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CN104465826A - 高功率高可靠度太阳模块 - Google Patents

高功率高可靠度太阳模块 Download PDF

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CN104465826A
CN104465826A CN201310430896.2A CN201310430896A CN104465826A CN 104465826 A CN104465826 A CN 104465826A CN 201310430896 A CN201310430896 A CN 201310430896A CN 104465826 A CN104465826 A CN 104465826A
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layer
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林金锡
林金汉
林于庭
林俊良
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Abstract

本申请案有关一种高功率高可靠度太阳模块，特别是一种轻薄高效率长寿命的太阳模块。为了解决传统之背板结构的老化问题，和压花玻璃过薄或过厚造成太阳模块之效率偏低的问题，本发明之一目的为提供一种太阳能模块，其包含：一下层钢化玻璃；一下层黏着层；一太阳能电池；一上层黏着层；一玻璃球层；一上层钢化玻璃。本发明之另一目的为提供一种太阳能模块，其包含：一下层钢化玻璃；一下层黏着层；一太阳能电池；一上层黏着层；一上层钢化玻璃，其中所述上层黏着层、下层黏着层或两黏着层中掺混折射颗粒。本发明中的太阳能模块可有效增加太阳能模块之效率。

Description

高功率高可靠度太阳模块
技术领域
本申请案有关一种高功率高可靠度太阳模块，特别是一种轻薄高效率长寿命的太阳模块。
背景技术
太阳能为目前最受欢迎的环保能源。一般而言，太阳能电池的光伏效应将太阳能转换为电能。
太阳能电池组件通常为厚度约3.2毫米之压花玻璃/黏着层/光电组件/黏着层/太阳能背板所组成之多层结构，再加上由铝、镀锌钢板、木材或合成材料（例如聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯橡胶等）制得的外框、接线盒、导线、蓄电池等周边构件组合而成。
其中所述太阳能电池组件所采用之玻璃需要钢化，来增加强度和耐用性，而玻璃压花可使入射之太阳光产生光散射，以用来增加太阳光在模块走的路径，进而增加整体太阳模块之效率。而太阳能背板多为聚氟乙烯(例如美国杜邦公司的Tedlar)之结构。在阳光照射下，太阳能电池组件会藉由光电效应输出一定之工作电压及工作电流。
然而，传统之背板结构有老化问题，造成太阳模块难以达成使用寿命20年之基本要求；若改用厚度约3.2毫米之压花玻璃取代原先之传统之背板结构，则又可能造成太阳模块过厚；然若单纯采用2毫米之钢化玻璃，则又因玻璃厚度过薄，现行并无制造对应该等薄玻璃之压花技术，则又会造成太阳模块之效率偏低。
为解决上述技术问题，本申请案即提供一种高效率高可靠度太阳模块。
发明内容
本发明之一目的为提供一种太阳能模块，其包含：
一下层钢化玻璃；
一下层黏着层，其位于所述下层钢化玻璃之上；
一太阳能电池，其位于所述下层黏着层之上；
一上层黏着层，其位于所述太阳能电池之上；
一玻璃球层，该玻璃球层系位于所述上层黏着层、下层黏着层或两黏着层之上；
一上层钢化玻璃，其中所述钢化玻璃之厚度介于约0.5毫米(mm)至约2.5毫米之间。
本发明之另一目的为提供一种太阳能模块，其包含：
一下层钢化玻璃；
一下层黏着层，其位于所述下层钢化玻璃之上；
一太阳能电池，其位于所述下层黏着层之上；
一上层黏着层，其位于所述太阳能电池之上；
一上层钢化玻璃，其中所述钢化玻璃之厚度介于0.5毫米至2.5毫米之间，其中所述上层黏着层、下层黏着层或两黏着层中掺混折射颗粒，其中所述折射颗粒之光学折射系数在1.3至2.5之范围中，且其粒径大小介于0.01至60微米(μm)。
附图说明
图1A为本发明一实施态样之太阳能模块之剖面示意图。
图1B为本发明一实施态样之太阳能模块之剖面示意图。
图1C为本发明一实施态样之太阳能模块之剖面示意图。
图1D为本发明一实施态样之太阳能模块之剖面示意图。
图2A为本发明另一实施态样之太阳能模块之剖面示意图。
图2B为本发明另一实施态样之太阳能模块之剖面示意图。
图2C为本发明另一实施态样之太阳能模块之剖面示意图。
图2D为本发明另一实施态样之太阳能模块之剖面示意图。
具体实施方式
于本文中，除非特别限定，单数形之用语（例如「一」）亦包括其复数形。本文中任何及所有实施例及例示性用语(如「例如」)目的仅为了更加突显本发明，并非针对本发明的范围构成限制，本案说明书中的用语不应被视为暗示任何未请求的组件可构成实施本发明时的必要组件。
本发明之一目的为提供一种太阳能模块，其包含：
一下层钢化玻璃；
一下层黏着层，其位于所述下层钢化玻璃之上；
一太阳能电池，其位于所述下层黏着层之上；
一上层黏着层，其位于所述太阳能电池之上；
一玻璃球层，该玻璃球层系位于所述上层黏着层、下层黏着层或两黏着层之上；
一上层钢化玻璃，其中所述钢化玻璃之厚度介于约0.5毫米至约2.5毫米之间。本发明之另一目的为提供一种太阳能模块，其包含：
一下层钢化玻璃；
一下层黏着层，其位于所述下层钢化玻璃之上；
一太阳能电池，其位于所述下层黏着层之上；
一上层黏着层，其位于所述太阳能电池之上；
一上层钢化玻璃，其中所述钢化玻璃之厚度介于0.5毫米至2.5毫米之间，其中所述上层黏着层、下层黏着层或两黏着层中掺混折射颗粒，其中所述折射颗粒之光学折射系数在1.3至2.5之范围中，且其粒径大小介于0.01至60微米间。
以下针对本发明之太阳能模块之各部分及技术特征做进一步的说明。
本发明的太阳能电池模块所使用的黏着层材料主要是用以固定太阳能电池的光电组件并对其提供物理上的保护，例如抗冲击及防止水气进入等。本发明之太阳能电池组件中的黏着层可使用任何公知的材料，包括聚乙烯醋酸乙烯酯（Ethylene VinylAcetate；EVA)、聚乙烯醇缩丁醛（Polyvinyl Butyral；PVB)、硅胶，及薄膜离子型聚合物，如Dupont PV5400，其中目前聚乙烯醋酸乙烯酯（Ethylene Vinyl Acetate；EVA)为使用最为广泛的太阳能电池板黏着层材料。EVA为一种热固性树脂，其固化后具有高透光、耐热、耐低温、抗湿、耐候等特性，且其与金属、玻璃及塑料均有良好的接着性，又具有一定的弹性、耐冲击性及热传导性，因此为理想的太阳能电池黏着层材料。
本发明的太阳能电池模块中的太阳能电池并无特别限制，可为各种形式的太阳能电池，例如硅晶太阳能电池、薄膜太阳能电池、染料光敏化太阳能电池等。
本发明中的钢化玻璃可使用一种新型式的物理钢化玻璃，其可藉由气动加热及冷却之处理程序制得。详言之，此种物理钢化玻璃可在约600℃至约750℃，较佳为630℃至约700℃的气动加热钢化炉（例如李赛克公司(LiSEC)生产的平板钢化炉(flatbedtempering furnace）中加热，再经由例如空气喷嘴使其急速冷却而制得。本文中，术语「气动加热」是指物体与空气或其它气体作高速相对运动时所产生的高温气体对物体的传热过程。由于以气动加热方式钢化玻璃时，玻璃与钢化炉不直接接触，因此不会造成玻璃的变形，而能适用较薄的玻璃。更详细的物理钢化玻璃的制法可参考中国专利第201110198526.1号申请案的内容。适用于本发明之钢化玻璃为透明超薄钢化玻璃，其厚度介于0.5毫米至2.5毫米。适用于本发明之物理钢化玻璃其具有约120Mpa至约300Mpa、优选约150MPa至约250MPa的抗压强度，约120Mpa至约300Mpa、优选约150MPa至约250MPa的抗弯强度及约90Mpa至约180Mpa、优选约100MPa至约150MPa的抗拉强度。
适用于本发明之玻璃球层中玻璃球之粒径分布范围为0.01微米至20微米之间。其中所述玻璃球在黏着层中之含量为0.01%至0.1%之间，若所述玻璃球在黏着层中含量低于0.01%，难以提升光散射率，若含量高于0.1%，则亦可能造成散射过度，光散射率不升反降之情况产生。
适用于本发明之折射颗粒为具有光学折射系数在1.3至2.5范围中，具有粒径大小为0.01至60微米之间的颗粒。所述折射颗粒之材质为选自MgF2、SiO2、TiO2、ZnO、及其组合。
如图1A所示，在本发明的一个具体实施例中，箭头为照明光射出方向，101为上层钢化玻璃、102为上层黏着层、103为太阳能电池、104为下层黏着层、105为下层钢化玻璃、106为玻璃球层，其中所述钢化玻璃之厚度介于约0.5毫米至约2.5毫米之间。
在本发明的一个具体实施例中，所述黏着层为选自聚乙烯醋酸乙烯酯（EthyleneVinyl Acetate；EVA)、聚乙烯醇缩丁醛（Polyvinyl Butyral；PVB)、硅胶及薄膜离子型聚合物，如Dupont PV5400之一的材料。
在本发明的一个具体实施例中，所述钢化玻璃具有约120Mpa至约300Mpa、优选约150MPa至约250MPa的抗压强度，约120Mpa至约300Mpa、优选约150MPa至约250MPa的抗弯强度及约90Mpa至约180Mpa、优选约100MPa至约150MPa的抗拉强度。
在本发明的一个具体实施例中，所述玻璃球层中玻璃球之粒径分布范围为0.01微米至20微米之间。
在本发明的一个具体实施例中，所述玻璃球在黏着层中之含量为0.01%至0.1%之间。
如图1B及1D所示，在本发明的一个具体实施例中，太阳能电池组件中的光电组件可为双面的光电组件，例如日本SANYO公司的HIT Double以充分利用由集光腔室反射向回光电组件的光学能，如图2所示，于下层黏着层104上可另覆有一玻璃球层106，。
如图1C及1D所示，在本发明的一个具体实施例中，当所述玻璃球层系位于所述上层黏着层之上时，所述太阳能电池模块更进一步包含一顶黏着层107，其系介于所述玻璃球层和所述上层钢化玻璃之间，其中所述顶黏着层107为选自聚乙烯醋酸乙烯酯（Ethylene Vinyl Acetate；EVA)、聚乙烯醇缩丁醛（Polyvinyl Butyral；PVB)、硅胶及薄膜离子型聚合物，如Dupont PV5400之一的材料。
在本发明的一个具体实施例中，所述玻璃球层掺混于所述黏着层中。
如图2A所示，在本发明的另一个具体实施例中，箭头为照明光射出方向，201为上层钢化玻璃、202为上层黏着层、203为太阳能电池、204为下层黏着层、205为下层钢化玻璃、206为折射颗粒，其中所述钢化玻璃之厚度介于约0.5毫米至约2.5毫米之间。
在本发明的另一个具体实施例中，所述黏着层为选自聚乙烯醋酸乙烯酯（Ethylene Vinyl Acetate；EVA)、聚乙烯醇缩丁醛（Polyvinyl Butyral；PVB)、硅胶及薄膜离子型聚合物，如Dupont PV5400之一的材料。
在本发明的另一个具体实施例中，所述钢化玻璃具有约120Mpa至约300Mpa、优选约150MPa至约250MPa的抗压强度，约120Mpa至约300Mpa、优选约150MPa至约250MPa的抗弯强度及约90Mpa至约180Mpa、优选约100MPa至约150MPa的抗拉强度。
在本发明的另一个具体实施例中，所述折射颗粒为具有光学折射系数在1.3至2.5范围中。
在本发明的另一个具体实施例中，所述折射颗粒粒径大小为0.01至60微米之间。
在本发明的另一个具体实施例中，所述折射颗粒在黏着层中之含量为0.01%至0.1%之间。
在本发明的另一个具体实施例中，所述折射颗粒之材质为选自MgF2、SiO2、TiO2、ZnO、及其组合。
如图2B及2D所示，在本发明的一个具体实施例中，太阳能电池组件中的光电组件可为双面的光电组件，例如日本SANYO公司的HIT Double以充分利用由集光腔室反射向回光电组件的光学能，于下层黏着层204上可另覆有一折射颗粒层206。
如图2C及2D所示，在本发明的一个具体实施例中，所述太阳能电池模块更进一步包含一顶黏着层107，其系介于所述玻璃球层和所述上层钢化玻璃之间，其中所述顶黏着层107为选自聚乙烯醋酸乙烯酯（Ethylene Vinyl Acetate；EVA)、聚乙烯醇缩丁醛（Polyvinyl Butyral；PVB)、硅胶及薄膜离子型聚合物，如Dupont PV5400之一的材料。
实施例
以下实施例将对本发明做进一步的说明，并非用以限制本发明的范围，任何所属领域的技术人员，在不违背本发明的精神下所获得的改变和变化，均属于本发明的范围。
实例1：太阳能模块A1
其架构为：2毫米之钢化玻璃/玻璃球层/0.2毫米之聚乙烯醋酸乙烯酯/0.2毫米之60–系列太阳能电池(60个联景17.4%效率的太阳能电池)/0.2毫米之聚乙烯醋酸乙烯酯/2毫米之钢化玻璃
实例2：太阳能模块A2
其架构为：2毫米之钢化玻璃/0.4毫米之聚乙烯醋酸乙烯酯及玻璃球/0.2毫米之60–系列太阳能电池(60个联景17.4%效率的太阳能电池)/0.2毫米之聚乙烯醋酸乙烯酯/2毫米之钢化玻璃
参考实例1：太阳能模块A3
其架构为：2毫米之钢化玻璃/0.2毫米之聚乙烯醋酸乙烯酯/0.2毫米之60–系列太阳能电池(60个联景17.4%效率的太阳能电池)/0.2毫米之聚乙烯醋酸乙烯酯/2毫米之钢化玻璃
其中太阳能模块A1和A2中的玻璃球的材料为SiO2,形状接近圆形,粒径在0.01～60um之间,所述玻璃球跟聚乙烯醋酸乙烯酯的重量比浓度为0.2wt%
经模块效率量测后利用Pasan sum simulator3C的太阳光仿真器量测功率,没有加玻璃球的参考实例1之太阳能模块A3效率为235W，而加入玻璃球层的太阳能模块A1效率为240W，太阳能模块A2效率为239.5W。
从实验结果得知，添加玻璃球层之太阳能模块,可有效增加太阳能模块之效率。

Claims (16)

1.一种太阳能模块，其包含：
一下层钢化玻璃；
一下层黏着层，其位于所述下层钢化玻璃之上；
一太阳能电池，其位于所述下层黏着层之上；
一上层黏着层，其位于所述太阳能电池之上；
一玻璃球层，该玻璃球层系位于所述上层黏着层、下层黏着层或两黏着层之上；
一上层钢化玻璃，
其中所述钢化玻璃之厚度介于约0.5毫米至约2.5毫米之间。
2.根据权利要求1所述的太阳能模块，其中所述黏着层为选自聚乙烯醋酸乙烯酯(ethylene Vinyl Acetate,EVA)、聚乙烯醇缩丁醛（Polyvinyl Butyral；PVB)、硅胶，及薄膜离子型聚合物，如Dupont PV5400之一的材料。
3.根据权利要求1所述的太阳能模块，其中所述钢化玻璃具有约120MPa至约300MPa的抗压强度、约120MPa至约300MPa的抗弯强度及约90MPa至约180MPa的抗拉强度。
4.根据权利要求1所述的太阳能模块，其中所述玻璃球层中玻璃球之粒径分布范围为0.01微米至60微米。
5.根据权利要求1所述的太阳能模块，其中所述玻璃球层中玻璃球含量以黏着层之重量计为为0.01%至0.1%。
6.根据权利要求1所述的太阳能模块，其中所述玻璃球层掺混于所述黏着层中。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的太阳能模块，其中当所述玻璃球层系位于所述上层黏着层之上时，其更进一步包含一顶粘着层，所述顶粘着层介于所述玻璃球层和所述上层钢化玻璃间。
8.根据权利要求7所述的太阳能模块，其中所述顶粘着层为选自聚乙烯醋酸乙烯酯(ethylene Vinyl Acetate,EVA)、聚乙烯醇缩丁醛（Polyvinyl Butyral；PVB)、硅胶，及薄膜离子型聚合物，如Dupont PV5400之一的材料。
9.一种太阳能模块，其包含：
一下层钢化玻璃；
一下层黏着层，其位于所述下层钢化玻璃之上；
一太阳能电池，其位于所述下层黏着层之上；
一上层黏着层，其位于所述太阳能电池之上；
一上层钢化玻璃，其中所述钢化玻璃之厚度介于0.5毫米至约2.5毫米之间，
其中所述上层黏着层、下层黏着层或两黏着层中掺混折射颗粒，其中所述折射颗粒之光学折射系数在1.3至2.5之范围中，且其粒径大小介于0.01微米至60微米间。
10.根据权利要求9所述的太阳能模块，其中所述黏着层为选自聚乙烯醋酸乙烯酯(ethylene Vinyl Acetate,EVA)、、聚乙烯醇缩丁醛（Polyvinyl Butyral；PVB)、硅胶，及薄膜离子型聚合物，如Dupont PV5400之一的材料。
11.根据权利要求9所述的太阳能模块，其中所述物理钢化玻璃具有约120MPa至约300MPa的抗压强度、约120MPa至约300MPa的抗弯强度及约90MPa至约180MPa的抗拉强度。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的太阳能模块，其中所述折射颗粒之材质为选自MgF2、SiO2、SiNx、TiO2、ZnO及其组合。
13.根据权利要求9至11中任一项所述的太阳能模块，其更进一步包含一顶粘着层，所述顶粘着层介于所述折射颗粒和所述上层钢化玻璃间。
14.根据权利要求9至11中任一项所述的太阳能模块，其中所述下层粘着层和所述下层钢化玻璃间掺混折射颗粒，其中所述折射颗粒之光学折射系数在1.3至2.5之范围中，且其粒径大小介于0.01微米至60微米间，且其中所述折射颗粒之材质为选自MgF2、SiO2、SiNx、TiO2、ZnO及其组合。
15.根据权利要求9至11中任一项所述的太阳能模块，其中所述折射颗粒之含量以黏着层之重量计为0.01%至0.1%。
16.根据权利要求13所述的太阳能模块，其中所述折射颗粒之含量以黏着层之重量计为0.01%至0.1%。
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