用於防止極化的太陽能電池組件結構和製造方法
2023-04-28 04:41:46 1
用於防止極化的太陽能電池組件結構和製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種太陽能電池組件(100A)，所述太陽能電池組件包括封裝於高電阻率封裝劑(252-1,252-2)中的太陽能電池(101)。通過將所述高電阻率封裝劑(252-1,252-2)、所述太陽能電池(101)、透明頂蓋(251)和背板(253)形成在一起來製備保護性封裝。所述保護性封裝安裝在與所述太陽能電池電隔離的框架上。可以通過層合來製備所述保護性封裝。所述透明頂蓋(251)可以包含玻璃或高電阻率材料。
【專利說明】用於防止極化的太陽能電池組件結構和製造方法
【技術領域】
[0001]本發明整體涉及太陽能電池，更具體地但不排他地涉及太陽能電池組件。
【背景技術】
[0002]太陽能電池是熟知的用於將太陽輻射轉換成電能的裝置。它們可以在半導體晶圓上利用半導體加工技術製成。太陽能電池包括P型和N型擴散區。投射在太陽能電池上的太陽輻射產生遷移至擴散區的電子和空穴，從而在擴散區之間形成電壓差。在背結太陽能電池中，擴散區和與它們相連的金屬觸指均位於太陽能電池的背面上。金屬觸指允許將外部電路連接到太陽能電池上並由太陽能電池提供電カ。
[0003]若干太陽能電池可以連接在一起以形成太陽能電池陣列。太陽能電池陣列可以封裝成太陽能電池組件，該組件包括保護層以使太陽能電池陣列能夠經受環境條件並用於野夕卜。如果沒有採取預防措施，太陽能電池在野外將會變得高度極化，從而導致輸出功率降低。太陽能電池極化的解決方案公開於美國專利N0.7，554,031中，其全文以引用的方式併入本文。
【發明內容】
[0004]在一個實施例中，製造太陽能電池組件的方法包括:在多個太陽能電池的正面放置第一封裝劑片材，在多個太陽能電池的背面放置第二封裝劑片材，並通過一起加熱第一和第二封裝劑片材將多個太陽能電池封裝於高電阻率封裝劑中。第一封裝劑片材包含體積電阻等於或大於IO16Q Cm的封裝劑。
[0005]在另ー個實施例中，太陽能電池組件包括封裝於高電阻率封裝劑中的多個太陽能電池，在多個太陽能電池正面的透明頂蓋，在多個太陽能電池背面的背板，以及固定多個太陽能電池、高電阻率封裝劑、透明頂蓋和背板的框架，其中所述封裝劑在正常操作溫度範圍45至85°C內的體積比電阻等於或大於1016Qcm。高電阻率封裝劑被構造為通過防止電荷從多個太陽能電池正面洩漏來防止極化。太陽能電池與框架是電隔離的。
[0006]在另ー個實施例中，太陽能電池組件包括封裝於封裝劑和高電阻率透明頂蓋中的多個太陽能電池，所述封裝劑和高電阻率透明頂蓋在正常操作溫度範圍45至85°C內體積比電阻等於或大於1016Qcm。太陽能電池組件還包括背板以及固定多個太陽能電池、封裝齊U、高電阻率透明頂蓋和背板的框架。高電阻率透明頂蓋被構造為通過防止電荷從多個太陽能電池正面洩漏來防止極化。太陽能電池與框架是電隔離的。
[0007]在另ー個實施例中，製造太陽能電池組件的方法包括:在多個太陽能電池的正面放置高電阻率透明頂蓋，在多個太陽能電池的正面上的高電阻率透明頂蓋下方放置第一封裝劑片材，在多個太陽能電池的背面放置第二封裝劑片材，在多個太陽能電池的背面上的第二封裝劑片材下方放置背板，以及一起壓制並加熱高電阻率透明頂蓋、第一封裝劑片材、多個太陽能電池、第二封裝劑片材和背板，從而形成保護性封裝。高電阻率透明頂蓋在正常操作溫度範圍45至85°C內具有等於或大於IO16Qcm的體積電阻。[0008]本領域的普通技術人員在閱讀包括附圖和權利要求書的本公開全文之後，本發明的這些和其他特徵對於他們而言將是顯而易見的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]當結合以下附圖考慮時，通過參見【具體實施方式】和權利要求書可以更完全地理解所述主題，其中在所有附圖中，類似的附圖標記是指類似的元件。附圖未按比例繪製。
[0010]圖1示出了根據本發明的實施例的太陽能電池組件。
[0011]圖2-4為示意性地示出了根據本發明實施例的太陽能電池組件的製造的剖視圖。
[0012]圖5-7為示意性地示出了根據本發明另ー個實施例的太陽能電池組件的製造的剖視圖。
【具體實施方式】
[0013]在本發明中，提供了許多具體的細節，例如設備、組件和方法的例子，從而獲得對本發明實施例的全面理解。然而，本領域的普通技術人員將會認識到，本發明可以在沒有所述具體細節中的一者或多者的情況下實施。在其他情況下，未示出或描述熟知的細節，以避免混淆本發明的方面。
[0014]圖1示出了根據本發明實施例的太陽能電池組件100。太陽能電池組件100為所謂的「地面太陽能電池組件」，因為它是專為用於固定應用而設計，例如在屋頂上使用或由發電站使用。在圖1的例子中，太陽能電池組件100包括互連太陽能電池101的陣列。為了清楚地舉例說明，僅在圖1中標記了太陽能電池101中的ー些。太陽能電池101可以包括會經受極化的背結太陽能電池。在圖1中可見的為太陽能電池101的正面，其在正常操作過程中面對太陽。太陽能電池101的背面與正面相対。框架102為太陽能電池陣列提供機械支撐。
[0015]標記為103的太陽能電池組件100的前部與太陽能電池101的正面在相同側，並可見於圖1中。太陽能電池組件100的後部104在前部103的下方。下文將更顯而易見的是，前部103包括在太陽能電池101正面的上方形成的光學透明的保護性封裝劑材料層。
[0016]圖2至4為示意性地示出了根據本發明實施例的太陽能電池組件100A的製造的剖視圖。太陽能電池組件100A為圖1的太陽能電池組件100的具體實施例。
[0017]圖2為示出了根據本發明實施例的太陽能電池組件100A的組件的分解圖。太陽能電池組件100A可以包括透明頂蓋251、高電阻率封裝劑片材252-1、另ー個高電阻率封裝劑片材252-2、太陽能電池101、互連線254和背板253。
[0018]透明頂蓋251和高電阻率封裝劑252 (S卩，252_1、252_2)包含光學透明材料。透明頂蓋251為前部103上的最上層，其保護太陽能電池101免受環境的影響。將太陽能電池組件100A安裝在野外，使得在正常操作過程中透明頂蓋251面對太陽。太陽能電池101的正面經由透明頂蓋101面向太陽。在圖2的例子中，透明頂蓋201包括玻璃(例如，3.2mm厚的鹼石灰玻璃)。
[0019]高電阻率封裝劑252包含高電阻率材料，所述高電阻率材料被構造為通過防止電荷從太陽能電池101的正面洩漏至太陽能電池組件100A的其他部分來防止太陽能電池極化。在一個實施例中，高電阻率封裝劑252對電荷具有高電阻通道，從而防止電荷從太陽能電池101的正面經由透明頂蓋251洩漏至太陽能電池組件100A的框架102或其他部分。為了有效防止極化，高電阻率封裝劑252優選在正常操作溫度範圍45至85°C內具有等於或大於IO16 (例如，IO16-1O19) Q cm的體積比電阻。作為ー個具體的例子，高電阻率封裝劑252可包含在正常操作溫度範圍45至85°C內體積比電阻等於或大於IO16Qcm的聚こ烯或聚烯烴。除防止太陽能電池極化之外，高電阻率封裝劑252還降低洩漏電流並使太陽能電池組件100A能夠用於高電壓應用中。
[0020]在圖2的例子中，高電阻率封裝劑片材252放置在太陽能電池101的正面和背面。在一些實施例中，高電阻率封裝劑片材252僅在太陽能電池101的正面上。在那些實施例中，在太陽能電池101背面上的封裝劑片材不是高電阻率封裝劑，例如聚こ基こ酸こ烯酯(「EVA」)。
[0021]互連線254可以包含金屬以用於使太陽能電池101電互連。在一個實施例中，太陽能電池101包括串聯的背結太陽能電池。互連線254電連接至太陽能電池101背面上對應的P-型和N-型擴散區。
[0022]太陽能電池101的背面面對背板253。在一個實施例中，背板253包含泰德拉(Tedlar) /聚酯/EVA ( 「TPE」 )。背板253還可包含例如泰德拉/聚酯/泰德拉(「TPT」 )或含有含氟聚合物的多層背板。背板253在後部104上。
[0023]在一個實施例中，將透明頂蓋251、高電阻率封裝劑252-1、通過互連線254電連接的太陽能電池101、高電阻率封裝劑252-2和背板253形成在一起，從而製得保護性封裝。這在圖3中示出，其中上述組件以如圖2中所示的堆疊順序形成在一起。更具體地講，太陽能電池101放置在高電阻率封裝劑252-1和252-2之間。背板253放置在高電阻率封裝劑252-2的下方，並且透明頂蓋251放置在高電阻率封裝劑252-1的上方。然後通過例如真空層合，一起壓制並加熱剛才提及的組件。層合處理使高電阻率封裝劑片材252-1和高電阻率封裝劑片材252-2熔合在一起以封裝太陽能電池101。圖3中，高電阻率封裝劑252-1和高電阻率封裝劑252-2標記為「252」，以指示它們已經熔合在一起。
[0024]圖4示出了安裝在框架102上的圖3的保護性封裝。由於封裝於高電阻率封裝劑252中，太陽能電池101與框架102是電隔離的。電隔離防止電荷從太陽能電池101的正面洩漏至框架102，從而防止極化。
[0025]圖5至7為示意性地示出了根據本發明另ー個實施例的太陽能電池組件100B的製造的剖視圖。太陽能電池組件100B為圖1的太陽能電池組件100的具體實施例。
[0026]圖5為示出了根據本發明實施例的太陽能電池組件100B的部件的分解圖。太陽能電池組件100B可以包括高電阻率透明頂蓋501、封裝劑片材502-1、另ー個封裝劑片材502-2、太陽能電池101、互連線254和背板503。
[0027]高電阻率透明頂蓋501和封裝劑502(即，502-1、502_2)包含光學透明材料。高電阻率透明頂蓋501為前部103上的最上層，其保護太陽能電池101免受環境的影響。將太陽能電池組件100B安裝在野外，使得在正常操作過程中高電阻率透明頂蓋501面對太陽。太陽能電池101的正面經由高電阻率透明頂蓋501面向太陽。
[0028]高電阻率透明頂蓋501可包含高電阻率材料，所述高電阻率材料被構造為通過防止電荷從太陽能電池101的正面洩漏至太陽能電池組件100B的其他部分來防止太陽能電池極化。在一個實施例中，高電阻率透明頂蓋501對電荷具有高電阻通道，從而防止電荷從太陽能電池101的正面洩漏至太陽能電池組件100B的框架102或其他部分。為了有效防止極化，透明頂蓋501優選在正常操作溫度範圍45至85°C內具有等於或大於IO16 (例如，IO16-1O19) Q cm的體積比電阻。
[0029]在一個實施例中，封裝劑片材502包含封裝劑材料，例如聚こ基-こ酸こ烯酯(「EVA」)。在其他實施例中，封裝劑片材502包含如上述太陽能電池組件100A (參見圖2)中所用的高電阻率封裝劑。
[0030]太陽能電池組件100B包括通過互連線254在背面上電連接的太陽能電池101。太陽能電池101的背面面對背板503。在一個實施例中，背板503包含泰德拉/聚酯/EVA( 「TPE」)。背板503還可包含例如泰德拉/聚酯/泰德拉(「TPT」)或含有含氟聚合物的多層背板。背板503在後部104上。
[0031]在一個實施例中，高電阻率透明頂蓋501、封裝劑502-1、通過互連線254電連接的太陽能電池101、封裝劑502-2和背板503形成在一起，從而製得保護性封裝。這在圖6中示出，其中上述組件以如圖5中所示的堆疊順序形成在一起。更具體地講，太陽能電池101放置在封裝劑502-1和502-2之間。背板503放置在封裝劑502-2的下方，並且高電阻率透明頂蓋501放置在封裝劑502-1的上方。然後通過例如真空層合，一起壓制並加熱剛才提及的組件。層合處理使封裝劑片材502-1和封裝劑片材502-2熔合在一起以封裝太陽能電池101。圖6中，封裝劑502-1和封裝劑502-2 —起標記為「502」，以指示它們已經熔合在一起。
[0032]圖7示出了安裝在框架102上的圖6的保護性封裝。由於封裝於高電阻率封裝劑502中，太陽能電池101與框架102是電隔離的。電隔離防止電荷從太陽能電池101的正面洩漏至框架102，從而防止極化。
[0033]本文公開了用於防止極化的太陽能電池組件結構和製造方法。雖然已提供了本發明的具體實施例，但是應當理解，這些實施例是用於舉例說明的目的，而不用於限制。通過閱讀本發明，許多另外的實施例對於本領域的普通技術人員而言將是顯而易見的。
【權利要求】
1.一種製造太陽能電池組件的方法，所述方法包括: 在多個太陽能電池的正面放置第一封裝劑片材，所述第一封裝劑片材具有等於或大於IO16Qcm的體積電阻； 在所述多個太陽能電池的背面放置第二封裝劑片材；以及 通過一起加熱所述第一封裝劑片材和所述第二封裝劑片材，將所述多個太陽能電池封裝於聞電阻率封裝劑中。
2.根據權利要求1所述的方法，其中將所述多個太陽能電池封裝於所述高電阻率封裝劑中包括: 在層合處理中一起壓制並加熱透明頂蓋、所述第一封裝劑片材、所述多個太陽能電池、所述第二封裝劑片材和背板，從而形成保護性封裝。
3.根據權利要求2所述的方法，其中所述層合處理包括真空層合。
4.根據權利要求2所述的方法，其中所述透明頂蓋包含玻璃。
5.根據權利要求2所述的方法，還包括: 將所述保護性封裝安裝在與所述多個太陽能電池電隔離的框架上。
6.根據權利要求1所述的方法，其中所述多個太陽能電池包括串聯的背結太陽能電池。
7.根據權利要求1所述的`方法，其中所述第一封裝劑片材包含在正常操作溫度範圍45°C至85°C內體積比電阻等於或大於IO16Qcm的聚烯烴。
8.根據權利要求1所述的方法，其中所述第一封裝劑片材包含在正常操作溫度範圍45°C至85°C內體積比電阻等於或大於IO16Q cm的聚乙烯。
9.根據權利要求1所述的方法，其中所述第一封裝劑片材在正常操作溫度範圍45°C至85°C內具有等於或大於IO16Qcm的體積電阻。
10.一種太陽能電池組件，包括: 封裝於高電阻率封裝劑中的多個太陽能電池，所述高電阻率封裝劑在正常操作溫度範圍45°C至85°C內具有等於或大於IO16 Q cm的體積比電阻，所述高電阻率封裝劑被構造為通過防止電荷從所述多個太陽能電池的正面洩漏來防止極化； 在所述多個太陽能電池上方的透明頂蓋； 在所述多個太陽能電池下方的背板；以及 固定所述多個太陽能電池、所述高電阻率封裝劑、所述透明頂蓋和所述背板的框架，所述太陽能電池與所述框架是電隔離的。
11.根據權利要求10所述的太陽能電池組件，其中所述透明頂蓋包含玻璃。
12.根據權利要求10所述的太陽能電池組件，其中所述多個太陽能電池包括背結太陽能電池。
13.根據權利要求10所述的太陽能電池組件，其中所述高電阻率封裝劑包含在正常操作溫度範圍45°C至85°C內體積比電阻等於或大於IO16Qcm的聚烯烴。
14.根據權利要求10所述的太陽能電池組件，其中所述高電阻率封裝劑包含在正常操作溫度範圍45°C至85°C內體積比電阻等於或大於IO16Qcm的聚乙烯。
15.一種太陽能電池組件，包括: 封裝於封裝劑中的多個太陽能電池；在所述多個太陽能電池正面上的高電阻率透明頂蓋，所述高電阻率透明頂蓋在正常操作溫度範圍45°C至85°C內具有等於或大於1016 Q cm的體積比電阻，所述高電阻率透明頂蓋被構造為通過防止電荷從所述多個太陽能電池的正面洩漏來防止極化； 在所述多個太陽能電池下方的背板；以及 固定所述多個太陽能電池、所述封裝劑、所述高電阻率透明頂蓋和所述背板的框架，所述太陽能電池與所述框架是電隔離的。
16.根據權利要求15所述的太陽能電池組件，其中所述多個太陽能電池包括背結太陽能電池。
17.根據權利要求15所述的太陽能電池組件，其中所述封裝劑在正常操作溫度範圍45°C至85°C內具有等於或大於IO16Q cm的體積比電阻。
18.一種製造太陽能電池組件的方法，所述方法包括: 在多個太陽能電池的正面放置高電阻率透明頂蓋，所述高電阻率透明頂蓋在正常操作溫度範圍45°C至85°C內具有等於或大於IO16Qcm的體積電阻； 在所述多個太陽能電池的所述正面上的高電阻率透明頂蓋下方放置第一封裝劑片材； 在所述多個太陽能電池的背面放置第二封裝劑片材； 在所述多個太陽能電池的所述背面上的所述第二封裝劑片材下方放置背板；以及一起壓制並加熱所述高電阻率透明頂蓋、所述第一封裝劑片材、所述多個太陽能電池、所述第二封裝劑片材和所述背板，從而形成保護性封裝。
19.根據權利要求18所述的方法，其中所述高電阻率透明頂蓋、所述第一封裝劑片材、所述多個太陽能電池、所述第二封裝劑片材和所述背板在層合處理中一起壓制並加熱。
20.根據權利要求19所述的方法，其中所述層合處理包括真空層合。
21.根據權利要求18所述的方法，還包括: 將所述保護性封裝安裝在與所述多個太陽能電池電隔離的框架上。
22.根據權利要求18所述的方法，其中所述多個太陽能電池包括串聯的背結太陽能電池。
23.根據權利要求18所述的方法，其中所述第一封裝劑片材在正常操作溫度範圍45°C至85°C內具有等於或大於IO16 Q cm的體積比電阻。
24.根據權利要求18所述的方法，其中所述第一封裝劑片材包含在正常操作溫度範圍45°C至85°C內體積比電阻等於或大於IO16Q cm的聚乙烯。
25.根據權利要求18所述的方法，其中所述第一封裝劑片材包含在正常操作溫度範圍45°C至85°C內體積比電阻等於或大於IO16Qcm的聚烯烴。
【文檔編號】H01L31/048GK103493222SQ201280019465
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年4月12日 優先權日:2011年4月20日
【發明者】李波 申請人:太陽能公司