专利名称：具有光栅的太阳能模组及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能模组及其制造方法，特别涉及一种在太阳能电池间设有光栅的单晶硅太阳能模组及其制造方法。
背景技术：
参阅图I、图2，为美国专利US4，235，643号专利案揭露的太阳能模组1，包括一基板11、多个阵列式排列在该基板11上的太阳能电池12以及一结合在太阳能电池12上的封装层13。在早期的单晶硅太阳能电池12制程中，由晶柱切割出的硅晶片为圆形，若未将硅晶片作其它形状加工，则制作出的每一个太阳能电池12也是圆形。为了避免相邻的太阳能电池12互相接触而短路，因此电池之间留有间隙，太阳能电池12之间进而形成多个非作用区121，入射到非作用区121的光线无法被使用，造成效率降低，同时也因为非作用区121 的存在使太阳能模组I的有效面积变小。 因此上述专利案在其基板11对应于非作用区121的部位，将表面加工成高低起伏的粗糙反射面111，使入射到非作用区121的光线被反射面111反射，最后光线射向周围的太阳能电池12而可被利用。但由于粗糙的反射面111是一体形成在基板11上，因此必需使用厚度较厚的基板11才方便进行表面粗糙化加工，使用整片大面积的厚基板11产生成本高的缺点。而且在制作上，必需先对基板11作局部粗糙化加工以形成反射面111，进而定义出供太阳能电池12摆放的位置，一旦反射面111的位置或大小有误差，可能导致太阳能电池12无法摆放，所以反射面111设计必需非常精确，其制造难度较高且不方便进行。参阅图3、图4，为美国专利US5，994，641号专利案揭露的多晶硅太阳能模组2，由于多晶硅晶片由方形的硅晶锭切割而成，因此其电池21—般为方形，相邻电池21之间同样有空隙而形成非作用区211，在非作用区211设置一结构体22，该结构体22包括一个表面高低起伏并具有多个微结构222的金属膜221，用于将入射到非作用区211的光线反射，希望使光线最后朝周围的电池21入射。然而，微结构222的延伸方向会影响光反射的方向，其延伸方向必需与电池21的位置配合才能发挥最大效用。例如，以图3中任意四个电池21之间的十字交叉区域210而言，微结构222彼此左右排列且前后向延伸，此种结构设计主要使光线往左右两侧反射(如图3箭头所示的反射方向)，但是在该反射方向上没有电池21的存在，因此该十字交叉区域210的结构体22设计不理想。另一方面，以单晶硅太阳能模组而言，为了提升模组的光吸收面积及效率，现有的单晶硅太阳能电池的形状及排列方式已不同于图I揭露的形态。参阅图5，目前作法是将晶柱切割出的圆形硅晶片再作四边切割(被切除的四个部位如图5虚线30所示)，使晶片形成四角为弧边310的类四边形，因此电池31串接排列后，前后左右相邻的四个太阳能电池31之间，仍然会形成一个约呈菱形的非作用区311，但目前尚未有针对此种形态的太阳能模组作补光设计。
由于前述两件美国专利的模组形态、电池形状及电池排列方式，与现有的单晶硅太阳能模组有很大的差异，显然此两案揭露的补光设计都不适合运用于其中，因此本发明申请人认为有必要针对单晶硅太阳能模组提出一种创新的补光结构设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能提升光线利用率、增加光电转换效率，并应用于单晶硅模组的具有光栅的太阳能模组及其制造方法。本发明具有光栅的太阳能模组，包括上下间隔的一个第一基板与一个第二基板、多个以阵列式排列于第一基板与第二基板之间的单晶娃的太阳能电池、多个光栅，以及一个位于第一基板及第二基板之间、并包覆在太阳能电池及光栅的周围的封装胶；其特征在于，所述太阳能电池都包括四个前后左右间隔的侧边及四个位于太阳能电池的四角并连接在所述侧边之间的转折边，且每四个前后左右相邻的太阳能电池共同界定出一个位于其转折边之间的补光区；所述光栅分别设置在所述补光区，并使入射光线反射到所述光栅周围的太阳能电池，所述光栅都包括多个朝第二基板突出的微结构，且每一个光栅可被区分为四个分别邻近其周围的四个太阳能电池的光栅区域，每一个光栅区域中的微结构共同界定 出一高低起伏的入光面，且入光面由该光栅的中心区域朝与该光栅邻近的太阳能电池的转折边的方向闻低起伏。本发明所述的具有光栅的太阳能模组，所述光栅的材料为银、铜或铝。本发明所述的具有光栅的太阳能模组，所述光栅的入光面具有多个彼此间隔的第一面部，以及多个连接在第一面部之间的第二面部，每一个第一面部及对应的一个第二面部配合成为一个前述微结构的表面，且第一面部与一水平面的夹角的范围为21度至45度。本发明所述的具有光栅的太阳能模组，该封装胶包括多个分别位于相邻的太阳能电池及光栅间并将太阳能电池与光栅隔开的胶隔部。本发明所述的具有光栅的太阳能模组，在光栅的每一个光栅区域定义一条延伸线，所述延伸线通过该光栅的中心区域及与光栅区域邻近的转折边的中心，每一个光栅区域的延伸线将与该光栅区域邻近的太阳能电池区隔成两个形状对称且面积相等的电池区域。本发明具有光栅的太阳能模组的制造方法，包括下列步骤步骤A :在一个第一基板上覆盖一个第一封装胶膜；步骤B:在该第一封装胶膜上阵列式地设置多个单晶硅的太阳能电池，所述太阳能电池都包括四个前后左右间隔的侧边以及四个位于太阳能电池的四角并连接在所述侧边之间的转折边，且每四个前后左右相邻的太阳能电池共同界定出一个位于其转折边之间的补光区；步骤C :在对应于补光区的位置分别设置一个光栅，所述光栅使入射光线反射到所述光栅周围的太阳能电池，并且都包括多个突出的微结构，而且每一个光栅可被区分为四个分别邻近其周围的四个太阳能电池的光栅区域，每一个光栅区域中的微结构共同界定出一个高低起伏的入光面，所述入光面由该光栅的中心区域朝与该光栅邻近的太阳能电池的转折边的方向高低起伏；步骤D :在太阳能电池与光栅上方覆盖一个第二封装胶膜；
步骤E :在该第二封装胶膜上覆盖一个第二基板 '及步骤F :使该第一封装胶膜与该第二封装胶膜熔融结合并将太阳能电池及光栅彼此间隔地胶合固定在第一基板及第二基板间。本发明所述的具有光栅的太阳能模组的制造方法，步骤C包括先在太阳能电池的上方覆盖一个第三封装胶膜，再将所述光栅对应所述补光区的位置而设置在第三封装胶膜上，步骤F包括使第一封装胶膜、第二封装胶膜及第三封装胶膜熔融结合。本发明的有益效果在于借由结构特殊且位于适当位置的光栅，并使其每一个光栅区域对应每一个太阳能电池，并且配合微结构延伸方向设计，有效率地将光线朝太阳能电池反射，进而提升光线利用率及转换效率。
图I是一种已知太阳能模组的俯视示意图； 图2是该太阳能模组的局部剖视图；图3是另一种已知太阳能|旲组的俯视不意图；图4是图3的太阳能模组的一个结构体的侧视示意图；图5是一种现有的单晶娃太阳能|旲组的不意图；图6是本发明具有光栅的太阳能模组的一第一较佳实施例的局部剖视示意图；图7是该第一较佳实施例省略部分元件的俯视示意图；图8是该第一较佳实施例的其中四个太阳能电池与一光栅的俯视示意图；图9是该第一较佳实施例的光栅的侧视示意图；图10是本发明具有光栅的太阳能模组的制造方法的一第一较佳实施例的流程方块图；图11是本发明制造方法的各步骤进行时的流程示意图；图12是一侧视分解示意图，主要显示本发明制造方法可增加设置一个第三封装胶膜；图13是本发明具有光栅的太阳能模组的一第二较佳实施例的部分俯视示意图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件以相同的编号来表示。参阅图6、图7、图8,本发明具有光栅的太阳能模组4的第一较佳实施例包括一第一基板41、一间隔地位于该第一基板41上方的第二基板42，以及位于第一基板41与第二基板42之间的多个太阳能电池43、多个光栅44和一封装胶45。该第一基板41又称为背板(back sheet),该第二基板42位于太阳光入射的一侧，必需为可透光材质,例如玻璃。所述太阳能电池43为单晶硅的太阳能电池43，且彼此前后左右地呈阵列式排列。各该太阳能电池43包括四个前后左右间隔设置的侧边431及四个位于太阳能电池43的四角并连接在侧边431之间的转折边432。所述侧边431为直线延伸，转折边432为弯弧延伸。每四个前后左右相邻的太阳能电池43共同界定出一个位于其转折边432之间的补光区433，补光区433大致呈菱形。所述光栅44分别设置在补光区433，并将入射到补光区433的光线反射到周围的太阳能电池43。光栅44的材料可以为银(Ag)、铜(Cu)或铝(Al)，较佳地为银或铝，因为银及铝对于波长330纳米(nm) 1400nm的光线具有良好的反射率；若考量成本因素，更佳地是选用招。参阅图6、图8、图9,每一个光栅44都包括一本体441,以及多个自本体441朝第二基板42突出的微结构442(图8的光栅44内部线条用于示意微结构442的波峰线条)。光栅44可被区分为四个分别邻近其周围的四个太阳能电池43的光栅区域443 (如图8的两条辅助线LI、L2所画分界定)，每一光栅区域443中的微结构442共同界定出一朝向第二基板42且高低起伏的入光面444，入光面444由该光栅44的中心区域(也就是两条辅助线LI、L2的交点及交点附近的区域)朝与其邻近的太阳能电池43的转折边432的方向高低起伏，进而使微结构442有方向性地延伸排列，在每一光栅区域443中的微结构442大致上沿着与其邻近的转折边432的延伸方向而长向延伸。
所述入光面444具有多个彼此间隔的第一面部445，以及多个连接在第一面部445之间的第二面部446，其中一个第一面部445及一个第二面部446即配合成为一个前述微结构442的表面。第一面部445及第二面部446的夹角0 I较佳地为90度但不限于此，如此能将光线的绕射降至最低，避免影响光线后续的反射。第一面部445与一水平面的夹角9 2较佳地为21度至45度，在此角度范围内，入射光线被微结构442反射到第二基板42时，能提高光线在第二基板42发生全反射的机率，使大部分的光线再度被反射进入周围的太阳能电池43使用(光行进路径如图6箭头所示意)，以提升转换效率。接着，在每一个光栅区域443定义一条延伸线L3，延伸线L3通过该光栅44的中心区域及与光栅区域443邻近的太阳能电池43的转折边432的中心，每一个光栅区域443的延伸线L3将与该光栅区域443邻近的太阳能电池43区隔成两个形状对称且面积相等的电池区域434，延伸线L3同时也将光栅区域443区隔成均匀且对称的两个区块。由上述说明可知，本发明的每一个光栅区域443对应一个太阳能电池43，且光栅区域443及太阳能电池43之间的位置配置均匀。光栅区域443的作用是将入射到补光区433的光线反射到第二基板42，最后朝着与该光栅区域443对应的太阳能电池43射入(光栅44的反射补光方向如图7箭头所示意)。透过光栅区域443的位置配置，以及微结构442延伸方向大致平行对应于转折边432方向，达到最佳的反射效果，使原本无法被利用的补光区433光线被反射到太阳能电池43使用，借此提升光线利用率及光电转换效率。该封装胶45包覆在太阳能电池43及光栅44的周围，并涵盖到上方及下方，用于将太阳能电池43及光栅44固定在第一基板41及第二基板42间。封装胶45包括多个分另IJ位于相邻的太阳能电池43及光栅44间并将太阳能电池43与光栅44隔开的胶隔部451，使太阳能电池43与光栅44之间电性隔绝。封装胶45的材料例如乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，但不限于此。参阅图10、图11，本发明具有光栅的太阳能模组4的制造方法的第一较佳实施例，包括以下步骤(I)进行步骤51 :准备该第一基板41，并在第一基板41上覆盖一个由EVA制成的第一封装胶膜61。
(2)进行步骤52 :在该第一封装胶膜61上设置前述多个单晶硅的太阳能电池43，使太阳能电池43阵列式地前后左右排列，进而界定出所述补光区433。(3)进行步骤53 :在对应于每一个补光区433的位置设置一个前述光栅44，并使光栅44与太阳能电池43间隔而不接触。(4)进行步骤54 :在太阳能电池43及光栅44上方覆盖一个由EVA制成的第二封装胶膜62。(5)进行步骤55 :在第二封装胶膜62上覆盖该第二基板42。
(6)进行步骤56 :加热使第一封装胶膜61及第二封装胶膜62温度升高而熔融结合成为该封装胶45，熔融的胶膜材料流动于太阳能电池43与光栅44之间，进而形成所述胶隔部451，并将太阳能电池43及光栅44隔开且胶合固定于第一基板41及第二基板42间。参阅图10、图12，需要说明的是，在进行步骤53的时候，还可以先在太阳能电池43上方披覆一个由EVA制成的第三封装胶膜63，再将光栅44对应所述补光区433的位置而设置在第三封装胶膜63上，使太阳能电池43及光栅44完全隔开，进而提升太阳能电池43及光栅44的电性隔绝效果。当然，此时在步骤56就必需使第一、二、三封装胶膜61 63熔融结合。综上所述，将本发明与背景技术提到的美国专利案相比较，由于本发明光栅44为独立的元件、不需与基板一体设置，因此可以使用普通厚度的基板，能降低制造成本。而且本发明是先排列太阳能电池43，再于电池之间设置光栅44，制造精度易于控制、容易进行。另外，本发明的每一个光栅区域443对应每一个太阳能电池43,并且配合微结构442延伸方向设计，有效率地将光线反射到太阳能电池43。对于每一个太阳能电池43而言，在对应于其四角的四个区域都能吸收到邻近的光栅44反射而来的光线，使太阳能电池43的各区域均匀受光，产生均匀电流，达到最佳的使用状态。参阅图13，本发明具有光栅的太阳能模组4的第二较佳实施例，与该第一较佳实施例不同的地方在于本实施例的光栅44的每一个微结构442都延伸成圆弧形，因此由俯视图来看，微结构442共同形成同心圆排列，微结构442的延伸方向仍大致配合太阳能电池43的转折边432延伸方向，因此能够将光线朝与其对应的太阳能电池43反射(反射补光方向如图13箭头所示意)。
权利要求
1.一种具有光栅的太阳能模组，包括上下间隔的一个第一基板与一个第二基板、多个以阵列式排列于第一基板与第二基板之间的单晶娃的太阳能电池、多个光栅，以及一个位于第一基板及第二基板之间、并包覆在太阳能电池及光栅的周围的封装胶；其特征在于，所述太阳能电池都包括四个前后左右间隔的侧边及四个位于太阳能电池的四角并连接在所述侧边之间的转折边，且每四个前后左右相邻的太阳能电池共同界定出一个位于其转折边之间的补光区；所述光栅分别设置在所述补光区，并使入射光线反射到所述光栅周围的太阳能电池，所述光栅都包括多个朝第二基板突出的微结构，且每一个光栅能被区分为四个分别邻近其周围的四个太阳能电池的光栅区域，每一个光栅区域中的微结构共同界定出一高低起伏的入光面，且入光面由该光栅的中心区域朝与该光栅邻近的太阳能电池的转折边的方向高低起伏。
2.根据权利要求I所述的具有光栅的太阳能模组，其特征在于，所述光栅的材料为银、铜或招。
3.根据权利要求I所述的具有光栅的太阳能模组，其特征在于，所述光栅的入光面具有多个彼此间隔的第一面部，以及多个连接在第一面部之间的第二面部，每一个第一面部及对应的一个第二面部配合成为一个前述微结构的表面，且第一面部与一水平面的夹角的范围为21度至45度。
4.根据权利要求I所述的具有光栅的太阳能模组，其特征在于，该封装胶包括多个分另IJ位于相邻的太阳能电池及光栅间并将太阳能电池与光栅隔开的胶隔部。
5.根据权利要求I所述的具有光栅的太阳能模组，其特征在于，在光栅的每一个光栅区域定义一条延伸线，所述延伸线通过该光栅的中心区域及与光栅区域邻近的转折边的中心，每一个光栅区域的延伸线将与该光栅区域邻近的太阳能电池区隔成两个形状对称且面积相等的电池区域。
6.一种具有光栅的太阳能模组的制造方法，包括步骤A :在一个第一基板上覆盖一个第一封装胶膜；其特征在于，所述制造方法还包括下列步骤 步骤B:在该第一封装胶膜上阵列式地设置多个单晶硅的太阳能电池，所述太阳能电池都包括四个前后左右间隔的侧边以及四个位于太阳能电池的四角并连接在所述侧边之间的转折边，且每四个前后左右相邻的太阳能电池共同界定出一个位于其转折边之间的补光区； 步骤C :在对应于补光区的位置分别设置一个光栅，所述光栅使入射光线反射到所述光栅周围的太阳能电池，并且都包括多个突出的微结构，而且每一个光栅能被区分为四个分别邻近其周围的四个太阳能电池的光栅区域，每一个光栅区域中的微结构共同界定出一个高低起伏的入光面，所述入光面由该光栅的中心区域朝与该光栅邻近的太阳能电池的转折边的方向闻低起伏； 步骤D :在太阳能电池与光栅上方覆盖一个第二封装胶膜； 步骤E :在该第二封装胶膜上覆盖一个第二基板；及 步骤F :使该第一封装胶膜与该第二封装胶膜熔融结合并将太阳能电池及光栅彼此间隔地胶合固定在第一基板及第二基板间。
7.根据权利要求6所述的具有光栅的太阳能模组的制造方法，其特征在于，步骤C包括先在太阳能电池的上方覆盖一个第三封装胶膜，再将所述光栅对应所述补光区的位置而设置在第三封装 胶膜上，步骤F包括使第一封装胶膜、第二封装胶膜及第三封装胶膜熔融结口 ο
全文摘要
一种具有光栅的太阳能模组及其制造方法，该模组包括两个上下间隔的基板、多个单晶硅的太阳能电池、多个光栅，以及一个包覆在太阳能电池及光栅的周围的封装胶。各该太阳能电池包括四个前后左右间隔的侧边及四个连接在侧边之间的转折边，且每四个前后左右相邻的太阳能电池共同界定出一个位于其转折边之间的补光区。所述光栅都包括多个突出的微结构，并分别设置在所述补光区，使入射到补光区的光线反射到周围的太阳能电池，借此提升光线利用率及光电转换效率。本发明的制造方法具有易于制造、成本低的优点。
文档编号H01L31/042GK102820359SQ201110154849
公开日2012年12月12日 申请日期2011年6月8日 优先权日2011年6月8日
发明者葛祖荣, 林纲正 申请人:茂迪股份有限公司