專利名稱：改良的太陽能電池模塊及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池模塊的結(jié)構(gòu)與制造方法，尤指ー種具有包覆絕緣層的電纜用來連接導(dǎo)線的改良的太陽能電池模塊，更因此在制程時(shí)不需使用膠帶固定太陽能電池串。
背景技術(shù)：
近幾年的生態(tài)意識(shí)抬頭與環(huán)境保護(hù)議題中，最引人關(guān)注的為CO2排放所導(dǎo)致的全球暖化現(xiàn)象，因此穩(wěn)定的緑色能源發(fā)展為亟需解決的課題。太陽能電池的安全性與便于處置，為最有潛力的緑色能源來源之一。現(xiàn)今的太陽能電池有許多形態(tài)，如(a)單晶硅(monocrystalIine silicon)太陽倉泛電池；(b)多晶娃(polycrystalline silicon)太陽能電池;(c)非晶娃(amorphous silicon)太陽能電池；(d)銅銦硒化物(copper-indiumselenide)太陽能電池；以及(e)化合物半導(dǎo)體(compoundsemiconductor)太陽能電池。上述多種型態(tài)的太陽能電池當(dāng)中，由于薄膜硅晶太陽能電池、化合物半導(dǎo)體太陽能電池、及非晶硅太陽能電池具有成本相對(duì)低即可制作成大面積等優(yōu)點(diǎn)，遂成為近期主要發(fā)展目標(biāo)。太陽能電池模塊的傳統(tǒng)制成方法為⑴太陽能電池串接；⑵將太陽能電池串行排列為太陽能電池矩陣；(3)將一片玻璃、こ酸こ烯酯(ethylene-vinyl acetate, EVA)、太陽能電池矩陣、及背板依序排列進(jìn)行層壓處理(lamination process) ； (4)將疊層的太陽能電池矩陣接線于接線盒(junction box);以及(5)組合招框。然而,前揭傳統(tǒng)方法有部分問題亟須改善。當(dāng)模塊進(jìn)行層壓處理時(shí)，在層壓前導(dǎo)線通常憑借穿越EVA及背板以連接于端子盒(junction box),這樣的作法伴隨著以下缺點(diǎn)。首先，由于導(dǎo)線穿越EVA和背板，EVA和背板必須在層壓處理前經(jīng)過打孔或剪開。為避免在導(dǎo)線(ribbon)穿孔時(shí)造成太陽能電池串移位，需使用膠帶來加以固定。然膠帶恐會(huì)影響太陽能電池模塊的長期穩(wěn)定性。其次，漏電甚至短路問題依舊存在。當(dāng)制造太陽能模塊時(shí)，無絕緣包覆的導(dǎo)線通常用來與導(dǎo)線和端子盒連接。如果導(dǎo)線和導(dǎo)線的間距離過近，太陽能電池模塊在產(chǎn)生電カ時(shí)容易造成導(dǎo)線間發(fā)生漏電或短路，進(jìn)而影響人身安全甚至引起火災(zāi)。為解決上述的兩個(gè)問題，美國第6，340, 403號(hào)專利掲示ー種改良的結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參照?qǐng)DI。太陽能電池模塊疊層結(jié)構(gòu)10，由數(shù)個(gè)獨(dú)立太陽能電池11所組成(圖式僅顯示兩個(gè))，如眾所周知，電池連接由焊接達(dá)成，并封閉在ニ個(gè)氟聚合物/黏著層13和14之間，封閉層各由黏著層15與含氟聚合物層16所組成。特定份量的氟聚合物材料或含氟聚合物層12設(shè)置于太陽能電池11中間。如上所述，美國第‘403號(hào)專利中的數(shù)個(gè)太陽能電池11是厚度100iim(4mil)并 間隔1250iim(50mil)的硅太陽能電池，黏著層15由厚度50 y m(2mil)的硅基樹脂粘著劑所組成，含氟聚合物層12和16由50 um(2mil)厚的E-CTFE所組成。舉例來說，硅基樹脂粘著劑的種類可為Dielectric Polymers Inc 所制造(商標(biāo)為TRANS-SIL),市面上有販賣并廣泛使用。太陽能電池11的厚度可在模塊10內(nèi)變化，可高達(dá)25mil厚^25iim)。黏著層15的厚度變化可為10-50iim(0.4-2mil)。含氟聚合物層16的厚度變化可為5-260 um(0. 2_5mil)。黏著層和含氟聚合物層16的厚度取決于使用的材料、太陽能電池的結(jié)構(gòu)、以及太陽能模塊疊層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用層面。第‘403號(hào)專利掲示一種氣密式的太陽能電池模塊疊層結(jié)構(gòu)，相當(dāng)具有撓性并耐用，適用于高海拔等惡劣條件的環(huán)境。此發(fā)明提供ー種層壓處理，可用來封裝高功率重量比(power to weight ratio)的太陽能電池?cái)?shù)組,在惡劣環(huán)境條件下提供保護(hù),太陽能電池?cái)?shù)組因而能使用于太陽能船艇，如太陽能飛機(jī)Pathfinder及其它種類的太空飛行器。在高海拔地區(qū)，除了極端溫度變化以外，太陽能光譜(solar spectrum)的紫外線(ultra-violet,UV)鮮有減弱，因此太陽能電池 數(shù)組疊層必須能適用于此環(huán)境條件以保護(hù)太陽能電池。然而，層壓處理僅是使用新材料無法完全解決上述問題，主要是未考慮到太陽能電池結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)線。太陽能電池雖可受到良好保護(hù)，卻未將導(dǎo)線的保護(hù)納入考慮。無絕緣保護(hù)的導(dǎo)線會(huì)產(chǎn)生漏電或甚至造成長時(shí)間使用后的短路。因此，目前亟需ー種能克服上述太陽能電池模塊制程問題的方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供ー種改良的太陽能電池模塊及其制造方法，解決現(xiàn)有技術(shù)未將導(dǎo)線的保護(hù)納入考慮的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是ー種改良的太陽能電池模塊，其特征在于，包括具有復(fù)數(shù)條導(dǎo)線的太陽能電池矩陣，該太陽能電池矩陣能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)換為可輸出的電能；形成于太陽能電池矩陣ー側(cè)的前板，以使太陽光通過；形成于太陽能電池矩陣另ー側(cè)的背板，以使太陽光通過及保護(hù)太陽能電池矩陣；以及遮蔽太陽能電池矩陣的隔離罩，以避免太陽能電池矩陣受到壓力、濕氣及熱的影響；其中，在背板與隔離罩上穿透形成有復(fù)數(shù)個(gè)孔，絕緣電纜穿越該孔并焊接于該太陽能電池矩陣的導(dǎo)線上，并使用粘著劑來密封孔及固定電纜。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思，隔離罩由こ酸こ烯酯、聚四氟こ烯或鑄模樹脂所制成。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思，前板由聚甲基丙烯酸甲酷、聚四氟こ烯、聚對(duì)苯ニ甲酸ニこ酷、玻璃、或塑料所制成。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思，背板由PMMA、PTFE, PET、玻璃、或塑料所制成。 根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思，粘著劑包括硅基樹脂。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種制造改良的太陽能電池模塊的方法，其特征在于，包括以下步驟提供具有復(fù)數(shù)條導(dǎo)線的太陽能電池矩陣，以將太陽能轉(zhuǎn)換為可輸出的電能；在太陽能電池矩陣的兩側(cè)形成前板與背板，以使太陽光通過及保護(hù)太陽能電池矩陣；形成遮蔽太陽能電池矩陣的隔離罩，以避免太陽能電池矩陣受到壓力、濕氣與熱的影響；壓合前板、隔離罩、及背板；鉆出穿透背板與隔離罩的孔；將太陽能電池矩陣內(nèi)的導(dǎo)線焊接于穿越該背板的孔與隔離罩的孔的絕緣電纜；以及將該背板的孔與隔離罩的孔用粘著劑密封并以該粘著劑固定該絕緣電纜。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思，隔離罩由こ酸こ烯酯、聚四氟こ烯或鑄模樹脂所制成。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思，前板由PMMA、PTFE、PET、玻璃、或塑料所制成。
根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思，背板由PMMA、PTFE, PET、玻璃、或塑料所制成。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思，壓合步驟在真空腔體中進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思，粘著劑包括硅基樹脂。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有的有益效果是本發(fā)明使用絕緣電纜穿越EVA及背板，則不需于層壓處理前在EVA和背板上鉆孔。憑借有絕緣保護(hù)層的電纜，以防止太陽能電池模塊導(dǎo)線與導(dǎo)線之間因過近而造成的漏電和短路問題。本發(fā)明背景所提及的兩個(gè)問題得到了解決。


圖I是現(xiàn)有的改良太陽能電池模塊；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的流程圖；圖3是本發(fā)明層壓過程中太陽能電池模塊的結(jié)構(gòu)；圖4是本發(fā)明的太陽能電池矩陣的放大圖；圖5是本發(fā)明EVA層上的孔的放大圖；圖6是本發(fā)明背板上的孔的放大圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例的絕緣電纜；圖8是本發(fā)明實(shí)施例的背板上密封的孔。附圖標(biāo)記說明10太陽能電池模塊疊層結(jié)構(gòu)；11太陽能電池；12含氟聚合物層；13含氟聚合物層；14黏著層；15黏著層；16含氟聚合物層；S201 207步驟；20太陽能電池模塊；201太陽能電池矩陣；2011太陽能電池串接；2014太陽能電池；2016導(dǎo)線；203前板；2042孔；205背板；2052孔；2054粘著劑；206絕緣電纜;2062纜芯;2064絕緣材料；212a隔離罩；212b隔離罩。
具體實(shí)施例方式體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例將在后段的說明中詳細(xì)敘述。本發(fā)明能夠在不同的態(tài)樣上具有各種的變化，都不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及圖式在本質(zhì)上當(dāng)作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。圖2至圖8繪示本發(fā)明的實(shí)施例。圖2為本發(fā)明的方法的流程圖。圖3至圖8詳細(xì)繪示本發(fā)明。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D2、圖3、圖4及圖8。圖3系本發(fā)明的分解示意圖。圖4與圖8放大詳繪圖4的細(xì)部。圖2中改良的太陽能電池模塊20的制造方法步驟如下所述。設(shè)置具有數(shù)條導(dǎo)線2016的太陽能電池矩陣201，以將太陽能轉(zhuǎn)換為可輸出的電能(S201)。太陽能電池矩陣201由多個(gè)太陽能電池2014所組成。使用夾具(jig，未圖示)將太陽能電池2014排列成太陽能電池串接2011。數(shù)個(gè)太陽能電池串接2011形成太陽能電池矩陣201。在太陽能電池矩陣201的兩側(cè)形成前板203與背板205，以使太陽光通過(S202)。本實(shí)施例中，隔離罩212a、212b遮蔽太陽能電池矩陣201，使其免受壓力、濕氣與熱的影響(S203)。也可使用單ー隔離罩。壓合前板203、隔離罩212a與212b、及背板205(S204)。此過程稱為層壓(lamination),以形成太陽能電池模塊20的基本結(jié)構(gòu)。接下來，鉆出穿透背板205與隔離罩 212b 的孔 2052,2042 (S205)。
將太陽能電池矩陣201內(nèi)的導(dǎo)線2016與穿越該孔2052、2042的絕緣電纜206焊接在一起(S206)。用粘著劑2054來密封孔2052、2042，并用該粘著剤2054固定電纜206。本發(fā)明使用的粘著劑2054為硅基樹脂(silicone)。本實(shí)施例中，隔離罩212a、212b均由こ酸こ烯酯(ethylene-vinyl acetate,EVA)所形成。實(shí)際上，隔離罩212a、212b可由聚四氟こ烯(polytetrafluoroethylene, PTFE)或鑄模樹脂(casting resin)制成。本實(shí)施例的前板203由玻璃制成，當(dāng)然也可由聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate, PMMA)、聚四氟こ烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)、聚對(duì)苯ニ甲酸ニこ酯(polyethylene terephthalate, PET)、或塑料制成，只要是低吸光井可使光束穿透的材料，因此前板并不限于使用玻璃來制成。背板205為塑料板。某些太陽能電池模塊的兩側(cè)均可接收太陽能，所以背板可設(shè)計(jì)成透明的。因此，玻璃、PMMA、PTFE、或PET均可使用。應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是層壓處理在真空腔體(vacuum chamber)中實(shí)施。憑借控制壓力與溫度，EVA會(huì)熔化并形成隔離罩212a與212b，以保護(hù)太陽能電池矩陣201免受壓力、濕氣和熱的影響。為清楚繪示改良的太陽能電池模塊20的細(xì)部結(jié)構(gòu)與功能，請(qǐng)參照?qǐng)D3至圖8。如圖3，太陽能電池矩陣201由太陽能電池2014所組成，可將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。隔離罩212a與212b可保護(hù)太陽能電池矩陣201，使其免受壓力、濕氣與熱的影響。形成于隔離罩212a上的前板203，用來使太陽光的光束通過。形成于隔離罩212b上的背板205，也用來使太陽光的光束通過。數(shù)個(gè)孔2052形成于背板205上，并有數(shù)個(gè)孔2042形成于隔離罩212b上。導(dǎo)線2016焊接于穿越該孔2052及2042的絕緣電纜206。請(qǐng)參照?qǐng)D7。電纜206具有絕緣材料(如PVC或PBT) 2064包覆的纜芯2062。粘著劑(硅基樹脂)2054用來密封孔2052及2042并固定電纜(如步驟S207)。與傳統(tǒng)的太陽能電池模塊制程方法相較，本發(fā)明使用絕緣電纜穿越EVA及背板，則不需于層壓處理前在EVA和背板上鉆孔。憑借有絕緣保護(hù)層的電纜，以防止太陽能電池模塊導(dǎo)線與導(dǎo)線之間因過近而造成的漏電和短路問題。本發(fā)明背景所提及的兩個(gè)問題得到了解決。以上說明對(duì)本發(fā)明而言只是說明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，在不脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可作出許多修改、變化或等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種改良的太陽能電池模塊，其特征在于，包括 具有復(fù)數(shù)條導(dǎo)線的太陽能電池矩陣，該太陽能電池矩陣能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)換為可輸出的電能； 形成于太陽能電池矩陣ー側(cè)的前板，以使太陽光通過； 形成于太陽能電池矩陣另ー側(cè)的背板，以使太陽光通過及保護(hù)太陽能電池矩陣；以及 遮蔽太陽能電池矩陣的隔離罩，以避免太陽能電池矩陣受到壓力、濕氣及熱的影響； 其中，在背板與隔離罩上穿透形成有復(fù)數(shù)個(gè)孔，絕緣電纜穿越該孔并焊接于該太陽能電池矩陣的導(dǎo)線上，并使用粘著劑來密封孔及固定電纜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的改良的太陽能電池模塊，其特征在于隔離罩由こ酸こ烯酷、聚四氟こ烯或鑄模樹脂所制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的改良的太陽能電池模塊，其特征在于前板由聚甲基丙烯酸甲酷、聚四氟こ烯、聚對(duì)苯ニ甲酸ニこ酷、玻璃、或塑料所制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的改良的太陽能電池模塊，其特征在于背板由PMMA、PTFE、PET、玻璃、或塑料所制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的改良的太陽能電池模塊，其特征在于粘著劑包括硅基樹脂。
6.一種制造改良的太陽能電池模塊的方法，其特征在于，包括以下步驟 提供具有復(fù)數(shù)條導(dǎo)線的太陽能電池矩陣，以將太陽能轉(zhuǎn)換為可輸出的電能； 在太陽能電池矩陣的兩側(cè)形成前板與背板，以使太陽光通過及保護(hù)太陽能電池矩陣； 形成遮蔽太陽能電池矩陣的隔離罩，以避免太陽能電池矩陣受到壓力、濕氣與熱的影響； 壓合前板、隔離罩、及背板； 鉆出穿透背板與隔離罩的孔； 將太陽能電池矩陣內(nèi)的導(dǎo)線焊接于穿越該背板的孔與隔離罩的孔的絕緣電纜；以及 將該背板的孔與隔離罩的孔用粘著劑密封并以該粘著劑固定該絕緣電纜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造改良的太陽能電池模塊的方法，其特征在于隔離罩由こ酸こ烯酯、聚四氟こ烯或鑄模樹脂所制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造改良的太陽能電池模塊的方法，其特征在干前板由PMMA、PTFE、PET、玻璃、或塑料所制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造改良的太陽能電池模塊的方法，其特征在于背板由PMMA, PTFE、PET、玻璃、或塑料所制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造改良的太陽能電池模塊的方法，其特征在于壓合步驟在真空腔體中進(jìn)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造改良的太陽能電池模塊的方法，其特征在于粘著劑包括娃基樹脂。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種改良的太陽能電池模塊及其制造方法。太陽能電池模塊包含具有數(shù)條導(dǎo)線的太陽能電池矩陣，以將太陽能轉(zhuǎn)換為輸出的電能；形成于太陽能電池矩陣一側(cè)的前板，以使太陽光通過；形成于太陽能電池矩陣另一側(cè)的背板，以使太陽光通過及、或保護(hù)太陽能電池矩陣；以及黏著和固定于太陽能電池矩陣的隔離罩，以避免太陽能電池矩陣受到壓力、濕氣及熱的影響。數(shù)個(gè)孔穿透背板與隔離罩，用包覆絕緣層的電纜穿越孔焊接于導(dǎo)線上，并使用粘著劑來密封孔及固定電纜。
文檔編號(hào)H01L31/18GK102655182SQ20111005206
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者巫洧源, 李俊毅, 黃伯仲 申請(qǐng)人:全能科技股份有限公司