[发明专利]密封光伏设备

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求于2006年10月6日递交的美国临时专利申请号 60/849,882的优先权，通过引用将其全部内容包含在本说明书中。

技术领域

本申请针对光伏太阳电池结构。具体地，本申请针对包围有源光伏器 件的光伏面板或模块的环境密封壳体。

背景技术

图1是常规光伏器件的示意性框图。光伏模块10通常可具有布置在 其内的一个或更多个光伏电池12a-b。通常通过在导电材料层18与透明材 料层16之间布置半导体结14来制造光伏电池。

透明材料层16可以是形成阴极/阳极对的一侧的透明导电材料。或 者，如果透明材料不存在，则阴极/阳极可直接形成在半导体层上，使得光 可在其间通过。

在任何情况下，光照射在光伏模块10上并透射通过透明导电材料层 16。在半导体中，光子与材料相互作用以在半导体结层14中形成电子-孔 穴对。半导体通常被掺杂，由此形成从半导体结层14延伸的电场。因 此，当由阳光在半导体内形成孔穴及/或电子时，它们将根据器件的极性而 迁移至透明导电材料层16或导电材料层18。这种迁移在电池内形成电 流，该电流被导出电池以进行存储和/或即时使用。

显示了太阳电池12a的一个导电结通过导电耦合器8与另一太阳电池 12b的相对结电耦合。以此方式，在一个电池中形成的电流可传递至另一 个电池，最终在该电池处被收集。当前在图1中示出的设备示出了太阳电 池串联耦合的情况，由此形成了更高电压的器件。在另一种方式下，(未示 出)太阳电池可并联耦合，由此提高了生成的电流而非电压。在任何情况 下，本申请针对任何太阳电池设备，无论其以串联、并联、或以其任何组 合的方式电耦合。

图2是光伏设备的示意性框图。光伏设备具有光伏面板20，其包括有 源光伏器件，例如以上所述的器件(例如，光伏模块10)。光伏面板20可由 一个或多个光伏电池、光伏模块、或其它类似的光伏器件，单个地或多个 地，独立或相互组合而形成。框22围绕容纳有源光伏器件的光伏面板的 外边缘。框22可水平或呈角度布置。

图3是图2所示光伏设备的侧视剖视图。在此例中，沿以上图2所示 的线A-A获得该剖面。光伏面板具有布置在框22内的光伏器件50(例如， 光伏电池12)。玻璃、塑料或其它透明屏障26由框22支持而将光伏器件 18与外部环境隔离。在一些常规光伏设备中，叠层24布置在光伏器件50 与透明屏障26之间。

光照射通过透明屏障26，并照射在光伏器件18上。当光照射在光伏 器件18上并被其吸收时，与图1所述相似，可以产生电。

很多太阳电池结都对湿气敏感。经过一定时间，外部环境的湿气及其 它部分会渗入太阳电池组件并导致太阳电池结腐蚀。虽然透明屏障26被 设计用于遮挡光伏器件18免受上述外部环境的影响，但很多情况下由透 明屏障26提供的保护并不足够。

在很多常规光伏面板中，透明屏障26被楔入框内并被橡胶垫密封件 围绕。本领域技术人员可理解，透明屏障26以及垫圈密封件通常并不能 将设备内部与外部环境真正地隔离。事实上，甚至在一开始，垫圈都会使 一定量的外部环境物质渗入由框24及透明屏障26界定的体积中。

虽然这样的密封件在其使用初期可提供基本足够的保护，但橡胶密封 件会随时间腐蚀及/或分解。因此，随着时间的推移，外部环境物质中的更 多的部分将进入到光伏器件18的半导体部分上，由此会劣化其性能。

在一些常规应用中，叠层24被置于光伏太阳器件50与透明屏障26之 间。该叠层24可被加热，由此其融化并附着至光伏器件50以及透明屏障 26上，从而为光伏器件18提供进一步的环境保护。

用在光伏设备中的一种上述类型的叠层是乙烯醋酸乙烯(EVA)。EVA 被用于有源光伏器件，其被加热并随后在压力下熔合至器件及叠层材料。 在约85℃的温度下，EVA熔化并流入光伏器件周围的体积内，并且在大 约120-125℃的温度下，EVA开始交联。以此方式，利用EVA作为叠层 24，将透明屏障26密封在太阳电池上。

因此，透明屏障26和垫圈一起通过阻止大部分的外部环境物质进入 由透明屏障26与框界定的体积内，而试图成为组件的第一道防御。叠层 可起到独立于任何垫圈的备用保护线的作用。实践中，边缘密封通常被认 为是任选的。