TW201820649A

TW201820649A - 太陽能電池模組

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Publication number: TW201820649A
Application number: TW105138505A
Authority: TW
Inventors: 林宏洋; 陳奕嘉; 王榕蔓
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2016-11-23
Filing date: 2016-11-23
Publication date: 2018-06-01
Also published as: CN107068796A; TWI601300B

Abstract

一種太陽能電池模組包含複數個太陽能電池單元以及複數個連接件。複數個太陽能電池單元呈二維陣列排列，以具有多個太陽能電池行與多個太陽能電池列。連接件配置於相鄰二太陽能電池列之間。連接件具有依序相連的上部、中部及下部。其中，同一太陽能電池行的多個太陽能電池單元透過此些連接件而串聯，同一太陽能電池列的多個太陽能電池單元透過同一連接件而並聯。

Description

太陽能電池模組

本發明係關於一種太陽能電池模組，特別是一種包括各太能陽電池單元間彼此串聯及並聯的電性設計的太陽能電池模組。

基本上，太陽能電池模組係包括多個太陽能電池單元所組成的陣列，並密封而組成一太陽能板。一般來說，當在連接各個太陽能電池單元使其組成太陽能電池模組時，會使用互連接焊帶(cell ribbon)跨接每個太陽能電池單元的正面和相鄰太陽能電池單元的背面，從而形成多個太陽能電池串。接著，再將多個太陽能電池串平行排列，成為太陽能電池陣列。並且，在太陽能電池陣列旁側對應太陽能電池串之端部處，以匯流焊帶(bussing ribbon)串接各互連接焊帶(cell ribbon)的端部。當太陽光入射太陽能電池單元的受光面時，太陽能電池單元所產生的電流會經由太陽能電池單元間的連接焊帶而傳遞，然後再藉由匯流焊帶輸出至外部的儲電裝置。

然而，習知太陽能電池模組的電性設計，需透過在各個太陽能電池單元的對應位置上設置多個不同方向的互連接焊帶，才能視實際電路設計而分別達到串聯或並聯的效果。此外，由於習知太陽能電池模組需透過位於為太陽能電池陣列旁側的匯流焊帶以及位於各太陽能電池單元之間的互連接焊帶電性連接，因此各太陽能電池單元之間需要預留較大間隔距離，也就是說習知太陽能電池模組的設計，無法貢獻轉換效率(發電效率)的區域比例相對較高。

本發明一實施例提出一種太陽能電池模組，太陽能電池模組包含複數個太陽能電池單元以及複數個連接件。複數個太陽能電池單元呈二維陣列排列，以具有多個太陽能電池行與多個太陽能電池列。太陽能電池單元具有上電極及下電極，且上電極與下電極分別位於太陽能電池單元的相反二表面。上電極包括至少一上匯流電極，上匯流電極的長軸方向平行於太陽能電池列的方向，下電極包括至少一下匯流電極，下匯流電極的長軸方向平行於太陽能電池列的方向。連接件呈一維陣列排列，連接件的長軸方向平行於太陽能電池列的方向。這些連接件係各別配置於相鄰二太陽能電池列之間，在本實施例中連接件的長度係大於太陽能電池列的總長度。連接件具有依序相連的上部、中部及下部。相鄰二太陽能電池行的相鄰二太陽能電池單元的相鄰二上匯流電極係透過連接件的上部電性連接。相鄰二太陽能電池行的相鄰二太陽能電池單元的相鄰二下匯流電極係透過連接件的下部電性連接。相鄰二太陽能電池單元列之間夾置連接件的中部。

本發明一實施例提出一種太陽能電池模組，太陽能電池模組包含至少四個太陽能電池單元以及至少一連接件。在一鉛直投影方向上，這些太陽能電池單元之間彼此不重疊，呈二維陣列排列，以具有二個太陽能電池行與二個太陽能電池列。太陽能電池單元具有上電極及下電極，且上電極與下電極分別位於太陽能電池單元的相反二表面。連接件係配置於二個太陽能電池列之間，連接件的長軸方向平行於太陽能電池列的方向，而在圖示中之連接件的長度係大於太陽能電池列的總長度，且連接件具有依序相連的上部、中部及下部。上部電性連接其中一太陽能電池列的相鄰二太陽能電池單元的相鄰二上電極。下部電性連接其中之另一太陽能電池列的相鄰二太陽能電池單元的相鄰二下電極。二個太陽能電池列之間夾置該連接件的中部。

本發明一實施例提出一種太陽能電池模組，太陽能電池模組包含複數個太陽能電池單元以及複數個連接件。複數個太陽能電池單元呈二維陣列排列，以具有多個太陽能電池行與多個太陽能電池列。太陽能電池單元具有上匯流電極及下匯流電極，且上匯流電極與下匯流電極分別位於太陽能電池單元的相反二表面，上匯流電極的長軸方向以及下匯流電極的長軸方向都平行於太陽能電池列的方向。連接件呈一維陣列排列。連接件的長軸方向平行於太陽能電池列的方向。這些連接件係各別配置於相鄰二太陽能電池列之間，且連接件具有依序相連的上部、中部及下部。其中，同一太陽能電池行的多個太陽能電池單元透過此些連接件而串聯，同一太陽能電池列的多個太陽能電池單元透過同一連接件的上部或下部而並聯。

綜上所述，本發明實施例所提供的太陽能電池模組包括太陽能電池單元以及連接件，連接件配置於相鄰的太陽能電池列之間。以太陽能電池列來看，同一連接件的上部連接至同一太陽能電池列的多個太陽能電池單元的上電極，且同一連接部的下部亦連接至與前述太陽能電池列相鄰的同一太陽能電池行的多個太陽能電池單元的下電極。同一連接件的中部係與相鄰二太陽能電池列的多個太陽能電池單元絕緣。以太陽能電池行來看，各個連接件的上部連接各個太陽能電池行的多個太陽能電池單元的上電極，且各個連接件的下部連接各個太陽能電池行的多個太陽能電池單元的下電極。藉此，同一個太陽能電池行的所有太陽能電池單元之間為串聯，同一個太陽能電池列的所有太陽能電池單元之間為並聯。本發明實施例無需在各個太陽能電池單元之間額外地設置多條不同方向的互連接焊帶，即能透過連接件來實現電流轉向，以達到所有太陽能電池單元之間為串聯連接和並聯連接。依此，本發明實施例可以增加電流可通過的路徑，避免部分的太陽能電池單元因有裂縫或是被遮蔭時而導致轉換效率(發電效率)降低，此外還可進一步提高太陽能電池模組的整體電性。另，當太陽能電池單元的尺寸縮小時，本發明實施例的連接件可以透過實現電流轉向，來降低電流不匹配的效應。

圖1A為本發明一實施例的太陽能電池模組的結構示意圖。圖1B為圖1A中沿線A-A所繪示的局部剖面結構示意圖。請參閱圖1A及圖1B，太陽能電池模組100包括複數個太陽能電池單元110以及連接件120。複數個太陽能電池單元110排列成為陣列，而連接件120配置於太陽能電池單元110之間。

在一鉛直投影方向上，這些太陽能電池單元110之間彼此不重疊，且呈現二維陣列排列，以具有多個太陽能電池行D1與多個太陽能電池列D2。其中，太陽能電池行D1為沿著行方向(column direction)的太陽能電池單元串，太陽能電池列D2為沿著列方向(row direction)的太陽能電池串。同一太陽能電池行D1的此些太陽能電池單元110透過不同的連接件120而串聯，同一太陽能電池列D2的此些太陽能電池單元110透過同一連接件120而並聯。

於本實施例中，太陽能電池行D1與太陽能電池列D2的數量例如為6個，呈現陣列6X6的太陽能電池模組100。然而，太陽能電池行D1的數量與太陽能電池列D2的數量也可以是不相等，視實際設計需求而定。值得說明的是，太陽能電池行D1與太陽能電池列D2的數量都至少大於二個，以使太陽能電池單元110排列而成的最小陣列為呈現陣列2×2的太陽能電池模組。舉例而言，請參閱圖2，於其他實施例中，太陽能電池模組包括陣列2×2的太陽能電池單元110，而連接件120配置於兩個太陽能電池列D2之間。

於一實施例中，太陽能電池單元110的大小範圍大約是100平方公分至500平方公分之間。不過，於其他實施例中，太陽能電池單元110可以視實際設計而使用更小或是更大的尺寸。具體來說，當太陽能電池單元110的尺寸縮小時，電流也變小。例如是，太陽能單元110的尺寸縮減至原本太陽能電池單元尺寸的1/6時，電流亦等比例減至1/6。此外，所述太陽能電池單元110可以是但不限於單晶矽太陽能電池、多晶矽太陽能電池、非晶矽太陽能電池和染料敏化太陽能電池等。

每個太陽能電池單元110都具有受光面S1以及相對於受光面S1的背光面S2。太陽能電池單元110包括上電極E1以及下電極E2。其中，上電極E1設置於受光面S1，而下電極E2設置於背光面S2。

需說明的是，由於上電極E1位於受光面S1，為避免上電極E1遮蔽過多的太陽光，而影響入射到受光面S1的光量，因此需考量上電極E1對受光面S1的遮光面積。於本實施例中，上電極E1可以包括上匯流電極E12和指狀電極E14，其中，上匯流電極E12的長軸方向平行於太陽能電池列D2的方向，而指狀電極E14的長軸方向平行於太陽能電池行D1的方向，也就是說，上匯流電極E12與指狀電極E14連接(例如交錯形式)如圖1A所繪示，指狀電極E14可以為長條狀，且上匯流電極E12的寬度大於指狀電極E14的寬度。不過，於其他實施例中，指狀電極E14也可以是其它形狀(未繪示)，例如但不限於齒狀、魚骨狀。此外，指狀電極E14的長軸方向也可以不平行太陽能電池行D1的方向。

另外，下電極E2包括下匯流電極E22及多個指狀電極E24。需說明的是，由於下電極E2位於背光面S2，無需考量下匯流電極E22對背光面S2的遮光面積。因此，下匯流電極E22的面積可以增加，從而太陽能電池單元110的電阻可以減少。同樣地，下匯流電極E22的長軸方向平行於太陽能電池列D2的方向。

需說明的是，上匯流電極E12和下匯流電極E22的形狀例如大致上為長條狀，所述上匯流電極E12以及下匯流電極E22的長軸方向即是指上匯流電極E12及下匯流電極E22的延伸方向。在其他實施例中，上匯流電極E12和下匯流電極E22的形狀亦可為其他形狀，例如虛線狀或鋸齒狀，本發明不加以限定。

在一鉛直投影方向上，每個連接件120係各別配置於相鄰二個太陽能電池列D2之間，這些連接件120呈現一維陣列排列，以具有連接件行D3。連接件120的俯視形狀大致上為長條狀，其中，連接件120的長軸方向平行於太陽能電池列D2的方向。具體來說，連接件120的長度L1係大於或等於太陽能電池列D2的總長度W1，也就是說，連接件120沿著列方向延伸至少連接到同一太陽能電池列D2中每個太陽能電池單元110。連接件120的厚度Tc大於太陽能電池單元110的厚度T1，於其中一實施中，連接件120的厚度Tc小於或等於1.0公釐(mm)。實務上，連接件120為一匯流焊帶(bussing ribbon)，不僅能夠承載各太陽能電池單元110陣列，而且能夠導引並匯流每個太陽能電池單元110所產生的電流，便於輸出至外部負載。

連接件120具有上部122、中部124及下部126，上部122與下部126分別位於中部124之相對兩側，且上部122、中部124及下部126依序相連。具體而言，上部122與中部124所夾的角度係大於或是等於90度，中部124與下部126所夾的角度係大於或是等於90度。

以同一個連接件120為例，上部122連接至少相鄰二個太陽能電池行D1的相鄰二太陽能電池單元110的相鄰二上匯流電極E12，下部126連接至少相鄰二個太陽能電池行D1的相鄰二太陽能電池單元110的相鄰二下匯流電極E22。具體而言，如圖1A和圖1B所示，同一個連接件120的上部122沿著列方向延伸，且同一個連接件120的上部122與同一太陽能電池列D2中每個太陽能電池單元110的上匯流電極E12具有實體上的連接，以使得同一太陽能電池列D2中的各個太陽能電池單元110之間為並聯。同一個連接件120的下部126沿著列方向延伸，且同一個連接件120的下部126與前述太陽能電池列D2相鄰的同一太陽能電池列D2中每個太陽能電池單元110的下匯流電極E22同時具有實體上的連接，以使得與前述太陽能電池列相鄰的同一太陽能電池列D2中每個太陽能電池單元110並聯。此外，在同一個太陽能電池行D1的其中一太陽能電池單元110的上匯流電極E12與一個連接件120的上部122具有實體上連接，而相同的連接件120的下部126係與另一相鄰太陽能電池行D1的相鄰太陽能電池單元110的下匯流電極E22具有實體上連接，如此一來，同一個太陽能電池行D1的所有太陽能電池單元110之間則形成為串聯。

上部122與上匯流電極E12之間能夠電性導通，而下部126與下匯流電極E22之間能夠電性導通。上部122與上匯流電極E12之間的電性連接方式以及下部126與下匯流電極E22之間的電性連接方式可以有多種，例如是透過焊接連接或是設置導電層140連接。舉例來說，於本實施例中，如圖1B所繪示，上部122直接地焊接於上匯流電極E12，下部126直接地焊接於下匯流電極E22。於另一實施例中，如圖3所繪示，太陽能電池模組200可以更包括導電層140，導電層140分別於上部122的下表面以及下部126的上表面，從而上部122得以透過導電層140而與上匯流電極E12電性連接，而下部126得以透過導電層140而與下匯流電極E22電性連接。實務上，導電層140可以是但不限於金屬導電膠(例如但不限於銀膠)、鍍錫層、導電膜帶等。

中部124沿著列方向被相鄰二個太陽能電池列D2之間夾置。值得說明的是，連接件120的中部124係與相鄰二太陽能電池列D2的太陽能電池單元110絕緣，以避免相鄰二太陽能電池列D2的太陽能電池單元110因與連接件120的中部124產生不必要的接觸而造成短路。於本實施例中，如圖1B所繪示，相鄰兩個太陽能電池列D2之間的距離可以至少大於連接件120的中部124的厚度，也就是說，同一太陽能電池行D1的兩個相鄰的太陽能電池單元110之間的距離可以至少大於連接件120的中部124的厚度。於此，連接件120的中部124可以與位於相鄰二太陽能電池列D2的相鄰二太陽能電池單元110的側面相距一間隙。不過，如圖3所繪示，於另一實施例中，太陽能電池模組200可進一步包括多個絕緣層130，這些絕緣層130設置於連接件120的中部124的外表面。

依此，當太陽光入射至太陽能電池單元110的受光面S1時，所產生的電流能夠傳遞至上電極E1的指狀電極E14，再匯集到上匯流電極E12而得以輸出。在同一個太陽能電池行D1的其中一太陽能電池單元110的上匯流電極E12可以將匯集到的電流傳遞至其中一個連接件120的上部122而後再由相同的連接件120的下部126導引至另一相鄰太陽能電池行D1的相鄰太陽能電池單元110的下匯流電極E22，藉以同一個太陽能電池行D1的所有太陽能電池單元110之間為串聯。在同一個太陽能電池列D2的其中一太陽能電池單元110的上匯流電極E12將匯集到的電流透過連接件120的上部122而導引至另一相鄰太陽能電池單元110的上匯流電極E12，藉以同一個太陽能電池列D2的所有太陽能電池單元110之間為並聯。

需說明的是，上部122具有垂直於連接件120的長軸方向的上寬度Lc1，下部126具有垂直於連接件120的長軸方向的下寬度Lc2，其中，上寬度Lc1和下寬度Lc2的值可以視實際需求而相等或是不相等。於本實施例中，上寬度Lc1和下寬度Lc2的值可以大致相等，連接件120的上部122的上寬度Lc1可選地未超過上匯流電極E12的線寬，因此，連接件120的上部122不會額外地遮蔽到太陽能電池單元110的受光面S1，進而不會額外地影響到太陽能電池單元110的集光效果。在一實施例中，上部122的上寬度Lc1小於或等於3公釐(mm)。於另一實施例中，如圖3，在太陽電池模組200中，上寬度Lc1小於下寬度Lc2，連接件的下部126的下寬度Lc2可以超過下匯流電極E22的線寬而延伸於太陽能電池單元110的背光面S2。因此，連接件220能夠更佳地承載各太陽能電池單元110。此外，增加下部126的下寬度Lc2可以降低連接件120本身電阻，從而降低同一太陽能電池行D1的各太陽能電池單元110的串聯電阻，以提升整體電性。

圖4為本發明另一實施例的太陽能電池模組應用於太陽能板的剖面結構示意圖。請參閱圖4，實務上，太陽能電池模組300係被密封而組成一太陽能板。具體來說，太陽能電池模組300係被二層乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)薄膜F1、F2所包夾，且被密封於背板BS和透光基板TS之間。其中，太陽能電池單元110之受光面S1對應透光基板TS，背光面S2對應背板BS，以使太陽光LS經由透光基板TS而入射至受光面S1。太陽能電池模組300可以更包括反光膜150，反光膜150設置於連接件320的上部122的上表面。當太陽光LS入射至太陽能電池模組300時，部分的太陽光LS入射到反光膜150且被反光膜150反射至透光基板TS後再度反射至受光面S1，利於使太陽光LS能夠有效地進入受光面S1，從而增加光利用效率。

綜上所述，本發明實施例所提供的太陽能電池模組包括太陽能電池單元以及連接件，連接件配置於相鄰的太陽能電池列之間。以太陽能電池列來看，同一連接件的上部連接至同一太陽能電池列的多個太陽能電池單元的上電極，且同一連接件的下部亦連接至與前述太陽能電池列相鄰的同一太陽能電池列的多個太陽能電池單元的下電極。同一連接件的中部係與相鄰二太陽能電池列的多個太陽能電池單元絕緣。以太陽能電池行來看，各個連接件的上部連接各個太陽能電池行的太陽能電池單元的上電極，且各個連接件的下部連接各個太陽能電池行的太陽能電池單元的下電極。藉此，同一個太陽能電池行的所有太陽能電池單元之間為串聯，同一個太陽能電池列的所有太陽能電池單元之間為並聯。本發明實施例無需在各個太陽能電池單元之間額外地設置多條不同方向的互連接焊帶，即能透過連接件來實現電流轉向，以達到所有太陽能電池單元之間為串聯連接和並聯連接。依此，本發明實施例可以增加電流可通過的路徑，避免部分的太陽能電池單元因有裂縫或是被遮蔭而導致降低光轉換效率的影響，進而提高太陽能電池模組的整體電性。此外，當太陽能電池單元的尺寸縮小時，本發明實施例的連接件可以透過實現電流轉向，來降低電流不匹配的效應。

雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，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、200、300‧‧‧太陽能電池模組

110‧‧‧太陽能電池單元

120、220、320‧‧‧連接件

122‧‧‧上部

124‧‧‧中部

126‧‧‧下部

130‧‧‧絕緣層

140‧‧‧導電層

150‧‧‧反光膜

BS‧‧‧背板

D1‧‧‧太陽能電池行

D2‧‧‧太陽能電池列

D3‧‧‧連接件行

E1‧‧‧上電極

E12‧‧‧上匯流電極

E14、E24‧‧‧指狀電極

E2‧‧‧下電極

E22‧‧‧下匯流電極

F1、F2‧‧‧EVA薄膜

L1‧‧‧長度

Lc1‧‧‧上寬度

Lc2‧‧‧下寬度

S1‧‧‧受光面

S2‧‧‧背光面

Tc、T1‧‧‧厚度

TS‧‧‧透光基板

W1‧‧‧總長度

圖1A為本發明一實施例的太陽能電池模組的結構示意圖。圖1B為圖1A沿線A-A所繪示的局部剖面結構示意圖。圖2為本發明再一實施例的太陽能電池模組的結構示意圖。圖3為本發明另一實施例的太陽能電池模組的結構示意圖。圖4為本發明另一實施例的太陽能電池模組應用於太陽能板的剖面結構示意圖。

Claims

一種太陽能電池模組，包括：複數個太陽能電池單元，呈二維陣列排列，以具有多個太陽能電池行與多個太陽能電池列，每一該太陽能電池單元具有一上電極及一下電極，且每一該太陽能電池單元的該上電極與該下電極分別位於該太陽能電池單元的相反二表面，該上電極包括至少一上匯流電極，該上匯流電極的長軸方向平行於該些太陽能電池列的方向，該下電極包括至少一下匯流電極，該下匯流電極的長軸方向平行於該些太陽能電池列的方向；以及複數個連接件，呈一維陣列排列，每一該連接件的長軸方向平行於該些太陽能電池列的方向，該些連接件係各別配置於相鄰二該太陽能電池列之間，且每一該連接件具有依序相連的一上部、一中部及一下部；其中，相鄰二該太陽能電池行的相鄰二該太陽能電池單元的相鄰二該上匯流電極係透過該連接件的該上部連接，相鄰二該太陽能電池行的相鄰二該太陽能電池單元的相鄰二該下匯流電極係透過該連接件的該下部連接，相鄰二該太陽能電池列之間夾置該連接件的該中部。
如請求項1所述之太陽能電池模組，其中每一該連接件的該中部係與相鄰的該些太陽能電池單元絕緣。
如請求項1所述之太陽能電池模組，其中在一鉛直投影方向上，該些太陽能電池單元之間彼此不重疊。
如請求項1所述之太陽能電池模組，其中該上部具有一垂直於該連接件的長軸方向的上寬度，該下部具有一垂直於該連接件的長軸方向的下寬度，該下寬度大於或等於該上寬度。
如請求項4所述之太陽能電池模組，其中該上部的該上寬度小於或等於3公釐。
如請求項1所述之太陽能電池模組，其中該連接件的厚度小於或等於1.0公釐。
一種太陽能電池模組，包括：至少四太陽能電池單元，在一鉛直投影方向上，該些太陽能電池單元之間彼此不重疊，呈二維陣列排列，以具有二個太陽能電池行與二個太陽能電池列，每一該太陽能電池單元具有一上電極及一下電極，且每一該太陽能電池單元的該上電極與該下電極分別位於該太陽能電池單元的相反二表面；以及至少一連接件，係配置於該二個太陽能電池列之間，該連接件的長軸方向平行於該些太陽能電池列的方向，且該連接件具有依序相連的一上部、一中部及一下部；其中，該上部電性連接其中一該太陽能電池列的相鄰二該太陽能電池單元的相鄰二該上電極，該下部電性連接其中之另一太陽能電池列的相鄰二該太陽能電池單元的相鄰二該下電極，該二個太陽能電池列之間夾置該連接件的該中部。
如請求項7所述之太陽能電池模組，其中該上部具有一垂直於該連接件的長軸方向的上寬度，該下部具有一垂直於該連接件的長軸方向的下寬度，該下寬度大於或等於該上寬度。
一種太陽能電池模組，包括：複數個太陽能電池單元，呈二維陣列排列，以具有多個太陽能電池行與多個太陽能電池列；以及複數個連接件，呈一維陣列排列，每一該連接件的長軸方向平行於該些太陽能電池列的方向，該些連接件係各別配置於相鄰二該太陽能電池列之間，且每一該連接件具有依序相連的一上部、一中部及一下部；其中，同一該太陽能電池行的該些太陽能電池單元透過該些連接件而串聯，同一該太陽能電池列的該些太陽能電池單元透過同一該連接件的該上部或該下部而並聯。
如請求項9所述之太陽能電池模組，其中每一該連接件的該中部係與相鄰的該些太陽能電池單元絕緣。