专利名称：太阳能电池模块和混合式屋顶面板箱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用光生伏打元件的太阳能电池模块以及一种通过集成太阳能电池模块和集热面板而形成的混合式屋顶面板箱。
通常，一个把太阳光接收到绝热的盒内并使用所接收的太阳光的热量制出温水或温热空气的太阳热发生系统被称为利用太阳能的方法。作为这种太阳热发生系统，使用一种吸收光好的黑铁板的集热面板箱已投入实际运用(日本专利公布号No.7-280358)。
图13A和13B分别是集热面板箱的一个透视图和一个截面视图。这个集热面板箱的结构是，其中集热构件1301(一个黑铁平板)接收的太阳辐射热被封闭在一个玻璃盒1302内使之不被辐射到外面的空气中。由进气口1303供应的空气从集热构件1301接收热量并被逐渐加热，所得到的温热空气从出气口1304排出。
集热构件1301的不接收光的一侧被用作集热面板箱中的空气通道1305，因为玻璃1306被安排在接收光的一侧并且作为面板箱底板的绝热材料1307被安排在不接收光的一侧；包括有这个绝热材料1307的不接收光一侧具有较小流向外部空气的热损失。
特别是在寒冷地区，由于人们对热量深感兴趣，因此，利用集热面板箱的太阳热发生系统受到广泛使用，由于寒冷地区处在相对较高的纬度上，太阳光的入射角在这些地区都比较小，因此，为了高效聚集太阳光热量，集热构件1301必须具有某个角度。理论上，太阳光(在图13B中以交替的一长划线和二短划线箭头表示)最好以直角入射。通常，认为将集热表面安装为与水平面成纬度+10°的角最好。
图14是一个截面视图，示出一个如此改进的W集热面板，多个W集热面板1401安装到集热面板箱内。每个集热面板1401的集热表面均在集热面板箱中倾斜一个角度θ，以便即使在太阳的地平纬度甚低时也能获得高集热效果。因此，这种集热面板箱被广泛用在寒冷地区及类似地区。
W集热面板1401的仰角可以通过考虑地点的纬度和屋面坡度按照太阳光的入射角(在图14中用交替的长短划线箭头表示)自由设定成一个最佳的角度。而且，由于集热板1401成连续的W形状，有可能在集热板1401的不接收光线一侧产生对气流的阻力。这一点部分地改善了集热效率。
如上所述，实际使用集热面板箱的寒冷地区多数都是高纬度地区。因此，图14具有高集热效率的W集热面板箱比图13A和13B所示的使用平面集热板的集热面板箱要用得更经常些。此外，W集热面板箱的仰角θ可以根据任何现成的屋面坡度设定得最佳，而且面板箱也可以安装到例如墙上，而不安在屋顶上。因此，W集热面板箱具有高度使用价值。
在太阳热发生系统中，必须开动一个电扇把上述由集热面板箱获得的温热空气供应到房内，并需要电来用于这一目的。于是，开发了一种混合式屋顶面板箱，把作为电扇电源的太阳能电池元件安装在集热面板箱内，从而能够同时完成集热和发电。
但是，这种混合式屋顶面板箱并不合实用，因为隋性气体或类似物必须被密封以确保太阳能电池元件对热转移介质的耐老化力，这增加了诸如面板箱的气密性一类问题的数目。而且，还必须确保作为电源的太阳能电池的绝缘特性。因此，如果直接使用太阳能电池元件，也必须保证集热面板箱的绝缘特性。
此外，低施工性能和高成本都是组装集热面板箱中的问题。也就是说，组装步骤的数目由于把太阳能电池元件安放在集热面板箱内而增加了，而且还需要连接部件及其附件。由于这会增加组装成本，所以混合式屋顶面板箱并不合实用。
本发明是考虑到上述情况而提出的，并将改善带有太阳能电池的集热面板箱(混合式屋顶面板箱)的集热效率和发电效率两者作为自已的目的。本发明的另一个目的是提供一种能够容易组装并具有高批量生产效率的混合式屋顶面板箱。
为了达到上述目的，第一型太阳能电池模块至少包括一个基底材料，一个形成在基底材料之上的第一绝缘材料，一个形成在第一绝缘材料之上并且包含有多个光生伏打元件的光生伏打元件组，以及一个形成在光生伏打元件组上面的第二绝缘材料，其中基底材料具有一个L形截面，并且在没有安排光生伏打元件的部分形成一个折弯区。
第二型太阳能电池模块至少包括一个基底材料，一个形成在基底材料之上的第一绝缘材料，一个形成在第一绝缘材料之上并包含有多个光生伏打元件和用于连接光生伏打元件的导线的光生伏打元件组，以及一个形成在光生伏打元件组上面的第二绝缘材料，其中太阳能电池模块在安排导线材料的部分有一个折弯区。
基底材料具有L或W形状，因而可以通过考虑安装的地点和坡度自由地设定一个最佳仰角。这样做会增加发电量。同时，这也增加了集热效率并且特别有助于恢复非单晶半导体的光学退化。通过把这种形状的太阳能电池模块合并到集热面板箱中，就实现了一种同时发电和高效利用热能的混合式屋顶面板箱。
特别是在基底材料具有W形状的本发明第二型太阳能电池模块中，太阳能电池模块在组装混合式屋顶面板箱时不需要相互连接。这就进一步提高混合式屋顶面板箱的大批生产效率。
在本发明的第二型太阳能电池模块中，仅在形成光生伏找元件组的导线材料部分折弯，这个导线材料是一种柔软金属或编织的导体。这增进了制造模块的产量。
弯折区的折弯半径设在特定的范围之内。从而提供了一种具有极高长期可靠性的太阳能电池模块和混合式屋顶面板箱。
图1是一个透视图，示出本发明第一型W太阳能电池模块的一个实施例；图2是一个透视图，示出本发明第二型W太阳能电池模块的一个实施例；图3是一个截面视图，示出本发明第二型W太阳能电池模块的折弯区的一个实施例；图4是一个截面视图，示出根据本发明的光生伏打元件的一个实施例；
图5是一个截面视图，示出使用本发明第一型太阳能电池模块的混合式屋顶面板箱的一个实施例；图6是一个截面视图，示出使用本发明第二型太阳能电池模块的混合式屋顶面板箱的一个实施例；图7是根据实例1至4的光生伏打元件的一个透视图；图8是根据实例1至4的光生伏打元件组的一个顶视图；图9是根据实例1至4的太阳能电池模块在折弯前的截面视图；图10是根据实例1至4的W太阳能电池模块的一个透视图；图11是根据实例1至4的W太阳能电池模块折弯区的截面视图；图12是根据实例4的混合式屋顶面板箱的截面视图；图13A是一个透视图，示出一个常规集热面板箱；图13B是取自沿图13A中直线13A-13B的截面视图；以及图14是常规W集热面板箱的一个截面视图。
下面，将参照附图叙述本发明太阳电池模块和混合式屋顶面板箱的诸实施例。但是，本发明并不局限于这些实施例。
图1和2是本发明的第一型和第二型太阳电池模块的透视图。一个光生伏打元件组102通过第一绝缘材料(未示出)形成在基底材料101之上，并且，一个第二绝缘材料(未示出)形成在光生伏打元件组102之上。电缆连接器105用作接线端子。光生伏打元件组102包括多个光生伏打元件103和用于内连这些光生伏打元件103的导线材料104。
图1所示本发明的第一型太阳能电池模块在没有形成光生伏打元件组102的部分折弯。图2所示本发明的第二型太阳能电池模块则在形成导线材料104的部分折弯。
图3是本发明第二型太阳能电池模块的折弯区的截面视图。导线材料104被粘附到基底材料101上同时被第一绝缘材料301和第二绝缘材料302绝缘和包封住。粘结剂303填满这些构成材料之间的界面以确保其粘合力。各个构成材料将在下面叙述。
(基底材料101)基底材料101是一个用来增加太阳能电池模块的强度的平板材料，要求具有高耐老化力和高抗载荷力。基底材料101还必须具有高可加工性以便将材料自由折弯成任意形状。这个材料的例子有铜板、铝合金板、铅板、锌板、钛板和不锈钢板之类的金属板以及镀锌钢板一类的被涂覆的金属板。
(第一绝缘材料301)第一绝缘材料301必须确保光生伏打元件组102和基底材料101之间的绝缘，要求有优良的绝缘性能。这个材料最好在延伸率、拉伸强度、柔软性以及可加工性方面都是优越的。例子有尼龙和对苯二甲酸乙二醇聚脂。
(光生伏打元件组102)光生伏打元件组102系通过使用导线材料104将光生伏打元件103串联或并联连接而组成。
图4是光生伏打元件103的一个截面图。光生伏打元件103包括一个导电基底401，一个后部反射层402，一个半导体层403，一个透明电极层404，以及一个集电极405。导电基底401是光生伏打元件的基底并充当不接收光一侧的电极。后部反射层402将光线反射到半导体层403以获得较高的光生伏打功率。半导体层403吸收光并将光变为电能。透明电极层404是在光接收一侧的电极。集电极405用来有效地汇集透明电极上产生的电流。
用作导电基底401的材料的例子有不锈钢、铝、铜、钛、碳膜、镀锌铁皮、以及例如聚酰亚胺、聚脂、聚乙烯N-酰基萘胺或环树脂的树脂薄膜以及在上面形成一个导电层的陶瓷(例如玻璃)。
作为后部发射层402，可以使用例如一个金属层，一个金属氧化层、以及一个金属层与金属氧化物的复合层。金属的例子有钛、铬、钼、钨、铝、银和镍。金属氧化物的例子有氧化锌、氧化钛和氧化锡。
组成半导体层403的材料的例子是非单晶半导体、晶质硅、以及硒化铟铜和镉-碲一类的复合物半导体。非单晶半导体的例子有非晶硅、非晶硅锗、非晶碳化硅、非晶氮化硅、这些半导体的微晶或晶粒、以及多晶硅。非单晶半导体的转换效率会因光的辐射而降低(-即闻名的所谓Stebler-Wronski效应。但是，这一光学退化可通过退火恢复。因此，非单晶半导体被特别推荐用在本发明的太阳能电池模块中。
当使用非单晶半导体时，半导体层403可通过使用例如硅烷气体、锗烷气体或碳氢化合物的等离子体CVD形成。当使用晶质硅时，半导体层403可通过覆上一层熔融硅和热处理非单晶半导体形成。当使用复合物半导体时，半层体层403可通过电子束汽相淀积、溅射、电解淀积或印刷形成。
作为半导体层403的结构，点结、PN结或肖特基结都可使用。
形成透明电极层404的材料例子有氧化铟、氧化物、ITO、氧化锌、氧化钛，以及硫化镉。至少形成的方法，可以使用例如电阻加热汽相淀积、电子束汽相淀积、或者溅射法。
形成集电极405的材料的例子有诸如钛、铬、钼、钨、铝、银、镍、铜和锡一类的金属。至于形成方法，可以印刷上一层其中扩散有任何这些金属粉末的导电膏或者使导电膏与任何这些金属的导线接触。作为这种导电膏的粘合剂可以使用诸如聚脂、环氧树脂、苯酚、丙烯、醇酸、聚乙酸乙烯脂、橡胶以及氨基甲酸乙酯。
导线材料104电连接光生伏打元件。材料最好除导电率之外在延伸率、拉伸强度、柔软性以及可加工性方面也都是优越的。诸如铝、银、铜的锡一类的金属都是例子。也可使用例如编织导体。
连接光生伏打元件103和导线材料104的方法没有特别限制。锡焊、点焊和超声焊都是例子。
(第二绝缘材料302)第一绝缘材料302保护太阳能电池模块的表面并确保其绝缘性。第二绝缘材料302要求具有优良的绝缘性能、高透明度、高抗老性以及不易被污染。而且，材料最好在延伸率、拉伸强度、柔软性以及可加工性方面都是优越的。聚乙烯、聚乙烯四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚氟乙烯的含氟树脂薄膜都是例子。由于含氟树脂通常都不具有高粘合力，故需要在粘合面进行电晕处理或初步处理。
(粘结剂303)粘结剂303粘结上述各个材料，要求具有高粘合力、高透明度和高抗老化性。此外，粘结剂303必须具有柔韧性，利用柔韧性使粘结剂303在加工期间能够跟着每一个材料扩张和收缩。这个材料的例子有EVA(乙酸乙烯脂-乙烯共聚物)一类树脂、丁醛树脂、硅酮树脂和环氧树脂。另外，为提高太阳能电池模块的抗损伤能力，可以掺入玻璃纤维或者可以含有一种紫外线吸收剂，用于吸收使半导体层退化的紫外线辐射。如果第一和第二绝缘材料301和302都具有粘结层，则这些粘结层可以用作粘结剂。
(折弯)折弯本发明太阳能电池模块的方法没有特别限制，可以使用一般的钢板加工方法。例子有折弯机加工、辊轧成形机加工和冲压。通过任何这些方法控制折弯角度和折弯半径来折弯模块。注意折弯角度要根据安装地点和安装角度设置为一个最佳角度。
折弯区的折弯半径在本发明的第一型太阳能电池模块中最好等于3.0mm或3.0mm以上，在本发明的第二型太阳能电池模块中为4.5mm或4.5mm以上。如果折弯区的折弯半径太小，则基底材料和绝缘材料可能在折弯区剥离，或者导线材料可能在折弯区断裂。
(混合式屋顶面板箱的第一实施例)图5示出本发明屋顶面板箱的一个实施例能同时完成集热和发电。在这个混合式屋顶面板箱中，三个如图1所示的本发明第一型太阳能电池模块501和4个W形黑铁板502被安装在一个面板箱体503中。面板箱体503的一个侧面是透过它接收太阳光505的窗户504。这个混合式屋顶面板箱还具有作为屋面材料的功能，因此可安装在屋面衬条或屋顶结构材料例如横梁上。
本发明的混合式屋顶面板箱可以采用任意尺寸。例如，混合式屋顶板箱可以是从屋檐至屋脊成一个整体的面板箱，或者可以将多个面板箱连接起来。另一种方式是，混合式屋顶面板箱可以混杂在普通的屋面板之中。如果是这样，在普通屋面板或屋面材料和屋面衬条之间形成一个通风层，以便通风层与本发明的混合式屋顶面板箱箱体连通。
太阳能电池模块501通过用第一和二绝缘材料例如树脂在基底材料101上整体包封多个光生伏打元件102而组成。另外，太阳能电池模块501在没有形成光生伏打元件的部分即只包含基底材料101和绝缘材料的部分折弯，因而具有一个L形截面。
面板箱板503有一个进气口506和一个出气口507，空气可通过这两个口流动。太阳能电池模块501和W黑铁板502这样连接，使之暴露在太阳光505下并且将面板箱体503里面的空气分成两部分。太阳能电池模块501和W黑铁板502吸收太阳光、产生热量，并将热量转移给不吸收光线一侧的空气511。来自进气口506的空气流被太阳能电池模块501和W黑铁板502加温，所得到的温热空气从出气口507流出。接收光一侧的空气不被用作热转移介质，是因为这一侧的温度由于热量从窗户504辐射的关系而不能上升得足够多。
外部的空气从进气口506供应，而从出气口排出的热空气则被引入房内，并可用于在寒冷天气里加热房子。在房内还可安装一个储热装置和/或空气循环装置。在炎热天气里，可以通过将空气从出气口排到房子外面来提高屋顶的隔热作用。用这个办法，就能建造一个保持室内环境舒适的空气流通装置。
另外，太阳能电池模块501自然发电，通过电缆连接器508从模块的不接收光线一侧引出到外面。所引出的电力可以借肋电源变换器转换为AC电力或者向充电池组充电。
带有L形截面的太阳能电池模块501的数量可根据所需的电量适当地设置。而且，必要时可以通过使用选择性吸收板来提高W黑铁板502的集热作用。
像W黑铁板502一样，本发明的第一型太阳能电池模块501可方便地安装得使太阳光505以最佳角度照射太阳能电池模块501。因此，当使用本发明的混合式屋顶面板箱时，集热效率和发电效率两者都能改善。
正如前面所述的半导体层403一样，最好使用具有优良高温特性并且可望恢复高温光学退化的非单晶半导体。但是，在光生伏打元件暴露于高温之下元件的性能受到相反影响的情形，最好把太阳能电池模块501安排在面板箱503中相对温度较低的部分。一般，面板箱503中的温度在靠近进气口506处最低并且朝出气口507逐渐上升。因此，太阳能电池模块501被安排在进气口506附近，并且用于引出电力的引线508从进气口506伸出到外面。
当太阳能电池模块被用在本发明混合式屋顶面板箱中时，应当慎重考虑模块的温度。这是因为实验证明，当混合式屋顶板箱例如说在屋顶上使用时，内部温度上升到大约120℃。为了在这一高温环境下保证太阳能电池模块的安全性，安装在面板箱中的太阳能电池模块以及模块的电缆连接器要求具有120℃或更高的抗热性。
ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)或PET(对苯二甲酸乙二醇聚脂)用作太阳能电池模块的绝缘材料的连续使用温度上限值等于120℃或更高。因此，例如说绝缘层的安全可以保证。
但是，电缆连接器508的耐老化却因为电缆连接器508被安装在屋顶的背面而没有像太阳能电池模块这样被考虑到。例如，氯乙烯一般被用作电缆的包皮和/或护套。此外，电缆的绝缘性能都是靠它的护套保证的。当氯乙烯被用作绝缘材料时，材料的连续使用温度上限预计等于75℃。也就是说，普通耐热电缆连接器的上限温度等于75℃。
为此，当多级本发明的第一型太阳能电池模块501如图5所示被安装在面板箱503中时，没有任何常规的电缆连接器例如氯乙烯能用于这些太阳性能电池模块之间的电连接。因此，连接部分512的形成要通过步骤(1)剥去要被连接的耐热导线509的包皮以露出其线芯；(2)借助一个无焊料的管接头固紧裸露的线芯；(3)移动一个热缩性软绝缘管(导线预先穿过其中)至管接头上并用一个热风枪加热收缩软绝缘管以得到一个绝缘覆盖层。
另一方面，混合式屋顶面板箱电连接到面板箱的外面，因而，常规的电缆连接器可用于这一目的。
面板箱内部的耐热导线509和面板箱外面的电缆连接器508在安装于面板箱进气口506附近的接线盒510中的接线台上相接。
(面板箱体503)面板箱体503的材料最好具有良好的绝热性，其例子有木材、聚苯乙烯、硅酸钙、以及泡沫苯乙烯。
(窗户504)窗户504的材料最好具有高光透射率和良好的绝热性。例子有玻璃、聚碳酸脂、对苯二甲酸乙二醇聚脂、丙烯和尼龙。而且，窗户可以通过使用一种粘结剂例如橡胶、硅酮或丙烯固定到面板箱503上，并可形成一个腐蚀保护层。
(进气口506和出气口507)每个进气口506和出气口507至少形成在面板箱503的一个部分上并允许热转移介质例如空气或水流进或流出。还可以附加上一个用于防止灰尘及同类物质混入的过滤器或者附加上一个过滤含有酸性物质的空气的化学过滤器。还可以配备一个节流阀机构以控制空气的流速。
(混合式屋顶面板箱的第二实施例)在每级模块布置成如图5所示的第一实施例中，需要在组装混合式屋顶面板箱时将这些模块电连接起来，这会使得装配工作复杂化。
因此，当需要多级本发明第一型太阳能电池模块时，使用下面叙述的本发明第二型太阳能电池模块代替第一型太阳能电池模块会更好些。
在图6中，与图5中同一样的标号表示同一样的零件。太阳能电池模块601为图2和3所示的本发明第二型太阳能电池模块。这种太阳能电池模块系通过在连接光生伏打元件103的连接构件104的部分折弯基底材料101而制成。
这一实施例免除了对在混合式屋顶面板箱内连接模件的需要，因而最大程度地简化了面板箱的装配工作和改善了电连接的可靠性。为了这些目的，折弯半径最好大于前面所述的确定半径。
〔实例〕下面将叙述本发明的几个实例，不过本发明并不局限于这些实例。
(实例1)根据本实例的太阳能电池模块是图2和3所示的本发明第二型太阳能电池模块，它是通过折弯一种太阳能电池模块(其中非晶质光生伏打元件被镀锌铁皮上的塑料绝缘和包封)而得到的。这种太阳能电池模块通过集成5个W模块使得光接收面对水平面的仰角等于10°左右。这个实例的太阳能电池模块将在下面参照附图详细叙述。
(光生伏打元件的制造)首先，制造图7所示的光生伏打元件。通过溅射在表面清洁的不锈钢基底701上相继形成一个铝层和ZnO层作为后部反射层702。接着，进行等离子体CVD以便由SiH4、PH3和H2的混合气体形成一个i型a-Si层，并由SiH4、BF3和H2的混合气体形成一个P型微晶μc-Si层，从而形成一个包含有n层/i层/p层/n层/i层/p层/n层/i层/p层的三重a-Si半导体层703。另外，通过使用电阻加热法气相淀积一层In2O3薄膜作为透明电极层704。
在不锈钢板701的端部，不锈钢板701和透明电极层被短路了。因此为了对这个短路进行补救，用电解腐蚀法部分地除去透明电极层704。然后，将双面涂覆的绝缘带705粘到靠近基底701两个对置侧边处。充当集电极706的直径100μm的涂覆了碳膏的铜线被安在上表面上并用带状粘结材料固定住。作为引线电极707的铜箔被粘结得将导线插在铜箔和带状粘结材料之间。然后，将整个基底热压以将作为集电极706的涂覆有碳膏的导线粘结到透明电极层704。
(串联连接)接着，制造图8所示的光生伏打元件组。在这一光生伏打元件组中，20个上述光生伏打元件串联在一起。也就是说，以交替重复的间隔1mm和90mm排列10个光生伏打元件801，用同样的方式排到另外10个光生伏打元件801以相反的方向折回，在第一列和第二列10个光生伏打元件之间留有2mm的间隙。相隔1mm间隔的光生伏打元件801靠引线电极707电连接(图7)。相隔90mm的光生伏打元件801则通过将导线材料802连接到这些光生伏打元件801的引线电极707而电连接起来(因为单是引线电极707不够长)。由于导线材料802要被折弯，故使用200μm粗的软铜。相隔2mm的诸光生伏打元件801通过连接作为导线材料802的软铜线而电连接起来(因为在该方向没有用于这个目的的光生伏打元件的引线电极707)。正负端子引出部分803形成在端部光生伏打元件的下表面上。另外，一条黑色PET带804粘结到不影响发电的引线电极和导线材料上以得到良好的外观。
(模块的制造)太阳能电池模块系通过利用上面的光生伏打元件组制造。图9是太阳能电池模块在折弯前的截面图。一个作为第一绝缘材料902的50μm厚PET薄膜叠放在作为基底材料901的0.4mm厚镀锌铁皮上，包括有光生伏打元件801、导线材料802等等的光生伏打元件组903被叠放在第一构缘材料902上。另外，作为第二绝缘材料904的50μm厚ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)叠放在光生伏打元件组903上。用460μm厚的EVA(乙烯-乙酸乙烯共聚物)作粘结剂905将第二绝缘材料904和光生伏打元件组903粘合。用230μm厚的EVA(乙烯-乙酸乙烯共聚物)作粘结剂906将光生伏打元件组903与第一绝缘材料902粘合。用另一个粘结剂906将第一绝缘材料902和基底材料901粘合。再用真空层压成型将这些材料粘好。端子引出孔907则预先形成在模块的下表面上。
(折弯)图10是太阳能电池模块在折弯后的透视图。如图10所示，通过在形成导线材料802的部分以40mm的间隔将模块反复朝上和朝下折弯90°而形成一个仰角为10°的W形状。这个折弯用弯折机来做，并将折弯区的折弯半径设定为4.5mm。另外，使用电缆连接器1001将接线端从端子引出孔907引出。
图11是折弯部分的截面图。作为导线材料802的200μm粗软铜被作为第二绝缘材料904的50μm厚ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)和作为第一绝缘材料902的50μm厚PET(对苯二甲酸乙二醇聚脂)绝缘和包封，所得结构被粘结到作为基底材料901的镀锌铁皮上。一个50μm厚黑色PET(对苯二甲酸乙二醇聚酯)带作为掩盖封条804(图8)粘结到导线材料802的表面上。
230μm厚的EVA(乙烯-乙酸乙烯共聚物)被用作导线材料802和第一绝缘材料902之间的界面以及第一绝缘材料902和基底材料901之间的界面上的粘结剂906。对导线材料(铜)的粘结力等于400g/10mm左右。
460μm厚的EVA(乙烯-乙酸乙烯共聚物)被用作导线材料802和掩盖封条804之间的界面以及掩盖封条804和第二绝缘材料904之间的界面上粘结剂905。
折弯的中性面是基底材料901的中心。当进行折弯时，有一个扩张力作用于外侧，一个收缩力作用于内侧。
软铜线被用作折弯区的导线材料802。这样做是因为如果使用硬铜的话，作用于导线材料的张力会使导线材料在折弯时断裂。也就是说，使用软铜线作为导线材料802来实现折弯。更具体地说，在本实例中折弯区的折弯半径为4.5mm，距中性面的距离约为0.6mm。于是，计算出向下折弯引起的形变等于约为13％的延伸率。因此，使用具有35％或更高延伸率的软铜作为导线材料。
表1示出通过改变折弯区的折弯半径进行折弯时对导线材料和模块保护材料(绝缘材料和粘结剂)的状态观察的结果。如表1所示，当弯折半径降到1.5mm时，软铜导线材料部分地断裂。而且，如果进行环境试验，则作为模块保护材料的粘结剂等等特别是在向上折弯区剥落。当折弯半径等于3.0mm时，导线材料不断裂，但作为模块保护材料的粘结剂等等在朝上折弯区剥落。
这些结果表明，在本发明第二型太阳能电池模块在这具既向上又向下折弯的实例中，当折弯半径等于4.5mm或更多时，折弯可在极好的状态下进行，没有粘结剂等等的剥落现象。另一方面，如图1所示仅朝下折弯的本发明第一型太阳能电池模块的情形，当折弯半径等于3.0mm或更多时，折弯可以在同样良好的状态下进行。
本实例(折弯区的折弯半径等于4.5mm)的太阳能电池模块甚至在恶劣的环境即在屋外也能确保其长时期的可靠性
注意，在本实例中进行的环境试验包括10次温度循环试验(-40℃ →+85℃，85％RH)，1000小时高温高湿试验(85℃，85％RH)，1000小时的120℃热试验，以及200次温度循环试验(-40℃→+90℃)。
(实例2)根据本实例的太阳能电池模块具有图1所示的结构，即它是通过折弯用塑料在实例1的镀锌铁皮上将非晶质光生伏打元件绝缘和包封起来所制得的太阳能电池模块而得到的L太阳能电池模块。这个W太阳能电池模块的光接收表面的水平仰角约为10°。
本实例的W太阳能电池模块在包含有基底材料和树脂的部分折弯，不像实例1中那样在导线材料上折弯。折弯区的折弯半径为3.0mm。和实例1的太阳能电池模块一样，本实例的太阳能电池模块也能确保其长时期可靠性。
(实例3)根据本实例的太阳能电池模块是通过折弯用树脂在实例中的镀锌铁皮上将非晶质光生伏打元件绝缘和包封起来所制得的太阳能电池模块而得到的W太阳能电池模块。这个W太阳能电池模块包含有七个连续的W部分，并且这个W太阳能电池模块的光接收表面对水平的仰角约为10°。
与实例1的W太阳能电池模块的不同之处是折弯区的数目等于7并且使用编织的导体作折弯区的导线材料。在这一实例中，使用镀锡铜线作为编织导体的线芯。这样做就改善了收缩特性和加工处理期间跟随应变的能力。这个太阳能电池模块还具有在模块折弯后被振动时防止折弯区的导线材料疲劳断裂的效能。
(实例4)根据本实例的混合式屋顶面板箱使用实例1的W太阳能电池模块。
将参照图12中的截面视图来叙述结构。这个混合式屋顶面板箱包括一个其上形成有一个进气口1203和一个出气口1204的面板箱体1202，一个透射光线的窗户1201，一个上述的W太阳能电池模块1205，以及一个W黑铁板1206。
面板箱体1202的框架和表面均用铁板构成，以增加面板箱体1202的强度。另外，面板箱体1202的内侧均涂以绝热材料(未示出)，为的是不释放出热量。聚苯乙烯被用作这种绝热材料。
4mm厚的钢化玻璃被用作窗户1201以增强抗载荷力和绝热性能，从而把流向外部空气的热损失减到最小。为了尽可能多获得太阳光，几乎在面板箱的整个表面上都构成窗户1201。
进气品1203形成在面板箱1202宽度方向的一个侧面上。如此形成进气口1203，使之能与W太阳能电池模块1205和W黑铁板1206的不接收光一侧的空间连通。
出气口1204形成在面板箱体1202的下侧面上远离进气口1203的地方。出气口1204是一个直径150mm的圆孔。这个尺寸仅是出气口1204用以和向房内供应温热空气的通风管道连通所需要的尺寸，因此这个尺寸可以根据通风管道的大小选择。还配备一个滤尘器以防止灰尘进入房内。
在面板箱体1202中，W太阳能电池模块1205和W黑铁板1206被安装得平行于窗户1201。这些W太阳能电池模块1205和W黑铁板1206用机械螺丝固定到L角铁1207上，其间放置一些垫圈，L角铁被安装在面板箱体1202的侧壁上。
W太阳能电池模块1205发出的电力，通过电缆连接器1208从进气口1203引出到外面。电缆连接器1208位于进气口1203附近。因此，由于考虑到温度与一般屋顶后侧面的一样，故使用普通电缆连接器。
权利要求
1.一种太阳能电池模块，至少包括一个基底材料；一个形成在所述基底材料之上的第一绝缘材料；一个光生伏打元件组，包含有多个形成在所述第一绝缘材料之上的光生伏打元件；以及一个形成在所述光生伏打元件组之上的第二绝缘材料，其中所述基底材料具有一个L形截面，和一个形成在没有安排光生伏打元件的部分的折弯区。
2.根据权利要求1的模块，其中折弯区的折弯半径不小于3.0mm。
3.一种太阳能电池模块，至少包括一个基底材料；一个形成在所述基底材料之上的第一绝缘材料；一个光生伏打元件组，包含有多个形成在所述第一绝缘材料之上的光生伏打元件以及用于电连接所述光生伏元件的导线材料；以及一个形成在所述光生伏打元件组之上的第二绝缘材料，其中所述太阳能电池模块在安排所述导线材料的部分有一个折弯区。
4.根据权利要求3的模块，其中所述导线材料是一种软金属。
5.根据权利要求3的模块，其中所述导线材料是一种编织的导体。
6.根据权利要求3的模块，其中折弯区的折弯半径不小于4.5mm。
7.根据权利要求3的模块，其中所述基底材料具有多个折弯区，并且所述光生伏打元件的光接收表面互相平行。
8.根据权利要求3的模块，其中所述基底材料的截面的一部分具有W形状。
9.根据权利要求1或3的模块，其中所述光生伏打元件具有一个非单晶半导体。
10.一种屋顶面板箱，至少包括一个具有一个进气口和一个出气口的箱体；一个安排得将所述箱体的内部分成两个部分的太阳能电池模块；以及一个形成在所述箱体的上侧面的窗户，其中所述太阳能电池模块至少包括一个基底材料，一个形成在所述基底材料之上的第一绝缘材料，一个形成在所述第一绝缘材料之上并包含有多个光生伏打元件的光生伏打元件组，以及一个形成在所述光生伏打元件组之上的第二绝缘材料，所述基底材料具有一个L形截面，以及一个形成在没有安排光生伏打元件的部分的折弯区。
11.根据权利要求10的面板箱，其折弯区的折弯半径不小于3.0mm。
12.一种屋顶面板箱，至少包括一个具有一个进气口和一个出气口的箱体；一个如此安排得将所述箱体的内部分成两个部分的太阳能电池模块；以及一个形成在所述箱体的上侧面的窗户，其中所述太阳能电池模块至少包括一个基底材料，一个形成在所述基底材料之上的第一绝缘材料，一个包含有形成在所述第一绝缘材料之上的多个光生伏打元件和用于电连接所述光生伏打元件的导线材料的光生伏打元件组，以及一个形成在所述光生伏打元件组之上的第二绝缘材料，所述太阳能电池模块并在安排所述导线材料的部分具有一个折弯区。
13.根据权利要求12的面板箱，其中所述导线材料是一种软金属。
14.根据权利要求12的面板箱，其中所述导线材料是一种编织的导体。
15.根据权利要求12的面板箱，其中折弯区的折弯半径不小于4.5mm。
16.根据权利要求12的面板箱，其中所述基底材料具有多个折弯区，并且所述光生伏打元件的光接收表面互相平行。
17.根据权利要求12的面板箱，其中所述基底材料的截面的一个部分具有W形状。
18.根据权利要求10或12的面板箱，其中所述光生优打元件具有一个非单晶半导体。
19.一种安装屋顶面板箱的方法，屋顶面板箱至少包括一个具有一个进气口和一个出气口的箱体，一个安装得将所述箱体的内部分成两个部分的太阳能电池模块，以及一个形成在所述箱体的上侧面的窗户；其中所述太阳能电池模块至少包括一个基底材料，一个形成在所述基底材料之上的第一绝缘材料，一个包含有多个形成在所述第一绝缘材料之上的光生伏打元件的光生伏打元件组，以及一个形成在所述光生伏打元件组之上的第二绝缘材料；所述基底材料具有一个L形截面和一个形成在没有安排光生伏打元件的部分的折弯区，其中所述屋顶面板箱安装在屋面衬条或屋顶结构材料上，以便从所述进气口引入外部空气并把从所述出气口排出的空气引入房内或者把该空气抽到外面去。
20.一种安装屋顶面板箱的方法，屋顶面板箱至少包括一个具有一个进气口和一个出气口的箱体，一个安装得将所述箱体内部分成两个部分的太阳能电池模块，以及一个形成在所述箱体的上侧面的窗户，其中所述太阳能电池模块包括一个基底材料，一个形成在所述基底材料之上的第一绝缘材料，一个包含有形成在所述第一绝缘材料之上的多个光生伏打元件和用于电连接所述光生伏打元件的导线材料的光生伏打元件组，以及一个形成在所述光生伏打元件组之上的第二绝缘材料，所述太阳能电池模块并在安排所述导线材料的部分具有一个折弯区，其中所述屋顶面板箱安装在屋面衬条或屋顶结构材料上，以便从所述进气口引入外面的空气并把从所述出气口排出的空气引入房内或者把该空气抽到外面去。
21.一种空气流动装置，包括一个屋顶面板箱，至少包括一个具有一个进气口和一个出气口的箱体，一个安装得将所述箱体内部分为两部分的太阳能电池模块，以及一个形成在所述箱体的上侧面的窗户；用于将外面的空气引入所述进气口的装置；以及用于将从所述出气口排出的空气引入房内或者将该空气抽到外面去的装置，其中所述太阳能电池模块至少包括一个基底材料，一个形成在所述基底材料之上的第一绝缘材料，一个形成在所述第一绝缘材料之上并包含有多个光生伏打元件的光生伏打元件组，以及一个形成在所述光生伏打元件组之上的第二绝缘材料；所述基底材料具有一个L形截面，并在没有安排光生伏打元件的部分形成一个折弯区。
22.一种空气流动装置，包括一个屋顶面板箱，至少包括一个具有一个进气口和一个出气口的箱体，一个安装得将所述箱体的内部分为两部分的太阳能电池模块，以及一个形成在所述箱体的上侧面的窗户；用于将外面的空气引入所述进气口的装置；以及用于将从所述出气口排出的空气引入房内或者将该空气抽到外面去的装置，其中所述太阳能电池模块至少包括一个基底材料，一个形成在所述基底材料之上的第一绝缘材料，一个形成在第一绝缘材料之上并包含有多个光生伏打元件和用于电连接所述光生伏打元件的导线材料的光生伏打元件组，以及一个形成在所述光生伏打元件组之上的第二绝缘材料；所述太阳能电池模块在安排所述导线的部分有一个折弯区。
23.一种太阳能电源发生器，包括一个太阳能电池模块，至少包括一个基底材料，一个形成在所述基底材料之上的第一绝缘材料，一个形成在所述第一绝缘材料之上并包含有多个光生伏打元件的光生伏打元件组，以及一个形成在所述光生伏打元件组之上的第二绝缘材料，所述基底材料具有一个L形截面并在没有安排光生伏打元件的部分形成一个折弯区；以及一个电连接到所述太阳能电池模块的电源变换器。
24.一种太阳能电源发生器，包括一个太阳能电池模块，至少包括一个基底材料，一个形成在所述基底材料之上的第一绝缘材料，一个包含有形成在所述第一绝缘材料之上的多个光生伏打元件和用于电连接所述光生伏打元件的导线材料的光生伏打元件组，以及一个形成在所述光生伏打元件组之上的第二绝缘材料，所述太阳能电池模块在安排所述导线材料的部分有一个折弯区；以及一个电连接到所述太阳能电池模块的电源变换器。
全文摘要
一种第一型太阳能电池模块,至少包括一个基底材料,一个形成在基底材料之上的第一绝缘材料,一个包含有多个形成在第一绝缘材料之上的光生伏打元件的光生伏打元件组,以及一个形成在光生伏打元件组之上的第二绝缘材料,其中基底材料具有一个L形截面并在没有安排光生伏打元件的部分形成一个折弯区。
文档编号H01L31/052GK1175797SQ97114688
公开日1998年3月11日 申请日期1997年7月16日 优先权日1996年7月17日
发明者高田健司, 深江公俊, 三村敏彦, 森昌宏, 盐见哲 申请人:佳能株式会社