太陽能電池模塊的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種太陽能電池模塊，其包括太陽能電池元件、第一封裝膜、第二封裝膜、蓋板、背板以及多個熱輻射粒子。太陽能電池元件具有第一表面以及相對于第一表面的第二表面。第一封裝膜位于第一表面上，而第二封裝膜位于第二表面上。蓋板位于第一封裝膜上，且第一封裝膜位于太陽能電池元件與蓋板之間。背板位于第二封裝膜上，且第二封裝膜位于太陽能電池元件與背板之間，而熱輻射粒子分布于背板中。
【專利說明】太陽能電池模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型是有關(guān)于一種太陽能電池模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]在石化能源短缺以及能源需求量與日俱增的情況下，再生能源(Renewab I eenergy)的開發(fā)成為當(dāng)今非常重要的課題之一。再生能源泛指永續(xù)且無污染的天然能源，例如太陽能、風(fēng)能、水利能、潮汐能或是生質(zhì)能等，其中，太陽能的利用更是近幾年來在能源開發(fā)的研究上相當(dāng)重要且受歡迎的一環(huán)。
[0003]太陽能電池是一種能量轉(zhuǎn)換的光電元件(photovoltaic device),其在太陽光的照射下，將光的能量轉(zhuǎn)換成電能。太陽能電池的種類包括單晶硅、多晶硅、非晶硅、薄膜以及染料太陽能電池。以硅基太陽能電池為例，其是將高純度的半導(dǎo)體材料(硅)加入一些不純物使其呈現(xiàn)不同的性質(zhì)。當(dāng)太陽光照射到太陽能電池的半導(dǎo)體材料時，光子所提供的能量可能會把半導(dǎo)體中的電子激發(fā)出來，而產(chǎn)生電子-空穴對。電子與空穴會受到內(nèi)建電位的影響，而往反方向移動，其中空穴往電場的方向移動，而電子則往相反的方向移動。如果以導(dǎo)線將此太陽能電池與一負(fù)載(load)連接起來，形成一個回路(loop)就會有電流流過負(fù)載，這就是太陽能電池發(fā)電的原理，又稱為光伏效應(yīng)(photovoltaic effect)。
[0004]太陽能模塊在進行光電轉(zhuǎn)換的過程中以及太陽能模塊在太陽光的長期照射下會產(chǎn)生熱能，若無法有效地將熱能導(dǎo)出，將產(chǎn)生背熱問題，而導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率下降。隨著太陽能電池模塊日益地受眾人矚目且眾家廠商紛紛投入太陽能電池的市場，若欲提升產(chǎn)品的競爭力，太陽能電池模塊勢必須具備良好的散熱效果，以具有好的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0005]實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型提供一種散熱效果良好的太陽能電池模塊。
[0007]本實用新型的一種太陽能電池模塊，其包括太陽能電池元件、第一封裝膜、第二封裝膜、蓋板、背板以及多個熱輻射粒子。太陽能電池元件具有第一表面以及相對于第一表面的第二表面。第一封裝膜位于第一表面上，而第二封裝膜位于第二表面上。蓋板位于第一封裝膜上，且第一封裝膜位于太陽能電池元件與蓋板之間。背板位于第二封裝膜上，且第二封裝膜位于太陽能電池元件與背板之間，而熱輻射粒子分布于背板中。
[0008]在本實用新型的一實施例中，上述的背板為多層的堆疊層，且熱輻射粒子分布于堆疊層的至少一層之中。
[0009]在本實用新型的一實施例中，上述的熱輻射粒子的分布厚度在10納米(nanometer)至 100 微米(micrometer)之間。
[0010]在本實用新型的一實施例中，上述的太陽能電池元件包括第一電極層、光電轉(zhuǎn)換層、第二電極層以及多個金屬電極，其中光電轉(zhuǎn)換層具有上表面以及與上表面相對的下表面。第一電極層位于上表面上，而第二電極層位于下表面上。金屬電極位于下表面上且與第二電極層電性連接。
[0011]在本實用新型的一實施例中，上述的光電轉(zhuǎn)換層是P型摻雜層及N型摻雜層的堆疊結(jié)構(gòu)，或是P型摻雜層、本質(zhì)層、N型摻雜層的堆疊結(jié)構(gòu)。
[0012]在本實用新型的一實施例中，上述的太陽能電池模塊還包括位于第二電極層上的熱輻射層，且熱輻射層曝露出金屬電極。
[0013]在本實用新型的一實施例中，上述的熱輻射層包括多個熱輻射圖案，且各熱輻射圖案與相鄰的金屬電極分別維持間距。
[0014]在本實用新型的一實施例中，上述的熱輻射粒子還分布于第二封裝膜中。
[0015]基于上述，本實用新型的太陽能電池模塊可通過將熱輻射粒子設(shè)置在背板中，來將太陽能電池元件所產(chǎn)生的熱導(dǎo)出太陽能電池模塊外，藉此改善背熱問題，從而提升太陽能電池模塊的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0016]為讓本實用新型的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖式作詳細(xì)說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是依照本實用新型的第一實施例的一種太陽能電池模塊的剖面示意圖；
[0018]圖2是依照本實用新型的第二實施例的一種太陽能電池模塊的剖面示意圖；
[0019]圖3是依照本實用新型的第三實施例的一種太陽能電池模塊的剖面示意圖；
[0020]圖4是依照本實用新型的第四實施例的一種太陽能電池模塊的剖面示意圖。
[0021]附圖標(biāo)記說明:
[0022]100、200、300、400:太陽能電池模塊；
[0023]110:太陽能電池元件；
[0024]112:光電轉(zhuǎn)換層；
[0025]114:第一電極層；
[0026]116:第二電極層；
[0027]118:金屬電極；
[0028]120:第一封裝膜；
[0029]130:第二封裝膜；
[0030]140:蓋板；
[0031]150A、150B:背板；
[0032]310:熱輻射層；
[0033]312:熱輻射圖案；
[0034]10:背板的第一層；
[0035]20:背板的第二層；
[0036]30:背板的第三層；
[0037]40:背板的第四層；
[0038]P:熱輻射粒子；
[0039]S1:第一表面；
[0040]S2:第二表面；
[0041]SB:底面；
[0042]Sll:上表面；[0043]S22:下表面；
[0044]Dp:熱輻射粒子的分布厚度；
[0045]D30:背板的第三層的厚度；
[0046]D40:背板的第四層厚度；
[0047]G:間距。
【具體實施方式】
[0048]圖1是依照本實用新型的第一實施例的一種太陽能電池模塊的剖面示意圖。請參照圖1，本實施例的太陽能電池模塊100包括太陽能電池元件110、第一封裝膜120、第二封裝膜130、蓋板140、背板150A以及多個熱輻射粒子P。
[0049]具體地，本實施例的太陽能電池元件110可以是硅質(zhì)太陽能電池、化合物半導(dǎo)體太陽能電池、染料太陽能電池或薄膜太陽能電池，其中硅質(zhì)太陽能電池可包括單晶硅、多晶娃以及非晶娃太陽能電池。此外，太陽能電池兀件Iio具有第一表面SI以及相對于第一表面SI的第二表面S2。在本實施例中,第一表面SI例如是太陽能電池兀件110面向太陽光或環(huán)境光的表面，即一般所謂的受光面，而第二表面S2則為背對太陽光或環(huán)境光的表面，即一般所謂的非受光面或背光面。
[0050]第一封裝膜120位于第一表面SI上,而第二封裝膜130位于第二表面S2上。也就是說，太陽能電池元件110位于第一封裝膜120與第二封裝膜130之間。第一封裝膜120與第二封裝膜130例如是用來封裝一或多個太陽能電池元件110，以降低外在環(huán)境(例如水氣、溫度、紫外光等)對于太陽能電池元件110的影響。舉例而言，第一封裝膜120以及第二封裝膜130的材料可以是乙烯醋酸乙烯酯(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)、聚乙烯醇縮丁醒(Poly Vinyl Butyral, PVB)、聚烯烴(Polyolefin)、聚氨酯(Polyurethane)、娃氧燒(Silicone)或透明高分子絕緣接著膠材。
[0051]蓋板140位于第一封裝膜120上，且第一封裝膜120位于太陽能電池元件110與蓋板140之間。蓋板140例如用來保護位于其下的元件(例如太陽能電池元件110)，從而提升太陽能電池模塊100的信賴性。具體地，蓋板140例如是具有高光穿透率以及高結(jié)構(gòu)強度的基板。舉例而言，蓋板140可以是玻璃基板。
[0052]背板150A位于第二封裝膜130上，且第二封裝膜130位于太陽能電池元件110與背板150之間，而熱輻射粒子P位于背板150A中。背板150A例如可用來降低外在環(huán)境(例如水氣、溫度、紫外光等)對于太陽能電池元件110的影響。舉例而言，背板150A可以是多層的堆疊層，且這些熱輻射粒子P分布于堆疊層的至少一層之中。
[0053]具體地，本實施例的背板150A包括背板的第一層10、背板的第二層20以及背板的第三層30，其中背板的第二層20位于背板的第一層10與背板的第三層30之間，且背板的第一層10位于背板的第二層20與第二封裝膜130之間。也就是說，背板150A的背板的第一層10是設(shè)置在靠近第二封裝膜130的一側(cè)，而背板的第三層30是設(shè)置在遠(yuǎn)離第二封裝膜130的一側(cè)。
[0054]所述背板的第一層10、背板的第二層20以及背板的第三層30例如是分別由具有良好的絕緣性、阻水性、耐老化性的高分子層所構(gòu)成。一般常見的三層堆疊結(jié)構(gòu)例如是由聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene Difluoride, PVDF) / 聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethyleneter印hthalate，PET)/PVDF三層堆疊的結(jié)構(gòu)，其中背板的第一層10以及第三層30 (PVDF) 例如具有良好的抗環(huán)境侵蝕能力，而背板的第二層20例如具有良好的絕緣能力，且背板 的第一層10、背板的第二層20以及背板的第三層30例如是經(jīng)由粘著層而兩兩粘接。然 而，本實用新型并不用以限定背板150A的膜層數(shù)量、各膜層的堆疊方式或者是各膜層的 材質(zhì)。在其他實施例中，上述膜層(背板的第一層10、背板的第二層20以及背板的第三 層30)的材質(zhì)也可以選自于聚碳酸脂(polycarbonate, PC)、聚二氯乙烯(polyvinylidene chloride, PVDC)、環(huán)已二甲醇改性共聚酯(polyethylene terephthalate glycol, PETG)、 聚萘 二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate, PEN)、聚氟乙烯(polyvinyl fluoride, PVF)等高分子材料的其中一者或其組合的堆疊層。
[0055]由于熱輻射量與溫差呈現(xiàn)正相關(guān)，因此熱輻射粒子P若鄰近分布于背板150A與空 氣的接觸面則可具有較為顯著的散熱效果。在本實施例中，熱輻射粒子P例如是以摻雜的 方式形成于背板的第三層30中與空氣接觸的一側(cè)，也就是熱輻射粒子P鄰近分布于背板 150A的底面SB。如此一來，熱輻射粒子P可將太陽能電池元件110的熱以熱輻射的方式導(dǎo) 出太陽能電池模塊100外，藉此改善背熱問題，從而提升太陽能電池模塊100的光電轉(zhuǎn)換效 率。需說明的是，本實用新型并不用以限定熱輻射粒子P所分布的膜層數(shù)量或位置。在其 他實施例中，熱輻射粒子P也可以摻雜于背板的第一層10或背板的第二層20中，又或者， 熱輻射粒子P也可以摻雜于背板的第一層10、背板的第二層20以及背板的第三層30其中 至少兩者中而達到散熱效果。
[0056]本實施例的熱輻射粒子P例如為碳化硅(SiC)微粒子，且熱輻射粒子P的分布厚 度Dp小于或等于背板的第三層30的厚度D30。所述分布厚度Dp指的是熱輻射粒子P分布 區(qū)域中最上層的熱輻射粒子P與最下層的熱輻射粒子P之間的最短距離。在本實施例中， 熱輻射粒子P的分布厚度Dp例如是在10納米至100微米之間。
[0057]圖2是依照本實用新型的第二實施例的一種太陽能電池模塊的剖面示意圖。請參 照圖2，本實施例的太陽能電池模塊200與圖1中的太陽能電池模塊100具有相似的結(jié)構(gòu)以 及相似的膜層，兩者的主要差異在于本實施例的太陽能電池模塊200的背板150B除了上述 的背板的第一層10、背板的第二層20以及背板的第三層30之外，還包括背板的第四層40， 其中熱輻射粒子P分布于背板的第四層40中，且本實施例的背板的第三層30位于背板的 第二層20與背板的第四層40之間。也就是說，本實施例中背板的第四層40位于太陽能電 池模塊200的底面。
[0058]具體地，本實施例可通過將熱輻射粒子P摻雜在高分子基質(zhì)(例如是由樹脂所形 成的背板第四層40)中，再以涂布或貼附的方式形成于背板150B的底面SB。如此一來，熱 輻射粒子P可將太陽能電池元件110的熱以熱輻射的方式導(dǎo)出太陽能電池模塊200外，藉 此改善背熱問題，從而提升太陽能電池模塊200的光電轉(zhuǎn)換效率。需說明的是，本實用新型 并不用以限定熱輻射粒子P所分布的背板第四層40的配置位置或是背板的第四層40的數(shù) 量。在其他實施例中，背板的第四層40也可以位于背板的第二層20與背板的第三層30之 間或位于背板的第一層10與背板的第二層20之間，又或者是背板的第一層10、背板的第二 層20以及背板的第三層30兩兩膜層之間而達到散熱效果。此外，本實施例的熱輻射粒子 P的分布厚度Dp例如是在10納米至100微米之間。
[0059]圖3是依照本實用新型的第三實施例的一種太陽能電池模塊的剖面示意圖。請參照圖3，本實施例的太陽能電池模塊300具有與圖1中的太陽能電池模塊100以及圖2中 的太陽能電池模塊200相似的結(jié)構(gòu)以及相似的膜層，其中本實施例的背板150可采用圖1 中的背板150A或圖2中的背板150B的架構(gòu)。也就是說，本實施例的背板150可以是以摻 雜、涂布或貼附的方式使熱輻射粒子P分布于背板150中。另外，太陽能電池模塊300與太 陽能電池模塊100、200的主要差異在于，本實施例的太陽能電池模塊300還包括熱輻射層 310，其中熱輻射層310位于太陽能電池元件110的第二表面S2的部份區(qū)域上。
[0060]具體地，本實施例的太陽能電池元件110例如包括光電轉(zhuǎn)換層112、第一電極層 114、第二電極層116以及多個金屬電極118。光電轉(zhuǎn)換層112具有上表面Sll以及與上表 面Sll相對的下表面S22,其中第一電極層114位于上表面Sll上,而第二電極層116位于 下表面S22上。此外,金屬電極118位于下表面S22上且與第二電極層116電性連接。
[0061]光電轉(zhuǎn)換層112可以是P型摻雜層及N型摻雜層的堆疊結(jié)構(gòu)，或是P型摻雜層、本 質(zhì)層、N型摻雜層的堆疊結(jié)構(gòu)。此外，光電轉(zhuǎn)換層112的上表面Sll及下表面S22可以為織 化(textured)表面(即圖3中的鋸齒狀表面)，以提高太陽光的吸收，但本實用新型并不限 定光電轉(zhuǎn)換層112的上表面Sll及下表面S22需為織化表面。
[0062]由于第一電極層114設(shè)置于光電轉(zhuǎn)換層112的上表面Sll (即光電轉(zhuǎn)換層112的受 光面)，且第一電極層114通常為導(dǎo)電良好的金屬材質(zhì)，因此，為減少金屬材質(zhì)的第一電極 層114屏蔽入射光的比例，第一電極層114可設(shè)計成具有特殊圖案的結(jié)構(gòu)。具體地，第一電 極層114可包括橫貫光電轉(zhuǎn)換層112的匯流電極(busbar)以及由匯流電極延伸出多條很 細(xì)的指狀電極(finger)，其中匯流電極例如是沿第一方向延伸且沿第二方向排列，而指狀 電極沿第二方向延伸且沿第一方向排列。一般而言，匯流電極與指狀電極垂直設(shè)置，也就是 說，第一方向垂直于第二方向，但本發(fā)明不用以限定第一方向與第二方向所夾的角度以及 第一電極層114的圖案。在其他實施例中，第一電極層114的圖案也可以是格子狀、條紋狀 或其他適于收集載子的圖案?；蛘撸柲茈姵卦?10可以是背接觸式(back contact) 太陽能電池元件，通過匯流電極的背面化，來減少受光面的第一電極層114屏蔽入射光的 比例。
[0063]第二電極層116例如為一般所謂的后表面電場(Back Surface Field, BSF)金屬 層，其可用來增加載子的收集以及回收未被吸收的光子。此外，金屬電極118例如可用來 匯集第二電極層116所收集的電流。
[0064]熱輻射層310位于第二電極層116上，且熱輻射層310曝露出金屬電極118。在本 實施例中，熱輻射層310包括多個熱輻射粒子，且所述熱輻射粒子例如是碳化硅微粒子。
[0065]進一步而言，本實施例的熱輻射層310包括多個熱輻射圖案312，且各熱輻射圖案 312與相鄰的金屬電極118分別維持間距G。如此一來，在后續(xù)進行焊接制程以串聯(lián)多個太 陽能電池元件110時，可降低破片的問題，并提升太陽能電池模塊300的良率。
[0066]在本實施例中，熱輻射圖案312例如是以網(wǎng)版印刷的方式來形成。透過間距G的 設(shè)置，可提供制作熱輻射層310的網(wǎng)板(未繪示)與金屬電極118對位時的裕度。如此一來， 在對位上若稍有偏差，也不易影響太陽能電池模塊300的良率。再者，由于熱輻射層310的 圖案可透過網(wǎng)版上預(yù)留的圖案來調(diào)變，因此當(dāng)金屬電極118的圖案改變時，通過改變網(wǎng)版 上預(yù)留的圖案，即可調(diào)變熱輻射圖案312。也就是說，本實施例的太陽能電池模塊300的熱 輻射層310在圖案調(diào)變上具有相對高的裕度。[0067]在本實施例中，熱輻射粒子P在背板150中的分布平面例如是平行于熱輻射層310。因此，本實施例的太陽能電池模塊300可通過熱輻射層310與分布在背板150中的熱福射粒子P所產(chǎn)生的熱稱合(thermal coupling)效應(yīng)來有效地將太陽能電池元件110的熱導(dǎo)出太陽能電池模塊300外，藉此改善背熱問題，使太陽能電池元件110能夠有效地散熱，從而使太陽能電池模塊300的光電轉(zhuǎn)換效率有效地提升。
[0068]圖4是依照本實用新型的第四實施例的一種太陽能電池模塊的剖面示意圖。請參照圖4，本實施例的太陽能電池模塊400具有與圖1中的太陽能電池模塊100以及圖2中的太陽能電池模塊200相似的結(jié)構(gòu)以及相似的膜層，其中本實施例的背板150可采用圖1中的背板150A或圖2中的背板150B的架構(gòu)。另外，太陽能電池模塊400與太陽能電池模塊100,200的主要差異在于，本實施例的太陽能電池模塊400的熱輻射粒子P還分布于第二封裝膜130中。
[0069]在本實施例中，熱輻射粒子P例如是均勻地分布在第二封裝膜130中。此外，在背板150以及第二封裝膜130中的熱輻射粒子P的分布平面例如是彼此平行。因此，本實施例的太陽能電池模塊400可通過分布在第二封裝膜130以及背板150中的熱輻射粒子P所產(chǎn)生的熱稱合(thermal coupling)效應(yīng)來有效地將太陽能電池元件110的熱導(dǎo)出太陽能電池模塊400外，藉此改善背熱問題，使太陽能電池元件110能夠有效地散熱，從而使太陽能電池模塊400的光電轉(zhuǎn)換效率有效地提升。
[0070]綜上所述，本實用新型的太陽能電池模塊可通過將熱輻射粒子設(shè)置在背板中，來將太陽能電池元件所產(chǎn)生的熱導(dǎo)出太陽能電池模塊外，藉此改善背熱問題，從而提升太陽能電池模塊的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0071]最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能電池模塊，其特征在于，包括:一太陽能電池兀件，具有一第一表面以及一相對于該第一表面的第二表面；一第一封裝膜，位于該第一表面上；一第二封裝膜，位于該第二表面上；一蓋板，位于該第一封裝膜上，且該第一封裝膜位于該太陽能電池元件與該蓋板之間；一背板，位于該第二封裝膜上，且該第二封裝膜位于該太陽能電池元件與該背板之間；以及多個熱福射粒子，分布于該背板中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池模塊，其特征在于，該背板為多層的堆疊層，且該 些熱輻射粒子分布于該堆疊層的至少一層之中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池模塊，其特征在于，該些熱輻射粒子的分布厚度 在10納米至100微米之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池模塊，其特征在于，該太陽能電池元件包括一第 一電極層、一光電轉(zhuǎn)換層、一第二電極層以及多個金屬電極，其中該光電轉(zhuǎn)換層具有一上表 面以及一與該上表面相對的一下表面，該第一電極層位于該上表面上，而該第二電極層位 于該下表面上，該些金屬電極位于該下表面上且與該第二電極層電性連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能電池模塊，其特征在于，該光電轉(zhuǎn)換層是P型摻雜層及 N型摻雜層的堆疊結(jié)構(gòu)，或是P型摻雜層、本質(zhì)層、N型摻雜層的堆疊結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能電池模塊，其特征在于，還包括一熱輻射層，該熱輻射 層位于該第二電極層上，且該熱輻射層曝露出該些金屬電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能電池模塊，其特征在于，該熱輻射層包括多個熱輻射 圖案，且各該熱輻射圖案與相鄰的該些金屬電極分別維持一間距。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池模塊，其特征在于，該些熱輻射粒子還分布于該 第二封裝膜中。
【文檔編號】B32B5/16GK203423207SQ201320394755
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月13日
【發(fā)明者】王政烈, 張祐瑋, 楊筑倩 申請人:有成精密股份有限公司