TWI632689B - Frameless thin film solar cell package - Google Patents

Abstract

一種無框薄膜太陽能電池封裝體，包含一太陽能單元、一前保護板、一背保護板，及一封裝單元。太陽能單元包括一基板、一形成於基板上的太陽能薄膜、一頂面、一相反頂面的底面，及一連接頂面與底面的周面。前保護板設置於太陽能薄膜上。背保護板設置於太陽能單元的底面。封裝單元包括一設置於前保護板與背保護板之間並環圍太陽能單元的封邊層，封邊層具有一與太陽能單元的周面連接的內周面，及一與內周面反向的外周面，內周面至外周面的距離不小於15mm。

Description

無框薄膜太陽能電池封裝體

本發明是有關於一種薄膜太陽能電池封裝體，特別是指一種無框薄膜太陽能電池封裝體。

參閱圖1，現有薄膜太陽能電池封裝體，包含一基板11、一形成於該基板11上的太陽能薄膜12、一設置於該太陽能薄膜12上的熱固性膠材13、一設置於該熱固性膠材13上的前保護板14，及一環圍該太陽能薄膜12與該熱固性膠材13並連接該前保護板14與該基板11的封邊層15。

由圖1的結構可知，該薄膜太陽能電池封裝體通常是直接以具有該太陽能薄膜12的該基板11作為背保護板，隨後即透過該熱固性膠材13將該前保護板14黏合於該太陽能薄膜12上，最後再使用該封邊層15將該太陽能薄膜12與該熱固性膠材13進行封合。

然而，該薄膜太陽能電池封裝體的該封邊層15是直接設置在具有太陽能薄膜12的該基板11與該前保護板14之間，使該封邊層15的厚度受限於該太陽能薄膜12與該基板11的大小，而無法有效增加該封邊層15的厚度及改變該封邊層15的結構，因此，當將如圖1的該太陽能電池封裝結構應用在建物而位於戶外時，常會因外在的熱脹冷縮或強風等因素，而產生機械變形，導致滲水或濕氣侵入至該太陽能薄膜12中，進而縮短了太陽能電池的使用壽命。

此外，當要將多個該薄膜太陽能電池封裝體相互拼接時，會因為直接使用具有該太陽能薄膜12的該基板11做為後保護板及該封邊層15的厚度不足，使得該薄膜太陽能電池封裝體的側邊已無多餘的空間設置一連接件(圖未示)來連接其它的薄膜太陽能電池封裝體。也就是說，若要將現有多個該薄膜太陽能電池封裝體相互拼接時，會在相鄰的該前保護板14上，使用多個固定件(圖未示)連接相鄰的薄膜太陽能電池封裝體並壓合固定於建物的牆面上，但以此方式拼接固定，會讓該等固定件裸露在該前保護板14上，而限制了外觀的美化設計。

因此，本發明的目的，即在提供一種能提高整體封裝強度並兼顧美觀的無框薄膜太陽能電池封裝體。

於是，本發明無框薄膜太陽能電池封裝體，包含一太陽能單元、一前保護板、一背保護板，及一封裝單元。

該太陽能單元包括一基板、一形成於該基板上的太陽能薄膜、一頂面、一相反該頂面的底面，及一連接該頂面與該底面的周面，該頂面為該太陽能薄膜反向該基板的表面，該底面為該基板反向該太陽能薄膜的表面。

該前保護板設置於該太陽能薄膜上。

該背保護板設置於該太陽能單元的該底面。

該封裝單元包括一設置於該前保護板與該背保護板之間並環圍該太陽能單元的封邊層，該封邊層具有一與該太陽能單元的該周面連接的內周面，及一與該內周面反向的外周面，且該內周面至該外周面的距離不小於15mm。

本發明的功效在於，藉由將該太陽能單元設置在該前保護板與該背保護板之間，讓該封邊層的該內周面連接該基板的該周面，並讓該封邊層的厚度不小於15mm，從而能強化封裝強度，並有效阻擋外在滲水或濕氣侵入至該太陽能薄膜，且還能調整該前保護板、該背保護板及該封邊層之間的結構關係，以讓固定件隱藏於該前保護板之後。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2與圖3，本發明無框薄膜太陽能電池封裝體的一實施例，適用於整合在一般建築物的牆面或玻璃惟幕上。該無框薄膜太陽能電池封裝體包含一前保護板2、一與該前保護板2彼此相間隔的背保護板3、一設置於該前保護板2與該背保護板3之間的太陽能單元4，及一連接該前保護板2與該背保護板3並包覆封裝該太陽能單元4的封裝單元5。

具體地說，該前保護板2與該背保護板3分別具有一鄰近該太陽能單元4的內表面21、31、一相反該內表面21、31的外表面22、32，及一連接該內表面21、31與該外表面22、32的外圍面23、33。其中，該前保護板2是可選自可透光的玻璃或透光的鋼化玻璃；該背保護板3則可選自玻璃、鋼化玻璃或鋁背板，用以穩固的固定並保護該太陽能單元4。於本實施例中，該前保護板2是選自玻璃，該背保護板3是選自鋼化玻璃為例作說明。

該太陽能單元4包括一基板41、一形成於於該基板41上的太陽能薄膜42、一頂面43、一相反該頂面43的底面44，及一連接該頂面43與該底面44的周面45，該頂面43為該太陽能薄膜42反向該基板41的表面，該底面44為該基板41反向該太陽能薄膜42的表面。要說明的是，該太陽能薄膜42即是一般將化合物半導體以薄膜製程方式所形成的薄膜太陽能電池結構，例如CIS、CIGS等薄膜太陽能電池，此薄膜太陽能電池的結構為本領域技術人員所周知，且非本發明之重點，於此不加以贅述。

該封裝單元5包括兩黏合膠材51及一封邊層52，透過該等黏合膠材51分別設置於該前保護板2與該背保護板3的該內表面21、31，而分別將該前保護板2與該背保護板3黏合於該太陽能薄膜42上及該基板41上，該封邊層52是設置於該前保護板2與該背保護板3之間並環圍該太陽能單元4，且該封邊層52具有一與該太陽能單元4的該周面45連接的內周面521、一與該內周面521反向的外周面522，及一由該外周面522向該內周面521凹陷的導槽523。較佳地，該內周面521至該外周面522的距離不小於15mm，也就是該封邊層52的寬度不小於15mm。要說明的是，該等黏合膠材51是選自例如乙烯／乙酸乙烯酯共聚物(ethylene-vinyl acetate，EVA)的熱固性封合膠材(encapsulation adhesives)，但不以此為限；該封邊層52則是選自能有效阻隔外在水氣侵入至該太陽能單元4中的丁基膠，且藉由讓該封邊層52具有該導槽523，還能有效將外在雨水導離。

要補充說明的是，由於本發明無框薄膜太陽能電池封裝體適用於整合在建築物的玻璃惟幕上，因此，無框薄膜太陽能電池封裝體的整體厚度要符合現有建材的相關規定。具體地說，一般若以單一層玻璃作為建築玻璃惟幕時，其厚度至少要大於10mm，若以多層膠合的玻璃組合體時，其厚度則至少要大於6mm，於本實施例中，該無框薄膜太陽能電池封裝體是屬於多層膠合的玻璃組合體，所以整體厚度至少要大於6mm。較佳地，該前保護板2與該背保護板3可選用厚度介於2.5mm~3.2mm的玻璃或鋼化玻璃，而該太陽能單元4的厚度介於1.8mm~2.0mm，該等黏合膠材51的厚度則介於0.45mm~0.6mm。此外，當各無框薄膜太陽能電池封裝體相互拼接而讓各太陽能單元4相互串聯時，讓該封邊層52的寬度大於等於15mm時，是能承受各太陽能單元4串聯所產生大於1500V的電壓。

於本實施例中，藉由該前保護板2與該背保護板3作為該太陽能單元4的保護蓋板，使具有該太陽能薄膜42的該基板41封裝於此兩個保護蓋板之間，改善現有直接以具有該太陽能薄膜12的該基板11(見圖1)作為背保護板強度不足的缺點，並在設置該封裝層52進行封裝時，讓該封裝層52具有足夠的厚度，提升整體封裝強度，並有效阻擋外在滲水或濕氣侵入至該太陽能薄膜42。此外，由於本實施例是使用該前保護板2與該背保護板3兩個保護蓋板，且該封裝層52具有足夠的厚度，因此，還能進一步藉由設計該前保護板2、該背保護板3及該封邊層52之間的結構關係，來增封裝強度並實現無框薄膜太陽能電池封裝模組，其相關實施態樣說明如下。

配合參閱圖4，圖4顯示該實施例的另一態樣，當本發明無框薄膜太陽能電池封裝體安裝在建築物上時，為了避免戶外的熱脹冷縮或強風等外在因素造成該前保護板2產生機械變形而破損，還可進一步在該封邊層52內設置一補強件53，以增強該前保護板2與該背保護板3的耐彎折性。該補強件53的設置數量與態樣並無特別限制，可以是單一個補強件53位於該封邊層52而環圍該太陽能單元4，也可以在該封邊層52內設置多個補強件53，更可以是任何幾何形狀，且該補強件52所選用的該材料也沒有特別限制，可以是軟質材料或硬質材料，只要能增加該封邊層52的強度，以讓該前保護板2及/或該背保護板3不易產生形變即可。

進一步參閱圖5，也可以不用在該封邊層52中設置該補強件53，而藉由改變該封邊層52的組成材料來增強該封邊層的機械強度。舉例來說，構成該封邊層52可以是由複數種類材料所構成，藉由在藉由在水平方向(X方向)或垂直方向(Y方向)分別封裝不同材料來構成該封邊層52，此結構也可以有效增強該封邊層52的強度。

參閱圖6與圖7，一般來說，會將多個無框薄膜太陽能電池封裝體裝設於建築物的牆面或玻璃惟幕上形成大面積太陽能電池模組。由於本發明的該封邊層52具有足夠的厚度，因此，可藉由在該無框薄膜太陽能電池封裝體的四個角落分別形成貫穿該前保護板2、該封邊層52，及該背保護板3的穿孔6，以提供使用螺栓的方式將各無框薄膜太陽能電池封裝體更穩固定的安裝在建築物上。

配合參閱圖8與圖9，其中，當該封邊層52內具有該補強件53時，該等穿孔6可以直接貫穿該補強件53(如圖8所示)，或不貫穿該等補強件53，而讓該等補強件53分別位於該等穿孔6的側邊(如圖9所示)。

參閱圖10，當要以其他方式拼接各無框薄膜太陽能電池封裝體，而不對該無框薄膜太陽能電池封裝體進行穿孔時，可將該前保護板2與該背保護板3向外擴大延伸或是將該封邊層52內縮，也就是讓該封邊層52的該外周面522至該前保護板2與該背保護板3的該外圍面23、33的距離變大，從而令該前保護板2、該封邊層52的該外周面522，及該背保護板3共同界定出一向外的固設空間100。

因此，在沒有設置該等穿孔6(見圖6)，而要進行各無框薄膜太陽能電池封裝體的拼接時，即能將一連接於建物的牆面(圖未示)的固定裝置7的一固定件71安裝於該固設空間100中，再以一緩衝材8將該固定件71固定於該固設空間100中，較佳地，該固定裝置7還具有一位於牆面與該背保護板3之間的支撐件72，該緩衝材8可延伸至該背保護板3與該支撐件72之間，用以將各無框薄膜太陽能電池封裝體穩固地與該固定裝置7接合在一起，最後再以一如矽膠的封合層9覆蓋該緩衝材8而位於相鄰的該前保護板2上。由此可知，藉由該固設空間100的設計，能讓各無框薄膜太陽能電池封裝體相互拼接成太陽能電池模組時，讓該固定件71隱藏於該固設空間100中，從而實現無框薄膜太陽能電池封裝模組。

參閱圖11，也可藉由調整該前保護板2與該背保護板3的面積差，使該前保護板2對該背保護板3的投影範圍位於該背保護板3內，也就是讓該封邊層52的該外周面522至該背保護板3的該外圍面33的距離大於該封邊層52的該外周面522至該前保護板2的該外圍面23的距離。此時，可讓該固定件71藉由夾設的方式，夾持在該背保護板3凸出該外周面522的部分，也能達到隱藏固定裝置7實現無框薄膜太陽能電池封裝模組。

參閱圖12與圖13，由於本發明該封邊層52具有足夠的厚度，因此，也可直接在該封邊層52形成至少一由該外周面522向該內周面521凹陷且實質與該前保護板2及該背保護板3平行的穿槽524。此時，若要將各無框薄膜太陽能電池封裝體彼此拼接時，可透過該穿槽524與該固定件71相互連接，也就是說，可以如圖12將該固定件71夾持於該背保護板3的同時，一併將該固定件71插置於該封邊層52的該穿槽524內，也可如圖13直接將該固定件71固設於該穿槽524內。

要說明的是，當該封邊層52具有該穿槽524時，為了讓各無框薄膜太陽能電池封裝體一樣能承受各太陽能單元4串聯所產生的電壓，要讓該封邊層52扣除該穿槽524的寬度後還要大於等於15mm，也就是讓該封邊層52的該內周面521至該穿槽524的最短距離不小於15mm。此處要特別說明的是，考量現有量產的玻璃母板的長度約為2100mm為例說明，因此，於本實施例中，各無框薄膜太陽能電池封裝體的最大長度約為680mm，而能有效的利用該玻璃母板以將其裁切成三片(即680mm×3=2040mm)，且為了讓該封邊層52仍能具有不小於15mm的尺寸且還能具有該穿槽524，因此，該太陽能單元4的最大長度不大於620mm，以讓該封邊層52的整體寬度具有30mm，此時，除了能在該封邊層52設置15mm的該穿槽之外，還能讓該封邊層52的該內周面521至該穿槽524的最短距離不小於15mm，較佳地，可讓其最短距離不小於20mm。

綜上所述，本發明無框薄膜太陽能電池封裝體，使用額外的該前保護板2與該背保護板3作為該太陽能單元4的外在保護板，能在設置該封邊層52時，調整該封邊層52的厚度，讓該封邊層52的厚度不小於15mm，能有效阻擋外在滲水或濕氣侵入至該太陽能薄膜42，並讓該封邊層52的該外周面522向內凹陷形成導槽523以快速導離雨水；此外，再藉由在該封邊層52設置該穿槽524或調整該前保護板2、該背保護板3及該封邊層52之間的結構關係，以讓該固定件71隱藏於該前保護板2之後，故確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

100‧‧‧固設空間
5‧‧‧封裝單元
2‧‧‧前保護板
51‧‧‧黏合膠材
21‧‧‧內表面
52‧‧‧封邊層
22‧‧‧外表面
521‧‧‧內周面
23‧‧‧外圍面
522‧‧‧外周面
3‧‧‧背保護板
523‧‧‧導槽
31‧‧‧內表面
524‧‧‧穿槽
32‧‧‧外表面
53‧‧‧補強件
33‧‧‧外圍面
6‧‧‧穿孔
4‧‧‧太陽能單元
7‧‧‧固定裝置
41‧‧‧基板
71‧‧‧固定件
42‧‧‧太陽能薄膜
72‧‧‧支撐件
43‧‧‧頂面
8‧‧‧緩衝材
44‧‧‧底面
9‧‧‧封合層
45‧‧‧周面

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一局部剖面示意圖，說明現有薄膜太陽能電池封裝結構； 圖2是一俯視示意圖，說明本發明無框薄膜太陽能電池封裝體的一實施例； 圖3是一沿圖2之割面線III-III的局部剖面示意圖，輔助說明該實施例； 圖4是一局部剖面示意圖，說明該實施例具有一補強件的態樣； 圖5是一局部剖面示意圖，說明該實施例的另一態樣； 圖6是一俯視示意圖，輔助說明該實施例具有多個穿孔的態樣； 圖7是一沿圖6之割面線VII-VII的局部剖面示意圖，輔助說明圖6的該實施例； 圖8是一局部剖面示意圖，說明該實施例之該穿孔貫穿該補強件的態樣； 圖9是一局部剖面示意圖，說明該實施例之該補強件位於該穿孔一側的態樣； 圖10是一局部剖面示意圖，說明該實施例連接一固定裝置； 圖11是一局部剖面示意圖，說明該實施例連接該固定裝置的一態樣； 圖12是一局部剖面示意圖，說明該實施例連接一固定裝置的另一態樣；及 圖13是一局部剖面示意圖，說明該實施例連接一固定裝置的又一態樣。

Claims (9)

1. 一種無框薄膜太陽能電池封裝體，包含： 一太陽能單元，包括一基板、一形成於該基板上的太陽能薄膜、一頂面、一相反該頂面的底面，及一連接該頂面與該底面的周面，該頂面為該太陽能薄膜反向該基板的表面，該底面為該基板反向該太陽能薄膜的表面； 一前保護板，設置於該太陽能薄膜上； 一背保護板，設置於該太陽能單元的該底面；及 一封裝單元，包括一設置於該前保護板與該背保護板之間並環圍該太陽能單元的封邊層，該封邊層具有一與該太陽能單元的該周面連接的內周面，及一與該內周面反向的外周面，且該內周面至該外周面的距離不小於15mm。
2. 如請求項1所述的無框薄膜太陽能電池封裝體，其中，該封裝單元還包括至少一設置於該封邊層內的補強件。
3. 如請求項2所述的無框薄膜太陽能電池封裝體，還包括至少一貫穿該前保護板、該封邊層、該補強件，及該背保護板的穿孔。
4. 如請求項1或2所述的無框薄膜太陽能電池封裝體，還包括至少一貫穿該前保護板、該封邊層，及該背保護板的穿孔。
5. 如請求項1所述的無框薄膜太陽能電池封裝體，其中，該封邊層具有至少一由該外周面向該內周面凹陷的導槽。
6. 如請求項1所述的無框薄膜太陽能電池封裝體，其中，該封邊層的該外周面不凸出該前保護板與該背保護板相互投影的範圍，令該前保護板、該封邊層的該外周面，及該背保護板共同界定出一可供一固定件設置的固設空間。
7. 如請求項1所述的無框薄膜太陽能電池封裝體，其中，該前保護板位於該背保護板的正投影範圍內，且該封邊層的該外周面不凸出該前保護板。
8. 如請求項1所述的無框薄膜太陽能電池封裝體，其中，該內周面至該外周面的距離不小於20mm，該封邊層具有至少一由該外周面向該內周面延伸的穿槽。
9. 如請求項8所述的無框薄膜太陽能電池封裝體，其中，該封邊層的該內周面至該穿槽的最短距離不小於15mm。