低工作溫度的太陽能電池模塊的制作方法
【專利摘要】本創(chuàng)作揭示一種低工作溫度的太陽能電池模塊，該模塊包含：一第一玻璃層；一第一封裝層，其位于所述第一玻璃層的上方；一太陽能電池，其位于所述第一封裝層的上方；一第二封裝層，其位于所述太陽能電池的上方；及一第二玻璃層，其位于所述第二封裝層的上方，其中所述第一玻璃層、第二玻璃層或兩者的空氣表面包含起伏結(jié)構(gòu)，所述起伏結(jié)構(gòu)的高度在50至300μm之間。
【專利說明】
低工作溫度的太陽能電池模塊
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本創(chuàng)作有關(guān)一種太陽能電池模塊，特別是一種可降低工作溫度的雙玻太陽能電池 模塊。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能為目前最受歡迎的環(huán)保能源。一般而言，太陽能電池的光伏效應(yīng)將太陽能 轉(zhuǎn)換為電能。太陽能電池具有環(huán)保、節(jié)能的功效，已漸漸廣泛使用于日常生活中。
[0003] 傳統(tǒng)太陽能電池模塊通常為玻璃、聚乙稀醋酸乙稀酯(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)、太陽能電池片(一般是利用5寸及6寸的太陽能電池片拼接成較大面積)及高分子封裝 背板形成的多層結(jié)構(gòu)，再加上由鋁、鍍鋅鋼板、木材或合成材料(例如聚乙烯、聚丙烯、乙烯 丙烯橡膠等）制得的外框、接線盒、導(dǎo)線、蓄電池等周邊構(gòu)件組合而成。在陽光照射下，太陽 能電池組件會(huì)藉由光電效應(yīng)輸出一定的工作電壓及工作電流。
[0004] 市面上亦有使用玻璃層取代高分子封裝背板的方式，此種模塊稱為雙玻太陽能電 池模塊(double-glazed solar cell module)。相較于一般太陽能電池模塊，雙玻太陽能電 池模塊除了具有防火、耐電壓、耐沖擊的安全性優(yōu)點(diǎn)，亦具有增進(jìn)透光性及具有裝飾性的功 效，因此可作為建筑用玻璃組件，其規(guī)格尺寸、外觀形狀可根據(jù)建筑師或設(shè)計(jì)師要求訂制， 具有多樣性和藝術(shù)性。
[0005] 由于現(xiàn)代建筑開始推廣建筑整合太陽能(Building-integrated photovoltaics， 簡稱BIPV)的技術(shù)，使得雙玻太陽能電池模塊的應(yīng)用更為廣泛，所謂BIPV系指使用太陽能光 伏材料取代傳統(tǒng)建筑材的一種應(yīng)用，使建筑物本身成為一個(gè)大的能量來源，而不必用外加 方式加裝太陽能版，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)時(shí)間就一并考慮，所以太陽能發(fā)電率和成本比值最佳，而 BIPV技術(shù)中主要即使用雙玻太陽能電池模塊。
[0006] 太陽能電池模塊的功率不僅取決于吸收和傳輸?shù)奶栞椛洌K的實(shí)際工作溫度 也是非常重要的因素之一，研究顯示工作溫度每增加1°C，太陽能電池模塊的功率將降低 0.4%至0.5%，因此，工作溫度每高10°C，模塊產(chǎn)生的功率則少了4%至5%。太陽能模塊的 工作溫度主要受到光照強(qiáng)度及環(huán)境溫度等因素影響，太陽能電池模塊吸光后，除了產(chǎn)生電 能外，亦會(huì)產(chǎn)生熱能，如果未能實(shí)時(shí)排除熱能，會(huì)造成模塊溫度的上升，進(jìn)而導(dǎo)致功率的下 降。
[0007] 然而，傳統(tǒng)太陽能電池模塊的封裝層及高分子封裝背板除了會(huì)吸收光而產(chǎn)生熱能 外，熱傳導(dǎo)的效果亦不佳。因此，產(chǎn)業(yè)上仍需要一種太陽能電池模塊，其能夠在不犧牲日照 強(qiáng)度的情況下實(shí)現(xiàn)降低工作溫度。
[0008] 為解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)案即提供一種低工作溫度的太陽能電池模塊。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009] 本創(chuàng)作的一目的為提供一種太陽能電池模塊，其包含：
[0010] 一第一玻璃層；
[0011] -第一封裝層，其位于所述第一玻璃層的上方；
[0012] -太陽能電池，其位于所述第一封裝層的上方；
[0013] -第二封裝層，其位于所述太陽能電池的上方;及
[0014] 一第二玻璃層，其位于所述第二封裝層的上方，其中所述第一玻璃層、第二玻璃層 或兩者的空氣表面包含起伏結(jié)構(gòu)，所述起伏結(jié)構(gòu)的高度在50至300μπι之間。
【附圖說明】
[0015]圖IA顯示本創(chuàng)作一種具體實(shí)施態(tài)樣的太陽能模塊的剖面示意圖。
[0016]圖IB顯示本創(chuàng)作另一具體實(shí)施態(tài)樣的太陽能模塊的剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 于本文中，除非特別限定，單數(shù)形「一」和「所述」亦包括其復(fù)數(shù)形。本文中任何和所 有實(shí)施例和例示性用語（「例如」和「如」）目的僅為了更加突顯本創(chuàng)作，并非針對(duì)本創(chuàng)作的范 圍構(gòu)成限制，本案說明書中的用語不應(yīng)被視為暗示任何未請(qǐng)求的組件可構(gòu)成實(shí)施本創(chuàng)作時(shí) 的必要組件。
[0018] 本創(chuàng)作提供一種太陽能電池模塊，其包含：
[0019] -第一玻璃層；
[0020] -第一封裝層，其位于所述第一玻璃層的上方；
[0021] -太陽能電池，其位于所述第一封裝層的上方；
[0022] -第二封裝層，其位于所述太陽能電池的上方;及
[0023] 一第二玻璃層，其位于所述第二封裝層的上方，其中所述第一玻璃層、第二玻璃層 或兩者的空氣表面包含起伏結(jié)構(gòu)，所述起伏結(jié)構(gòu)的高度在50至300μπι之間。
[0024]以下針對(duì)本創(chuàng)作的太陽能電池模塊的各部分及技術(shù)特征做進(jìn)一步的說明。
[0025]本創(chuàng)作的太陽能電池模塊的配置可藉由圖IA或IB的示意圖表示，在本創(chuàng)作的具體 實(shí)施態(tài)樣中，101為第一玻璃層，102為第一封裝層，103為太陽能電池，在太陽能電池有空隙 106,104為第二封裝層，105為第二玻璃層，其中圖IA顯示第一玻璃層101具有起伏結(jié)構(gòu)，圖 IB顯示第一玻璃層101及第二玻璃層105皆具有起伏結(jié)構(gòu)。應(yīng)注意，圖IA或IB僅用于例示本 創(chuàng)作，并非限制本創(chuàng)作，所述圖IA或IB的各層厚度并非真正的比例。
[0026]本創(chuàng)作的第一玻璃層或第二玻璃層優(yōu)選為具有約0.7毫米至約2毫米的厚度。所述 的第二玻璃層為太陽光的入射面。本創(chuàng)作中的玻璃層所使用的玻璃優(yōu)選為鋼化玻璃。鋼化 玻璃可使用一種新型式的物理鋼化玻璃，其可藉由氣浮加熱及冷卻的處理程序制得。詳言 之，此種物理鋼化玻璃可在約600°C至約750°C，優(yōu)選為630°C至約700°C的氣浮加熱鋼化爐 (例如李賽克公司（LiSEC)生產(chǎn)的平板鋼化爐(flatbed tempering furnace)中加熱，再經(jīng) 由例如空氣噴嘴使其急速冷卻而制得。本文中，術(shù)語「氣浮加熱」是指物體經(jīng)過加熱爐或鋼 化爐時(shí)，利用氣浮的原理取代傳統(tǒng)滾軸的方式，使物體在加熱爐或鋼化爐中傳輸加熱。由于 以氣浮加熱方式鋼化玻璃時(shí)，玻璃與鋼化爐不直接接觸，因此不會(huì)造成玻璃的變形，而能適 用較薄的玻璃。更詳細(xì)的物理鋼化玻璃的制法可參考中國專利第201110198526.1號(hào)申請(qǐng)案 的內(nèi)容。適用于本創(chuàng)作的鋼化玻璃為透光超薄鋼化玻璃，其厚度優(yōu)選介于0.5毫米至2.5毫 米。適用于本創(chuàng)作的物理鋼化玻璃其具有約120Mpa至約300Mpa、優(yōu)選約150MPa至約250MPa 的抗壓強(qiáng)度，約120Mpa至約300Mpa、優(yōu)選約150MPa至約250MPa的抗彎強(qiáng)度及約90Mpa至約 180Mpa、優(yōu)選約IOOMPa至約150MPa的抗拉強(qiáng)度。
[0027] 本創(chuàng)作所述的起伏結(jié)構(gòu)目的在于使太陽能電池模塊增加散熱面積，更易于散熱， 所述起伏結(jié)構(gòu)可為散亂無周期性的結(jié)構(gòu)，或具有周期性且每一起伏的周期長度約0.2至 3mm，所述起伏結(jié)構(gòu)優(yōu)選為具有約100至約300μπι的高度，更佳具有130至約250μπι的高度，所 述起伏結(jié)構(gòu)的高度范圍可具有防塵的效果。所述起伏結(jié)構(gòu)可例如使用壓延、噴砂或化學(xué)蝕 刻等方式形成。所述起伏結(jié)構(gòu)的表面優(yōu)選可涂上易于清潔的涂料，例如，超清水涂料，其水 接觸角小于10度角;或超疏水材料，其水接觸角大于90度角。
[0028] 本創(chuàng)作的第一玻璃層、第二玻璃層或兩者的空氣表面(指非與封裝層相近的表面） 可進(jìn)一步包含一散熱鍍膜，所述散熱鍍膜的厚度為〇. IMi至50μπι之間，所述散熱鍍膜的材料 可為石墨烯。此外，使用于第一玻璃層的所述散熱鍍膜的材料亦可選用碳黑、鋁、或銀或其 組合。
[0029] 本創(chuàng)作的太陽能電池模塊所使用的封裝層材料主要是用以固定太陽能電池的光 電組件并對(duì)其提供物理上的保護(hù)，例如抗沖擊及防止水氣進(jìn)入等。本創(chuàng)作的太陽能電池組 件中的封裝層可使用任何公知的材料，包括聚乙稀醋酸乙稀酯(Ethylene Vinyl Acetate; EVA)、聚乙稀醇縮丁醛(Polyvinyl Butyral ;PVB)、薄膜離子型聚合物，如Dupont PV5400、 及娃氧樹脂，其中目前聚乙稀醋酸乙稀酯(Ethylene Vinyl Acetate;EVA)為使用最為廣泛 的太陽能電池板封裝層材料。EVA為一種熱固性樹脂，其固化后具有高透光、耐熱、耐低溫、 抗?jié)?、耐候等特性，且其與金屬、玻璃及塑料均有良好的接著性，又具有一定的彈性、耐沖擊 性及熱傳導(dǎo)性，因此為理想的太陽能電池封裝層材料。在本創(chuàng)作中，EVA中可包含針狀玻璃 纖維以增加散熱。
[0030] 在本創(chuàng)作中，所述太陽能電池位于第一封裝層及第二封裝層間，其種類并未有特 別限制，可使用單晶硅、多晶硅、非晶硅或薄膜太陽能電池等等。
[0031] 在本創(chuàng)作中，本創(chuàng)作的太陽能電池模塊優(yōu)選包含一傳導(dǎo)材料層，所述的傳導(dǎo)材料 層可位于第一玻璃層及第一封裝層之間、第一封裝層中、第二封裝層中及/或第二玻璃層及 第二封裝層之間，其中所述的傳導(dǎo)材料層的厚度為15至200μπι間，優(yōu)選厚度為20至100μπι，更 優(yōu)選厚度為20至60μπι間，所述的傳導(dǎo)材料層的材料優(yōu)選為高熱傳導(dǎo)率材料，可為包含摻雜 導(dǎo)熱粒子的SiO 2或AlO3層，其中所述導(dǎo)熱粒子包含金屬材料、氮化鋁、氮化硼、石墨烯或其組 合，所述導(dǎo)熱粒子具有約1至約IOMi的粒徑。所述傳導(dǎo)材料層的目的在于能使封裝層的熱能 更易于傳送至玻璃層。當(dāng)所述的導(dǎo)熱粒子包含金屬材料時(shí)，所述的傳導(dǎo)材料層僅能位于第 一玻璃層及第一封裝層之間或第一封裝層中，這是因?yàn)榻饘俨牧衔挥诘诙庋b層中及/或 第二玻璃層及第二封裝層之間時(shí)會(huì)影響所述太陽能電池的效率。
[0032] 在本創(chuàng)作中，所述散熱鍍膜及傳導(dǎo)材料層)形成于玻璃上的方式可使用本領(lǐng)域的 技術(shù)人員所習(xí)知的方法，例如干式鍍膜法（dry coating method)或濕式鍍膜法（wet coating method)，所述干式鍍膜法例如可為化學(xué)氣相沈積或物理氣相沈積法，所述濕式鍍 膜法例如可為：電鍍法、刮刀式涂布(knife coating)、滾輪涂布(roller coating)、流涂 (flow coating)、簾涂（curtain coating)、方定涂（spin coating)、噴霧式涂布（spray coating)、線桿涂布(bar coating)、狹縫式模壓涂布（slot die coating)、凸版印刷涂布 (gravure coating)、斜板式涂布(slide coating)或其它習(xí)知方法、或上述方法的組合。
[0033]在本創(chuàng)作的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述玻璃層為鋼化玻璃，其具有約120Mpa至約 300Mpa、優(yōu)選約150MPa至約250MPa的抗壓強(qiáng)度，約120Mpa至約300Mpa、優(yōu)選約150MPa至約 250MPa的抗彎強(qiáng)度及約90Mpa至約180Mpa、優(yōu)選約IOOMPa至約150MPa的抗拉強(qiáng)度。
[0034]在本創(chuàng)作的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述第一或第二封裝層系聚乙烯醋酸乙烯酯或聚 乙烯醇縮丁醛。
[0035] 在本創(chuàng)作的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述第一及第二封裝層厚度各約為0.3至0.9mm， 優(yōu)選各約為0.4至0.8mm。近年來，PR(Performance Ratio)值已成為太陽能電池模塊的一項(xiàng) 重要參數(shù)，其公式為PR=Yf/Yr，其中Yf為實(shí)際功率輸出值，Yr為理論功率輸出值。根據(jù)本創(chuàng) 作的一實(shí)施例，本創(chuàng)作的太陽能電池模塊相較于傳統(tǒng)太陽能模塊，其可降低運(yùn)作時(shí)的工作 溫度，并可增加PR值，有利于產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用。
[0036] 本創(chuàng)作一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的細(xì)節(jié)將于以下描述中予以闡述。根據(jù)這些描述和 權(quán)利要求書，將可容易地了解本創(chuàng)作的其他特征、目的和優(yōu)勢。
[0037] 實(shí)施例
[0038]實(shí)例1:制備本創(chuàng)作的太陽能模塊
[0039] 將玻璃壓延以形成具有起伏結(jié)構(gòu)的玻璃，再將壓延玻璃進(jìn)行物理鋼化，以形成鋼 化玻璃。取一2mm的具有起伏結(jié)構(gòu)的第一鋼化玻璃，應(yīng)用濕式鍍膜(wet coating)技術(shù)于第 一鋼化玻璃上形成厚度約50μπι材料為SiO2的傳導(dǎo)材料層，其中所述傳導(dǎo)材料層摻雜氮化硼 導(dǎo)熱粒子。以層壓方式于傳導(dǎo)材料層上形成材料為EVA的封裝層，以層壓方式將60個(gè)太陽能 電池片貼合于所述封裝層上，其中電池片的間距為2mm。接著以層壓方式將材料為EVA的另 一封裝層形成于所述太陽能電池上，再以層壓方式將2mm的第二鋼化玻璃形成于所述封裝 層上，最后制得本創(chuàng)作的太陽能電池模塊。
[0040] 實(shí)例2:對(duì)照功效
[00411取標(biāo)準(zhǔn)功率為245Wp的本創(chuàng)作的太陽能模塊及標(biāo)準(zhǔn)功率為245Wp的傳統(tǒng)太陽能模 ±#做對(duì)眧、風(fēng)諫為的瞎壬室外講桿石個(gè)小時(shí)的涮試.所徨結(jié)里加下耒，
[0043] 注:標(biāo)準(zhǔn)功率(Wp)為歐洲委員會(huì)定義的標(biāo)準(zhǔn)，其為輻射強(qiáng)度lOOOW/m2，大氣質(zhì)量AM 1.5，電池溫度25 °C條件下，太陽能電池的輸出功率。
[0044] 本創(chuàng)作所獲得的太陽能電池模塊，相較于傳統(tǒng)太陽能電池模塊，經(jīng)測試后發(fā)現(xiàn)具 有較低的上玻璃表面溫度及顯著高的PR值。
[0045] 實(shí)例3:長期測試數(shù)據(jù)
[0046] 取一雙玻太陽能模塊和本創(chuàng)作具有散熱功能的太陽能模塊做對(duì)照，兩模塊所選用 的材料大致相同，僅有玻璃背板不同，所述雙玻太陽能模塊具有以傳統(tǒng)氣浮方法所制備的 玻璃作為背板，而本創(chuàng)作的太陽能模塊具有壓花面朝外的散熱背板玻璃。經(jīng)測試后，發(fā)電量 的數(shù)據(jù)如下所示：
[0048] 注:測試地點(diǎn)為常州亞瑪頓的廠房屋頂，測試日期為2014年3月至6月。
[0049] 本創(chuàng)作所獲得的太陽能電池模塊，相較于所述的雙玻太陽能模塊，發(fā)現(xiàn)在測試期 間均具有較高的平均發(fā)電量(提升約1.5~1.9% )。
[0050] 雖然已參考說明性實(shí)施例描述了本創(chuàng)作，但應(yīng)理解，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可易于 實(shí)現(xiàn)的任何修改或更改將屬于本說明書和所附權(quán)利要求書的揭示內(nèi)容的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種太陽能電池模塊，該模塊包含： 一第一玻璃層； 一第一封裝層，其位于所述第一玻璃層的上方； 一太陽能電池，其位于所述第一封裝層的上方； 一第二封裝層，其位于所述太陽能電池的上方;及 一第二玻璃層，其位于所述第二封裝層的上方， 其中所述第一玻璃層、第二玻璃層或兩者的空氣表面包含起伏結(jié)構(gòu)，所述起伏結(jié)構(gòu)的 高度在50至300微米之間。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池模塊，其中所述第一玻璃層、第二玻璃層或兩者為 鋼化玻璃。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池模塊，其中所述第一玻璃層或第二玻璃層為具有 約0.7毫米至約2毫米的厚度。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池模塊，其中所述第一玻璃層、第二玻璃層或兩者的 空氣表面包含散熱鍍膜。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能電池模塊，其中所述散熱鍍膜系選自石墨烯。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池模塊，其中所述起伏結(jié)構(gòu)具有0.2至3毫米的周期 長度。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池模塊，其中所述第一玻璃層與第一封裝層之間、所 述第一封裝層中、所述第二封裝層中、及所述第二玻璃層與所述第二封裝層之間至少一者 包含厚度為15至200微米的傳導(dǎo)材料層。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能電池模塊，其中所述傳導(dǎo)材料層為摻雜導(dǎo)熱粒子的SiO2 或AlO3層，其中所述導(dǎo)熱粒子具有1至10微米的粒徑且包含氮化鋁、氮化硼、石墨烯或其組 合。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能電池模塊，其中所述第一玻璃層與第一封裝層之間或 所述第一封裝層中至少一者包含所述傳導(dǎo)材料層，所述傳導(dǎo)材料層為摻雜導(dǎo)熱粒子的SiO 2 或AlO3層，其中所述導(dǎo)熱粒子具有1至10微米的粒徑且包含金屬材料、氮化鋁、氮化硼、石墨 烯或其組合。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池模塊，其中所述第一封裝層或第二封裝層為聚乙 稀醋酸乙稀酯（Ethylene Vinyl Acetate ;EVA)、聚乙稀醇縮丁醛(Polyvinyl Butyral; PVB)、薄膜離子型聚合物或硅氧樹脂。
【文檔編號(hào)】H01L31/049GK205542823SQ201620114811
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年2月4日
【發(fā)明人】林俊良, 林金錫, 林金漢, 林于庭
【申請(qǐng)人】常州亞瑪頓股份有限公司