CN104701398B - 高效率双玻太阳能电池模块 - Google Patents
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Abstract
高效率双玻太阳能电池模块。本发明揭示一种太阳能电池模块，该模块包含：一第一玻璃层；一第一封装层，其位于所述第一玻璃层的上方，其中所述第一玻璃层及第一封装层之间包含光漫反射镀膜；一太阳能电池，其位于所述第一封装层上方；一第二封装层，其位于所述太阳能电池上方；一第二玻璃层，其位于所述第二封装层上方；及一抗反射镀膜，其位于所述第二玻璃层上方。
Description
技术领域
本发明有关一种高效率太阳能电池模块，特别是一种高效率的双玻太阳能电池模块。
背景技术
太阳能为目前最受欢迎的环保能源。一般而言，太阳能电池的光伏效应将太阳能转换为电能。太阳能电池具有环保、节能的功效，已渐渐广泛使用于日常生活中。
太阳能电池模块通常为玻璃、聚乙烯醋酸乙烯酯(Ethylene Vinyl Acetate,EVA)、太阳能电池片(一般是利用5吋及6吋的太阳能电池片拼接成较大面积)及高分子封装背板形成的多层结构，再加上由铝、镀锌钢板、木材或合成材料（例如聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯橡胶等）制得的外框、接线盒、导线、蓄电池等周边构件组合而成。在阳光照射下，太阳能电池组件会藉由光电效应输出一定的工作电压及工作电流。
市面上亦有使用玻璃层取代高分子封装背板的方式，此种模块称为双玻太阳能电池模块(double-glazed solar cell module)。相较于一般太阳能电池模块，双玻太阳能电池模块除了具有防火、耐电压、耐冲击的安全性优点，亦具有增进透光性及具有装饰性的功效，因此可作为建筑用玻璃组件，其规格尺寸、外观形状可根据建筑师或设计师要求订制，具有多样性和艺术性。
由于现代建筑开始推广建筑整合太阳能(Building-integrated photovoltaics，简称BIPV)的技术，使得双玻太阳能电池模块之应用更为广泛，所谓BIPV系指使用太阳能光伏材料取代传统建筑材的一种应用，使建筑物本身成为一个大的能量来源，而不必用外加方式加装太阳能版，因为在设计阶段就一并考虑，所以太阳能发电率和成本比值最佳，而BIPV技术中主要即使用双玻太阳能电池模块。
大面积的太阳能电池模块是用小面积的太阳能电池片拼接而成。为了防止在制备太阳能电池模块的层压过程中产生太阳能电池片并片的情形(即太阳能电池片形成重迭的情形)，太阳能电池片间通常留有空隙。该空隙一般占太阳能模块总面积约2-5%。然而，由于空隙过大，有部分通过太阳能模块的光并未通过太阳能电池片，使得太阳能模块的整体效率低于个别太阳能电池片的效率，产生功率下降的问题。对于一般太阳能电池模块，所述穿透空隙的光可藉由白色的反射背板反射回到太阳能电池片而吸收。然而，在双玻太阳能电池模块中，由于背面是透明的穿透玻璃，穿透空隙的光无法反射回到电池片，因而更易造成功率的下降。
为解决上述技术问题，本申请案即提供一种高效率双玻太阳能电池模块。
发明内容
本发明的一目的为提供一种太阳能电池模块，其包含：
一第一玻璃层；
一第一封装层，其位于所述第一玻璃层的上方，其中所述第一玻璃层及第一封装层之间包含一光漫反射镀膜；
一太阳能电池，其位于所述第一封装层上方；
一第二封装层，其位于所述太阳能电池上方；
一第二玻璃层，其位于所述第二封装层上方；及
一抗反射镀膜，其位于所述第二玻璃层上方。
附图说明
图1显示本发明具体实施态样的太阳能模块的剖面示意图。
具体实施方式
于本文中，除非特别限定，单数形「一」和「所述」亦包括其复数形。本文中任何和所有实施例和例示性用语(「例如」和「如」)目的仅为了更加突显本发明，并非针对本发明的范围构成限制，本案说明书中的用语不应被视为暗示任何未请求的组件可构成实施本发明时的必要组件。
本发明提供一种太阳能电池模块，其包含：
一第一玻璃层；
一第一封装层，其位于所述第一玻璃层的上方，其中所述第一玻璃层及第一封装层之间包含一光漫反射镀膜；
一太阳能电池，其位于所述第一封装层上方；
一第二封装层，其位于所述太阳能电池上方；
一第二玻璃层，其位于所述第二封装层上方；及
一抗反射镀膜，其位于所述第二玻璃层上方。
以下针对本发明的太阳能电池模块的各部分及技术特征做进一步的说明。
本发明的第一玻璃层或第二玻璃层较佳为具有约0.5毫米至约3毫米的厚度。本发明中的玻璃层所使用的玻璃较佳为钢化玻璃。钢化玻璃可使用一种新型式的物理钢化玻璃，其可藉由气动加热及冷却的处理程序制得。详言之，此种物理钢化玻璃可在约600℃至约750℃，较佳为630℃至约700℃的气动加热钢化炉（例如李赛克公司(LiSEC)生产的平板钢化炉(flatbed tempering furnace）中加热，再经由例如空气喷嘴使其急速冷却而制得。本文中，术语「气动加热」是指物体与空气或其它气体作高速相对运动时所产生的高温气体对物体的传热过程。由于以气动加热方式钢化玻璃时，玻璃与钢化炉不直接接触，因此不会造成玻璃的变形，而能适用较薄的玻璃。更详细的物理钢化玻璃的制法可参考中国专利第201110198526.1号申请案的内容。适用于本发明的钢化玻璃为透光超薄钢化玻璃，其厚度优选介于0.5毫米至2.5毫米。适用于本发明的物理钢化玻璃其具有约120Mpa至约300Mpa、优选约150MPa至约250MPa的抗压强度，约120Mpa至约300Mpa、优选约150MPa至约250MPa的抗弯强度及约90Mpa至约180Mpa、优选约100MPa至约150MPa的抗拉强度。
在***板玻璃。压花玻璃通常是采用特制的花辊，在玻璃的表面压制特制的花纹，譬如金字塔花纹、蜂窝状、菱形等，通过特殊的压花花纹设计减少玻璃定向反射，增加内反射效应，促进其有效的吸收太阳光能，大幅地提高太阳光线的透过率，提高发电效能。它具有高太阳能透过率、低反射率、高机械强度、高平整度等优异特点。在本发明中，所述的第二玻璃层优选为钢化压花玻璃，其中所述的钢化压花玻璃上的压花的厚度为5至150μm之间，所述钢化压花玻璃的压花面系面对所述太阳能电池。上述范围可以包含其范围内任意数值或任意数值的较小范围，以约40至约70μm(举例)的厚度为例，其可以包括约48至约57μm，或约53至约65μm的厚度。本案中其它范围，亦相同有此界定，即可以包含其范围内任意数值或任意数值的较小范围。
本发明的太阳能电池模块所使用的封装层材料主要是用以固定太阳能电池的光电组件并对其提供物理上的保护，例如抗冲击及防止水气进入等。本发明的太阳能电池组件中的封装层可使用任何公知的材料，包括聚乙烯醋酸乙烯酯（Ethylene Vinyl Acetate；EVA)、聚乙烯醇缩丁醛（Polyvinyl Butyral；PVB)、薄膜离子型聚合物，如Dupont PV5400、及硅氧树脂，其中目前聚乙烯醋酸乙烯酯（Ethylene Vinyl Acetate；EVA)为使用最为广泛的太阳能电池板封装层材料。EVA为一种热固性树脂，其固化后具有高透光、耐热、耐低温、抗湿、耐候等特性，且其与金属、玻璃及塑料均有良好的接着性，又具有一定的弹性、耐冲击性及热传导性，因此为理想的太阳能电池封装层材料。
在本发明中，所述太阳能电池位于第一封装层及第二封装层间，其种类并未有特别限制，可使用单晶硅、多晶硅、非晶硅或薄膜太阳能电池等等。
在本发明中，所述第一玻璃层及第一封装层之间包含一光漫反射镀膜，其中所述的光漫反射镀膜为一白色镀膜，其厚度为10至50μm间，优选为25至40μm间，表面粗糙度(Ra)在0.05至20μm间，优选为0.5至10μm间，所述的光漫反射镀膜的材料可包含SiOx、TiO2、ZrOx、AlOx、ZnOx或TaOx。所述光漫反射镀膜的目的在于能够使穿透太阳能模块中太阳能电池片之间空隙的光线漫反射。根据本发明，所述光漫反射镀膜的全角度反射率在可见光波段的反射率在80%以上，反射光中镜面反射的比例占总反射的40%以下。
在本发明的一个具体实施例中，所述第二玻璃层为钢化压花玻璃，压花面为靠近第二封装层之表面，另一面具有抗反射镀膜。
在本发明中，所述的第二封装层的光学折射率优选大于1.5，其目的在于增加光波导效应，增加从所述光漫反射镀膜反射的光透过所述第二玻璃层之压花面反射回到太阳能电池片的机率，将太阳能转换为电能，进而提升太阳能模块的整体效率。举例而言，高折射率的第二封装层可包含EVA、PVB、薄膜离子型聚合物或硅氧树脂，其经添加材料为TiO2或ZrO2、粒径约为10nm的高折射率粒子，此外，苯基有机硅材料亦可做为高折射率的封装材料。
在本发明中，所述抗反射镀膜的材料包含SiOx或AlOx，所述抗反射镀膜的光学折射率约为1.2至1.4，优选约为1.25至1.3，厚度约80至120nm，优选约为90至110nm。所述抗反射镀膜的目的在于能够防止入射光线的反射，其可增加约1至3%的入射光穿透第二玻璃层之穿透率。
在本发明中，所述光漫反射镀膜及抗反射镀膜形成于玻璃上之方式可使用本领域之技术人员所习知的方法，例如干式镀膜法(dry coating method)或湿式镀膜法(wetcoating method)，所述干式镀膜法例如可为化学气相沈积或物理气相沈积法，所述湿式镀膜法例如可为：电镀法、刮刀式涂布(knife coating)、滚轮涂布(roller coating)、流涂(flow coating)、帘涂(curtain coating)、旋涂(spin coating)、喷雾式涂布(spraycoating)、线杆涂布(bar coating)、狭缝式模压涂布(slot die coating)、凸版印刷涂布(gravure coating)、斜板式涂布(slide coating)或其它习知方法、或上述方法的组合。
如图1所示，在本发明的具体实施例中，箭头为光入射方向，101为第一玻璃层，102为光漫反射镀膜，103为第一封装层，104为太阳能电池，在太阳能电池有空隙105，106为第二封装层，107为第二玻璃层上之压花面，108为第二玻璃层，109为抗反射镀膜。其中入射光线若穿透过空隙，可经由第一玻璃层上的光漫反射镀膜反射穿越第一封装层、空隙及第二封装层，经由第二玻璃层之压花面反射至太阳能电池吸光并产生电流。
在本发明的一个具体实施例中，所述第一或第二封装层系聚乙烯醋酸乙烯酯或聚乙烯醇缩丁醛。
在本发明的一个具体实施例中，所述玻璃层为钢化玻璃，其具有约120MPa至约300MPa、优选约150MPa至约250MPa的抗压强度，约120MPa至约300MPa、优选约150MPa至约250MPa的抗弯强度及约90MPa至约180MPa、优选约100MPa至约150MPa的抗拉强度。
在本发明的一个具体实施例中，所述第一及第二封装层厚度各约为0.3至0.9mm，优选各约为0.4至0.8mm。
本发明一个或一个以上实施例的细节将于以下描述中予以阐述。根据这些描述和权利要求书，将可容易地了解本发明的其它特征、目的和优势。
实施例
取一2mm之钢化玻璃，应用湿式镀膜(wet coating)技术于钢化玻璃上形成厚度约32μm材料为TiO2的光漫反射镀膜。以层压方式于光漫反射镀膜上形成材料为EVA的封装层，以层压方式将60个太阳能电池片贴合于所述封装层上，其中电池片的间距为2mm。接着以层压方式将材料为EVA的另一封装层形成于所述太阳能电池上，再以层压方式将2mm钢化压花玻璃形成于所述封装层上，其中钢化压花玻璃之压花面与封装层接触，接着再以湿式镀膜技术于钢化压花玻璃上形成厚度为110nm材料为SiOx的抗反射镀膜，其中所述抗反射镀膜之光学折射率约为1.3，最后制得本发明的太阳能电池模块。本发明太阳能电池模块的功率经测得为247W。
本发明所获得的太阳能电池模块，相较于一般不含光漫反射镀膜及不含抗反射镀膜的太阳能电池模块，经测试后发现具有发电功率约1.75%的提升。
虽然已参考说明性实施例描述了本发明，但应理解，所属领域的技术人员可易于实现的任何修改或更改将属于本说明书和所附权利要求书的揭示内容的范围内。
Claims (7)
1.一种太阳能电池模块，该模块包含：
一第一玻璃层；
一第一封装层，其位于所述第一玻璃层的上方，其中所述第一玻璃层及第一封装层之间包含光漫反射镀膜,所述光漫反射镀膜的表面粗糙度(Ra)在0.5至10μm间；
一太阳能电池，其位于所述第一封装层上方；
一第二封装层，其位于所述太阳能电池上方；
一第二玻璃层，其位于所述第二封装层上方；及
一抗反射镀膜，其位于所述第二玻璃层上方，
其中所述第一和第二玻璃层为钢化玻璃，其具有120MPa至300MPa的抗压强度，120MPa至300MPa的抗弯强度及90MPa至180MPa的抗拉强度，其中第二玻璃层为具有0.5毫米至2.5毫米的厚度，
其中所述第二封装层的光学折射率大于1.5，所述第二封装层为聚乙烯醋酸乙烯酯、聚乙烯醇缩丁醛、薄膜离子型聚合物或硅氧树脂，且经添加材料为TiO2或ZrO2的高折射率粒子，且
其中所述抗反射镀膜的材料包含SiOx或AlOx，且所述抗反射镀膜的光学折射率为1.2至1.4，所述抗反射镀膜的厚度为80至120nm。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其中所述第二玻璃层为钢化压花玻璃。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池模块，其中所述钢化压花玻璃上的压花的厚度为5至150μm间。
4.根据权利要求1至3任一项所述的太阳能电池模块，其中所述第一玻璃层为具有0.5毫米至3毫米的厚度。
5.根据权利要求1至3任一项所述的太阳能电池模块，其中所述第一封装层为聚乙烯醋酸乙烯酯(Ethylene Vinyl Acetate；EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(Polyvinyl Butyral；PVB)、薄膜离子型聚合物或硅氧树脂。
6.根据权利要求1至3任一项所述的太阳能电池模块，其中所述光漫反射镀膜的厚度为10至50μm间。
7.根据权利要求1至3任一项所述的太阳能电池模块，其中所述光漫反射镀膜的材料包含SiOx、TiO2、ZrOx、AlOx、ZnOx或TaOx。
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