CN102315297A - 太阳能板模块的背板结构及其制法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种太阳能板模块的背板结构及其制法，该太阳能板模块的背板结构包括：一电绝缘层；以及一密封材料层，是利用一热融挤压(extrusion)方式直接成形于电绝缘层上且密封材料层的上表面具有一表面压花结构。

Description

太阳能板模块的背板结构及其制法
技术领域
本发明有关一种太阳能板模块的封装技术，特别是有关一种太阳能板模块的背板结构及其制法。
背景技术
随着节能减碳意识提高与绿色能源需求增加，太阳能发电成为重要的替代性能源之一。一般太阳能板模块通常设置于户外，户外环境的水气、高温等因素会不利于太阳能模块，因此太阳能板模块的构成、材质构造等方面被要求充分的耐久性、耐候性，特别是要求背板具有耐候性且水蒸气穿透率小。因为当封装材因水分穿透而剥离或变色造成线路腐蚀时，会对模块的输出电力本身造成影响。
接续上述说明，如图1所示，于一般太阳能板模块的结构中，封入该封装中的组件称为太阳电池模块100，太阳电池模块100的上下层以由热塑性塑料110(如乙烯-乙酸乙烯酯共聚合树脂，EVA)所组成的封装材来封装填补太阳电池模块100间隙。太阳电池模块100接受太阳光照射的面一般是经玻璃120覆盖。另外，太阳电池模块100内面则由具有耐热、耐候性塑料材料等的薄片所构成的背板130保护。背板的制作多为涂布贴合工序，且需要多日于熟成室进行熟成，因此背板制品熟成后展开会呈现翘曲状态。
一般太阳能板模块的封装多采用叠压工艺(lamination process)，温度约150℃上下，常因各膜材与太阳电池模块层叠时需多道置放工序或膜材间翘曲程度不同，进而影响叠合良率。
发明内容
为了解决上述问题，本发明目的之一是提供一种太阳能板模块的背板结构及其制法，通过热融挤压(extrusion)方式将密封材料层与电绝缘层整合为一复合式背板，无需额外涂料贴合并省略熟成步骤且制品的翘曲值低。
本发明目的之一是提供一种太阳能板模块的背板结构及其制法，其结构平整可减少因高低差导致破片的机率，且具有低收缩率亦可减少破片机率与太阳电池模块线路不良的机率。
本发明目的之一是提供一种太阳能板模块的背板结构及其制法，可减少封装叠合时空气层的产生，故可具有较快的抽气排泡速率与较佳的层接着力。
根据本发明一方面的一种太阳能板模块的背板结构，包括：一电绝缘层；以及一密封材料层，是利用一热融挤压(extrusion)方式直接成形于电绝缘层上且密封材料层的上表面具有一表面压花结构。
根据本发明另一方面的一种太阳能板模块的背板结构的制法，包括下列步骤：提供一电绝缘层；以及利用一热融挤压(extrusion)方式将一密封材料层直接成形于电绝缘层上且密封材料层的上表面具有一表面压花结构。
本发明的有益技术效果是：本发明通过热融挤压方式将密封材料层与电绝缘层整合为一复合式背板，无需额外涂料贴合并省略涂布胶层所需的数日熟成步骤且制品的翘曲值低；其背板结构平整可减少因高低差导致破片的机率，且具有低收缩率亦可减少破片机率与太阳电池模块线路不良的机率；以及可减少封装叠合时空气层的产生，具有较快的抽气排泡速率与较佳的层接着力。
附图说明
以下通过具体实施例配合附图对本发明进行详细说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效，其中：
图1为现有的太阳能板模块的示意图。
图2为本发明一实施例的示意图。
图3A、图3B为本发明不同实施例的示意图。
图4为本发明一实施例的示意图。
图5A、图5B、图5C、图5D与图5E为本发明不同实施例的示意图。
图6为本发明一实施例的示意图。
图7为本发明一实施例的示意图。
具体实施方式
现对本发明的较佳实施例详细说明如下，所述较佳实施例仅做一说明非用以限定本发明。图2为本发明一实施例的太阳能板模块的背板结构的示意图。于本实施例中，太阳能板模块的背板结构包括：一电绝缘层200；以及一密封材料层300。密封材料层300是利用一热融挤压(extrusion)方式直接成形于电绝缘层200上。且密封材料层300的上表面具有一表面压花结构。
接续上述说明，其中密封材料层300的材质为交联型封装材料，例如于一实施例中，可为乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物(ethylene-vinyl acetate copolymer，EVA)。另外，密封材料层300的材质亦可为聚乙烯丁醛树脂(Polyvinyl Butyral，PVB)。
请参照图3A，密封材料层300可为一多层叠置结构，如两层，是由共同挤压成形所组成。具有表面压花结构的一第一密封材料层310的材质是选自乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物(ethylene-vinyl acetate copolymer，EVA)或聚乙烯丁醛树脂(Polyvinyl Butyral，PVB)。叠置于第一密封材料层310下的一第二密封材料层320的材质是选自乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物(EVA)、聚乙烯丁醛树脂(PVB)、乙烯基聚合物(Polyolefins)、热塑性塑料弹性体(thermoplastic elastomer，TPE)，如聚烯烃系弹性体(thermoplastic Olefine，TPO)、热塑性硫化橡胶(ThermoplasticVulcanizates，TPV)、氟素橡胶、硅氟橡胶。
接着，请继续参照图3B，于一实施例中，密封材料层300亦可为一三层叠置结构。叠置于第二密封材料层320下的一第三密封材料层330的材质是选自乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物(EVA)或聚乙烯丁醛树脂(PVB)。
于本发明中，背板结构中的电绝缘层200是一耐候层(weather film)，除了电气绝缘性质外，更必须防止气体与水份进入太阳能板模块。电绝缘层200的材质可选自聚乙烯混合物(Poly-Vinyl Fluoride，PVF)、聚偏氟乙烯(polyvinylidenefluoride，PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(Ethylene-tetrafluoroethylene，ETFE)、四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物(Perfluoronated ethylene propylene copolymer，EFEP)、聚丙烯(Polypropylene，PP)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚碳酸酯-聚酯合金(PC-Polyester Alloy)或尼龙掺和乙烯和乙烯醇共聚物(Nylon-EVOH)。其中，聚碳酸酯-聚酯合金(PC-Polyester Alloy)可为聚碳酸酯-聚对苯二甲酸乙二醇酯合金(PC-PET Alloy)、聚碳酸酯-二醇类改性对苯二甲酸乙二醇酯合金(PC-PETG Alloy)、聚碳酸酯-聚对苯二酸丁二酯合金(PC-PBT Alloy)。于一实施例中，电绝缘层200的材质是氟塑料(fluoroplastics)。其中，于一实施例，氟塑料(fluoroplastics)中可选择性掺和(blend)乙烯基聚合物(Polyolefins)。于一实施例，电绝缘层200中可选择性掺和(blend)纳米黏土(nano-clay)。
又于另一实施例中，电绝缘层200的材质是热塑性橡胶弹性体(thermoplasticelastomer，TPE)，可选自聚烯烃系弹性体(thermoplastic Olefine，TPO)，如，三元乙丙橡胶(ethylene propylene diene terpolymer rubber，EPDM)、乙烯丙烯橡胶(ethylene propylene rubber，EPR)、热塑性硫化橡胶(Thermoplastic Vulcanizates，TPV)、氟素橡胶、硅氟橡胶。
接着，请参照图4，于一实施例中，电绝缘层200是一多层叠置结构，如两层。此多层叠置结构包括：一第一电绝缘层210与密封材料层300(如图2所示)接触，用作一抗湿层；以及一第二电绝缘层220叠置于第一电绝缘层210下。
接续上述说明，于一实施例中，第一电绝缘层210的材质可为乙烯基聚合物(Polyolefins)。于一实施例中，第一电绝缘层210的材质亦可为热塑性橡胶弹性体(thermoplastic elastomer，TPE)、聚烯烃系弹性体(thermoplastic Olefinic，TPO)或热塑性硫化橡胶(Thermoplastic Vulcanizates，TPV)。于一实施例中，第一电绝缘层210的材质可为聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)或聚碳酸酯(polycarbonate，PC)。第二电绝缘层220的材质是氟塑料(fluoroplastics)并选自聚乙烯混合物(Poly-Vinyl Fluoride，PVF)、聚偏氟乙烯(polyvinylidenefluoride，PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(Ethylene-tetrafluoroethylene，ETFE)或四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物(Perfluoronated ethylene propylene copolymer，EFEP)。其中，于一实施例，氟塑料(fluoroplastics)中可选择性掺和(blend)乙烯基聚合物(Polyolefins)。
接续上述说明，于一实施例中(图上未示)，于第一电绝缘层210内可选择性添加有机或无机染料，如硫酸钡(BaSO4)、碳酸钙(CaCO3)、二氧化钛(TiO2)或碳黑(carbon black)。于另一实施例中，于第一电绝缘层210上表面或下表面可选择性设置含有机或无机染料的表面层(skin layer)，图上未示。于一实施例中，亦可于表面层中添加氟塑料(fluoroplastics)。于一实施例中，图上未示，有机或无机染料亦可添加至第一电绝缘层210的内夹层中。于一实施例中，于第一电绝缘层210的表面层(skin layer)亦可添加阻水材料，如聚丙烯(Polypropylene，PP)、聚乙烯(polyethlene，PE)、尼龙(polyamide，PA)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物(ethylene-vinyl acetate copolymer，EVA)、三元乙丙橡胶(ethylene propylene dieneterpolymer rubber，EPDM)、乙烯丙烯橡胶(ethylene propylene rubber，EPR)或乙烯和乙烯醇共聚物(ethylene vinyl alcohol，EVOH)。
于一实施例中，第一电绝缘层210的材质可为聚碳酸酯-聚酯合金(PC-PolyesterAlloy)，可选择性添加有机或无机染料于第一电绝缘层210或是于第一电绝缘层210上表面或下表面可选择性设置含有有机或无机染料的表面层(skin layer)。其中，聚碳酸酯-聚酯合金(PC-Polyester Alloy)可为聚碳酸酯-聚对苯二甲酸乙二醇酯合金(PC-PET Alloy)、聚碳酸酯-二醇类改性对苯二甲酸乙二醇酯合金(PC-PETGAlloy)、聚碳酸酯-聚对苯二酸丁二酯合金(PC-PBT Alloy)。于一实施例中，亦可于表面层中添加氟塑料(fluoroplastics)，或是于第一电绝缘层210的内夹层选择性添加有机或无机染料，如硫酸钡(BaSO4)、碳酸钙(CaCO3)、二氧化钛(TiO2)或碳黑(carbon black)，或氟塑料(fluoroplastics)。
另外，请参照图5A，可选择性的于第一电绝缘层210的上表面设置一抗湿材质层212，其材质可为乙烯和乙烯醇共聚物(ethylene vinyl alcohol，EVOH)、聚酰胺(polyamide，PA)或聚二氯乙烯(polyvinyl dichloride，PVDC)。
于本发明中，可选择性的于第一电绝缘层210的至少一表面设置一抗湿材质层212，且其材质为乙烯和乙烯醇共聚物(ethylene vinyl alcohol，EVOH)、聚酰胺(polyamide，PA)或聚二氯乙烯(polyvinyl dichloride，PVDC)。如图5A所示，抗湿材质层212是设置于第一电绝缘层210的上表面。如图5B所示，抗湿材质层212是设置于第一电绝缘层210的下表面。又如图5C所示，抗湿材质层212可同时设置于第一电绝缘层210的上下表面。
请参照图6，于一实施例中，电绝缘层200亦为一三层叠置结构。其结构包括：一第一电绝缘层210与密封材料层300(如图2所示)接触；一第二电绝缘层220叠置于第一电绝缘层210下；以及一第三电绝缘层230叠置于第二电绝缘层220下。其中，第一电绝缘层210的材质是选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate，PET)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)或聚碳酸酯-聚酯合金(PC-PolyesterAlloy)。其中，聚碳酸酯-聚酯合金(PC-Polyester Alloy)可为聚碳酸酯-聚对苯二甲酸乙二醇酯合金(PC-PET Alloy)、聚碳酸酯-二醇类改性对苯二甲酸乙二醇酯合金(PC-PETG Alloy)、聚碳酸酯-聚对苯二酸丁二酯合金(PC-PBT Alloy)。第二电绝缘层220用以作为一抗湿层且其材质是选自铝箔板(aluminum foil)。第三电绝缘层230的材质是氟塑料(fluoroplastics)。于一实施例中，亦可选择性添加纳米黏土于第一电绝缘层210或第三电绝缘层230内。
请参照图5D与图5E，于本发明中，电绝缘层200的组合变化并不仅限于上述说明，可依照设计者需求加以变化，例如可设置两层第一电绝缘层210并搭配一抗湿材质层212与两层间并与第二电绝缘层220组合成电绝缘层200，如图5D所示。又依序设置第一电绝缘层210、一抗湿材质层212、一第一电绝缘210与一抗湿材质层212等组合重复N次并选择性搭配第二电绝缘层220，如图5E所示。
请参照图7，为本发明一实施例太阳能板模块的背板结构的制法的示意图。于本实施例中，此制法包括下列步骤：提供一电绝缘层200；以及利用一热融挤压(extrusion)方式将一密封材料层300由模头500挤压出直接成形于电绝缘层200上且密封材料层300的上表面具有一表面压花结构。于不同实施例中，电绝缘层200可为单层或多层结构，若为多层结构可利用黏着组合或共同挤压成形。又密封材料层300亦可为单层或多层结构，若为多层结构可利用共同挤压出成形。
本发明的密封材料层与电绝缘层虽为共同挤压出的产品，然而，因两种材料的融熔温度并不相同，因此无法使用同模具共同挤压出。故，利用不同模头成形方式，先共同挤压出电绝缘层，再共同挤压出密封材料层直接成形于电绝缘层上，故可获得低收缩复合材料的背板结构。另外，若电绝缘层是利用黏着组合成的多层材料时，虽于前述说明并未提及或图标，但可理解的是，其层与层间可利用额外的接合剂或黏着剂加以组合。
于本发明中，密封材料层是直接成形于电绝缘层上。密封材料层中可添加交联剂，故背板进行太阳能板模块封装的压合程序时，因压合温度产生交联，可直接封装保护太阳电池模块。当密封材料层为多层组合时，可让不同层具有不同交联程度，故可控制压合交联速率并消除快速交联的应力残留。又可于单层或不同层内添加有机或无机材料用以形成光线反射层或光线遮蔽层。若密封材料层使用EVA，其醋酸乙烯(vinyl acetate)高含量可提供优异的透明性。本发明的密封材料层表面具有特殊压花形状设计，于压合工序时，密封材料层因融熔而流动包覆太阳电池模块，配合抽气负压环境下，气泡会因材料流动而排出。密封材料层的材质内亦可添加可化学键结接着材料，故于压合工序时，可产生接着反应。密封材料层亦可加入耐黄变添加剂，防止长时间温度反应的裂化或黄化。另外，亦可加入紫外线吸收剂，防止太阳光曝晒后强烈紫外光破坏分解背板的材料。
综合上述，本发明通过热融挤压(extrusion)方式将密封材料层与电绝缘层整合为一复合式背板，无需额外涂料贴合并省略涂布胶层所需的数日熟成步骤且制品的翘曲值低；其背板结构平整可减少因高低差导致破片的机率，且具有低收缩率亦可减少破片机率与太阳电池模块线路不良的机率；以及可减少封装叠合时空气层的产生，具有较快的抽气排泡速率与较佳的层接着力。
以上实施例仅是说明本发明的技术思想及特点，其目的是使熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以其限定本发明的专利范围，凡是根据本发明的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (29)

1.一种太阳能板模块的背板结构，其特征在于，包含：
一电绝缘层；以及
一密封材料层，是利用一热融挤压方式直接成形于该电绝缘层上且该密封材料层的上表面具有一表面压花结构。
2.根据权利要求1所述的太阳能板模块的背板结构，其特征在于，该密封材料层的材质是交联型封装材料。
3.根据权利要求2所述的太阳能板模块的背板结构，其特征在于，该密封材料层的材质是乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物。
4.根据权利要求1所述的太阳能板模块的背板结构，其特征在于，该密封材料层的材质是聚乙烯丁醛树脂。
5.根据权利要求1所述的太阳能板模块的背板结构，其特征在于，该密封材料层是一多层叠置结构；具有该表面压花结构的一第一密封材料层的材质是选自乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物或聚乙烯丁醛树脂；以及叠置于该第一密封材料层下的一第二密封材料层的材质是选自乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物、聚乙烯丁醛树脂、乙烯基聚合物、热塑性塑料弹性体，如聚烯烃系弹性体、热塑性硫化橡胶、氟素橡胶、硅氟橡胶。
6.根据权利要求5所述的太阳能板模块的背板结构，其特征在于，叠置于该第二密封材料层下的一第三密封材料层的材质是选自乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物或聚乙烯丁醛树脂。
7.根据权利要求1所述的太阳能板模块的背板结构，其特征在于，该电绝缘层是一耐候层。
8.根据权利要求1所述的太阳能板模块的背板结构，其特征在于，该电绝缘层的材质是一氟塑料。
9.根据权利要求1所述的太阳能板模块的背板结构，其特征在于，该电绝缘层的材质可选自聚乙烯混合物、聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、聚丙烯、聚碳酸酯、聚碳酸酯-聚酯合金或尼龙掺和乙烯和乙烯醇共聚物。
10.根据权利要求1所述的太阳能板模块的背板结构，其特征在于，该电绝缘层的材质是热塑性橡胶弹性体。
11.根据权利要求10所述的太阳能板模块的背板结构，其特征在于，该热塑性橡胶弹性体的材质是选自聚烯烃系弹性体。
12.根据权利要求11所述的太阳能板模块的背板结构，其特征在于所述的聚烯烃系弹性体包括：三元乙丙橡胶、乙烯丙烯橡胶、热塑性硫化橡胶、氟素橡胶、硅氟橡胶。
13.根据权利要求1所述的太阳能板模块的背板结构，其特征在于，该电绝缘层是一多层叠置结构，包含：
一第一电绝缘层是与该密封材料层接触，其材质是选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯或聚碳酸酯-聚酯合金；
一第二电绝缘层叠置于该第一电绝缘层下，是用作一抗湿层且其材质是选自铝箔板；以及
一第三电绝缘层叠置于该第二电绝缘层下，其材质是氟塑料。
14.根据权利要求1所述的太阳能板模块的背板结构，其特征在于，该电绝缘层是一多层叠置结构包含：
一第一电绝缘层与该密封材料层接触，用作一抗湿层；以及
一第二电绝缘层叠置于该第一电绝缘层下，其材质是氟塑料并选自聚乙烯混合物、聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物或四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物。
15.根据权利要求14所述的太阳能板模块的背板结构，其特征在于，该第一电绝缘层的材质为乙烯基聚合物。
16.根据权利要求14所述的太阳能板模块的背板结构，其特征在于，该第一电绝缘层的材质为热塑性橡胶弹性体、聚烯烃系弹性体或热塑性硫化橡胶。
17.根据权利要求14所述的太阳能板模块的背板结构，其特征在于，该第一电绝缘层的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚碳酸酯。
18.根据权利要求17所述的太阳能板模块的背板结构，其特征在于，可选择性添加有机或无机染料于该第一电绝缘层内。
19.根据权利要求18所述的太阳能板模块的背板结构，其特征在于，所述的无机染料包括硫酸钡、碳酸钙、二氧化钛或碳黑。
20.根据权利要求17所述的太阳能板模块的背板结构，其特征在于，于该第一电绝缘层上设置有机或无机染料。
21.根据权利要求19所述的太阳能板模块的背板结构，其特征在于，所述的无机染料包括硫酸钡、碳酸钙、二氧化钛或碳黑。
22.根据权利要求17所述的太阳能板模块的背板结构，其特征在于，可选择性的于该第一电绝缘层的至少一表面设置一抗湿材质层，且其材质为乙烯和乙烯醇共聚物、聚酰胺或聚二氯乙烯。
23.根据权利要求14所述的太阳能板模块的背板结构，其特征在于，该第一电绝缘层的材质为聚碳酸酯-聚酯合金。
24.根据权利要求23所述的太阳能板模块的背板结构，其特征在于，可选择性添加有机或无机染料于该第一电绝缘层内。
25.根据权利要求24所述的太阳能板模块的背板结构，其特征在于，所述的无机染料包括硫酸钡、碳酸钙、二氧化钛或碳黑。
26.根据权利要求23所述的太阳能板模块的背板结构，其特征在于，可选择性的于该第一电绝缘层的上表面设置一抗湿材质层，其材质为乙烯和乙烯醇共聚物、聚酰胺或聚二氯乙烯。
27.一种太阳能板模块的背板结构的制法，其特征在于，包含下列步骤：
提供一电绝缘层；以及
利用一热融挤压方式将一密封材料层直接成形于该电绝缘层上且该密封材料层的上表面具有一表面压花结构。
28.根据权利要求27所述的太阳能板模块的背板结构的制法，其特征在于，该电绝缘层为多层结构并利用黏着组合或共同挤压成形。
29.根据权利要求27所述的太阳能板模块的背板结构的制法，其特征在于，该密封材料层为多层结构并利用共同挤压成形。
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