本發(fā)明涉及一種適用于晶體硅太陽能電池等的互連器用光漫射部件、具備其的太陽能電池用互連器、以及太陽能電池組件。
背景技術(shù):
太陽能電池用互連器作為布線材料,在晶體硅太陽能電池等中,用于電連接相鄰的太陽能電池,而進(jìn)行集電。該布線材料由整個表面覆蓋有焊料的基材構(gòu)成,是在由銅等所構(gòu)成的扁平狀的金屬基材上施加鍍底層之后,通過焊料熱浸鍍覆蓋扁平狀的金屬基材的整個表面而形成的。
作為上述的整個表面覆蓋有焊料的基材,已知有例如在扁平狀的銅基材表面上實(shí)施了錫鉍銀類焊料鍍敷而成的部件,并提出有將其適用于太陽能電池用互連器的技術(shù)(例如,參照專利文獻(xiàn)1)。在這樣的太陽能電池用互連器的情況下,由于是由扁平狀的金屬基材所構(gòu)成的,因此該互連器的部分成為影而遮擋光,結(jié)果是其成為使太陽能電池的發(fā)電效率降低的主要原因。而且,焊料鍍敷金屬自身也存在可見光的吸收,因此成為反射光減少的原因,存在未能有效利用入射的光的缺點(diǎn)。從這樣的觀點(diǎn)出發(fā),提出了各種用于提高太陽能電池元件的發(fā)電效率的技術(shù)。例如,提出了通過在太陽能電池用互連器上形成具有60度的面(face)角的槽的圖案,且使被互連器反射的光在玻璃與空氣之間產(chǎn)生全內(nèi)反射,來使光在太陽能電池的表面(吸收體)上高效率地入射的方法(例如,參照專利文獻(xiàn)2等)。該情況下的槽,通過金剛石車削軸軋制技術(shù)在鍍錫的扁平狀的銅基材上形成圖案。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本專利公開2002-217434號公報
專利文獻(xiàn)2:日本專利公表2009-518823號公報
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
(一)要解決的技術(shù)問題
在上述的方法中,雖然能夠有效利用被太陽能電池用互連器反射的光,但是圖案化的焊料鍍敷金屬自身還是存在可見光的吸收,因此被反射的光會減少至80%左右。因此,關(guān)于太陽能電池元件的發(fā)電效率依然存在改善的余地。另外,在上述技術(shù)中需要另外形成圖案的工序,因此也有制作工序會變得復(fù)雜的問題。
本發(fā)明是鑒于上述內(nèi)容而完成的,其目的在于提供一種互連器用光漫射部件、以及具備其的太陽能電池用互連器,能夠使入射至太陽能電池元件的表面的光量比以往更大,且能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的發(fā)電效率。進(jìn)一步地,本發(fā)明的目的在于提供一種具備上述太陽能電池用互連器的太陽能電池組件。
(二)技術(shù)方案
本發(fā)明的發(fā)明人為了實(shí)現(xiàn)上述目的而反復(fù)專心地進(jìn)行了研究,其結(jié)果發(fā)現(xiàn),通過將含有樹脂和無機(jī)粒子而成的光漫射層設(shè)置在太陽能電池用互連器上,能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的,以致完成本發(fā)明。
即,本發(fā)明涉及后述的互連器用光漫射部件、太陽能電池用互連器以及太陽能電池組件。
1.一種互連器用光漫射部件,其特征在于,其配置在連接相鄰的太陽能電池元件的互連器的與所述太陽能電池元件相反的一側(cè)的面上,且具備含有樹脂和無機(jī)粒子而成的光漫射層。
2.所述項(xiàng)1所述的互連器用光漫射部件,其特征在于,波長400nm以上800nm以下的可見光的平均吸收率為10%以下,而且光漫射率為90%以上,所述光漫射率是由45度入射時的反射角45度的L*值與45度入射時的反射角75度的L*值的平均值除以45度入射時的反射角15度的L*值而得到的值定義的。
3.所述項(xiàng)1或2所述的互連器用光漫射部件,其特征在于,所述樹脂含有從離聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸乙烯酯共聚物、粘合性聚烯烴樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、硅樹脂以及不飽和聚酯樹脂的組中選出的至少一種。
4.所述項(xiàng)1至3中任一項(xiàng)所述的互連器用光漫射部件,其特征在于,所述光漫射層進(jìn)一步含有熒光體。
5.一種太陽能電池用互連器,其具備所述項(xiàng)1至4中任一項(xiàng)所述的互連器用光漫射部件。
6.一種太陽能電池組件,其具備所述項(xiàng)5所述的太陽能電池用互連器。
(三)有益效果
本發(fā)明的互連器用光漫射部件,由于光的反射性能以及漫射性能優(yōu)異,因此通過將其設(shè)置在太陽能電池用互連器的與太陽能電池元件側(cè)相反的一側(cè)的面上,能夠提高太陽能電池組件的發(fā)電效率。即,入射至太陽能電池組件的光,通過互連器用光漫射部件進(jìn)行漫射以及反射,該漫射以及反射的光被太陽能電池組件表面的玻璃反射而入射至太陽能電池元件。其結(jié)果為,入射至太陽能電池元件的光量增大,發(fā)電效率提高。
本發(fā)明的太陽能電池用互連器,由于具備上述互連器用光漫射部件,因此通過安裝在太陽能電池組件上,能夠使太陽能電池的發(fā)電效率提高。
另外,本發(fā)明的太陽能電池組件,由于具備上述太陽能電池用互連器,因此具有優(yōu)異的發(fā)電效率。
附圖說明
圖1為表示本發(fā)明的具備互連器用光漫射部件的太陽能電池組件的實(shí)施方式的一例的概略截面圖。
圖2為沒有設(shè)置互連器用光漫射部件的太陽能電池組件的俯視圖,且為表示太陽能電池元件通過互連器被連接的狀態(tài)的概略圖。
圖3為同上的太陽能電池組件的截面圖,且為沿圖2中的a-a線切斷時的太陽能電池組件的截面。
圖4為表示本發(fā)明的具備互連器用光漫射部件的太陽能電池組件的實(shí)施方式的一例的俯視圖,且為表示在互連器中設(shè)置有光漫射部件的狀態(tài)的概略圖。
圖5為同上的太陽能電池組件的截面圖,且為沿圖4中的b-b線切斷時的太陽能電池組件的截面。
圖6為表示本發(fā)明的具備互連器用光漫射部件的太陽能電池組件的其他實(shí)施方式的一例的俯視圖,且為表示在互連器中設(shè)置有光漫射部件的狀態(tài)的概略圖。
具體實(shí)施方式
下面,對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1為表示具備互連器用光漫射部件3的太陽能電池組件A的實(shí)施方式的一例的概略截面圖。本實(shí)施方式的太陽能電池組件A具備:太陽能電池元件6、互連器1、互連器用光漫射部件3、強(qiáng)化玻璃7、密封材料8、以及背面保護(hù)片9。
太陽能電池元件6為具有將所接收的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換而生成電力的功能的部件。該太陽能電池元件6通常在太陽能電池組件A中設(shè)置有多個。
圖2以及3分別表示沒有設(shè)置互連器用光漫射部件3的太陽能電池組件的俯視圖及其截面圖。此外,在圖2中是省略強(qiáng)化玻璃7和密封材料8進(jìn)行表示的。另外,圖3是圖2中的a-a線的截面,在該圖3中表示有強(qiáng)化玻璃7和密封材料8。
從圖2、3可知,多個太陽能電池元件6在太陽能電池組件A的幾乎整個面上隔開規(guī)定的間隔在縱向以及橫向上設(shè)置,呈格子狀配置。
互連器1為用于電連接相鄰的太陽能電池的部件,例如,如圖2、3所示的那樣形成細(xì)長的帶狀,是具有導(dǎo)電性的部件。對于相鄰的太陽能電池元件6,通過使一個太陽能電池元件6表面與互連器1的一端接合,且另一個太陽能電池元件6的背面與互連器1的另一端接合,太陽能電池元件6之間會相互電連接。在現(xiàn)在廣泛使用的單面受光P型硅太陽能電池元件中,受光面為負(fù)極,非受光面為正極。通常,互連器1會如圖2以及圖3那樣,在太陽能電池元件6的受光面和另一個太陽能電池元件6的非受光面上串聯(lián)地電連接。
圖4以及5分別表示設(shè)置有互連器用光漫射部件3的太陽能電池組件的俯視圖及其截面圖。此外,在圖4中是省略強(qiáng)化玻璃7和密封材料8進(jìn)行表示的。另外,圖5為圖4中的b-b線的截面,在該圖5中表示有強(qiáng)化玻璃7和密封材料8。
在互連器1的與太陽能電池元件6側(cè)相反的一側(cè)的面上設(shè)置有互連器用光漫射部件3(以下有時簡稱為“光漫射部件3”)。即,光漫射部件3設(shè)置在互連器1的太陽光的受光側(cè)的面上。該光漫射部件3為具有使入射的光漫射的功能和使入射的光反射的功能的部件。關(guān)于光漫射部件3的詳細(xì)結(jié)構(gòu)見后述。
光漫射部件3如圖4以及圖5所示的那樣,能夠在每一條互連器上分別配置一枚,這樣,在通常的互連器自動布線化的制造工序中,生產(chǎn)性變得良好。
如圖6那樣,也可以將光漫射部件3作為長薄片(sheet)在每一條電池串(cell string)上設(shè)置,而不是將光漫射部件3以互連器為單位進(jìn)行設(shè)置。但是在該情況下,由于薄片較長,需要統(tǒng)一進(jìn)行與各互連器的對齊,因此在制造工序上優(yōu)選如上述那樣在太陽能電池元件6上以規(guī)定的長度配置光漫射部件3。
密封材料8是為了密封多個太陽能電池元件6和互連器1并將其一體化而設(shè)置的。由此,太陽能電池元件6被固定在太陽能電池組件A上。并且,在該密封材料8的表面?zhèn)?,即太陽光的受光面上,貼合有強(qiáng)化玻璃7。另一方面,在密封材料8的背面?zhèn)壬?,貼合有背面保護(hù)片9。
在圖1的實(shí)施方式的太陽能電池組件A中,太陽光從強(qiáng)化玻璃7側(cè)入射之后,太陽能電池元件6接收該光,通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電力。
尤其是,在本實(shí)施方式的太陽能電池組件A中,入射至互連器1部分的光“入射光4”在光漫射部件3中會發(fā)生漫射以及反射。該漫射以及反射的光5通過強(qiáng)化玻璃7被反射,之后被太陽能電池元件6接收。通過這樣的光漫射部件3的入射光的漫射作用以及反射作用,入射至太陽能電池元件6的光量整體增大,其結(jié)果為能夠使太陽能電池組件A的發(fā)電效率提高。
關(guān)于上述光漫射部件3接下來將進(jìn)行詳述。
光漫射部件3是具備至少含有樹脂和無機(jī)粒子而成的光漫射層3a而形成的(參照圖1)。具體而言,光漫射部件3是具備將樹脂作為基質(zhì)(matrix)和成分并在該基質(zhì)成分中含有無機(jī)粒子的光漫射層3a而形成的。另外,如圖1的實(shí)施方式那樣,除了光漫射層3a,光漫射部件3還可以具備用于在互連器1上粘合的粘合層3b。
光漫射層3a可以是由含有無機(jī)離子的樹脂膜(film)、樹脂薄片(sheet)或樹脂板(plate)(有時將這些統(tǒng)稱為“樹脂成型體”)所形成的。
在光漫射層3a為含有無機(jī)粒子的樹脂成型體的情況下,樹脂的種類沒有特別的限制,能夠使用公知的樹脂。作為樹脂的具體例,列舉例如,高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、聚丙烯樹脂、其它聚丁烯等聚烯烴類樹脂、丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂、聚氯乙烯類樹脂、聚苯乙烯類樹脂、聚偏二氯乙烯類樹脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物皂化物、聚乙烯醇樹脂、聚碳酸酯類樹脂、氟類樹脂(聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、乙烯-四氟乙烯)、聚乙酸乙烯酯類樹脂、縮醛類樹脂、聚酯類樹脂(聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯)、聚酰胺類樹脂、以及聚苯醚樹脂等。在這些樹脂中,在成型性優(yōu)異,和容易得到所要求的漫射性能、反射性能的方面,優(yōu)選高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、聚丙烯樹脂、以及丙烯酸樹脂。光漫射層3a所包含的樹脂,可以是一種也可以是兩種以上。在光漫射層3a所包含的樹脂為兩種以上的情況下,可以是所謂的共混聚合物、聚合物合金、以及聚合物復(fù)合材料的形式。另外,樹脂也可以是共聚物、接枝聚合物。
上述樹脂膜、樹脂薄片,例如能夠在單軸或雙軸方向上延伸而形成。這樣形成的情況下的樹脂的種類,在能夠賦予太陽能電池組件A良好的耐候性、耐濕熱性的方面,優(yōu)選高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯或聚丙烯為主要成分。作為樹脂成型體的成型方法,可以采用T模成型、吹塑成型,也可以用多層擠出機(jī)成型。關(guān)于樹脂板的分子量等,只要在能夠成型的范圍內(nèi)則沒有特別的限制。
無機(jī)粒子是用于賦予光漫射層3a光漫射功能以及光反射功能的重要材料。無機(jī)粒子的種類沒有特別的限制,但可以使用例如氧化鈦、二氧化硅、氧化鋁、硫酸鋇、鍺、氧化鋅、硫化鋅、碳酸鋅、氧化鋯、碳酸鈣、氟化鈣、氟化鋰、銻、氧化鎂、氧化釩、氧化鉭、以及氧化鈰等,此外也可以使用云母、云母鈦、滑石、粘土、以及高嶺土等。這些可以單獨(dú)使用一種,也可以并用兩種以上。另外,無機(jī)粒子也可以是由多種元素的氧化物所構(gòu)成的所謂復(fù)合氧化物的形態(tài)。另外,無機(jī)粒子表面還可以覆蓋其他的無機(jī)微粒子、有機(jī)微粒子。
上述無機(jī)粒子從高折射率、低導(dǎo)電性、耐濕熱性、經(jīng)時穩(wěn)定性、以及價格等觀點(diǎn)來看,尤其優(yōu)選使用氧化鈦。氧化鈦的種類沒有特別的限制,可以使用金紅石型氧化鈦、銳鈦礦型氧化鈦等,但在能夠賦予優(yōu)異的光漫射性,而且長期保持穩(wěn)定狀態(tài)的方面優(yōu)選金紅石型氧化鈦。
對無機(jī)粒子的平均粒徑也沒有特別的限制,可以設(shè)為例如200nm以上、300nm以下。若平均粒徑為200nm以上,則能夠提高有助于太陽能電池組件A的發(fā)電的近紅外光即波長在800~1200nm之間的反射率,且能夠賦予更高的發(fā)電效率。另外,若平均粒徑在200nm以上,則能夠抑制無機(jī)粒子帶來的催化活性,因此能夠使樹脂的劣化不易發(fā)生。另一方面,若平均粒徑在300nm以下,則能夠提高非常有助于太陽能電池組件A的發(fā)電的可見光400~800nm之間的反射率,且能夠賦予更高的發(fā)電效率。根據(jù)普朗克定律可知,該400~800nm之間的可見光區(qū)域的光,具有比800~1200nm之間的長波長區(qū)域的光更高的能量密度,因此對晶體硅等的太陽能電池的發(fā)電特別有利。所以,若平均粒徑在300nm以下,則太陽能電池組件A的發(fā)電效率會進(jìn)一步提高,在這個方面尤其優(yōu)選。從使太陽能電池組件A的發(fā)電效率進(jìn)一步提高的觀點(diǎn)來看,無機(jī)粒子的平均粒徑更優(yōu)選在210nm以上、290nm以下。此外,這里的平均粒徑是指無機(jī)粒子的一次粒徑,是通過電子顯微鏡觀察,測定隨機(jī)選擇的一次粒子共計十個樣本的粒徑而得到的平均值。
已知光漫射層3a的光漫射功能主要取決于樹脂與無機(jī)粒子的折射率差、以及上述的無機(jī)粒子的粒徑,因此根據(jù)所要求的光漫射功能來選定樹脂和無機(jī)粒子的組合即可。
無機(jī)粒子存在于作為基質(zhì)的樹脂中。使無機(jī)粒子存在于樹脂中的方法沒有特別限制,例如,若在將原料的樹脂和無機(jī)粒子事先混合的狀態(tài)下將樹脂成型體成型,則能夠獲得含有無機(jī)粒子的樹脂成型體。
以易于將無機(jī)粒子分散至樹脂中為目的,可以用硬脂酸等脂肪酸、多元醇即多羥基化合物(polyol)等覆蓋無機(jī)粒子。在該情況下,樹脂中的無機(jī)粒子的分散性會提高,因此能夠使光漫射層3a的反射率提高,有助于太陽能電池組件A的發(fā)電效率的提高。覆蓋方法沒有特別限制,可以采用公知的方法。
無機(jī)粒子的含量優(yōu)選相對于光漫射層3a的總質(zhì)量為5.0質(zhì)量%以上、60.0質(zhì)量%以下。通過使添加量為5.0質(zhì)量%以上,無機(jī)粒子的添加效果能夠獲得充分發(fā)揮。另外,通過使添加量為60.0質(zhì)量%以下,能夠防止光漫射層3a自身的抗拉強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度下降。無機(jī)粒子的含量更優(yōu)選相對于光漫射層3a的總質(zhì)量為10.0質(zhì)量%以上50.0質(zhì)量%以下。
含有上述樹脂和無機(jī)粒子而形成的光漫射層3a,可以是單層結(jié)構(gòu),也可以是由多個層層疊而形成的多層結(jié)構(gòu)。在為多層結(jié)構(gòu)的情況下,各層可以全部由同樣的材料構(gòu)成,也可以由不同的材料構(gòu)成。尤其是,在為多層結(jié)構(gòu)的情況下,添加至各層的無機(jī)粒子的種類、粒徑、以及含量等,在各層之間可以不同。
光漫射層3a的厚度沒有特別的限制,可以設(shè)為例如20~200μm。若光漫射層3a的厚度為20μm以上,則入射光4到達(dá)互連器1而被吸收的風(fēng)險變小,能夠更有效地使用入射光4。另外,若光漫射層3a的厚度為200μm以下,則在制作太陽能電池組件A時的真空層壓工序時,易于防止太陽能電池元件6的破損。光漫射層3a的厚度更優(yōu)選為30~180μm,光漫射層3a的厚度尤其優(yōu)選為50~150μm。此外,這里的光漫射層3a的厚度表示光漫射層3a整體的厚度,在光漫射層3a為多層結(jié)構(gòu)的情況下,是指各層的厚度的合計值。
光漫射層3a是含有上述樹脂和無機(jī)粒子而形成的,但只要是不妨礙光漫射層3a的光漫射功能的程度,也可以含有其他添加劑,例如,抗氧化劑、紫外線吸收劑等。
尤其是,光漫射層3a也可以含有熒光體。作為該熒光體,示例有能夠吸收波長300~400nm的紫外線且變換為在波長400~800nm之間具有特定的激發(fā)峰的、可見光光譜的熒光體粒子,即所謂的波長變換粒子。光漫射層3a通過含有上述熒光體,將本來無法利用于發(fā)電的紫外線變換為可見光,因此能夠使電池發(fā)電效率進(jìn)一步提高。
在光漫射層3a含有熒光體的情況下,使光漫射層3a如上所述為兩層以上的多層結(jié)構(gòu),將在其最外層主要含有熒光體粒子的層形成在與太陽能電池相反的一側(cè)的面上,這是光漫射部件3的優(yōu)選實(shí)施方式。若是該形態(tài)的光漫射部件3,則能夠?qū)⑷肷涞淖贤饩€變換波長所得的可見光、和入射的可見光有效地漫射以及反射,并再次入射至太陽能電池元件6。
作為上述熒光體粒子,可以使用在氧化鋁等的氧化物中添加有釔、銪和鋱等稀土類元素的無機(jī)熒光體、花青染料等有機(jī)熒光體、以及在稀土類金屬中配位有烷基等有機(jī)化合物等的稀土類金屬絡(luò)合物等。在這些之中,從波長變換效率和長期穩(wěn)定性的觀點(diǎn)來看優(yōu)選稀土類金屬絡(luò)合物。作為熒光體粒子的含量,優(yōu)選相對于光漫射層3a的總質(zhì)量為0.1質(zhì)量%以上、10.0質(zhì)量%以下。通過使添加量為0.1質(zhì)量%以上,熒光體粒子的添加效果會獲得充分發(fā)揮。另外,通過使添加量為10.0質(zhì)量%以下,能夠防止光漫射層3a自身的抗拉強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度下降。
除了光漫射層3a,光漫射部件3還可以具備粘合層3b。粘合層3b如圖1所示的那樣在光漫射層3a的背面?zhèn)取⒓刺柲茈姵卦?側(cè)的面上層疊設(shè)置。通過具有粘合層3b,光漫射部件3被容易地粘合在互連器1上,光漫射部件3與互連器1的粘合性變得良好。
在該情況下,作為粘合層3b,可以由對于互連器1以及光漫射層3a顯示出良好的粘合性的樹脂形成。作為用于形成粘合層3b的樹脂,例如,列舉具有粘合性的聚乙烯或聚丙烯等粘合性聚烯烴、乙基纖維素、硝化纖維素、聚乙烯醇縮丁醛、酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂、尿素樹脂、二甲苯樹脂、醇酸樹脂、不飽和聚酯樹脂、(甲基)丙烯酸樹脂、聚酰亞胺樹脂、呋喃樹脂、聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、異氰酸酯化合物和氰酸鹽化合物等熱固化樹脂、聚苯乙烯、ABS樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚縮醛、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚苯醚、聚砜、聚酰亞胺、聚醚砜、聚芳酯、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、硅樹脂、離聚物樹脂、以及乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等。這些樹脂可以單獨(dú)使用一種,也可以并用兩種以上。在上述示例列舉的樹脂中,在對于互連器1具有良好的粘合性的方面,優(yōu)選離聚物樹脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、粘合性聚烯烴樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、硅樹脂、以及不飽和聚酯樹脂。上述粘合性聚烯烴樹脂是指將聚烯烴樹脂用反應(yīng)性官能團(tuán)接枝改性后的改性樹脂,例如以不飽和羧酸類作為反應(yīng)性官能團(tuán)。作為這樣的粘合性聚烯烴樹脂,例如可列舉接枝改性聚乙烯樹脂、接枝改性乙烯-丙烯酸乙酯共聚物樹脂、接枝改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物樹脂、接枝改性聚丙烯樹脂以及將聚丁烯-1、聚-4-甲基戊烯-1等α-烯烴、乙烯-α烯烴共聚物樹脂用不飽和羧酸等接枝改性后的樹脂等。作為粘合性聚烯烴樹脂的商品的具體例,可列舉三井化學(xué)公司生產(chǎn)的粘合性聚烯烴“ADMER”(注冊商標(biāo)),更具體地,可列舉“ADMER LF128”(注冊商標(biāo))等。上述離聚物樹脂為,在聚合物側(cè)鏈具有羧酸或磺酸基等酸性基且這些酸性基的一部分或全部為金屬鹽的聚合物金屬鹽的統(tǒng)稱。只要是屬于該定義的離聚物樹脂,在本發(fā)明中其種類沒有特別限制。
粘合層3b可以通過在光漫射層3a上涂布粘合劑、粘著劑來形成,另外,也可以使用貼上事先加工為膜狀或帶狀的粘著劑的方法。關(guān)于這些粘合劑、粘著劑,優(yōu)選由上述示例列舉的樹脂類制成,從耐候性的觀點(diǎn)來看,特別優(yōu)選由丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、硅樹脂、以及不飽和聚酯樹脂制成。
在光漫射部件3是具有光漫射層3a和粘合層3b而形成的情況下,光漫射部件3成為兼具光漫射功能以及互連器粘合功能的部件。這樣的光漫射部件3能夠通過例如將光漫射層3a和粘合層3b進(jìn)行所謂的兩層共擠來獲得。兩層共擠可以采用公知的方法,可以用與一般的制造多層膜的方法同樣的方法進(jìn)行。
光漫射部件3并不是必須具有粘合層3b的層,也可以僅由光漫射層3a構(gòu)成。在該情況下,以賦予光漫射層3a相對于互連器1的粘合性為目的,優(yōu)選構(gòu)成光漫射層3a的樹脂進(jìn)一步含有具有粘合性的樹脂。作為具有粘合性的樹脂,可列舉與上述的粘合層3b所使用的樹脂同樣的材料。作為具有粘合性的樹脂的具體例,可列舉具有粘合性的改性聚烯烴樹脂、離聚物樹脂,例如,示例有三井化學(xué)公司生產(chǎn)的粘合性聚烯烴“ADMER”(注冊商標(biāo))。
光漫射部件3配置在互連器1的與所述太陽能電池元件6相反的一側(cè)的面上。光漫射部件3可以設(shè)置在互連器1的整個面或一部分上,但從使太陽能電池組件A的發(fā)電效率進(jìn)一步提高的觀點(diǎn)來看,優(yōu)選其設(shè)置在互連器1的整個面上。
如圖1所示的實(shí)施方式那樣,在具備設(shè)置有光漫射部件3的互連器1的太陽能電池組件A中,從強(qiáng)化玻璃7入射的入射光4通過光漫射部件3進(jìn)行漫射以及反射。該漫射以及反射的光5被強(qiáng)化玻璃7再次反射,而入射至太陽能電池元件6。其結(jié)果為,入射至太陽能電池元件6的光量增大。這樣,通過具備設(shè)置有光的反射性能以及漫射性能優(yōu)異的光漫射部件3的互連器1,能夠更有效地使用入射的太陽光,并能夠提高太陽能電池組件A的發(fā)電效率。
光漫射部件3優(yōu)選波長400nm以上800nm以下的可見光的平均吸收率為10%以下,而且,光漫射率為90%以上。通過使波長400nm以上800nm以下的可見光的平均吸收率為10%以下,光漫射部件3的可見光的反射性能可進(jìn)一步提高,并賦予太陽能電池組件A高的發(fā)電效率。另外,通過使光漫射率為90%以上,光漫射部件3的光漫射性能變得更優(yōu)異,并賦予太陽能電池組件A高的發(fā)電效率。此外,這里的光漫射率的值,是由45度入射時的反射角45度的L*值與45度入射時的反射角75度的L*值的平均值除以45度入射時的反射角15度的L*值而得到的值定義的。關(guān)于光漫射部件3的可見光的平均吸收率,可以使用市售的光譜儀,例如日本分光生產(chǎn)的“V-570”進(jìn)行測定,光漫射率可以使用市售的多角度分光色度計,例如愛色麗公司生產(chǎn)的MA68IINS多角度分光色度計進(jìn)行測定。光漫射率是表示光的擴(kuò)散程度的指標(biāo)。
在圖1的實(shí)施方式中,光漫射層3a如上所述是由樹脂膜等樹脂成型體形成的,但并不限于此,例如,也可以形成為使用油墨組合物形成的涂膜狀。
上述油墨組合物是由含有樹脂以及上述的無機(jī)粒子的液體構(gòu)成的。
作為油墨組合物中的樹脂,可以使用公知的樹脂,也列舉例如乙基纖維素、硝化纖維素、聚乙烯醇縮丁醛、酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂、尿素樹脂、二甲苯樹脂、醇酸樹脂、不飽和聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺樹脂、呋喃樹脂、聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、異氰酸酯化合物和氰酸鹽化合物等熱固化樹脂、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚縮醛、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚苯醚、聚砜、聚酰亞胺、聚醚砜、聚芳酯、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、以及硅樹脂等。這些樹脂可以單獨(dú)使用一種,也可以并用兩種以上。
樹脂的主劑若為例如丙烯酸酯單體和環(huán)氧樹脂的混合物那樣的固化性樹脂,則可以進(jìn)一步含有以胺化合物為代表的固化劑。
油墨組合物中的樹脂可以是溶解或分散于溶劑的狀態(tài)。作為溶劑可列舉二乙二醇單丁醚、二乙二醇丁醚乙酸酯、以及二丙二醇單甲醚等,此外也可以使用公知的有機(jī)溶劑。
油墨組合物可以含有各種添加劑。作為添加劑,例如可列舉流平劑、抗氧化劑、防腐劑、消泡劑、增稠劑、增粘劑(tackifier)、偶聯(lián)劑、靜電賦予劑、阻聚劑、觸變劑、以及抗沉降劑等。更具體地,示例有聚乙二醇酯化合物、聚乙二醇醚化合物、聚氧乙烯山梨醇酐酯化合物、山梨醇酐烷基酯化合物、脂肪族多元羧酸化合物、磷酸酯化合物、聚酯酸的酰胺胺鹽、氧化聚乙烯類化合物、以及脂肪酸酰胺蠟等。
無機(jī)粒子的含量優(yōu)選其相對于油墨組合物的總質(zhì)量為5.0質(zhì)量%以上、60.0質(zhì)量%以下。通過使添加量為5.0質(zhì)量%以上,無機(jī)粒子的添加效果會獲得充分發(fā)揮。另外,通過使添加量為60.0質(zhì)量%以下,能夠防止光漫射層3a自身的抗拉強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度下降。無機(jī)粒子的含量更優(yōu)選相對于光漫射層3a的總質(zhì)量為10.0質(zhì)量%以上50.0質(zhì)量%以下。
在油墨組合物中,樹脂、溶劑以及其他添加劑的總量相對于油墨組合物的總量可以為15質(zhì)量%以上60質(zhì)量%以下。在該情況下,由于油墨的涂布性變得良好,易于形成良好的光漫射層3a,另外,易于防止因油墨粘度的增大、過剩的樹脂的存在而導(dǎo)致的光漫射層3a的干燥性惡化。
相對于樹脂、溶劑以及其他添加劑的總量,樹脂的配合比例沒有特別的限制,但優(yōu)選為50質(zhì)量%以下。另外,添加劑的配合比例也沒有特別的限制,但優(yōu)選為10質(zhì)量%以下。
將上述油墨組合物直接涂布在互連器1上,之后,通過使其干燥能夠形成光漫射層3a。在這樣由油墨組合物形成光漫射層3a的情況下,由于光漫射層3a自身具有粘合性的功能,因此即使沒有如圖1的實(shí)施方式那樣設(shè)置粘合層3b,光漫射層3a也會粘合在互連器1上。這樣光漫射部件3就被設(shè)置在互連器1上。關(guān)于光漫射層3a的厚度,與圖1的實(shí)施方式的情況是相同的。另外,即使是由油墨組合物形成的光漫射部件3,也具有與上述的由樹脂成型體形成的光漫射部件3相同的性能,優(yōu)選形態(tài)也與上述的由樹脂成型體形成的光漫射部件3相同。
即使是如上述那樣形成的光漫射部件3,也具有與圖1的實(shí)施方式同樣的光漫射功能,因此具備了具有該光漫射部件3的互連器1的太陽能電池組件A,根據(jù)與上述相同的原理,具有優(yōu)異的發(fā)電效率。
在本發(fā)明的太陽能電池組件A中,關(guān)于光漫射部件3以外的各部件,若是以往的太陽能電池所使用的部件,則其種類沒有限制。例如,作為太陽能電池元件6,能夠應(yīng)用一般在晶體硅太陽能電池中使用的電池。
另外,制作太陽能電池組件A的方法也可以采用與以往相同的方法。將光漫射部件3設(shè)置在互連器1上的方法沒有特別的限制,例如,在光漫射層3a是由樹脂成型體形成的情況下,能夠通過進(jìn)行熱封(heat seal)等熱壓,將光漫射部件3粘合在互連器1上。若光漫射部件3具備光漫射層3a以及粘合層3b,則將粘合層3b與互連器1貼合即可。另一方面,在使用油墨組合物將光漫射部件3設(shè)置在互連器1上的情況下,將油墨組合物涂布在互連器1上,之后進(jìn)行干燥并制膜即可。涂布條件和干燥條件可以采用一般用于涂膜的形成的條件。通過以上的任意方法,可以制作具備光漫射部件3的太陽能電池用互連器1。
要將互連器1接合在太陽能電池元件6上,通常,在互連器1的與和電池受光面進(jìn)行焊接的面相反的一側(cè)的面上事先設(shè)置光漫射部件3,之后,使該互連器1接合在太陽能電池元件6上即可。在該情況下,將互連器1的與設(shè)置有光漫射部件3的面相反的一側(cè)的面,焊接在太陽能電池元件6的受光面上,同時也將該互連器1連接在相鄰的太陽能電池元件6的非受光面上。這樣,在太陽能電池組件A完成的狀態(tài)下,光漫射部件3配置在太陽光等的受光側(cè)(太陽能電池組件A的表面?zhèn)?。
作為其他方法,如下方法也可以,即,事先將互連器1焊接在太陽能電池元件6的受光面、以及與該太陽能電池元件6相鄰的太陽能電池元件6的非受光面上,與串聯(lián)多個電池而成的串(string)相對,將光漫射部件3接合在互連器1的與焊接面相反的一側(cè)的面上。
在安裝有具備光漫射部件3的太陽能電池用互連器1的太陽能電池組件A中,由于光漫射部件3具有光漫射功能以及光反射功能,因此根據(jù)上述原理,能夠進(jìn)一步增大太陽能電池元件6所接收的光量。其結(jié)果為,太陽能電池組件A具有優(yōu)異的發(fā)電效率。
實(shí)施例
以下,通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行更具體的說明,但本發(fā)明并不限定于這些實(shí)施例的形態(tài)。
(實(shí)施例1)
制作由50μm厚的光漫射層以及30μm厚的粘合層組成的互連器用光漫射部件(以下簡稱為“光漫射部件”)。光漫射層是將聚乙烯樹脂(普瑞曼聚合物株式會社制LLDPE ULTZEX 4020L)75質(zhì)量份、和平均粒徑210nm的金紅石型氧化鈦(石原產(chǎn)業(yè)株式會社制CR-63)25質(zhì)量份熔融捏合而制作的。在該光漫射層中,氧化鈦的含量為25wt%。另一方面,粘合層是將粘合性聚烯烴樹脂(三井化學(xué)株式會社制“ADMER LF128”(注冊商標(biāo)))熔融捏合而制作的。通過將這些光漫射層、粘合層進(jìn)行共擠,獲得由光漫射層和粘合層層疊而成的兩層共擠膜,來作為光漫射部件。該光漫射部件在后述的表1、2中記為“Ti25%-LE50/ad30”。
(實(shí)施例2)
除了將光漫射層的厚度設(shè)為100μm以外,以與實(shí)施例1同樣的方法制得光漫射部件。該光漫射部件在后述的表1、2中記為“Ti25%-LE100/ad30”。
(實(shí)施例3)
除了將光漫射層的厚度設(shè)為150μm以外,以與實(shí)施例1同樣的方法制得光漫射部件。該光漫射部件在后述的表1、2中記為“Ti25%-LE150/ad30”。
(實(shí)施例4)
除了用聚丙烯樹脂(普瑞曼聚合物株式會社制“Prime Polypro F-300SP”)75質(zhì)量份代替聚乙烯樹脂,且將光漫射層的厚度變更為100μm以外,以與實(shí)施例1同樣的方法制得光漫射部件。該光漫射部件在后述的表1、2中記為“Ti25%-PP100/ad30”。
(實(shí)施例5)
除了將聚乙烯樹脂75質(zhì)量份變更為聚乙烯樹脂70質(zhì)量份,且將光漫射層的厚度變更為100μm,還用平均粒徑300nm的硫酸鋇(堺化學(xué)工業(yè)株式會社制“B-30”)30質(zhì)量份代替氧化鈦以外,以與實(shí)施例1同樣的方法制得光漫射部件。在光漫射層中,硫酸鋇的含量為30wt%。該光漫射部件在后述的表1、2中記為“Ba30%-LE100/ad30”。
(實(shí)施例6)
制作由50μm厚的第一光漫射層、50μm厚的第二光漫射層以及30μm厚的粘合層組成的光漫射部件。第一光漫射層是將聚乙烯樹脂70質(zhì)量份(普瑞曼聚合物株式會社制LLDPE ULTZEX 4020L)、和平均粒徑300nm的硫酸鋇(堺化學(xué)工業(yè)株式會社制“B-30”)30質(zhì)量份熔融捏合而制作的。在該第一光漫射層中,硫酸鋇的含量為30wt%。另外,第二光漫射層是將聚乙烯樹脂75質(zhì)量份(普瑞曼聚合物株式會社制LLDPE ULTZEX 4020L)、和平均粒徑210nm的金紅石型氧化鈦(石原產(chǎn)業(yè)株式會社制CR-63)25質(zhì)量份熔融捏合而制作的。在該第二光漫射層中,氧化鈦的含量為25wt%。另一方面,粘合層是將粘合性聚烯烴樹脂(三井化學(xué)株式會社制“ADMER LF128”(注冊商標(biāo)))熔融捏合而制作的。通過將這些第一光漫射層、第二光漫射層、以及粘合層進(jìn)行共擠,獲得由第一光漫射層、第二光漫射層以及粘合層以該順序?qū)盈B而成的三層共擠膜,來作為光漫射部件。該光漫射部件在后述的表1、2中記為“Ba30%-LE50/Ti25%-LE50/ad30”。
(實(shí)施例7)
制作由50μm厚的具有粘合性的光漫射層構(gòu)成的光漫射部件。光漫射層是將聚乙烯樹脂(普瑞曼聚合物株式會社制LLDPE ULTZEX 4020L)60質(zhì)量份、粘合性聚烯烴樹脂15質(zhì)量份(三井化學(xué)株式會社制“ADMER LF128”)、以及平均粒徑210nm的金紅石型氧化鈦(石原產(chǎn)業(yè)株式會社制CR-63)25質(zhì)量份熔融捏合而制作的。在該光漫射層中,氧化鈦的含量為25wt%。該光漫射部件在后述的表1、2中記為“Ti25%-ad15%-LE50”。
(實(shí)施例8)
通過準(zhǔn)備丙烯酸酯單體和環(huán)氧樹脂的混合物27質(zhì)量份作為樹脂,準(zhǔn)備金紅石型氧化鈦40質(zhì)量份、二氧化硅(silica)5質(zhì)量份作為無機(jī)粒子,準(zhǔn)備胺類化合物1質(zhì)量份作為固化劑,準(zhǔn)備二丙二醇單甲醚25質(zhì)量份作為有機(jī)溶劑,準(zhǔn)備流平劑2質(zhì)量份作為添加劑,并使其分別混合分散,來獲得油墨組合物。在測定了后述的太陽能電池元件(組件化前)的短路電流之后,將該油墨組合物向焊接在太陽能電池元件上的太陽能電池用互連器(日立電線株式會社制“SSA-SPS”)涂布,之后使其干燥,由此,在互連器上形成干燥后的厚度為50μm的光漫射部件。光漫射部件中的氧化鈦的含量為50wt%。該光漫射部件在后述的表1、2中記為“丙烯酸油墨Ti50%50”。
(實(shí)施例9)
制作由30μm厚的第一光漫射層、70μm厚的第二光漫射層以及30μm厚的粘合層組成的光漫射部件。第一光漫射層是將具有β二酮和氧化膦作為配體的銪(III)絡(luò)合物(Eu(TTA)3Phen)1質(zhì)量份與聚乙烯樹脂99質(zhì)量份熔融捏合而制作的。在該第一光漫射層中,熒光體的含量為1wt%。另外,第二光漫射層是將聚乙烯樹脂75質(zhì)量份(普瑞曼聚合物株式會社制LLDPE ULTZEX 4020L)、和平均粒徑210nm的金紅石型氧化鈦(石原產(chǎn)業(yè)株式會社制CR-63)25質(zhì)量份熔融捏合而制作的。在該第二光漫射層中,氧化鈦的含量為25wt%。另一方面,粘合層是將離聚物粘合性聚烯烴樹脂(三井化學(xué)株式會社制“ADMER LF128”(注冊商標(biāo)))熔融捏合而制作的。通過將這些第一光漫射層、第二光漫射層、以及粘合層進(jìn)行共擠,獲得第一光漫射層、第二光漫射層以及粘合層以該順序?qū)盈B而成的三層共擠膜,作為光漫射部件。該光漫射部件在后述的表1、2中記為“熒光體1%-LE30/Ti25%-LE70/ad30”。
(比較例1)
準(zhǔn)備未設(shè)置光漫射部件的太陽能電池用互連器。
(比較例2)
通過對厚度20μm的單光面鋁箔的亞面,涂布丙烯酸粘著劑(住友3M株式會社制)至粘著層厚度為30μm,并使其干燥,來獲得光漫射部件。
(比較例3)
對厚度20μm的單光面鋁箔的光面,實(shí)施斜格紋的壓花處理(60目,紋間隔1mm,紋深度0.2mm),獲得斜格壓花處理鋁箔。對該鋁箔的非壓花處理面、即亞面,涂布丙烯酸粘著劑(住友3M株式會社制)至厚度為30μm,并使其干燥,來獲得光漫射部件。
(光漫射部件的吸收率的測定)
用日本分光制“V-570”測定在粘合于太陽能電池用互連器之前的光漫射部件的透過率以及反射率,使用該測定值,由以下的式(1)算出光漫射部件的吸收率。
吸收率=100-(透過率+反射率)(%)···(1)
這里,透過率以及反射率分別為對波長400~800nm之間的透過率以及反射率取平均的值。在400~800nm之間取平均的理由是因?yàn)?,如上所述,即使在有助于硅半?dǎo)體基板的發(fā)電的光的吸收帶(波長范圍)400nm~1200nm中,也是400~800nm之間的可見光區(qū)域的能量密度高,對太陽能電池的發(fā)電效率的貢獻(xiàn)大。
(光漫射部件的光漫射率的測定)
關(guān)于光漫射率,使用愛色麗社制MA68IINS多角度分光色度計,基于L*a*b*色彩體系的L*值(CIE1976明度)色差的測定值進(jìn)行評價。光源為45度入射光,在波長范圍400nm~700nm之間以10nm的間隔,測定各波長的L*值。通過將光漫射部件全部安裝在鋁箔的光面上,以不受測定臺面的顏色偏差的影響的方式測定透過光漫射部件的測定光。
光漫射率能夠根據(jù)從相對于光漫射部件的垂直方向?yàn)?5度的方向照射平行光時的、漫反射光的配光分布來計算。具體而言,使用反射角度為15度、45度、和75度時的L*值,由以下的式(2)算出光漫射率。
光漫射率={(反射角45度的L*值+反射角75度的L*值)/2}
/反射角15度的L*值×100(%)···(2)
這里,光漫射率若為90%以上,則相對于太陽能電池用玻璃垂直入射的平行光在互連器上易于產(chǎn)生漫射以及反射,因此漫射、反射的光在玻璃(強(qiáng)化玻璃)/空氣的界面上被全反射的概率高。另一方面,光漫射率若為70%以下,則光在互連器上漫射、反射的效果弱,在玻璃/空氣的界面上被全反射的概率低。并且,光漫射率為30%以下時,該概率極低。
(表1)
在表1中,表示有各實(shí)施例以及比較例所獲得的光漫射部件(比較例1為互連器)的400~800nm中的平均透過率、平均反射率及平均吸收率的值、以及光漫射率的值。
(試驗(yàn)例1)
對于使用由各實(shí)施例以及比較例2、3獲得的光漫射部件(比較例1為互連器)時給太陽能電池組件的發(fā)電效率帶來的效果進(jìn)行評價。太陽能電池組件的發(fā)電效率是通過對組件化前后各自的短路電流(A)進(jìn)行測定來評價的。
首先,準(zhǔn)備好在太陽能電池元件上焊接有互連器的多結(jié)晶6英寸硅半導(dǎo)體電池(京瓷株式會社制),用太陽模擬器(巖崎電氣株式會社制“PXSS4K-1P”)對電池單體中的短路電流進(jìn)行了測定。該測定值為組件化前的短路電流。
接著,對于上述多結(jié)晶6英寸硅半導(dǎo)體電池,將由上述實(shí)施例以及比較例2、3獲得的光漫射部件,在焊接于元件上的互連器的上部熱封或涂布,從而形成光漫射層。
然后,按強(qiáng)化玻璃/密封材料/太陽能電池元件/密封材料/背面保護(hù)片的順序?qū)盈B,用真空層壓機(jī)(laminater)制作太陽能電池組件。對該太陽能電池組件以與上述同樣的方法測定短路電流。該測定值為組件化后的短路電流。此外,強(qiáng)化玻璃的大小為180mm見方。
這里,組件化前后的短路電流Isc的變化率由以下的式(3)算出。
Isc變化率=(組件化后Isc-組件化前Isc)
/組件化前Isc×100(%)···(3)
(表2)
在表2中,表示有試驗(yàn)例1的結(jié)果??芍谑褂糜蓪?shí)施例獲得的光漫射部件的情況下,Isc的變化率均較大,且均賦予了太陽能電池組件優(yōu)異的發(fā)電效率。另一方面,在不具備光漫射部件的比較例1的互連器中,短路電流Isc的變化率比實(shí)施例低,未賦予如實(shí)施例一般高的發(fā)電效率。另外,在比較例2、3中由于發(fā)生了因鋁箔導(dǎo)致的光吸收,以及光漫射率低,太陽能電池元件接收的光量比實(shí)施例少,發(fā)電效率比實(shí)施例差。
(試驗(yàn)例2)
為了進(jìn)一步驗(yàn)證發(fā)電效率,在單晶5英寸硅半導(dǎo)體電池(Panasonic株式會社制)上將實(shí)施例以及比較例2、3的光漫射部件在互連器上熱封或涂布,制作成將四個電池串聯(lián)而成的四元件組件。強(qiáng)化玻璃的大小為300mm見方。并且,以與試驗(yàn)例1同樣的方法,測定組件化前后的短路電流Isc的變化率,評價發(fā)電效率。
在上述表2中,同時表示有試驗(yàn)例2的結(jié)果。在試驗(yàn)例2的情況下也與試驗(yàn)例1同樣地可知:在使用由實(shí)施例獲得的光漫射部件的情況下,Isc的變化率均較大,且均賦予了太陽能電池組件優(yōu)于比較例1~3的發(fā)電效率。
根據(jù)以上的試驗(yàn)例的結(jié)果可知,通過在互連器上形成光漫射部件,從而,在光漫射部件上漫射以及反射的光在強(qiáng)化玻璃/空氣的界面上全反射之后再次入射至太陽能電池元件,其結(jié)果為,太陽能電池組件的發(fā)電效率提高。
附圖標(biāo)記說明
A 太陽能電池組件;
1 互連器;
3 互連器用光漫射部件;
3a 光漫射層;
3b 粘合層;
4 入射光;
5 光;
6 太陽能電池元件;
7 強(qiáng)化玻璃;
8 密封材料;
9 背面保護(hù)片。