聚光光伏模块、聚光光伏面板和用于聚光光伏模块的柔性印刷电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种聚光光伏(CPV)器件，用于通过将阳光聚集在发电元件上而产生电力。
【背景技术】
[0002]聚光光伏是基于将由透镜聚集的阳光入射在由具有高发电效率的小型化合物半导体形成的发电元件(太阳能电池)上的结构。通过使配备有多个这样的基础组件的聚光光伏面板执行追踪操作以总是面向太阳，能够获得需要产生的电力。具体地，例如，将多个例如具有布线的陶瓷的绝缘衬底布置在光聚集位置上，其中每个绝缘衬底具有安装在其上的一个发电元件，并且由电线收集在每个绝缘衬底上产生的电力(例如，参见非专利文献1)。
[0003]除此之外，已经提出考虑了散热性能的聚光光伏装置(例如，参见专利文献1和2)。
[0004]引用列表
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本专利公开公报第2003-174179号
[0007]专利文献2:日本专利公开公报第2008-91440号
[0008]非专利文献
[0009]非专利文献1:〃CPV模块的故障模式以及如何对它们进行测试(Failure Modes ofCPV Modules and How to Test for Them)"，[在线]，2010年2月 19 日，Emcore公司，[2013年2月27 日检索]互联网〈URL: http: //www 1.eere.energy.gov/solar/pdfs/pvrw2010_aeby.pdf#search= Jemco re Pointfocus Fresnel Lens HCPV System’〉
【发明内容】
[0010]解决的技术问题
[0011 ]然而，如上所述的传统聚光光伏面板需要大量的例如陶瓷的绝缘衬底。当布置大量的绝缘衬底并分别使用电线相互连接时，制造步骤的数量增加，并且花费很长时间。结果，制造成本增加，并且不能获得具有实际上的适当价格的产品。如果制作大衬底，则制造步骤的数量减少。然而，光伏面板最初需要大的面积。因此，衬底需要被显著地扩大。然而，生产这样的大衬底在制造技术方面是困难的。
[0012]如上所述，安装大量的小衬底并将它们相互连接花费很长时间。另一方面，生产大衬底在制造技术方面是困难的。
[0013]此外，对于传统聚光光伏面板，没有显示出与绝缘性能相关的明确教导或观点。在光伏面板内部，由于发电元件的串联连接而产生高电压。另外，由于光伏面板被安装在户夕卜，进入面板内部的水汽可能由于空气温度变化而导致露水冷凝。此外，小昆虫可能会进入面板内部。结果，存在由于湿气或昆虫而导致电路内部短路或者电路与面板外壳短路(接地)的情况。在这样的情况下，输出降低，并且当人触摸外壳时，可能会引起轻电冲击。
[0014]此外，近几年来，在面板内部的导电部中，在铜制图案和焊料部分上生锈，并且这导致电路中的电阻增加。当电阻增加时，光伏面板的输出降低。
[0015]考虑到传统问题，本发明关于用于聚光光伏的衬底结构，意图易于其制造和安装，加强绝缘性能，并且抑制导电部随着时间的劣化。
[0016]解决问题的技术方案
[0017]本发明是一种聚光光伏模块，包括:形成为容器形状并具有底表面的外壳;被提供为与底表面接触的柔性印刷电路；以及附着至外壳并且由布置的多个透镜元件形成的聚光部，每个透镜元件聚集阳光，其中柔性印刷电路包括:具有绝缘性能的绝缘基底材料，和具有导电性并被提供在绝缘基底材料上的图案;被提供在该图案上以便分别与透镜元件对应的多个发电元件;具有绝缘性能和不高于预定值的低吸水率的覆盖层，该覆盖层覆盖并密封包括在绝缘基底材料上的该图案的导电部；以及具有绝缘性能和不高于预定值的低吸水率的粘合剂层，该粘合剂层将绝缘基底材料和覆盖层粘结在一起。
[0018]在如上所述构成的聚光光伏模块中，通过在具有易于制造的适当尺寸的绝缘基底材料上提供发电元件，能够容易地制造具有聚光光伏功能的柔性印刷电路。此外，柔性印刷电路能够被放置为遍及所需的尺寸(面积)，因此适于大型的聚光光伏模块。此外，柔性印刷电路是薄的并且具有轻的重量，因此聚光光伏模块整体也具有轻的重量，因此对其的操作变得容易。另外，柔性印刷电路是薄且柔软的，因此容易将其附着为与外壳的底表面紧密接触。此外，由于紧密接触和薄，来自发电元件和其他柔性印刷电路的热量能够被确实地散发至外壳。
[0019]此外，包括图案的导电部由覆盖层和粘合剂层覆盖并密封，覆盖层和粘合剂层中的每一个都具有绝缘性能和低吸水率。由此，确保了从导电部到外壳的底表面的爬电距离，并且能够实现优良的绝缘性能。此外，通过每一个都具有低吸水率的覆盖层和粘合剂层，能够防止导电部的腐蚀，并且能够抑制随着时间的劣化。
[0020]另一方面，用于本发明的聚光光伏模块的柔性印刷电路包括:具有绝缘性能的绝缘基底材料，和具有导电性并被提供在绝缘基底材料上的图案;通过被布置在该图案上而被提供的多个发电元件;具有绝缘性能和不高于预定值的低吸水率的覆盖层，覆盖层覆盖并密封包括在绝缘基底材料上的该图案的导电部；以及具有绝缘性能和不高于预定值的低吸水率的粘合剂层，粘合剂层将绝缘基底材料和覆盖层粘结在一起。
[0021]在如上所述构成的用于聚光光伏模块的柔性印刷电路中，通过在具有易于制造的适当尺寸的绝缘基底材料上提供发电元件和聚光部，能够容易地制造具有聚光光伏功能的柔性印刷电路。此外，柔性印刷电路能够被放置为遍及所需的尺寸(面积)，因此适于作为用于大型聚光光伏模块的衬底。
[0022]此外，导电部包括由覆盖层和粘合剂层覆盖并密封的图案，覆盖层和粘合剂层中的每一个都具有绝缘性能和低吸水率。由此，在柔性印刷电路被附着至由金属制成的外壳的情况下，确保了从导电部到外壳的底表面的爬电距离。因此，能够实现优良的绝缘性能。此外，通过每一个都具有低吸水率的覆盖层和粘合剂层，能够防止导电部的腐蚀，并且能够抑制随着时间的劣化。
[0023]本发明的有利效果
[0024]根据本发明的聚光光伏模块，关于用于聚光光伏的衬底结构，能够实现易于制造和安装、在绝缘性能上优良以及抑制导电部随着时间的劣化的衬底结构。
【附图说明】
[0025]图1是显示根据本发明的一个实施例的聚光光伏装置的透视图。
[0026]图2是显示聚光光伏模块的放大的(部分切除)透视图。
[0027]图3是图2中的III部分的放大图。
[0028]图4是提供有发电元件的部分的横截面图，该横截面图与柔性印刷电路的纵向正交。
[0029]图5是遍及外壳的底表面上放置的柔性印刷电路的布置的一个例子的平面图。
[0030]图6是发电电路的放大图。
[0031 ]图7是图6中的VII部分的放大图。
[0032]图8是显示柔性印刷电路的布置的另一个例子的平面图。
[0033]图9是显示连接电路被提供在外壳的内侧表面上的一个例子的平面图。
[0034]图10是显示连接电路被提供在外壳的内侧表面上的另一个例子的平面图。
[0035]图11是测量图案和底表面之间的击穿电压的例子。
[0036]图12是具有与图4中不同结构的柔性印刷电路的横截面图。
[0037]图13是在DC电压被施加在图案和外壳之间时的等效电路。
[0038]图14是作为一个例子的绝缘基底材料和图案的部分的平面图。
【具体实施方式】
[0039][实施例的摘要]
[0040]本发明的实施例的摘要至少包括下列内容。
[0041 ] (1)首先，一种聚光光伏模块包括:形成为容器形状并具有底表面的外壳;被提供为与底表面接触的柔性印刷电路；以及附着至外壳并且由布置的多个透镜元件形成的聚光部，每个透镜元件聚集阳光，其中柔性印刷电路包括:具有绝缘性能的绝缘基底材料，和具有导电性并被提供在绝缘基底材料上的图案;被提供在该图案上以便分别与透镜元件对应的多个发电元件;具有绝缘性能和不高于预定值的低吸水率的覆盖层，覆盖层覆盖并密封包括在绝缘基底材料上的该图案的导电部；以及具有绝缘性能和不高于预定值的低吸水率的粘合剂层，粘合剂层将绝缘基底材料和覆盖层粘结在一起。
[0042]在如(1)中构成的聚光光伏模块中，通过在具有易于制造的适当尺寸的绝缘基底材料上提供发电元件，能够容易地制造具有聚光光伏功能的柔性印刷电路。此外，柔性印刷电路能够被放置为遍及所需的尺寸(面积)，因此适于大型的聚光光伏模块。此外，柔性印刷电路是薄的并且具有轻的重量，因此聚光光伏模块整体也具有轻的重量，因此对其的操作变得容易。另外，柔性印刷电路是薄且柔软的，因此容易将其附着为与外壳的底表面紧密接触。此外，由于紧密接触和薄，来自发电元件和其他柔性印刷电路的热量能够被确实地散发至外壳。
[0043]此外，包括该图案的导电部由覆盖层和粘合剂层覆盖并密封，覆盖层和粘合剂层中的每一个都具有绝缘性能和低吸水率。由此，确保了从导电部到外壳的底表面的爬电距离，并且能够实现优良的绝缘性能。此外，通过每一个都具有低吸水率的覆盖层和粘合剂层，能够防止导电部的腐蚀，并且能够抑制随着时间的劣化。
[0044](2)在(1)的聚光光伏模块中，该预定值是3%。
[0045]在该情况下，覆盖层和粘合剂层几乎不吸水，因此，能够维持优良的绝缘性能。
[0046](3)此外，在(1)或(2)的聚光光伏模块中，柔性印刷电路可以由布置在底表面上的带状的绝缘基底材料形成，绝缘基底材料具有安装在其上的发电元件。
[0047]在该情况下，在柔性印刷电路的面积被抑制为必要的最低限度的同时，柔性印刷电路能够被放置为遍及所需的尺寸。此外，在纵向上，发电元件能够以固定间隔被预先布置。这易于每个透镜元件和相对应的发电元件之间的相互定位，并且实现了优良的生产率