TWI769951B - 太陽光電板封裝結構 - Google Patents

Abstract

一種太陽光電板封裝結構，太陽光電陣列的太陽能電池收容在反光片的收容槽，收容槽間具有反光肋；可透光的第一膠合層包覆太陽光電陣列，並分別黏合透明片與反光片，第二膠合層分別黏合支撐板與反光片，藉此，照射到反光片的光線，經反光肋反射到周邊鄰的太陽能電池、第一膠合層、與透明片，並再次經第一膠合層、與透明片將光線反射到等太陽能電池，達成不使用玻璃面板，減輕重量與厚度，縮短光反射路徑並增加入射光擴散能力，進而增加光陷阱捕捉效果，使發電量增加的太陽光電板封裝結構。

Description

太陽光電板封裝結構

本發明係有關於一種太陽光電板，特別是指一種不使用玻璃面板，能大幅度減輕太陽光電板重量與厚度，同時，縮短光反射路徑並增加入射光擴散能力，進而增加光陷阱捕捉效果，達成增加發電量的太陽光電板封裝結構。

隨著環保意識抬頭、其他能源逐漸枯竭及政府機關大力推動綠色能源，太陽能電池模組未來將被大量使用，但太陽能電池模組中其實含有大量的重金屬，因此，拆解並回收廢棄的太陽能電池模組以避免造成環境嚴重汙染是重要的技術，如中華民國專利公告第I722963號專利案；然，太陽能光電板組成中之玻璃面板為不可熱分解、難以回收再利用之成份，僅能粉碎後掩埋處理，不符合現今環保趨勢。

再者，許多太陽能電池模組使用了玻璃面板，因玻璃面板具有一定程度的厚度，使進入太陽能電池模組的光線，在多次反射後的進入太陽能電池的路徑連續增加，導致光捕捉效率下降。

雖然有業者開發出在太陽能電池模組中增加光捕捉效率的結構，如中華民國專利公開第201526269號「太陽電池模組用背面保護片及其製造方法」，該專利公開了具波浪狀且具有反光技術的背板，太陽能電池是設置在背板上，即太陽能電池的大小比波浪結構大，因此，並無法降低太陽能光電模組整體的厚度，且也仍是使用無法降低光反射路徑的玻璃面板。

如中華民國專利公告第I707773號「用於太陽能電池的背板及其製法」，該專利是公開了具有反光層的背板結構，然，該專利的目的是反射光線，避免EVA黏膠長時間過度曝曬而劣化，因此，從背板射入的光線並不會進入到太陽能光電模組內，同時，照射到太陽能光電模組內的光線，也不會投射到反光層。

如中華民國專利公告第M490116號「太陽能電池模組」，該專利在太陽能電池的上、下都設置了反光結構，下層是平面反光層，上層是波浪的反光微結構，實際上，該專利的結構相當複雜，同時無法降低太陽能光電模組整體的厚度，且也仍是使用無法降低光反射路徑的玻璃面板。以及，

如中華民國專利公告第I612684號「太陽能板模組及其製造方法」，該專利公開了太陽能模組的波浪狀背板，但背板不具備光線折射或反射的技術特徵。同時，從上述各專利可以得知，在太陽能相關技術領域中，背板（BackSheet）的作用是絕緣、反光（反射太陽能光電板背面的光線，避免太陽能光電板雙面受光，導致整體溫度過高）的保護結構。

有鑑於習用有上述缺點，發明人乃針對前述缺點研究改進之道，終於有本發明產生。

本發明主要目的在於，提供一種不使用玻璃面板，能大幅度減輕太陽光電板重量與厚度的太陽光電板封裝結構。

本發明次要目的在於，提供一種不使用玻璃面板，而能維持太陽光電板應有機械強度的太陽光電板封裝結構。

本發明再一目的在於，提供一種縮短光反射路徑，增加入射光擴散能力的太陽光電板封裝結構。

本發明又一目的在於，提供一種增加光陷阱捕捉效果的太陽光電板封裝結構。

本發明又一目的在於，提供一種增加發電量的太陽光電板封裝結構。

本發明又一目的在於，提供一種增加背部防水與氣密的的太陽光電板封裝結構。

為達成上述目的及功效，本發明所採行的技術手段包括：一太陽光電陣列、一反光片、一第二膠合層、一支撐板、一可透光的第一膠合層、與一透明片，其中：

所述透明片是可透光的高分子塑膠所構成。

所述太陽光電陣列具有複數串連的太陽能電池。

所述反光片頂面具有複數分別收容太陽能電池的一收容槽，底面具有分別對應收容槽的一底座，則反光片在收容槽間具有一反光肋，並在底座間具有一凹部。

所述可透光的第一膠合層，其包覆太陽光電陣列並黏合透明片與反光片；

所述支撐板是以高分子塑膠為基材所構成；

所述第二膠合層頂面具有複數收容底座的一連接槽，且連接槽之間具有與凹部相對應連接的一連接肋，且第二膠合層黏合反光片與支撐板。

藉此，照射到反光片的光線，經反光肋反射到周邊鄰的太陽能電池、第一膠合層、與透明片，並再次經第一膠合層、與透明片將光線反射到太陽能電池，達成不使用玻璃面板，減輕重量與厚度，縮短光反射路徑並增加入射光擴散能力，進而增加光陷阱捕捉效果，使發電量增加的太陽光電板封裝結構。

依上述結構，其中太陽光電陣列包括複數的焊線，焊線分別串接相鄰的太陽能電池。

依上述結構，其中收容槽一側具有複數的走線槽。

依上述結構，其中反光肋頂面可以是弧形、梯形、拱形、或朝入光方向凸起的結構。

依上述結構，其中太陽能電池與收容槽之間具有一第三膠合層，且第三膠合層與第一膠合層一體成形。

依上述結構，其中太陽能電池的厚度是0.12mm～0.25mm；反光片的厚度是0.05mm～0.5mm；第二膠合層的厚度是0.3mm～2mm；支撐板的厚度是0.5mm～5mm；第一膠合層的厚度是0.3mm～1.0mm；以及，透明片的厚度是0.2mm～3mm，光學折射率≧1.50。

依上述結構，其中透明片表面依序堆疊第一膠合層、太陽光電陣列、反光片，經真空熱壓程序，令反光片表面填入太陽能電池間距形成收容槽與反光肋，以及，第一膠合層包覆太陽光電陣列並黏合透明片與反光片，第二膠合層黏合反光片與支撐板。

依上述結構，其中反光片預先經加工程序形成收容槽、底座、反光肋、與凹部。

依上述結構，其中反光片是具是具可撓性的高分子塑膠所構成的板狀、片狀、或薄膜。

為使本發明的上述目的、功效及特徵可獲得更具體的瞭解，依各附圖說明如下：

請參閱圖1至圖7所示，可知本發明的結構主要包括：太陽光電陣列1、反光片2、第二膠合層3、支撐板4、第一膠合層5、與透明片6，其中：

所述太陽光電陣列1具有複數的太陽能電池11，與複數的焊線12，各焊線12分別串接相鄰的太陽能電池11，使多個太陽能電池11串接後形成太陽能電池11串列，多個太陽能電池11串列組成所述的太陽光電陣列1，應注意的是，為了清楚表示後敘述的結構與組合關係，本發明實施例中的太陽能電池11僅以二組太陽能電池11串列表示，並非限定本發明太陽能電池11的組合數量。又太陽能電池11與焊線12之間的組合結構並非本發明技術特徵，在此不再贅述。

所述反光片2頂面具有複數的收容槽21，底面具有分別對應該等收容槽21的底座22（輔助參閱圖3），反光片2在收容槽21間具有反光肋23，並在底座22間具有凹部24，且收容槽21一側具有複數的走線槽25，反光肋23頂面可以是弧形、梯形、拱形、或朝入光方向凸起的結構；反光片2是高分子塑膠材料為基材，且可以是板狀、片狀、或薄膜等型態，同時，組成反光片2的加工程序可以是射出成形、CNC等切削成形，或是熱壓成形、光/熱固化成形等；以及，在不同的實施組合中，反光片2可以是高分子塑膠材料的表面塗佈反光塗料、或反射粒子，也可以是高分子塑膠材料表面加工產生的反光微結構。

所述第二膠合層3頂面具有複數連接槽31，連接槽31之間具連接肋32。

所述支撐板4是高分子塑膠所構成，能夠作為本發明連接至屋頂、牆面等連接時固定，同時增加整體太陽光電板的機械強度。

所述第一膠合層5是可透光的EVA膠。以及，

所述透明片6是具可透光的高分子塑膠所構成，可以是板狀、片狀、或薄膜等型態，且其光學折射率≧1.50。

依照反光片2的結構，至少包括下列組合實施例：

再一個較佳的實施例中，反光片2預先經加工程序形成該收容槽21、該底座22、該反光肋23、與該凹部24，例如射出成形、CNC等切削成形，或是熱壓成形、光/熱固化成形等；組合時，在反光片2的收容槽21內塗佈可透光的第一黏著劑（例如EVA膠），將太陽能模組1的各太陽能電池11分別放入收容槽21內，而連接太陽能電池11的各焊線12分別對應置入各收容槽21的走線槽25，可透光黏著劑覆蓋反光片2與太陽光電陣列1，再將透明片5覆貼合再第一黏著劑，第一黏著劑固化後形成第一膠合層5，且介於太陽能電池11與收容槽21的可透光黏著劑固化後形成第三膠合層51（組合後結構如圖4至圖7）；

接著將第二黏著劑（可以是前述的EVA膠，或其他種類的熱固化膠、熱融膠、矽膠等，且此第二黏著劑可以是透光或不透光）塗佈在支撐板4，將支撐板4貼合在反光片2的底面，則第二黏著劑固化後形成第二膠合層3，同時，第二膠合層3表面形成與底座22、凹部24相對應接合的連接槽31與連接肋32，即底座22對應接合連接槽31，以及，凹部24對應接合連接肋32。

再一個較佳的實施例中，反光片2是具是具可撓性的高分子塑膠所構成的板狀、片狀、或薄膜；組合時，前述可透光的第一黏著劑分兩次塗佈於該組合中，在透明片6表面上依序堆疊第一黏著劑（真空熱壓程序後成為第一膠合層5）、太陽光電陣列1、第二層第一黏著劑（真空熱壓程序後成為第二膠合層51）、反光片2，經真空熱壓程序，令反光片2填入該等太陽能電池11間距，形成複數的反光肋23與收容槽21，同時，連接太陽能電池11的各焊線12在反光肋23處形成走線槽25，以及，反光片2因壓合在太陽能電池11而使頂面產生底座22與凹部24，應注意的是，上述的頂面與底面是組合過程中，上下顛組合而成，組合後將透明片6朝上，反光片2的底座22朝下放置，即為圖4至圖7的結構；

上述真空熱壓.程序前，第二黏著劑（可以是前述的EVA膠，或其他種類的、熱固化膠、熱融膠、矽膠等，且此第二黏著劑可以是透光或不透光）塗佈在支撐板4，將支撐板4貼合在反光片2的底面，再經過一次黏合程序，第二黏著劑固化後形成第二膠合層3，同時，第二膠合層3表面形成與底座22、凹部24相對應接合的連接槽31與連接肋32，即底座22對應接合連接槽31，以及，凹部24對應接合連接肋32。

再一個較佳的實施例中，反光片2是具是具可撓性的高分子塑膠所構成的板狀、片狀、或薄膜；組合時，前述可透光的第一黏著劑分兩次塗佈於該組合中，在透明片6表面上依序堆疊第一黏著劑（真空熱壓程序後成為第一膠合層5）、太陽光電陣列1、第二層第一黏著劑（真空熱壓程序後成為第二膠合層51）、反光片2、第二黏著劑（可以是前述的EVA膠，或其他種類的熱融膠、熱固化膠、矽膠等，且此第一黏著劑可以是透光或不透光）後覆蓋支撐板4；

經真空熱壓程序，令反光片2填入該等太陽能電池11間距，形成複數的反光肋23與收容槽21，同時，連接太陽能電池11的各焊線12在反光肋23處形成走線槽25，以及，反光片2底面因壓合在太陽能電池11而使頂面產生底座22與凹部24，且第二黏著劑固化後形成第二膠合層3並形成與底座22、凹部24相對應接合的連接槽31與連接肋32，即底座22對應接合連接槽31，以及，凹部24對應接合連接肋32；應注意的是，上述的頂面與底面是組合過程中，上下顛組合而成，組合後將透明片6朝上，而反光片2的底座22朝下放置，即為圖4至圖7的結構。

應說明的是，上述組合的實施例說明，僅是為了利於說明本發明的組合，並非限定反光片2、第一膠合層5、第三膠合層51、第二膠合層3實際組合時的步驟或方法，舉凡太陽光電板1結構終結合反光片2，且反光片2與太陽能電池陣列2之間形成反光肋23的結構，都應屬本發明保護的範疇。

請輔助參閱圖8，為了利於說明解釋入射光、反射光、折射光的路徑，圖8省略了前述圖1至圖7中的焊線12、第二膠合層3、支撐板4等結構，同時為了避免圖示中過於複雜的線條，圖8中一併省略了剖面線；

太陽能光電板1的透明片6為受光面，支撐板4違背光面，光線從透明片6照入後，照射到反光片2的光線，經反光肋23反射到周邊鄰的太陽能電池11、第一膠合層5、與透明片6，並再次經第一膠合層5、與透明片6將光線反射到太陽能電池11，達成不使用玻璃面板，減輕重量與厚度，縮短光反射路徑並增加入射光擴散能力，進而增加光陷阱捕捉效果，使發電量增加的太陽光電板封裝結構。

同時，在不使用玻璃面板的結構中，為了維持太陽能光電板的強度，第二膠合層3底部黏合支撐板4，以及，第二膠合層3的連接槽31、連接肋32分別與反光片2的底座22、凹部24相對應黏合，藉此，達成增加防水、氣密的技術特徵。

本發明利用可透光的高分子塑膠所構成的透明片6，取代傳統的玻璃面板，可縮短反射光程路徑，增加進光後，反射光之光陷阱捕捉能力；請參閱圖8，進一步說明透明片6、第一膠合層5的光線路徑對應關係；

圖8中的符號定義：

介質M1的折射率為n1，光線入射角度為θ1。

介質M2的折射率為n2，光線入射角度為θ2，厚度為h2，光線折射後投影距離為L2。

介質M3的折射率為n3，光線入射角度為θ3，厚度為h3，光線折射後投影距離為L3。

以下推導與證明單一光線自A點射入，經折射與反射到G點之θ2、θ3、L2、L3計算公式。

A點:發生入射光折射，由介質M1進入介質M2。

由司乃耳定律（Snell`s Law）可計算折射角度如下：

……………………（1）

B點：發生入射光折射，

……………………（2）

………（3）

C點：入射光反射，入射角等於反射角。

……（4）

D點：發生入射光折射，由介質M3進入介質M2。

假設由介質M3經折射離開介質M2之角度為θ2，則：

…………………（5）

比對（2）與（5），可知道：

………………………………（6）

由（6）與（3）可知光線反向由介質M3進入介質M2之行進投影長度仍為L2；上述說明可知單一光線由A到G點之所有角度與投影路徑關係。

若以傳統強化玻璃為太陽能光電板的蓋板，配合圖8的光路徑推導：

介質M1（空氣）的折射率為1，光線入射角度為45度。

介質M2（玻璃）的折射率為1.55，光線入射角度為27.14度，厚度為3.2mm，光線折射後投影距離為1.58mm。

介質M3（EVA）的折射率為1.5，光線入射角度為28.13，厚度為0.4mm，光線折射後投影距離為5.56mm。

光線經空氣進入玻璃後進行折射與反射，假設該光線可於太陽能光電板內接觸太陽能電池三次，則第三次光線被太陽能電池吸收之距離最後為為9.27mm。

本發明的結構（請輔助參閱圖7）：

介質M1（空氣）的折射率為1，光線入射角度為45度。

介質M2（透明片6）的折射率為1.66，光線入射角度為25.21度，厚度為0.4mm，光線折射後投影距離為0.62mm。

介質M3（第二膠合層5）的折射率為1.5，光線入射角度為28.13，厚度為0.4mm，光線折射後投影距離為1.85mm。

光線經空氣進入透明片6後進行折射與反射，假設該光線可於太陽光電板內接觸太陽能電池11三次，則第三次光線被太陽能電池11吸收之距離最後為為3.08mm。

上述說僅是為了利於說明本發明能夠縮短光反射路徑，並非限定各元件的厚度等參數，應注意的是，若以太陽能電池11為基準，當太陽能電池11的厚度是0.12mm～0.25mm時，則：

反光片2的厚度是0.05mm～0.5mm；

第二膠合層3的厚度是0.3mm～2mm；

支撐板4的厚度是0.5mm～5mm；

第一膠合層5的厚度是0.3mm～0.8mm；以及，

透明片6的厚度是0.3mm～3mm，光學折射率≧1.50。

綜合以上所述，本發明的太陽光電板封裝結構確可達成不使用玻璃面板，減輕重量與厚度，縮短光反射路徑並增加入射光擴散能力，進而增加光陷阱捕捉效果，使發電量增加，實為一具新穎性及進步性的發明，爰依法提出申請發明專利；惟上述說明的內容，僅為本發明的較佳實施例說明，舉凡依本發明的技術手段與範疇所延伸的變化、修飾、改變或等效置換者，亦皆應落入本發明的專利申請範圍內。

1:太陽光電陣列 11:太陽能電池 12:焊線 2:反光片 21:收容槽 22:底座 23:反光肋 24:凹部 25:走線槽 3:第二膠合層 31:連接槽 32:連接肋 4:支撐板 5:第一膠合層 51:第三膠合層 6:透明片 M1:介質1 M2:介質2 M3:介質3 h2:厚度 h3:厚度 θ1:角度 θ2:角度 θ2’:角度 θ3:角度 A:A點 B:B點 C:C點 D:D點 E:E點 F:F點

［圖1］是本發明較佳實施例的立體圖。 ［圖2］是本發明較佳實施例的立體分解圖。 ［圖3］是［圖2］中部分元件剖視圖。 ［圖4］是本發明較佳實施例的部分組合圖。 ［圖5］是［圖4］中Z－Z‵的立體剖視圖。 ［圖6］是［圖1］中Y－Y‵的平面剖視圖。 ［圖7］是［圖6］中X部分的放大圖。 ［圖8］是［圖6］中的光路徑示意圖。 ［圖9］是光路徑推導示意圖。

1:太陽光電陣列

11:太陽能電池

12:焊線

2:反光片

21:收容槽

23:反光肋

25:走線槽

3:第二膠合層

31:連接槽

32:連接肋

4:支撐板

5:第一膠合層

6:透明片

Claims (10)

1. 一種太陽光電板封裝結構，其至少包括：一透明片，是可透光的高分子塑膠所構成；一太陽光電陣列，具有複數串連的太陽能電池；一反光片，頂面具有複數收容槽，該收容槽分別收容該太陽能電池，底面具有分別對應該等收容槽的一底座，則該反光片在該等收容槽間具有一反光肋，並在該等底座間具有一凹部；一可透光的第一膠合層，包覆該太陽光電陣列並黏合該透明片與該反光片；一支撐板，是以高分子塑膠為基底材料所構成；一第二膠合層，頂面具有複數收容該等底座的一連接槽，且該等連接槽之間具有與該凹部相對應連接的一連接肋，且該第二膠合層黏合該反光片與該支撐板；藉此，照射到該反光片的光線，經該反光肋反射到周邊鄰的該等太陽能電池、該第一膠合層、與該透明片，並再次經該第一膠合層、與該透明片將光線反射到該等太陽能電池。
2. 如請求項1所述之太陽光電板封裝結構，其中該太陽光電陣列包括複數的焊線，該等焊線分別串接相鄰的該太陽能電池。
3. 如請求項1所述之太陽光電板封裝結構，其中該收容槽一側具有複數的走線槽。
4. 如請求項1所述之太陽光電板封裝結構，其中該反光肋頂面可以是弧形、梯形、拱形、或朝入光方向凸起的結構。
5. 如請求項1所述之太陽光電板封裝結構，其中該太陽能電池與該收容槽之間具有一第三膠合層，且該第三膠合層與該第一膠合層一體成形。
6. 如請求項1所述之太陽光電板封裝結構，其中：該太陽能電池的0.12mm~0.25mm；該反光片的厚度是0.05mm~0.5mm；該第二膠合層的厚度是0.3mm~2mm；該支撐板的厚度是0.5mm~5mm；該第一膠合層的厚度是0.3mm~0.8mm；以及，該透明片的厚度是0.3mm~3mm，光學折射率≧1.50。
7. 如請求項1所述之太陽光電板封裝結構，其中該透明片表面依序堆疊該第一膠合層、該太陽光電陣列、該反光片，經真空熱壓程序，令該反光片填入該等太陽能電池間距形成該收容槽、該底座、該反光肋。
8. 如請求項1所述之太陽光電板封裝結構，其中該反光片預先經加工程序形成該收容槽、該底座、該反光肋、與該凹部。
9. 如請求項1所述之太陽光電板封裝結構，其中該反光片是具可撓性的高分子塑膠所構成的板狀、片狀、或薄膜。
10. 如請求項1所述之太陽光電板封裝結構，其中該第二膠合層可與該第一膠合層可以是同時熱壓封裝，或分段完成固化封裝。

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