TW202145592A - 太陽能電池模組 - Google Patents
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Abstract
本發明係一種太陽能電池模組，其使用俯視時長邊之長度為短邊之長度之10倍以上之細長形狀的單元，藉由將複數個上述單元沿著上述長邊之延伸方向電性地連接而構成單元串，於將複數個上述單元串沿上述短邊之延伸方向具有間隙而平行地配置之狀態下，於上述間隙內配置透明且於配置時具有流動性之密封材，該太陽能電池模組具備受壓體，該受壓體於較上述平行地配置之上述複數個單元串中位於上述短邊之延伸方向兩端之2個單元串靠外側，與上述2個單元串各者平行地配置，且不電性地連接於上述2個單元串各者。
Description
本發明係關於一種構成採光型太陽能電池之太陽能電池模組。
大型大廈等之窗戶應用有採光型太陽能電池。採光型太陽能電池於要求尤其優異之設計性之情形時，使用將薄膜太陽能電池之發電區域局部地去除而使光透過之類型，但近年來，自窗戶之單位面積之輸出之觀點而言，亦較多使用將大致正方形狀之單元空開間隙而排列之類型之太陽能電池(例如記載於日本專利特開2001-339087號公報)。
然而，使用此種大致正方形狀之單元之太陽能電池由於大致正方形狀之單元醒目，故而設計性存在困難，從而要求設法使單元之色彩不醒目，或遮掩各單元之金屬電極或單元間之配線等。該問題之一解決對策係將於一方向細長之多數單元於長度方向連接而設為單元串，將排列之複數個單元串空開固定之間隔而配置，從而形成為百葉窗式透光(see-through)型太陽能電池(例如記載於國際公開第2019/181689號)。
且說，百葉窗式透視型太陽能電池之單元串極細長(各單元串之長度與寬度之比非常大)，而且必須將複數個單元串空開固定間隔而平行地配置。而且，由於必須將其利用包括透明樹脂之密封材夾心(sandwich)式地密封，故而於進行密封時，因自密封材對各單元串施加壓力而使各單元串容易歪曲，極難保持作為直接關聯設計性之要素的、密封後單元串之直線性或單元串間之平行性。
[發明所欲解決之問題]
因此，本發明之課題在於提供一種容易保持密封後單元串之直線性或單元串間之平行性的太陽能電池模組。
[解決問題之技術手段]
本發明係一種太陽能電池模組，其包括藉由將複數個單元沿著其長邊之延伸方向相互電性地連接而構成的複數個單元串，該等複數個單元各者為於俯視時呈具有短邊及長度為該短邊之長度之10倍以上之上述長邊的細長矩形狀，上述複數個單元串形成為於鄰接之各上述單元串間之上述短邊之延伸方向具有間隙而相互平行地配置之狀態，包括配置於上述間隙各者、透明且於配置時具有流動性之密封材，且上述太陽能電池模組之特徵在於：具備受壓體，其於較上述平行地配置之上述複數個單元串中位於上述短邊之延伸方向兩端之2個單元串靠外側，與上述2個單元串各者平行地配置，且不電性地連接於上述2個單元串各者。
又，可為上述受壓體由楊氏模數為10 GPa以上之材料構成。
又，可為上述受壓體係金屬製。
又，可為各單元串之俯視形狀與各受壓體之俯視形狀相同。
又，可為上述複數個單元串與上述密封材由2片透明板所夾。
關於本發明之太陽能電池模組1，列舉一實施方式，參照圖式進行以下說明。
本實施方式之太陽能電池模組1如圖1所示，構成光可於厚度方向透過之百葉窗式透視型太陽能電池。如圖1及圖2所示，該太陽能電池模組1具備複數個單元串2～2、密封材3、透明板4、及受壓體5作為與本發明有關係之主要之構成構件，如圖1所示，藉由位於4個端緣之框部6而彙集成一片。該太陽能電池模組1例如安裝於建築物之窗戶框，用作窗戶。
太陽能電池模組1之構成(層構成)如圖2所示，自受光面側，配置有作為第1透明板4A之高透過(浮法)未強化玻璃、及與第1透明板4A為大致相同之大小且透明之第1密封材3A，自與受光面側為相反側之背面側，配置有作為第2透明板4B之高透過(浮法)未強化玻璃、及與第2透明板4B為大致相同之大小且透明之第2密封材3B。而且，於圖示上側之第1密封材3A與圖示下側之第2密封材3B之間配置複數個單元串2～2(參照圖1)。再者，於以下之說明中，將第1密封材3A與第2密封材3B總稱為密封材3，將第1透明板4A與第2透明板4B總稱為透明板4。又，於各單元串2之端部夾有連接關係構件9。如圖2所示，連接關係構件9具備：互連連接器91，其設置於各單元串2之兩端；配線片92，其支持互連連接器91；電性配線93，其為了取出電而連接於太陽能電池模組1之外部；及遮蔽片94，其用以遮掩上述各構件91～93以使其等不呈現於太陽能電池模組1之外觀。
各單元串2係將複數個單元(各個單元未圖示)電性地連接而構成。各單元係具有半導體基板及形成於該半導體基板上之複數個集電電極之板狀者。再者，與各單元之發電及集電相關之基本構成由於與公知之太陽能電池單元之構成相同，故而此處省略詳細說明。各單元於俯視(俯視各單元)時，呈具有短邊及長度為短邊之長度之10倍以上之長邊的細長矩形狀。
藉由將上述形狀之複數個單元沿著各單元之長邊之延伸方向(長邊方向，圖1及圖2中之左右方向)電性地連接而構成各單元串2。連接可利用各種方法進行，例如，可採用將各單元之長邊方向端部以於厚度方向重疊之方式依次配置之「搭疊(shingling)連接」。
太陽能電池模組1係將複數個單元串2～2於平面方向排列而構成。具體而言，複數個單元串2～2於鄰接之各單元串2、2間之短邊之延伸方向(寬度方向，圖1中之上下方向)具有間隙而相互平行地配置。間隙有助於採光。複數個單元串2～2將基準之單元串2與例如於圖1中之上方相鄰之另一單元串2之一端部(例如右端部)彼此電性地連接。又，將上述基準之單元串2與例如於圖1中之下方相鄰之另一單元串2之另一端部(例如左端部)彼此電性地連接。如此一來，若干個單元串2～2串聯連接。於1台太陽能電池模組1中，上述串聯連接之單位並聯連接複數個。
關於太陽能電池模組1中之各單元串2之固定，於將複數個單元串2～2如上所述平行地配置之狀態下，於相鄰之單元串2、2之間隙分別配置密封材3。即，於相鄰之單元串2、2之間介置密封材3。密封材3於組裝至太陽能電池模組1之前之狀態下，分別係透明之片狀，於向相鄰之單元串2、2之間隙配置時，會因加熱而軟化(液狀化)從而具有流動性。再者，該流動性達到足以進入至上述間隙之程度。作為構成密封材3之材料，例如，可使用EVA(Ethylene vinyl acetate，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)、POE(polyolefin，聚烯烴)、PVB(polyvinyl butyral，聚乙烯醇縮丁醛)、或離子聚合物。
透明板4(具體而言第1透明板4A)構成太陽能電池模組1之外層。於本實施方式中，作為透明板4，使用硬質之玻璃板，且其透明，為了採光，可使光於厚度方向通過。包含複數個單元串2～2之發電用之各種構成構件與密封材3由在厚度方向上重疊之2片透明板4、4所夾。
受壓體5係細長形狀之板狀體(帶狀體)或棒狀體。受壓體5之長度尺寸相對於各單元串2之長度尺寸大致相同，但由於端部被框部6或遮蔽片94遮掩，故而容許受壓體5相對於各單元串2之長度尺寸長或短正負20%。受壓體5配置於較平行地配置之複數個單元串2～2中位於短邊之延伸方向(寬度方向)兩端之2個單元串2、2靠外側(於本實施方式中，較圖1所示之上下端之單元串2、2靠上下之外側)。受壓體5與上述2個單元串2、2各者平行地配置。但是，該受壓體5不電性地連接於各單元串2。即，受壓體5並非有助於發電者。又，受壓體5與連接有複數個單元之單元串2不同，基本上係連續地形成之一條。但是，亦可將複數個構件連接而形成一條受壓體5。各受壓體5亦可例如藉由利用與遮蔽片94相同之片材來遮蔽，而於太陽能電池模組1之外觀上不醒目。
受壓體5之形狀並不特別限定，受壓體5亦與複數個單元串2～2一起由2片透明板4、4所夾，故而關於厚度尺寸，較佳為與複數個單元串2～2各自之厚度尺寸大致相同，或較複數個單元串2～2各自之厚度尺寸大。藉由設定為此種厚度尺寸，可由受壓體5填埋對向之2片透明板4、4之間之空間，故而可由受壓體5有效地承受隨著密封材3企圖流動而產生之壓力。受壓體5之厚度尺寸於本實施方式中設定為密封材3(軟化前)之厚度尺寸之約50%。作為具體的數值，係設定為20 μm～5 mm。
又，就設計性(美觀)之方面而言，較佳為各單元串2之俯視形狀與上述受壓體5之俯視形狀大致相同。其原因在於，即便具備並非有助於發電之受壓體5，亦不易使太陽能電池模組1之外觀產生不適感。又，其原因在於，與使受壓體5為寬幅之情形時相比，可抑制太陽能電池模組1中之發電實效面積(能夠配置複數個單元串2～2之面積)之減量。受壓體5之寬度尺寸設定於2 mm～100 mm之間。於本實施方式中設為5 mm。
受壓體5之寬度方向上之橫剖面形狀例如可如圖3A～圖3E所示。圖3A係長方形，圖3B係大致圓形，圖3C係橢圓形，圖3D係將複數個厚度尺寸較大之部分51與較小之部分52交替地形成並使各部分之圖示下表面對齊者，圖3E係將複數個厚度尺寸較大之部分51與較小之部分52交替地形成並使各部分於厚度方向中央對齊者。尤其，由於圖3A～圖3C為單純之形狀，故而於製造之觀點、或通用的棒材或板材之轉用容易即材料獲得之觀點出發，較為有利。另一方面，圖3D、圖3E所示之形狀於藉由將厚度尺寸較大之部分與較小之部分交替地形成從而可提高長邊方向之彎曲強度的方面有利。
受壓體5由楊氏模數為10 GPa以上之材料，較佳為由50 GPa以上之材料構成。但是，即便為單體之楊氏模數未達上述數值之材料，亦可藉由以添加玻璃纖維等補強材之形式成形，或將寬度尺寸設定得大於各單元串2之寬度尺寸，而用於受壓體5。藉由如該等方式構成受壓體5，可由受壓體5確實地承受密封材3之壓力。
作為構成受壓體5之材料，例如，於金屬之情形時，可使用銅、鋁、銀、鐵、及其等之合金(不鏽鋼合金等)、及對其等實施表面處理後所得者(實施焊料鍍覆後之銅等)。於受壓體5為金屬製之情形時，由於可藉由容易獲得之材料而形成受壓體5，故而有利。作為容易獲得之材料，可利用金屬棒或金屬線。又，於非金屬之情形時，例如，可使用玻璃纖維強化不飽和聚酯。再者，由於受壓體5並非有助於發電者，故而可使用非金屬等非導體。然而，於上述設計性之方面，若使各單元串2之俯視形狀與上述受壓體5之俯視形狀大致相同，則於使用非金屬之情形時，例如為了確實地承受密封材3之壓力必須使寬度尺寸變大，故而難以與各單元串2之俯視形狀大致相同，又，可以說自材料之選擇容易性或成本面而言，較佳為使用金屬。
此處，於複數個單元串2～2之外側之模組端配置與密封材3不同之異物，於太陽能電池之技術領域中，就確保密封端部之可靠性之方面而言可以說為非常識的行為。進而，自確保絕緣性之方面而言，亦可以說使用如本實施方式之金屬材料作為上述異物為非常識的行為。於本實施方式中，不拘泥於業者之常識，硬是於最頂端之單元串2之外側與該單元串2平行地配置無助於發電之虛設之金屬體而進行密封，藉此，於太陽能電池模組1中，除了各單元串2之位置精度得到大幅度改善以外，還可切實地確保密封端部之可靠性及絕緣性。該方面為本實施方式迄今為止沒有之獨創之方面。
於接近太陽能電池模組1之端部(圖示上下端部)之最頂端之單元串2之外側，與該單元串2平行地配置不與該單元串2電性連接之受壓體5而進行密封。藉由於太陽能電池模組1中配置受壓體5，而於在單元串2、2間之間隙內配置具有流動性之密封材3時，由受壓體5承受隨著密封材3欲流動而產生之壓力。受壓體5相對於密封材3作為譬如「防波堤」發揮功能。而且，由於受壓體5承受密封材3之壓力，故而於太陽能電池模組1之內部不易產生密封材3之流動。如此一來，可抑制各單元串2因密封材3之壓力或隨流動之密封材3流動而變形。因此，各單元串2之直線性或相鄰之單元串2、2間之平行性得到大幅度改善。
又，於本實施方式中，複數個單元串2～2與密封材3由2片透明板4、4(具體而言為第1透明板4A與第2透明板4B)所夾。於以厚度方向之壓力P1(參照圖4A)由2片透明板4、4夾著複數個單元串2～2時，對經加熱之密封材3施加壓力而使密封材3產生進入至相鄰之單元串2、2之間隙進而朝向複數個單元串2～2之寬度方向之外側前進的流動。
此處，圖4B中作為比較例表示之太陽能電池模組1X係於2片透明板4、4之間僅配置有複數個單元串2～2之構成。於該例子中，藉由施加厚度方向之壓力P1所致之密封材3之流動，而產生向面方向之壓力P2。平行地排列之複數個單元串2～2中之兩端(圖示左右端)者無法抵制該壓力P2，有時會導致兩端之單元串2、2於俯視時呈U字狀或S字狀地歪曲。若如此，則導致太陽能電池模組1成為不良品。
相對於此，於本實施方式中，即便基於因施加上述厚度方向之壓力P1所致之密封材3之流動，而產生向面方向之壓力，亦由受壓體5、5承受該壓力，故而可抑制密封材3於寬度方向擠壓內側之單元串2～2。其結果，可抑制各單元串2變形。因此，可抑制產生不良品而良率良好地製造構成百葉窗式透視型太陽能電池之太陽能電池模組1。
以上，關於本發明列舉了一實施方式進行了說明，但本發明並不限定於上述實施方式，能夠於不脫離本發明之主旨之範圍內進行各種變更。
關於與上述實施方式相關之構成與作用，總結並記載於下文中。上述實施方式係一種太陽能電池模組1，其包括藉由將複數個單元沿著其長邊之延伸方向相互電性地連接而構成的複數個單元串2，該等複數個單元各者為於俯視時呈具有短邊及長度為該短邊之長度之10倍以上之上述長邊的細長矩形狀，上述複數個單元串2形成為於鄰接之各上述單元串間之上述短邊之延伸方向具有間隙而相互平行地配置之狀態，包括配置於上述間隙各者、透明且於配置時具有流動性之密封材3，且上述太陽能電池模組之特徵在於：具備受壓體5，其於較上述平行地配置之上述複數個單元串中位於上述短邊之延伸方向兩端之2個單元串靠外側，與上述2個單元串2各者平行地配置，且不電性地連接於上述2個單元串各者。
根據該構成，於在單元串2間之間隙內配置具有流動性之密封材3時，由受壓體5承受隨著密封材3欲流動而產生之壓力，故而可抑制單元串2因密封材3之壓力而變形。
又，上述受壓體5可由楊氏模數為10 GPa以上之材料構成。
根據該構成，可由受壓體5確實地承受密封材3之壓力。
又，上述受壓體5可為金屬製。
根據該構成，可藉由容易獲得之材料形成受壓體5。
又，各單元串2之俯視形狀可與各受壓體5之俯視形狀相同。
根據該構成，即便具備受壓體5，亦不易使太陽能電池模組1之外觀產生不適感。
又，上述複數個單元串2與上述密封材3可由2片透明板4所夾。
根據該構成，可有效地抑制單元串2因利用2片透明板4夾有複數個單元串2時之壓力所致之密封材3之流動而變形。
本實施方式可抑制單元串2因密封材3之壓力而變形。因此，可容易地保持密封後之單元串2之直線性或單元串2間之平行性。
1:太陽能電池模組
1X:太陽能電池模組
2:單元串
3:密封材
3A:第1密封材
3B:第2密封材
4:透明板
4A:第1透明板
4B:第2透明板
5:受壓體
6:框部
9:連接關係構件
51:較大之部分
52:較小之部分
91:互連連接器
92:配線片
93:電性配線
94:遮蔽片
P1:壓力
P2:壓力
圖1係以受光面側為近前而表示本發明之一實施方式之太陽能電池模組之外觀例的前視圖。
圖2係上述太陽能電池模組之分解剖視圖。
圖3A係本發明之一實施方式之受壓體之立體圖。
圖3B係表示受壓體之橫剖面形狀之各種變化之圖。
圖3C係表示受壓體之橫剖面形狀之各種變化之圖。
圖3D係表示受壓體之橫剖面形狀之各種變化之圖。
圖3E係表示受壓體之橫剖面形狀之各種變化之圖。
圖4A係表示上述太陽能電池模組之與上述受壓體關聯之構成之概略縱剖視圖。
圖4B係表示比較例中之與受壓體關聯之構成之概略縱剖視圖。
1:太陽能電池模組
2:單元串
3:密封材
4:透明板
5:受壓體
9:連接關係構件
P1:壓力
Claims (5)
- 一種太陽能電池模組，其包括藉由將複數個單元沿著其長邊之延伸方向相互電性地連接而構成的複數個單元串，該等複數個單元各者為於俯視時呈具有短邊及長度為該短邊之長度之10倍以上之上述長邊的細長矩形狀， 上述複數個單元串形成為於鄰接之各上述單元串間之上述短邊之延伸方向具有間隙而相互平行地配置之狀態， 包括配置於上述間隙各者、透明且於配置時具有流動性之密封材， 且上述太陽能電池模組之特徵在於： 具備受壓體，其於較上述平行地配置之上述複數個單元串中位於上述短邊之延伸方向兩端之2個單元串靠外側，與上述2個單元串各者平行地配置，且不電性地連接於上述2個單元串各者。
- 如請求項1之太陽能電池模組，其中上述受壓體由楊氏模數為10 GPa以上之材料構成。
- 如請求項2之太陽能電池模組，其中上述受壓體為金屬製。
- 如請求項1至3中任一項之太陽能電池模組，其中各單元串之俯視形狀與各受壓體之俯視形狀相同。
- 如請求項1至3中任一項之太陽能電池模組，其中上述複數個單元串與上述密封材由2片透明板所夾。
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