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TWM579382U - Solar cell hermetic structure - Google Patents

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TWM579382U
TWM579382U TW108202096U TW108202096U TWM579382U TW M579382 U TWM579382 U TW M579382U TW 108202096 U TW108202096 U TW 108202096U TW 108202096 U TW108202096 U TW 108202096U TW M579382 U TWM579382 U TW M579382U
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Taiwan
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solar cell
package structure
hermetic package
glass
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TW108202096U
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Inventor
詹德鳳
Original Assignee
位元奈米科技股份有限公司
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Abstract

一種太陽能電池氣密封裝結構，包括：一下蓋板、一導電層、一光伏層、一下電極導線、一上電極導線、一上蓋板、一邊框及複數個間隔物。該下蓋板的一側面上依序設有導電層、光伏層。該上電極導線與該下電極導線設於該下蓋板上與該光伏層及該導電層電性連結。該邊框設於下蓋板與上蓋板相對應側面的邊緣上。其中，該上蓋板及該下蓋板結合後，將該光伏層設置於該上蓋板及該下蓋板氣密封裝結構之間，並以該邊框形成有一氣密區域，該氣密區域容置該光伏層，使該間隔物配置於該些光伏元件的間隙中，以該些間隔物作為該上蓋板及該下蓋板之間的支撐。

Description

太陽能電池氣密封裝結構
本創作係有關於一種太陽能電池封裝結構，尤指一種以氣密封裝之太陽能電池結構。
隨著能源在節能環保需求上的提高及對太陽能利用技術的不斷發展，因此太陽能電池可與民生用品結合，小至3C產品及隨身產品之充電需求，大至建物集電之用，即一般的民生、休閒用品等都隨時可以看到太陽能電池的搭配，以充分利用太陽能達到綠能節電的目的。
近來，一種新穎的薄膜太陽能電池(如有機太陽能電池、CIGS、或PSC太陽能電池)，可透過蒸鍍、塗佈等技術提供一種輕薄製備太陽能電池的技術手段，其優點在於能夠使得該太陽能電池具有較佳之平整性與均勻性，R2R製程提供了大面積製備薄膜太陽能電池，因此，可以在較低成本之下生產具有可塑性、重量輕、耐衝擊的新形態的太陽能電池，而且有別於習用的單晶矽或多晶矽太陽能電池結構，薄膜太陽能電池結構更為輕薄。
相關太陽能基板基於結構輕薄的需求，在封裝作業上常以塑料如軟性防滲薄膜(Barrier film)進行貼和封裝，然而該等材料仍有結構上壽命及環境使用上的限制，此外軟性防滲薄膜會利用周邊無效邊的區域進行貼合封裝才能達成有效的阻氣封裝效果。
考慮玻璃封裝尤其是氣密玻璃封裝技術進行太陽能基板之封裝，應可以改善結構強化與增益太陽能電池壽命的效果及結構上有效面的利用，尤其是近年來一種雷射加熱技術，可以高溫小區域熱熔玻璃，應用局部玻璃區域之封裝，且封裝後之真空度可以達10 -1torr以上。
緣是，本創作人有感上述雷射封裝技術之提升，且依據多年來從事此方面之相關經驗，悉心觀察且研究之，並配合學理之運用，而提出一種設計合理且有效之本創作。
因此，本創作之主要目的，在於提供一種新穎的太陽能電池氣密封裝結構，玻璃基材結合特定配置的間隔物(Spacer或rib)於太陽能電池氣密封裝結構進行氣密封裝，可以不破壞太陽能基板結構進行氣密封裝。據此提供之太陽能電池在結構上可以提高壽命，玻璃的外觀結構具有強化效果，更利於應用於多樣化的市場需求，尤其如建材上的結合。
為了達到上述之目的，本創作提供一種太陽能電池氣密封裝結構，包括：一下蓋板、一導電層、一光伏層、一下電極導線、一上電極導線、一上蓋板、一邊框及複數個間隔物。該導電層設於該下蓋板的一側面上。該光伏層設於該導電層的一側面上，該光伏層由複數個光伏元件組成，該些光伏元件之間具有一間隙。該下電極導線設於該下蓋板上，並與該導電層電性連結。該上電極導線設於該下蓋板上，並與該光伏層的該些光伏元件電性連結。該上蓋板位於該光伏層上方。該邊框設於該下蓋板與上蓋板相對應側面的邊緣上。該些間隔物設於該上蓋板的一側面上，且位於該些光伏元件之間的該些間隙中。其中，在該上蓋板及該下蓋板結合後，將該光伏層設置於該上蓋板及該下蓋板氣密封裝結構之間，並以該邊框形成有一氣密區域，該氣密區域容置該光伏層，使該間隔物配置於該些光伏元件的間隙中，以該些間隔物作為該上蓋板及該下蓋板之間的支撐。
在本創作之一實施例中，該上蓋板與該下蓋板為玻璃基板。
在本創作之一實施例中，該玻璃基板為鋼化(半鋼化)白玻、太陽光控制鍍膜玻璃、低輻射鍍膜(Low-E)玻璃等相互組合而成。
在本創作之一實施例中，該上蓋板與該下蓋板厚度為0.5mm-20mm。
在本創作之一實施例中，該導電層為無機導體材料的透明複數個電極線路。
在本創作之一實施例中，該些光伏元件之間的該間隙寬度在10μm以上。
在本創作之一實施例中，該些光伏元件之間的該間隙寬度為50μm-100μm。
在本創作之一實施例中，該些光伏元件各依序具一電子傳遞層、一主動層、一電洞傳遞層結構組成。
在本創作之一實施例中，該些光伏元件為有機太陽能電池、銅銦鎵硒薄膜太陽能電池、鍗化鎘薄膜太陽能電池、矽薄膜太陽能電池、鈣鈦礦薄膜太陽能電池或染料敏化太陽能電池。
在本創作之一實施例中，該上電極導線與該下電極導線為銅箔、銅線或銀膠的設於該下蓋板的的一側面上，並與該些光伏元件及該導電層電性連結，以該上電極導線與該下電極導線電性連接該光伏層之正負極，以提供外部電性連結。
在本創作之一實施例中，該些間隔物的厚度為5μm-100μm。
在本創作之一實施例中，該些間隔物為阻隔壁或間隔片。
在本創作之一實施例中，該些阻隔壁或該些間隔片為玻璃膠、玻璃顆粒或玻璃顆粒沾玻璃膠。
在本創作之一實施例中，該邊框為玻璃膠、玻璃條或玻璃條沾玻璃膠。
在本創作之一實施例中，該邊框上設有一開口，該開口上設有一抽氣管。
在本創作之一實施例中，該氣密區域的真空度為10 -1-10 -7torr。
在本創作之一實施例中，該氣密區域可設置一補氣環，以置放補氣材料。
在本創作之一實施例中，該上蓋板或該下蓋板可以提供部分區域為露出區域作為非氣密區域，以供該上電極導線與該下電極導線配置。
在本創作之一實施例中，該氣密區域可以填充乾燥的空氣、氮氣或惰性氣體或以上氣體的混合氣體。
在本創作之一實施例中，該下蓋板與該導電層之間更設有一基板。
在本創作之一實施例中，該基板為透光塑料或透光玻璃基板。
在本創作之一實施例中，該透光塑料為聚亞醯胺、聚亞醯胺與無機混合物、聚對苯二甲酸乙二酯、聚醚碸、聚萘二甲酸乙二醇酯、環烯烴聚合物、玻璃纖維增強型塑膠基板。
茲有關本創作之技術內容及詳細說明，現配合圖式說明如下：
請參閱圖1、2，係本創作之第一實施例的太陽能電池結構及圖1的上視示意圖。如圖所示：本創作之太陽能電池氣密封裝結構，包含有﹕一下蓋板1、一基板2、一導電層3、一光伏層4、一下電極導線5及一上電極導線6。
該下蓋板1，為玻璃基板，該玻璃基板為鋼化(半鋼化)白玻、太陽光控制鍍膜玻璃、低輻射鍍膜(Low-E)玻璃等相互組合而成。在本圖式中，該下蓋板厚度為0.5mm-20mm。
該基板2，係設於該下蓋板1之一側面上、該基板為透光塑料或透光玻璃基板。該透光塑料為聚亞醯胺(Polyimide，PI)、聚亞醯胺與無機混合物(hybrid PI)、聚對苯二甲酸乙二酯 (Polyethylene terephthalate，PET)、聚醚碸(Polyethers Ulfone，PES)、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene naphthalatc，PEN)、環烯烴聚合物(Cyclo olefin polymer，COP)、玻璃纖維增強型塑膠基板(Fiberglass Reinforced Plastic Substrate)。
該導電層3，係設於該基板2的一側面上，該導電層2可以經含無機導體材料蝕刻技術形成具有透明複數個電極線路(圖中未示)。在本圖式中，該無機導體材料為氧化銦錫、銀膠。
該光伏層4，係經製作於設於該導電層3的一側面上，該光伏層4係由複數個光伏元件41組成，於該些光伏元件41之間具有寬度在10μm以上的間隙42，該間隙42的寬度為50μm-100μm。該些光伏元件41各依序具一電子傳遞層、一主動層、一電洞傳遞層結構組成。在本圖式中，該光伏元件41為有機太陽能電池、銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池、鍗化鎘(CdTe)薄膜太陽能電池、矽（α-Si）薄膜太陽能電池、鈣鈦礦(perovskite)薄膜太陽能電池或染料敏化太陽能電池（DSSC）。
該下電極導線5，係以銅箔、銅線或銀膠經印刷配置於下蓋板1的一側面上，並與該導電層3電性連結。
該上電極導線6，係以是銅箔、銅線或銀膠經印刷配置於該下蓋板1的一側面上，並與該光伏層4電性連結。以該上電極導線6與該下電極導線5電性連接該光伏層4之正負極，以提供外部電性連結。
請參閱圖3、4，係本創作之第一實施例的氣密封裝結構及圖3的上視示意圖。本創作之氣密封裝結構，包括有﹕一上蓋板7、複數個間隔物8、一邊框9及一抽氣管10。
該上蓋板7，為玻璃基板，該玻璃基板為鋼化(半鋼化)白玻、太陽光控制鍍膜玻璃、低輻射鍍膜(Low-E)玻璃等相互組合而成。在本圖式中，該上蓋板厚度為0.5mm-20mm。
該些間隔物8，係配於該上蓋板7上，以對應該光伏元件41之間隙42間隔配置，該些間隔物8可經與烘烤以陣列排列的方式貼附於該上蓋板7一側上。該些間隔物8的厚度為5μm-100μm，且該間隔物8為阻隔壁(rib)或間隔片(Spacer)。在本圖式中，該阻隔壁或間隔片可以塑形之玻璃顆粒沾附玻璃膠，以雷射加溫固化成形，或是直接以玻璃膠直接經雷射加溫固化成形。
該邊框9，係設於該上蓋板7一側面的邊緣上，其中該邊框9藉由玻璃膠貼附於該上蓋板7周邊先進行預烘烤而成，並於該邊框9上設有一開口91。在本圖式中，該邊框9為玻璃條沾附玻璃膠，以雷射加溫固化成形，或是直接以玻璃膠直接經雷射加溫固化成形。
該抽氣管10，係設於該上蓋板7的一側面的邊框9的開口91上，以提供該上蓋板7與該下蓋板1結合時，可以對氣密區域(圖中未示)進行抽真空。本圖式中，該抽氣管10以玻璃膠先經預烘烤設置於該上蓋板7的一側面的邊緣上，經封裝後再與該下蓋板1結合，封裝後經抽氣後，再將該抽氣管10燒結進行封止，已形成氣密區域之真空。
請參閱圖5、6，係本創作之第一實施例的太陽能電池結構與該氣密封裝結構結合側視及圖5的上視示意圖。如圖所示﹕本創作以厚度0.7mm的下蓋板1貼附該光伏層4與配置該上電極導線6、該下電極導線5，或是直接選用具有該導電層3之下蓋板1，直接於將該導電層3上製作光伏層4，其中該光伏層4係由複數光伏元件41組成，各該光伏元件41間保持必要之間隙42，該間隙42如上述所言寬度為50μm -100μm。
再將厚度0.7mm的上蓋板7以注膠方式於該上蓋板7邊緣設有厚度為150μm 的邊框9，並於該邊框9一側製作該抽氣管10及開口91，該上蓋板7表面以注膠方式點狀分布塗覆厚度100μm 的點狀玻璃膠(阻隔壁或是黏貼間隔片)形成的該些間隔物8，之後再以烘乾方式先讓該邊框9與該開口91、該間隔物8成型。
接著，將該上蓋板7、該下蓋板1與光伏層4進行氣密封裝，以局部雷射加熱方式對該邊框9的玻璃膠與密接該抽氣管10之玻璃膠區域進行加熱熔接；之後該抽氣管10再進一步進行抽氣，使本創作氣密封裝結構的氣密區域20內形成10 -4torr之真空，並以雷射局部加熱技術對該抽氣管10進行封止完成結構密閉，即完成本創作之太陽能氣密封裝結構。在本圖式中，該氣密區域20的真空度為10 -1-10 -7torr。且該氣密區域20可設置一補氣環(置放補氣材料)，以利該氣密區域20真空度的維持。
藉由，該上蓋板7及該下蓋板1經封裝後，將光伏層4設置氣密封裝結構之間，並以該邊框9形成一氣密區域20，該氣密區域20容置該光伏層4，並以該間隔物8配置於各該光伏元件41之間隙42，並藉該些間隔物8作為該上蓋板7及該下蓋板1間之支撐。
進一步，前述該上蓋板7或該下蓋板1可以提供部分區域為露出區域作為非氣密區域30，以提供上電極導線6及該下電極導線5配置。
再進一步，在於該氣密區域20可以設置一補氣環，以增益真空壽命的維持。
更進一步，在於氮氣氣密封裝，此與第一實施例差別在於該上蓋板7可以不用設置抽氣管10，該上蓋板7及下蓋板1可以在氮氣氣氛環境(如氮氣箱等)下進行雷射封裝，俾使該氣密區域20內達成99%的氮氣氣密，或該氣密區域20可以填充乾燥的空氣、氮氣或惰性氣體或以上氣體的混合氣體。
請參閱圖7，係本創作之第二實施例的太陽能電池結構示意圖。如圖所示﹕本創作之第二實施例與第一實施例大致相同，所不同處係在於將該導電層3直接製作於該下蓋板1的一側面上，再於該導電層3的一側面上製作有該光伏層4，使太陽能電池結構在製作上更佳容易簡單，使製作成本降低。
本創作可設置在多種位置，例如：櫥櫃、窗、門、桌、牆、保溫裝置、保冷裝置、烘焙裝置之門窗用玻璃，但是不以此為限。然而此處的門為一廣義的門，故不限於是住家用戶的門，亦可以是車門、冰箱(保冷裝置)門或烤箱(烘焙裝置)門，因此本創作設置在門上與設置在烘焙裝置上。進一步該上蓋板7及該下蓋板1的玻璃基板可由鋼化(半鋼化)白玻、太陽光控制鍍膜玻璃、低輻射鍍膜(Low-E)玻璃等相互組合而成，具有超低的傳熱係數和較高的隔聲性能；該氣密區域20內可以填充空氣、惰性氣體或二者的混合氣體以進一步降低組件的傳熱係數，提高保溫隔熱效果或是維持提供使其具有產品壽命穩定，防水、耐候性、耐用性和較低的傳熱係數，以提供家電、3C應用、建物牆面、窗戶的結合應用，並提供太陽能的發電利用。
綜上，本實用新型太陽能電池氣密玻璃封裝結構可與建物、家飾用品、家電產品組合形成太陽能電池氣密玻璃封裝產品，提供一個可以無線供電，即可以防水、保溫性能和隔聲性能的應用；在此基礎上結合本創作，進一步提高了玻璃的強度和系統的安全可靠性及耐用、耐候性。
惟以上所述僅為本創作之較佳實施例，非意欲侷限本創作的專利保護範圍，故舉凡運用本創作說明書或圖式內容所為的等效變化，均同理皆包含於本創作的權利保護範圍內，合予陳明。
1‧‧‧下蓋板
2‧‧‧基板
3‧‧‧導電層
4‧‧‧光伏層
41‧‧‧光伏元件
42‧‧‧間隙
5‧‧‧下電極導線
6‧‧‧上電極導線
7‧‧‧上蓋板
8‧‧‧間隔物
9‧‧‧邊框
91‧‧‧開口
10‧‧‧抽氣管
20‧‧‧氣密區域
30‧‧‧非氣密區域
圖1，係本創作之第一實施例的太陽能電池結構示意圖；
圖2，係圖1在上視示意圖；
圖3，係第一實施例的氣密封裝結構示意圖；
圖4，係圖3的上視示意圖；
圖5，係本創作之第一實施例的太陽能電池結構與該氣密封裝結構結合側視示意圖﹔
圖6，係圖5的上視示意圖；
圖7，係本創作之第二實施例的太陽能電池結構示意圖。

Claims (22)

  1. 一種太陽能電池氣密封裝結構，包括： 一下蓋板﹔ 一導電層，係設於該下蓋板的一側面上﹔ 一光伏層，係設於該導電層的一側面上，該光伏層由複數個光伏元件組成，該些光伏元件之間具有一間隙﹔ 一下電極導線，係設於該下蓋板上，並與該導電層電性連結﹔ 一上電極導線，係設於該下蓋板上，並與該光伏層的該些光伏元件電性連結﹔ 一上蓋板，係位於該光伏層上方﹔ 一邊框，係設於該下蓋板與上蓋板相對應側面的邊緣上﹔及 複數個間隔物，係設於該上蓋板的一側面上，且位於該些光伏元件之間的該些間隙中﹔ 其中，在該上蓋板及該下蓋板結合後，將該光伏層設置於該上蓋板及該下蓋板氣密封裝結構之間，並以該邊框形成有一氣密區域，該氣密區域容置該光伏層，使該間隔物配置於該些光伏元件的間隙中，以該些間隔物作為該上蓋板及該下蓋板之間的支撐。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池氣密封裝結構，其中，該上蓋板與該下蓋板為玻璃基板。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之太陽能電池氣密封裝結構，其中，該玻璃基板為鋼化(半鋼化)白玻、太陽光控制鍍膜玻璃、低輻射鍍膜(Low-E)玻璃等相互組合而成。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池氣密封裝結構，其中，該上蓋板與該下蓋板厚度為0.5mm-20mm。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池氣密封裝結構，其中，該導電層為無機導體材料的透明複數個電極線路。
  6. 申請專利範圍第1項所述之太陽能電池氣密封裝結構，其中，該些光伏元件之間的該間隙寬度在10μm以上。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之太陽能電池氣密封裝結構，其中，該些光伏元件之間的該間隙寬度為50μm-100μm。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池氣密封裝結構，其中，該些光伏元件依序具一電子傳遞層、一主動層、一電洞傳遞層結構組成。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池氣密封裝結構，其中，該些光伏元件為有機太陽能電池、銅銦鎵硒薄膜太陽能電池、鍗化鎘薄膜太陽能電池、矽薄膜太陽能電池、鈣鈦礦薄膜太陽能電池或染料敏化太陽能電池。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池氣密封裝結構，其中，該上電極導線與該下電極導線為銅箔、銅線或銀膠的設於該下蓋板的的一側面上，並與該些光伏元件及該導電層電性連結，以該上電極導線與該下電極導線電性連接該光伏層之正負極，以提供外部電性連結。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池氣密封裝結構，其中，該些間隔物的厚度為5μm-100μm。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池氣密封裝結構，其中，該些間隔物為阻隔壁或間隔片。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之太陽能電池氣密封裝結構，其中，該些阻隔壁或該些間隔片為玻璃膠、玻璃顆粒或玻璃顆粒沾玻璃膠。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池氣密封裝結構，其中，該邊框為玻璃膠、玻璃條或玻璃條沾玻璃膠。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池氣密封裝結構，其中，該邊框上設有一開口，該開口上設有一抽氣管。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池氣密封裝結構，其中，該氣密區域的真空度為10 -1-10 -7torr。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池氣密封裝結構，其中，該氣密區域可設置一補氣環，以置放補氣材料。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池氣密封裝結構，其中，該上蓋板或該下蓋板可以提供部分區域為露出區域作為非氣密區域，以供該上電極導線與該下電極導線配置。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池氣密封裝結構，其中，該氣密區域可以填充乾燥的空氣、氮氣或惰性氣體或以上氣體的混合氣體。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池氣密封裝結構，其中，該下蓋板與該導電層之間更設有一基板。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之太陽能電池氣密封裝結構，其中，該基板為透光塑料或透光玻璃基板。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之太陽能電池氣密封裝結構，其中，該透光塑料為聚亞醯胺、聚亞醯胺與無機混合物、聚對苯二甲酸乙二酯、聚醚碸、聚萘二甲酸乙二醇酯、環烯烴聚合物、玻璃纖維增強型塑膠基板。
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