TW201444105A - 太陽能模組 - Google Patents

Abstract

本發明提供了一種太陽能模組，包含背板、透光前板、設置於背板與透光前板之間的太陽能電池，以及用以固定位於其間之太陽能電池的封裝材。背板具有面對太陽能電池之受光面以及與受光面相對之背面，受光面之反射率大於90%，背面之反射率不大於10%。如此一來，背板便可兼具有高反射率以及高熱放射率的優點。

Description

太陽能模組

本發明是有關於一種太陽能模組。

近幾年來，由於世界各地的原油存量逐年的減少，能源問題已成為全球注目的焦點。為了解決能源耗竭的危機，各種替代能源的發展與利用實為當務之急。隨著環保意識抬頭，加上太陽能具有零污染、以及取之不盡用之不竭的優點，太陽能已成為相關領域中最受矚目的焦點。因此，在日照充足的位置，例如建築物屋頂、廣場等等，愈來愈常見到太陽能面板的裝設。

太陽能模組主要包括太陽能電池、封裝材、背板與用於將太陽能電池、封裝材及背板固定於其中之框架。其中太陽能模組的發電效率又與其溫度有關，若是太陽能模組的溫度越高，則其光電轉換的效率越差。然而，若是採取主動式散熱方式則會增加太陽能模組的成本以及重量，並造成額外的電力損耗。

因此，如何提升太陽能模組的散熱效率，而不增加太陽能模組的成本以及重量，便成為一個重要的課題。

因此，本發明的目的就是在於提供一種採用非主動散熱機制的太陽能模組。

根據本發明之一實施方式，提供了一種太陽能模組，包含背板、透光前板、設置於背板與透光前板之間的太陽能電池，以及設置於背板與透光前板之間的封裝材，封裝材係用以固定太陽能電池。其中背板具有面對太陽能電池之受光面以及與受光面相對之背面，受光面之反射率大於90%，背面之反射率不大於10%。

於本發明之一或多個實施例中，背板可以包含具有該背面之低反射率基板，以及設置於該低反射率基板相對於該背面之另一面而形成該受光面的高反射率塗料，其中高反射率塗料之反射率大於90%。

於本發明之一或多個實施例中，背板包含具有該受光面之高反射率基板，以及設置於該高反射率基板相對於該受光面之另一面而形成該背面的低反射率塗料，其中低反射率塗料之反射率不大於10%。

於本發明之一或多個實施例中，背板包含芯層、貼附於芯層之一表面的第一膜層，以及貼附於芯層之另一表面的第二膜層。其中第一膜層面對太陽能電池，第一膜層之反射率大於90%，第二膜層之反射率不大於10%。

於本發明之一或多個實施例中，背板之該背面具有複數個微結構。

於本發明之一或多個實施例中，太陽能電池係以複數個焊帶加以串接。

本發明之另一實施方式提供了一種太陽能模組，包 含背板，設置於背板上的下封裝材、設置於下封裝材上的太陽能電池、設置於太陽能電池上的上封裝材，以及設置於上封裝材上的透光前板。其中背板之反射率不大於10%，下封裝材之反射率大於90%。

於本發明之一或多個實施例中，太陽能模組包含背板，設置於背板上的下封裝材、設置於下封裝材上的太陽能電池、設置於太陽能電池上的上封裝材，以及設置於上封裝材上的透光前板。其中下封裝材之反射率大於90%。背板包含芯層、貼附於芯層之一表面的第一膜層，以及貼附於芯層之另一表面的第二膜層。其中第一膜層面對太陽能電池，第一膜層之反射率不大於10%，第二膜層之反射率不大於10%。

於本發明之一或多個實施例中，背板具有背對該些太陽能電池之一背面，且該背面具有複數個微結構。

於本發明之一或多個實施例中，太陽能電池係以複數個焊帶加以串接。

太陽能模組的背板背面具有較低反射率，以增加其熱放射率，進而提升太陽能模組的熱輻射散熱能力。換言之，本發明提供了一種非主動式的散熱機制，可以在不增加太陽能模組重量的情形下，提升太陽能模組的散熱效率。

100、100’‧‧‧太陽能模組

110、110’‧‧‧背板

111、111’‧‧‧低反射率基板

112‧‧‧受光面

114‧‧‧背面

116‧‧‧高反射率塗料

118‧‧‧微結構

120‧‧‧透光前板

130‧‧‧太陽能電池

140‧‧‧封裝材

150‧‧‧焊帶

200‧‧‧太陽能模組

210‧‧‧背板

211‧‧‧高反射率基板

212‧‧‧受光面

214‧‧‧背面

216‧‧‧低反射率塗料

220‧‧‧透光前板

230‧‧‧太陽能電池

240‧‧‧封裝材

250‧‧‧焊帶

300‧‧‧太陽能模組

310‧‧‧背板

311‧‧‧芯層

312‧‧‧受光面

313‧‧‧內耐候層

314‧‧‧背面

315‧‧‧外耐候層

320‧‧‧透光前板

330‧‧‧太陽能電池

340‧‧‧封裝材

350‧‧‧焊帶

400‧‧‧太陽能模組

410‧‧‧背板

413‧‧‧內耐候層

414‧‧‧背面

415‧‧‧外耐候層

418‧‧‧微結構

420‧‧‧下封裝材

430‧‧‧太陽能電池

440‧‧‧上封裝材

450‧‧‧透光前板

460‧‧‧焊帶

第1圖繪示本發明之太陽能模組第一實施例的剖面圖。

第2圖繪示本發明之太陽能模組第二實施例的剖面圖。

第3圖繪示本發明之太陽能模組第三實施例的剖面圖。

第4圖繪示本發明之太陽能模組第四實施例的剖面圖。

第5圖繪示本發明之太陽能模組第五實施例的剖面圖。

第6圖為太陽能模組中背板的熱放射率與太陽能電池之溫度關係的模擬結果。

第7A圖與第7B圖分別為連續18天實際使用深色背面之背板與淺色背面之背板的太陽能模組所收集的數據。

以下將以圖式及詳細說明清楚說明本發明之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本發明之較佳實施例後，當可由本發明所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。

現有的太陽能模組，為了提升光線的利用率以提升太陽能模組的發電效率，多是採用反射率較高的淺色背板使得光線在照射到背板後能被反射回太陽能電池而被再一次利用。然而，採用淺色背板的太陽能模組雖具有高反射率的優點，但是相對地，淺色背板的熱輻射散熱能力較差，故此種類型的太陽能模組的發電效率難以提升。

本發明則提供了一種採用雙色背板的太陽能模組，用以兼顧高反射率以及高散熱能力的需求。

參照第1圖，其繪示本發明之太陽能模組第一實施例的剖面圖。太陽能模組100包含有背板110、透光前板120、多個太陽能電池130以及封裝材140。其中太陽能電池130為設置於背板110與透光前板120之間，封裝材140 則是用以固定位於其間的太陽能電池130。其中背板110具有面對太陽能電池130之受光面112以及與受光面112相對的背面114。其中受光面112的反射率大於90%，而背面114的反射率不大於10%。其中反射率的數值係參考光譜儀(LAMBDA 750S)所量測得出的數值。

換言之，背板110面對太陽能電池130的受光面112為具有較高反射率的淺色表面，而背板110的背面114為具有較佳熱輻射散熱效率(高熱放射率)的深色表面，如此一來，太陽能模組100便可兼具高反射率以及高散熱能力的優點。

具體而言，背板110可以包含單色的基板，並在此單色基板111的單一表面上塗有另一顏色的塗料，使得背板110的受光面112與背面114分別呈現不同的顏色。舉例而言，本實施例中的背板110包含低反射率基板111，其反射率為不大10%。低反射率基板111之受光側上塗佈有高反射率塗料116，其中高反射率塗料116的反射率為大於90%。如此一來，便可以得到受光面112具有高反射率，而背面114具有低反射率的背板110。

另外，又因為高反射率塗料116在塗佈於低反射率基板111的受光面112的過程中，會使得基板111的受光面112自然地具有一定的粗糙度，因此可以進一步增加受光面112對光線的反射能力。更具體地說，增加受光面112的粗糙度可以增加背板110反射光線的能力，使得照射到背板110上之光線再一次反射回透光前板120，並藉由透光前板120的再反射而使光線照射至太陽能電池130，使得光線可 以再一次被太陽能電池130接收，提高光線的利用率。

透光前板120可以為玻璃基板或其他具透光性之塑膠材質。封裝材140可以包含乙烯醋酸乙烯脂(ethylene vinyl acetate resin，EVA)、低密度聚乙烯(low density polyethylene，LDPE)、高密度聚乙烯(high density polyethylene，HDPE)、矽氧樹脂(Silicone)、環氧樹脂(Epoxy)、聚乙烯丁醛樹脂(Polyvinyl Butyral，PVB)、熱可塑聚胺基甲酸酯(Thermoplastic Polyurethane，TPU)或其組合，但不限於此。

太陽能模組100更包含有複數個焊帶150，用以串聯多個太陽能電池130，以提升太陽能模組100的輸出功率。

應用此種設計之太陽能模組100不需要使用主動的散熱機制，不會增加太陽能模組100的重量，並可有效降低其內之太陽能電池130的溫度，提升太陽能電池130的光電轉換效率。

參照第2圖，其繪示本發明之太陽能模組第二實施例的剖面圖。本實施例與第一實施例之差別在於，為了進一步地加強背板110’的散熱效率，低反射率基板111’的背面114可以預先形成有例如微溝槽之類的微結構118，以增加背板110’之背面114的粗糙度，進而提升空氣對流的能力以及增加熱交換面積，提高背板110’的散熱效率。另外，藉由調整背板110’背面114的粗糙度，亦可改變背板110’之背面114的亮度。一般而言，背面114的粗糙度(Ra)小於0.5μm可使色澤偏亮，反之，色澤偏暗。為增加背板110’背面114之熱輻射效率，以背板110’背面114粗糙度較高，色澤 較暗者為佳。

參照第3圖，其繪示本發明之太陽能模組第三實施例的剖面圖。太陽能模組200包含有背板210、透光前板220、多個太陽能電池230、封裝材240以及用以串聯太陽能電池230的焊帶250。其中太陽能電池230為設置於背板210與透光前板220之間，封裝材240則是用以固定位於其間的太陽能電池230。其中背板210具有面對太陽能電池230之受光面212以及與受光面212相對的背面214。其中受光面212的反射率大於90%，而背面214的反射率不大於10%。

具體而言，本實施例中之背板210包含有高反射率基板211，以及塗佈於高反射率基板211之背光側上的低反射率塗料216。其中高反射率基板211的反射率為大於90%，而低反射率塗料216的反射率為不大於10%。如此一來，便可得到受光面212具有高反射率，而背面214具有高熱放射率的背板210。

如前所述，背板210之背面214亦可選擇性地形成有微溝槽等微結構，用以進一步提升背板210的空氣對流能力以及熱交換面積。低反射率塗料216中亦可以選擇性地摻雜有用以進行輻射熱交換的材料，如陶瓷材料或是碳氧化矽中孔奈米複合材料(Carbon-silicon oxide mesoporous composite materials)，可藉此材料蓄熱之後，可提升紅外線放射的性能(提高熱放射率)。

除了採用單色的基板塗佈不同顏色的塗料以得到雙色的背板外，亦可藉由其他的方式使得太陽能模組同時具有高反射率以及高熱放射率的優點。以下將配合不同的實施例 具體說明之。

參照第4圖，其繪示本發明之太陽能模組第四實施例的剖面圖。太陽能模組300包含有背板310、透光前板320、多個太陽能電池330、封裝材340以及用以串聯太陽能電池330的焊帶350。其中太陽能電池330為設置於背板310與透光前板320之間，封裝材340則是用以固定位於其間的太陽能電池330。其中背板310具有面對太陽能電池330之受光面312以及與受光面312相對的背面314。其中受光面312的反射率大於90%，而背面314的反射率不大於10%。

本實施例中，背板310為疊層結構，其包含有芯層311、貼附於芯層311之一表面的內耐候層313，以及貼附於芯層311之另一表面的外耐候層315。其中內耐候層313貼附於芯層311的內表面，即面對於太陽能電池330的一面，而外耐候層315則是貼附於芯層311背對太陽能電池330的表面。其中內耐候層313的反射率大於90%，而外耐候層315的反射率不大於10%。

芯層311之材料可以為PET。內耐候層313以及外耐候層315之材料可以為杜邦生產之Tedlar或其他含氟之耐候性膜層，其中內耐候層313選自於具有較高反射率的淺色Tedlar，而外耐候層315選自於具有較低反射率的深色Tedlar，而後內耐候層313與外耐候層315貼合於芯層311的相對兩側。或者，同樣選用PET材料作為芯層311，藉由將含氟材料塗佈於芯層311之相對兩側的方式，在芯層311的表面上形成由含氟材料所構成反射率大於90%之內耐候層313以及反射率不大於10%之外耐候層315。外耐候層315 之背面314可以選擇性地形成有微結構。藉由選擇不同反射率的Tedlar與芯層311組合，便可以得到內外分別具有不同的反射率的背板310，使背板310兼具高反射率以及高熱放射率的優點。

參照第5圖，其繪示本發明之太陽能模組第五實施例的剖面圖。太陽能模組400包含有背板410，設置於背板410上的下封裝材420、設置於下封裝材420上的太陽能電池430、設置於太陽能電池430上的上封裝材440，以及設置於上封裝材440上的透光前板450。太陽能模組400更包含有串聯太陽能電池430的焊帶460。太陽能電池430置於下封裝材420與上封裝材440之間，藉由熱壓製程使下封裝材420與上封裝材440黏接而固定背板410、透光前板450以及位於其間的太陽能電池430。

本實施例中，上封裝材440較佳地為高光穿透度之材料，而下封裝材420則是與上封裝材同材質且反射率大於90%的不透明材料。而背板410除本身可為反射率不大於10%的深色基板，如第一實施例的基板111之外，亦可為淺色芯層411但外耐候層415為深色的Tedlar材料或以深色含氟材料進行塗佈。外耐候層415之背面414可以選擇性地形成有微結構418。

由於位於太陽能電池430下方的下封裝材420具有較高的反射率，光線照射於其上後可因反射或是散射而被太陽能電池430再次利用，因此，可以提升太陽能模組400中光線利用率，而具有較低反射率的背板410可以提供較高的熱放射效率。如此一來，太陽能模組400便可兼具高反射率 以及高熱放射率的優點。

參照第6圖，其為太陽能模組中背板的熱放射率與太陽能電池之溫度關係的模擬結果。如圖所示，橫軸為背板之背面的熱放射率，其中熱放射率與反射率為負相關，縱軸則為太陽能電池的溫度。由模擬結果可以得知，當背板之背面的熱放射率越高(反射率越低)時，太陽能電池的溫度越低。換言之，背板之背面的反射率會影響其熱放射效率，進而造成熱輻射能力的差異。從圖中最左端與最右端的數值推測，當背板之背面從熱放射率10%增加至90%後，太陽能模組的輸出功率可以提升約3.05%。

又，如第7A圖與第7B圖所示，其分別為連續18天實際使用深色背面之背板與淺色背面之背板的太陽能模組於戶外實際收集的數據。採用深色背面之背板的太陽能模組較採用淺色背面之背板的太陽能模組累積所增加的發電量約增加了5%，而採用深色背面之背板其太陽能電池的溫度確實較採用淺色背面之背板的溫度為低。

綜上所述，太陽能模組的背板背面具有較低反射率，以增加其熱放射率，進而提升太陽能模組的熱輻射散熱能力。換言之，本發明提供了一種非主動式的散熱機制，可以在不增加太陽能模組重量的情形下，提升太陽能模組的散熱效率。

雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧太陽能模組

110‧‧‧背板

111‧‧‧低反射率基板

112‧‧‧受光面

114‧‧‧背面

116‧‧‧高反射率塗料

120‧‧‧透光前板

130‧‧‧太陽能電池

140‧‧‧封裝材

150‧‧‧焊帶

Claims (10)

1. 一種太陽能模組，包含：一背板；一透光前板；複數個太陽能電池，設置於該背板與該透光前板之間；以及一封裝材，設置於該背板與該透光前板之間，用以固定位於其間之該些太陽能電池，其中該背板具有面對該些太陽能電池之一受光面以及與該受光面相對之一背面，該受光面之反射率大於90%，該背面之反射率不大於10%。
2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能模組，其中該背板包含：一低反射率基板，具有該背面；以及一高反射率塗料，設置於該低反射率基板相對於該背面之另一面而形成該受光面，其中該高反射率塗料之反射率大於90%。
3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能模組，其中該背板包含：一高反射率基板，具有該受光面；以及一低反射率塗料，設置於該高反射率基板相對於該受光面之另一面而形成該背面，其中該低反射率塗料之反射率不大於10%。
4. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能模組，其中該背板包含：一芯層；一第一膜層，設置於該芯層之一表面，面對該些太陽能電池，該第一膜層之反射率大於90%；以及一第二膜層，設置於該芯層之另一表面，該第二膜層之反射率不大於10%。
5. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能模組，其中該背板之該背面具有複數個微結構。
6. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能模組，其中該些太陽能電池係以複數個焊帶加以串接。
7. 一種太陽能模組，包含：一背板，其中該背板之反射率不大於10%；一下封裝材，設置於該背板上，其中該下封裝材之反射率大於90%；複數個太陽能電池，設置於該下封裝材上一上封裝材，設置於該些太陽能電池上；以及一透光前板，設置於該上封裝材上。
8. 如申請專利範圍第7項所述之太陽能模組，其中該背板包含： 一芯層；一第一膜層，設置於該芯層之一表面，面對該些太陽能電池，該第一膜層之反射率不大於10%；以及一第二膜層，設置於該芯層之另一表面，該第二膜層之反射率不大於10%。
9. 如申請專利範圍第8項所述之太陽能模組，其中該背板具有背對該些太陽能電池之一背面，且該背面具有複數個微結構。
10. 如申請專利範圍第7項所述之太陽能模組，其中該些太陽能電池係以複數個焊帶加以串接。