聚光型光伏模块、聚光型光伏装置和氢气产生系统的制作方法

本公开涉及聚光型光伏模块、聚光型光伏装置和氢气产生系统。本申请要求基于2016年7月7日提交的日本专利申请no.2016-134836的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术：

wo2016/006573(专利文献1)中描述的聚光型光伏模块包括：壳体；fpc(柔性印刷电路)基板，被布置在壳体的底表面上；多个聚光型光伏元件，被布置在每个fpc基板上。在专利文献1中描述的聚光型光伏模块中，fpc基板被串联连接，并且每个fpc基板上的多个聚光型光伏元件被串联连接。

例如，日本专利公开no.2012-94684(专利文献2)公开一种具有聚光型光伏装置和氢气产生装置的氢气产生系统。在专利文献2中描述的氢气产生系统中，氢气产生装置被配置成使用从聚光型光伏装置供应的电力来电解水，从而产生氢气。

引用列表

专利文献

ptl1：wo2016/006573

ptl2：日本专利公开no.2012-94684

技术实现要素：

根据本公开的一个实施例的聚光型光伏模块包括：壳体；基板，被布置在壳体的底表面上并且具有多个堆叠的布线层；以及聚光型光伏元件，被布置在基板上并被连接到布线层。被连接到不同布线层的聚光型光伏元件被彼此并联连接。

附图说明

图1是根据实施例的聚光型光伏装置1的透视图。

图2是根据实施例的聚光型光伏模块2的透视图。

图3是根据实施例的聚光型光伏模块2的顶视图。

图4是沿着图3中的iv-iv截取的横截面图。

图5a是根据实施例的聚光型光伏模块2的基板22的放大顶视图。

图5b是根据实施例的聚光型光伏模块2的基板22的第二层中的从其最上层的放大顶视图。

图5c是根据实施例的聚光型光伏模块2的基板22的第三层从其最上层的放大顶视图。

图5d是根据实施例的聚光型光伏模块2的基板22的第三层从其最上层的放大顶视图。

图6是沿着图5a的vi-vi截取的横截面图。

图7是沿着图5a的vii-vii截取的横截面图。

图8是沿着图5a的viii-viii截取的横截面图。

图9是示出根据实施例的聚光型光伏模块2中的连接方式的示意图。

图10是示出根据实施例的第一修改的聚光型光伏模块2中的连接方式的示意图。

图11是根据实施例的第二修改的聚光型光伏模块2的基板22的放大顶视图。

图12是根据实施例的氢气产生系统的示意图。

图13是根据实施例的氢气产生系统中的氢气产生装置5的示意图。

图14是示出根据实施例的氢气产生系统中的氢气产生装置5与聚光型光伏装置1之间的连接方式的示意图。

具体实施方式

[本公开要解决的问题]

在专利文献1中描述的聚光型光伏模块中，多个聚光型光伏元件如上所述串联连接。因此，从聚光型光伏模块输出的电压通常大于或等于50v。为了在氢气产生装置中电解水以产生氢气，供应约1.7v的电压是足够的。如果供应高于此的电压，则将会存在损耗。因此，从聚光型光伏装置输出的电压可以优选地为低。

[本公开的有利效果]

根据以上描述，能够降低来自聚光型光伏模块的输出电压。

[实施例的描述]

首先，列出并描述本公开的实施例。

在下文中，将参考附图描述本公开的实施例的细节。应注意，附图中相同或相应的部分被给予相同的参考标记。此外，可以适当地组合下面描述的实施例的至少一部分。

(1)根据一个实施例的聚光型光伏模块包括：壳体；基板，被布置在壳体的底表面上并且具有多个堆叠的布线层；以及聚光型光伏元件，被布置在基板上并被连接到布线层。被连接到不同布线层的聚光型光伏元件彼此并联连接。

根据(1)所述的聚光型光伏模块，能够在没有限制布线设计的自由度的情况下，降低输出电压同时抑制布线电阻的增加。

(2)根据(1)所述的聚光型光伏模块还可以包括反向电流防止单元，被串联连接到每个聚光型光伏元件，其中反向电流防止单元可以被配置成允许电流从聚光型光伏元件朝向反向电流防止单元的方向通过，并且可以被配置成阻止从反向电流防止单元朝向聚光型光伏元件的方向上的电流。

根据(2)所述的聚光型光伏模块，能够减少输出电压同时防止发生反向电流。

(3)在根据(1)或(2)的聚光型光伏模块中，被连接到相同布线层的聚光型光伏元件可以彼此串联连接。

根据(3)所述的聚光型光伏模块，能够调节输出电压，从而能够根据被连接到聚光型光伏装置的装置的要求规格来优化输出电压。

(4)在根据(1)至(3)中的任意一个的聚光型光伏模块中，基板可以具有端部通孔导体，该端部通孔导体被布置在基板的端部处并且被连接到多个布线层。

根据(4)所述的聚光型光伏模块，在多个布线层彼此连接的部分处，布线的横截面积被增加，从而抑制通过大量电流流动产生的热量的问题。

(5)在根据(1)至(4)中的任意一项的聚光型光伏模块中，可以提供多个基板，并且多个基板可以彼此并联连接。

根据(5)所述的聚光型光伏模块，即使当安装更多数量的聚光型光伏元件时，也能够降低输出电压。

(6)根据一个实施例的聚光型光伏装置包括在(1)至(5)中的任意一项中引用的聚光型光伏模块。根据(6)所述的聚光型光伏装置，展示与(1)到(5)中的那些相同的效果。

(7)根据一个实施例的氢气产生系统可以包括：(6)中引用的聚光型光伏装置；以及多个氢气产生装置，被串联连接到聚光型光伏装置，其中由多个氢气产生装置降低的电压与聚光型光伏装置的输出电压的比率可以大于或等于80％。

根据(7)所述的氢气产生系统，能够抑制在聚光型光伏装置中产生的电力损失。

[本公开的实施例的细节]

在下文中，将参考附图描述本公开的实施例的细节。应注意，附图中相同或相应的部分被给予相同的参考标记。此外，可以适当地组合下面描述的实施例的至少一部分。

(根据实施例的聚光型光伏装置的配置)

下述描述根据实施例的聚光型光伏装置1的配置。

图1是根据实施例的聚光型光伏装置1的透视图。如图1中所示，根据实施例的聚光型光伏装置1具有聚光型光伏模块2。此外，聚光型光伏装置1具有框架3、台架4、太阳方位指示器(未示出)、控制器(未示出)和驱动器(未示出)。

聚光型光伏模块2被布置在框架3上。优选地提供多个这样的聚光型光伏模块2。在框架上，聚光型光伏模块2优选地以矩阵的形式排列。稍后将描述每个聚光型光伏模块的配置的细节。

框架3通过被插入在其间的驱动器被附接在台架4上。驱动器包括例如诸如电动机的驱动源，并且改变其中框架3面对的方向。例如，太阳方位指示器被附接到框架3。太阳方位指示器检测太阳的方向，并向控制器输出指示太阳方向的信号。基于来自太阳方位指示器的信号，控制器控制驱动器使得聚光型光伏模块2的光接收表面面向太阳的方向。

(根据实施例的聚光型光伏模块的配置)

下面描述聚光型光伏模块的配置。

图2是根据实施例的聚光型光伏模块2的透视图。如图2中所示，根据实施例的聚光型光伏模块2具有壳体21。壳体21具有框架主体21a、底板21b(参见图3)和顶板21c。框架主体21a组成聚光型光伏模块2的侧壁。底板21b组成聚光型光伏模块的底表面。顶板21c组成聚光型光伏模块2的顶表面。

图3是根据实施例的聚光型光伏模块2的顶视图。在图3中，为了阐明聚光型光伏模块2的内部结构，省略顶板21c的图示。如图3中所示，聚光型光伏模块2具有基板22和聚光型光伏元件23。

基板22被布置在壳体21的底表面上。即，基板22被布置在底板21b上。可以布置多个这样的基板22。多个基板22在垂直于基板22的纵向方向上并排地排列。优选地，多个基板22被并联连接。每个基板22优选地是fpc基板。

在基板22上，提供多个聚光型光伏元件23。在基板22上，聚光型光伏元件23沿着基板22的纵向方向并排地排列。基板22上的多个聚光型光伏元件23被并联连接。

图4是沿着图3的iv-iv截取的横截面图。如图4中所示，聚光型光伏模块2具有光学系统24。光学系统24具有主光学系统24a和次光学系统24b。主光学系统24a被设置在顶板21c上。次光学系统24b被设置在聚光型光伏元件23上。

主光学系统24a在次光学系统上收集太阳光。例如，主光学系统24a是菲涅耳透镜。次光学系统24b将由主光学系统24a收集的太阳光传送到聚光型光伏元件23上。例如，次光学系统24b是球面透镜。

图5a是根据实施例的聚光型光伏模块2的基板22的放大顶视图。图5b是根据实施例的聚光型光伏模块2的基板22的第二层从其最上层的放大顶视图。图5c是根据实施例的聚光型光伏模块2的基板22的第三层从其最上层的放大顶视图。图5d是根据实施例的聚光型光伏模块2的基板22的第四层从其最上层的放大顶视图。图5a至图5d分别示出基板22的层的顶视图。应注意，在图5a至图5d中，为了阐明布线层22a的结构，省略与布线层22a重叠并且被布置在其上的绝缘层22b和粘合层22c的图示。

图6是沿着图5a的vi-vi截取的横截面图。图7是沿着图5a的vii-vii截取的横截面图。图8是沿着图5a的viii-viii截取的横截面图。

如图5a至图5d、图6、图7和图8中所示，基板22具有布线层22a、绝缘层22b、粘合层22c、地面部分22d、通孔导体22e、以及端部通孔导体22f。

对于每个布线层22a，使用具有优异导热性和优异导电性的材料，诸如铜(cu)。对于每个绝缘层22b，使用具有优异绝缘性能的材料，诸如聚酰亚胺。对于每个粘合层22c，例如使用环氧树脂基粘合剂。

基板22具有多个布线层22a。作为具体示例，下面描述布线层22a的数量等于布置在基板22上的聚光型光伏元件23的数量的情况，即，布置在基板22上的聚光型光伏元件23的数量是4的情况(这四个聚光型光伏元件23将被称为聚光型光伏元件23a、聚光型光伏元件23b、聚光型光伏元件23c和聚光型光伏元件23d)，并且布线层22a的数量是4(这些布线层22a将被称为作为布线层22aa、布线层22ab、布线层22ac和布线层22ad)。

应注意：布线层22aa是位于最靠近基板22的前表面侧的布线层22a；布线层22ab是位于第二最靠近基板22的前表面侧的布线层22a；布线层22ac是位于第三最靠近基板22的前表面侧的布线层22a；并且布线层22ad是位于最靠近基板22的背面侧的布线层22a。

在基板22中，堆叠布线层22aa、布线层22ab、布线层22ac和布线层22ad。绝缘层22b设置在各个布线层22a之间以及基板22的前表面和后表面上。粘合层22c被设置在绝缘层22b和布线层22a之间。

多个地面部分22d被设置在于基板22中设置有布线层22aa的层中。即，在基板22中设置有布线层22aa的层中，地面部分22da、地面部分22db、地面部分22dc和地面部分22dd被设置。

应注意，开口被设置在设置在基板22的前表面上的绝缘层22b中，并且粘合层22c位于设置在基板22的前表面上的绝缘层22b的正下方。从这些开口，地面部分22da、地面部分22db、地面部分22dc和地面部分22dd被暴露。

每个聚光型光伏元件23具有封装壳体23e和元件主体23f。封装电极23g设置在封装壳体23e的底表面处。封装电极23g通过焊料、引线键合等被电连接到设置在元件主体23f上的元件电极。

聚光型光伏元件23的封装电极23g被连接到相应的地面部分22d。更具体地，聚光型光伏元件23a的封装电极23g被连接到地面部分22da。聚光型光伏元件23b的封装电极23g被连接到地面部分22db。聚光型光伏元件23c的封装电极23g被连接到地面部分22dc。聚光型光伏元件23d的封装电极23g被连接到地面部分22dd。

每个封装电极23g和每个地面部分22d之间的连接由接合构件23h形成。例如，接合构件23h是焊料。

地面部分22da被连接到布线层22aa。结果，聚光型光伏元件23a被连接到布线层22aa。另一方面，地面部分22db、地面部分22dc和地面部分22dd没有被连接到布线层22aa。

多个通孔导体22e被设置在基板22中。即，在基板22中，设置通孔导体22eb、通孔导体22ec和通孔导体22ed。沿着从基板22的前表面朝向基板22的后侧表面的方向设置每个通孔导体22e。通孔导体22e通过在内部通过电镀提供诸如金属的导电层而形成。通过经由在沿着从基板22的前表面朝向基板22的背侧表面的方向设置的通孔的内圆周表面上的电镀来提供诸如金属的导电层而形成通孔导体22e。通过将通孔的内部填充有诸如金属的导电层可以形成通孔导体22e。

通孔导体22eb被连接到地面部分22db。此外，通孔导体22eb从设置有布线层22aa的层延伸到设置有布线层22ab的层，并且被连接到布线层22ab。因此，地面部分22db和布线层22ab彼此连接。结果，聚光型光伏元件23b被连接到布线层22ab。

尽管未在附图中示出，但是以相同的方式，地面部分22dc经由从设置有布线层22a的层延伸到设置有布线层22ac的层的通孔导体22ec被连接到布线层22ac。以相同的方式，地面部分22dd经由从设置有布线层22aa的层延伸到设置有布线层22ad的层的通孔导体22ad被连接到布线层22ad。

结果，聚光型光伏元件23c被连接到布线层22ac，并且聚光型光伏元件23d被连接到布线层22ad。

端部通孔导体22f设置在基板22的端部处。端部通孔导体22f沿着从基板22的前表面朝向基板22的后侧表面的方向设置。通过经由在沿着从基板22的前表面朝向基板22的后侧表面的方向设置的通孔的内周表面上的电镀来提供诸如金属的导电层而形成端部通孔导体22f。应注意，端部通孔导体22f可以通过用诸如金属的导电层填充通孔的内部来形成。因此，在端部通孔导体22f中，布线在垂直于其中电流流动方向的方向上的横截面积宽。

端部通孔导体22f从设置有布线层22aa的层延伸到设置有布线层22ad的层，并且被连接到布线层22aa、布线层22ab、布线层22ac和布线层22ad。应注意，端部通孔导体22f被电连接到另一基板22的端部通孔导体22f。

图9是示出根据实施例的聚光型光伏模块2中的连接方式的示意图。如上所述，聚光型光伏元件23a被连接到布线层22aa，聚光型光伏元件23b被连接到布线层22ab，聚光型光伏元件23c被连接到布线层22ac，聚光型光伏元件23d被连接到布线层22ad，并且布线层22aa、布线层22ab、布线层22ac和布线层22ad经由端部通孔导体22f彼此连接。

因此，如图9中所示，多个聚光型光伏元件23并联连接在基板22上。即，被连接到不同布线层22a的聚光型光伏元件23彼此并联连接。

此外，如上所述，端部通孔导体22f被连接到设置在另一基板22中的端部通孔导体22f。因此，某个基板22上的聚光型光伏元件23也被并联地连接到另一基板22上的聚光型光伏元件23。

(根据实施例的第一修改的聚光型光伏模块的配置)

图10是示出根据实施例的第一修改的聚光型光伏模块2中的连接方式的示意图。如图10中所示，根据实施例的第一修改的聚光型光伏模块2还包括反向电流防止单元25。

反向电流防止单元25允许电流在从聚光型光伏元件23朝向反向电流防止单元25的方向上通过，但是阻止从反向电流防止单元25朝向聚光型光伏元件23的方向上的电流。例如，反向电流防止单元25是二极管。在这种情况下，二极管具有被连接到聚光型光伏元件23的正封装电极的阳极。反向电流防止单元25被串联连接到聚光型光伏元件23。

为每个聚光型光伏元件23提供反向电流防止单元25。即，反向电流防止单元25类似地分别串联连接到聚光型光伏元件23b、聚光型光伏元件23c和聚光型光伏元件23d。

(根据实施例的第二修改的聚光型光伏模块的配置)

图11是根据实施例的第二修改的聚光型光伏模块2的基板22的放大顶视图。如图11所示，根据实施例的第二修改的聚光型光伏模块2的基板22的地面部分22da具有地面部分22daa和地面部分22dab。

地面部分22daa的一侧被连接到布线层22aa。地面部分22daa的另一侧被连接到地面部分22dab的一侧。地面部分22dab的另一侧被连接到布线层22aa。

尽管未示出，但是地面部分22dba的一侧经由通孔导体22eb被连接到布线层22ab。地面部分22dba的另一侧被连接到地面部分22dbb的一侧。地面部分22dbb的另一侧经由通孔导体22eb被连接到布线层22ab。

类似地，地面部分22dca的一侧经由通孔导体22ec被连接到布线层22ac。地面部分22dca的另一侧被连接到地面部分22dcb的一侧。地面部分22dcb的另一侧通过通孔导体22ec被连接到布线层22ac。

类似地，地面部分22dda的一侧经由通孔导体22ed被连接到布线层22ad。地面部分22dda的另一侧被连接到地面部分22ddb的一侧。地面部分22ddb的另一侧通过通孔导体22ed被连接到布线层22ad。

聚光型光伏元件23aa的封装电极23g被连接到地面部分22daa。聚光型光伏元件23ab的封装电极23g被连接到地面部分22dab。即，被连接到同一布线层22a的聚光型光伏元件23aa和聚光型光伏元件23ab彼此串联连接。

这同样适用于其他布线层22a。也就是说，被连接到布线层22ab的聚光型光伏元件23ba和聚光型光伏元件23bb彼此串联连接，被连接到布线层22ac的聚光型光伏元件23ca和聚光型光伏元件23cb彼此串联连接，并且被连接到布线层22ad的聚光型光伏元件23da和聚光型光伏元件23db彼此串联连接。

如上所述，在实施例的第二修改中，被连接到不同布线层22a的聚光型光伏元件23彼此并联连接，并且被连接到相同布线层22a的聚光型光伏元件23彼此串联连接。

(根据实施例的氢气产生系统的配置)

图12是根据实施例的氢气产生系统的示意图。如图12所示，根据实施例的氢气产生系统具有根据实施例的聚光型光伏装置1和氢气产生装置5。聚光型光伏装置1的输出被连接到氢气产生装置5。因此，在聚光型光伏装置1中产生的电力被供应给氢气产生装置5。

图13是根据实施例的氢气产生系统中的氢气产生装置5的示意图。如图13中所示，氢气产生装置5具有贮存器51、正电极52和负电极53。待电解的水储存在贮存器51中。正电极52和负电极53被浸入贮存在贮存器51中的水中。正电极52和负电极53被连接到聚光型光伏装置1的输出。

通过在正电极52和负电极53中电解水，从聚光型光伏装置1向氢气产生装置5供应电力。结果，从负电极产生氢气，并且从正电极产生氧气。

图14是显示根据实施例的氢气产生系统中的氢气产生装置5和聚光型光伏装置1之间的连接方式的示意图。如图14中所示，多个氢气产生装置5可以串联连接到聚光型光伏装置1。

优选地，聚光型光伏装置1和氢气产生装置5彼此连接，使得通过串联连接的氢气产生装置5减小的电压相对于聚光型光伏装置1的输出电压变得大于或等于80％。

例如，由氢气产生装置5降低的电压约为1.7v。因此，当五个氢气产生装置5串联连接时降低的电压约为8.5v。另一方面，一个聚光型光伏元件23的输出电压约为3.0v。

因此，当在基板22上设置九个聚光型光伏元件23、三个布线层22被设置，并且对于各个布线层22a串联连接三个聚光型光伏元件时，聚光型光伏装置1的输出电压变成大约9.0v。因此，在本示例中获得上述比率。

(根据实施例的聚光型光伏模块、聚光型光伏装置和氢气产生系统的效果)

以下描述根据实施例的聚光型光伏模块2的效果。

当与根据实施例的聚光型光伏模块2不同在没有使用多个布线层22a的情况下多个聚光型光伏元件23被并联连接时，布线空间受到限制。因此，布线设计的自由度受到极大限制。此外，在这种情况下，布线宽度必须窄。这种窄的布线宽度导致布线电阻增加以导致发热问题。

另一方面，在根据实施例的聚光型光伏模块中，基板22具有多个布线层22a。因此，根据根据实施例的聚光型光伏模块2，在没有限制布线设计的自由度的情况下能够减少输出电压同时抑制布线电阻增加。

在根据实施例的聚光型光伏模块2中，因为多个聚光型光伏元件23并联连接，所以有必要需要考虑反向电流的问题。当根据实施例的聚光型光伏模块2具有被串联连接到聚光型光伏元件23的反向电流防止单元25时，能够减少输出电压同时防止发生反向电流。

在根据实施例的聚光型光伏模块2中，当被连接到相同布线层22a的聚光型光伏元件23彼此串联连接时，能够相应地调节输出电压。也就是说，可以根据被连接到聚光型光伏装置1的装置(例如，氢气产生装置5)的要求规格来优化输出电压。

在根据实施例的聚光型光伏模块2中，大量电流在多个布线层22a彼此连接的部分处流动。当根据实施例的聚光型光伏模块2具有端部通孔导体22f时，布线的横截面积在多个布线层22a彼此连接的部分处增加，从而抑制由大量电流的流动产生热量的问题。

在根据实施例的聚光型光伏模块2中，在提供多个基板22并且彼此并联连接的情况下，即使当安装在其上的聚光型光伏元件23的数量增加时，也能够降低输出电压。

以下描述根据实施例的聚光型光伏装置1的效果。

因为根据本实施例的聚光型光伏装置1具有根据实施例的聚光型光伏模块，所以还表现上述效果。

以下描述根据实施例的氢气产生系统的效果。

如果与根据实施例的氢气产生系统不同聚光型光伏装置1的输出电压高，则由氢气产生装置5降低的电压变得低于聚光型光伏装置1的输出电压。因此，为了避免电力损失，有必要将极大量的氢气产生装置5串联连接。

另一方面，在根据实施例的氢气产生系统中，因为聚光型光伏装置1的输出电压低，所以没有必要串联连接大量的氢气产生装置5。也就是说，在根据实施例的氢气产生系统中，根据由于减少聚光型光伏装置1的输出电压而增加的输出电流，通过增加氢气产生装置5的正电极52和负电极53的表面积，能够容易地解决功率损耗。

在根据实施例的氢气产生系统中，当由串联连接的氢气产生装置5降低的电压相对于聚光型光伏装置1的输出电压大于或等于80％时，能够抑制在聚光型光伏装置1中产生的电力损失。

本文公开的实施例在任何方面都是说明性的而非限制性的。本发明的范围由权利要求的项限定，而不是由上述实施例限定，并且旨在包括在与权利要求的项等同的范围和含义内的任何修改。

参考符号列表

1：聚光型光伏装置；2：聚光型光伏模块；21：壳体；21a：框架主体；21b：底板；21c：顶板；22：基板；22a，22aa，22ab，22ad：布线层；22b：绝缘层；22c：粘合层；22d，22da，22daa，22dab，22db，22dba，22dbb，22dc，22dca，22dcb，22dd，22dda，22ddb：地面部分；22e，22eb，22ec，22ed：通孔导体；22f：端部通孔导体；23，23a，23aa，23ab，23b，23ba，23bb，23c，23ca，23cb，23d，23da，23db：聚光型光伏元件；23e：封装壳体；23f：元件主体；23g：封装电极；23h：接合构件；24：光学系统；24a：主光学系统；24b：次光学系统；25：反向电流防止单元；3：框架；4：台架；5：氢气产生装置；51：贮存器；52：正电极；53：负电极。