TWI691161B - 太陽能電池模組及其組裝方法 - Google Patents

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Abstract

一種太陽能電池模組包括：一正面玻璃板；一背面玻璃板，其與該正面玻璃板彼此相對設置；多個太陽能電池，配置於該正面玻璃板與該背面玻璃板之間；一封裝材，配置於該正面玻璃板與該背面玻璃板之間並覆蓋該些太陽能電池；以及多個支撐件，配置於該正面玻璃板與該背面玻璃板之間，並位於該些太陽能電池之間的間隙，其中該支撐件包括一本體及一光反射結構，該光反射結構位於該本體的周圍斜面上，該本體具有分別對應該正、背面玻璃板的一上抵接面與一下抵接面。

Description

太陽能電池模組及其組裝方法
本發明是有關於一種太陽能電池模組之組裝方法，且特別是有關於一種太陽能電池模組，其包括配置於正面玻璃板與背面玻璃板之間的多個支撐件，該支撐件包括一光反射結構。
太陽能電池是一種將光能轉換為電能的光電元件，其由於低污染、低成本加上可利用源源不絕之太陽能作為能量來源，而成為重要的替代能源之一。太陽能電池之基本構造是運用P型半導體與N型半導體接合而成，當陽光照射至具有此P-N接面的太陽能基板時，光能激發出矽原子中之電子而產生電子和電洞的對流，且這些電子及電洞受P-N接面處構成的內建電場影響而分別聚集在負極及正極兩端，使太陽能電池的兩端產生電壓。此時可使用電極連接太陽能電池的兩端於一外部電路，以形成迴路，進而產生電流，此過程即為太陽電池發電的原理。
太陽能電池模組包括許多材料，例如正面玻璃板、第一封裝材、多個太陽能電池、第二封裝材及背板等。請參考圖1，當施工人員8在安裝太陽能電池模組9時，礙於空間限制經常會發生將腳踩踏在太陽能電池模組9上的情形，而此動作會使得太陽能電池模組9的局部承受壓力。若受力過大，不僅會使太陽能電池模組9彎曲變形，更會使內部的太陽能電池因而產生微裂(micro crack)，而當太陽能電池產生微裂之後，將使得未來太陽能電池模組9之發電效能降低，更會產生許多可靠度上的問題，影響太陽能電池模組9的使用年限。
因此，便有需要提供一種太陽能電池模組及其組 裝方法，能夠解決前述的問題。
本發明之一目的是提供一種太陽能電池模組，其包括配置於正面玻璃板與背面玻璃板之間的多個支撐件，該支撐件包括一光反射結構。
依據上述之目的，本發明提供一種太陽能電池模組，包括：一正面玻璃板；一背面玻璃板，其與該正面玻璃板彼此相對設置；多個太陽能電池，配置於該正面玻璃板與該背面玻璃板之間；一封裝材，配置於該正面玻璃板與該背面玻璃板之間並覆蓋該些太陽能電池；以及多個支撐件，配置於該正面玻璃板與該背面玻璃板之間，並位於該些太陽能電池之間的間隙，其中該支撐件包括一本體及一光反射結構，該光反射結構位於該本體的周圍斜面上，該本體具有分別對應該正、背面玻璃板的一上抵接面與一下抵接面。
本發明更提供一種太陽能電池模組之組裝方法，包括：將一第一封裝材配置於一正面玻璃板上；將多個太陽能電池及多個支撐件配置於該第一封裝材上，其中該些支撐件位於該些太陽能電池之間的間隙，該支撐件包括一本體及一光反射結構，該光反射結構位於該本體上；將一第二封裝材配置於該些太陽能電池及該些支撐件上；將一背面玻璃板配置於該第二封裝材上，並與該正面玻璃板彼此相對設置；以及利用一層壓製程，將該正面玻璃板、該第一封裝材、該些太陽能電池、該些支撐件、該第二封裝材及該背面玻璃板堆疊組裝成一太陽能電池模組。
重要的是，當該些支撐件之厚度大於該太陽能電池之厚度時，若施工人員在安裝太陽能電池模組發生將腳踩踏在模組上的情形，該些支撐件可增加太陽能電池模組局部受力的機械強度，以避免太陽能電池模組的局部承受壓力，進而避免內部的太陽能電池產生微裂。
更重要的是，該支撐件包括一本體及一光反射結 構，該光反射結構位於該本體的周圍斜面上。該光反射結構可用以將來自該正面玻璃板之入射光反射至該正面玻璃板並形成全反射，使更多的光線被反射到該些太陽能電池上，以增加該太陽能電池模組的發電量。
1‧‧‧太陽能電池模組
1’‧‧‧太陽能電池模組
11‧‧‧正面玻璃板
111‧‧‧內表面
12‧‧‧封裝材
121‧‧‧孔
12a‧‧‧第一封裝材
12b‧‧‧第二封裝材
13‧‧‧太陽能電池
131‧‧‧第一間隙區域
132‧‧‧第二間隙區域
15‧‧‧背面玻璃板
151‧‧‧內表面
16‧‧‧支撐件
161‧‧‧本體
161’‧‧‧本體
1611‧‧‧上抵接面
1611’‧‧‧上抵接面
1612‧‧‧下抵接面
1612’‧‧‧下抵接面
161a‧‧‧上半部
161a’‧‧‧上半部
161b‧‧‧下半部
161b’‧‧‧下半部
162‧‧‧光反射結構
162’‧‧‧光反射結構
162a‧‧‧第一光反射區域
162a’‧‧‧第一光反射區域
162b‧‧‧第二光反射區域
162b’‧‧‧第二光反射區域
163‧‧‧周圍斜面
163’‧‧‧周圍斜面
8‧‧‧施工人員
9‧‧‧太陽能電池模組
L‧‧‧入射光
S102~S110‧‧‧步驟
T1‧‧‧厚度
T2‧‧‧厚度
圖1為習知太陽能電池模組之安裝示意圖。
圖2為本發明之第一實施例之太陽能電池模組之立體示意圖。
圖3為沿圖2之太陽能電池模組之剖線A-A、剖線B-B及剖線C-C之剖面示意圖。
圖4為本發明之另一實施例之太陽能電池模組之局部剖面示意圖。
圖5為本發明之第二實施例之太陽能電池模組之局部剖面示意圖。
圖6為本發明之一實施例之太陽能電池模組之組裝方法之流程圖。
圖7為本發明之一實施例之太陽能電池模組之層壓前的分解剖面示意圖。
圖8為本發明之另一實施例之太陽能電池模組之組裝方法之剖面示意圖，其顯示將多個太陽能電池及多個支撐件配置於該第一封裝材上。
圖9為本發明之又一實施例之太陽能電池模組之組裝方法之剖面示意圖，其顯示將多個太陽能電池及多個支撐件配置於該第一封裝材上。
為讓本發明之上述目的、特徵和特點能更明顯易懂，茲配合圖式將本發明相關實施例詳細說明如下。
請參考圖2及3，其分別為本發明之第一實施例之太陽能電池模組之立體及局部剖面示意圖。該太陽能電池模組1包括：一正面玻璃板11、一背面玻璃板15、多個太陽能電池13、一封裝材12(其包括一第一封裝材12a、一第二封裝材12b)及多個支撐件16。該背面玻璃板15與該正面玻璃板11彼此相對設置。例如，該背面玻璃板15及該正面玻璃板11的厚度各約2~2.5mm。該些太陽能電池13配置於該正面玻璃板11與該背面玻璃板15之間。該封裝材12配置於該正面玻璃板11與該背面玻璃板15之間，並覆蓋該些太陽能電池13。舉例，該第一封裝材12a配置於該正面玻璃板11與該些太陽能電池13之間，該第二封裝材12b配置於該背面玻璃板15該些太陽能電池13之間，且該第一封裝材12a及該第二封裝材12b交聯接合在一起。例如，該第一封裝材12a及該第二封裝材12b可為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(Ethylene Vinyl Acetate；EVA)材料。
該些支撐件16也配置於該正面玻璃板11與該背面玻璃板151之間，並位於該些太陽能電池13之間的間隙。在本實施例中，該些太陽能電池13之間的間隙包括多個第一間隙區域131(例如為菱形面積)，其位於任四個相鄰的太陽能電池13之間，且該些支撐件16位於該些第一間隙區域131。該些太陽能電池13之間的間隙更包括多個第二間隙區域132(例如為長方形面積)，其位於任兩個相鄰的太陽能電池13之間，且該些支撐件16位於該些第二間隙區域132。在其他實施例中，該些支撐件16可只位於該些第一間隙區域131，或者該些支撐件16可只位於該些第二間隙區域132。
重要的是，當該些支撐件16之厚度T1大於該太陽能電池13之厚度T2(例如約為200μm)時，若施工人員在安裝太陽能電池模組1發生將腳踩踏在模組上的情形，該些支撐件16可增加太陽能電池模組1局部受力的機械強度，以避免太陽能電池模組1的局部承受壓力，進而避免內部的太陽能電池13產生微裂(micro crack)。較佳地，該些支撐件16之厚度T1可小於層壓後的該封裝材12(例如第一及第二封裝材12a、12b)及該太陽能電池13之堆疊厚度。例如，該第一及第二封裝材12a、12b之層壓後的厚度各約400~450μm。該本體161具有分別對應該正、背面玻璃板11、15的一上抵接面1611與一下抵接面1612。該上抵接面1611至少局部接觸該正面玻璃板11的內表面111，該下抵接面1612至少局部接觸該背面玻璃板15的內表面151。上述至少局部接觸：意指若接觸最多時，該上抵接面1611可全部與該正面玻璃板11的內表面111接觸，該下抵接面1612亦可全部與該背面玻璃板15的內表面151接觸；但一般情況，抵接面與內表面兩個表面之間應仍會有些許第一及第二封裝材12a、12b在層壓時，沒有完全被擠壓出去而殘留於上述兩個表面之隙縫中，此時即形成上述所謂的至少局部接觸。
更重要的是，該支撐件16包括一本體161及一光反射結構162，該光反射結構162位於該本體161的周圍斜面163上。該光反射結構162包括第一及第二光反射區域162a、162b，該第一及第二光反射區域162a、162b分別位於該本體161之上半部161a及下半部161b位置。當該些太陽能電池13為單面導光型式之太陽能電池時，該光反射結構162之第一及第二光反射區域162a、162b可用以將來自該正面玻璃板11之入射光L反射至該正面玻璃板11並形成全反射，使更多的光線被反射到該些太陽能電池13上，以增加該太陽能電池模組1的發電量。在本實施例中，該些支撐件16之本體可為玻璃材料、壓克力Acrylic(亦即聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA)材料或美奈皿(亦即三聚氰胺-甲醛樹脂，Melarmine resin)材料所製。例如，該光反射結構162可包括一金屬薄膜(metal film)作為增加光反射的效果。該金屬薄膜鋁(Al)、銀(Ag)、銅(Cu)或金(Au)所製。該本體161(其上半部161a及下半部161b)之外型可為上窄下寬之圓錐體或多邊形錐體，亦即該本體161(其上半部161a及下半部161b)之剖面可為一上窄下寬 之梯形，且該金屬薄膜形成於該本體161之上半部161a及下半部161b的周圍斜面163上，該周圍斜面163可針對反射面角度進行設計，使該第一、第二光反射區域162a、162b的周圍皆朝該正面玻璃板11為漸縮。
請參考圖4，在另一實施例中，該些支撐件16之本體161材料可為玻璃，該些支撐件16之本體161可與該背面玻璃15板一體成型而製造。
請參考圖5，其分別為本發明之第二實施例之太陽能電池模組之局部剖面示意圖。該第二實施例之太陽能電池模組1’大體上類似於該第一實施例之太陽能電池模組1，類似的元件標示類似的標號，其主要差異為：該光反射結構162’包括第一及第二光反射區域162a’、162b’，該第一及第二光反射區域162a’、162b’分別位於該本體161’之上半部161a’及下半部161b’位置。當該些太陽能電池13為雙面導光型式之太陽能電池時，該第一光反射區域162a’用以將來自該正面玻璃板11之入射光L反射至該正面玻璃板11並形成全反射，而該第二光反射區域162b’用以將來自該背面玻璃板15之入射光L反射至該背面玻璃板15並形成全反射，使更多的光線被反射到該些太陽能電池13上，以增加該太陽能電池模組1’的發電量。例如，該光反射結構162’可更包括一金屬薄膜(metal film)作為增加光反射的效果。該本體161’之上半部161a’的外型可為上窄下寬之圓錐體或多邊形錐體，亦即該本體161’之上半部161a’的剖面可為一上窄下寬之梯形；該本體161’之下半部161b’的外型可為上寬下窄之圓錐體或多邊形錐體，亦即該本體161’之下半部161b’的剖面可為一上寬下窄之梯形，且該本體161’之上半部161a’及下半部161b’彼此上下連接。該金屬薄膜形成於該本體161’之上半部161a’及下半部161b’的周圍斜面163’上，該周圍斜面163’可針對反射面角度進行設計，使該第一光反射區域162a’的周圍朝該正面玻璃板11為漸縮，該第二光反射區域162b’的周圍朝該背面玻璃板15為漸縮。
類似地，該本體161’也具有分別對應該正、背面玻璃板11、15的一上抵接面1611’與一下抵接面1612’。該上抵接面1611’至少局部接觸該正面玻璃板11的內表面111，該下抵接面1612’至少局部接觸該背面玻璃板15的內表面151。
請參考圖6，其為本發明之一實施例之太陽能電池模組之組裝方法之流程圖。請參考圖7，其為本發明之一實施例之太陽能電池模組之層壓前的分解剖面示意圖。該太陽能電池模組之組裝方法包括：在步驟S102中，將一第一封裝材12a配置於一正面玻璃板11上。在步驟S104中，將多個太陽能電池13及多個支撐件16配置於該第一封裝材12a上，其中該些支撐件16位於該些太陽能電池13之間的間隙，該支撐件16包括一本體161及一光反射結構162，該光反射結構162位於該本體161上。在步驟S106中，將一第二封裝材12b配置於該些太陽能電池13及該些支撐件16上。在步驟S108中，將一背面玻璃板15配置於該第二封裝材14上，並與該正面玻璃板11彼此相對設置。在步驟S110中，利用一層壓製程，將該正面玻璃板11、該第一封裝材12a、該些太陽能電池13、該些支撐件16、該第二封裝材12b及該背面玻璃板15堆疊組裝成一太陽能電池模組1，如圖3所示。
在本實施例中，該層壓製程是指將該第一封裝材12及該第二封裝材14在真空下加溫，並施加壓力使其冷卻後形成固化的透光性聚合物。該第一封裝材12a及該第二封裝材12b交聯接合成該封裝材12後，使該些支撐件16接觸該正面玻璃板11或該背面玻璃板15。在其他實施例中，該第一封裝材12及該第二封裝材14交聯接合成該封裝材12後，可能不會使該些支撐件16接觸該正面玻璃板11或該背面玻璃板15。
在本實施例中，該光反射結構162包括第一及第二光反射區域162a、162b，該第一及第二光反射區域162a、162b分別位於該本體161之上半部161a及下半部161b位置，該第一、第二光反射區域162a、162b的周圍皆朝該正面玻璃板11為漸縮， 如圖3所示。在其他實施例中，該光反射結構162’可包括第一及第二光反射區域162a’、162b’，該第一及第二光反射區域162a’、162b’分別位於該本體161’之上半部161a’及下半部161b’位置，該第一光反射區域162a’的周圍朝該正面玻璃板11為漸縮，該第二光反射區域162b’的周圍朝該背面玻璃板15為漸縮，如圖5所示。
請參考圖8，在另一實施例中，將多個太陽能電池13及多個支撐件16配置於該第一封裝材12a上之步驟S104可包括：將多個太陽能電池13配置於該第一封裝材12a上；將該第一封裝材12a形成多個孔121；以及該些支撐件16固定於該第一封裝材12a之該些孔121內。由於該些支撐件16先固定於該第一封裝材12a之該些孔121內，因此在後續的步驟S106、S108及S110中，可降低發生該些支撐件16傾倒的情形，進而減少製程時間。
請參考圖9，在又一實施例中，將多個太陽能電池13及多個支撐件16配置於該第一封裝材12a上之步驟可包括：將該第一封裝材12a預先形成多個孔121；將該些支撐件16固定於該第一封裝材12a之該些孔121內；以及多個太陽能電池13配置於該第一封裝材12a上。由於該第一封裝材12a可在工廠預先形成多個孔121，不須在現場再形成多個孔121，因此可減少製程時間。
綜上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之較佳實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。
1‧‧‧太陽能電池模組
11‧‧‧正面玻璃板
111‧‧‧內表面
12‧‧‧封裝材
12a‧‧‧第一封裝材
12b‧‧‧第二封裝材
13‧‧‧太陽能電池
15‧‧‧背面玻璃板
151‧‧‧內表面
16‧‧‧支撐件
161‧‧‧本體
1611‧‧‧上抵接面
1612‧‧‧下抵接面
161a‧‧‧上半部
161b‧‧‧下半部
162‧‧‧光反射結構
162a‧‧‧第一光反射區域
162b‧‧‧第二光反射區域
163‧‧‧周圍斜面
L‧‧‧入射光
T1‧‧‧厚度
T2‧‧‧厚度

Claims (13)

  1. 一種太陽能電池模組，包括：一正面玻璃板；一背面玻璃板，其與該正面玻璃板彼此相對設置；多個太陽能電池，配置於該正面玻璃板與該背面玻璃板之間；一封裝材，配置於該正面玻璃板與該背面玻璃板之間並覆蓋該些太陽能電池；以及多個支撐件，配置於該正面玻璃板與該背面玻璃板之間，並位於該些太陽能電池之間的間隙，其中該支撐件包括一本體及一光反射結構，該光反射結構位於該本體的周圍斜面上，該本體具有分別對應該正、背面玻璃板的一上抵接面與一下抵接面，該上抵接面至少局部接觸該正面玻璃板的一內表面，且該下抵接面至少局部接觸該背面玻璃板的一內表面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池模組，其中該光反射結構包括第一及第二光反射區域，該第一及第二光反射區域分別位於該本體之上半部及下半部位置。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之太陽能電池模組，其中該第一光反射區域的周圍朝該正面玻璃板為漸縮，該第二光反射區域的周圍朝該背面玻璃板為漸縮。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之太陽能電池模組，其中該第一、第二光反射區域的周圍皆朝該正面玻璃板為漸縮。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池模組，其中該些太陽能電池之間的間隙包括多個第一間隙區域，其位於任四個相鄰的太陽能電池之間，且該些支撐件位於該些第一間隙區域。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述之太陽能電池模組，其中該些太陽能電池之間的間隙包括多個第二間隙區域，其位於任兩個相鄰的太陽能電池之間，且該些支撐件位於該些第二間隙區 域。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述之太陽能電池模組，其中該些支撐件之厚度小於層壓後的該封裝材及該太陽能電池之堆疊厚度。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池模組，其中該些支撐件之本體為玻璃、壓克力或美奈皿材料所製。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池模組，其中該些支撐件之本體材料為玻璃，該些支撐件之本體與該背面玻璃板一體成型而製造。
  10. 一種太陽能電池模組之組裝方法，包括：將一第一封裝材配置於一正面玻璃板上；將多個太陽能電池及多個支撐件配置於該第一封裝材上，其中該些支撐件位於該些太陽能電池之間的間隙，該支撐件包括一本體及一光反射結構，該光反射結構位於該本體上，該本體具有分別對應該正、背面玻璃板的一上抵接面與一下抵接面，該上抵接面至少局部接觸該正面玻璃板的一內表面，且該下抵接面至少局部接觸該背面玻璃板的一內表面；將一第二封裝材配置於該些太陽能電池及該些支撐件上；將一背面玻璃板配置於該第二封裝材上，並與該正面玻璃板彼此相對設置；以及利用一層壓製程，將該正面玻璃板、該第一封裝材、該些太陽能電池、該些支撐件、該第二封裝材及該背面玻璃板堆疊組裝成一太陽能電池模組。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之太陽能電池模組之組裝方法，其中該光反射結構包括第一及第二光反射區域，該第一及第二光反射區域分別位於該本體之上半部及下半部位置。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之太陽能電池模組之組裝方法，其中將多個太陽能電池及多個支撐件配置於該第一封裝材上 之步驟包括：將多個太陽能電池配置於該第一封裝材上；將該第一封裝材形成多個孔；以及該些支撐件固定於該第一封裝材之該些孔內。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之太陽能電池模組之組裝方法，其中將多個太陽能電池及多個支撐件配置於該第一封裝材上之步驟包括：將該第一封裝材預先形成多個孔；該些支撐件固定於該第一封裝材之該些孔內；以及將多個太陽能電池配置於該第一封裝材上。
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