專利名稱：太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有效地活用作為石油替代能量的太陽光進(jìn)行發(fā)電的太陽能電池。
背景技術(shù)：
近年來，削減認(rèn)為是誘發(fā)溫室效應(yīng)的主要原因的二氧化碳的排放的要求高。因此， 作為代替利用石油、煤的基于火力的發(fā)電、使用內(nèi)燃機的動力發(fā)動機的替代能源，推薦進(jìn)行與有效地活用太陽光進(jìn)行發(fā)電的太陽能電池相關(guān)的研究、開發(fā)。這種太陽能電池作為能源使用不會枯竭的太陽光，不會排放二氧化碳，因此，作為能夠在人造衛(wèi)星用、自發(fā)電用、商業(yè)電力供給用等能夠在各種各樣的領(lǐng)域應(yīng)用的部件，將來可用性提高的可能性高。作為這種太陽能電池的一般的構(gòu)造，例如存在如下的構(gòu)造串聯(lián)地連接多個由多晶或者單晶的結(jié)晶硅形成的太陽能發(fā)電用的電池單元，并利用樹脂或者玻璃等夾持而封入電池單元，從而構(gòu)成平板狀的電池單元串(cell strings)。在該電池單元串中，將多個電池單元沿縱向或者橫向的排列方向以大致等間隔的間距排列，并在該電池單元串的正面?zhèn)扰渲糜赏该鞯臉渲蛘卟ＡУ刃纬傻那懊姘濉４送?，位于電池單元串所包括的多個電池單元的背面?zhèn)纫约吧鲜龆鄠€電池單元的正面?zhèn)扰c前面板之間的上述的透明的樹脂或者玻璃等構(gòu)成背面板，在該背面板的背面?zhèn)仍O(shè)置有將太陽光聚光于多個電池單元的反射板。作為該反射板，例如提出有設(shè)置如專利文獻(xiàn)1 3所記載的那樣的具備波紋狀的波浪面的反射板的結(jié)構(gòu)。專利文獻(xiàn)1 日本特開2001-119054號公報專利文獻(xiàn)2 日本特開平11-307791號公報專利文獻(xiàn)3 日本特開平11-074552號公報然而，在這種太陽能電池中，由于形成為將電池單元沿排列方向大致等間隔地排列，并在背面?zhèn)仍O(shè)置反射板的構(gòu)造，因此，越是為了提高發(fā)電效率的目的而使反射板的光反射率高，越是會產(chǎn)生如下的問題。即，由于從前面板射入的太陽光由背面?zhèn)鹊姆瓷浒宸瓷涠a(chǎn)生的散射光以各種各樣的角度反射，因此會招致電池單元的表面的黑色與反射板的銀白色之間的差顯著的情況。由此，會招致?lián)p害作為太陽能電池整體的外觀性、美觀性、構(gòu)思性的情況。特別地，由于太陽能電池假想是搭載于住宅的屋頂上、汽車的車頂上的人眼容易觀察到的場所，因此也存在招致?lián)p害太陽能電池以及搭載有太陽能電池的住宅、汽車的商品性的情況的憂慮。除此之外，在早晨、黃昏時的時間帶的日照條件下，由于太陽光相對于太陽能電池的前面板所成的平面以極淺的角度射入，因此，難以充分地使太陽光聚光而到達(dá)光電轉(zhuǎn)換效率高的電池單元的特別是背面。因此，也存在招致發(fā)電效率下降的情況的憂慮。并且，在四季中的冬季的日照條件下，相對于太陽能電池的前面板所成的平面，在通過正午的整個白天時間帶中，太陽光相對于太陽能電池的前面板所成的平面以極淺的角度射入。由此，難以充分地使太陽光聚光而到達(dá)光電轉(zhuǎn)換效率高的電池單元的特別是背面。因此，也存在招致發(fā)電效率下降的情況的憂慮。
這樣，在現(xiàn)有技術(shù)的太陽能電池中，當(dāng)滿足將太陽光更高效地引導(dǎo)至電池單元而提高發(fā)電的效率、使反射的太陽光合適而提高商品性雙方的條件時，會產(chǎn)生無法充分地提供適合更恰當(dāng)?shù)胤瓷涮柟獾奶柲茈姵氐膯栴}。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠更恰當(dāng)?shù)胤瓷涮柟獾奶柲茈姵?。為了解決上述的問題，本發(fā)明所涉及的太陽能電池的特征在于，上述太陽能電池包括前面板；太陽能發(fā)電構(gòu)件，該太陽能發(fā)電構(gòu)件位于上述前面板的背面?zhèn)?，且以預(yù)定的間距沿著排列方向排列；以及反射構(gòu)件，該反射構(gòu)件將太陽光反射至上述太陽能發(fā)電構(gòu)件的背面，上述反射構(gòu)件包括反射板和背面板，從與上述太陽能發(fā)電構(gòu)件的正面方向和上述排列方向垂直的垂直方向觀察，上述反射板以上述間距的一半亦即一半間距作為一個周期構(gòu)成有朝上述正面?zhèn)韧怀龅姆宀亢统鲜霰趁鎮(zhèn)劝枷莸墓炔浚股鲜鎏柲馨l(fā)電構(gòu)件的在上述排列方向上的中心線的位置、以及鄰接的上述太陽能發(fā)電構(gòu)件之間的中央線的在上述排列方向上的位置，與上述峰部的在上述排列方向上的位置一致，在與上述中央線一致的上述峰部形成第一圓弧加工部，構(gòu)成上述第一圓弧加工部的第一半徑大于0. 05mm且小于上述間距的1/5。另外，上述太陽能電池優(yōu)選從太陽光的射入方向起依次即從前面?zhèn)鹊奖趁鎮(zhèn)劝ㄇ懊姘?、密封材料、上述太陽能發(fā)電構(gòu)件亦即多個電池單元、密封材料、以及構(gòu)成上述反射構(gòu)件的背面板。此外，上述太陽能電池優(yōu)選包括對相同的構(gòu)成上述反射構(gòu)件的上述反射板進(jìn)行上述層壓成形后構(gòu)成的基本材料，例如蒸鍍有Ag的反射膜、高反射率的Al基板、高反射率的白色發(fā)泡樹脂薄膜等。此處，上述電池單元優(yōu)選使用兩面感光型的兩面發(fā)電效率比即背面相對于正面的發(fā)電性能比率在0. 7以上的電池單元。并且，所謂圓弧加工是指，利用切削等適宜的方法對由具有不同的垂線方向的兩個平面的交線構(gòu)成的棱部或者角部進(jìn)行倒角，從而形成具有一定半徑的曲面狀。(以A mm的半徑倒圓角)根據(jù)本發(fā)明的上述太陽能電池，即便太陽光射入至構(gòu)成上述反射板的彎曲部位的上述峰部，因上述峰部具備上述第一圓弧加工部、且構(gòu)成上述第一圓弧加工部的上述第一半徑是大于0.05mm且小于上述間距的1/5的值，所以能夠得到以下的作用效果。即，能夠避免上述峰部使太陽光多重散射，即便是在太陽光照射至上述太陽能電池的情況下，也能夠防止呈條紋狀地閃光而損害外觀性，能夠提高搭載有上述太陽能電池的住宅、汽車的商品性。另外，當(dāng)上述第一半徑在上述間距的1/5以上時，反射光在上述峰部處的跳躍變大， 當(dāng)上述第一半徑在0. 05mm以下時，反射光散射的范圍變大，從而條紋狀的亮線增加。本發(fā)明是基于這種見解而完成的。
另外，構(gòu)成上述第一圓弧加工部的上述第一半徑最好位于大于0. 05mm、且小于上述間距的1/5的范圍的原因在以下敘述。當(dāng)從前面觀察上述太陽能電池時，作為產(chǎn)生難看的條紋狀的亮線的原因之一，能夠舉出產(chǎn)生以

圖12的箭頭所示的光路飛出至模塊的太陽光的情況。在欲降低成本、提高聚光倍率的情況下，特別容易產(chǎn)生該現(xiàn)象，當(dāng)欲實現(xiàn)低成本化而使電池單元變細(xì)時，會陷入外觀性惡化的窘境。對于不產(chǎn)生這種光路下的太陽光的條件，需要滿足以下所示的數(shù)式1的關(guān)系。此處，假定圖9中的電池單元配置在厚度t的中心部。并且，將電池單元的配置的間距設(shè)定為 P，將聚光倍率設(shè)定為a，將斜向射入的太陽光的射入角度設(shè)定為s，將構(gòu)成模塊的透明材質(zhì)的折射率設(shè)定為n，將上述反射板即反射鏡相對于上述前面板或者上述電池單元所構(gòu)成的平面的傾斜角度設(shè)定為Φ。[數(shù)式1]數(shù)式1中所示的關(guān)系的左邊的函數(shù)為Φ相對于從斜向方向射入的太陽光的減少函數(shù)，換言之，越是使上述第一圓弧加工部附近的上述第一半徑盡可能大(加寬Φ小的區(qū)域)，越是能夠抑制成為以如圖12的模式產(chǎn)生的條紋狀的散射原因的損失光。另一方面，對于由像上述第一圓弧加工部那樣從電池單元遠(yuǎn)離的部位反射的太陽光，需要使其在上述前面板的表面經(jīng)全反射過程射入至上述太陽能電池的上述電池單元。 但是，根據(jù)由上述反射板即反射鏡轉(zhuǎn)換方向的反射光的路徑不同，存在像圖13那樣成為飛出至模塊外的損失光的光束，這是與上述不同的模式的外觀性惡化的主要原因。為了抑制這種模式下的外觀性惡化，只要使由上述反射板轉(zhuǎn)換的太陽光滿足全反射條件即可。即，需要滿足以下所示的數(shù)式2的關(guān)系。[數(shù)式2]數(shù)式2所示的關(guān)系的左邊的函數(shù)為Φ的增加函數(shù)，換言之，越是使上述第一圓弧加工部附近的上述第一半徑盡可能小(縮窄Φ小的區(qū)域)，越是能夠抑制成為以如圖13的模式產(chǎn)生的散射原因的損失光。這樣，在上述第一圓弧加工部的上述第一半徑存在最佳的范圍，在實用方面并不是由上述的數(shù)式1以及數(shù)式2的模型式限定的狹窄的范圍，而是根據(jù)外觀質(zhì)量和光學(xué)效率的平衡來決定上述第一半徑。具體而言，優(yōu)選至少大于0. 05mm且不足上述間距P的1/5。與此同時，即便是在太陽光相對于上述太陽能電池的上述前面板所成的平面以淺角度射入的情況下，也能夠避免由上述反射板反射的太陽光并不聚光至上述太陽能發(fā)電構(gòu)件的背面而是經(jīng)由上述前面板漏出至外部而產(chǎn)生損失光的情況。即，在太陽光照射至上述太陽能電池的情況下，能夠提供聚光性能而提高發(fā)電效率。并且，根據(jù)本發(fā)明的上述太陽能電池，上述太陽能電池的兩面發(fā)電效率比高，且使上述反射板的上述峰部和上述背面板的正面方向的厚度最薄的部分位于上述太陽能發(fā)電構(gòu)件的上述排列方向上的上述中心線的正下即背面?zhèn)?，由此能夠得到以下的作用效果。艮口?在從外部目視確認(rèn)上述太陽能電池的情況下，因上述太陽能發(fā)電構(gòu)件的背面倒映于上述反射板的效果而導(dǎo)致能夠目視確認(rèn)黑色的外觀，能夠防止從外部目視確認(rèn)上述太陽能電池的人感到晃眼，能夠使上述太陽能電池的外觀性良好，能夠使其具備高級感。另外，對于構(gòu)成上述第一圓弧加工部的上述第一半徑的數(shù)值限定，代替使其大于上述的0. 05mm大且不足上述間距的1/5，還能引出抑制衍射光的效果，為了使從正面觀察的外觀性最佳，優(yōu)選使上述第一半徑大于0. IOmm且不足上述間距P的1/8。此外，對于上述第一半徑的數(shù)值限定，為了完全消除由衍射現(xiàn)象引起的晃眼感，使模塊強度保持高強度，極其優(yōu)選為大于0. 15mm且不足上述間距P的1/15。此處，在上述太陽能電池中，優(yōu)選為，其特征在于，從上述垂直方向觀察，中央線峰谷間距比中心線峰谷間距大，上述中央線峰谷間距是與上述中央線一致的上述峰部和鄰接的上述谷部之間的在上述排列方向上的間隔，上述中心線峰谷間距是與上述中心線一致的上述峰部和鄰接的上述谷部之間的在上述排列方向上的間隔。根據(jù)上述太陽能電池，上述反射板的上述谷部偏向比鄰接的上述太陽能發(fā)電構(gòu)件之間的上述中央線與上述太陽能發(fā)電構(gòu)件的上述排列方向的上述中心線之間的中間點更接近上述中心線的方向配置。因此，在太陽光以淺角度射入至上述太陽能電池的情況下，能夠首先利用構(gòu)成在與上述反射板的上述中央線一致的上述峰部和上述谷部之間的第一反射面對所射入的太陽光進(jìn)行反射。此外，能夠利用構(gòu)成在上述反射板的上述谷部和與上述中心線一致的上述谷部之間的第二反射面對反射后的上述太陽光進(jìn)行反射，通過兩個階段的反射過程將太陽光更適當(dāng)且確切地誘導(dǎo)并聚光至上述太陽能發(fā)電構(gòu)件的背面。S卩，根據(jù)上述太陽能電池，能夠?qū)⒃绯?、黃昏時、冬季等以淺角度射入的太陽光更高效地聚光至上述太陽能發(fā)電構(gòu)件背面，因此，整個白天以及整個四季都能夠維持并確保高的聚光性能和發(fā)電效率。并且，能夠提高上述太陽能電池的發(fā)電量的時間推移上的積分強度，能夠提高能量效率。此外，根據(jù)上述太陽能電池，即便使在上述排列方向上隔開上述間距排列的多個上述太陽能發(fā)電構(gòu)件的間隔即上述間距更大，也能夠防止射入的太陽光由上述峰部散射反射，能夠防止被上述谷部反射而并不聚光至上述太陽能發(fā)電構(gòu)件的背面而是漏出至外部。 由此，能夠極力防止發(fā)生損失光，能夠同時提高聚光效率以及聚光性能，能夠降低從正面觀察上述太陽能電池的情況下的上述太陽能發(fā)電構(gòu)件所占有的面積的比率，從而能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化。 除此之外，在上述太陽能電池中，優(yōu)選為，其特征在于，在與上述中心線一致的上述峰部鄰接的上述谷部形成第二圓弧加工部，并且，構(gòu)成上述第二圓弧加工部的第二半徑比上述第一半徑大。根據(jù)上述太陽能電池，在射入的太陽光到達(dá)上述谷部的情況下，能夠防止太陽光由上述谷部散射反射，能夠更高效地將該太陽光的方向轉(zhuǎn)換成指向上述太陽能發(fā)電構(gòu)件的背面的方向。因此，在從外部斜向地目視確認(rèn)上述太陽能電池的情況下，能夠避免對從外部目視確認(rèn)上述太陽能電池的人賦予晃眼的感覺，能夠使上述太陽能電池的外觀性好，能夠使其具備高級感。
此外，在上述太陽能電池中，優(yōu)選為，其特征在于，對于由上述間距、從上述垂直方向觀察時上述反射板與上述排列方向所成的傾斜角度、上述前面板的正面和上述反射板的與上述中央線一致的峰部之間的在正面方向上的厚度、上述間距除以上述太陽能發(fā)電構(gòu)件的在上述排列方向上的長度所得的聚光倍率、以及上述反射板的總光線反射率確定的預(yù)定函數(shù)，以從上述傾斜角度自0度到90度變化的情況下上述預(yù)定函數(shù)取得最大值時的上述傾斜角度的值減去15度后的值作為下限值，以對上述預(yù)定函數(shù)取得上述最大值時的上述傾斜角度的值加上15度后的值作為上限值，上述傾斜角度比上述下限值大且比上述上限值小。此處，以下對上述預(yù)定函數(shù)的導(dǎo)出方法以及數(shù)值限定的考慮方法進(jìn)行說明。對于射入至構(gòu)成上述太陽能發(fā)電構(gòu)件的聚光元件亦即上述反射板的、每個單位組件亦即上述電池單元中的兩面感光型的上述太陽能電池的上述電池單元的光能I (ζ，θ )，在以正南時刻為最佳角度的方式設(shè)置的上述太陽能電池所構(gòu)成的面板中，用以下示出的數(shù)式3所示的關(guān)系式表示。另外，將射入太陽光的仰角設(shè)定為ζ，將考慮到射入至上述前面板的單位區(qū)域的菲涅耳損失(Fresnel loss)后的射入光能量設(shè)定為i (ζ)。并且，將上述反射板亦即聚光用的反射鏡的任意的傾斜角度設(shè)定為θ，將上述電池單元的配置的間距設(shè)定為P，將聚光倍率設(shè)定為a，將上述聚光反射鏡的反射率設(shè)定為r。[數(shù)式3]
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池，其特征在于，所述太陽能電池包括前面板；太陽能發(fā)電構(gòu)件，該太陽能發(fā)電構(gòu)件位于所述前面板的背面?zhèn)龋乙灶A(yù)定的間距沿著排列方向排列；以及反射構(gòu)件，該反射構(gòu)件將太陽光反射至所述太陽能發(fā)電構(gòu)件的背面，所述反射構(gòu)件包括反射板和背面板，從與所述太陽能發(fā)電構(gòu)件的正面方向和所述排列方向垂直的垂直方向觀察，所述反射板以所述間距的一半亦即一半間距作為一個周期構(gòu)成有朝所述正面?zhèn)韧怀龅姆宀亢统霰趁鎮(zhèn)劝枷莸墓炔?，使所述太陽能發(fā)電構(gòu)件的在所述排列方向上的中心線的位置、以及鄰接的所述太陽能發(fā)電構(gòu)件之間的中央線的在所述排列方向上的位置，與所述峰部的在所述排列方向上的位置一致，在與所述中央線一致的所述峰部形成第一圓弧加工部，構(gòu)成所述第一圓弧加工部的第一半徑大于0. 05mm且小于所述間距的1/5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，從所述垂直方向觀察，中央線峰谷間距比中心線峰谷間距大，所述中央線峰谷間距是與所述中央線一致的所述峰部和鄰接的所述谷部之間的在所述排列方向上的間隔，所述中心線峰谷間距是與所述中心線一致的所述峰部和鄰接的所述谷部之間的在所述排列方向上的間隔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池，其特征在于，在與所述中心線一致的所述峰部鄰接的所述谷部形成第二圓弧加工部，并且，構(gòu)成所述第二圓弧加工部的第二半徑比所述第一半徑大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的太陽能電池，其特征在于，對于由所述間距、從所述垂直方向觀察時所述反射板與所述排列方向所成的傾斜角度、所述前面板的正面和所述反射板的與所述中央線一致的峰部之間的在正面方向上的厚度、所述間距除以所述太陽能發(fā)電構(gòu)件的在所述排列方向上的長度所得的聚光倍率、以及所述反射板的總光線反射率確定的預(yù)定函數(shù)，以從所述傾斜角度自0度到90度變化的情況下所述預(yù)定函數(shù)取得最大值時的所述傾斜角度的值減去15度后的值作為下限值，以對所述預(yù)定函數(shù)取得所述最大值時的所述傾斜角度的值加上15度后的值作為上限值，所述傾斜角度比所述下限值大且比所述上限值小。
全文摘要
基于本發(fā)明的太陽能電池(1)的特征在于，包括前面板(2)；位于前面板(2)的背面?zhèn)惹乙灶A(yù)定的間距(P)沿著排列方向排列的太陽能發(fā)電構(gòu)件(3a)；以及將太陽光反射至上述太陽能發(fā)電構(gòu)件(3a)的背面的反射構(gòu)件(4、5)，反射構(gòu)件包括反射板(5)和背面板(4)，從與太陽能發(fā)電構(gòu)件(3a)的正面方向和排列方向垂直的垂直方向觀察，反射板(5)以間距(P)的一半亦即一半間距作為一個周期構(gòu)成有朝正面?zhèn)韧怀龅姆宀亢统趁鎮(zhèn)劝枷莸墓炔?，使太陽能發(fā)電構(gòu)件(3a)的在排列方向上的中心線(B)的位置、以及鄰接的太陽能發(fā)電構(gòu)件(3a)之間的中央線(A)的在排列方向上的位置與峰部的在上述排列方向上的位置一致，在與中央線(A)一致的峰部形成第一圓弧加工部(5a)，構(gòu)成第一圓弧加工部(5a)的第一半徑(R1)大于0.05mm且小于間距(P)的1/5。
文檔編號H01L31/042GK102292832SQ201080005204
公開日2011年12月21日 申請日期2010年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月23日
發(fā)明者菅義訓(xùn) 申請人:豐田自動車株式會社