CN102407639A - 太阳能电池模组及其背板结构与制造方法 - Google Patents

太阳能电池模组及其背板结构与制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明揭露一种太阳能电池模组及其背板结构与制造方法。背板结构包括底胶层、绝缘层、导体防水层及耐候层。底胶层的材质包括聚氨酯树脂(Polyurethane)材料及硅烷(silane)材料。硅烷材料占底胶层的重量百分比为0.5％至1.5％之间。绝缘层设置于底胶层上。导体防水层设置于绝缘层上。耐候层设置于导体防水层上。本发明提供的太阳能电池模组及其背板结构与制造方法，其利用底胶层的设计，可免除乙烯醋酸乙烯酯层，以改善黄化现象，并可改用偏贴制程，大幅增加制程效率。

Description

太阳能电池模组及其背板结构与制造方法
技术领域
本发明是有关于一种电池模组及其背板结构与制造方法，且特别是有关于一种太阳能电池模组及其背板结构与制造方法。
背景技术
随着工业的发展，电力的需求急遽升高。各种发电方式因应而生。例如是火力发电、水力发电或核能发电等。然而火力发电方式会增加温室效应。水力发电受限于地形与气候。核能发电则有辐射污染的可能性。因此，科学家正致力研发更好的发电方式。
太阳能发电不会增加温室效应、不受限于地形且没有辐射污染的可能性。因此，太阳能发电被预期将是下一世代重要的电力来源。
目前产业界研发出的太阳能电池模组是透过乙烯醋酸乙烯酯层(EVA layer)来进行层压制程，这是太阳能模组的一重要步骤。然而，此这一步骤需耗费20～40分钟，且乙烯醋酸乙烯酯层的双键容易受到破坏而黄化，造成太阳能电池产业发展上的一项瓶颈。
发明内容
本发明有关于一种太阳能电池模组及其背板结构与制造方法，其利用底胶层的设计，可免除乙烯醋酸乙烯酯层(EVA layer)，以改善黄化现象，并可改用偏贴制程，大幅增加制程效率。
根据本发明之一方面，提出一种太阳能电池模组的背板结构。背板结构包括底胶层、绝缘层、导体防水层及耐候层。底胶层的材质包括聚氨酯树脂(Polyurethane)材料及硅烷(Silane)材料。硅烷材料占底胶层的重量百分比为0.5％至1.5％之间。绝缘层设置于底胶层上。导体防水层设置于绝缘层上。耐候层设置于导体防水层上。
作为可选的技术方案，该底胶层厚度为20至25微米之间。
作为可选的技术方案，该硅烷材料的官能基选自由胺基、乙烯基、环氧基、甲基丙烯基、双胺基及硫醇基所组成的群组。
作为可选的技术方案，该聚氨酯树脂材料的分子量为1500000至2000000之间。
根据本发明之另一方面，提出一种太阳能电池模组。太阳能电池模组包括光电转换结构及背板结构。背板结构包括底胶层、绝缘层、导体防水层及耐候层。底胶层直接设置于光电转换结构上。底胶层的材质包括聚氨酯树脂(Polyurethane)材料及硅烷(Silane)材料。硅烷材料占该底胶层的重量百分比为0.5％至1.5％之间。绝缘层设置于底胶层上。导体防水层设置于绝缘层上。耐候层设置于导体防水层上。
作为可选的技术方案，该底胶层厚度为20至25微米之间。
作为可选的技术方案，该硅烷材料的官能基系选自由胺基、乙烯基、环氧基、甲基丙烯基、双胺基及硫醇基所组成的群组。
作为可选的技术方案，该聚氨酯树脂材料的分子量为1500000至2000000之间。
根据本发明之再一方面，提出一种太阳能电池模组的制造方法。太阳能电池模组的制造方法包括以下步骤。提供光电转换结构。提供背板结构。背板结构包括底胶层。底胶层的材质包括聚氨酯树脂(Polyurethane)材料及硅烷(Silane)材料。硅烷材料占底胶层的重量百分比为0.5％至1.5％之间。以偏贴机偏贴背板结构于光电转换结构上，底胶层直接接触光电转换结构。
与现有技术相比，本发明提供的太阳能电池模组及其背板结构与制造方法，其利用底胶层的设计，可免除乙烯醋酸乙烯酯层(EVA layer)，以改善黄化现象，并可改用偏贴制程，大幅增加制程效率。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
附图说明
图1绘示本实施例的太阳能电池模组的示意图。
图2绘示背板结构的示意图。
图3～图6绘示本实施例的太阳能电池模组的制造方法的流程图。
具体实施方式
以下提出一实施例进行详细说明，本实施例的太阳能电池模组利用底胶层的设计，可免除乙烯醋酸乙烯酯层(EVA layer)，以改善黄化现象，并可改用偏贴制程，大幅增加制程效率。然而，实施例仅用以作为范例说明，并不会限缩本发明欲保护的范围。此外，实施例中的图式省略部份元件，以清楚显示本发明的技术特点。
请参照图1，其绘示本实施例的太阳能电池模组100的示意图。太阳能电池模组100包括光电转换结构110及背板结构120。光电转换结构110用以吸收外界的太阳光，并转换为电能。背板结构120用以承载光电转换结构110并保护光电转换结构110。
光电转换结构110例如是包括玻璃层111、导电氧化物层(TransparentConductive Oxide layer，TCO layer)112、非晶硅层(a-Si layer)113及背电极层114。玻璃层111、导电氧化物层112、非晶硅层113及背电极层114依序堆迭。
请参照图2，其绘示背板结构120的示意图。背板结构120包括离形膜121、底胶层127、绝缘层122、导体防水层124及耐候层126。底胶层127的材质包括聚氨酯树脂(Polyurethane)材料及硅烷(Silane)材料，硅烷材料占底胶层的重量百分比为0.5％至1.5％之间。绝缘层122例如是聚脂薄膜(PET film)。导体防水层124例如是铝层(Al film)。耐候层126例如是氟化层(Fluorine film)。
底胶层127直接设置于光电转换结构110上。也就是说，背板结构110与光电转换结构120之间的黏贴，不是采用乙烯醋酸乙烯酯层(EVA layer)，而是采用底胶层127。
绝缘层122设置于底胶层127上，导体防水层124设置于绝缘层122上，耐候层126设置于导体防水层124上，而绝缘层122、导体防水层124及耐候层126是透过数个黏着层123、125相互黏贴，而堆迭成背板结构120。当该背板120尚未使用时，可先藉由该底胶层127黏着于离型膜121之上。
请参照图3～图6，其绘示本实施例的太阳能电池模组100的制造方法的流程图。本实施例利用底胶层127的设计，使得太阳能电池模组100的制造方法大幅改变，而改采用偏贴技术来加快制程速度。
首先，如图3所示，提供光电转换结构110于偏贴机300的承载平台310上。
接着如图3所示，提供背板结构120于偏贴机300的悬臂320上。
然后，如图4所示，以悬臂320翻转背板结构120。
接着，如图5～图6所示，以滚轮330滚压背板结构120及光电转换结构110，使背板结构120偏贴于光电转换结构110上。如此即可完成背板结构120与光电转换结构110的贴合制程。
本实施例是利用背板结构120的底胶层127的设计，使得太阳能电池模组100可以不需要采用乙烯醋酸乙烯酯层(EVA layer)，进而可以采用偏贴技术来制作。偏贴技术的制作过程不需特别的20～40分钟加热制程，可以在1分钟内完成，大幅缩短制程时间。
就底胶层127的硅烷材料的材质而言，硅烷材料一般可称作偶联剂或硅烷偶联剂，其用来做为无机材料(例如玻璃)和有机树脂之间的架桥剂。硅烷材料之官能基选自由胺基、乙烯基、环氧基、甲基丙烯基、双胺基及硫醇基所组成的群组。
就底胶层127的聚氨酯树脂材料的材质而言，聚氨酯树脂材料可再另外需再加入交联剂(含NCO官能机)使其交联(cross link)。聚氨酯树脂材料为溶剂型，其黏度可依据设备状况调整其固含量，使其交联完成的黏度改变1000cps～50cps，分子量Mw控制在1500000～2000000之间，未交联前则为控制为10000。
就厚度关系而言，耐候层126的厚度可以是20～30微米(μm)之间，导体防水层124的厚度可以是15～25微米(μm)之间，绝缘层122的厚度可以是180～200微米(μm)之间，底胶层127的厚度可以为20至25微米(μm)之间。
研究人员采取厚度为25微米(μm)的耐候层126、厚度为10微米(μm)的黏着层125、厚度为20微米(μm)的铝材质导体防水层124、厚度为10微米(μm)的黏着层123、厚度为190微米(μm)的聚脂(PET)材质绝缘层122、厚度为25微米(μm)的底胶层127、厚度为15微米(μm)的离型膜127来作实验。其中，离形膜121撕去时，有效总厚度为280微米(μm)，且各层面积为15厘米(cm)×15厘米(cm)。
上述底胶层127的制作步骤如下：首先，取TOYO INK公司出产的LIS-73胶体100克(g)，其固含量为35％。
接着，添加42.85克(g)的溶剂至LIS-73胶体，其重量百分比约为65％(亦可以是60～75％)。其中，此实验是采用醋酸乙酯(EAC)来稀释溶剂(亦可采用丁酮(MEK)或异丙醇(IPA)来稀释溶剂)。
接着，将配置好的胶体再加入TOYO INK公司生产的DYNAGRAND CR-001硬化剂。其中硬化剂含量约10克(g)，大约占未添加溶剂的胶体的重量百分比约10％(亦可以为5～15％)。
然后，加入vulchem公司出产的2，3-环氧丙基丙基三甲氧基硅烷，其中硅烷含量为1.4克(g)，其占稀释完的胶体重量百分比约1％(亦可以为0.5～1.5％)。
接着，将配置完的胶体涂布(Coating)至背板结构中的绝缘层122的上并经过烘箱(Oven)烘干。其中，涂布的方式是采用厚度为100微米(μm)的线棒(bar coating)。涂布完成的背板结构120放入80℃烘箱内烘干3分钟后取出，接着将其放置在40℃，55％相对湿度的环境下，进行熟成7天。
然后，将完成涂布的背板结构120与光电转换结构110做偏贴(lamination)后即可进行各种项目的测试。
在黏着力测试中，是依据ASTM D-903规范备制实验样品及设定拉力机。经过实验测试，可以测试出上述实验样品的拉力值可达到10.96N/cm。
在加速老化可靠度(RA)测试中，是依据IEC60068-2-66规范作加速老化(HAST)300小时。经过测试后，可以发现上述实验样品并没有脱层现象，也未起泡，背板外观也无劣化，符合IEC61646测试结果。
在功率可靠度(RA)测试中，可靠度测试后的功率损失为3.86％，符合IEC61646规范中的规定。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (9)

1.一种太阳能电池模组的背板结构，其特征在于包括：
底胶层，该底胶层的材质包括聚氨酯树脂材料及硅烷材料，该硅烷材料占该底胶层的重量百分比为0.5％至1.5％之间；
绝缘层，设置于该底胶层上；
导体防水层，设置于该绝缘层上；以及
耐候层，设置于该导体防水层上。
2.如权利要求1所述的背板结构，其特征在于该底胶层厚度为20至25微米之间。
3.如权利要求1所述的背板结构，其特征在于该硅烷材料的官能基选自由胺基、乙烯基、环氧基、甲基丙烯基、双胺基及硫醇基所组成的群组。
4.如权利要求1所述的背板结构，其特征在于该聚氨酯树脂材料的分子量为1500000至2000000之间。
5.一种太阳能电池模组，其特征在于包括：
光电转换结构；以及
背板结构，包括：
底胶层，直接设置于该光电转换结构上，该底胶层的材质包括聚氨酯树脂材料及硅烷材料，该硅烷材料占该底胶层的重量百分比为0.5％至1.5％之间；
绝缘层，设置于该底胶层上；
导体防水层，设置于该绝缘层上；以及
耐候层，设置于该导体防水层上。
6.如权利要求5所述的太阳能电池模组，其特征在于该底胶层厚度为20至25微米之间。
7.如权利要求5所述的太阳能电池模组，其特征在于该硅烷材料的官能基选自由胺基、乙烯基、环氧基、甲基丙烯基、双胺基及硫醇基所组成的群组。
8.如权利要求5所述的太阳能电池模组，其特征在于该聚氨酯树脂材料的分子量为1500000至2000000之间。
9.一种太阳能电池模组的制造方法，其特征在于包括：
提供光电转换结构；
提供背板结构，该背板结构包括底胶层，该底胶层的材质包括聚氨酯树脂材料及硅烷材料，该硅烷材料占该底胶层的重量百分比为0.5％至1.5％之间；以及
以偏贴机偏贴该背板结构于该光电转换结构上，该底胶层直接接触该光电转换结构。
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