CN102365759B - 太阳能电池组件用保护片、太阳能电池组件以及太阳能电池组件的制造方法 - Google Patents

太阳能电池组件用保护片、太阳能电池组件以及太阳能电池组件的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种太阳能电池组件用保护片、及使用该保护片的太阳能电池组件，所述保护片具有：基体材料片、和叠层在该基体材料片的一侧表面上的热熔接性片，所述热熔接性片由热熔接性树脂形成，该热熔接性树脂通过差示扫描量热法(DSC法)测定的熔点为80℃以上且低于130℃，并且，在所述热熔接性片的表面具有空气流通性通路。

Description

太阳能电池组件用保护片、太阳能电池组件以及太阳能电池组件的制造方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池组件用保护片、具有该保护片的太阳能电池组件、以及太阳能电池组件的制造方法。
本申请基于2009年3月30日在日本提出的日本特愿2009-082018号申请要求优先权，在此援引其内容。
背景技术
作为将太阳的光能转化为电能的装置，太阳能电池组件作为不排放二氧化碳就可以发电的系统而备受瞩目。对于该太阳能电池组件，除了要求具有高发电效率之外，同时还要求具有在户外使用时能够耐受长期使用的耐久性。
太阳能电池组件的主要结构包括：作为光发电元件的太阳能电池单元、在密闭状态下内包该太阳能电池单元的封装材料、以及保护片。在太阳能电池组件的受光面侧(前面侧)和其背面侧，分别粘接有前面保护片和背面保护片，以防止水蒸气浸入到太阳能电池组件内。对于这样的太阳能电池组件用保护片而言，要求具有优异的水蒸气阻隔性、耐候性，并且要求其与太阳能电池组件的封装材料的粘接性优异。
作为用来改善太阳能电池组件用保护片的水蒸气阻隔性、耐候性、与封装材料的粘合性的现有技术，提出了例如专利文献1～3中公开的技术。
专利文献1公开了一种太阳能电池组件用保护层，该太阳能电池组件用保护层具有由紫外线遮蔽性膜和叠层在其内表面的由玻璃化转变温度为80℃以上的非晶性环状烯烃共聚物形成的膜构成的叠层体结构，所述紫外线遮蔽性膜由透明性耐候性树脂形成。专利文献2公开了使用环状烯烃共聚物的表面保护片、以及隔着粘接剂层在环状烯烃共聚物膜的内表面上叠层PET膜等树脂膜而得到的表面保护片。
专利文献3公开了一种太阳能电池组件用保护片，其在由环状烯烃共聚物形成的层的两面具有由乙烯-乙酸乙烯酯共聚物形成的层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-306948号公报
专利文献2：日本特开2006-165434号公报
专利文献3：日本特开2006-198922号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，就专利文献1～3公开的传统保护片而言，存在以下问题：在通过层压使保护片和封装材料密合的工序中，由于周围空气的卷入，在封装材料和保护片之间会残留有气泡。在残留有该空气的情况下，封装材料和保护片会缓慢地剥离，有时会损害太阳能电池组件整体的功能。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种太阳能电池组件用保护片，该保护片可抑制气泡的残留，从而能够耐受长期使用。
解决问题的方法
为了实现上述目的，本发明提供一种太阳能电池组件用保护片，其具有：基体材料片、和叠层在该基体材料片的一侧表面上的热熔接性(熟融着性)片，所述热熔接性片由热熔接性树脂构成，该热熔接性树脂通过差示扫描量热法(DSC法)测定的熔点为80℃以上且低于130℃，其中，在所述热熔接性片的表面具有空气流通性通路。
就本发明的太阳能电池组件用保护片而言，优选所述热熔接性片含有乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)，并且，该热熔接性片中乙酸乙烯酯(VA)的含量为20质量％以下。
就本发明的太阳能电池组件用保护片而言，可以在所述基体材料片的与叠层有热熔接性片的一面相反侧的表面上，进一步叠层含氟树脂层。
就本发明的太阳能电池组件用保护片而言，所述基体材料片可以为树脂片。
此外，本发明提供一种太阳能电池组件，其是在太阳能电池组件的前面侧和背面侧中的一侧、或前面侧和背面侧这两侧粘接本发明的所述太阳能电池组件用保护片而构成的。
另外，本发明提供一种太阳能电池组件的制造方法，其包括：使用真空热压法，将本发明的所述太阳能电池组件用保护片叠层在内包有太阳能电池单元的封装材料的表面上的工序。
发明的效果
本发明通过使太阳能电池组件用保护片具有基体材料片、和叠层在该基体材料片的一侧表面上的热熔接性片，所述热熔接性片由热熔接性树脂构成，该热熔接性树脂通过差示扫描量热法(DSC法)测定的熔点为80℃以上且低于130℃，并且在所述热熔接性片的表面具有空气流通性通路，由此，可以提供一种能够抑制封装材料与保护片之间的气泡残留、从而能够耐受长期使用的太阳能电池组件用保护片及太阳能电池组件。
附图说明
[图1]是示出本发明的太阳能电池组件用保护片的第一实施方式的简略剖视图。
[图2]是示出本发明的热熔接性片的方格形状的空气流通性通路的俯视图。
[图3]是示出本发明的热熔接性片的斜方格形状的空气流通性通路的俯视图。
[图4]是示出本发明的热熔接性片的空气流通性通路的剖视图。
[图5]是示出本发明的太阳能电池组件用保护片的第二实施方式的简略剖视图。
[图6]是示出太阳能电池组件的一个实例的简略剖视图。
符号说明
10A、10B、10太阳能电池组件用保护片(前面保护片)
20A、20B、20太阳能电池组件用保护片(背面保护片)
22热熔接性片
22a空气流通性通路
23粘接层
24基体材料片
25含氟树脂层
50太阳能电池组件
30封装材料
40太阳能电池单元
a、b、e、f、j空气流通性通路的槽与槽之间的间隙
c、d、g、h、k空气流通性通路的槽的宽度
i空气流通性通路的槽的深度
具体实施方式
[太阳能电池组件用保护片]
以下，针对本发明的太阳能电池组件用保护片的实施方式进行说明。
需要说明的是，所述实施方式是为了更好地理解发明主旨而作出的具体说明，如果没有特别指出，不对本发明有任何限定。
(1)第一实施方式
图1示出的第一实施方式的太阳能电池组件用保护片10A、20A具有：基体材料片24、以及叠层在基体材料片24的一侧表面上的热熔接性片22。
在本发明的太阳能电池组件用保护片10A、20A中，热熔接性片22由热熔接性树脂构成，该热熔接性树脂通过DSC法测定的熔点为80℃以上且低于130℃，并且，热熔接性片22在表面上具有空气流通性通路22a。在热压时，采用DSC法测定的熔点为80℃以上且低于130℃的热熔接性片22熔化，这样一来，在热压后，形成在热熔接性片22表面的空气流通性通路22a消失，从而可以良好地减少气泡，从而提高粘接性。
作为所述热熔接性树脂，优选含有乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯、乙烯-甲基丙烯酸共聚物(EMMA)、乙烯-丙烯酸共聚物(EMAA)、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(EGMA)等的树脂，更优选含有EVA的树脂。一般来说，构成太阳能电池组件的封装材料30大多是由EVA形成的树脂，在该情况下，通过由含有EVA的树脂构成热熔接性片22，可以提高封装材料30和热熔接性片22之间的匹配性及粘接性。
当热熔接性片22含有EVA时，优选热熔接性片22中乙酸乙烯酯(VA)的含量为20质量％以下，更优选为10质量％以下。
在构成太阳能电池组件的封装材料30中，主要使用了由EVA构成的封装树脂，但封装材料中VA的含量通常为25～40质量％，通过DSC法测定的熔点为40～75℃的情况较多。就含EVA的树脂而言，该树脂中VA的含量越多，耐热性越差。
因此，对于本发明的热熔接性片22而言，通过使其VA含量低于通常的封装材料30的VA含量，可以设定该热熔接性片22的熔点高于通常的封装材料30的熔点。这样一来，使用层压体进行缓慢升温，在将太阳能电池组件用保护片叠层在封装材料30上时，封装材料30先熔化，进一步升温后，热熔接性片22熔化，由此，将封装材料30与热熔接性片22粘接。在本发明中，热熔接性片22的熔点高于封装材料30的熔点，在熔化时间较晚的热熔接性片22上设置空气流通性通路22a，从而能够有效地减少气泡。从热熔接性的观点来看，优选通过DSC法测定的所述热熔接性树脂的熔点低于130℃，更优选低于120℃。此外，从气泡减少的效率性方面考虑，优选通过DSC法测定的熔点在80℃以上，更优选在90℃以上。
热熔接性片22的厚度可以根据构成热熔接性片22的热熔接性树脂的种类来适当调整，通常优选该片22的厚度为1～200μm的范围。更具体来说，在所述热熔接性片22为含有EVA的片的情况下，从轻质性及电绝缘性等观点来看，优选该EVA片的厚度为10～200μm的范围，更优选为50～150μm的范围，进一步优选为80～120μm的范围。
在热熔接性片22的表面(与叠层有基体材料片的面相反一侧的面)上形成槽，从而构成空气流通性通路22a。
对于空气流通性通路22a的形成方法没有特别限定，可以采用如下方法：利用使用了压花辊的压花加工等直接形成空气流通性通路22a的方法，或者在表面上赋予了凹凸形状的工艺片上通过流延法等进行制膜的方法等。
空气流通性通路22a的槽的形状(凹部)只要是有利于气泡减少的形状即可，没有特别限定，在俯视时，可以是方格形状、斜方格形状、蜂窝形状、设定为多个并列的直线状或曲线状的带状或方格形状的形状、不定形的形状。图2为以方格形状的空气流通性通路作为压花图案实施的本申请热熔接性片22的俯视图、图3为以斜方格形状的空气流通性通路作为压花图案实施的本申请热熔接性片22的俯视图。
对于空气流通性通路22a的槽的大小而言，可以根据形成槽的形状等来适当调整，在形成如图2、图3及图4所示的方格状的槽的情况下，由c、d、g、h及k表示的方格状的槽的宽度优选为10～1000μm的范围，更优选为50～600μm的范围。
空气流通性通路22a的槽的截面形状只要是有利于减少气泡的形状即可，没有特别限定，除了图4所示的倒梯形之外，还可以举出四边形、三角形、V字型、U字型等。
对于空气流通性通路22a的槽的深度而言，可以根据形成槽的所述热熔接性片22的厚度等来适当调整，由i表示的槽的深度优选为1～100μm的范围，更优选为10～60μm的范围。空气流通性通路22a的槽与槽之间的间隙(凸部)可以根据形成的槽的形状、大小等适当调整，在形成如图2、图3及图4所示的方格状的槽时，由a、b、e、f及j表示的槽与槽之间的间隙优选为10～10000μm的范围，更优选为2000～6000μm的范围。
作为本发明的太阳能电池组件用保护片10A、20A中的基体材料片24，可以为树脂片，也可以不是树脂片，但从柔软性、轻质性等方面考虑，优选树脂片。
但是，在使用不具有光透过性的片作为基体材料片24的情况下，该太阳能电池组件用保护片10A、20A不用作保护太阳能电池组件前面侧的前面保护片10A，而是作为对太阳能电池组件的背面侧进行保护的背面保护片20A使用。
作为所述树脂片，可选择通常作为太阳能电池组件用保护片中的树脂片使用的树脂片。作为树脂片，可以举出例如：由聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚酰胺(尼龙6、尼龙66)、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚酯聚氨酯、聚(间亚苯基间苯二甲酰胺)、聚(对亚苯基对苯二甲酰胺)等聚合物形成的片。其中，从电绝缘性、耐热性、耐药品性、尺寸稳定性及成型性良好的观点来看，优选由PET、PBT、PEN等聚酯形成的片，更优选PET片。
所述树脂片的厚度可根据太阳能电池组件所要求的电绝缘性而适当设定。例如，优选其厚度为10μm～300μm的范围。更具体而言，树脂片为PET片时，从轻质性和电绝缘性的观点来看，优选其厚度为10μm～300μm的范围，更优选为30μm～200μm的范围。
此外，在不损害本发明效果的条件下，可以对所述树脂片实施用于提高耐候性、耐湿性等的表面改性处理。例如，通过在所述PET片上蒸镀二氧化硅(SiO2)和/或氧化铝(Al2O3)，可以提高该太阳能电池组件用保护片的耐候性、耐湿性等。需要说明的是，该二氧化硅和/或氧化铝的蒸镀处理可以在所述树脂片的两面进行，也可以仅在任何一侧的面上进行。
作为在热熔接性片22的与形成有空气流通性通路22a的面相反侧的面(背面)上叠层基体材料片24的方法，只要不损害本发明的效果即可，没有特别限定，可以在基体材料片24和热熔接性片22之间进一步设置粘接层23，隔着该粘接层23，将基体材料片24和热熔接性片22叠层。
作为粘接层23，优选含有相对于基体材料片24、热熔接性片22具有粘接性的粘接剂的粘接层。
作为所述粘接剂，没有特别限定，可以列举：丙烯酸类粘接剂、聚氨酯类粘接剂、环氧类粘接剂、聚酯类粘接剂等。此外，为了提高粘接性，还可以对热熔接性片22、及基体材料片24的该粘接层侧的表面进行电晕处理和/或化学药品处理。
(2)第二实施方式
图5所示的第二实施方式的太阳能电池组件用保护片10B、20B具有：基体材料片24、和叠层在基体材料片24的一侧的面上的热熔接性片22，并且在基体材料片24的与叠层有热熔接性片22的面相反侧的面上叠层含氟树脂层25。通过设置含氟树脂层25，可以提高耐候性及耐药品性。因此，为了提高太阳能电池组件用保护片的耐候性及耐药品性，优选将含氟树脂层25设置在太阳能电池组件用保护片的基体材料片24一侧的表面上。
图5中，对于与图1所示的太阳能电池组件用保护片10A、20A相同的构成要素，赋予相同符号，并省略其说明。
在本发明的太阳能电池组件用保护片10B、20B中，含氟树脂层25可以如下形成：在基体材料片24的与叠层有热熔接性片22的面相反侧的面上涂布包含含氟树脂的涂料，形成期望厚度的涂膜，然后，通过干燥固化而形成含氟树脂层25。
作为所述包含含氟树脂的涂料，只要是不损害本发明的效果、并且在干燥固化后形成含氟树脂层25的涂料即可，没有特别限定，可以是溶解在溶剂中或分散在水中且能够涂布在基体材料片24的一侧表面上的涂料。
作为所述涂料中所含的含氟树脂，只要是不损害本发明的效果、且含有氟的树脂即可，没有特别限定，但优选可以溶解在所述涂料的溶剂(有机溶剂或水)中、且能够交联的树脂。
作为所述含氟树脂优选的例子，可以列举：旭硝子株式会社制造的LUMIFLON(商品名)、Central硝子株式会社制造的CEFRAL COAT(商品名)、DIC株式会社制造的FLUONATE(商品名)等以三氟氯乙烯(CTFE)为主成分的聚合物类；大金工业株式会社制造的ZEFFLE(商品名)等以四氟乙烯(TFE)为主成分的聚合物类；E.I.du Pont de Nemours and Company制造的Zonyl(商品名)、大金工业株式会社制造的Unidyne(商品名)等具有氟代烷基的聚合物；以及以氟代烷基单元为主成分的聚合物类。其中，从耐候性及颜料分散性等观点来看，更优选以CTFE为主成分的聚合物及以TFE为主成分的聚合物，其中，最优选所述LUMIFLON(商品名)及所述ZEFFLE(商品名)。
作为所述涂料，除了所述含氟树脂以外，还可以含有交联剂(固化剂)、催化剂(交联促进剂)、及溶剂，另外，根据需要还可以含有颜料、染料及填充剂等无机/有机化合物。
作为所述涂料的组成，只要不损害本发明的效果即可，没有特别限制，例如，作为以所述LUMIFLON(商品名)为基础物质的涂料组合物，可以列举混合了所述LUMIFLON(商品名)、颜料、交联剂、溶剂及催化剂而形成的涂料组合物。作为该组成比，当将该涂料总量作为100质量％时，LUMIFLON(商品名)优选为3～80质量％，更优选为25～50质量％；颜料优选为5～60质量％，更优选为10～30质量％；有机溶剂优选为20～80质量％，更优选为30～70质量％。
[太阳能电池组件]
如图6的简图所示，本发明的太阳能电池组件50通过将本发明的太阳能电池组件用保护片10、20叠层在内包有太阳能电池单元40的封装材料30的表面，在保护该太阳能电池组件50内的太阳能电池单元40及封装材料30不受风雨、湿气、砂尘、机械冲击等影响的同时，还能够使太阳能电池组件50的内部保持在与外部气体隔离的密闭状态。
本发明的太阳能电池组件用保护片优选作为前面保护片10及背面保护片20使用，但从光透过性的观点来看，更优选作为背面保护片20使用。
[太阳能电池组件的制造方法]
本发明的太阳能电池组件的制造方法包括如下工序：使用真空热压法，将本发明的太阳能电池组件用保护片10、20叠层在内包有太阳能电池单元的封装材料30的表面上。
在将本发明的太阳能电池组件用保护片10、20叠层在封装材料30的表面上时，将太阳能电池组件用保护片10、20的热熔接性片一面叠层在封装材料30的表面上。
进行真空热压法时的温度，优选以120℃～150℃作为最高温度，并缓慢地进行升温。
实施例
以下，结合实施例和比较例对本发明进行更为详细的说明，但本发明并不限于下述实施例。
实施例1
通过T模头挤出制膜机，将EVA(三井-杜邦聚合化学株式会社制造；Evaflex V5961，乙烯/乙酸乙烯酯＝91∶9(质量比)，由DSC法测定的熔点为97℃)熔融挤出，制成厚度为100μm的膜。使用金属辊对制成的EVA膜进行压花，使得凹凸部形成如图2所示的形成特定形状的方格形状而得到的空气流通性通路。其中，a、b为3000μm，c、d为500μm，槽的深度为50μm，槽的截面形状为四边形。利用麦勒棒(meyer bar)在厚度125μm的耐水解聚酯膜(帝人杜邦薄膜株式会社制造：Melinex 238)上涂布聚氨酯类粘接剂(以9∶1的比例混合三井化学株式会社制造的A-515和三井化学株式会社制造的A-3)，在80℃干燥1分钟，从而形成厚度10μm的粘接剂层。将该形成的粘接剂面与制成的EVA膜的非压花面叠层，制作了太阳能电池组件用保护片。
实施例2
使用金属辊对与实施例1同样制成的EVA膜进行压花，使得凹凸部形成图3所示的特定形状的斜方格形状而得到的空气流通性通路，除此之外，与实施例1同样操作，制作了太阳能电池组件用保护片。其中，e、f为5000μm，g、h为100μm，槽的深度为40μm，槽的截面形状为四边形。
实施例3
混合LUMIFLON LF-200(商品名，旭硝子公司制造)100质量份、SUMIDUR N3300(商品名，住化拜尔聚氨脂株式会社制造)10质量份、以及Ti-Pure R105(商品名，杜邦公司制造)30质量份，制备混合物作为具有含氟树脂的涂料。利用刮棒涂布机，在退火处理聚酯膜(帝人杜邦薄膜株式会社制作：Melinex SA，厚度125μm)的一侧表面涂布具有上述含氟树脂的涂料，在130℃干燥1分钟，使其固化，形成厚度15μm的含氟树脂层。
然后，在退火处理聚酯膜的与形成有含氟树脂层的面相反侧的面上，与实施例1同样地形成粘接剂层。将该形成的粘接剂面、和与实施例1同样制成的形成有空气流通性通路的EVA膜的非压花面进行层压，制作了太阳能电池组件用保护片。
比较例1
除了使用未形成空气流通性通路的EVA膜之外，与上述实施例1同样操作，制作了太阳能电池组件用保护片。
<气泡残留评价>
将太阳能电池组件用保护片(100mm×100mm)和封装材料用EVA(Sunvic公司制造：Ultra Pearl，由DSC法测定的熔点为72℃，400μm×100mm×100mm)叠层，进一步在封装材料用EVA侧叠层经过剥离处理的玻璃板(1mm×125mm×125mm)。将该太阳能电池组件用保护片/封装材料用EVA/玻璃板叠层体放入23℃的烘箱中，进一步在玻璃板上放置100g的砝码，升温至140℃，并保持该状态进行20分钟加热处理。加热处理后，在23℃、50％RH条件下放置24小时，冷却至常温。然后，从太阳能电池组件用保护片/封装材料用EVA/玻璃板叠层体上剥离玻璃板，得到太阳能电池组件用保护片/封装材料用EVA。使用50倍放大倍率的显微镜(株式会社HIROX制作；KH-7700)，将得到的太阳能电池组件用保护片/封装材料用EVA的封装材料用EVA一侧表面图像化。利用图像处理软件Image Pro-plus(商品名；Media Cybernetics公司制作)，对已图像化的文件进行双值化并解析，由此计算出进入太阳能电池组件用保护片和封装材料用EVA之间的气泡的面积。结果如表1所示。
[表1]
  气泡面积(％)
  实施例1   0.1
  实施例2   0.2
  实施例3   0.1
  实施例4   2.7
根据上述结果可以确认：本发明的实施例1～3的太阳能电池组件用保护片的槽消失，可以抑制气泡的残留。
工业实用性
本发明通过使太阳能电池组件用保护片具有基体材料片、和叠层在该基体材料片的一侧表面上的热熔接性片，所述热熔接性片由热熔接性树脂构成，该热熔接性树脂通过差示扫描量热法(DSC法)测定的熔点为80℃以上且低于130℃，并且在所述热熔接性片的表面具有空气流通性通路，由此，可以提供一种能够抑制封装材料与保护片之间的气泡残留、从而能够耐受长期使用的太阳能电池组件用保护片及太阳能电池组件。

Claims (6)

1.一种太阳能电池组件用保护片，其用于叠层在内包有太阳能电池单元的封装材料上，该太阳能电池组件用保护片具有：
基体材料片、和叠层在该基体材料片的一侧表面上的热熔接性片，所述热熔接性片由热熔接性树脂构成，该热熔接性树脂通过差示扫描量热法测定的熔点为80℃以上且低于130℃，其中，在所述热熔接性片的与所述封装材料相接的面具有空气流通性通路，
所述热熔接性片含有乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，并且，在所述热熔接性片中，乙酸乙烯酯的含量为10质量%以下，
构成所述空气流通性通路的槽的宽度为10～1000μm的范围，
构成所述空气流通性通路的槽的深度为1～100μm的范围，
构成所述空气流通性通路的槽与槽的间隙为2000～6000μm的范围。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池组件用保护片，其中，在所述基体材料片的与叠层有热熔接性片的一面相反侧的面上叠层有含氟树脂层。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池组件用保护片，其中，基体材料片为树脂片。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池组件用保护片，其中，构成所述空气流通性通路的槽的形状为斜方格形状。
5.一种太阳能电池组件，其具有权利要求1所述的太阳能电池组件用保护片。
6.一种太阳能电池组件的制造方法，其包括下述工序：
使用真空热压法，将权利要求1所述太阳能电池组件用保护片叠层在内包有太阳能电池单元的封装材料的表面上。
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