CN102714236A - 太阳能电池组件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种太阳能电池组件，其是将玻璃基板、第一密封树脂层、连接有翼片线的太阳能电池单元、第二密封树脂层及保护片材层叠而成的太阳能电池组件，其中，第二密封树脂层由具有酯系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂和具有醚系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂的共混聚合物形成。共混聚合物中具有酯系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂与具有醚系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂的共混质量比为20：80～50：50。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池组件及其制造方法。
背景技术
作为太阳能电池组件，提出了：在受光面的表面电极预先粘附有引线的太阳能电池单元的两面配置密封粘合剂片材，再用玻璃基板和保护片材（即，背板）夹持后进行真空层压处理而得到的太阳能电池组件（专利文献1）。作为这样的太阳能电池组件的密封树脂片材，广泛使用的是在透明性、柔软性、粘合性、拉伸强度、耐候性优异的乙烯醋酸乙烯基酯树脂（EVA树脂）中配合交联剂、紫外线吸收剂等并制片而成的密封树脂片材。
专利文献1：日本特开2004-311571号公报。
发明内容
但是，太阳能电池组件由于长期在户外暴露于日光、风雨下这样的严酷环境中使用，因此密封树脂的粘合力降低，特别是来自保护片材侧的微量的水分有时会侵入到组件内部，这种情况下，存在以下问题：部分乙烯醋酸乙烯基酯树脂发生水解而产生酸，所产生的酸腐蚀太阳能电池组件的电极，结果降低太阳能电池组件的性能。此外，EVA树脂是易燃的树脂，因此，还要求对太阳能电池组件使用显示良好的耐燃烧性的密封树脂。
本发明是欲解决上述以往的问题而作出的发明，其目的在于提供一种太阳能电池组件，该组件即使长时间在暴露于日光、风雨下这样的严酷的环境中使用，所使用的密封树脂的粘合力的降低也会受到抑制、不会发生电极的腐蚀、并且显示出良好的耐燃烧性。
本发明人探索出显示良好的粘合力、同时显示出难水解性和耐燃烧性的树脂来代替过去一直使用的EVA树脂作为太阳能电池组件的至少保护片材（背板）侧的密封树脂，结果发现，具有粘合力较强、水解性较高的酯系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂和具有粘合力较弱、水解性较低的醚系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂的共混聚合物的特性强烈地反映出其各自优异的特性（即，良好的粘合性和难水解性），另一方面，不良的特性得以减少，并且显示出良好的耐燃烧性，从而完成了本发明。
即，本发明提供太阳能电池组件，其是将组件基板、第一密封树脂层、连接有翼片(タブ)线的太阳能电池单元、第二密封树脂层及保护片材层叠而成的太阳能电池组件，其特征在于，
该第二密封树脂层由包含具有酯系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂和具有醚系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂的共混聚合物形成，且该共混聚合物中具有酯系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂与具有醚系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂的共混质量比为20：80～50：50。
此外，本发明提供上述太阳能电池组件的制造方法，其是以下方法：向真空层压机中投入将组件基板、第一密封树脂片材、连接或临时粘接有翼片线的太阳能电池单元、第二密封树脂片材及保护片材层叠而成的层叠体，利用真空层压处理将该层叠体一并一体化，从而制造太阳能电池组件，其特征在于，
作为第二密封树脂片材，使用由包含具有酯系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂和具有醚系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂的共混聚合物形成、且该共混聚合物中具有酯系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂与具有醚系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂的共混质量比为20：80～50：50的密封树脂片材。
本发明还提供太阳能电池组件用密封树脂片材，其是由包含具有酯系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂和具有醚系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂的共混聚合物形成的太阳能电池组件用密封树脂片材，其特征在于，该共混聚合物中具有酯系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂与具有醚系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂的共混质量比为20：80～50：50。
此外，本发明还提供太阳能电池组件用带保护层的密封树脂片材，其特征在于，在保护片材上层叠有上述太阳能电池组件用密封树脂片材。
本发明的太阳能电池组件中，作为背板侧的第二密封树脂层，使用的是将规定的共混比的具有酯系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂和具有醚系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂的共混聚合物制片而成的密封树脂层。该共混聚合物显示出良好的粘合力、难水解性（换言之，实质性地抑制电极腐蚀的性质、抑制粘合力劣化的性质）和良好的耐燃烧性。因此，本发明的太阳能电池组件能够长期维持其初始性能，并显示出良好的耐燃烧性。第一密封树脂层也由与第二密封树脂层相同的材料构成，由此，本发明的太阳能电池组件能够更长期地维持其初始性能，并显示出更良好的耐燃烧性。
此外，根据本发明的制造方法，将利用真空层压机处理将规定的共混比的具有酯系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂和具有醚系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂的共混聚合物制片而成的太阳能电池单元用密封树脂片材用于制作至少第二密封树脂层。因此，能够利用真空层压机处理以高生产率制造一并一体化而成的太阳能电池组件。
附图说明
图1为本发明的太阳能电池组件的简要剖面图。
图2为从用于制造太阳能电池组件的真空层压机的主体取下柔软性盖体的简要剖面图。
图3为用真空层压机进行的真空层压处理的说明图。
符号说明
1 组件基板
2 第一密封树脂层
3 太阳能电池单元
4 第二密封树脂层
5 保护片材
6 翼片线
10 真空层压机
11 主体
11a 外周壁
11b 倾斜面
11c 排气口
12 柔软性盖体
13 剥离片材
14 剥离片材。
具体实施方式
参照图1说明本发明的太阳能电池组件。
本发明的太阳能电池组件，如其简要剖面图（图1）所示，具有在组件基板1上依次层叠有第一密封树脂层2、连接有用于取得太阳能电池组件与外部的连通的翼片线6的太阳能电池单元3、第二密封树脂层4、保护片材5的结构。此外，翼片线6连接着太阳能电池单元3的组件基板1 侧（即，受光面）的表面电极，优选通过导电粘合剂（未图示）进行连接，其可提高生产率、缓和应力，故优选。应予说明，这样的层构成本身与以往的太阳能电池组件的构成基本上相同。
本发明的太阳能电池组件的特征在于，至少第二密封树脂层4由具有酯系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂（以下，有时称作酯多元醇聚氨酯）和具有醚系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂（以下，称作醚多元醇聚氨酯）的共混聚合物形成。通过使用这样的共混聚合物，能够赋予第二密封树脂层4以良好的粘合力和难水解性。而且，能够赋予太阳能电池组件以UL94标准的阻燃性。应予说明，至少第二密封树脂层4由特定的共混聚合物构成的理由在于，水分向太阳能电池组件中的侵入主要由保护片材侧发生。
对于酯多元醇聚氨酯与醚多元醇聚氨酯的共混质量比，当前者过少则粘合力变弱，若过多则水解变容易，容易对表面电极产生腐蚀，此外，还容易发生粘合力的劣化，因此该共混质量比为20：80～50：50，优选为30：70～50：50。
上述的共混聚合物可以根据需要含有其他的热塑性树脂、硅烷偶联剂、交联剂、抗氧化剂等。
第二密封树脂层的层厚根据太阳能电池单元3的尺寸而有所不同，通常为0.1～0.6mm，优选为0.2～0.5mm。
本发明中，第一密封树脂层可以与以往相同地是EVA树脂，但优选由与第二密封树脂层同样的特定共混聚合物形成。由此，也能够赋予第一密封树脂层2以更良好的粘合力和难水解性。而且，能够赋予太阳能电池组件以更良好的UL94标准的阻燃性。
作为太阳能电池单元3、保护片材5、翼片线6、导电粘合剂，可以使用以往公知的太阳能电池单元、保护片材、翼片线、导电粘合剂。
例如，作为太阳能电池单元3，可以使用单晶硅太阳能电池单元、多晶硅太阳能电池单元、薄膜硅太阳能电池单元、HIT太阳能电池单元、CIGS系薄膜太阳能电池单元等。作为保护片材5，可以使用聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺等树脂片材，玻璃板等。此外，作为翼片线6，可以使用对150μm厚的铜带施以40μm厚的镀钎焊的翼片带（タブリボン）等。作为导电粘合剂，可以使用热固性导电粘合剂等，其是在一直以来用于这种翼片线的连接的热固性基料树脂中分散金属颗粒、金属被覆树脂颗粒等的导电颗粒而得到的。
应予说明，用于形成第二密封树脂层4或第一密封树脂层2的共混聚合物（即，将酯多元醇聚氨酯和醚多元醇聚氨酯以特定共混比共混而成的共混聚合物）通常成形为片状后供使用。这样的片作为太阳能电池组件用密封树脂片材是本发明的一个方式。这样的太阳能电池组件用密封树脂片材也可以通过对溶融共混聚合物进行挤出并从模头挤出成片状这样的挤出成形法来制造，也可以通过在剥离片材上采用公知的涂布法涂布用甲苯等有机溶剂稀释而成的共混聚合物涂布液并使其干燥这样的流延法来制造。太阳能电池组件用密封树脂片材的厚度可以根据使用目的进行适当选择。
此外，为了提高太阳能电池组件的生产率等，可以将第二密封树脂层4及保护片材5预先一体化而作为带保护层的密封树脂片材来使用。这样的片材作为太阳能电池组件用带保护层的密封树脂片材也是本发明的一个方式。这里，一体化可以利用公知的技术来进行，也可以通过挤出成形法、流延法等来进行。
本发明的太阳能电池单元3可以使用公知的真空层压机来制造。即，将组件基板、将成为第一密封树脂层的第一密封树脂片材、连接或临时粘接有翼片线的太阳能电池单元、将成为第二密封树脂层的第二密封树脂片材、和保护片材层叠而成的层叠体投入到真空层压机中，通过真空层压处理使该层叠体一并一体化，从而可以制造图1所示的本发明的太阳能电池组件。这里，连接有翼片线的太阳能电池单元是指，例如在投入真空层压处理之前已经通过钎焊料、导电性粘合剂将翼片线牢固地连接于太阳能电池单元的状态；临时粘接有翼片线的太阳能电池单元是指，例如通过导电性粘合剂的粘合力在常温下能够重新粘接的程度粘附有翼片线的状态。
以下，对能够在本发明中使用的真空层压机的一个实例进行说明。如图2所示，真空层压机10由用于形成层叠处理空间的不锈钢等金属制的主体11和覆盖在该主体11上密封层叠处理空间的硅橡胶板等柔软性盖体12构成。在主体11的外周壁11a的内侧形成有倾斜面11b，在减压时柔软性盖体12沿着该倾斜面11b发生变形。此外，在主体11设置有排气口11c，该排气口11c与真空泵（未图示）相连。
接着，对真空层压处理进行具体地说明。
首先，在真空层压机10的主体11的内底铺上剥离片材13，在其上将组件基板1、第一密封树脂片材2′、在设置于受光面的表面电极连接或临时粘接有翼片线的太阳能电池单元3、第二密封树脂片材4′及保护片材材5对齐位置后进行层叠。在该层叠体上放置另一剥离片材14，再盖上柔软性盖体12。此时，可以使用上述的太阳能电池组件用带保护层的密封树脂片材来代替第二密封树脂片材4′及保护片材5。
接着，将真空层压机10投入到加热炉（未图示）中，一边加热至密封树脂软化或熔融的温度，一边从排气口11c将层叠处理空间内抽成真空。由此，柔软性盖体12对层叠体加压，完成真空层压处理，得到太阳能电池组件。该真空层压处理时，临时粘接的翼片线被正式连接。
实施例
以下，通过实施例对发明进行具体地说明。
实施例1～2和比较例1～3
（1）密封树脂片材的制作
将表1所述的配合量的酯多元醇聚氨酯（エラストランＥＴＨＤ９５Ａ、ＢＡＳＦジャパン（株））及醚多元醇聚氨酯（エラストランＥＴ３７０、ＢＡＳＦジャパン（株））、0.5质量份的环氧系硅烷偶联剂（KBM-403，信越化学工业（株））使用四氢呋喃溶解并共混，通过流延法制成0.4mm厚的密封树脂片材。应予说明，比较例1中，作为密封树脂使用厚度0.5mm的EVA树脂片材。
（2）太阳能电池组件的制作
在真空层压机（1016S，日清紡メカトロニクス（株））内配置厚度3mm的玻璃组件基板，在其上依次层叠上述的（1）中制作的密封树脂片材（第一密封树脂片材）、在位于受光面的铝表面电极上通过环氧系热固性导电粘合剂临时粘接有钎焊料被覆铜翼片线的厚度180μm的太阳能电池单元（多晶Si单元：IM12525，Motech（株））、上述的（1）中制作的密封树脂片材（第二密封树脂片材）、及厚度230μm的聚酯保护片材（BS-SP，凸版印刷（株）），以在150℃的加热炉中对层叠体施加0.1MPa的压力的方式进行5分钟的真空层压处理，从而制作太阳能电池组件。
实施例3
（a）带保护层的密封树脂片材的制作
在单面形成有粘合层的聚酯保护片材（BS-SP，凸版印刷（株））上，与实施例1同样地对共混聚合物进行挤出成形，从而制作带保护层的密封树脂片材。
（b）太阳能电池组件的制作
在太阳能电池单元上，层叠上述的（a）的带保护层的密封树脂片材，以此代替层叠实施例1的（1）的密封树脂片材（第二密封树脂片材）及保护片材，除此以外，与实施例1同样地制作太阳能电池组件。
实施例4
代替实施例1的第一密封树脂片材，而使用比较例1中使用的EVA树脂片材，除此以外，与实施例1同样地制作太阳能电池组件。
＜评价＞
（粘合力）
对于实施例1～4及比较例1～3中得到的太阳能电池组件，于真空层压后及在温度85℃、湿度85%的环境下保存1000小时后，依据JIS-K6854-2，以50mm/分钟的剥离速度进行180度剥离试验，测定对玻璃组件基板的粘合力。将所得的结果示于表1中。
（耐腐蚀性）
对于实施例1～4及比较例1～3中得到的太阳能电池组件，在温度85℃、湿度85%的环境下保存1000小时后，利用光学显微镜目视观察太阳能电池单元的铝表面电极是否发生腐蚀（变色）。将所得的结果示于表1中。
（耐燃烧性）
将实施例1～4及比较例1～3中得到的密封树脂片材切割成宽13mm、长125mm，依据UL94标准，观察在接触火10秒钟这样的条件下是否燃烧。将所得的结果示于表1中。
表1
由表1可知，使用以30：70～50：50的质量比含有酯多元醇聚氨酯和醚多元醇聚氨酯的共混聚合物作为第一及第二密封树脂层的密封树脂的实施例1～3的太阳能电池组件，即使在温度85℃、湿度85%的环境下保存1000小时后，粘合力的降低也得到抑制，也没有发生腐蚀。此外，耐燃烧性也良好。另外，除使用EVA树脂层作为受光面侧的第一密封树脂层以外，与实施例1同样地制作的实施例4的太阳能电池组件也显示出良好的结果，由此可知，只要对至少保护片材侧的第二密封树脂层使用以30：70～50：50的质量比含有酯多元醇聚氨酯和醚多元醇聚氨酯的共混聚合物即可。
与此相对，比较例1及2的太阳能电池组件中，作为密封树脂使用的共混聚合物的酯多元醇聚氨酯和醚多元醇聚氨酯在30：70～50：50的质量比的范围以外，因此粘合力显著降低。另外，使用EVA作为密封树脂的比较例3的太阳能电池组件，存在耐腐蚀性和耐燃烧性方面的问题。
产业实用性
本发明的太阳能电池组件使用显示出良好的粘合力、难水解性（换言之，实质上抑制电极的腐蚀的性质）和良好的耐燃烧性的，规定的共混比的酯多元醇聚氨酯和醚多元醇聚氨酯的热塑性共混聚合物作为密封树脂。因此，本发明的太阳能电池组件可以长时间地维持初始性能，而且作为显示良好的耐燃烧性的太阳能电池组件是有用的。
Claims (9)
1.太阳能电池组件，其是将组件基板、第一密封树脂层、连接有翼片线的太阳能电池单元、第二密封树脂层及保护片材层叠而成的太阳能电池组件，其特征在于，
该第二密封树脂层由包含具有酯系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂和具有醚系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂的共混聚合物形成，且该共混聚合物中具有酯系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂与具有醚系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂的共混质量比为20：80～50：50。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其中，该第一密封树脂层由包含具有酯系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂和具有醚系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂的共混聚合物形成，且该共混聚合物中具有酯系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂与具有醚系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂的共混质量比为30：70～50：50。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池组件，其中，第二密封树脂层及保护片材是预先一体化而成的带保护层的密封树脂片材。
4.根据权利要求1或2所述的太阳能电池组件，其中，翼片线通过导电性粘合剂接合至设置于太阳能电池单元的受光面的表面电极。
5.制造方法，其是向真空层压机中投入将组件基板、第一密封树脂片材、连接或临时粘接有翼片线的太阳能电池单元、第二密封树脂片材及保护片材层叠而成的层叠体，利用真空层压处理将该层叠体一并一体化，从而制造权利要求1所述的太阳能电池组件的方法，其特征在于，
作为第二密封树脂片材，使用由包含具有酯系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂和具有醚系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂的共混聚合物形成、且该共混聚合物中具有酯系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂与具有醚系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂的共混质量比为20：80～50：50的密封树脂片材。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其中，作为第一密封树脂片材，使用由包含具有酯系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂和具有醚系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂的共混聚合物形成、且该共混聚合物中具有酯系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂和具有醚系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂的共混质量比为30：70～50：50的密封树脂片材。
7.根据权利要求5或6所述的制造方法，其中，作为第二密封树脂片材及保护片材使用预先一体化而成的带保护层的密封树脂片材。
8.太阳能电池组件用密封树脂片材，其是由包含具有酯系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂和具有醚系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂的共混聚合物形成的太阳能电池组件用密封树脂片材，其特征在于，该共混聚合物中具有酯系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂与具有醚系多元醇单元的热塑性聚氨酯树脂的共混质量比为20：80～50：50。
9.太阳能电池组件用带保护层的密封树脂片材，其特征在于，在保护片材上层叠有权利要求8所述的太阳能电池组件用密封树脂片材。
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