TW201909548A - 太陽光電模組以及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種太陽光電模組具有一或多個光伏電池（2），所述一或多個光伏電池（2）位於前板（4）與背板（5）之間的空間中，所述空間被封裝體材料（6）填充。太陽光電模組（1）具有多個焊帶（3），所述多個焊帶（3）提供一或多個光伏電池（2）之間的電性互連。存在單個可見光吸收層（7），所述單個可見光吸收層（7）具有圖案，所述圖案包括與所述多個焊帶（3）對準的局部區域。局部區域具有寬度（w+e），寬度（w+e）等於相關聯的焊帶（3）的寬度（w）加上對稱施加的延伸寬度（e）。延伸寬度（e）及高度（h）是根據以下方程式來決定：
其中nE是封裝體材料（6）的折射率。單個可見光吸收層（7）設置於前板（4）的內表面上。
Description
本發明是有關於一種具有一或多個光伏電池的太陽光電模組，所述一或多個光伏電池位於前板與背板之間的空間中，所述空間更包含封裝體材料，所述太陽光電模組包括多個焊帶（ribbon），所述多個焊帶提供所述一或多個光伏電池之間的電性互連（electrical interconnection）。
此項技術中習知的太陽光電（photovoltaic，PV）模組包括作為個別電池的感光部分的主動區、包括所述模組中的其他部分中的大部分的非主動區（例如位於電池陣列中及電池陣列周圍的框架區（framing region）及邊際區（marginal region））及能夠藉由（雙重）反射將入射光的一部分重定向至主動區域上的半主動區（例如靠近於電池的金屬互連線及背板區域）。PV模組的視覺外觀是由該些特徵決定，其中主動區域顯得相對較暗（若入射光中的大多數被吸收，則極為暗）且金屬區域顯得相對較亮。背板的可見部分相依於背板的材料，背板的材料可為透明的（特別是若背板為玻璃背板）、白色的（為達成最大模組效率）或黑色的（若需要總體上為暗的外觀）。當前市場上銷售的所有黑色模組均具有黑色背板及黑色框架。然而，金屬化區依然相對較亮而使得在美感上劣於具有均勻黑色表面的模組。
美國專利公開案US2012/0247541揭露一種包括光伏電池及與所述光伏電池上的入射光的至少一部分進行交互作用以對觀察者呈現經修改視覺外觀的外觀修改系統的有色太陽光電（PV）模組。外觀修改系統在空間上對入射光進行解多工（demultiplex）以提供發電組件及外觀修改組件。外觀修改組件實質上被定向至觀察者，且在實施例中包括被提供至施釉層的多個小面（facet）及被提供至光伏電池非主動區域的嵌置元件。在空間上進行解多工包括將小面及嵌置元件配置成使得小面將自嵌置元件反射的光實質上朝向觀察者進行折射。
美國專利公開案US2008/0006323揭露一種具有經封裝光伏元件及紅外線（infrared，IR）透射裝飾覆蓋件的太陽光電模組。應清楚的是，紅外線透射裝飾覆蓋件將對太陽光電模組的效能造成負面影響，同樣，主動區亦會因由具有光散射功能的覆蓋件所造成的漫射效應而受到負面影響。
美國專利公開案US2009/0151771揭露一種覆蓋對多個光伏電池進行電性互連的反射導電焊帶（reflective conductive ribbon）的干涉遮罩（interferometric mask）。此種干涉遮罩可減少入射光自導體的反射。在各種實施例中，所述遮罩減少反射，以使前電極圖案及後電極圖案相對於裝置的周圍特徵呈現黑色或相似顏色。在其他實施例中，所述遮罩可對光的反射進行調變而使得電極圖案匹配可見光譜中的顏色。缺點是焊帶的此種構造難以製造且難以焊接於母線（busbar）上。熱傳遞受到光學共振腔（optical resonance cavity）阻礙。
中國專利公開案CN-A-102623554揭露一種製造太陽電池模組（solar cell module）的方法，所述方法包括其中以黑色或暗灰色焊條（welding strip）取代傳統銀色焊條的太陽電池製造工序。所述方法成本低且適合於大型生產。缺點是焊接製程的熱傳遞受到所使用的無機顏料阻礙。此使得焊接不可靠且在母線與焊帶之間造成易碎的接點（junction），由此負面地影響模組在超過25年的壽命期間在室外條件下的長期可靠性。
本發明旨在提供一種在美學意義（aesthetic sense）上表現良好的太陽光電模組。本發明使得能夠焊接傳統的塗佈有錫的銅焊帶且能夠實質上完善模組的黑色外觀。
根據本發明，提供以上所界定的太陽光電模組，所述太陽光電模組更包括單個可見光吸收層，所述單個可見光吸收層具有圖案，所述圖案至少包括與所述多個焊帶對準的局部區域，其中與所述多個焊帶對準的局部區域具有寬度w
+e
，寬度w
+e
等於相關聯的所述多個焊帶的焊帶寬度w
加上對稱施加的延伸寬度e
，其中在所述多個焊帶3的前表面與單個可見光吸收層7之間存在高度h
，其中延伸寬度e
及高度h
是根據以下公式來決定：其中nE
是封裝體材料的折射率，且其中所述單個可見光吸收層設置於前板的內表面上。
該些特徵的組合確保太陽光電模組的外觀對於觀察者而言完全是暗的（黑色的）。
現今廣泛使用具有一或多個光伏電池的太陽光電模組，且建築與居住局域的進一步一體化持續推動著在獲得更高效的太陽光電模組方面以及在獲得更美觀的太陽光電模組方面作出努力。
在圖1中顯示太陽光電（PV）模組1的正視圖，PV模組1在本領域中被稱為「全黑（all-black）」PV模組。PV模組1的外觀幾乎完全是暗的，對太陽光電模組1的個別光伏電池2進行互連的焊帶3（參見以下參照圖2所述的實施例）及對焊帶3的端部（或端子）進行互連的匯流排（bussing）3a除外。大體而言，匯流排3a在與焊帶3的方向垂直的方向上延伸。此種特定PV模組1版本中的焊帶3及匯流排3a是由導電材料製成，且一般而言是由反射視覺輻射（光）的材料製成，通常被實施作為鍍錫扁平銅焊線。因而，即使在「全黑」PV模組1的情形中，PV模組1的外觀仍不完全是黑色的。
在圖2中顯示PV模組1的再一變型的立體圖，在此種情形中PV模組1具有光伏電池2的6×10陣列（亦參見以下對圖3的說明）。在此立體圖中可見的是太陽光電模組1的常用分層結構，所述結構包括（自下向上）背板5、包括其中嵌置有光伏電池2的封裝體材料6的封裝體層、及（玻璃）前板4。每一光伏電池2頂上設置有母線3b以收集來自光伏電池2的電荷載子，且設置有對所述多個光伏電池2中各個相鄰的光伏電池2進行互連的焊帶3（或耳片（tab））。一般而言，焊帶3是使用焊接連接件/焊接層3c而連接至母線3b（亦參照以下更詳細闡述的圖6A及圖6B中所示的實施例）。在圖2所示立體圖中亦顯示單個可見光吸收層7，根據本發明的實施例，單個可見光吸收層7被塗覆至太陽光電模組1的前板4的後表面。具有如以下更詳細論述的再一些特徵的單個可見光吸收層7將有效地遮罩住太陽光電模組1的其他反射（且因此可見）的部分，特別是如圖1中所示的焊帶3及匯流排3a。應注意，在實際實作中，層的堆疊可包括甚至更多的層，例如抗反射塗層（anti-reflection coating，ARC）層（例如，位於前板4頂上）。
在此說明中，可見光被界定為對於人眼而言可見的輻射，其一般而言對應於390奈米（nm）至700奈米的波長。亦與太陽光電模組1相關的可為近紅外線（near infrared，NIR）輻射（實質上為具有700奈米至1000奈米的波長區），乃因此種輻射（的一部分）可藉由光伏電池2轉換。此外，實質上具有大於1000奈米的波長區的紅外線輻射可能撞擊太陽光電模組1。
對於如圖1中所示PV模組1的示例性實施例，焊帶3、匯流排3a及光伏電池2嵌置於前板4與背板5之間的封裝體層6中。在此實施例中，單個可見光吸收層7是塗覆與焊帶3及匯流排3a上方的對準的區域（例如，作為觸及頂部片材4的層7）。單個可見光吸收層7將接著具有如圖3的俯視圖中所示出的形狀。應注意，如圖3中所示的單個可見光吸收層7的具體實施例亦可應用於如圖2中所示的6×10陣列實施例，其中單個可見光吸收層7的區域接著與存在於每一光伏電池2頂上及每一光伏電池2之間的焊帶3（例如，呈如圖2的實施例中所示出的四條平行線的形式）對準，且與太陽光電模組1的再一些（非主動）區域對準，例如，介於個別的光伏電池2之間的空間或太陽光電模組1的周邊處的區域。應用單個可見光吸收層7將提供具有真正暗的外觀的PV模組1。
在所示實施例中，單個可見光吸收層7具有圖案，所述圖案至少包括與太陽光電模組1的焊帶3（及匯流排3a）對準的區域。在圖2的示例性實施例中，可見光吸收層7的圖案與位於光伏電池2中的每一者的輻射接收區域上的所述多個（光學反射）焊帶3（位於每一光伏電池2上方的所述四條平行線）對準，且與定位有焊帶3的個別光伏電池2之間的區域，及形成太陽光電模組1的外側周邊的太陽光電模組的區域對準。在再一些實施例中，本發明可實作於各種太陽光電模組中，例如包括光伏電池2的6×12陣列、包括多個多晶光伏電池2（與單晶光伏電池2不同，其可為矩形，單晶光伏電池2在正常情況下由於用來生成單晶光伏電池2的單錠矽晶體（single ingot silicon crystal）的形狀而具有圓形邊緣）或者包括一或多個薄膜光伏電池2。
將參照如圖4中所示太陽光電模組1的局部剖面圖來進一步闡釋本發明實施例。在圖4實施例的剖面圖中，局部地顯示兩個光伏電池2，所述兩個光伏電池2在光伏電池層中以單元間間隙（inter-cell gap）8分隔開。一般而言，太陽光電模組1的所述一或多個光伏電池2位於前（玻璃）板4與背板5之間的（密封）空間中，其中所述空間包含封裝體材料6。太陽光電模組1包括多個（光學反射）母線及焊帶3。當使用矽系光伏電池2時，焊帶3被施加至前側上的所有金屬電極材料，例如（直接）位於所述一或多個光伏電池2的主輻射接收表面上的網格線電極、匯流排電極及焊盤、母線等，並且，對各個相鄰的光伏電池2進行互連的焊帶3一般由金屬電極材料形成，且因此反射光（可見輻射）。在示例性實施例中，每一光伏電池2可包括三條、四條（如圖2的實施例中所示）、五條或甚至六條（通常為平行的）母線，或者所述母線可包括複雜的電極圖案。在薄膜光伏電池的情形中，母線可甚至包括沿太陽光電模組1的長度佈線的大量（平行）母線。另外，焊帶3亦可以覆蓋所有母線、將所述一或多個光伏電池2彼此互連（以並聯電路連接及/或串聯電路連接方式）的方式存在。
此外，根據本發明實施例，提供單個可見光吸收層7，單個可見光吸收層7具有圖案，所述圖案至少包括與所述多個焊帶3對準的區域。
單個可見光吸收層7可被排列成吸收撞擊於太陽光電模組1的前表面上的輻射。根據本發明實施例中的任一者，可見光吸收層7的圖案至少包括與所述多個焊帶3對準的局部（例如，矩形）區域。在再一實施例中，可見光吸收層7的圖案更包括與所述一或多個光伏電池2中的每一者的導電匯流排3a對準的再一些局部區域。應注意，如圖3的實施例中所示，所述再一些局部區域可個別地拉伸於被多個匯流排3a覆蓋的區域之上，包括位於各個匯流排3a之間的空間（參見圖1中的匯流排3a）。
在圖4的剖面圖中示出兩個撞擊光射線9a、9b，所述兩個撞擊光射線9a、9b將例如代表自不同方向撞擊於太陽光電模組1的前表面上的光。陡的射線9a將在焊帶3的（反射）表面上進行鏡面反射，並撞擊於單個可見光吸收層7的後側上。在單個可見光吸收層7為全面吸收層（例如，黑色的）的情形中，射線9a將接著被吸收。對於僅沿單個可見光吸收層7的寬度以更淺的角度進行撞擊的射線9b，射線9b將僅能夠以如所指示的角度α自焊帶3的表面反射且前進至封裝體層6中並到達前板4。由於常規封裝體材料（例如，乙烯乙酸乙烯酯（ethylene vinyl acetate，EVA））的耐破指數（breaking index）極為接近於前板4的材料（例如，玻璃）的折射率，因此射線9b將最終如所指示在玻璃空氣介面處發生折射及反射（且由於此特定角度α而留在太陽光電模組1內）。所述折射將相依於位於焊帶3上方的封裝體層6的高度h
，而且相依於單個可見光吸收層7的（局部）寬度。經折射的光束的射線9b在PV模組1的表面處以所指示角度α平行地離開PV模組1。在所指示角度之外，發生全內反射（Total Internal Reflection，TIR），且接著光束留在PV模組1內且因此對於觀察者而言不可見。
可利用此種效應來使太陽光電模組1顯得更有美感。焊帶3（及匯流排3a）趨向於以鏡面反射方式反射進入太陽光電模組1的輻射。假定光束與空氣-玻璃表面（前板4的頂部）處的法線的夾角小於臨界角（critical angle）α（即，由於折射率為n=1.5，因此sin-1
(1/n)=42°），則光可以某一角度進入太陽光電模組1，隨後在焊帶3處反射並接著離開太陽光電模組1，其中n是玻璃（即，前板4的材料）的折射率。若光束9b以更大的角度擊中表面，則光將不能夠自太陽光電模組1逃離且因此將不被觀察者的眼看到。此暗示焊帶3是不可見的。如參照圖4所示，對於射線9a、9b，可根據焊帶3的頂表面和前板4之間的距離h
與焊帶3的寬度w
的比率來確定鏡面反射焊帶3的非可見性準則（criterion of non-visibility）。若角度α小於90-sin-1
(1/nE
)，則光無法自太陽光電模組1逃離且因此經歷全內反射（TIR）。欲在鏡面反射焊帶3處反射回的光的最小角度遵循方程式tan(α)=h
/(w
/2)，其中h
是單個可見光吸收層7（例如，在前板4上呈黑色條帶的形式）與焊帶3之間的距離，且其中w
是焊帶3的寬度。若光反射角度α大於tan-1
(h
/(w
/2))，則光撞擊單個可見光吸收層7且因此被吸收。若所述角度小於90-sin-1
(1/n)，則光將不離開太陽光電模組1。因而，光無法逃離太陽光電模組1的準則是由h
/(w
/2)＜tan(90-sin-1
(1/n
))給出。
在實例中，tan(90-sin-1
(1/n))=tan(90-sin-1
(1/1.5))=1.11且焊帶3具有為w
=1000微米的寬度。若選擇將為500微米的封裝體（EVA）層6厚度與為200微米的焊帶3厚度加以組合，則層7與焊帶3之間的距離h
變為300微米。自此，h/(w/2)=0.6，其小於1.11且因此在焊帶3處發生鏡面反射的光均無法逃離太陽光電模組1。
在一個實施例中，與所述多個焊帶3對準的區域（單個輻射層7）具有圖案寬度（w
+e），圖案寬度（w
+e）等於相關聯的所述多個焊帶3的焊帶寬度（w
）加上對稱施加的延伸寬度（e
），如圖2中所示（即，單個可見光吸收層7因此在另一側上延伸超過距離e/2
）。延伸寬度（e
）是根據以下方程式來決定：其中nE
是封裝體材料6的折射率，且h
是所述多個焊帶3的前表面與單個可見光吸收層7之間的高度。此實施例闡述經鏡面反射的光的不可見準則，且作為一種意外效果，其不相依於前板4（玻璃）的折射率或前板4頂上的抗反射塗層的折射率。
在另一實施例中，延伸寬度（e
）是根據以下方程式來決定：
金屬焊帶3在很高程度上為鏡面反射體，然而如圖5中的再一實施例的剖面圖中所示，小部分的光可各向同性地發生反射。在此種情形中，不可見準則適用於在焊帶3（的端部）處各向同性散射的光（例如，當焊帶3設置有塗層時）。此種要求更為嚴格是為了使焊帶3的邊緣處的散射光受到上覆的單個可見光吸收層7所限制。應注意，此種準則不相依於焊帶3的寬度w
。
在再一示例性實施例中，圖案寬度（w
+e
）較焊帶寬度（w）大至少50微米，例如大100微米。若單個可見光吸收層7是例如黑色條帶，則此將確保焊帶3自太陽光電模組1的前側為不可見。
重新參照圖2，根據一組本發明實施例，單個可見光吸收層7的圖案更包括所述一或多個光伏電池2的輻射接收主表面之外的區域。在一組實施例中，所述圖案更包括與所述一或多個光伏電池2中各個相鄰的光伏電池2之間的空間對準的區域，且在另一組實施例中，所述圖案更包括與所述一或多個光伏電池2的周邊之外的空間對準的區域。換言之，亦包括各單元之間中的金屬區域及光伏電池2之間的非金屬化區域，且此外甚至位於太陽光電模組1的邊緣處的區域亦可為單個可見光吸收層7的對準的一部分。在相關聯的延伸寬度e
方面，以上實施例亦可適用於該些部件。在層7不屏蔽吸收有效輻射的光伏電池的區域中，延伸e
可大於基於不可見準則而需要的寬度。在該些區域中，層7亦可覆蓋多於一個匯流排或焊帶。藉由此種方式，可達成更均勻的外觀。
延伸e
亦可被選擇成大於基於經鏡面反射的光或經各向同性散射的光的不可見準則而需要的寬度，乃因製造製程中需要一定容差來使焊帶3及匯流排3a與層7的圖案對準。
如在圖2的剖面圖中更清晰地示出，圖1的立體圖亦顯而易見，單個可見光吸收層7設置於前板4的內表面上。相較於封裝體層6的厚度及焊帶3的厚度，單個可見光吸收層7相對較薄，且可容易塗覆至前板4並仍維持所期望的高效屏蔽功能。
在一組實施例中，背板5是透明背板，且太陽光電模組1包括設置於背板5的內表面上（即，在太陽光電模組1的後側上近距離面對焊帶3及光伏電池2）的次級單個可見光吸收層7。在此組中，太陽光電模組1可為單面模組或雙面模組。雙面的太陽光電模組1可由於輻射可撞擊於光伏電池2的兩側上而具有較高的效率，且由於前板4與背板5二者為透明的，因此太陽光電模組1亦可具有好看的外觀。此種具有雙面電池2的太陽光電模組1可例如應用於商業規模PV發電站領域及應用於其中系統可對屋頂反射的反照率效應（albedo effect）加以利用的平坦屋頂上（例如，工廠屋頂上）。
在再一組實施例中，如以下將更詳細論述，單個可見光吸收層7（及可選的次級單個可見光吸收層7）是對於特定波長範圍而言的可見光吸收層，例如黑色層或塗有顏料的層。在再一組替代性實施例中，單個可見光吸收層7（及可選的次級單個可見光吸收層7）包括散射層。此可被實作成一分離的層，或實作成單個可見光吸收層7的附加特徵。
本發明可因此以大量太陽光電模組1的變型來實作。第一版本為單個可見光吸收層7被實作成太陽光電模組1中的黑色層。在一個實施例中，太陽光電模組1具有玻璃前板4及黑色背板5，其中黑色層7被塗覆至前板4（印刷於前板4上）（全黑模組）。此處，不可見準則確保所有焊帶3將保持對於觀察者而言不可見。然而，黑色層7亦可與單面光伏電池2組合以實作於具有透明（例如，玻璃）前板4及透明（例如，玻璃）背板5二者的太陽光電模組1中。
在一組實施例中，背板5是玻璃板。或者，在另一組實施例中，背板5是聚合物板。在兩種替代情形中，背板5可例如作為黑色（聚合物）背板而設置有可見光吸收層。
另一組實施例是關於選擇單個可見光吸收層7的材料。單個可見光吸收層7可包括選自由以下構成的群組的吸收材料：墨水材料、網版印刷材料（例如，膏體）或無機材料。在再一實施例中，背板5亦包含使觀察者對於整個PV模組1具有相似顏色感受的吸收材料。為匹配用於遮罩的單個可見光吸收層7及PV模組1的其餘部分的外觀，在再一實施例中，吸收材料包括黑色顏料、褐色或淺褐色顏料、紅色或淡紅色顏料或者藍色或淺藍色顏料。
黑色顏料可為以下中的一者或以下的組合： 乙炔黑（Acetylene Black）、苯胺黑（Aniline Black）、銻黑（Antimony Black）、瀝青（Asphaltum）、黑土（Black Earth）、黑赤鐵礦（Black Hematite）、黑碧璽（Black Tourmaline）、骨黑（Bone Black）、碳黑（Carbon Black）、鉻鐵鎳黑（Chrome Iron Nickel Black）、鉻墨綠赤鐵礦（Chromium Green Black Hematite）、鈷黑（Cobalt Black）、鈷鎳灰（Cobalt Nickel Gray）、氧化鈷（Cobaltic Oxide）、銅鉻黑（Copper Chromite Black）、銅鉻黑（Copper Chromite Black）、硫化亞銅（Cuprous Sulfide）、石墨（Graphite）、鹿角黑（Hartshorn Black）、鐵鈷黑（Iron Cobalt Black）、鐵鈷鉻黑（Iron Cobalt Chromite Black）、氧化錳鐵（Iron Manganese Oxide）、鐵鈦褐色尖晶石（Iron Titanium Brown Spinel）、象牙黑（Ivory Black）、燈黑（Lamp black）、硫化鉛（Lead Sulphide）、蘇木（Logwood）、蘇木（Logwood）、蘇木深黑紅（Logwood Black Lake）、蘇木深紅（Logwood Lake）、磁鐵礦（Magnetite）、錳黑（Manganese Black）、錳鐵氧體黑（Manganese Ferrite Black）、馬斯黑（Mars Black）、雲母氧化鐵（Micaceous Iron Oxide）、石黑（Mineral Black）、石黑（Mineral Black）、二硫化鉬（Molybdenum Disulfide）、苝系顏料黑（Paliogen Black）、苝黑（Perylene Black）、軟錳礦（Pyrolusite）、硬瀝青（Shungite）、石板黑（Slate Black）、錫銻灰（Tin Antimony Gray）、二氧化鈦黑（Titanium Dioxide Black）、鈦釩銻灰（Titanium Vanadium Antimony Gray）、蔓藤黑（Vine Black）及硫化鋅（Zinc Sulfide）。
淺藍色顏料為例如酞青藍（Phthalocyanine Blue），淡紅色顏料為例如紅色氧化鐵顏料，且淺褐色顏料可為氧化鐵鉻（chrome iron oxide）。
歐洲專利公開案EP-A-2525011中闡述了塗料中在700奈米至2500奈米波長範圍內具有反射性的IR反射顏料的實例，所述歐洲專利公開案併入本案供參考。
圖6A示出太陽光電模組1的一部分的示例性實施例，其著重示出本發明實施例的特徵。示出光伏電池2的頂部部分，在所述頂部部分上存在有母線3b。焊帶3利用焊接層3c施加於母線3之上。環繞在由母線3b、焊接層3c及焊帶3構成的堆疊的封裝體材料6層的頂上存在有頂部片材4，且頂部片材4與焊帶3以及單個可見光吸收層7對準。可見光吸收層7設置有形成如以上所論述的吸收材料的顏料顆粒11。亦繪製三種類型的撞擊光，所述三種類型的裝激光的可見波長射線10a被顏料顆粒11吸收。顏料顆粒11的成分及尺寸使得近IR波長區中的射線10b及IR波長區中的射線10c不受影響，且橫斷可見光吸收層7。因而，在具體實施例中，（可見光吸收層7）的可見光吸收材料是對近紅外線及紅外線輻射透明的。
藉由恰當地選擇顏料顆粒11的成分及尺寸，可設想再一些實施例，例如其中可見光吸收材料使近紅外線及/或紅外線輻射發生偏轉。偏轉機制可歸因於顏料顆粒11的反射、散射或其他光學效應。
為獲得所述效應，單個可見光吸收層7更包括近紅外線散射材料及/或紅外線輻射散射材料。近紅外線散射材料或紅外線輻射散射材料可與如以上論述的吸收材料混合（即，均位於單層7中），或者所述兩種材料可單獨地位於特定子層中。近紅外線散射材料及/或紅外線輻射散射材料的實例包括TiO2
系顏料，其中可利用例如成分以及顆粒尺寸及形狀等確切特性來對（近）紅外線輻射造成所期望影響。例如，吸收材料可更包括散射光且可增加吸收材料中的光學路徑長度且因此增強吸收的無機顆粒（例如TiO2
顏料）。散射顏料的其他實例是Al2
O3
或ZnO。
例如，在再一實施例中，單個可見光吸收層7可包括僅在可見光波長範圍內進行吸收的「黑色」顏料。所述顏料可被選擇成使得其反射（N）IR光或者對（N）IR光透明。在前一種情形中，（N）IR光將被部分地散射出太陽光電模組1且被部分地偏轉而使（N）IR光可最後到達光伏電池2中。優點是NIR光將被轉換成由（矽）光伏電池2供電，然而IR光將經歷寄生吸收（parasitic absorption）並致使太陽光電模組1非期望地升溫。在後一種情形中，（N）IR光將橫斷層7且將在焊帶3上發生反射並將接著自太陽光電模組1逃離。優點是非期望的IR光將被反射出模組，但缺點是原本可有利於電力轉換的NIR亦被反射出模組。
在再一示例性實施例中，單個可見光吸收層7具有兩個子層，其中一個層設置有如上所述的顏料顆粒11，且第二子層設置有僅使近紅外線發生光學偏轉的顆粒12。更一般而言，近紅外線散射材料及/或紅外線輻射散射材料設置於可見光吸收層7之下的散射層中。
在圖6B中所示實施例中，可見光吸收層7包括具有特定有益效果的所述兩種類型的顆粒11、12二者。首先，現在整個太陽光電模組1藉由吸收波長介於390奈米與700奈米之間的可見光而在視覺上呈現黑色以滿足美學目標，如射線10a所指示。第二，波長介於700奈米與1000奈米之間（近紅外）的光被散射或偏轉成使得其將可能在例如頂部片材4的介面處進行幾次內反射之後將最終到達光伏電池2的主動區中，如射線10b所指示。第三，波長超過近似1000納米的光（紅外）將由於頂部片材4及層7是對此波長範圍透明的而被折射出模組，藉此防止導致太陽光電模組1非期望地升溫而使功率輸出減小的寄生吸收。應注意，在此示例性實施例中，在視覺上完全呈現黑色的太陽光電模組1可具有較不具有層7的傳統太陽光電模組高的功率輸出。
在再一實施例中，吸收材料包括相對較大（即，直徑介於1000奈米至3000奈米之間）的TiO2
顏料（或具有相同有效大小的聚結小顆粒（agglomerated small particle）），所述TiO2
顏料在散射（N）IR光方面相對較強。在此種情形中，（N）IR光可藉由偏轉耦合至太陽電池中而後被吸收於（矽）太陽電池中，或者隨後在焊帶處發生偏轉、反射，在玻璃-空氣介面處發生反射而後被吸收至（矽）太陽電池中。
在再一實施例中，在層7中TiO2
顏料與黑色顏料的濃度比被選擇成x:1，其中x＜2確保光學外觀仍為黑色。
在再一實施例中，層7包括由層構成的堆疊。與頂部覆蓋玻璃相鄰的第一層具有可見光吸收顏料但對（N）IR透明，且第二層具有（TiO2
）散射顏料。
在再一實施例中，此種第二層具有小的（例如，直徑＜300奈米）顏料（例如TiO2
），此種小的顏料在NIR光與IR光之間存在明顯的散射力度差異。（亦參見PCT專利公開案WO2013/066545的揭露內容，所述PCT專利公開案併入本案供參考）。如此，對NIR光的散射力度強於對IR光的散射力度。此使得NIR光較IR光更明顯地偏轉及/或反射。藉由選擇TiO2
顏料的足夠低的濃度，NIR有很大可能被吸收至太陽電池中，乃因以下軌跡具有相對高的機率：偏轉而後被吸收至（矽）態樣電池中，或者隨後在焊帶處發生偏轉、反射，在玻璃-空氣介面處發生反射而後被吸收至（矽）太陽電池中。另一方面，IR光較不明顯地偏轉及/或反射，此暗示第二層很大程度上是對IR光透明的。此暗示IR光有很大可能將在焊帶處發生反射且將逃離模組，藉此防止模組負面地升溫。
在以上說明中稱實施例具有一或多個光伏電池2。該些光伏電池2可包括由以下構成的群組中的一者：薄膜電池、單晶電池或多晶電池。
在再一態樣中，本發明實施例是有關於一種製造根據上述（示例性）實施例中任一者的光伏電池的方法，其中單個可見光吸收層7是在太陽光電模組1的組裝之前塗覆至前板4。在再一實施例中，單個可見光吸收層7是利用以下塗覆技術中的一者進行塗覆：噴墨印刷（ink-jet printing）、絲網印刷（screen printing）/型版印刷（stencilling）、滾筒印刷（roller printing），轉移印刷（tampon printing）、移印（pad printing）、粉末塗佈（powder coating）、雷射燒結（laser sintering）、熱印刷（thermal printing）。應注意，對於太陽光電模組1的雙面實施例，亦可以相同的方式塗覆次級單個可見光吸收層。
以上已參照如圖式中所示的一定數量的示例性實施例闡述了本發明。可對一些部件或元件進行潤飾及替代性實作，且所述潤飾及替代性實作包含於如在隨附申請專利範圍中所界定的保護範圍中。
1‧‧‧太陽能光電（PV）模組
2‧‧‧光伏電池
3‧‧‧焊帶
3a‧‧‧匯流排
3b‧‧‧母線
3c‧‧‧焊接層
4‧‧‧前板
5‧‧‧背板
6‧‧‧封裝體材料
6‧‧‧封裝體層
7‧‧‧可見光吸收層
8‧‧‧單元間間隙
9a、9b、10a、10b、10c‧‧‧射線
11、12‧‧‧顆粒
e/2‧‧‧距離
e‧‧‧延伸寬度
h‧‧‧高度/距離
w‧‧‧焊帶寬度
w+e‧‧‧寬度
α‧‧‧角度/臨界角
以下將參照附圖更詳細地論述本發明，在附圖中： 圖1顯示太陽光電模組的正視圖。 圖2顯示根據本發明另一實施例的太陽光電模組的立體圖。 圖3顯示應用在本發明太陽光電模組實施例中的單個可見光吸收層的實施例的俯視圖。 圖4顯示根據本發明實施例的太陽光電模組的局部剖面圖。 圖5顯示太陽光電模組的局部剖面圖，其示出各向同性(isotropic)反射。 圖6A及圖6B顯示本發明太陽光電模組的再兩個實施例的局部剖視圖。
Claims (19)
- 一種太陽光電模組，具有一或多個光伏電池（2）， 所述一或多個光伏電池（2）位於前板（4）與背板（5）之間的空間中，所述空間更包括封裝體材料（6）， 所述太陽光電模組（1）包括多個焊帶（3），所述多個焊帶（3）提供所述一或多個光伏電池（2）的電性互連，以及 單個可見光吸收層（7），具有圖案，所述圖案至少包括與所述多個焊帶（3）對準的局部區域， 其中與所述多個焊帶（3）對準的所述局部區域具有寬度（w +e ），所述寬度（w +e ）等於相關聯的所述多個焊帶（3）的焊帶寬度（w ）加上對稱施加的延伸寬度（e ）， 其中所述多個焊帶（3）的前表面與所述單個可見光吸收層（7）之間存在高度（h ）， 其中所述延伸寬度（e ）及所述高度（h ）是根據以下方程式來決定： 其中nE 是所述封裝體材料（6）的折射率，且 其中所述單個可見光吸收層（7）設置於所述前板（4）的內表面上。
- 如申請專利範圍第1項所述的太陽光電模組，其中所述延伸寬度（e ）及所述高度（h ）是根據以下方程式來決定： 。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的太陽光電模組，其中與所述多個焊帶（3）對準的所述局部區域的所述寬度（w +e ）較所述焊帶寬度（w ）大至少50微米。
- 如申請專利範圍第1項至第 3 項中任一項 所述的太陽光電模組，其中所述單個可見光吸收層（7）的所述圖案更包括與所述太陽光電模組的導電匯流排對準的局部區域。
- 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的太陽光電模組，其中所述單個可見光吸收層（7）的所述圖案更包括與所述一或多個光伏電池（2）中各個相鄰的光伏電池（2）之間的空間對準的區域。
- 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的太陽光電模組，其中所述單個可見光吸收層（7）的所述圖案更包括與所述一或多個光伏電池（2）的周邊之外的空間對準的區域。
- 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的太陽光電模組，其中所述背板（5）是透明的背板，且所述太陽光電模組（1）包括設置於所述透明的背板（5）的內表面上的次級單個可見光吸收層（7）。
- 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的太陽光電模組，其中所述背板（5）是玻璃板。
- 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的太陽光電模組，其中所述背板（5）是聚合物板。
- 如申請專利範圍第8項或第9項所述的太陽光電模組，其中所述背板（5）設置有可見光吸收層。
- 如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述的太陽光電模組，其中所述單個可見光吸收層（7）包括選自以下群組的吸收材料：墨水材料、網版印刷材料、無機材料。
- 如申請專利範圍第11項所述的太陽光電模組，其中所述背板（5）亦包括所述吸收材料。
- 如申請專利範圍第11項或第12項所述的太陽光電模組，其中所述可見光吸收材料包括黑色顏料、淺褐色顏料、淡紅色顏料、淺藍色顏料。
- 如申請專利範圍第11項至第13項中任一項所述的太陽光電模組，其中所述可見光吸收材料對近紅外線及紅外線輻射是透明的。
- 如申請專利範圍第11項至第13項中任一項所述的太陽光電模組，其中所述可見光吸收材料使近紅外線及/或紅外線輻射發生偏轉。
- 如申請專利範圍第1項至第15項中任一項所述的太陽光電模組，其中所述單個可見光吸收層（7）更包括近紅外線散射材料及/或紅外線輻射散射材料。
- 如申請專利範圍第1項至第16項中任一項所述的太陽光電模組，其中所述一或多個光伏電池（2）包括以下群組中的一者：薄膜電池、單晶電池或多晶電池。
- 一種製造如申請專利範圍第1項至第17項中任一項所述的光伏電池的方法，其中所述單個可見光吸收層（7）是在所述太陽光電模組（1）的組裝之前塗覆至所述前板（4）。
- 如申請專利範圍第18項所述的方法，其中所述單個可見光吸收層是利用以下塗覆技術中的一者進行塗覆：噴墨印刷、絲網印刷/型版印刷、滾筒印刷、轉移印刷、移印、粉末塗佈、雷射燒結、熱印刷。
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