TW201347208A - 太陽能模組 - Google Patents
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Abstract
一種太陽能模組包括支撐元件、框體、光電轉換模組與保護元件。框體圍繞之區域內形成有一容置空間。光電轉換模組位於容置空間中。支撐元件凸出於光電轉換模組且連接於框體。保護元件設置於光電轉換模組上，且位於容置空間內。
Description
本發明是有關一種太陽能模組，且特別有關一種不具保護玻璃的太陽能模組。
太陽能模組可將光能轉換為電能，其中光能又以太陽光為主要來源。由於太陽能模組在轉換過程中不會產生溫室氣體，因此可以實現綠色能源的環境。近年來，隨著太陽能科技的進歩與發展，太陽能模組的價格已大幅下滑，使太陽能模組在消費市場上更受歡迎。舉例來說，太陽能模組已廣泛地應用於住宅的屋頂與大樓的外牆，以及各種電子產品中。
第1圖繪示習知太陽能模組100的剖面圖。如圖所示，太陽能模組100包括太陽能電池110、二封裝層120、130、保護玻璃140、背板150與框體160。其中，封裝層120、130分別位於太陽能電池110的上下兩側。保護玻璃140與背板150可分別避免水氣進入封裝層120、130，使太陽能電池110在工作時不會因水氣而損壞。此外，太陽能電池110、二封裝層120、130、保護玻璃140與背板150的邊緣係固定於框體160的卡槽162中。
習知太陽能模組100的保護玻璃140除了可阻隔水氣外，更重要的目的是為了提高整體太陽能模組100的剛性，使太陽能電池110不易於框體160中斷裂。然而，保護玻璃140(cover glass)通常為強化玻璃，厚度在3mm以
上，因此具有可觀的重量。舉例來說，一片長乘寬為1644x984mm尺寸的保護玻璃140可能就佔有15kg的重量。也就是說，具有保護玻璃140的太陽能模組100其重量並不易減輕，因此會增加安裝時的難度。此外，保護玻璃140雖可提高太陽能模組100的剛性，但玻璃材料的可撓性不佳，因此當太陽能模組100在惡劣環境(例如強風)使用時，太陽能電池110易於框體160內因過度彎曲而破裂。
本發明之一技術態樣為一種太陽能模組。
根據本發明一實施方式，一種太陽能模組包括支撐元件、框體、光電轉換模組與保護元件。框體圍繞之區域內形成有一容置空間。光電轉換模組位於容置空間中。支撐元件凸出於光電轉換模組且連接於框體。保護元件設置於光電轉換模組上，且位於容置空間內。
在本發明一實施方式中，其中上述光電轉換模組包括第一封裝元件、光電轉換元件與第二封裝元件。光電轉換元件設置於第一封裝元件上。第二封裝元件設置於光電轉換元件上。其中，第一封裝元件鄰貼於支撐元件，而第二封裝元件鄰貼於保護元件。
在本發明一實施方式中，其中上述支撐元件為一網狀體，且第一封裝元件部分嵌入於網狀體內。
在本發明一實施方式中，其中上述支撐元件包括網狀結構位於框體與光電轉換模組之間，且網狀結構不位於光
電轉換模組之投影面積下方。
在本發明一實施方式中，其中上述太陽能模組更包括密封膠位於保護元件與光電轉換模組的邊緣上。
在本發明一實施方式中，其中上述太陽能模組更包括第三封裝元件鄰貼於支撐元件，且第三封裝元件與第一封裝元件位於支撐元件的相反側。
在本發明一實施方式中，其中上述支撐元件具有複數個孔隙，且第三封裝元件與第一封裝元件連通於孔隙。
在本發明一實施方式中，其中上述太陽能模組更包括保護層設置於第三封裝元件上。
在本發明一實施方式中，其中上述太陽能模組更包括密封膠位於第三封裝元件與保護層的邊緣上。
在本發明一實施方式中，其中上述支撐元件的厚度介於1mm至5mm之間。
在本發明一實施方式中，其中上述支撐元件的長度分別大於光電轉換模組與保護元件的長度，且框體具有卡槽耦合於支撐元件的邊緣，使光電轉換模組與保護元件分別相距框體一距離。
在本發明一實施方式中，其中上述太陽能模組更包括固定元件貫穿支撐元件且固定於框體上。
在本發明上述實施方式中，由於框體可框合於支撐元件之週邊，且光電轉換模組設置於支撐元件上，因此支撐元件可提供太陽能模組足夠的剛性，使太陽能模組可省略習知的保護玻璃而減少重量，易於安裝。此外，支撐元件為網狀體時不僅具有可撓性，且當太陽能模組在惡劣環境
(例如強風)使用時，氣流可從支撐元件的孔隙通過，使光電轉換元件不易於框體內因過度彎曲而破裂。
以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，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，在本發明部分實施方式中，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之。
第2圖繪示根據本發明一實施方式之太陽能模組200的俯視圖。第3圖繪示第1圖之太陽能模組200沿線段3-3’的剖面圖。同時參閱第2圖第3圖，太陽能模組200包括支撐元件210、框體220、光電轉換模組230與保護元件240。其中，框體220框合於支撐元件210之週邊，且於框體220圍繞之區域內形成有一容置空間222。支撐元件210凸出於光電轉換模組230且連接於框體220。光電轉換模組230設置於支撐元件210上，且位於容置空間222中。保護元件240設置於光電轉換模組230上，且位於容置空間222內。
在本實施方式中，光電轉換模組230包括第一封裝元件232、光電轉換元件234與第二封裝元件236。其中，光電轉換元件234設置於第一封裝元件232上。第二封裝元件236設置於光電轉換元件234上。第一封裝元件232鄰貼於支撐元件210，而第二封裝元件236鄰貼於保護元件
240。
此外，支撐元件210的長度L2大於光電轉換模組230與保護元件240的長度L1，且框體220具有卡槽224可耦合於支撐元件210的邊緣，使光電轉換模組230與保護元件240分別相距框體220一距離D1。在其他實施方式中，光電轉換模組230與保護元件240也可相距框體220不同距離，並不限制本發明。
支撐元件210可以為一網狀體，使第一封裝元件232部分可嵌入於網狀體內。支撐元件210的材質可以包括玻璃纖維、不銹鋼、植物纖維、碳纖維或聚合物纖維。其中不銹鋼材料可以為經絕緣處理之不銹鋼網。聚合物纖維可以為聚醯胺纖維、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate；PET)纖維或聚氯乙烯纖維(polyvinyl chloride；PVC)纖維。
由於框體220框合於支撐元件210之週邊，且光電轉換模組230設置於支撐元件210上，因此支撐元件210可提供太陽能模組200足夠的剛性，使太陽能模組200可省略習知的保護玻璃而減少重量，易於安裝。
此外，由於支撐元件210不易破裂，且為網狀體時具有可撓性，因此當光電轉換模組230與保護元件240受外力(例如風力)時，支撐元件210具有緩衝外力的功能。也就是說，光電轉換模組230與保護元件240可於框體220的容置空間222中隨保護元件240上下移動一距離。再者，當太陽能模組200在惡劣環境(例如強風)使用時，氣流可從支撐元件210的孔隙通過，使光電轉換元件234不易於
框體220內因過度彎曲而破裂(將於後述)。
在本實施方式中，保護元件240具有透光性，使光線可進入至光電轉換模組230。保護元件240的材質可以包括塑膠、氟化物或聚合物薄膜。實際上，其他具有高透明度、重量輕、有彈性的材料也可用來製作保護元件240。第一封裝元件232的材質可以包括聚乙烯醋酸乙烯脂(ethylene vinyl acetate；EVA)或矽膠。第二封裝元件236的材質可以包括聚乙烯醋酸乙烯脂。此外，支撐元件210的厚度D2可以介於1mm至5mm之間，在本實施方式中較佳為2mm。保護元件240的厚度可以介於50μm至200μm之間。光電轉換模組230的厚度可以介於980μm至1200μm之間。第一封裝元件232與第二封裝元件236的厚度可以分別介於0.4mm至0.5mm之間。然而，上述各層的厚度並不以此為限，可依設計者需求而定。
光電轉換模組230可以包括非晶矽(amorphous silicon)、單晶矽、多晶矽、硫化鎘(cadmium diselenide；CdS)、碲化鎘(cadmium telluride；CdTe)、銦硒化銅(copper indium selenide；CIS)或銅銦鎵硒(copper indium gallium diselenide；CIGS)，但不以上述材料為限。此外，光電轉換模組230可藉由化學氣相沉積(chemical vapor deposition；CVD)、物理氣相沉積(physical vapor deposition；PVD)、濺鍍或其他沉積方法。
第4圖繪示第3圖之太陽能模組200遭氣流F1、F2、F3衝擊時的剖面圖。如圖所示，支撐元件210為網狀體時具有可撓性，因此當光電轉換模組230與保護元件240受
氣流F3衝擊時，光電轉換模組230與保護元件240可於框體220的容置空間222中隨保護元件240往方向D3移動一距離。也就是說，支撐元件210具有緩衝外力衝擊太陽能模組200的功能。
此外，支撐元件210具有孔隙，因此光電轉換模組230與框體220之間的氣流F1與氣流F2可分別通過支撐元件210的孔隙，使氣流F1與氣流F2對太陽能模組200的衝擊力道可以忽略。如此一來，太陽能模組200僅會受氣流F3衝擊，使光電轉換元件234不易於框體220內因過度彎曲而破裂。在本實施方式中，氣流F1、F2、F3可以為環境產生的風，然而在其他實施方式中，支撐元件210可緩衝的外力並不以風力為限。
應瞭解到，已經在上述實施方式中敘述過的元件連接關係將不再重複贅述。在以下敘述中，僅詳細說明太陽能模組200其他的固定方式與結構，合先敘明。
第5圖繪示根據本發明另一實施方式之太陽能模組200的剖面圖。太陽能模組200包括支撐元件210、框體220、光電轉換模組230與保護元件240。與上述實施方式不同的地方在於太陽能模組200更包括固定元件250貫穿支撐元件210且固定於框體220上。如此一來，支撐元件210可更穩固地固定於框體220上。
第6圖繪示根據本發明又一實施方式之太陽能模組200的剖面圖。太陽能模組200包括支撐元件210、框體220、光電轉換模組230與保護元件240。與上述實施方式不同的地方在於太陽能模組200更包括第三封裝元件260
與保護層270。其中，第三封裝元件260鄰貼於支撐元件210，且第三封裝元件260與第一封裝元件232位於支撐元件210的相反側。保護層270設置於第三封裝元件260上。此外，支撐元件210具有複數個孔隙，因此第三封裝元件260與第一封裝元件232可連通於孔隙而相互結合。
在本實施方式中，保護層270的材質可以包括聚氟乙烯(polyvinyl fluoride；PVF)或聚苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate；PET)塗佈氟化層。第三封裝元件260的材質可以與第一封裝元件232相同，例如聚乙烯醋酸乙烯脂或矽膠。此外，保護層270的厚度可以介於0.3mm至0.4mm之間，第三封裝元件260的厚度可以介於0.4mm至0.5mm之間。然而，上述各層的厚度可依設計者需求而定，並不以限制本發明。
第7圖繪示根據本發明再一實施方式之太陽能模組200的剖面圖。太陽能模組200包括支撐元件210、框體220、光電轉換模組230、保護元件240、第三封裝元件260與保護層270。與上述實施方式不同的地方在於太陽能模組200更包括密封膠280位於保護元件240、光電轉換模組230、第三封裝元件260與保護層270的邊緣上。其中，密封膠280的位置可依設計者實際需求而定。舉例來說，密封膠280可僅塗佈於保護元件240與光電轉換模組230的邊緣上，而不塗佈於第三封裝元件260與保護層270的邊緣。
在本實施方式中，密封膠280的材質可以包括橡膠或矽膠。密封膠280可避免水氣由保護元件240、光電轉換
模組230、第三封裝元件260與保護層270的邊緣進入光光電轉換元件234。
第8圖繪示根據本發明另一實施方式之太陽能模組200的剖面圖。太陽能模組200包括支撐元件210、框體220、光電轉換模組230、保護元件240、第三封裝元件260與保護層270。與上述實施方式不同的地方在於支撐元件210、光電轉換模組230、保護元件240、第三封裝元件260與保護層270的長度L3大致相同，且框體220具有卡槽224分別耦合於支撐元件210、光電轉換模組230、保護元件240、第三封裝元件260與保護層270的邊緣。
如此一來，由於框體220已覆蓋於支撐元件210、光電轉換模組230、保護元件240、第三封裝元件260與保護層270的邊緣，因此水氣不易進入光電轉換元件234。也就是說，本實施方式中的太陽能模組200可省略第7圖的密封膠280，
第9圖繪示根據本發明又一實施方式之太陽能模組200的剖面圖。太陽能模組200包括支撐元件210、框體220、光電轉換模組230與保護元件240。與上述實施方式不同的地方在於支撐元件210包括網狀結構212。其中，網狀結構212位於框體220與光電轉換模組230之間，且網狀結構212不位於光電轉換模組230之投影面積A下方。網狀結構212具有可撓性，因此支撐元件210仍具有緩衝外力衝擊太陽能模組200的功能。此外，氣流仍可通過網狀結構212的孔隙，使光電轉換元件234不易於框體220內因過度彎曲而破裂。
本發明上述實施方式與先前技術相較，具有以下優點：
(1)框體框合於支撐元件之週邊，且光電轉換模組設置於支撐元件上，因此支撐元件可提供太陽能模組的剛性，使太陽能模組可省略習知的保護玻璃而減少重量，易於安裝。
(2)支撐元件為網狀體時不僅具有可撓性，且當太陽能模組在惡劣環境(例如強風)使用時，氣流可從支撐元件的孔隙通過，使光電轉換元件不易於框體內因過度彎曲而破裂。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧太陽能模組
110‧‧‧太陽能電池
120‧‧‧封裝層
130‧‧‧封裝層
140‧‧‧保護玻璃
150‧‧‧背板
160‧‧‧框體
162‧‧‧卡槽
200‧‧‧太陽能模組
210‧‧‧支撐元件
212‧‧‧網狀結構
220‧‧‧框體
222‧‧‧容置空間
224‧‧‧卡槽
230‧‧‧光電轉換模組
232‧‧‧第一封裝元件
236‧‧‧第二封裝元件
234‧‧‧光電轉換元件
240‧‧‧保護元件
250‧‧‧固定元件
260‧‧‧第三封裝元件
270‧‧‧保護層
280‧‧‧密封膠
3-3’‧‧‧線段
A‧‧‧投影面積
F1‧‧‧氣流
F2‧‧‧氣流
F3‧‧‧氣流
L1‧‧‧長度
L2‧‧‧長度
L3‧‧‧長度
D1‧‧‧距離
D2‧‧‧厚度
D3‧‧‧方向
第1圖繪示習知太陽能模組的剖面圖。
第2圖繪示根據本發明一實施方式之太陽能模組的俯視圖。
第3圖繪示第1圖之太陽能模組沿線段3-3’的剖面圖。
第4圖繪示第3圖之太陽能模組遭氣流衝擊時的剖面圖。
第5圖繪示根據本發明另一實施方式之太陽能模組的剖面圖。
第6圖繪示根據本發明又一實施方式之太陽能模組的剖面圖。
第7圖繪示根據本發明再一實施方式之太陽能模組的剖面圖。
第8圖繪示根據本發明另一實施方式之太陽能模組的剖面圖。
第9圖繪示根據本發明又一實施方式之太陽能模組的剖面圖。
200‧‧‧太陽能模組
210‧‧‧支撐元件
220‧‧‧框體
222‧‧‧容置空間
224‧‧‧卡槽
230‧‧‧光電轉換模組
232‧‧‧第一封裝元件
234‧‧‧光電轉換元件
236‧‧‧第二封裝元件
240‧‧‧保護元件
260‧‧‧第三封裝元件
270‧‧‧保護層
Claims (12)
- 一種太陽能模組，包括：一框體，圍繞之區域內形成有一容置空間；一光電轉換模組，位於該容置空間中；一支撐元件，凸出於該光電轉換模組且連接於該框體；以及一保護元件，設置於該光電轉換模組上，且位於該容置空間內。
- 如請求項1所述之太陽能模組，其中該光電轉換模組包括：一第一封裝元件；一光電轉換元件，設置於該第一封裝元件上；以及一第二封裝元件，設置於該光電轉換元件上；其中，該第一封裝元件鄰貼於該支撐元件，而該第二封裝元件鄰貼於該保護元件。
- 如請求項2所述之太陽能模組，其中該支撐元件為一網狀體，且該第一封裝元件部分嵌入於該網狀體內。
- 如請求項1所述之太陽能模組，其中該支撐元件包括一網狀結構，位於該框體與該光電轉換模組之間，且該網狀結構不位於該光電轉換模組之投影面積下方。
- 如請求項1所述之太陽能模組，更包括：一密封膠，位於該保護元件與該光電轉換模組的邊緣上。
- 如請求項1所述之太陽能模組，更包括：一第三封裝元件，鄰貼於該支撐元件，且該第三封裝元件與該第一封裝元件位於該支撐元件的相反側。
- 如請求項6所述之太陽能模組，其中該支撐元件具有複數個孔隙，且該第三封裝元件與該第一封裝元件連通於該些孔隙。
- 如請求項7所述之太陽能模組，更包括：一保護層，設置於該第三封裝元件上。
- 如請求項8所述之太陽能模組，更包括：一密封膠，位於該第三封裝元件與該保護層的邊緣上。
- 如請求項1所述之太陽能模組，其中該支撐元件的厚度介於1mm至5mm之間。
- 如請求項1所述之太陽能模組，其中該支撐元件的長度分別大於該光電轉換模組與該保護元件的長度，且 該框體具有一卡槽耦合於該支撐元件的邊緣，使該光電轉換模組與該保護元件分別相距該框體一距離。
- 如請求項1所述之太陽能模組，更包括：一固定元件，貫穿該支撐元件且固定於該框體上。
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