TW201818033A - 具波浪狀之光伏模組及其製法 - Google Patents

Abstract

一種具波浪狀之光伏模組包含背板、透光板、光伏電池陣列與封裝結構。透光板相對背板。光伏電池陣列包含多個電池片與可撓性導接件。電池片彼此傾斜地排列於透光板與背板之間，其中二相鄰之電池片之向陽面彼此不共平面且不相互平行。可撓性導接件電性串接電池片。封裝結構夾設於背板與透光板之間，且將光伏電池陣列包覆於其中。

Description

具波浪狀之光伏模組及其製法

本發明有關於一種光伏模組，尤指一種具波浪狀之光伏模組及其製法。

現今光伏電池裝置包含了多個電池片。這些電池片是藉由陣列方式彼此齊平地排列於屋頂或地面上，並且此些電池片之向陽面皆面向天際。如此，當環境光到達電池片之向陽面時，電池片便可有效地將環境光轉換為電能。

然而，現今光伏電池裝置在既有的模組尺寸下，能夠放入電池片的數量有限，因此，影響其光能轉換為電力的效率，使得單位面積之發電量自然無法有效提升。

由此可見，上述現有的光伏裝置仍存在單位面積之發電量無法有效提升之缺陷。因此，如何能有效地解決上述不便與缺陷，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前相關領域亟需改進的目標。

本發明在於提供一種具波浪狀之光伏模組及其製法，透過改變電池片的配置方式以提升既有模組尺寸內之電池片數量，換句話說，在固定數量之電池片的前提下，縮小光伏模組之配置面積，進而解決先前技術所述的問題。

依據本發明之一實施方式，此種具波浪狀之光伏模組包含背板、透光板、光伏電池陣列與封裝結構。透光板相對背板。光伏電池陣列包含多個電池片及多個可撓性導接件。電池片彼此傾斜地排列於透光板與背板之間，且每一電池片具有相對之向陽面與背陽面，且任二相鄰之電池片之向陽面彼此不共平面且不相互平行。可撓性導接件電性串接電池片。封裝結構夾設於背板與透光板之間，且將光伏電池陣列包覆於其中。

依據本發明之另一實施方式，此種光伏模組之製造方法，包含步驟如下。(a)提供一透光板，透光板具有一波浪狀結構；(b)將一可撓性封裝材放置於波浪狀結構上，以致可撓性封裝材背對該透光板之一側對應地形成一匹配波浪狀結構的波浪狀外型；(c)將多個電池片分別依據鋸齒狀排列方式排列於可撓性封裝材的波浪狀外型上，其中電池片透過多個可撓性導接件彼此進行電性串接以形成一光伏電池陣列；(d)將另一可撓性封裝材放置於電池片上，使得光伏電池陣列共同受夾合於可撓性封裝材之間；(e)將一背板放置於另一可撓性封裝材背對光伏電池陣列之一側；以及(f)抽真空並加熱層壓透光板、可撓性封裝材、光伏電池陣列、另一可撓性封裝材與 背板以成為一整體層疊結構。

如此，由於上述各實施方式之光伏模組之電池片並非齊平地平放於一基準面上，故，此光伏模組得以在特定面積內提高電池片之配置數量，提高光能轉為電力的效率，進而有效提升單位面積之發電量。

以上所述僅係用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。

10、11‧‧‧光伏模組

100‧‧‧背板

200‧‧‧透光板

210‧‧‧第一波浪狀結構

211‧‧‧第一線狀凸緣

212‧‧‧第一線狀凹溝

213‧‧‧第一內面

220‧‧‧第二波浪狀結構

221‧‧‧第二線狀凸緣

222‧‧‧第二線狀凹溝

223‧‧‧第二內面

300‧‧‧光伏電池陣列

310‧‧‧第一電池片

320‧‧‧第二電池片

330‧‧‧正面

340‧‧‧背面

350‧‧‧側面

360、362‧‧‧正面電極圖案

361‧‧‧線狀電極

370‧‧‧背面電極圖案

400、401、403、403‧‧‧電池片

400E1、400E2、401E1、401E2‧‧‧末位電池片

410‧‧‧匯流排電極

420‧‧‧指狀電極

500‧‧‧可撓性導接件

510‧‧‧第一覆蓋膜

520‧‧‧第二覆蓋膜

530‧‧‧導線

540‧‧‧U字形導接件

600‧‧‧封裝結構

610‧‧‧第一可撓性封裝材

620‧‧‧波浪狀外型

630‧‧‧第二可撓性封裝材

700‧‧‧整體層疊結構

800‧‧‧條狀片體

AA‧‧‧線段

P‧‧‧投影面積

R1、R2‧‧‧串列

S‧‧‧排列路徑

X、Y‧‧‧軸

θ 1、θ 2‧‧‧夾角

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖繪示依照本發明一實施方式之具波浪狀之光伏模組的立體圖；第2圖繪示第1圖之AA線段的局部剖視圖；第3圖繪示依照本發明一實施方式之其中二電池片與可撓性導接件的側視圖；第4A圖繪示第3圖之其一電池片與可撓性導接件的上視圖；第4B圖繪示第3圖之另一電池片與可撓性導接件的下視圖；第5圖繪示依照本發明一實施方式之其中多個電池片與可撓性導接件的上視圖；第6圖繪示依照本發明一實施方式之其中多個電池片與可 撓性導接件的上視圖；第7A圖~第7F圖繪示本發明一實施方式之光伏模組的製法的連續操作示意圖；以及第8圖繪示依照本發明一實施方式之多個電池片的上視圖。

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。

本發明之光伏裝置中的數個電池片並非齊平於一基準面上，而是彼此傾斜地排列於光伏裝置內，意即任二相鄰之電池片彼此不共平面也不相互平行。相較於齊平放置電池片之習知方式，本發明之光伏模組在一特定面積內得以配置多的電池片。如此，本發明提高電池片之配置數量而提高光能轉為電力的效率，更進而有效提升單位面積之發電量。

第1圖繪示依照本發明一實施方式之具波浪狀之光伏模組10的立體圖。第2圖繪示第1圖之AA線段的局部剖視圖。如第1圖~第2圖所示，此種具波浪狀之光伏模組10包含背板100、透光板200、光伏電池陣列300與封裝結構600。透光板200具光穿透性，相對背板100配置。封裝結構600夾設於背 板100與透光板200之間，並固定地連接透光板200與背板100。光伏電池陣列300全部地埋設於封裝結構600中，並與封裝結構600外之空氣或水氣相互隔離，以得到封裝結構600之保護。此外，光伏電池陣列300包含多個電池片(參見第2圖之第一電池片310與第二電池片320)及多個可撓性導接件500。每一可撓性導接件500電性串接任二相鄰之電池片310、320。這些電池片310、320彼此傾斜地排列於封裝結構600內，舉例來說，這些電池片310、320依據鋸齒狀排列方式排列於封裝結構600內，然而，本發明不限於此種排列方式。

如此，本實施方式中，由於光伏裝置之電池片是依據鋸齒狀排列方式排列，並非齊平於一基準面上，故，本發明之光伏模組在一特定面積內得以配置多的電池片。舉例來說，傳統齊平放置之電池片於一特定模組尺寸內僅能放置60片電池片，透過本實施方式中任二電池片之夾角相應改變(例如44°~137°)，相同之特定模組尺寸內卻可額外多放入6~102片之電池片，進而有效提升單位面積之發電量。

具體來說，每一電池片310或320大致呈板狀，具有一正面330、一背面340與四個側面350，正面330與背面340彼此相對應地位於電池片310或320之兩主面(main surface)。正面330面向天際用以接收太陽光，因此定義為「向陽面」、背面340相對於正面330，因此定義為「背陽面」。此些側面350共同圍繞正面330與背面340，並分別鄰接正面330與背面340之各邊。需知道的是，光伏電池之各側面不限為相同或不同長度。

為了方便了解本實施方式之光伏模組10，在說明書中，這些電池片分為第一電池片310與第二電池片320，然而，第一電池片310與第二電池片320並非不同種類，僅是傾斜度不同。這些第一電池片310等距地朝右斜放、這些第二電池片320等距地朝左斜放，故，每一第二電池片320位於其中二個第一電池片310之間。換句話說，第一電池片310之正面330(即向陽面)彼此平行，第二電池片320之正面330彼此平行，但任二相鄰之第一電池片310之正面330(即向陽面)與第二電池片320之正面330(即向陽面)彼此不共平面且不相互平行。此外，第一電池片310的背面340(即背陽面)與鄰側之第二電池片320的背面340(即背陽面)之間具有介於0~180°之間的夾角θ 1(例如44°~137°)。此第一電池片310的正面330(即向陽面)與另一鄰側之第二電池片320的正面330(即向陽面)之間具有介於0~180°之間的夾角θ 2(例如44°~137°)。如此可知，當第一電池片310與第二電池片320之間的夾角越小時，可放置電池片之數量越多。

如第2圖所示，透光板200之剖面呈W字形，其二相對側分別具有第一波浪狀結構210與第二波浪狀結構220。第一波浪狀結構210位於透光板200面向背板100之一側。具體來說，第一波浪狀結構210具有多個平行排列之第一線狀凸緣211。任二相鄰之第一線狀凸緣211之間形成一第一線狀凹溝212。這些第一線狀凸緣211之外型如凸錐形，這些第一線狀凹溝212之外型如凹錐形。第一電池片310與鄰側之第二電池片320位於同一第一線狀凹溝212內，此第一電池片310與另一 鄰側之第二電池片320位於不同之第一線狀凹溝212內。

換句話說，第一波浪狀結構210包含不共平面之多個第一內面213，這些第一內面213依據鋸齒狀排列方式形成於透光板200面對背板100之一側。每一第一電池片310或第二電池片320之正面330(即向陽面)分別一一面向這些內面，且每一第一電池片310或第二電池片320之正面330(即向陽面)至對應之內面的投影面積P小於單一內面之面積。

本實施方式中，第二波浪狀結構220位於透光板200背對背板100之一側。第二波浪狀結構220具有多個平行排列之第二線狀凸緣221(如錐形凸緣)，任二相鄰之第二線狀凸緣221之間具有一第二線狀凹溝222(如錐形凹溝)。當環境光到達透光板200之第二波浪狀結構220時，這些第二線狀凸緣221用以將更多之光線有效地引導(如折射或散射)至第二線狀凹溝222內，而到達第一電池片310與第二電池片320之正面330(即向陽面)，進而提升收集環境光以及將光能轉換為電能之效率。換句話說，第二波浪狀結構220包含不共平面之多個第二內面223，這些第二內面223依據鋸齒狀排列方式位於透光板200背對背板100之一側。然而，本發明不限於此，其他實施方式中的透光板也可只有第一波浪狀結構。

本實施方式中，透光板200例如為一具光穿透性之玻璃基板或是一可引導光線之光學透鏡，然而，本發明不限於此。背板100例如為可撓性之背膜(back sheet)，例如為包含氟化氟亞乙烯(Polyvinylidene Fluoride，PVDF)/聚酯類樹脂(Polyethylene Terephthalate，PET)/氟化氟亞乙烯 (Polyvinylidene Fluoride，PVDF)之複合材料；或是，包含氟系樹脂(Tedlar®+PET+Tedlar®，TPT)之複合材料，然而，本發明不限於此。電池片又稱太陽能電池，其種類不限，例如為薄膜太陽能電池模組、單晶矽太陽能電池模組或多晶矽太陽能電池模組等等。

第3圖繪示依照本發明一實施方式之其中二電池片(例如第一電池片310與第二電池片320)與可撓性導接件500的側視圖。第4A圖繪示第3圖之第一電池片310與可撓性導接件500的上視圖。第4B圖繪示第3圖之第二電池片320與可撓性導接件500的下視圖。如第3圖所示，此實施方式中，每個第一電池片310與第二電池片320更分別包含一正面電極圖案360與一背面電極圖案370。正面電極圖案360包含多個線狀電極361。這些線狀電極361平行地形成於正面330(即向陽面)。背面電極圖案370形成於反面340(即背陽面)。其中一可撓性導接件500之一端電連接第一電池片310的正面電極圖案360，另端電連接第二電池片320之背面電極圖案370。線狀電極361例如為細線電極，線寬例如為10微米至80微米，然而，本發明不限於此。此實施方式中，電池片為無匯流排式(bus-bar less type)之光伏電池，且這些線狀電極361分別為指狀(finger electrode)電極。

在本實施方式中，可撓性導接件500包含一第一覆蓋膜510、一第二覆蓋膜520及多個導線530。第一覆蓋膜510覆蓋於第一電池片310的正面電極圖案360。第二覆蓋膜520依附於第二電池片320的背面電極圖案370。這些導線530之二 相對端分別連接第一覆蓋膜510與第二覆蓋膜520。每一導線530之一端被固定地夾合於第一覆蓋膜510與第一電池片310之正面電極圖案360之間，且接觸所有線狀電極361。每一線狀電極361之長軸方向(如Y軸)與每一導線530之長軸方向(如X軸)相互正交。每一導線530之另端固定地夾合於第二覆蓋膜520與第二電池片320之背面電極圖案370之間，且接觸背面電極圖案370。導線530為可撓性細線，例如為由銅、銦等合金所製成之導線；導線530之線寬例如為10微米至80微米，然而，本發明不限於材料與線寬。第一覆蓋膜510預先熱壓合於這些導線530之一端上方，且第二覆蓋膜520係預先熱壓合於導線530另端下方，使得這些導線530分別固定於第一覆蓋膜510與第二覆蓋膜520上。第一覆蓋膜510與第二覆蓋膜520例如為由聚酯類樹脂(Polyethylene Terephthalate，PET)等所製成之高分子膜。然而，本發明不限於上述變化，在其他實施方式中，可撓性導接件也可以為焊條(ribbon)(圖中未示)。

第5圖繪示依照本發明一實施方式之其中多個電池片400與可撓性導接件500的上視圖。須了解到，第5圖是透視透光板以便觀看透光板下方之電池片，然而，為了清楚示意電池片於透光板上之位置，仍以虛線表示第一波浪狀結構210之局部輪廓。如第1圖與第5圖所示，上述電池片400於波浪狀結構上之排列路徑S為非線性(第1圖)，例如呈S型。

本實施方式中，如第5圖所示，當串列R1之這些電池片400直線地配置於波浪狀結構210上時，這些電池片400之線狀電極361之長軸方向(如X軸)彼此平行，任一可撓性導 接件500之每一導線530之長軸方向(如Y軸)與這些電池片400之每一線狀電極361之長軸方向(如X軸)彼此正交。當串列R1之這些電池片400於波浪狀結構210上之排列路徑S從直線而轉向連接一相鄰串列R2之這些電池片400時，此串列R1之末位電池片400E1之線狀電極361之長軸方向(如X軸)與相鄰串列R2之末位電池片400E2之線狀電極361之長軸方向(如Y軸)相互正交，以便可撓性導接件500之導線530仍可連接此二個末位電池片400E1、400E2。然而，電池片之排列路徑不限於此，其他實施方式中，電池片之排列路徑也可以呈直線。

第6圖繪示依照本發明一實施方式之其中多個電池片401與可撓性導接件500的上視圖。須了解到，第6圖是透視透光板以便觀看透光板下方之電池片401，然而，為了清楚示意電池片於透光板上之位置，仍以虛線表示第一波浪狀結構210之局部輪廓。

如第6圖所示，第6圖之光伏模組11與上述光伏模組10大致相同，其差異之一為，此實施方式中，電池片401為匯流排式(bus-bar type)之光伏電池，且正面電極圖案362具有多個匯流排電極410(bus bar electrode)以及多個指狀電極420(finger electrode)。這些匯流排電極410相互平行。這些指狀電極420之長軸方向(如Y軸)相互平行，且每一指狀電極420連接這些匯流排電極410，且每一指狀電極420之長軸方向(如Y軸)與每一匯流排電極410之長軸方向(如X軸)相互正交。須了解到，相較於上述各實施方式，此實施方式僅有光伏電池片之種類有異，其餘皆可沿用上述各實施方式之技術特 徵。

本實施方式中，如第6圖所示，當串列R1之這些電池片401直線地配置於波浪狀結構210上時，這些電池片401之匯流排電極410之長軸方向(如Y軸)彼此平行，且任一可撓性導接件500分別連接其中一電池片401之匯流排電極410以及另一電池片401之背面電極圖案(圖中未示)。當此串列R1之這些電池片401於波浪狀結構210上之排列路徑從直線而轉向串接一相鄰串列R2之這些電池片401時，此串列R1之末位電池片401E1與相鄰串列R2之末位電池片401E2改透過一U字形導接件540彼此連接，其中U字形導接件540之一端連接此串列R1之末位電池片401E1之匯流排電極410以及相鄰串列R2之末位電池片401E2之背面電極圖案(圖中未示)。

第7A圖~第7D圖繪示本發明一實施方式之光伏模組的製法的連續操作示意圖。搭配第7A圖~第7D圖，光伏模組的製法包含步驟(a)~(f)如下。步驟(a)，如第7A圖所示，提供上述之透光板200；步驟(b)，如第7B圖所示，(b)將一第一可撓性封裝材610放置於透光板200之第一波浪狀結構210上，以致第一可撓性封裝材610背對透光板200之一側對應地形成匹配第一波浪狀結構210的波浪狀外型620；步驟(c)，如第7C圖所示，將多個上述電池片403分別依據鋸齒狀排列方式排列於第一可撓性封裝材610的波浪狀外型620上，這些電池片403並透過多個可撓性導接件500分別電性串接以形成一光伏電池陣列300；步驟(d)，如第7D圖所示，將一第二可撓性封裝材630放置於這些電池片403上，使得光伏電池陣列300 共同受夾合於第一可撓性封裝材610與第二可撓性封裝材630之間；步驟(e)，如第7E圖所示，將一背板100放置於第二可撓性封裝材630背對光伏電池陣列300之一側；以及步驟(f)，如第7F圖所示，抽真空並加熱層壓透光板200、第一可撓性封裝材610、光伏電池陣列300、第二可撓性封裝材630與背板100為一整體層疊結構700。

此外，第8圖繪示依照本發明一實施方式之多個電池片403的上視圖。如第8圖所示，本實施方式中，步驟(c)之電池片403是由一般光伏電池所切割而成。每一電池片403包含一條狀片體800，該些線狀電極362平行排列於條狀片體800上，且條狀片體800之長軸方向(如X軸)與每一線狀電極361之長軸方向(如X軸)相互平行。然而，須了解到，本發明並不限電池片之尺寸，電池片之尺寸也可以與所述單一光伏電池之尺寸相同。

最後，上述所揭露之各實施例中，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，皆可被保護於本發明中。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。

Claims (13)

1. 一種具波浪狀之光伏模組，包含：一背板；一透光板，相對該背板；一光伏電池陣列，包含：多個電池片，彼此傾斜地排列於該透光板與該背板之間，其中每一該些電池片具有相對之向陽面與背陽面，且任二相鄰之該些電池片之該些向陽面彼此不共平面且不相互平行；以及多個可撓性導接件，電性串接該些電池片；以及一封裝結構，夾設於該背板與該透光板之間，且將該光伏電池陣列包覆於其中。
2. 如請求項1所述之具波浪狀之光伏模組，其中該透光板具有一波浪狀結構，該些電池片依據一鋸齒狀排列方式排列於該透光板與該背板之間，其中該些電池片其中之一的該背陽面與其一相鄰側之該電池片之該背陽面之間具有介於0~180°之間的夾角，該其中一電池片之該向陽面與其另一相鄰側之該電池片之該向陽面之間具有介於0~180°之間的夾角。
3. 如請求項2所述之具波浪狀之光伏模組，其中該波浪狀結構具有多個平行排列之線狀凸緣，任二相鄰之該些線狀凸緣之間具有一線狀凹溝， 其中，該其中一電池片與該相鄰側之電池片位於同一該線狀凹溝內，該其中一電池片與該另一相鄰側之電池片位於不同之該二線狀凹溝內。
4. 如請求項2所述之具波浪狀之光伏模組，其中該波浪狀結構包含不共平面之多個內面，該些內面依據鋸齒狀排列方式形成於該透光板面對該背板之一側，其中，該些電池片之該些向陽面分別一一面向該些內面，且每一該些電池片之該向陽面至對應之該內面的投影面積小於該內面之面積。
5. 如請求項1所述之具波浪狀之光伏模組，其中每一該些電池片包含：一正面電極圖案，包含多個線狀電極，該些線狀電極平行地形成於該向陽面；以及一背面電極圖案，形成於該背陽面，其中，該些可撓性導接件其中之一電連接該些電池片其中之一的該正面電極圖案以及另一該些電池片之該背面電極圖案。
6. 如請求項5所述之具波浪狀之光伏模組，其中每一該些可撓性導接件包含：一第一覆蓋膜，覆蓋於該些電池片其中之一的該正面電極圖案； 一第二覆蓋膜，依附於另一該些電池片的該背面電極圖案；以及多個導線，每一該些導線之一端固定地夾合於該第一覆蓋膜與該其中一電池片之該正面電極圖案之間，且接觸該其中一電池片之所有該些線狀電極，每一該些導線之另端固定地夾合於該第二覆蓋膜與該另一電池片之該背面電極圖案之間，且接觸該另一電池片之該背面電極圖案。
7. 如請求項6所述之具波浪狀之光伏模組，其中每一該些線狀電極之長軸方向與每一該些導線之長軸方向相互正交。
8. 如請求項2所述之具波浪狀之光伏模組，其中該些電池片於該波浪狀結構上之排列路徑呈非線型，且其中二相鄰之該些電池片中，該其中一之電池片之每一該些線狀電極之長軸方向與該另一電池片之每一該些線狀電極之長軸方向相互正交。
9. 如請求項1所述之具波浪狀之光伏模組，其中該透光板之剖面呈W字形，且該透光板背對該背板之一側分別具有多個平行排列之線狀凸緣，任二相鄰之該些線狀凸緣之間具有一線狀凹溝，其中該些線狀凸緣用以引導光線經該些線狀凹溝與該封裝結構而到達該些電池片之該些向陽面。
10. 如請求項1所述之具波浪狀之光伏模組，其中每一該些電池片包含一條狀片體與多個線狀電極，該些線狀電極平行排列於該條狀片體上，且該條狀片體之長軸方向與每一該些線狀電極之長軸方向相互平行。
11. 如請求項1所述之具波浪狀之光伏模組，其中該透光板為一光學透鏡。
12. 如請求項1所述之具波浪狀之光伏模組，其中每一該些可撓性導接件為一焊條。
13. 一種具波浪狀之光伏模組之製造方法，包含：(a)提供一透光板，該透光板具有一波浪狀結構；(b)將一可撓性封裝材放置於該波浪狀結構上，以致該可撓性封裝材背對該透光板之一側對應地形成一匹配該波浪狀結構的波浪狀外型；(c)將多個電池片分別依據鋸齒狀排列方式排列於該可撓性封裝材的該波浪狀外型上，其中該些電池片透過多個可撓性導接件彼此進行電性串接以形成一光伏電池陣列；(d)將另一可撓性封裝材放置於該些電池片上，使得該光伏電池陣列共同受夾合於該些可撓性封裝材之間；(e)將一背板放置於該另一可撓性封裝材背對該光伏電池陣列之一側；以及 (f)抽真空並加熱層壓該透光板、該可撓性封裝材、該光伏電池陣列、該另一可撓性封裝材與該背板以成為一整體層疊結構。