專利名稱：太陽能電池模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及下述(1) (7)所述的太陽能電池模塊。
(1) —種太陽能電池模塊，其具有
透光性蓋板； 具有非受光面和與所述透光性蓋板的背面對(duì)置的受光面的太陽能電池單元；及
具有與所述太陽能電池單元的非受光面對(duì)置的背面的散熱板；
3
其特征在于，所述散熱板由包含石墨的材料制成、且實(shí)施過作為散熱鰭片的凹凸 加工。 (2)上述(1)所述的太陽能電池模塊，其中，所述包含石墨的材料是包含石墨粉和 樹脂成分的材料。 (3)上述(1)或(2)所述的太陽能電池模塊，其中，對(duì)所述散熱板的表面實(shí)施過凹 凸加工。 (4)上述(1) (3)中任一項(xiàng)所述的太陽能電池模塊，其中，所述散熱板的背面粘 附有絕緣性的背面材料。 (5)上述(1) (4)中任一項(xiàng)所述的太陽能電池模塊，其中，所述透光性蓋板為透 光性基板，在所述透光性基板的背面和所述散熱板的背面之間，將所述太陽能電池單元用 填充材料密封并夾持。 (6)上述(1) (4)中任一項(xiàng)所述的太陽能電池模塊，其中，所述透光性蓋板是使 太陽光聚光在所述太陽能電池單元的受光面的聚光透鏡。
(7)上述(6)所述的太陽能電池模塊，其中，所述太陽能電池單元用填充材料密封。 將本發(fā)明的實(shí)施過作為散熱鰭片的凹凸加工的包含石墨的材料的散熱板應(yīng)用于 太陽能電池模塊，緩和了因太陽能電池單元溫度上升而導(dǎo)致的發(fā)電效率的下降。


圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的太陽能電池模塊的部分構(gòu)成圖(分解圖)； 圖2是圖1所示的太陽能電池模塊的部分剖面圖； 圖3是表示實(shí)施例1和比較例1的太陽能電池模塊室外評(píng)價(jià)結(jié)果的曲線圖(背面 溫度)； 圖4是表示實(shí)施例1和比較例1的太陽能電池模塊室外評(píng)價(jià)結(jié)果的曲線圖(開路 電壓)； 圖5是實(shí)施例1使用的散熱板的凹凸截面形狀。 符號(hào)說明 1 透光性基板 2 ±真充材料 21 受光面?zhèn)忍畛洳牧?22 非受光面?zhèn)忍畛洳牧?3 太陽能電池單元 31 受光面 32 非受光面 4 接頭 5 背面材料 6 散熱板(由包含石墨的材料制成的表面具有凹凸的散熱板。)
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的太陽能電池模塊具有 透光性蓋板；具有非受光面和與所述透光性蓋板的背面對(duì)置的受光面的太陽能電 池單元；及 具有與所述太陽能電池單元的非受光面對(duì)置的背面的散熱板； 其特征在于，所述散熱板由包含石墨的材料制成、且實(shí)施過作為散熱鰭片的凹凸 加工。 優(yōu)選散熱板是以石墨粉和樹脂的混合物為原料制作的，由此可以利用壓制成型等 容易地得到由凹凸形成的鰭片結(jié)構(gòu)，可得到輕量、散熱特性優(yōu)異的散熱材料。作為石墨粉， 可列舉例如將天然石墨制成粉末狀而成的石墨粉、將人工制造的人造石墨制成粉末狀而 成的石墨粉、將膨脹石墨及將膨脹石墨薄片化并進(jìn)行粉碎而成的粉末等，所述天然石墨包 括中國、馬達(dá)加斯加、烏克蘭、巴西等國家出產(chǎn)的鱗片天然石墨；斯里蘭卡出產(chǎn)的鱗狀天 然石墨；朝鮮、中國、韓國、墨西哥等國家出產(chǎn)的土狀天然石墨。特別是從降低成本的觀點(diǎn)考 慮，優(yōu)選使用天然石墨粉，從提高熱傳導(dǎo)率的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選使用膨脹石墨粉。這些石墨粉 的形狀沒有特別限制，可以是球形、塊狀、鱗片、樹枝狀等，但優(yōu)選其平均粒徑5 500iim、 更優(yōu)選為10 300iim。當(dāng)平均粒徑小于5ym時(shí)，可能會(huì)使包含石墨的材料的成型性變差， 當(dāng)平均粒徑超過500 ii m時(shí)，可能會(huì)難以制作致密的成形體。
作為和石墨粉混合的樹脂，可以使用熱塑性樹脂、熱固性樹脂等。
作為熱塑性樹脂，可列舉例如聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚丁烯、結(jié)晶性聚丁 二烯聚苯乙烯、聚丁二烯、苯乙烯丁二烯樹脂、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚偏氯乙烯、乙烯 乙酸乙烯酯共聚物(EVA、AS、ABS、離聚物、AAS、ACS)、聚甲基丙烯酸甲酯(丙烯酸系)、聚四 氟乙烯、乙烯-聚四氟乙烯共聚物、聚甲醛(甲醛聚合體)、聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯醚、聚對(duì) 苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚芳酯(U聚合物)、聚苯乙烯、聚醚砜、聚酰亞 胺、聚酰胺酰亞胺、聚苯硫醚、聚氧苯甲酰、聚醚醚酮、聚醚酰亞胺和其它液晶聚酯等。
另外，作為熱固性樹脂，可列舉例如酚醛樹脂、氨基樹脂(脲醛樹脂、三聚氰胺樹 脂、苯并胍胺樹脂)、不飽和聚酯樹脂、苯二甲酸二烯丙酯樹脂、醇酸樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯 樹脂、硅樹脂等。 作為樹脂，從操作性及耐侯性優(yōu)異方面考慮，優(yōu)選使用熱固性樹脂、特別是酚醛樹 脂、環(huán)氧樹脂。 對(duì)于石墨粉和樹脂的混合比例，相對(duì)于石墨粉和樹脂的總量100重量份，優(yōu)選將 石墨粉設(shè)定為30 95重量份、更優(yōu)選設(shè)定為40 90重量份。 散熱板的制造方法沒有特別限制，例如，將石墨粉和樹脂的混合物等包含石墨的 材料用捏合機(jī)、混磨機(jī)、亨舍爾混合機(jī)、行星式混合機(jī)、軋輥機(jī)等進(jìn)行攪拌、混合、混煉、壓延 等，利用例如注射成型、擠壓成型、壓制成型等公知的塑料成型方法，可以將得到的混合物 成型、制作成由包含石墨的材料例如石墨粉和樹脂成分制成的、在其所希望的部位形成有 凹凸形狀的散熱板。 另外，凹凸結(jié)構(gòu)具有散熱鰭片的作用，該結(jié)構(gòu)可以采用作為鰭片的形狀公知的結(jié) 構(gòu)。作為成為鰭片的凸部的形狀，可列舉直線鰭片、曲線鰭片或彎曲鰭片(與鰭片的長度方 向呈直角方向的截面為正方形、長方形、三角形、梯形、其它曲面)、環(huán)形鰭片(半徑方向的截面為長方形、三角形、梯形、其它曲面)、凸起鰭片(圓柱、圓錐、多角錐、其它)等。
散熱板的厚度及凹凸的尺寸沒有特別限制，通常情況下，包含凸部的基底部的平 板部分的厚度優(yōu)選為0. 5 10mm、更優(yōu)選為1 5mm。 作為透光性蓋板，可以用平板狀透光性基板，也可以用使太陽光聚光在太陽能電 池單元的受光面的聚光透鏡。作為這些透光性蓋板的材質(zhì)，可列舉透明玻璃、透明丙烯酸樹 脂、透明聚碳酸酯樹脂等合成樹脂等。透光性基板的厚度通常為1 10mm、優(yōu)選為2 5mm， 沒有特別限制。 作為太陽能電池單元，可列舉例如單晶硅基板、多晶硅基板、無定形硅基板等，但 并不限定于這些。太陽能電池單元的尺寸沒有特別限制，可使用厚度通常為160 350ym 的電池單元。 1個(gè)太陽能電池模塊所用的太陽能電池單元可以是1枚，但通常是將電連接的2枚 以上的太陽能電池單元排列成平面狀來使用。 對(duì)太陽能電池單元而言，優(yōu)選用具有耐熱性及絕緣性的填充材料密封。至少在太 陽能電池單元的受光面?zhèn)仁褂镁哂型腹庑缘奶畛洳牧稀Ｌ柲茈姵貑卧姆鞘芄饷鎮(zhèn)仁褂?的填充材料，可以是根據(jù)需要進(jìn)行了著色等的不具有透光性的材料。作為填充材料的具體 例，通常使用例如乙烯乙酸乙烯共聚物(EVA)，但并不限定于這些。 透光性蓋板為透光性基板時(shí)，通常情況下，用填充材料密封的太陽能電池單元以受
光面與透光性基板的背面對(duì)置、非受光面與散熱板的背面對(duì)置的方式配置，夾持在透光性基
板的背面與散熱板的背面之間。透光性蓋板為聚光透鏡時(shí)，通常情況下，用填充材料密封的太
陽能電池單元以非受光面與散熱板的背面對(duì)置的方式配置粘貼在散熱板背面，聚光透鏡以使
其背面與太陽能電池單元的受光面對(duì)置的狀態(tài)配置在可使太陽光聚光在受光面的位置。 下面，根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說明。 圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的太陽能電池模塊的構(gòu)成的部分分解圖，圖2 是以圖1的構(gòu)成制作的太陽能電池模塊的部分剖面圖。在本實(shí)施方式中，作為透光性基板 1使用厚度為3mm的玻璃蓋(強(qiáng)化玻璃)。太陽能電池單元3以受光面31與透光性基板1 的背面對(duì)置、非受光面32與由石墨材料制成的散熱板6的背面對(duì)置的方式配置。散熱板6 的表面形成有許多凹凸。多枚太陽能電池單元3(圖1中僅圖示l枚太陽能電池單元)配 置成平面狀，通過連于太陽能電池單元3的上下面(負(fù)極、正極)的多個(gè)接頭4串聯(lián)連接。 太陽能電池單元3的受光面31上配置有受光面?zhèn)忍畛洳牧?1、非受光面32上配置有非受 光面?zhèn)忍畛洳牧?2。在本實(shí)施方式中，各填充材料均使用片狀的EVA。在散熱板6的背面、 即與太陽能電池單元3的非受光面32對(duì)置的面配置有背面材料5。背面材料5是為了防止 水分侵入太陽能電池模塊內(nèi)部等而根據(jù)需要使用的，可使用絕緣性的薄片或板狀物，其材 質(zhì)沒有特別限制。例如，可以使用杜邦制造的Tedlar膜(聚偏氟乙烯、PVF)和PET的層壓 膜等單層或2層以上的合成樹脂薄片、合成樹脂薄板等。可使用例如粘合劑在散熱板6的 背面粘貼背面材料5，另外，也可以使用上述填充材料作為粘合劑，在制造太陽能電池模塊 時(shí)粘貼。 本發(fā)明的太陽能電池模塊的制造方法沒有特別限制，以上述實(shí)施方式的構(gòu)成將各 部件層疊，在減壓下進(jìn)行加熱加壓，由此可以以低成本、生產(chǎn)率良好地制造圖2所示方式的 太陽能電池模塊。制造時(shí)，通過加熱加壓，受光面?zhèn)忍畛洳牧?1和非受光面?zhèn)忍畛洳牧?2
6相互熔接，成為一體的填充材料2并密封太陽能電池單元3。用填充材料2密封的太陽能電
池單元3夾持在透光性基板1的背面與散熱板6的粘貼有背面材料5的背面之間。 在本發(fā)明中，作為散熱板的材質(zhì)使用熱傳導(dǎo)率、放射率良好的石墨材料，進(jìn)而，由
于形成了作為冷卻用的散熱鰭片(凸緣)的凹凸，因此，可以發(fā)揮優(yōu)異的散熱效果，可以將
太陽能電池單元的溫度降低至充分提高發(fā)電效率的程度。 實(shí)施例 下面，利用本發(fā)明的實(shí)施例及其比較例更具體地說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限定
于這些實(shí)施例。 實(shí)施例1 將石墨粉(將日立化成工業(yè)株式會(huì)社制造的膨脹石墨片(HGR-207)粉碎而成的粉 末，平均粒徑為200 ii m) 30重量份及樹脂(可溶酚醛樹脂系酚醛樹脂、日立化成工業(yè)株式會(huì) 社制造)70重量份用加壓捏合機(jī)混合，在溫度為17(TC、壓力為lOMPa的條件下加熱加壓10 分鐘進(jìn)行壓制成型，作成單面具有多個(gè)凹凸的200mmX200mm的散熱板。在此，散熱板表面 的凹凸的截面形狀是圖5所示的條狀，圖中的符號(hào)W、 w、 D、 d分別表示lmm、lmm、lmm、0. 5mm 的大小。 按照以下步驟制作太陽能電池模塊。在作為透光性基板的200mmX 200mmX 3mm(厚 度)的太陽能電池用玻璃蓋上，敷設(shè)作為受光面?zhèn)忍畛洳牧系腅VA薄片(厚度為0.6mm)， 并在其上裝載以向模塊外部取出電的方式連接的l枚太陽能電池單元(多晶硅、 150mmX 150mmX0. 25mm)，進(jìn)而在其上按順序敷設(shè)作為非受光面?zhèn)忍畛洳牧系腅VA薄片(厚 度為0. 4mm)、作為背面材料的Tedlar膜(厚度為38 y m)、作為粘合劑的EVA薄片(厚度為 0. 4mm)及上述由包含石墨的材料制成的外面具有凹凸的散熱板，用真空層壓機(jī)進(jìn)行模塊密 封。密封條件設(shè)定為溫度15(TC、真空10分鐘、加壓15分鐘(壓力為98kPa)。對(duì)于得到 的太陽能電池模塊，在室外評(píng)價(jià)其背面溫度、開路電壓(Voc)，其結(jié)果分別示于圖3、圖4。另 外，最高溫度差、最高開路電壓差示于表1。
比較例1 在上述實(shí)施例1中，敷設(shè)PET薄片(厚度為85iim)取代由包含石墨的材料制成的 表面具有凹凸的散熱板，除此以外，其余與實(shí)施例1同樣操作，作成密封好的太陽能電池模 塊。與上述實(shí)施例1同樣評(píng)價(jià)得到的太陽能電池模塊。
表l
實(shí)施例1比較例1差值
溫度rc)41. 348. 06.7(最大溫度差)
Voc (mV)566. 0557. 09.0(最大開路電壓差) 表1中，"溫度"是指實(shí)施例和比較例間溫度差最大時(shí)的各自的溫度，"Voc"是指實(shí) 施例和比較例間開路電壓差最大時(shí)的各自的開路電壓(Voc)。
權(quán)利要求
一種太陽能電池模塊，其具有透光性蓋板；具有非受光面和與所述透光性蓋板的背面對(duì)置的受光面的太陽能電池單元；及具有與所述太陽能電池單元的非受光面對(duì)置的背面的散熱板；其特征在于，所述散熱板由包含石墨的材料制成、且實(shí)施過作為散熱鰭片的凹凸加工。
2. 如權(quán)利要求1所述的太陽能電池模塊，其中，所述包含石墨的材料是包含石墨粉和 樹脂成分的材料。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的太陽能電池模塊，其中，對(duì)所述散熱板的表面實(shí)施過凹凸加工。
4. 如權(quán)利要求l 3中任一項(xiàng)所述的太陽能電池模i央，其中，所述散熱板的背面粘附有 絕緣性的背面材料。
5. 如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的太陽能電池模塊，其中，所述透光性蓋板為透光性 基板，在所述透光性基板的背面和所述散熱板的背面之間，將所述太陽能電池單元用填充 材料密封并夾持。
6. 如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的太陽能電池模塊，其中，所述透光性蓋板是使太陽 光聚光在所述太陽能電池單元的受光面的聚光透鏡。
7. 如權(quán)利要求6所述的太陽能電池模塊，其中，所述太陽能電池單元用填充材料密封。
8. 如權(quán)利要求2所述的太陽能電池模塊，其中，所屬石墨粉的平均粒徑為5 500 ii m。
9. 如權(quán)利要求8所述的太陽能電池模塊，其中，所屬石墨粉的平均粒徑為10 300iim。
10. 如權(quán)利要求2所述的太陽能電池模塊，其中，對(duì)于所述石墨粉和所述樹脂的混合比 例，相對(duì)于所述石墨粉和所述樹脂的總量100重量份，所述石墨粉為30 95重量份。
11. 如權(quán)利要求io所述的太陽能電池模塊，其中，對(duì)于所述石墨粉和所述樹脂的混合比例，相對(duì)于所述石墨粉和所述樹脂的總量100重量份，所述石墨粉為40 90重量份。
全文摘要
本發(fā)明提供一種太陽能電池模塊，所述太陽能電池模塊可以具有充分的散熱性，且具有輕量、成本低廉的散熱裝置。所述太陽能電池模塊具有透光性蓋板；具有非受光面和與所述透光性蓋板的背面對(duì)置的受光面的太陽能電池單元；以及具有與所述太陽能電池單元的非受光面對(duì)置的背面的散熱板；其中，作為所述散熱板，使用由包含石墨的材料制成、且實(shí)施了作為散熱鰭片的凹凸加工而成的散熱板。
文檔編號(hào)H01L23/36GK101783370SQ20091000488
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者伊藤直樹, 岡庭香, 森川浩昭, 矢島倫明, 鈴木孝幸 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社