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TW201543704A - 太陽面板及製造其的方法及包含該太陽面板的壁覆蓋元件 - Google Patents

太陽面板及製造其的方法及包含該太陽面板的壁覆蓋元件 Download PDF

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TW201543704A
TW201543704A TW104111112A TW104111112A TW201543704A TW 201543704 A TW201543704 A TW 201543704A TW 104111112 A TW104111112 A TW 104111112A TW 104111112 A TW104111112 A TW 104111112A TW 201543704 A TW201543704 A TW 201543704A
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TW
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solar
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solar panel
encapsulation layer
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TW104111112A
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English (en)
Inventor
Nicolaas Jacobus Joseph Dekker
Original Assignee
Stichting Energie
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Publication date
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    • H10F19/80—Encapsulations or containers for integrated devices, or assemblies of multiple devices, having photovoltaic cells
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

太陽面板包括前罩層、多個太陽電池及背片。多個太陽電池配置於前罩層與背片之間。背片是自經鍍覆的蜂巢面板產生，其包含蜂巢板。此蜂巢板配置於兩個複合材料板之間。在一實施例中，此複合板的材料是強化塑膠。

Description

太陽面板及製造該太陽面板的方法
本發明是有關於太陽面板。此外，本發明是有關於製造此太陽面板的方法。
一般來說，商業上可利用的太陽面板模組包含承載框架與藉由承載框架支撐的多個太陽電池。
在此框架內，太陽電池是夾在前側載體與後側載體之間。前側載體被設置為光接受面，且因此是由透明的材料製造。太陽電池連接至接線盒(junction box)。所述接線盒可透過調整單元連接至外部的能量載體，例如電網(electric grid)。
前側載體一般為玻璃板或是箔層，其作為保護層覆蓋於太陽電池的光接受面。
後側載體一般由塑膠板或塑膠層製造。
在所謂的H型電池(H-cells)(即具有前側與後側電接點 的太陽電池)的例子中，太陽電池藉由垂片(tab)內連接而形成電子網路。所述電子網路連接至接線盒。
在背接觸太陽電池的例子中，太陽電池的所有電接點於太陽電池的後側皆可利用，且將用於太陽電池的外部電性連接件做到後側載體，所述後側載體一般被設置為具有包含導電網路圖案的接觸箔(contacting foil)之載體，其連接至太陽電池的接點來將太陽電池的電能傳輸至接線盒。此導電網路圖案配置於後側載體上。
在這樣的結構下，由於後側載體的材料具有相對低的剛度，因此框架與玻璃層提供機械剛度及強度。此外，對於玻璃類的前側載體而言，框架的剛度也應該能避免外部的力量施加於相對脆弱的電池層。
尤其，玻璃層與(在較小的程度上)框架占了太陽面板的相對高重量。太陽面板的重量會限制這類太陽面板的運用。
首先，在不使用起重機下，PV(photovoltaic panel；光伏面板)安裝業者可於屋頂上作業的最大重量限制了太陽面板模組的大小。其次，光伏面板模組的重量限制了光伏面板在許多無法承載多個太陽面板模組的完整光伏面板系統總重量的屋頂上之運用。
從WO2012148279可知，利用薄層玻璃窗作為標準模組中的前側載體。玻璃層的相對薄的厚度減少了太陽面板模組的重量，但同時也減少了機械強度。太陽面板模組的強度藉由黏合在太陽面板模組的背片上的支撐結構來改善。
由於背片材料的性質，要在背片上進行黏合通常是困難 的。此外，如專利WO2012148279中所述，在後側的支撐結構只局部地支撐模組。因此，為了獲得足夠的強度，支撐結構尚須進行相當地外延，這可能會大為抵消太陽面板模組意圖減少的重量。此外，將先前技術的支撐結構施加在大陽面板模組上需要調整製造過程與額外的步驟。
進一步從CN202839683U，已知一太陽面板具有玻璃類的前側，且包含由鋁類鍍覆的蜂巢載體組成的後側支撐板。
然而，CN202839683U的太陽面板模組具有一些缺點，使其運用性降低。
首先，因為鋁為導體，先前技術的太陽面板模組需要將絕緣層配置於後側板的表面上，以避免任何來自導電網路圖案的短路或漏電。此外，鋁的熱膨脹係數與模組中其他層的熱膨脹係數實質上不同。因此在製造期間，會在層狀的太陽面板結構中產生熱應力，其可導致電池的扭曲(warping)、裂化(cracking)及/或層間剝離。
此外，金屬類的後支撐物的使用可能會導致模組不良的靜電充電。
本發明課題為克服或減輕一或多個先前技術的缺點。
此課題是藉由如申請專利範圍第1項所定義的太陽面板來達成目的。
藉由這樣的經複合板鍍覆的塑膠蜂巢所組成的經鍍覆的蜂巢面板，提供的後側載體具有相對高的剛度。複合板的配置 是為了加強蜂巢的強度。太陽面板可自我支撐而不需要(金屬)框架，此減少太陽面板結構的重量。此外，經鍍覆的蜂巢面板的機械特性減少對堅固的前側玻璃層的需求。
另外，由於使用複合板材料作為部分的後側載體，因此減少了後側載體與太陽面板的其他組件之間的熱膨脹係數的差異。因此，可大為降低太陽面板中的熱應力與太陽電池損壞的相關風險。
根據一發明態樣，提供如上述的太陽面板，其中蜂巢板是由彼此相鄰配置的中空單元(hollow cell)所組成，所述中空單元的縱軸經定向而實質上垂直於蜂巢面板的表面。
根據一發明態樣，提供如上述的太陽面板，其中複合材料板包含強化塑膠。
根據一發明態樣，提供如上述的太陽面板，其中太陽電池為H型電池的種類，所述太陽電池藉由垂片來內連接，且垂片嵌入於封裝層中、在太陽電池與背片之間且在太陽電池與前罩層之間。
根據一發明態樣，提供如上述的太陽面板，其中太陽電池為背接觸型電池，太陽面板包含設置有導電圖案的背片層，每一太陽電池的背片接點(back sheet contact)藉由導體來與導電圖案連接；具有導電圖案的背片層配置於封裝層的後側與經鍍覆的蜂巢面板的表面之間，且導體延伸通過封裝層中的開口。
根據一發明態樣，提供如上述的太陽面板，其中所述背接觸類型電池選自包含“射極卷繞穿孔(emitter wrap through；EWT)”、“金屬卷繞穿孔(metal wrap through；MWT)”、“交指型背 接觸(interdigitated back-contact；IBC)”的種類的群組。
根據一發明態樣，提供如上述的太陽面板，其中前罩層是選自玻璃層、塑膠層或塑膠箔(plastic foil)。
根據一發明態樣，提供如上述的太陽面板，其中玻璃層的厚度至多為2mm。
根據一發明態樣，提供如上述的太陽面板，其中封裝層是選自包含乙基乙酸乙烯酯(ethyl-vinyl-acetate)、聚乙烯丁醛(poly vinylbutryal)及聚烯烴(poly-olefine)的群組中的一者。
根據一發明態樣，提供如上述的太陽面板，其中太陽面板是自攜式(self-carrying)的。
根據一發明態樣，提供如上述的太陽面板，其中太陽面板為無框架的。
本發明也涉及壁覆蓋元件，其包含如上所述的太陽面板。
根據申請專利範圍第13項或者根據申請專利範圍第14項，本發明也涉及如上所述的太陽面板的製造方法。根據一發明態樣，提供如上述的方法，更包含：在封裝層上配置多個太陽電池的期間，配置用於內連接太陽電池的垂片，所述太陽電池為H型電池。
根據一發明態樣，提供如上述的太陽面板，其中太陽電池為背接觸型電池，且方法更包含：提供經鍍覆的蜂巢面板；於此蜂巢面板的表面上配置黏合層；於黏合層上配置設置有導電圖案的背片層； 於導電圖案的接點上配置導電黏合劑；於對應於導電圖案的接點的位置處配置具有開口的封裝層；配置具有接點的背接觸單元，其配置於導電黏合劑上；於單元頂部上配置第二封裝層；配置前罩層，以及將太陽面板堆疊暴露於升高的溫度下。
在經鍍覆的蜂巢面板與背片層之間的黏合層亦可與鄰近於所述單元的封裝材料相同。
根據一發明態樣，提供如上述的太陽面板，其中太陽電池為背接觸型電池，方法更包括：提供設置有導電圖案的經鍍覆的蜂巢面板；於導電圖案的接點上配置導電黏合劑；於對應於導電圖案的接點的位置處配置具有開口的封裝層；配置具有接點的背接觸單元，其配置於導電黏合劑上；於單元的頂部上配置第二封裝物；配置前罩層；以及將太陽面板堆疊暴露於升高的溫度下。
藉由附屬的申請專利範圍進一步定義較佳實施例。
10、20、30‧‧‧太陽面板
11‧‧‧垂片
11a‧‧‧後垂片元件
11b‧‧‧前垂片元件
12‧‧‧前罩層
13‧‧‧前封裝層
14‧‧‧H型電池
15‧‧‧封裝層
16、17、18‧‧‧板
17a‧‧‧外部表面
19‧‧‧蜂巢板
21‧‧‧太陽電池
22‧‧‧背片層
23‧‧‧黏合層
24‧‧‧連接件
25‧‧‧開口
G‧‧‧間隙
以下參照繪示本發明實施例的圖式來更詳細地說明本發明。
圖1繪示根據發明的一實施例的太陽面板。
圖2繪示用於太陽面板的後側支撐的經鍍覆的蜂巢面板的細 部剖面圖。
圖3繪示根據發明的一實施例的太陽面板的剖面圖。
圖4繪示根據發明的一實施例的太陽面板的剖面圖。
在圖式中，具有相同參考符號的實體表示對應的實體。
圖1繪示根據發明的一實施例的太陽面板剖面圖。
太陽面板10配置有具有前接點與背接點的所謂的H型電池14。如本領域中已知，H型電池14一般藉由垂片11彼此串聯連接，所述垂片在一H型電池的背接點與相鄰的H型電池的前接點之間延伸。
太陽面板10包含前罩層12、前封裝層13與後封裝層15、H型電池14及作為後側載體的經鍍覆的蜂巢面板16。
在經鍍覆的蜂巢面板上，多個層依照次序堆疊。在經鍍覆的蜂巢面板的前側上配置有後封裝層15。於後封裝層上配置有H型電池種類的太陽電池。
進一步，後封裝層包覆垂片11的後垂片元件11a，所述後垂片元件連接至H型太陽電池的背接點(未繪示)。
前封裝層13配置於H型太陽電池的頂部上。前封裝層覆蓋住太陽電池與垂片11的前垂片元件11b兩者。
在太陽電池之間，後封裝層與前封裝層彼此接觸以便填補相鄰的H型太陽電池之間的間隙G。
前罩層12配置於前封裝層的頂部上，前罩層12可為玻 璃層或者為透明的塑膠層或為塑膠箔。
將理解的是，由於經鍍覆的蜂巢面板16的相對高的剛度/機械強度，太陽面板的結構被強化且對前罩層12的機械強度的需求可因此減少。因此，與標準的光伏面板模組相比，玻璃層的厚度可減少(例如減少至玻璃層厚度為2mm或者更少)。此外，玻璃層可置換為塑膠層或箔。兩種措施皆有利於進一步減少面板的重量。
在一實施例中，本發明提供的是，由於經鍍覆的蜂巢面板16的相對高剛度，因此不需要框架支撐及/或環繞於太陽面板的周圍以便強化太陽面板，但其可視情況作為用於耦合相鄰的太陽面板的耦合元件。
此外，相較於CN202839683U的先前技術的太陽面板，經鍍覆的蜂巢面板的複合材料提供在高壓條件下電性隔絕的改善。
另外，由於蜂巢板16的複合材料的熱特性，根據本發明的太陽面板可被用作具改良的熱隔絕的壁覆蓋物。
如圖2的細部說明，經鍍覆的蜂巢面板16包含前板17、背板18及中間蜂巢板19。前板17覆蓋於中間蜂巢板19的一表面上，且背板18覆蓋在相對的表面上。蜂巢板19由以緊密堆積順序配置的中空單元所組成。單元的壁一般在經鍍覆的蜂巢面板16的法線方向上延伸。
中間蜂巢板19的單元是由塑膠材料製成。蜂巢材料一般由以緊密堆積順序配置的中空單元所組成。舉例來說，每個單元可具有管狀的或六角形的形狀。
中間蜂巢板19層疊於前板17及背板18之間，其是由複合材料、纖維強化塑膠(基於塑膠與纖維材料)組成。
纖維材料可以是玻璃纖維材料或是碳纖維材料。
這樣的經鍍覆的蜂巢面板16由於使用低重量的塑膠與纖維材料而具有相對低重量。由於在前板與背板中使用強化塑膠，因此相較於太陽模組中的其他元件，提供的板17、板18為具有相對高的機械強度及熱膨脹係數之堅硬的結構元件。因此，經鍍覆的蜂巢面板16的結構提供強且輕重量的支撐予太陽面板。
在一實施例中，經鍍覆的蜂巢面板的前板17的外部表面17A設置有用於改良後封裝層至蜂巢面板16的前板17的黏合的結構。
在一實施例中，至少前板17的塑膠是選自與後封裝層材料相容的塑膠以改良黏合。或者，前板17的外部表面17A可經介面活性劑或試劑處理來改善前板與後封裝層之間的黏合。
圖3繪示根據發明的實施例的太陽面板剖面。在一實施例中，配置於太陽面板20中的太陽電池為選自“射極卷繞穿孔”(Emitter Wrap Through；EWT)、“金屬卷繞穿孔”(Metal Wrap Through；MWT)及“交指型背接觸”(Interdigitated Back Contact；IBC)或其他“背接觸”(Back Contact；BC)太陽電池的類型的背接觸型太陽電池。
這些類型的太陽電池在太陽電池的後側與經鍍覆的蜂巢面板16的前側板17之間需要設置有導電接觸圖案的背片。
在圖3的剖面圖中，太陽面板20包含前罩層12、前封裝層13與後封裝層15、背接觸太陽電池21、設置有導電圖案之 背片22、黏合層23以及作為後側載體的經鍍覆的蜂巢面板16。
黏合層23配置於蜂巢面板16的前側板上。其次，於黏合層23的頂部上為設置有導電圖案的背片層22。在導電圖案上存在連接件24，其提供電接點至背接觸型太陽電池21的背接觸區。連接件24延伸通過後側封裝層15中的局部開口25，其配置於背片層22的頂部上，以防止太陽電池的後側與背片層22之間的短路。
背接觸太陽電池21嵌入於前封裝層13與後封裝層15之間，相鄰的太陽電池21之間的間隙G由封裝層填補，前封裝層13的頂部上配置有前罩層12。
在圖3的剖面圖中，僅極示意性地繪示太陽電池的背接觸區與設置有導電圖案的背片之間的連接件24。熟知本領域的技術人員將理解，連接件24包含連接至導電圖案的不同部分的負極性與正極性兩者。
在一實施例中，經鍍覆的蜂巢面板16的前板17與後板18由強化塑膠或複合材料組成，其包含嵌入有纖維材料的塑膠基質材料。
圖4繪示根據發明的一實施例的太陽面板的剖面圖。
相似於圖3，配置於太陽面板30中的太陽電池為選自“射極卷繞穿孔”(EWT)、“金屬卷繞穿孔”(MWT)、“交指型背接觸”(IBC)或其他背接觸(BC)太陽電池類型的背接觸型太陽電池。
在圖4的剖面圖中，太陽面板30包含前罩層12、前封裝層13與後封裝層15、背接觸太陽電池21、導電圖案26及作為後側載體的經鍍覆的蜂巢面板16。
導電圖案26配置於蜂巢面板16的前側板上，面向背接觸太陽電池。在導電圖案26上存在連接件24，其提供電接點至背接觸型太陽電池21的背接觸區。連接件24延伸通過後側封裝層15中的局部開口25，其配置於太陽電池的後側與導電圖案26之間。
背接觸太陽電池21嵌入於前封裝層13與後封裝層15之間。相鄰的太陽電池21之間的間隙G由封裝層填補。前封裝層13的頂部上配置有前罩層12。
在圖3或圖4繪示的實施例的替代方案中，導電接觸圖案配置於太陽面板的前側上，其中導電接觸圖案配置於前罩層12與固持太陽電池的層之間。固持導電接觸圖案的層為透明的。
在一實施例中，太陽面板藉由始於經鍍覆的蜂巢面板的方法來建構。這樣的形成太陽面板堆疊的方法包含一序列：提供經鍍覆的蜂巢面板；於蜂巢面板的表面上配置第一封裝層；於封裝層上配置多個太陽電池；於多個太陽電池上配置第二封裝層；於第二封裝層上配置前罩層，以及將太陽面板堆疊暴露於升高的溫度下。
根據使用的太陽電池的類型及/或太陽電池間的導電連接件的配置及/或太陽電池與外部終端(如接線盒)間的連接件的配置，可在製程的某些階段執行中間步驟。
此外，熟知本領域的技術人員將理解到，替代地，建構太陽面板的方法可始於前罩層，其包含一序列： 提供前罩層；於前罩層頂部上配置封裝層；於封裝層上配置多個太陽電池；於多個太陽電池上配置第二封裝層；於第二封裝層上配置經鍍覆的蜂巢面板，以及將所述太陽面板堆疊暴露於升高的溫度下。
已參照較佳實施例描述本發明。在閱讀與理解前述實施方式後，熟知本領域的技術人員將想得到顯而易見的改良及替代方案。本發明意圖闡釋為包含所附申請專利範圍的範疇中所有這種改良及替代方案。
12‧‧‧前罩層
13‧‧‧前封裝層
15‧‧‧封裝層
16、17、18‧‧‧板
19‧‧‧蜂巢板
20‧‧‧太陽面板
21‧‧‧太陽電池
22‧‧‧背片層
23‧‧‧黏合層
24‧‧‧連接件
25‧‧‧開口
G‧‧‧間隙

Claims (16)

  1. 一種太陽面板，包括：前罩層；多個太陽電池；以及背部結構，所述多個太陽電池配置於所述前罩層與所述背部結構之間，所述背部結構由經鍍覆的蜂巢面板所形成，所述經鍍覆的蜂巢面板包含配置於兩個複合材料板之間的蜂巢板，所述多個太陽電池嵌入於所述前罩層與所述背部結構之間的封裝層中，其中所述太陽電池為背接觸型電池，所述背部結構包含設置有圖案的導電層，在每個所述太陽電池的後側上的背接點藉由導體連接至所述圖案，所述導電層配置於所述經鍍覆的蜂巢面板的所述複合材料板的面向所述太陽電池的表面上，且所述導體延伸通過在所述太陽電池的所述後側與所述導電層之間的所述封裝層中的開口。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的太陽面板，其中所述蜂巢板是由相鄰於彼此配置的中空單元所組成，所述中空單元的縱軸經定向而實質上垂直於所述蜂巢面板的表面。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述的太陽面板，其中所述複合材料板包含強化塑膠。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的太陽面板，其中所述太陽電池為H型電池種類，所述太陽電池藉由垂片來內連接，且所述垂片嵌入於所述封裝層中，所述垂片在所述太陽電池與所述背部結構之間且在所述太陽電池與所述前罩層之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的太陽面板，其中所述太陽電池為背接觸型電池，所述太陽面板包含設置有導電圖案的背 片接觸層，每個所述太陽電池的背片接點藉由所述導體來與所述導電圖案連接，具有所述導電圖案的所述背層配置於所述封裝層的後側與所述經鍍覆的蜂巢面板的表面之間，且所述導體延伸通過所述封裝層中的開口。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的太陽面板，其中所述背接觸型電池選自包含“射極卷繞穿孔(emitter wrap through；EWT)”、“金屬卷繞穿孔(metal wrap through；MWT)”、“交指型背接觸(interdigitated back-contact；IBC)”的類型的群組。
  7. 如前述申請專利範圍中任一項所述的太陽面板，其中所述前罩層是選自玻璃層、塑膠層或塑膠箔。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的太陽面板，其中所述玻璃層的厚度為2mm或小於2mm。
  9. 如前述申請專利範圍第1至8項中任一項所述的太陽面板，其中所述封裝層是選自包含乙基乙酸乙烯酯、聚乙烯丁醛及聚烯烴的群組中的一者。
  10. 如前述申請專利範圍中任一項所述的太陽面板，其中所述太陽面板是自攜式的。
  11. 如申請專利範圍第9或10項所述的太陽面板，其中所述太陽面板為無框架的。
  12. 一種壁覆蓋元件，包含如前述申請專利範圍第1至11項中任一項所述的太陽面板。
  13. 一種製造太陽面板的方法，其中所述太陽面板為如申請專利範圍第1至12項中任一項所述的太陽面板，所述製造太陽面板的方法包含： 依序形成太陽面板堆疊，包括：提供所述前罩層；於所述前罩層的頂部上配置封裝層；於所述封裝層上配置多個所述太陽電池；於多個所述太陽電池上配置第二封裝層；於所述第二封裝層上配置所述經鍍覆的蜂巢面板，所述經鍍覆的蜂巢面板包含配置於兩個複合材料板之間的所述蜂巢板；以及將所述太陽面板堆疊暴露於升高的溫度下；其中所述太陽電池為所述背接觸型電池，所述製造太陽面板的方法更包括在所述多個太陽電池上配置所述第二封裝層之後以及以及在所述第二封裝層上配置所述經鍍覆的蜂巢面板之前：於所述第二封裝層中產生所述開口，所述開口對應於所述太陽電池上的背接點的位置；其中所述經鍍覆的蜂巢面板的所述複合材料板的面向所述第二封裝層的表面設置有經圖案化的所述導電層，經圖案化的所述導電層具有對應於所述開口及所述太陽電池上的導體元件的圖案，其中所述導體元件在所述太陽電池上的所述背接點的位置上。
  14. 一種製造太陽面板的方法，其中所述太陽面板為如申請專利範圍第1至12項中任一項所述的太陽面板，所述製造太陽面板的方法包含：依序形成太陽面板堆疊，包括：提供經鍍覆的蜂巢面板，其包含配置於兩個複合材料板之間的蜂巢板，其中所述經鍍覆的蜂巢面板的所述複合材料板的將面 向太陽電池的表面設置有經圖案化的導電層，所述經圖案化的導電層具有對應於所述太陽電池上的背接點的位置的圖案；於所述蜂巢面板的表面上配置第一封裝層；於所述第一封裝層上配置多個太陽電池；於所述多個太陽電池上配置第二封裝層；於所述第二封裝層上配置前罩層；以及將所述太陽面板堆疊暴露於升高的溫度下；其中所述太陽電池為背接觸型電池，且所述製造太陽面板的方法更包括：於所述經鍍覆的蜂巢面板上配置所述第一封裝層之後：於所述第一封裝層中產生開口，所述開口對應於所述太陽電池上的所述背接點的位置。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的製造太陽面板的方法，更包括：於所述封裝層上配置所述多個太陽電池的期間：配置用於內連接所述太陽電池的垂片，所述太陽電池為H型電池。
  16. 如申請專利範圍第13項所述的製造太陽面板的方法，其中所述太陽電池為背接觸型電池，所述製造太陽面板的方法更包括：於所述多個太陽電池上配置所述第二封裝層之後以及於所述第二封裝層上配置所述經鍍覆的蜂巢面板之前：於所述第二封裝層中產生所述開口，所述開口對應於所述太陽電池上的所述背接點的位置；於所述第二封裝層上配置設置有導電圖案的背接觸層片，所述導電圖案對應於所述背接點的位置，所述太陽電池上的所述背 接點的位置處的所述接觸層上具有所述導體元件，以及於所述背片接觸層上配置絕緣層。
TW104111112A 2014-04-03 2015-04-07 太陽面板及製造其的方法及包含該太陽面板的壁覆蓋元件 TW201543704A (zh)

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