專利名稱：太陽電池單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具備通過太陽光發(fā)電的太陽電池模塊的太陽電池板，尤其涉及一種能夠提高能量轉(zhuǎn)換效率的太陽電池單元。
背景技術(shù)：
太陽電池模塊根據(jù)日照量而增大發(fā)電功率，但是當(dāng)太陽電池模塊自身的溫度上升 時(shí)，能量轉(zhuǎn)換效率與溫度上升成比例地下降。因此，在夏季這樣日照量最多的季節(jié)，存在由 太陽電池模塊自身的溫度上升引起的無法得到最大功率這樣的問題。考慮這樣的情況，提 出以下所示的太陽電池單元。(1) 一種提案，太陽電池單元包括在玻璃基板上鋪滿多個(gè)太陽電池單體并一體化 而得到的太陽電池模塊、保持太陽電池模塊的框狀的保持架、由鋁形成且粘貼在太陽電池 模塊背面的多個(gè)冷卻散熱片，為了能夠向上述冷卻散熱片通風(fēng)，在上述保持架上分別形成 有多個(gè)通風(fēng)口(參照下述專利文獻(xiàn)1)。(2)另一種提案太陽電池單元包括太陽電池模塊和由鋁合金形成且保持上述太 陽電池模塊的保持架，上述保持架上具有冷卻上述太陽電池模塊的制冷劑用的多個(gè)制冷劑 流路(參照下述專利文獻(xiàn)2)。專利文獻(xiàn)1 日本特開平9-83003號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2000-114574號(hào)公報(bào)由于設(shè)置有上述(1)中所示的冷卻散熱片或上述(2)中所示的制冷劑流路的保持 架由導(dǎo)熱率高的鋁或鋁合金形成，因此認(rèn)為能夠使太陽電池模塊的熱量充分地散熱，但是， 實(shí)際上，在上述(1)、(2)所示的發(fā)明中，無法使太陽電池模塊的熱量充分地散熱。這是由 于，在由鋁等形成的保持架和冷卻散熱片(散熱構(gòu)件)的表面存在細(xì)小的凹凸，若仔細(xì)觀 察，太陽電池模塊與散熱構(gòu)件沒有密接，因此，如圖14所示，在太陽電池模塊52與散熱構(gòu)件 54之間存在導(dǎo)熱率低的空氣層[空氣的導(dǎo)熱率0.0241W/(m*K)]55。因此，散熱構(gòu)件54即 使使用導(dǎo)熱率高的鋁、銅等，由于存在上述空氣層55，因此也不能夠使太陽電池模塊52的 熱量充分地散熱，存在能量轉(zhuǎn)換效率下降這樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述情況，其目的在于提供一種太陽電池單元，該太陽電池單元通過 抑制在熱傳遞路徑內(nèi)存在導(dǎo)熱率低的空氣層的情況，使太陽電池模塊的熱量充分地散熱， 從而抑制太陽電池模塊的溫度上升，其結(jié)果是能夠使能量轉(zhuǎn)換效率飛躍性地提高。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，太陽電池單元具備太陽電池模塊和設(shè)置在該太陽電池模塊的 背面且負(fù)責(zé)太陽電池模塊的散熱的散熱機(jī)構(gòu)，所述太陽電池單元的特征在于，將含有膨脹 石墨的熱傳遞板夾設(shè)在所述太陽電池模塊與所述散熱構(gòu)件之間，且在加壓狀態(tài)下將該熱傳 遞板安裝在太陽電池模塊及所述散熱機(jī)構(gòu)上。如上述結(jié)構(gòu)所示，若預(yù)先將含有膨脹石墨的熱傳遞板夾設(shè)在太陽電池模塊與散熱機(jī)構(gòu)之間，則能夠通過熱傳遞板將太陽電池模塊的熱量向散熱機(jī)構(gòu)傳遞。在該情況下，由于 當(dāng)使含有膨脹石墨的熱傳遞板處于加壓狀態(tài)時(shí)，該板能夠變形，因此提高了熱傳遞板與太 陽電池模塊、及熱傳遞板與散熱機(jī)構(gòu)的密接性，從而能夠抑制在太陽電池模塊與散熱機(jī)構(gòu) 之間存在導(dǎo)熱率低的空氣層的情況。因此，由于能夠使太陽電池模塊的熱量充分地向散熱 機(jī)構(gòu)傳遞，因此抑制了太陽電池模塊的溫度上升，其結(jié)果是，能夠使能量轉(zhuǎn)換效率飛躍性地提尚。優(yōu)選將所述散熱機(jī)構(gòu)形成板狀且在該散熱機(jī)構(gòu)和所述太陽電池模塊的背面之間 夾持所述熱傳遞板的結(jié)構(gòu)。若為上述結(jié)構(gòu)，由于通過太陽電池模塊的自重，使熱傳遞板與太陽電池模塊及散 熱機(jī)構(gòu)的密接性提高，因此通過簡單的方法能夠發(fā)揮上述的作用效果。優(yōu)選在所述散熱機(jī)構(gòu)的與熱傳遞板相接的面的相反側(cè)的面上形成有冷卻散熱片。若為上述結(jié)構(gòu)，則由于形成在散熱機(jī)構(gòu)上的冷卻散熱片的存在，而能夠使太陽電 池單元的冷卻效率進(jìn)一步提高。優(yōu)選在所述散熱機(jī)構(gòu)的內(nèi)部設(shè)置有用于流動(dòng)制冷劑的制冷劑流路。若為上述結(jié)構(gòu)，則由于在制冷劑流路中流動(dòng)的制冷劑的存在，而能夠使太陽電池 單元的冷卻效率進(jìn)一步提高。一種太陽電池單元，具備太陽電池模塊和設(shè)置在該太陽電池模塊的背面且負(fù)責(zé)太 陽電池模塊的散熱的散熱機(jī)構(gòu)，所述太陽電池單元件的特征在于，使用含有膨脹石墨的熱 傳遞板作為散熱機(jī)構(gòu)，且在加壓狀態(tài)下將該熱傳遞板安裝在太陽電池模塊上。也可以不必另外設(shè)置的上述那樣的散熱機(jī)構(gòu)，而將含有膨脹石墨的熱傳遞板兼用 作散熱機(jī)構(gòu)。這是由于熱傳遞板熱容量小，而通過輻射能夠散熱的緣故。若為這樣的結(jié)構(gòu)， 由于與由鋁等形成的散熱機(jī)構(gòu)相比，含有膨脹石墨的熱傳遞板極為輕量，因此能夠?qū)崿F(xiàn)太 陽電池單元自身的輕量化。因此，提高了太陽電池單元的搬運(yùn)時(shí)、安裝時(shí)的操作性，并且由 于太陽電池單元的構(gòu)件個(gè)數(shù)變少，因此能夠?qū)崿F(xiàn)太陽電池單元的低成本化。但是，若不在加壓狀態(tài)下在太陽電池模塊上安裝熱傳遞板，則在熱傳遞板和太陽 電池模塊之間存在空氣層。因此，需要在加壓狀態(tài)下將熱傳遞板安裝在太陽電池模塊上，或 通粘結(jié)劑或粘附劑使其密接。對(duì)所述熱傳遞板的加壓力優(yōu)選為0. 5MPa以上10. OMPa以下。如此進(jìn)行限制是由于，當(dāng)對(duì)熱傳遞板的加壓力不足0. 5MPa時(shí)，熱傳遞板的變形不 充分，無法充分地提高熱傳遞板與太陽電池模塊或散熱構(gòu)件的密接性，從而存在無法抑制 在太陽電池模塊與散熱機(jī)構(gòu)之間等存在導(dǎo)熱率低的空氣層的情況。其結(jié)果是，存在無法充 分提高太陽電池單元的能量轉(zhuǎn)換效率的情況。另一方面，當(dāng)超過10. OMPa時(shí)，存在太陽電池 模塊破損的情況。所述熱傳遞板的體積密度優(yōu)選為1. OMg/m3以下。如此進(jìn)行限制是由于，當(dāng)熱傳遞板的體積密度超過1. OMg/m3時(shí)，雖然熱傳遞板的 導(dǎo)熱率和強(qiáng)度變高，但是由于熱傳遞板的柔性降低，因此熱傳遞板與太陽電池模塊或散熱 機(jī)構(gòu)的密接性降低，從而存在太陽電池模塊的冷卻效率降低的情況。一種太陽電池單元，具備太陽電池模塊和設(shè)置在該太陽電池模塊的背面且負(fù)責(zé)太 陽電池模塊的散熱的散熱機(jī)構(gòu)，所述太陽電池單元的特征在于，使用含有膨脹石墨的熱傳遞板作為散熱機(jī)構(gòu)，且將該熱傳遞板粘貼在太陽電池模塊上。若為這樣的結(jié)構(gòu)，僅將熱傳遞板粘貼在太陽電池模塊上就能夠通過熱傳遞板散 熱，并且，能夠?qū)崿F(xiàn)太陽電池單元自身的輕量化。此外，粘貼這兩者時(shí)使用粘結(jié)劑或粘附劑 即可，但是當(dāng)粘結(jié)劑或粘附劑的粘度過大時(shí)，無法填補(bǔ)太陽電池模塊的凹凸，而在太陽電池 模塊與熱傳遞板之間產(chǎn)生空氣層，因此粘度優(yōu)選為1000Pa*s以下。另外，當(dāng)粘結(jié)劑或粘附 劑的導(dǎo)熱率過低時(shí)，存在散熱性不充分的情況，因此粘結(jié)劑或粘附劑的導(dǎo)熱率優(yōu)選為0. 5W/ (m K)以上。所述熱傳遞板的體積密度優(yōu)選為1. OMg/m3以上2. OMg/m3以下。如此進(jìn)行限制是由于，當(dāng)熱傳遞板的體積密度不足1. OMg/m3時(shí)，存在熱傳遞板的 導(dǎo)熱率低，太陽電池模塊的冷卻效率下降，或熱傳遞板的強(qiáng)度下降，從而熱傳遞板安裝時(shí)的 操作性下降的情況。另一方面，當(dāng)熱傳遞板的體積密度超過2. OMg/m3時(shí)，存在熱傳遞板的 柔性下降的情況。所述熱傳遞板的厚度優(yōu)選為0. 1mm以上3. Omm以下。如此進(jìn)行限制是由于，當(dāng)熱傳遞板的厚度超過3. Omm時(shí)，雖然熱傳遞板的強(qiáng)度變 高，但是熱傳遞板的熱傳遞性下降，從而存在太陽電池模塊的冷卻效率下降的情況。另一方 面是由于，當(dāng)熱傳遞板的厚度不足0. 1mm時(shí)，雖然熱傳遞板的熱傳遞性變高，但是熱傳遞板 的強(qiáng)度降低，從而存在熱傳遞板安裝時(shí)的操作性降低的情況。發(fā)明效果如以上說明所示，根據(jù)本發(fā)明，通過抑制在熱傳遞路徑內(nèi)存在導(dǎo)熱率低的空氣層 的情況，使太陽電池模塊的熱量充分地散熱而抑制太陽電池模塊的溫度上升，因此，能夠起 到使太陽電池單元的能量轉(zhuǎn)換效率飛躍性地提高這樣良好的效果。


圖1是本發(fā)明的太陽電池單元的立體圖。圖2是圖1的A-A線向視剖面圖。圖3是本發(fā)明的太陽電池單元的太陽電池模塊、熱傳遞板及散熱構(gòu)件的界面附近 的放大剖面圖。圖4是示出本發(fā)明的太陽電池單元的變形例的剖面圖。圖5是示出本發(fā)明的太陽電池單元的另一變形例的剖面圖。圖6是示出本發(fā)明的太陽電池單元的又一變形例的剖面圖。圖7是示出本發(fā)明的太陽電池單元的又一變形例的剖面圖。圖8是示出在本發(fā)明的太陽電池單元上配置了夾緊部的狀態(tài)的剖面圖。圖9是太陽電池模塊的俯視圖。圖10是在太陽電池模塊的背面粘貼了不銹鋼板時(shí)的后視圖。圖11是在粘帖于太陽電池模塊的背面的不銹鋼板上還粘貼了由膨脹石墨等形成 的熱傳遞板及鋁板時(shí)的后視圖。圖12是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)的簡要說明圖。圖13是示出實(shí)施例的太陽電池模塊與比較例的太陽電池模塊中的時(shí)間與溫度的 關(guān)系的圖形。
圖14是背景技術(shù)的太陽電池單元中的太陽電池模塊、熱傳遞板及散熱構(gòu)件的界 面附近的放大剖面圖。符號(hào)說明1太陽電池單元；2太陽電池模塊；3熱傳遞板；4散熱構(gòu)件(散熱機(jī)構(gòu))。
具體實(shí)施例方式接下來，基于附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。本發(fā)明的熱傳遞板是為了冷卻作為發(fā)熱體的太陽電池模塊而使用的構(gòu)件，其特征 在于，通過大致區(qū)分而形成以下的結(jié)構(gòu)，使熱電阻減少，實(shí)現(xiàn)熱傳遞性的提高。(1)在太陽電池模塊和散熱器等散熱構(gòu)件(散熱機(jī)構(gòu))之間以加壓狀態(tài)配置有熱 傳遞板。(2)在太陽電池模塊的背面粘貼有作為散熱構(gòu)件的熱傳遞板。(3)在太陽電池模塊的背面以加壓狀態(tài)配置有作為散熱構(gòu)件的熱傳遞板。此外，所謂上述熱電阻是在接受來自發(fā)熱體的熱量的供給的構(gòu)件中，將分離的兩 點(diǎn)間的溫度差除以發(fā)熱體的發(fā)熱量而得到的值，當(dāng)使用圖2進(jìn)行說明時(shí)，相當(dāng)于將B點(diǎn)的溫 度減去C點(diǎn)的溫度的值即B點(diǎn)與C點(diǎn)的溫度差除以發(fā)熱體(太陽電池模塊2)的發(fā)熱量而 得到的值。在此，對(duì)于上述(1) (3)所示的太陽電池單元，對(duì)每個(gè)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容進(jìn)行說明。(1)所示的太陽電池單元的結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)的太陽電池單元使用的熱傳遞板是將膨脹石墨形成板狀的構(gòu)件，其厚度為 0. Imm以上3. Omm以下，體積密度為0. 3Mg/m3以上1. OMg/m3以下，其中膨脹石墨是通過將 天然石墨或緩存石墨々-黒鉛)等浸漬于硫酸或硝酸等液體中后，在400°C以上進(jìn) 行熱處理而形成的。膨脹石墨形成為芋蟲狀或纖維狀，即，其軸向的長度比徑向的長度長，例如，其軸 向的長度為Imm左右，且徑向的長度為300μπι左右。并且，在本發(fā)明的熱傳遞板內(nèi)部，上述 那樣的膨脹石墨彼此纏繞。此外，本發(fā)明的熱傳遞板可以僅由上述那樣的膨脹石墨形成，但是，也可以混合有 少許(例如，5%左右)酚醛樹脂或橡膠成分等粘合劑。此外，由上述那樣的膨脹石墨形成 本發(fā)明的熱傳遞板的方法并未特別限定。在此，若在太陽電池模塊和散熱器等散熱構(gòu)件之間配置熱傳遞板，則能夠?qū)崿F(xiàn)本 發(fā)明的目的，但是若限制熱傳遞板的體積密度，則認(rèn)為更能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的。因此，從 熱傳遞板的體積密度這樣的觀點(diǎn)試著進(jìn)行考察。由膨脹石墨形成的膨脹石墨板增加了體積密度，并且提高了面方向的導(dǎo)熱率，而另一方面柔性下降。因此，根據(jù)膨脹石墨板的用途調(diào)整膨脹石墨板的體積密度，通常，作為 熱傳遞板使用的膨脹石墨板重視導(dǎo)熱性，以體積密度高(例如，1. 3Mg/m3以上)的方式構(gòu) 成，與此相對(duì)，作為壁等隔熱件或電磁波屏蔽件使用的膨脹石墨板以體積密度低(例如，l.OMg/m3以下)的方式構(gòu)成。在此，當(dāng)對(duì)在本發(fā)明的熱傳遞板上使用膨脹石墨板的情況進(jìn)行考慮時(shí)，優(yōu)選構(gòu)成 為在重視柔性的同時(shí)也考慮導(dǎo)熱性。這是由于，當(dāng)欠缺導(dǎo)熱性時(shí)，熱傳遞板本來的功能無法 充分發(fā)揮，因此無法將太陽電池模塊的熱量充分地向散熱構(gòu)件傳遞，而另一方面，當(dāng)欠缺柔 性時(shí)，由于無法抑制在熱傳遞路徑內(nèi)存在導(dǎo)熱率低的空氣層的情況，因此仍然無法將太陽 電池模塊的熱量充分地向散熱構(gòu)件傳遞。此外，與導(dǎo)熱性相比，重視柔性是由于，若膨脹石墨板的體積密度過小(不足 0. 3Mg/m3)，則厚度方向的導(dǎo)熱率為5W/(m K)以上，能夠充分地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，與此相 對(duì)，若上述的空氣的導(dǎo)熱率極低
，則在熱傳遞路徑內(nèi)存在空氣層，熱傳遞 被顯著地阻礙，無法實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。若考慮以上情況，通過將熱傳遞板的體積密度限制在1. OMg/m3以下(優(yōu)選0. 9Mg/ m3以下，更優(yōu)選0. 8Mg/m3以下)，能夠確保熱傳遞板的柔性，由此，付與相對(duì)于凹凸的隨動(dòng) 性，從而能夠抑制在熱傳遞路徑內(nèi)存在空氣層的情況。但是，當(dāng)熱傳遞板的體積密度不足 0. 3Mg/m3時(shí)，雖然熱傳遞板的柔性高，但是熱傳遞板的面方向的導(dǎo)熱率變低，太陽電池模塊 的冷卻效率降低，或熱傳遞板的強(qiáng)度降低，從而存在熱傳遞板安裝時(shí)的操作性降低的情況。 因此，熱傳遞板的體積密度優(yōu)選為0. 3Mg/m3以上。接下來，若從對(duì)熱傳遞板加壓力這樣的觀點(diǎn)試著進(jìn)行考察，則對(duì)熱傳遞板的加壓 力優(yōu)選為0. 3MPa以上10. OMPa以下。這是由于，當(dāng)對(duì)熱傳遞板的加壓力不足0. 3MPa時(shí)，熱傳遞板的變形不充分，無法 充分提高熱傳遞板與太陽電池模塊、或熱傳遞板與散熱構(gòu)件的密接性，從而無法抑制在熱 傳遞路徑內(nèi)存在導(dǎo)熱率低的空氣層的情況，其結(jié)果是，存在無法充分提高太陽電池單元的 能量轉(zhuǎn)換效率的情況。另一方面，當(dāng)超過10. OMPa時(shí)，存在太陽電池模塊破損的情況。并且，若從熱傳遞板的厚度這樣的觀點(diǎn)試著進(jìn)行考察，則上述熱傳遞板的厚度優(yōu) 選為0. 1mm以上3. 0mm以下。這是由于，當(dāng)熱傳遞板的厚度超過3. 0mm時(shí)，雖然熱傳遞板的強(qiáng)度變高，但是熱傳 遞板的熱傳遞性降低，從而存在太陽電池模塊的冷卻效率降低的情況，另一方面，當(dāng)熱傳遞 板的厚度不足0. 1mm時(shí)，雖然熱傳遞板的熱傳遞性變高，但是熱傳遞板的強(qiáng)度降低，從而存 在熱傳遞板安裝時(shí)的操作性降低的情況。接下來，基于圖1 圖3，對(duì)(1)所示的太陽電池單元的結(jié)構(gòu)進(jìn)行以下說明。此外， 圖1是太陽電池單元的立體圖，圖2是圖1的A-A線向視剖面圖，圖3是界面附近的放大剖 面圖。在上述圖1 圖3中，1是太陽電池單元，2是太陽電池模塊，3是熱傳遞板，4是散熱 構(gòu)件，5是型箱。如圖1及圖2所示，以夾設(shè)在太陽電池模塊2和散熱構(gòu)件4之間的狀態(tài)配置熱傳 遞板3。于是，通過太陽電池模塊2的自重，熱傳遞板3在被太陽電池模塊2和散熱構(gòu)件4 夾著的狀態(tài)下被加壓。當(dāng)形成這樣的狀態(tài)時(shí)，熱傳遞板3的厚度變小，但是隨著厚度變小， 熱傳遞板3與太陽電池模塊2及散熱構(gòu)件4的密接性提高。其理由是由于構(gòu)成熱傳遞板3 的膨脹石墨彼此之間存在空隙，因此在壓縮的過程中，位于熱傳遞板3表面的膨脹石墨侵 入太陽電池模塊2和散熱構(gòu)件4的表面上存在的凹凸內(nèi)的緣故。此外，這樣的現(xiàn)象在使用 膨脹石墨彼此之間的空隙大的體積密度為1. OMg/m3以下的熱傳遞板3的情況下顯著。
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并且，當(dāng)形成上述那樣的狀態(tài)時(shí)，如圖3所示，由于能夠抑制在太陽電池模塊2與 熱傳遞板3之間及熱傳遞板3與散熱構(gòu)件4之間產(chǎn)生空氣層的情況，因此使熱傳遞路徑的 熱電阻飛躍性地變小。其結(jié)果是，太陽電池模塊2的冷卻效率變高，能夠抑制太陽電池模塊 2的溫度上升，因此能夠使太陽電池模塊2的能量轉(zhuǎn)換效率飛躍性地提高。此外，若為上述結(jié)構(gòu)，由于只是以夾設(shè)在太陽電池模塊2和散熱構(gòu)件4之間的狀態(tài) 配置熱傳遞板3，因此在需要更換熱傳遞板3時(shí)，能夠容易進(jìn)行更換。另外，由于上述那樣制作的熱傳遞板3的面方向的導(dǎo)熱率為50 200W/(m -K)左 右，與厚度方向的導(dǎo)熱率相比變得非常大，因此能夠使熱傳遞板3的面方向的溫度分布保 持大致均勻。因此，能夠防止在熱傳遞板3或太陽電池模塊2及散熱構(gòu)件4上形成有過熱 點(diǎn)o并且，若能夠以夾設(shè)在太陽電池模塊2和散熱構(gòu)件4之間的狀態(tài)配置熱傳遞板3， 也可以不將熱傳遞板3與散熱構(gòu)件4分體設(shè)置，例如，可以通過粘結(jié)劑將熱傳遞板3粘貼在 散熱構(gòu)件4上。(2)所示的太陽電池單元的結(jié)構(gòu)在上述(1)的太陽電池單元中使用的散熱構(gòu)件4不是必須的構(gòu)件，如圖4所示，也 可以是通過粘結(jié)劑將熱傳遞板3 (在該情況下，發(fā)揮作為散熱構(gòu)件的功能)粘貼在太陽電池 模塊2的背面，并且將熱傳遞板3的兩端粘貼在型箱5上的結(jié)構(gòu)。若是這樣的結(jié)構(gòu)，由于來 自熱傳遞板3的輻射，而向大氣中釋放熱量，并且從熱傳遞板3向型箱5傳遞熱量，而從型 箱5也釋放熱量。此外，熱傳遞板3的制造方法可以通過與上述(1)所示太陽電池單元的 結(jié)構(gòu)所示的方法同樣的方法進(jìn)行制作。在此，上述粘結(jié)劑或粘附劑的粘度優(yōu)選為lOOOPa s以下。原因是當(dāng)粘結(jié)劑的粘 度超過lOOOPa 時(shí)，存在無法通過粘結(jié)劑或粘附劑填補(bǔ)太陽電池模塊2的凹凸，而在太陽 電池模塊2和熱傳遞板3之間產(chǎn)生空氣層的情況。并且，為了抑制粘著劑層或粘結(jié)劑層的 熱傳遞性差的情況，粘著劑層或粘結(jié)劑層的導(dǎo)熱率優(yōu)選為0.5W/(m K)以上。作為這樣的 粘結(jié)劑或粘附劑，例示有硅脂和環(huán)氧樹脂等。另外，熱傳遞板3的體積密度優(yōu)選為1. OMg/m3以上2. OMg/m3以下。這是由于，當(dāng) 熱傳遞板3的體積密度不足1. OMg/m3時(shí)，存在熱傳遞板3的導(dǎo)熱率變低，太陽電池模塊2的 冷卻效率降低，或熱傳遞板3的強(qiáng)度降低，從而熱傳遞板3安裝時(shí)的操作性降低的情況。另 一方面，當(dāng)熱傳遞板3的體積密度超過2. OMg/m3時(shí)，存在熱傳遞板3的柔性降低的情況。并且，當(dāng)從熱傳遞板3的厚度這樣的觀點(diǎn)試著進(jìn)行考察時(shí)，上述熱傳遞板3的厚度 優(yōu)選為0. 1mm以上3. Omm以下。這是根據(jù)與上述(1)所示的太陽電池單元的結(jié)構(gòu)所示的理 由同樣的理由。此外，并不局限于將熱傳遞板3的兩端粘貼在型箱5上的結(jié)構(gòu)，也可以不粘貼在型 箱5上。例如，可以是預(yù)先使太陽電池模塊2的寬度和長度與熱傳遞板3的寬度和長度相 同，而僅使熱傳遞板3存在于太陽電池模塊2的背面的結(jié)構(gòu)。但是，若是這樣的結(jié)構(gòu)，由于 無法從型箱5釋放熱量，因此優(yōu)選將熱傳遞板3的兩端粘貼在型箱5上的結(jié)構(gòu)。(3)所示的太陽電池單元的結(jié)構(gòu)如圖5所示，不在太陽電池模塊2上粘貼熱傳遞板3，而通過在熱傳遞板3的背面 配置的網(wǎng)狀等的按壓構(gòu)件11對(duì)熱傳遞板3向太陽電池模塊2加壓，除此之外，形成與上述(2)所示的太陽電池單元的結(jié)構(gòu)同樣的結(jié)構(gòu)。由于上述按壓構(gòu)件11不是作為散熱構(gòu)件4 而發(fā)揮功能的構(gòu)件，因此導(dǎo)熱率即使不高也可以，但是為了防止由熱產(chǎn)生的變形，優(yōu)選具有 100°C左右的耐熱性。此外，熱傳遞板3的制造方法可以通過與上述(1)所示太陽電池單元 的結(jié)構(gòu)所示的方法同樣的方法進(jìn)行制作。 在此，優(yōu)選將熱傳遞板3的體積密度限制為0. 3Mg/m3以上1. OMg/m3以下(優(yōu)選 0. 9Mg/m3以下，更優(yōu)選0. 8Mg/m3以下)。另外，對(duì)熱傳遞板3的加壓力優(yōu)選為0. 5MPa以上 10. OMPa以下，而且，熱傳遞板3的厚度優(yōu)選為0. Imm以上3. Omm以下。這是根據(jù)與上述(1) 所示太陽電池單元的結(jié)構(gòu)所示的理由同樣的理由。(其它的事項(xiàng))(1)作為散熱構(gòu)件4，并不局限于上述的結(jié)構(gòu)，如圖6所示，可以是在主體部4b內(nèi) 設(shè)置有用于流動(dòng)水等制冷劑的制冷劑流路6…的結(jié)構(gòu)，另外，如圖7所示，還可以是在主體 部4b的與熱傳遞板3相接的面的相反側(cè)的面上形成有冷卻散熱片7…的結(jié)構(gòu)。若為上述結(jié) 構(gòu)，由于冷卻散熱片7…或在制冷劑流路6···中流動(dòng)的制冷劑的存在，能夠使太陽電池模塊 2的制冷效率進(jìn)一步提高，因此能夠使太陽電池模塊2的能量轉(zhuǎn)換效率進(jìn)一步提高。(2)通常很少有將熱傳遞板3再利用的情況，但是在考慮再利用的情況下，優(yōu)選以 下這樣進(jìn)行限制。在對(duì)熱傳遞板3進(jìn)行加壓時(shí)，優(yōu)選預(yù)先將熱傳遞板3調(diào)整為下述(1)式所示的壓 縮率為50%以上且下述(2)式所示的復(fù)原率為5%以上。當(dāng)為這樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，即使將熱傳 遞板3進(jìn)行多次加壓壓縮，除去壓力后的體積密度也能夠保持為比1. OMg/m3小的狀態(tài)。因 此，即使多次使用后，在將熱傳遞板3夾設(shè)在太陽電池模塊2與散熱構(gòu)件4之間狀態(tài)下進(jìn)行 加壓時(shí)，由于能夠保持與太陽電池模塊2和散熱構(gòu)件4的高密接性，因此即使多次使用也能 夠預(yù)先將熱電阻保持得較小，能夠提高再利用性。壓縮率(%) = [ (Vt2) /tj X 100... (1)此外，在上述(1)式中，、是施加預(yù)壓(0.686MPa士 1%)15秒后的厚度(mm)，t2是 施加全壓(34. 3MPa士 )60秒后的厚度(mm)。復(fù)原率(%) = [ (t3-t2) / (t「t2) ] X 100... (2)此外，在上述⑵式中，、是施加預(yù)壓(0.686MPa士 1%)15秒后的厚度(mm)，t2是 施加全壓(34. 3MPa士 ) 60秒后的厚度(mm)，t3是再次返回到預(yù)壓，經(jīng)過60秒后的厚度。尤其是，當(dāng)預(yù)先調(diào)整為上述(1)式所示的壓縮率為55%以上且上述(2)式所示的 復(fù)原率為6%以上時(shí)，能夠更加可靠地將除去壓力后的體積密度保持為比1. OMg/m3小的狀 態(tài)，例如能夠保持為比0. 9Mg/m3小的狀態(tài)，從而能夠進(jìn)一步提高再利用性。此外，當(dāng)熱傳遞板3的壓縮率不足50%時(shí)，由于太陽電池模塊2與散熱構(gòu)件4的密 接性變差，因此不優(yōu)選，另外，當(dāng)復(fù)原率不足5%時(shí)，無法保持再利用時(shí)的太陽電池模塊2與 散熱構(gòu)件4的高密接性，由于無法與再利用相對(duì)應(yīng)，因此不優(yōu)選。另外，即使熱傳遞板3的體積密度比1. OMg/m3小，在太陽電池模塊2的自重大時(shí)， 也存在施加在熱傳遞板3上的壓力過大(具體地說，超過10. OMPa)，而太陽電池模塊破損的 可能性。若使用上述那樣的體積密度為0. 9Mg/m3以下的熱傳遞板3，且將施加在熱傳遞 板3上的壓力限制為1. 5MPa以下，則能夠?qū)⒊毫蟮臒醾鬟f板3的體積密度保持為0. 9Mg/m3以下的狀態(tài)，提高太陽電池模塊2與熱傳遞板3、及熱傳遞板3與散熱構(gòu)件4的密 接性，且也能夠維持復(fù)原性。因此，在保持熱傳遞板3的再利用性的同時(shí)能夠進(jìn)一步提高熱 傳遞板3與太陽電池模塊2及散熱構(gòu)件4的密接性，由此能夠降低熱電阻。尤其是，若使用體積密度為0. 8Mg/m3以下的熱傳遞板3，且將施加在熱傳遞板3上 的壓力限制為1. OMPa以下，則能夠?qū)⒊毫蟮捏w積密度保持為0. 8Mg/m3以下的狀態(tài)， 能夠進(jìn)一步提高熱傳遞板3與太陽電池模塊2及散熱構(gòu)件4的密接性，且也能夠維持復(fù)原 性。此外，在太陽電池模塊2的自重小時(shí)，施加在熱傳遞板3上的壓力過小(具體地 說，不足0. 5MPa)，而太陽電池模塊2與熱傳遞板3、及熱傳遞板3與散熱構(gòu)件4的密接性降 低，從而可能存在無法使熱電阻充分地降低的情況。因此，在這樣的情況下，如圖8所示，優(yōu) 選使用夾持太陽電池模塊2、熱傳遞板3及散熱構(gòu)件4的夾緊部9。(3)在太陽電池模塊2與熱傳遞板3之間需要絕緣處理時(shí)，在熱傳遞板3的表面上 形成由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯等形成的絕緣板層即可。(4)若預(yù)先將熱傳遞板3處理成含有的硫和鐵等不純物的總量為lOppm以下，特別 是硫?yàn)閘ppm以下，則能夠可靠地防止安裝有熱傳遞板3的太陽電池單元的惡化。(5)可以在熱傳遞板3與太陽電池模塊2之間或熱傳遞板3與散熱構(gòu)件4之間，或 上述兩者之間配置聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯等的樹脂薄膜。若形成這樣的結(jié)構(gòu)，則能夠防止 從熱傳遞板3脫離的膨脹石墨等向熱傳遞板3的周圍飛散的情況。在該情況下，使用的樹 脂薄膜可以是厚度方向的導(dǎo)熱率與熱傳遞板3同程度且具有100°C左右的耐熱性的薄膜， 并未特別限定。實(shí)施例(實(shí)施例)基于圖9 圖11，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行以下說明。圖9是太陽電池模塊的俯視 圖，圖10是在太陽電池模塊的背面粘貼了不銹鋼板時(shí)的后視圖，圖11是在粘貼于太陽電池 模塊的背面的不銹鋼板上還粘貼了由膨脹石墨形成的熱傳遞板及鋁板時(shí)的后視圖。如圖9所示，太陽電池模塊1形成為玻璃板15之間均勻地排列并配置有多個(gè)太陽 電池單元14的結(jié)構(gòu)，在上述太陽電池單元14中，一部分的太陽電池單元14上安裝有熱電 偶18a 18d(需要說明的是，熱電偶18a配置在距角部30的距離LI = 100mm、距離L2 = 25mm的位置，而且，熱電偶18b配置在距角部31的距離與熱電偶18a距角部30的距離相同 的位置)。如圖10所示，通過未圖示的硅脂(粘度330 ￡1^，導(dǎo)熱率0.91/(111*1())將兩張不 銹鋼板(寬度L3 = 80mm,長度L4 = 115mm,厚度=0. 1mm) 20a、20b粘貼在上述太陽電池模 塊1的背面，另外，在上述不銹鋼板20a、20b的與上述熱電偶18a、18b對(duì)應(yīng)的位置上安裝有 熱電偶18e、18f。并且，如圖11所示，通過與粘貼上述不銹鋼板20a、20b的硅脂同樣的硅 脂，將含有膨脹石墨的熱傳遞板(東洋炭素株式會(huì)社制石墨板“PF-20D = 2. 0”，寬度L5 = 60mm,長度L6 = 100mm,厚度=0. 2mm,體積密度2. OMg/m3) 23粘貼在上述不銹鋼板20a、20b 中的不銹鋼板20a(在圖11中，位于左側(cè)的不銹鋼板)上。(比較例)除了在圖11所示的不銹鋼板20a、20b中的不銹鋼板20b (在圖11中，位于右側(cè)的不銹鋼板)上粘貼與上述熱傳遞板23相同尺寸的鋁板(寬度、長度及厚度與上述實(shí)施例的 熱傳遞板相同)22以外，為與實(shí)施例同樣的結(jié)構(gòu)。(實(shí)驗(yàn))如圖12所示，在載置臺(tái)31上載置安裝有上述熱電偶等的太陽電池模塊1，并且與 該太陽電池模塊1隔開規(guī)定的距離(L7 = 650mm)，配置照射機(jī)構(gòu)32，該照射機(jī)構(gòu)32配置在 載置臺(tái)33上。該照射機(jī)構(gòu)32的光源使用白熾反射泡(白熟> 7球)(額定電壓110V，額定 消耗功率450W)。使用上述實(shí)驗(yàn)裝置，向太陽電池模塊1的表面?zhèn)日丈涔?，通過熱電偶18a 18f 連 續(xù)測(cè)定實(shí)施例及比較例部分的太陽電池模塊1的表面及背面的溫度。其結(jié)果如圖13所示。由圖13可知，無論是表面還是背面，實(shí)施例這一方都比比較例低2 ;TC左右，顯 著地表現(xiàn)出本發(fā)明的效果。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明能夠使用于太陽電池單元。
權(quán)利要求
一種太陽電池單元，具備太陽電池模塊和設(shè)置在該太陽電池模塊的背面且負(fù)責(zé)太陽電池模塊的散熱的散熱機(jī)構(gòu)，其特征在于，將含有膨脹石墨的熱傳遞板夾設(shè)在所述太陽電池模塊與所述散熱機(jī)構(gòu)之間，且在加壓狀態(tài)下將該熱傳遞板安裝在太陽電池模塊及所述散熱機(jī)構(gòu)上。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽電池單元，其特征在于，所述散熱機(jī)構(gòu)形成為板狀，在該散熱機(jī)構(gòu)與所述太陽電池模塊的背面之間夾持所述熱 傳遞板。
3.如權(quán)利要求2所述的太陽電池單元，其特征在于，在所述散熱機(jī)構(gòu)的與熱傳遞板相接的面的相反側(cè)的面上形成有冷卻散熱片。
4.如權(quán)利要求2所述的太陽電池單元，其特征在于，在所述散熱機(jī)構(gòu)的內(nèi)部設(shè)置有用于流動(dòng)制冷劑的制冷劑流路。
5.一種太陽電池單元，具備太陽電池模塊和設(shè)置在該太陽電池模塊的背面且負(fù)責(zé)太陽 電池模塊的散熱的散熱機(jī)構(gòu)，其特征在于，使用含有膨脹石墨的熱傳遞板作為散熱機(jī)構(gòu)，且在加壓狀態(tài)下將該熱傳遞板安裝在太 陽電池模塊上。
6.如權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的太陽電池單元，其特征在于， 對(duì)所述熱傳遞板的加壓力為0. 5MPa以上10. OMPa以下。
7.如權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的太陽電池單元，其特征在于， 所述熱傳遞板的體積密度為1. OMg/m3以下。
8.一種太陽電池單元，具備太陽電池模塊和設(shè)置在該太陽電池模塊的背面且負(fù)責(zé)太陽 電池模塊的散熱的散熱機(jī)構(gòu)，其特征在于，使用含有膨脹石墨的熱傳遞板作為散熱機(jī)構(gòu)，且將該熱傳遞板粘貼在太陽電池模塊上。
9.如權(quán)利要求8所述的太陽電池單元，其特征在于， 所述熱傳遞板的體積密度為1. OMg/m3以上2. OMg/m3以下。
10.如權(quán)利要求1 9中任一項(xiàng)所述的太陽電池單元，其特征在于， 所述熱傳遞板的厚度為0. Imm以上3. Omm以下。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種太陽電池單元，其通過抑制在熱傳遞路徑內(nèi)存在有導(dǎo)熱率低的空氣層的情況，而使太陽電池模塊的熱量充分地散熱，從而抑制太陽電池模塊的溫度上升，其結(jié)果是能夠使能量轉(zhuǎn)換效率飛躍性地提高。所述太陽電池單元具備太陽電池模塊(2)和設(shè)置在該太陽電池模塊(2)的背面且負(fù)責(zé)太陽電池模塊(2)的散熱的散熱構(gòu)件(4)，所述太陽電池單元的特征在于，將含有膨脹石墨的熱傳遞板(3)夾設(shè)在所述太陽電池模塊(2)與所述散熱構(gòu)件(4)之間，且在加壓狀態(tài)下將該熱傳遞板(3)安裝在太陽電池模塊(2)及所述散熱構(gòu)件(4)上。
文檔編號(hào)H01L31/052GK101809762SQ20088010853
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月26日
發(fā)明者三崎幸典, 小宮瞳, 幸哲也, 廣瀨芳明 申請(qǐng)人:東洋炭素株式會(huì)社;獨(dú)立行政法人國立高等專門學(xué)校機(jī)構(gòu)