TWM471033U - 減少太陽能電池模組封膠之結構 - Google Patents

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Shih-Li Chen
Ming-Kai Hsieh
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Tainergy Tech Co Ltd
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Description

減少太陽能電池模組封膠之結構
太陽能電池，是能將光能轉變成電力的半導體元件，以基板材料來將太陽能電池分類，則可大致區分成矽晶系太陽能電池、非晶矽太陽能電池、化合物半導體系太陽能電池等3種。
矽晶系太陽能電池，又可再分成單晶系太陽能電池和多晶系太陽能電池，因矽晶圓的生產供應已是相當成熟的技術，廣泛使用於各種半導體產業中的電子材料，使得矽晶系太陽能電池成為目前使用最廣泛的太陽能電池。
一般而言，一片矽晶系太陽能電池的的平均輸出功率是數瓦特(W)左右，因此使用太陽能電池來作為住家與大樓等的電源時，會將複數個矽晶系太陽能電池電性連接後封裝在一個太陽能電池模組內以提升輸出功率；如圖1所示，傳統之太陽能電池模組(solar cell module)(10)，係將複數個P-type矽晶系太陽能電池(solar cell)(30)，放置於玻璃基板(26)及背板(back sheet)(24)之間，並使用兩層具有非常高光穿透率之透明封膠(encapsulant)(20,22)，完全包覆該複數個太陽能電池，四週邊緣區域再以堅固之外框(28)固定保護；因在一個太陽能電池模組(10)中之太陽能電池(30)表面所接收到之陽光強度，直接影響該太陽能電池模組之發電量大小，故對玻璃基板(26)及第 一層透明封膠(20)之高陽光穿透率之要求是十分嚴格的，因第一層透明封膠(20)一般係使用具有高透明性、價格昂貴之耐候性塑膠薄膜，如何降低其使用量以節省太陽能電池模組之製造成本，實為重要之研發課題。
本創作之主要目的，係減少太陽能電池之透明封膠用量，以達到降低生產成本提高競爭力之目的。
本創作之又一目的，係減少太陽能電池模組之透明封膠黏合區域，以降低模組內部應力及達到提高模組信賴度之目的。
本創作之再一目的，係減少太陽能電池模組之透明封膠黏合厚度，以降低曝曬發電時之模組溫度，達到提高模組發電效率之目的。
如圖1、圖2A及圖2B所示之習知太陽能電池模組(10)之結構圖：複數個太陽能電池(30)被加熱及真空加壓密封於第一層透明封膠(20)及第二層透明封膠(22)之間，第一層透明封膠(20)與第二層透明封膠(22)一般使用相同材料，皆具高度之光穿透率；第一層透明封膠之第一介面(21)與玻璃(26)黏著，第一層透明封膠之第二介面(19)與太陽能電池第一表面(32)及第二層透明封膠(22)黏著；第二層透明封膠之第一介面(23)與背板(24)黏著；太陽能電 池模組(10)週邊有一外框(28)保護；陽光穿過玻璃基板(26)及第一層透明封膠(20)照射於太陽能電池第一表面(32)，太陽能電池(30)再將陽光能量轉換成電流以供使用。
習知技術係將相同高光穿透率材料之第一層透明封膠(20)及第二層透明封膠(22)加熱軟化，再經抽真空及加壓製程將太陽能電池(30)完全包覆於第一層透明封膠(20)及第二層透明封膠(22)之間。
如圖1所示之習知太陽能電池模組結構中，太陽能電池(30)被密封於高光穿透率材料之第一層透明封膠(20)及第二層透明封膠(22)之間；其中第一層透明封膠(20)需與玻璃基板(26)與太陽能電池(30)有良好接著力，並需具有高度之光穿透率以提高太陽能電池(30)發電效率；而第二層透明封膠(22)則僅需與太陽能電池(30)及背板(24)有良好接著力即可，無需使用高度光穿透率之昂貴透明封膠；此外，太陽能電池(30)與二層透明封膠(22)及背板(24)之熱膨脹係數差異很大，在夏天日照強烈時，太陽能電池模組溫度可高達70℃以上，在寒帶區域之冬天夜晚，太陽能電池模組溫度則可能降低至-40℃，在如此大之溫差中，熱膨脹係數將對太陽能電池模組造成很大之內應力，不但降低 太陽能電池模組之使用年限，嚴重時更可能造成太陽能電池模組破損而無法發電，故如何減少昂貴透明封膠之用量及降低熱膨脹係數所造成之內應力，以提高產品競爭力及延長產品使用年限，實為當前太陽能電池模組研發之重要課題。
基於改善上述太陽能電池模組缺點之考量，本創作提出如圖3所示之一具體太陽能電池模組改良結構，係將圖1習知之太陽能電池模組中之第二層透明封膠(22)移除，並於加熱及真空加壓時，將第一層透明封膠(20)擠壓填充於該些複數個太陽能電池(30)四週邊緣間隙內，第一層透明封膠(20)將玻璃基板(26)與太陽能電池第一表面(32)全部區域黏合，同時第一層透明封膠(20)也將玻璃基板(26)與該些複數個太陽能電池(30)四週邊緣間隙區域內之底部背板(24)黏合；太陽能電池第二表面(34)與背板(24)間沒有透明封膠無法黏合，僅形成如圖3所示之非黏合區域(40)；在非黏合區域(40)內，因太陽能電池第二表面(34)與背板(24)間並未互相黏著固定，故可降低熱膨脹係數對太陽能電池模組所造成之內應力，大幅提高太陽能電池模組之信賴度及使用年限；又因圖3所示之太陽能電池模組改良結構已將第二層透明封膠移除，約可降低約50%之透明封膠用量，大幅提高產品競爭力。
圖3所示之太陽能電池模組改良結構，係將第二層透明封膠完全移除，背板(24)僅藉由太陽能電池(30)四週邊緣 間隙區域內之第一層透明封膠(20)與模組(10)黏合，可能需加強黏合強度，改善方式可如圖5D所示，於非黏合區域(40)內之部份區域放置少量透明封膠，一方面可降低熱膨脹係數對太陽能電池模組所造成之內應力，另一方面也可以增加背板與模組(10)之黏合強度。
以下茲配合圖式說明本創作之具體實施例實施方式，以使所屬技術中具有通常知識者，可輕易地瞭解本創作之技術特徵與達成功效。
如圖4A、圖4B、圖4C及圖4D所示，為本創作太陽能電池模組第一實施例：
如圖4A所示，將第一層透明封膠(20)平鋪於一玻璃基板(26)上方表面，再將複數個電性連接之太陽能電池(30)，依序對齊放置於該第一層透明封膠之第二介面(19)上；如圖4B所示，將一背板(24)完全平鋪覆蓋該些太陽能電池第二表面(34)；如圖4C所示加熱及真空加壓，將第一層透明封膠(20)擠壓填充於該些複數個太陽能電池(30)四週邊緣間隙內，並與背板(24)黏著，而該些複數個太陽能電池第二表面(34)與背板(24)間之區域則形成非黏合區域(40)；如圖4D所示，將該經過加熱黏合之玻璃基板(26)及背板(24)以一外框(28)黏合固定保護。
如圖5A、圖5B、圖5C及圖5D所示，為本創作太陽能電池模組之第二實施例：
如圖5A所示，首先將第一層透明封膠(20)平鋪於一玻璃基板(26)上方表面，再將複數個電性連接之太陽能電池(30)，依序對齊放置於該第一層透明封膠之第二介面(19)上，最後在該全部或部份複數個太陽能電池第二表面(34)之部份區域，放置一片或複數片小尺寸之第二層透明封膠(22)；如圖5B所示，將一背板(24)平鋪覆蓋該些第二層透明封膠之第一介面(23)；如圖5C所示加熱及真空加壓，將第一層透明封膠(20)擠壓填充於該些複數個太陽能電池(30)四週邊緣間隙內，與背板(24)黏合並形成非黏合區域(40)；如圖5D所示，將該經過加熱黏合之玻璃基板(26)及背板(24)以一外框(28)黏合固定保護。
上述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本創作之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
8‧‧‧陽光
10‧‧‧太陽能電池模組
19‧‧‧第一層透明封膠之第二介面
20‧‧‧第一層透明封膠
21‧‧‧第一層透明封膠之第一介面
22‧‧‧第二層透明封膠
23‧‧‧第二層透明封膠之第一介面
24‧‧‧背板
26‧‧‧玻璃基板
28‧‧‧外框
30‧‧‧太陽能電池
32‧‧‧太陽能電池第一表面
34‧‧‧太陽能電池第二表面
40‧‧‧非黏合區域
圖1 習知太陽能電池模組之斷面示意圖
圖2A 圖1之局部區域放大示意圖
圖2B 習知太陽能電池模組各層介面說明示意圖
圖3 本創作太陽能電池模組結構之斷面示意圖
圖4A 本創作太陽能電池模組第一實施例第一製程說明
圖4B 本創作太陽能電池模組第一實施例第二製程說明
圖4C 本創作太陽能電池模組第一實施例第三製程說明
圖4D 本創作太陽能電池模組第一實施例第四製程說明
圖5A 本創作太陽能電池模組第二實施例第一製程說明
圖5B 本創作太陽能電池模組第二實施例第二製程說明
圖5C 本創作太陽能電池模組第二實施例第三製程說明
圖5D 本創作太陽能電池模組第二實施例第四製程說明
8‧‧‧陽光
10‧‧‧太陽能電池模組
20‧‧‧第一層透明封膠
24‧‧‧背板
26‧‧‧玻璃基板
28‧‧‧外框
30‧‧‧太陽能電池
32‧‧‧太陽能電池第一表面
34‧‧‧太陽能電池第二表面
40‧‧‧非黏合區域

Claims (5)

  1. 一種太陽能電池模組結構，至少包含一透明玻璃基板、第一層透明封膠、複數個太陽能電池、一背板；該玻璃基板之一表面與該第一層透明封膠之第一介面相黏合；該第一層透明封膠之第二介面與該些太陽能電池第一表面相黏合；該第一層透明封膠擠壓填充於該些複數個太陽能電池四週邊緣間隙內與該背板相黏合；該些複數個太陽能電池第二表面與該背板形成非黏合區域。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池模組結構，其中該透明玻璃基板具有高光穿透率，可包括二氧化矽玻璃、或是聚碳酸酯(polycarbonate)塑膠玻璃、或是聚甲基丙烯酸甲酯(acrylic)塑膠玻璃、或是聚苯乙烯(polystyrene)塑膠玻璃、或是聚乙烯(PE)塑膠玻璃、或是聚4-甲基戊烯-1塑膠玻璃、或是透明尼龍塑膠玻璃、或是透明ABS塑膠玻璃。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池模組結構，其中該第一層透明封膠具有高光穿透率，可包括EVA(Ethylene Vinyl Acetate)乙烯醋酸乙烯共聚物、或是Silicon矽膠聚合物。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池模組結構，其中該非黏合區域內，該些複數個太陽能電池第二表面之全部表面與該背板未黏合。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池模組結構，其中該非黏合區域內，該些複數個太陽能電池第二表面之部分表面黏合 一片或複數片小尺寸之第二層透明封膠，並與該背板黏合。
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