並黏合於基板16上時，第一焊接部140對應之太陽能電池10與第二焊接部142對應之另一相鄰太陽能電池10之間具有間隙G。第一焊條140a之壓折區140b即彎折於上述兩相鄰太陽能電池10之間的間隙G中。於一實施例中，上述兩相鄰太陽能電池10之間的間隙G為2.5公釐，但並不以此為限。由於第一焊接部140比第二焊接部142額外多了位於間隙G中(不位於迎光面100上)的壓折區140b，而第二焊接部142則完全位於另一相鄰太陽能電池10的背光面102上，因此第一焊接部140的長度會大於第二焊接部142的長度。
請參照第4B圖。第4B圖為繪示第3圖中之焊接件14之另一實施例的上視圖。
如第4B圖所示，於一實施例中，焊接件34的第二焊接部342包含R個第二焊條。R為等於或大於1之自然數。於本實施例中，焊接件34的第一焊接部340所包含的第一焊條340a的數量同樣為2，並且焊接件34的第一焊接部340同樣具有壓折區340b。焊接件34的第二焊接部342所包含的第二焊條的數量R等於1，此即代表焊接件34的第二焊接部342為一整片的金屬薄膜。只要金屬薄膜寬度足以覆蓋所有第二匯流電極12b，且其焊接區域能涵蓋所有第二匯流電極12b，同樣可達到導引電流的功能。並且，採用本實施例之一整片金屬薄膜形式的第二焊接部342，由於其導電面積大，因此更可有效降低導引電流時的能量損耗。
根據以上對於本發明的具體實施例的詳述，本發明的太陽能電池模組主要是針對太陽能電池的迎光面與背光面上所設置之匯流電極的設計為不對稱數量，使得太陽能電池可在不增加遮光率的前提下，達到有效地提升太陽能電池效率的目的。另外，目前習知的焊接件並不適用於迎光面與背光面上設置不對稱數量之匯流電極的太陽能電池，因此本發明另提出具有適當結構的焊接件以搭配本發明之太陽能電池使用，同時亦符合不增加遮光率與提昇太陽能電池效率的要求。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
1．．．太陽能電池模組
10．．．太陽能電池
100．．．迎光面
102．．．背光面
12a．．．第一匯流電極
12b．．．第二匯流電極
14、34．．．焊接件
140、340．．．第一焊接部
140a、340a．．．第一焊條
140b、340b．．．壓折區
142、342．．．第二焊接部
142a．．．第二焊條
142b．．．串接條
142c．．．第一側
142d．．．第二側
16．．．基板
G．．．間隙
第1圖為依照本發明一實施例之太陽能電池模組的上視圖。
第2A圖為繪示第1圖中之太陽能電池的迎光面。
第2B圖為繪示第1圖中之太陽能電池的背光面。
第3圖為繪示第1圖中兩相鄰之太陽能電池的側視圖。
第4A圖為繪示第3圖中之焊接件之一實施例的上視圖。
第4B圖為繪示第3圖中之焊接件之另一實施例的上視圖。
14．．．焊接件
140．．．第一焊接部
140a．．．第一焊條
140b．．．壓折區
142．．．第二焊接部
142a．．．第二焊條
142b．．．串接條
142c．．．第一側
142d．．．第二側
Claims (10)
- 一種太陽能電池模組，包含：複數個太陽能電池，每一該等太陽能電池之迎光面設置M個第一匯流電極，每一該等太陽能電池之背光面設置N個第二匯流電極，其中M為等於或大於1之自然數，且N為大於M之自然數。
- 如請求項1所述之太陽能電池模組，進一步包含複數個焊接件，每一該等焊接件包含相互連接之一第一焊接部及一第二焊接部，該第一焊接部焊接至對應之該太陽能電池之該等第一匯流電極上，該第二焊接部焊接至另一相鄰該太陽能電池之該等第二匯流電極上。
- 如請求項2所述之太陽能電池模組，其中該第一焊接部包含P個第一焊條，P為等於M之自然數，並且每一該等第一焊條焊接至對應之該第一匯流電極上。
- 如請求項3所述之太陽能電池模組，其中該第二焊接部為一金屬薄膜，其寬度足以覆蓋該N個第二匯流電極。
- 如請求項3所述之太陽能電池模組，其中該第二焊接部包含Q個第二焊條，Q為等於或小於N之自然數。
- 如請求項5所述之太陽能電池模組，其中Q等於N時，每一該等第二焊條焊接至對應之該第二匯流電極上。
- 如請求項5所述之太陽能電池模組，其中每一該等第二焊條的長度小於每一該等第一焊條的長度。
- 如請求項5所述之太陽能電池模組，其中該第二焊接部包含一串接條，焊接至另一相鄰該太陽能電池之背光面，該串接條具有一第一側以及一第二側，每一該等第一焊條連接該第一側，每一該等第二焊條連接該第二側。
- 如請求項8所述之太陽能電池模組，其中該等第一焊條與該等第二焊條大體上垂直該串接條。
- 如請求項8所述之太陽能電池模組，其中該第一焊接部具有一壓折區，連接該串接條，該等第一焊接部對應之該太陽能電池與該等第二焊接部對應之該太陽能電池之間具有一間隙，該等第一焊條之該壓折區位於該間隙中。
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