TWI691162B - 接線盒及太陽能電池模組 - Google Patents

Abstract

一種接線盒包括：一底殼，包括第一及第二開口；一引出線路，穿過該第一開口；一第一接線端子，固定於該底殼內，並電性連接至該引出線路之一端；一內部線路，其之一端電性連接至該第一接線端子；一第二接線端子，固定於該底殼內，並電性連接至該內部線路之另一端；一外部線路，其之一端電性連接至該第二接線端子，並穿過該第二開口；一上蓋，覆蓋並固定於該底殼上，其中該上蓋與該底殼之間形成一封閉空間；以及一相變材料，充填於該封閉空間，並包覆該引出線路、該第一接線端子、該內部線路、該第二接線端子及該外部線路。

Description

接線盒及太陽能電池模組

本發明是有關於一種接線盒及太陽能電池模組，且特別是有關於一種太陽能電池模組之接線盒，其將相變材料直接填充於接線盒內。

太陽能電池模組發電時，因日照產生熱，使太陽能電池模組溫度升高。而高溫會降低矽晶太陽能電池的光電轉換效率，造成發電量降低，且高溫亦會加快太陽能電池模組老化速度。

目前主流之太陽能電池模組，其太陽能電池在片與片之間是以焊帶(導電線路)作為電性串接。上方則有封裝材料與玻璃，下方則另有封裝材料與背板作為太陽能電池之保護層，並將太陽能電池隔絕外在環境。串接後之太陽能電池片的焊帶，在其終端則與接線盒連接，使電流能傳導至外部電纜。

太陽能電池模組使用的封裝材料，可有效阻擋外在環境(如水氣)對內部太陽能電池的侵襲。然而，這些封裝材料的導熱性卻不佳，因此當太陽能電池照光升溫時，內部的熱量並不容易從太陽能電池模組的正面和背面快速傳導至外在的環境中。相較之下，99%成分為銅金屬的焊帶，則能將太陽能電池(主成分為矽)的熱量，快速傳導至接線盒中。

因此，便有需要提供一種接線盒及太陽能電池模組，能夠提供快速散熱以解決前述的問題。

本發明之一目的是提供一種接線盒，其將相變材料直接填充於接線盒內。

依據上述之目的，本發明提供一種接線盒，包括：一底殼，包括第一及第二開口；一引出線路，穿過該第一開口；一第一接線端子，固定於該底殼內，並電性連接至該引出線路之一端；一內部線路，其之一端電性連接至該第一接線端子；一第二接線端子，固定於該底殼內，並電性連接至該內部線路之另一端；一外部線路，其之一端電性連接至該第二接線端子，並穿過該第二開口；一上蓋，覆蓋並固定於該底殼上，其中該上蓋與該底殼之間形成一封閉空間；以及一相變材料，充填於該封閉空間，並包覆該引出線路、該第一接線端子、該內部線路、該第二接線端子及該外部線路。

由於本發明使用相變材料直接填充於該接線盒內，因此該些太陽能電池的導電線路的熱量可直接傳導至相變材料中，使該些太陽能電池之溫度降低。

1‧‧‧接線盒

11‧‧‧底殼

110‧‧‧封閉空間

1101‧‧‧第一空間

1102‧‧‧第二空間

1103‧‧‧隔板結構

111‧‧‧第一開口

112‧‧‧第二開口

113‧‧‧母扣件

114‧‧‧側壁

12‧‧‧引出線路

121‧‧‧端

13‧‧‧第一接線端子

14‧‧‧內部線路

140‧‧‧內部導線

140’‧‧‧內部導線

140”‧‧‧內部導線

1401‧‧‧板體

1402‧‧‧鰭片

1403‧‧‧板體

1404‧‧‧柱狀體

141‧‧‧端

142‧‧‧端

143‧‧‧旁路二極體

15‧‧‧第二接線端子

16‧‧‧外部線路

161‧‧‧端

17‧‧‧外蓋

171‧‧‧頂壁

173‧‧‧公扣件

18‧‧‧相變材料

181‧‧‧第一材料

182‧‧‧第二材料

2‧‧‧太陽能電池模組

20‧‧‧正面玻璃板

21‧‧‧太陽能電池

211‧‧‧導電線路

22‧‧‧封裝材

23‧‧‧背面板材

24‧‧‧光伏疊層件

241‧‧‧背面

242‧‧‧側面

25‧‧‧外框

26‧‧‧黏膠

T1‧‧‧厚度

T2‧‧‧厚度

圖1a為本發明之一實施例之接線盒之立體示意圖。

圖1b為沿圖1a之接線盒之剖線A-A之剖面示意圖。

圖2為本發明之另一實施例之接線盒之分解平面示意圖，其顯示尚未填充相變材料。

圖3為本發明之相變材料之能量儲存與溫度的關係示意圖。

圖4a及圖4b為本發明之又一實施例之接線盒之剖面示意圖。

圖5a為本發明之再一實施例之接線盒之剖面示意圖。

圖5b為本發明之再一實施例之內部導線之立體示意圖。

圖5c為本發明之再一實施例之內部導線及外蓋之頂壁之立體示意圖。

圖6為本發明之其他實施例之接線盒之剖面示意圖。

圖7為本發明之一實施例之太陽能電池模組之剖面示意圖。

圖8為本發明之另一實施例之太陽能電池模組之剖面示意圖。

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1a及圖1b，該接線盒(Junction box)1包括：一底殼11、一引出線路12、一第一接線端子13、一內部線路14、一第二接線端子15、一外部線路16、一外蓋17及一相變材料18。該引出線路12、該內部線路14及該外部線路16可為金屬材料所製，例如銅金屬。

該底殼11包括第一及第二開口111、112。該引出線路12穿過該第一開口111。該第一接線端子(first terminal)13固定於該底殼11內，並電性連接至該引出線路12之一端121。該引出線路12之另一端連接至電性串接後之多個太陽能電池的導電線路。該第一接線端子13可為一夾固元件，例如該第一接線端子13利用夾扣方式將該引出線路12固定在其內。

該內部線路14之一端141電性連接至該第一接線端子13。該第二接線端子(second terminal)15固定於該底殼11內，並電性連接至該內部線路14之另一端142。該外部線路16之一端161電性連接至該第二接線端子15，並穿過該第二開口112。該第二接線端子15可為一鎖固元件，例如該第二接線端子15利用鎖螺絲方式將該外部線路16固定在其內。

舉例，圖2為本發明之一實施例之接線盒之分解立體示意圖，其顯示尚未填充相變材料。請參考圖2，藉由6個公扣件173及6個母扣件113設計，可將該上蓋17覆蓋並固定於該底殼11上，其中該上蓋17與該底殼11之間形成一封閉空間110。當該引出線路12穿過該第一開口111，以及該外部線路16穿過該第二開口112時，其間隙皆須進行密封，例如利用矽膠密封或緊密的接頭設計。

請再參考圖1b，該相變材料(phase change material；PCM)18充填於該封閉空間110，並包覆該引出線路12、該第一接 線端子13、該內部線路14、該第二接線端子15及該外部線路16。該相變材料18是指可將多餘的熱以相變的方式儲存，以達到控溫的效果。請參考圖3，當高溫時(溫度高於該相變材料18之熔點)，該相變材料18吸熱熔化為液體；當低溫時(溫度低於該相變材料18之熔點)，該相變材料18放熱固化為固體。請參考下列表1，該相變材料(phase change material；PCM)18可採用石蠟、無機鹽類、鹽類化合物等。該相變材料18之熔點(melting point)可介於攝氏20~60度之間，且該相變材料18之潛熱(latent heat)可介於95~232kJ/kg之間。

該相變材料18選擇不導電、低腐蝕性及具高潛熱能之材料。較佳地，該相變材料18選擇熔點攝氏30度。由於本發明使用該相變材料直接填充於該接線盒內，因此該些太陽能電池的導電線路的熱量可直接傳導至相變材料中，使該些太陽能電池之溫度降低。

該內部線路14包括多條內部導線140及多個旁路二極體(bypass diode)143，該些旁路二極體143配置於該些內部導線140之間，該相變材料18也包覆該些旁路二極體143。該些旁路二極體143可確保太陽能電池模組在被擋光時能夠正常工作。

請參考圖4a，在又一實施例中，該些內部導線140’為鰭片狀外型，包括一板體1401及多個鰭片1402，該些鰭片1402連接至該板體1401之兩側。該些鰭片1402可增加該些內部導線140’與該相變材料18之間的接觸面積，進而增加導熱面積。由於導熱面積增加，因此使熱傳導效率提升。請參考圖4b，當該上蓋17(圖1a所示)為非導體材料(例如塑膠)所製時，則位於最外側之該內部導線140’的該些鰭片1402接觸該底殼11之側壁114，如此使該些鰭片1402也可將熱傳導至該底殼11，進行散熱。請再參考圖4a，當該底殼11之側壁114為導體材料(例如金屬)所製時，則位於最外側之該內部導線140’的該些鰭片1402不接觸該底殼11之側壁114。

請參考圖5a及圖5b，在再一實施例中，該些內部導線140”為柱體狀外型，包括一板體1403及多個柱狀體1404，該些柱狀體1404配置於該板體1403之表面。該些柱狀體1404可增加該些內部導線140”與該相變材料18之間的接觸面積，進而增加導熱面積。由於導熱面積增加，因此使熱傳導效率提升。當該上蓋17(圖1a所示)為非導體材料(例如塑膠)所製時，則該些柱狀體1404接觸該上蓋17之頂壁，如此使該些柱狀體1404也可將熱傳導至該上蓋17，進行散熱。當該上蓋17為導體材料(例如金屬)所製時，則該些柱狀體1404不接觸該上蓋17之頂壁171。

請參考圖6，在其他實施例中，該相變材料18包括第一及第二材料181、182，該上蓋17與該底殼11之間的該封閉空間110包括第一及第二空間1101、1102，該第一及第二空間1101、1102由一隔板結構1103等構件所分隔開來，該第一及第二材料181、182分別充滿於該第一及第二空間1101、1102且 該第一及第二材料181、18彼此不會混合。該第一及第二材料181、182分別具有第一及第二熔點(melting point)，且該第一熔點小於該第二熔點。舉例，該第一空間1101靠近該引出線路12，且該第二空間1102靠近該外部線路16。上午環境溫度低(日照小)，較接近該第一熔點(熔點小)之相變材料的熔點溫度，該第一熔點(熔點小)之相變材料相變轉換效率較佳。下午環境溫度高(日照大)，較接近該第二熔點(熔點大)之相變材料的熔點溫度，該第一熔點(熔點小)之相變材料會先完成相變轉換成為液態，然後該第二熔點(熔點大)之相變材料再進行相變轉換以吸收能量。因此，在接線盒內設計不同區域之隔間，使不同區域可填充不同的相變材料。在不同相變材料配合下，可使太陽能電池模組在不同的環境溫度中，可搭配合適的相變材料降溫，增加應用彈性或可做進一步的最佳化設計。

請參考圖7，其為本發明之一實施例之太陽能電池模組之剖面示意圖。該太陽能電池模組2包括：一正面玻璃板20、一背面板材23、電性串接的多個太陽能電池21、一封裝材22、一接線盒1及一外框25。該背面板材23相對於該正面玻璃板20而配置。該些太陽能電池21位於該正面玻璃板20與該背面板材23之間。該封裝材22也位於該正面玻璃板20與該背面板材23之間，並包覆該些太陽能電池21，其中該正面玻璃板20、該封裝材22、該些太陽能電池21、及該背面板材23構成一光伏疊層件24，且該些太陽能電池21之一導電線路211穿過該光伏疊層件24。該接線盒1配置在該光伏疊層件24外，其中該導電線路211連接至該接線盒1之該引出線路12。該外框25可選擇性地安裝在該光伏疊層件24的周圍。例如藉由黏膠26，該外框25安裝在該光伏疊層件24的周圍。在本實施例中，當該些太陽能電池21為單面受光型時，則該接線盒1配置在該光伏疊層件24之背面241下方。由於本發明使用相變材料直接填充於該接線盒1內，因此該些太陽能電池21的導電線路211的熱量可直接傳導至相變材料中，使 該些太陽能電池21之溫度降低。

請參考圖8，在另一實施例中，當該些太陽能電池21為雙面受光型時，則該接線盒1配置在該光伏疊層件24之側面242下方，以避免遮蔽該光伏疊層件24之背面照光，進而影響發電效率。

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‧‧‧接線盒

11‧‧‧底殼

110‧‧‧封閉空間

111‧‧‧第一開口

112‧‧‧第二開口

12‧‧‧引出線路

121‧‧‧端

13‧‧‧第一接線端子

14‧‧‧內部線路

140‧‧‧內部導線

141‧‧‧端

142‧‧‧端

143‧‧‧旁路二極體

15‧‧‧第二接線端子

16‧‧‧外部線路

161‧‧‧端

Claims (11)

1. 一種接線盒，包括：一底殼，包括第一及第二開口；一引出線路，穿過該第一開口；一第一接線端子，固定於該底殼內，並連接至該引出線路之一端；一內部線路，其之一端連接至該第一接線端子；一第二接線端子，固定於該底殼內，並連接至該內部線路之另一端；一外部線路，其之一端連接至該第二接線端子，並穿過該第二開口；一上蓋，覆蓋並固定於該底殼上，其中該上蓋與該底殼之間形成一封閉空間；以及一相變材料，充填於該封閉空間，並包覆該引出線路、該第一接線端子、該內部線路、該第二接線端子及該外部線路。
2. 如申請專利範圍第1項所述之接線盒，其中該相變材料之熔點介於攝氏20~60度之間，且該相變材料之潛熱介於95~232kJ/kg之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之接線盒，其中該內部線路包括多條內部導線及多個旁路二極體，該些旁路二極體配置於該些內部導線之間，該相變材料也包覆該些旁路二極體。
4. 如申請專利範圍第1項所述之接線盒，其中該內部線路包括多條內部導線，該些內部導線包括一板體及多個鰭片，該些鰭片連接至該板體之兩側。
5. 如申請專利範圍第4項所述之接線盒，其中位於最外側之該內部導線的該些鰭片接觸該底殼之一側壁。
6. 如申請專利範圍第1項所述之接線盒，其中該內部線路包括多條內部導線，該些內部導線包括一板體及多個柱狀體，該些柱 狀體配置於該板體之一表面。
7. 如申請專利範圍第6項所述之接線盒，其中該些柱狀體接觸該上蓋之一頂壁。
8. 如申請專利範圍第1項所述之接線盒，其中該相變材料包括第一及第二材料，該上蓋與該底殼之間的該封閉空間包括第一及第二空間，該第一及第二材料分別充滿於該第一及第二空間且該第一及第二材料彼此不會混合，該第一及第二材料分別具有第一及第二熔點，且該第一熔點小於該第二熔點。
9. 如申請專利範圍第8項所述之接線盒，其中該第一空間靠近該引出線路，且該第二空間靠近該外部線路。
10. 一種太陽能電池模組，包括：一正面玻璃板；一背面板材，相對於該正面玻璃板而配置；串接的多個太陽能電池，位於該正面玻璃板與該背面板材之間；一封裝材，也位於該正面玻璃板與該背面板材之間，並包覆該些太陽能電池，其中該正面玻璃板、該封裝材、該些太陽能電池、及該背面板材構成一光伏疊層件，且串接後的該些太陽能電池之一導電線路穿過該光伏疊層件；一接線盒，如申請專利範圍第1項所述之接線盒，並配置在該光伏疊層件外，其中該導電線路連接至該接線盒之該引出線路；以及一外框，可選擇性地安裝在該光伏疊層件的周圍。
11. 如申請專利範圍第10項所述之太陽能電池模組，其中當該些太陽能電池為單面受光型時，則該接線盒配置在該光伏疊層件之背面下方；以及當該些太陽能電池為雙面受光型時，則該接線盒配置在該光伏疊層件之側面下方。

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