專利名稱:太陽(yáng)能電池模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來(lái)講涉及太陽(yáng)能電池，更具體地但并非唯一地涉及太陽(yáng)能電池模塊。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能電池是公知的用于將太陽(yáng)能輻射轉(zhuǎn)化為電能的裝置?？梢允褂冒雽?dǎo)體工藝技術(shù)來(lái)在半導(dǎo)體晶片上制造太陽(yáng)能電池。一般地說(shuō)，太陽(yáng)能電池可以通過(guò)在硅基底中形成P型區(qū)和n型區(qū)來(lái)制造。每個(gè)相鄰的p型區(qū)和n型區(qū)形成一個(gè)p-n結(jié)。施加到太陽(yáng)能電池上的太陽(yáng)能輻射產(chǎn)生向P型區(qū)和n型區(qū)遷移的電子和空穴，從而在p-n結(jié)上產(chǎn)生電壓差。在背結(jié)(back junction)太陽(yáng)能電池中，在背面上沿著金屬觸點(diǎn)形成p型區(qū)和n型區(qū),這些金屬觸點(diǎn)使得外部電路或裝置可以耦接到太陽(yáng)能電池并由太陽(yáng)能電池進(jìn)行供電。背結(jié)太陽(yáng)能電池還在美國(guó)專利第5，053, 083號(hào)和第4，927，770號(hào)中有公開，它們的整體內(nèi)容通過(guò)引用合并于此。
可以將數(shù)個(gè)太陽(yáng)能電池連接在一起以形成太陽(yáng)能電池陣列。太陽(yáng)能電池陣列可以封裝到一個(gè)太陽(yáng)能電池模塊中，該太陽(yáng)能電池模塊包括保護(hù)層以使得該太陽(yáng)能電池陣列能夠應(yīng)付環(huán)境狀況并在野外中使用。
如果沒(méi)有采取保護(hù)措施，太陽(yáng)能電池在野外會(huì)變得高度極化，導(dǎo)致輸出電能減小。在美國(guó)專利第7，554,031號(hào)中公開了太陽(yáng)能電池極化的解決方案，其整體內(nèi)容通過(guò)引用合并于此。本公開涉及太陽(yáng)能電池極化的模塊級(jí)解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，太陽(yáng)能電池模塊包括互連的多個(gè)太陽(yáng)能電池、位于多個(gè)太陽(yáng)能電池的正面上方的透明覆層、和多個(gè)太陽(yáng)能電池背面上的背板。太陽(yáng)能電池模塊包括位于所述透明覆層與所述多個(gè)太陽(yáng)能電池的正面之間的電絕緣體。密封劑保護(hù)性地封裝所述多個(gè)太陽(yáng)能電池。為防止極化，該絕緣體具有防止電荷從太陽(yáng)能電池的正面通過(guò)透明覆層泄漏到太陽(yáng)能電池模塊的其它部分的適當(dāng)?shù)碾娮琛Ｔ摻^緣體可以(例如通過(guò)涂敷)直接附接在透明覆層的底面，或者可以是形成于密封劑的多個(gè)層之間的獨(dú)立的層。該太陽(yáng)能電池可以是背結(jié)太陽(yáng)能電池。所述電絕緣體具有等于或大于IO16Qcm的電阻率。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在閱讀了包括附圖和權(quán)利要求
的整個(gè)本公開以后將會(huì)容易地理解本發(fā)明的這些和其它特征。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能電池模塊。
圖2示出圖1的根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能電池模塊的橫截面。
圖3示出適合在圖1的太陽(yáng)能電池模塊中使用的絕緣體的一般性質(zhì)。
圖4示出圖1的根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的太陽(yáng)能電池模塊的橫截面。
圖5示出將使用絕緣體的模塊級(jí)極化解決方案與不具有絕緣體的控制樣本進(jìn)行比較的測(cè)試數(shù)據(jù)。
圖6示出對(duì)絕緣體放置于玻璃頂部覆層上方和下方的效果進(jìn)行比較的測(cè)試數(shù)據(jù)。
不同附圖中使用相同參考標(biāo)號(hào)來(lái)表示相同或相似的部件。附圖沒(méi)有按比例繪制。
具體實(shí)施方式
在本公開中，提供了諸如設(shè)備、部件和方法的示例之類的許多具體細(xì)節(jié)，以供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例深入理解。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將明了在沒(méi)有一個(gè)或多個(gè)這些具體細(xì)節(jié)的情況下也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。在其它實(shí)例中，沒(méi)有示出或描述公知細(xì)節(jié)以避免模糊了本發(fā)明的方面。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能電池模塊100。太陽(yáng)能電池模塊100是所謂的“地面太陽(yáng)能電池模塊”，因?yàn)樗辉O(shè)計(jì)用于固定的應(yīng)用中，比如位于房頂上或者由發(fā)電站使用。在圖1的示例中，太陽(yáng)能電池模塊100包括互連的太陽(yáng)能電池101的陣列。為圖示清楚起見，在圖1中僅標(biāo)注了太陽(yáng)能電池101中的一些。太陽(yáng)能電池101可以包括非常易于被極化的背結(jié)太陽(yáng)能電池。圖1中可以看到太陽(yáng)能電池101的正面，其在正常工作期間面對(duì)太陽(yáng)。太陽(yáng)能電池101的背面與正面相對(duì)?？蚣?02為太陽(yáng)能電池陣列提供機(jī)械支撐。
標(biāo)注為103的太陽(yáng)能電池模塊100的正面部分與太陽(yáng)能電池101的正面位于相同偵牝并在圖1中可見。太陽(yáng)能電池模塊100的背面部分104在正面部分103的下方。如下文中那樣將會(huì)更明顯的是，正面部分103包括在太陽(yáng)能電池101的正面之上形成的多個(gè)透光保護(hù)絕緣材料層。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能電池模塊100的橫截面。已將圖2的太陽(yáng)能電池模塊100標(biāo)注為“100A”，以將該實(shí)施例與圖4的實(shí)施例區(qū)分。如圖2所示，太陽(yáng)能電池模塊100A包括透明覆層201、電絕緣體202、密封劑203、太陽(yáng)能電池101和背板205。透明覆層201、電絕緣體202和密封劑203都是透光材料。透明覆層201作為正面部分103的最上層，保護(hù)太陽(yáng)能電池101不受環(huán)境影響。將太陽(yáng)能電池模塊100A安裝為使得透明覆層201在正常工作期間面對(duì)太陽(yáng)。太陽(yáng)能電池101的正面通過(guò)透明覆層201而面向太陽(yáng)。在圖2的示例中，透明覆層201包括在其面向太陽(yáng)能電池101的一側(cè)上涂敷有絕緣體202的玻璃(例如3.2mm厚的鈉鈣玻璃)。
密封劑203將太陽(yáng)能電池101、涂敷了絕緣體202的透明覆層201、和背板205粘接以形成保護(hù)封裝件。在一個(gè)實(shí)施例中，密封劑203包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(“EVA”)。
太陽(yáng)能電池101的背面面對(duì)附接到密封劑203的背板205。在一個(gè)實(shí)施例中，背板205包括Te dlar/聚酯/EVA (“TPE”)。在TPE中，Tedlar是防止環(huán)境影響的最外層，聚酯進(jìn)一步提供電絕緣性，而EVA是增進(jìn)對(duì)密封劑203的粘合的非交聯(lián)性薄層。用作背板205的TPE的替代品例如包括Te dlar/聚酯/Te dlar (“TPT”)。
太陽(yáng)能電池101與框架102電絕緣。處在太陽(yáng)能電池101外部的絕緣體202配置為通過(guò)防止電荷從太陽(yáng)能電池101的正面經(jīng)由透明覆層201泄漏到框架102或太陽(yáng)能電池模塊100A的其它部分來(lái)防止太陽(yáng)能電池極化。為了有效防止極化，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)絕緣體202優(yōu)選地在45至85°C正常工作溫度范圍內(nèi)具有等于或大于IO16 (例如IO16-1O19)Qcm的體積電阻率。[0021]絕緣體202可以包括碳氟基聚合物。在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣體202包括可從日本的Asahi Glas s有限責(zé)任公司得到的Fluon ETFE (乙烯-四氟乙烯共聚物)。圖3中示出了Fluon ETFE的一般性質(zhì)。在圖2的示例中，F(xiàn)luon ETFE為2至6密爾，并被涂敷在
3.2mm厚玻璃透明覆層201的底面。可以理解，在本公開的指導(dǎo)下，還可以使用除Fluon ETFE以外的其它適合的電絕緣體而不會(huì)損害本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的太陽(yáng)能模塊100的橫截面。圖4的太陽(yáng)能電池模塊100已被標(biāo)注“100B”，以將該實(shí)施例與圖2的實(shí)施例區(qū)分。太陽(yáng)能電池模塊100B與太陽(yáng)能電池模塊100A除了以下方面以外均相同:其絕緣體202是夾在密封劑203的多個(gè)層之間的獨(dú)立的層，而不是直接(例如通過(guò)涂敷)附接在透明覆層201下面。已經(jīng)參照?qǐng)D2的實(shí)施例描述了圖4的部件。與圖2的實(shí)施例相比，太陽(yáng)能電池模塊100B更適合于絕緣體202不能直接涂敷到透明覆層201的情況。在圖4的示例中，密封劑203將太陽(yáng)能電池101、透明覆層201、絕緣體202和背板205粘接以形成保護(hù)封裝件。
圖5示出將使用絕緣體202的模塊級(jí)極化解決方案與不具有絕緣體的控制樣本進(jìn)行比較的測(cè)試數(shù)據(jù)。在圖5中，垂直軸代表模塊輸出功率。水平軸示出用于樣本#1、#2、#3、#4、#5和#6的測(cè)試數(shù)據(jù)。樣本#1、#2和#3是不使用絕緣體層防止極化的太陽(yáng)能電池模塊，而樣本#4、#5和#6是與太陽(yáng)能電池模塊100類似的在透明玻璃覆層與太陽(yáng)能電池之間具有絕緣體202的太陽(yáng)能電池模塊。在分開的四天中測(cè)量這些樣本的性能，針對(duì)每個(gè)樣本以四個(gè)條形圖來(lái)表示所述性能。對(duì)于每個(gè)樣本，最左邊的條形圖針對(duì)第一天，下一個(gè)條形圖是幾天之后取得的，以此類推。從圖5中可看出，由于極化，樣本#1、#2和#3的性能隨時(shí)間降低。另一方面，樣本#4、#5和#6的性能相對(duì)穩(wěn)定，指示了對(duì)極化的更有效的解決方案。
圖5的測(cè)試數(shù)據(jù)指示出在玻璃透明覆層的頂部放置絕緣體202 (其相對(duì)容易實(shí)現(xiàn))提供了極化保護(hù)。然而，最頂部的絕緣體202具有幾個(gè)潛在的缺點(diǎn)。絕緣體202會(huì)直接暴露于紫外線(UV)輻射，因而以較高速率劣化并損失其體積電阻率。另外，聚合物絕緣體202比玻璃透明覆層更易于污損，以及會(huì)通不過(guò)冰雹撞擊測(cè)試要求。
圖6示出對(duì)絕緣體202放置于玻璃頂部覆層上方和下方的效果進(jìn)行比較的測(cè)試數(shù)據(jù)。在圖6中，垂直軸代表效率，水平軸示出針對(duì)不同指示溫度的用于樣本#7、#8和#9的條形圖。樣本#7是用于控制的傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池模塊。樣本#8除了在玻璃透明覆層之下增加絕緣體202以外均與樣本#7類似，樣本#9除了在玻璃透明覆層之上增加絕緣體202以外均與樣本#7類似。在最高至120°C的溫度下通過(guò)對(duì)樣本施加1000V直流電壓偏壓一小時(shí)來(lái)進(jìn)行測(cè)試。
在圖6中，樣本#7的低效率源于極化。從圖6可看出，在樣本#8和#9中使用絕緣體202具有對(duì)效率的顯著影響。圖6的測(cè)試數(shù)據(jù)還示出，與絕緣體202置于透明覆層之上(樣本#9)相比，將絕緣體202置于透明覆層之下(樣本#8)具有提供更大極化保護(hù)的意料之外的效果。
絕緣體202增加了生產(chǎn)復(fù)雜性和成本，并且還增加了 一層太陽(yáng)能輻射必須穿過(guò)的材料。然而，如本文所述使用絕緣體202來(lái)防止極化遠(yuǎn)遠(yuǎn)彌補(bǔ)了前述負(fù)面影響。而且，絕緣體202使得極化的防止不需要對(duì)太陽(yáng)能電池101作出改變或者改變太陽(yáng)能電池模塊100(即100A或100B)的電氣構(gòu)造(比如接地)或系統(tǒng)級(jí)配置。因此本文所述的對(duì)極化的模塊級(jí)解決方案能夠容易地在當(dāng)前可得的或新設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能電池模塊中實(shí)現(xiàn)。
盡管已經(jīng)提供了本發(fā)明的具體實(shí)施例，然而可以理解這些實(shí)施例用于說(shuō)明目的而非限制目的。對(duì)于閱讀本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員而言許多其他實(shí)施例將是明顯的。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能電池模塊，包括: 多個(gè)互連的太陽(yáng)能電池，每個(gè)太陽(yáng)能電池具有在正常工作期間面對(duì)太陽(yáng)的正面和與正面相對(duì)的背面； 位于所述太陽(yáng)能電池的正面上方的透明覆層； 位于所述透明覆層與所述太陽(yáng)能電池的正面之間的電絕緣體，所述電絕緣體配置為用于防止電荷從所述太陽(yáng)能電池的正面通過(guò)所述透明覆層泄漏到所述太陽(yáng)能電池模塊的其它部分，所述電絕緣體在45至85攝氏度的溫度范圍內(nèi)具有等于或大于IO16Qcm的體積電阻率； 在所述太陽(yáng)能電池的背面上的背板；和 密封劑，其將所述太陽(yáng)能電池、所述透明覆層、所述電絕緣體和所述背板粘接來(lái)形成保護(hù)封裝件。
2.如權(quán)利要求
1所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述太陽(yáng)能電池包括背結(jié)太陽(yáng)能電池。
3.如權(quán)利要求
1所述的太 陽(yáng)能電池模塊，其中所述電絕緣體包括碳氟基聚合物。
4.如權(quán)利要求
1所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述電絕緣體直接涂敷在所述透明覆層的底面。
5.如權(quán)利要求
1所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述透明覆層包括玻璃。
6.如權(quán)利要求
1所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述透明覆層包括玻璃，并且所述電絕緣體涂敷在所述透明覆層的底面。
7.如權(quán)利要求
1所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述電絕緣體處在多層密封劑之間。
8.如權(quán)利要求
1所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述密封劑包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
9.一種太陽(yáng)能電池模塊，包括: 多個(gè)互連的太陽(yáng)能電池，每個(gè)太陽(yáng)能電池包括具有在正常工作期間面對(duì)太陽(yáng)的正面和與正面相對(duì)的背面的多個(gè)背結(jié)太陽(yáng)能電池； 位于所述太陽(yáng)能電池的正面上方的透明覆層，所述透明覆層具有直接附接到其底面的電絕緣體； 在所述太陽(yáng)能電池的背面上的背板；和 密封劑，其保護(hù)性地粘接位于所述電絕緣體下方的所述太陽(yáng)能電池和所述背板。
10.如權(quán)利要求
9所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述電絕緣體包括碳氟基聚合物。
11.如權(quán)利要求
9所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述電絕緣體直接涂敷在所述透明覆層的底面。
12.如權(quán)利要求
10所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述透明覆層包括玻璃。
13.如權(quán)利要求
10所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述密封劑包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
14.如權(quán)利要求
10所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述電絕緣體具有等于或大于IO16Qcm的電阻率。
15.—種太陽(yáng)能電池模塊,包括: 多個(gè)互連的太陽(yáng)能電池，每個(gè)太陽(yáng)能電池包括具有在正常工作期間面對(duì)太陽(yáng)的正面和與正面相對(duì)的背面的多個(gè)背結(jié)太陽(yáng)能電池；位于所述太陽(yáng)能電池的正面上方的透明覆層； 位于所述太陽(yáng)能電池的正面與所述透明覆層之間的電絕緣體； 在所述太陽(yáng)能電池的背面上的背板；和 密封劑，其保護(hù)性地粘接所述太陽(yáng)能電池、所述背板和所述電絕緣體，所述電絕緣體位于多層密封劑之間。
16.如權(quán)利要求
15所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述電絕緣體具有等于或大于IO16Qcm的電阻率。
17.如權(quán)利要求
15所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述電絕緣體包括碳氟基聚合物。
18.如權(quán)利要求
15所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述透明覆層包括玻璃。
19.如權(quán)利要求
15所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述密封劑包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
20.如權(quán)利要求
15所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述電絕緣體在45至85攝氏度的溫度范圍內(nèi)具有1O16Ωcm的電阻率。
專利摘要
一種太陽(yáng)能電池模塊(100A)包括互連的太陽(yáng)能電池(101)、位于太陽(yáng)能電池(101)正面上方的透明覆層(201)和太陽(yáng)能電池(101)背面上的背板(205)。太陽(yáng)能電池模塊(100A)包括位于透明覆層(201)與太陽(yáng)能電池(101)正面之間的電絕緣體(202)。密封劑(203)保護(hù)性地封裝太陽(yáng)能電池(101)。為了防止極化，絕緣體(202)具有適合于防止電荷從太陽(yáng)能電池(101)的正面通過(guò)透明覆層(201)泄漏到太陽(yáng)能電池模塊其它部分的電阻。絕緣體(202)可以(例如通過(guò)涂敷)直接附接到透明覆層(201)的底面，或者可以是形成在多層密封劑(203)之間的獨(dú)立的層。太陽(yáng)能電池(101)可以是背結(jié)太陽(yáng)能電池。
文檔編號(hào)H01L31/00GKCN202957252SQ201090001066
公開日2013年5月29日 申請(qǐng)日期2010年5月26日
發(fā)明者格雷絲·澤維爾, 李波 申請(qǐng)人:太陽(yáng)能公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan