TWI639246B - 太陽能模組 - Google Patents

Abstract

一種太陽能模組，包含玻璃板、板材、數個太陽能電池、封裝材及密封絕緣層。板材之內表面有數個間隔配置之導線。太陽能電池設於玻璃板和板材間，各太陽能電池背面設有不同極性的第一電極接點與第二電極接點。封裝材設於玻璃板與太陽能電池間。密封絕緣層設於太陽能電池與板材間，且具有數個第一開口與第二開口分別對應於第一電極接點與第二電極接點。導線經第一開口與第二開口分別與第一電極接點及第二電極接點連接。密封絕緣層具有相對之第一表面與第二表面。第一表面覆蓋各太陽能電池之背面處，第二表面覆蓋板材之內表面及各導線之一部分。

Description

太陽能模組

本發明是有關於一種光電轉換裝置，且特別是有關於一種太陽能模組。

太陽能模組的製程通常係先形成太陽能電池，接下來裝配上玻璃板、封裝材料、太陽能電池、以及背板等所構成之分層結構，然後層壓分層結構。

傳統之太陽能電池係以串焊技術連接。當太陽能電池的類型為背接觸式太陽能電池時，由於其背面設有正電極與負電極，因此其太陽能模組可使用單石模組(monolithic module assembly，MMA)裝配。於層壓步驟期間，背接觸式太陽能電池置於背板上，太陽能電池背面之正電極與負電極透過導電黏著劑而與設置在背板上之導電層連接，經層壓後形成電路。上述模組於層壓前之疊層傳送時會產生一些問題，其中固定設於背板表面之層間介電(ILD)絕緣層和太陽能電池之間一般是鋪設乙烯醋酸乙烯酯(ethylene vinyl acetate，EVA)膜作為模組封裝材，其中EVA膜已具有預先開設的對應背板導電層的多個孔洞，而導電黏著劑被施做於孔洞中且一側黏附於背板之導電層上，各個導電黏著劑之另一側即一一對應於背接觸式太陽能電池之正負電極。但是在層壓之前的傳送時，位於電池與背 板之ILD絕緣層之間的EVA膜層，易因傳送時的震動，而使得EVA膜層與電池之間產生偏移，如此易令先前已完成之對位設置產生偏差失準，此時容易出現孔洞中的導電黏著劑同時碰觸指叉狀的正負電極而短路。或是出現因EVA膜層之偏移而阻斷了導電黏著劑與對位好之電池正電極或負電極之連接。

如圖1所示，當太陽能電池100的類型為雙面受光太陽能電池時，係利用焊帶110來連接二相鄰之太陽能電池110的正面電極與負面電極，以將數個太陽能電池110串接成太陽能電池串120。然而，由於雙面受光型態之太陽能電池100的背面非全金屬，因此太陽能電池100經過紅外線熱源施以串焊後，可能會有太陽能電池100之背面串焊溫度過低的現象，而產生虛焊或空焊的情況，進而造成拉力性能不足。此外，焊帶110在相鄰二太陽能電池100的正面與背面延伸，焊帶110會彎折，致使焊帶的彎折處容易破裂，影響太陽能電池串120的效能與可靠度。

因此，本發明之一目的就是在提供一種太陽能模組，其密封絕緣層設置在板材之內表面上，密封絕緣層具有多個開口分別暴露出板材內表面上的導線且分別對應於太陽能電池背面所配置之電極接點，這些電極接點可經過密封絕緣層之開口而與導線連接。藉此，將太陽能電池置於板材上時，太陽能電池之電極接點與密封絕緣層之開口的設計具有自對準(self-alignment)功能，因此不僅可大大地改善 對位問題，更可防止接觸開路與短路問題。此外，直接採用密封絕緣層來做為太陽能電池與板材導線之間的絕緣結構可簡化製程，並降低太陽能模組的製作成本。

本發明之另一目的就是在提供一種太陽能模組，其串聯二相鄰太陽能電池的導電層或焊帶無須彎折，因此可提升太陽能模組的效能與可靠度。

根據本發明之上述目的，提出一種太陽能模組。太陽能模組包含玻璃板、板材、複數個太陽能電池、封裝材、以及密封絕緣層。板材之內表面配置有複數個間隔配置之導線。太陽能電池配置於玻璃板和板材之間，各太陽能電池之背面配置有不同極性的第一電極接點與第二電極接點。封裝材配置於玻璃板與太陽能電池之間。密封絕緣層配置於太陽能電池與板材之間。密封絕緣層具有複數個第一開口與複數個第二開口，其中這些第一開口與第二開口分別對應於上述之第一電極接點與第二電極接點。導線經第一開口與第二開口分別與第一電極接點及第二電極接點連接。密封絕緣層具有彼此相對之第一表面與第二表面，其中第一表面覆蓋各太陽能電池之背面處，第二表面覆蓋板材之內表面以及各導線之一部分。

依據本發明之一實施例，上述之密封絕緣層之材質為單一材質。

依據本發明之一實施例，上述之密封絕緣層由單一層體構成。

依據本發明之一實施例，上述之密封絕緣層之材質為聚乙烯醋酸乙烯酯或聚烯烴彈性體(polyolefin elastomer，POE)。

根據本發明之上述目的，另提出一種太陽能模組。此太陽能模組包含上玻璃板、下玻璃板、複數個雙面受光之太陽能電池、第一密封絕緣層、第二密封絕緣層、以及複數個第二導線。下玻璃板之內表面配置有複數個間隔配置之第一導線。各太陽能電池之正面與背面分別具有正面電極與背面電極，其中這些太陽能電池以正面與背面彼此交錯顛倒排列的方式配置於上玻璃板和下玻璃板之間。第一密封絕緣層配置於上玻璃板與太陽能電池之間。第二密封絕緣層配置於太陽能電池與下玻璃板之間。第二密封絕緣層具有複數個第一開口與複數個第二開口，彼此相鄰之第一開口與第二開口分別對應彼此相鄰之太陽能電池之面向下玻璃板之正面電極與背面電極。第一導線經這些第一開口與第二開口分別與面向下玻璃板之正面電極與背面電極連接。第二密封絕緣層具有彼此相對之第一表面與第二表面，第一表面覆蓋太陽能電池，第二表面覆蓋下玻璃板之內表面以及各第一導線之一部分。第二導線彼此間隔配置在上玻璃板與太陽能電池之間，其中各第二導線連接彼此相鄰之太陽能電池之面向上玻璃板之正面電極與背面電極。

依據本發明之一實施例，上述之第二密封絕緣層之材質為單一材質。

依據本發明之一實施例，上述之第二密封絕緣層之材質為聚乙烯醋酸乙烯酯或聚烯烴彈性體。

依據本發明之一實施例，上述之第二導線配置在上玻璃板之內表面，第一密封絕緣層具有複數個第三開口與複數個第四開口，彼此相鄰之第三開口與第四開口分別對應彼此相鄰之太陽能電池之面向上玻璃板之正面電極與背面電極。第二導線經這些第三開口與第四開口分別與面向上玻璃板之正面電極與背面電極連接。第一密封絕緣層具有彼此相對之第三表面與第四表面，第三表面覆蓋太陽能電池，第四表面覆蓋上玻璃板之內表面以及各第二導線之一部分。

依據本發明之一實施例，上述之第二導線為複數個焊帶。

依據本發明之一實施例，上述之第一密封絕緣層或/及第二密封絕緣層分別由單一層體構成。

100‧‧‧太陽能電池

110‧‧‧焊帶

120‧‧‧太陽能電池串

200‧‧‧太陽能模組

210‧‧‧玻璃板

220‧‧‧板材

220a‧‧‧內表面

222‧‧‧導線

230‧‧‧太陽能電池

230a‧‧‧背面

232‧‧‧第一電極接點

234‧‧‧第二電極接點

240‧‧‧封裝材

250‧‧‧密封絕緣層

250a‧‧‧第一表面

250b‧‧‧第二表面

252‧‧‧第一開口

254‧‧‧第二開口

300‧‧‧太陽能模組

300a‧‧‧太陽能模組

310‧‧‧上玻璃板

310a‧‧‧內表面

320‧‧‧下玻璃板

320a‧‧‧內表面

322‧‧‧第一導線

330‧‧‧太陽能電池

330a‧‧‧正面

330b‧‧‧背面

332‧‧‧正面電極

334‧‧‧背面電極

340‧‧‧第一密封絕緣層

350‧‧‧第二密封絕緣層

350a‧‧‧第一表面

350b‧‧‧第二表面

352‧‧‧第一開口

354‧‧‧第二開口

360‧‧‧第二導線

370‧‧‧第一密封絕緣層

370a‧‧‧第三表面

370b‧‧‧第四表面

372‧‧‧第三開口

374‧‧‧第四開口

380‧‧‧第二導線

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：〔圖1〕係繪示一種傳統太陽能模組之裝置示意圖；〔圖2〕係繪示依照本發明之一實施方式的一種太陽能模組之剖面示意圖；〔圖3〕係繪示依照本發明之一實施方式的一種太陽能模組之剖面示意圖；以及 〔圖4〕係繪示依照本發明之一實施方式的一種太陽能模組之剖面示意圖。

請參照圖2，其係繪示依照本發明之一實施方式的一種太陽能模組之剖面示意圖。在一些實施例中，太陽能模組200主要包含玻璃板210、板材220、複數個太陽能電池230、封裝材240、以及密封絕緣層250。玻璃板210與板材220彼此相對，且太陽能電池230、封裝材240、以及密封絕緣層250夾設於玻璃板210與板材220之間。

板材220可為透明板材，例如玻璃板材。板材220亦可為不透明板材。板材220之內表面220a可配置有數個導線222，其中這些導線222彼此間隔設置。導線222之材料可為金屬，例如銅、銀、或其合金。

密封絕緣層250設置在板材220上。密封絕緣層250具有彼此相對之第一表面250a與第二表面250b，其中第二表面250b覆蓋板材220之內表面220a以及每個導線222之一部分。也就是說，密封絕緣層250具有複數個第一開口252與複數個第二開口254，且這些第一開口252與第二開口254分別暴露出板材220上之導線222的另一部分。這些第一開口252與第二開口254交錯排列。相鄰之第一開口252與第二開口254分別暴露出同一導線222的二部分。在一些示範例子中，密封絕緣層250之材質為單一材質。密封絕緣層250可由單一層體構成。密封絕緣層250之材料可例如為聚乙烯醋酸乙烯酯或聚烯烴彈性體。

太陽能電池230設置在密封絕緣層250上，因此密封絕緣層250介於太陽能電池230與板材220之間。密封絕緣層250之第一表面250a覆蓋每個太陽能電池230的背面230a處。在此實施例中，太陽能電池230為背接觸太陽能電池，每個太陽能電池230的背面230a配置有不同極性的第一電極接點232與第二電極接點234。舉例而言，第一電極接點232與第二電極接點234其中一者為負極接點，另一者為正極接點。第一電極接點232與第二電極接點234之高度大於密封絕緣層250之厚度。第一電極接點232與第二電極接點234分別對應位於密封絕緣層250之第一開口252與第二開口254中，且分別與導線222的暴露部分連接。因此，導線222可經由第一開口252與第二開口254分別與第一電極接點232及第二電極接點234連接而形成電性連接。相鄰之二太陽能電池230之一者的第一電極接點232與另一者的第二電極接點234與同一導線222連接，而使此二太陽能電池230形成串接。

封裝材240配置於玻璃板210與太陽能電池230之間，以結合玻璃板210與太陽能電池230。封裝材240之材料可例如為聚乙烯醋酸乙烯酯或聚烯烴彈性體。

在製作太陽能模組200時，導線222可先利用例如黏著方式設置在板材220之內表面220a上。再將設有多個第一開口252與第二開口254之密封絕緣層250設置於板材220上，並使密封絕緣層250之第二表面250b覆蓋板材220之內表面220a與每個導線222的一部分。另外，提供多個太 陽能電池230，其中每個太陽能電池230之背面230a已預先配置有多個分別對應密封絕緣層250之第一開口252與第一開口254中的第一電極接點232與第二電極接點234。可利用例如點導電膠或印刷金屬接點於太陽能電池30之背面230a的電極區域上，再搭配烘乾處理來配置第一電極接點232與第二電極接點234。接下來，將太陽能電池230設置在密封絕緣層250上，並使太陽能電池230之第一電極接點232及第二電極接點234以自對準方式分別設置於密封絕緣層250之第一開口252及第一開口254中。然後，將封裝材240與玻璃板210依序設置在太陽能電池230上，再利用例如層壓技術壓合玻璃板210、封裝材240、太陽能電池230、密封絕緣層250、以及板材220而形成太陽能模組200。

在一些例子中，將密封絕緣層250設置於板材220之內表面220a上後，可先利用例如點膠方式分別形成第一電極接點232與第二電極接點234於第一開口252與第二開口254中，再將太陽能電池230擺放在對應之第一電極接點232與第二電極接點234上，接著烘乾第一電極接點232與第二電極接點234，然後將封裝材240與玻璃板210依序設置在太陽能電池230上，再層壓成太陽能模組200。

一般於進行層壓步驟前，會以傳送裝置運送已對位疊層好的玻璃板210、封裝材240、太陽能電池230、密封絕緣層250、以及板材220之疊層結構，透過本發明之結構即板材220與太陽能電池230之間僅有單一層體即密封絕緣層250的配置，可避免或降低第一電極接點232與第二 電極接點234受到傳統作法中的額外封裝層的推擠變形甚至覆蓋而導致短路的可能性。

由於太陽能電池230之電極接點與密封絕緣層250之開口的設計具有自對準功能，因此可有效改善對位問題，更可防止接觸開路與短路問題。此外，採用密封絕緣層240來做為太陽能電池230與板材220之導線222之間的絕緣結構可簡化製程，並可減少太陽能模組200的製作成本。

請參照圖3，其係繪示依照本發明之一實施方式的一種太陽能模組之剖面示意圖。在一些實施例中，太陽能模組300主要包含上玻璃板310、下玻璃板320、複數個雙面受光之太陽能電池330、第一密封絕緣層340、第二密封絕緣層350、以及複數個第二導線360。上玻璃板310與下玻璃板320彼此相對，且太陽能電池330、第一密封絕緣層340、第二密封絕緣層350、以及第二導線360夾設於上玻璃板310與下玻璃板320之間。

下玻璃板320之內表面320a可配置有數個第一導線322，其中這些第一導線322彼此間隔設置。第一導線322之材料可為金屬，例如銅、銀、或其合金。

第二密封絕緣層350設置在下玻璃板320上。第二密封絕緣層350具有彼此相對之第一表面350a與第二表面350b，其中第二表面350b覆蓋下玻璃板320之內表面320a以及每個第一導線322之一部分。也就是說，第二密封絕緣層350具有複數個第一開口352與複數個第二開口354，且這些第一開口352與第二開口354分別暴露出下玻 璃板320上之第一導線322的另一部分。這些第一開口352與第二開口354交錯排列。同一第一導線322的二部分可分別被相鄰之第一開口352與第二開口354暴露出。在一些示範例子中，第二密封絕緣層350之材質為單一材質。第二密封絕緣層350可由單一層體構成。第二密封絕緣層350之材料可例如為聚乙烯醋酸乙烯酯或聚烯烴彈性體。

太陽能電池330設置在第二密封絕緣層350上，因此第二密封絕緣層350介於太陽能電池330與下玻璃板320之間。每個太陽能電池330具有彼此相對之正面330a與背面330b，且每個太陽能電池330之正面330a與背面330b分別具有正面電極332與背面電極334。這些太陽能電池330以正面330a與背面330b彼此交錯顛倒排列的方式配置於上玻璃板310和下玻璃板320之間，即其中之一太陽能電池330之正面電極332面向上玻璃板310時，其相鄰之太陽能電池330之正面電極332即面向下玻璃板320。

在第二密封絕緣層350中，彼此相鄰之第一開口352與第二開口354分別對應彼此相鄰之太陽能電池330之面向下玻璃板320之正面電極332與背面電極334。面向下玻璃板320之正面電極332與背面電極334之高度大於第二密封絕緣層350之厚度。第二密封絕緣層350之第一表面350a覆蓋每個太陽能電池330。這些太陽能電池330之面向下玻璃板320的正面電極332與背面電極334分別對應位於第二密封絕緣層350之第一開口352與第一開口354中，且分別與第一導線322的暴露部分連接。因此，第一導線322 可經由第一開口352與第二開口354分別與太陽能電池330之面向下玻璃板320的正面電極332與背面電極334連接而形成電性連接。面向同一第一導線322之相鄰二太陽能電池330，其中一者的正面電極332和另一者的背面電極334均與此第一導線322連接，而使此二太陽能電池330形成串接。

第一密封絕緣層340配置於上玻璃板310與太陽能電池330之間，以結合上玻璃板310與太陽能電池330。第一密封絕緣層340可由單一層體構成。第一密封絕緣層340之材料可例如為聚乙烯醋酸乙烯酯或聚烯烴彈性體。

第二導線360彼此間隔設置上玻璃板310與太陽能電池330之間，其中第二導線360與第一導線322交錯設置。請再次參照圖3，在本實施方式中，第二導線360為焊帶，且第二導線360配置在第一密封絕緣層340與太陽能電池330之間。這些太陽能電池330之面向上玻璃板310的正面電極332與背面電極334分別與第二導線360連接而形成電性連接。面向同一第二導線360之相鄰二太陽能電池330，其中一者的正面電極332和另一者的背面電極334均與此第二導線360連接，而使此二太陽能電池330形成串接。

由於串聯二相鄰太陽能電池330的第一導線322與第二導線360無須彎折，因此可提升太陽能模組300的效能與可靠度。

請參照圖4，其係繪示依照本發明之一實施方式的一種太陽能模組之剖面示意圖。太陽能模組300a之架構 與上述實施例之太陽能模組300的架構大致相同，二者之間的差異主要在於太陽能模組300a之第一密封絕緣層370與第二導線380的配置不同，且第二導線380並非焊帶。

第二導線380配置於上玻璃板310之內表面310a。這些第二導線380彼此間隔設置，且第二導線380與第一導線322交錯設置。第二導線380之材料可為金屬，例如銅、銀、或其合金。

第一密封絕緣層370設置在上玻璃板310上。第一密封絕緣層370具有彼此相對之第三表面370a與第四表面370b，其中第四表面370b覆蓋上玻璃板310之內表面310a以及每個第二導線380之一部分。即，第一密封絕緣層370具有複數個第三開口372與複數個第四開口374，且這些第三開口372與第四開口374分別暴露出上玻璃板310之第二導線380的另一部分。這些第三開口372與第四開口374交錯排列。同一第二導線380的二部分可分別被相鄰之第三開口372與第四開口374暴露出。在一些示範例子中，第一密封絕緣層370之材質可為單一材質。第一密封絕緣層370可由單一層體構成。第一密封絕緣層370之材料可例如為聚乙烯醋酸乙烯酯或聚烯烴彈性體。

太陽能電池330設置在第一密封絕緣層370下，因此第一密封絕緣層370介於太陽能電池330與上玻璃板310之間。在第一密封絕緣層370中，彼此相鄰之第三開口372與第四開口374分別對應彼此相鄰之太陽能電池330之面向上玻璃板310之正面電極332與背面電極334。面向 上玻璃板310之正面電極332與背面電極334之高度大於第一密封絕緣層370之厚度。第一密封絕緣層370之第三表面370a覆蓋每個太陽能電池330。這些太陽能電池330之面向上玻璃板310的正面電極332與背面電極334分別對應位於第一密封絕緣層370之第三開口372與第四開口374中，且分別與第二導線380的暴露部分連接。因此，第二導線380可經由第三開口372與第四開口374分別與太陽能電池330之面向上玻璃板310的正面電極332與背面電極334連接而形成電性連接。面向同一第二導線380之相鄰二太陽能電池330，其中一者的正面電極332和另一者的背面電極334均與此第二導線380連接，而使此二太陽能電池330形成串接。

由上述之實施方式可知，本發明之一優點就是因為本發明之太陽能模組的密封絕緣層設置在板材之內表面上，密封絕緣層具有多個開口分別暴露出板材內表面上的導線且分別對應於太陽能電池背面所配置之電極接點，這些電極接點可經過密封絕緣層之開口而與導線連接。藉此，將太陽能電池置於板材上時，太陽能電池之電極接點與密封絕緣層之開口的設計具有自對準功能，因此不僅可大大地改善對位問題，更可防止接觸開路與短路問題。此外，直接採用密封絕緣層來做為太陽能電池與板材導線之間的絕緣結構可簡化製程，並降低太陽能模組的製作成本。

由上述之實施方式可知，本發明之另一優點就是因為本發明之太陽能模組，其串聯二相鄰太陽能電池的導 電層或焊帶無須彎折，因此可提升太陽能模組的效能與可靠度。

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，任何在此技術領域中具有通常知識者，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。

Claims (8)

1. 一種太陽能模組，包含：一玻璃板；一板材，該板材之一內表面配置有複數個間隔配置之導線；複數個太陽能電池，配置於該玻璃板和該板材之間，各該太陽能電池之一背面配置有不同極性的一第一電極接點與一第二電極接點；一封裝材，配置於該玻璃板與該些太陽能電池之間；以及一密封絕緣層，配置於該些太陽能電池與該板材之間，該密封絕緣層具有複數個第一開口與複數個第二開口，其中該些第一開口與該些第二開口分別對應於該些第一電極接點與該些第二電極接點，其中該些導線經該些第一開口與該些第二開口分別與該些第一電極接點及該些第二電極接點連接，且該密封絕緣層具有彼此相對之一第一表面與一第二表面，該第一表面覆蓋每一該些太陽能電池之該背面處，該第二表面覆蓋該板材之該內表面以及各該導線之一部分，其中該密封絕緣層由一單一層體構成。
2. 如申請專利範圍第1項之太陽能模組，其中該密封絕緣層之材質為單一材質。
3. 如申請專利範圍第1項之太陽能模組，其中該密封絕緣層之材質為聚乙烯醋酸乙烯酯或聚烯烴彈性體。
4. 一種太陽能模組，包含： 一上玻璃板；一下玻璃板，該下玻璃板之一內表面配置有複數個間隔配置之第一導線；複數個雙面受光之太陽能電池，各該太陽能電池之一正面與一背面分別具有一正面電極與一背面電極，該些太陽能電池以該些正面與該些背面彼此交錯顛倒排列的方式配置於該上玻璃板和該下玻璃板之間；一第一密封絕緣層，配置於該上玻璃板與該些太陽能電池之間；一第二密封絕緣層，配置於該些太陽能電池與該下玻璃板之間，該第二密封絕緣層具有複數個第一開口與複數個第二開口，彼此相鄰之該第一開口與該第二開口分別對應彼此相鄰之該些太陽能電池之面向該下玻璃板之該正面電極與該背面電極，其中該些第一導線經該些第一開口與該些第二開口分別與面向該下玻璃板之該些正面電極與該些背面電極連接，且該第二密封絕緣層具有彼此相對之一第一表面與一第二表面，該第一表面覆蓋該些太陽能電池，該第二表面覆蓋該下玻璃板之該內表面以及各該第一導線之一部分，其中該第一密封絕緣層或/及該第二密封絕緣層分別由一單一層體構成；以及複數個第二導線，彼此間隔配置在該上玻璃板與該些太陽能電池之間，其中各該第二導線連接彼此相鄰之該些太陽能電池之面向該上玻璃板之該正面電極與該背面電極。
5. 如申請專利範圍第4項之太陽能模組，其中該第二密封絕緣層之材質為單一材質。
6. 如申請專利範圍第4項之太陽能模組，其中該第二密封絕緣層之材質為聚乙烯醋酸乙烯酯或聚烯烴彈性體。
7. 如申請專利範圍第4項之太陽能模組，其中該些第二導線配置在該上玻璃板之一內表面，該第一密封絕緣層具有複數個第三開口與複數個第四開口，彼此相鄰之該第三開口與該第四開口分別對應彼此相鄰之該些太陽能電池之面向該上玻璃板之該正面電極與該背面電極，其中該些第二導線經該些第三開口與該些第四開口分別與面向該上玻璃板之該些正面電極與該些背面電極連接，且該第一密封絕緣層具有彼此相對之一第三表面與一第四表面，該第三表面覆蓋該些太陽能電池，該第四表面覆蓋該上玻璃板之該內表面以及各該第二導線之一部分。
8. 如申請專利範圍第4項之太陽能模組，其中該些第二導線為複數個焊帶。