CN102956729B

CN102956729B - 光学微结构保护膜

Info

Publication number: CN102956729B
Application number: CN201110247914.4A
Authority: CN
Inventors: 陈信元; 谢育芸; 廖正伦
Original assignee: YINGTAO SCIENCE AND Technology Co Ltd
Current assignee: YINGTAO SCIENCE AND Technology Co Ltd; Entire Technology Co Ltd
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2015-04-29
Anticipated expiration: 2031-08-26
Also published as: CN102956729A

Abstract

本发明关于一种光学微结构保护膜，其包含有一本体以及多个微结构单元，所述本体是具有至少一表面，所述多个微结构单元是阵列排列设置于所述至少一表面上；每一所述微结构单元是具有一多边形形状的一底面，且所述底面是与所述表面相结合，各微结构单元为具有一凹陷区的一多边形角锥结构，所述多边形角锥限定有一顶点，所述凹陷区以所述顶点为球心，且限定有一半径的球状结构，使所述凹陷区形成有一低点于所述微结构单元上，所述低点与所述底面相距为一第二距离，而所述半径与所述第二距离之和为一第一距离，所述第二距离与所述第一距离之比值范围介于0.1至0.8之间。

Description

光学微结构保护膜

技术领域

本发明关于一种光学微结构保护膜，尤指一种可适用于太阳能电池模组的光学微结构保护膜，所述光学微结构保护膜通过特殊的微结构设计来减少模组内部的气体产生，并且改善滚轮脱膜性不佳的问题，提升产品合格率与生产率。

背景技术

请参阅图1及图2所示，传统太阳能电池的光学保护膜是位于一玻璃基板70以及一背板材料80之间，且三者是相互紧密贴合，在封装制程中，所述光学保护膜与玻璃基板70之间封装排气很容易产生气体90，若气体90产生时将产生以下问题：

1.使光学保护膜内部含有水气渗入造成元件短路，影响整体光电转换效率。

2.造成光学保护膜的空洞化，降低吸震、抗冲击效果，当太阳能电池模组受外力作用时易有破裂、损坏的风险。

3.前面板、电池晶片(cell)以及背板之间产生剥离(delamination)问题。

为改善上述缺点，于是有光学保护膜制造商用乙烯-醋酸乙烯酯(Ethylene-vinylacetate copolymer，EVA)光学保护膜表面进行结构设计，请参阅图1及图2所示，所述EVA光学保护膜表面上成型有突出的微结构91、92，封装过程产生的气体可利用微结构91、92在树脂熔融状态下进行与玻璃基板或是太阳能晶片的层压程序时生成的孔隙进行排气。然而，根据图12所示，微结构91的孔隙若在树脂熔融状态而仍无法形成通道时，其排气效果仍然不甚理想。此外，微结构91可能造成EVA光学保护膜生产过程的脱膜性不佳，导致EVA光学保护膜的成型率降低，影响生产合格率。为改善脱膜性，往往需降低生产机数并提高收卷张力，这样则影响生产率以及造成后续EVA光学保护膜热收缩的问题。

美国第7,851,694专利公开一种传统太阳能电池的光学保护膜，微结构由多个微突块构成，微结构之间并形成间距，然而在熔融状态这些孔隙容易因熔融变形而消失，无法作为气体的排气通道。

发明内容

本发明人鉴于传统太阳能电池的光学保护膜的诸多缺点，改良其不足与缺失，进而发明出一种光学微结构保护膜及具有光学微结构保护膜的太阳能电池模组的制作方法。

为达成上述目的，本发明提供一种光学微结构保护膜，其由热塑性聚合物所构成，所述光学微结构保护膜包括：

一本体，是具有至少一表面；

多个微结构单元，以阵列排列设置于所述本体的至少一表面，每一所述微结构单元是具有一多边形形状的一底面，且所述底面是与所述表面相结合，各微结构单元为具有一凹陷区的一多边形角锥结构，所述多边形角锥限定有一顶点，所述凹陷区以所述顶点为球心，且限定有一半径(R)的球状结构，使所述凹陷区形成有一低点在所述微结构单元上，所述低点与所述底面相距为一第二距离(H2)，而所述半径(R)与所述第二距离(H2)之和为一第一距离(H1)，所述第二距离与所述第一距离之比值(H2/H1)范围介于0.1至0.8之间。

优选地，所述微结构单元其为四角锥结构，所述微结构单元具有相对应的两个第一接触端以及两个第二接触端。

优选地，所述微结构单元其为三角锥结构，所述微结构单元具有相对应的一第一接触端、一第二接触端以及一第三接触端，而所述第三接触端位于所述第一接触端以及所述第二接触端之间。

优选地，所述凹陷区的体积(Vp)范围是介于以所述半径(R)形成的球体体积0.05倍至0.4倍之间。

优选地，所述多个微结构单元更包含一第三距离(H3)，所述第三距离的长度范围介于所述第一距离以及所述第二距离差值(H1-H2)的0.2至0.9倍之间。

优选地，所述凹陷区邻靠所述底面的表面形状为一多边曲面形状。

优选地，所述凹陷区的体积(Vp)与所述微结构单元的体积(Vt)的比值被定义为一孔隙率，所述孔隙率为36％至80％之间。

优选地，所述多边形角锥由所述顶点延伸至所述底面的多边形顶点限定有一边长，所述半径与所述边长的比值介于0.5及10之间。

本发明另提供一种具有光学微结构保护膜的太阳能电池模组的制作方法，其包括下列步骤：

提供一前保护板、至少一光学微结构保护膜、一太阳能晶片以及一背保护板，所述光学微结构保护膜更包括：一本体以及多个微结构单元，所述本体具有至少一表面，多个微结构单元以阵列排列设置于所述本体的至少一表面，每一所述微结构单元是具有一多边形形状的一底面，且所述底面是与所述表面相结合，各微结构单元为具有一凹陷区的一多边形角锥结构，所述多边形角锥限定有一顶点，所述凹陷区以所述顶点为球心，且限定有一半径(R)的球状结构，使所述凹陷区形成有一低点于所述微结构单元上，所述低点与所述底面相距为一第二距离(H2)，而所述半径(R)与所述第二距离(H2)之和为一第一距离(H1)，所述第二距离与所述第一距离之比值(H2/H1)范围介于0.1至0.8之间；

依序贴合所述前保护板、所述光学微结构保护膜、所述太阳能晶片以及所述背保护板，以形成一太阳能电池层压单元；

置入所述太阳能电池层压单元至一加热板上；

通过所述加热板加热所述太阳能电池层压单元；

利用一大气压力压合所述太阳能电池层压单元且所述加热板持续加热，以形成所述具有光学结构保护膜的太阳能电池模组。

优选地，所述光学微结构保护膜的材质为乙烯-醋酸乙烯酯(Ethylene-vinyl acetatecopolymer，EVA)共聚物。

本发明的光学微结构保护膜是可应用于各类物品的封装制程，通过其表面的微结构单元，在封装物品的过程中可使水蒸气排出的表面积增加，在制程中可显著地提升其排气效果，有效改善封装过程中产生气体的问题，并可具有更佳的脱膜性，进而提高所封装产品的生产合格率与生产率，因此具有生产成本低的优势。本发明可应用于太阳能电池模组的封装制程或其他元件封装领域，也可针对市场趋势或客户需求进行表面结构客制化设计或改良，因此本发明确实具有其实用性及前瞻性，有利于相关产业的发展。

附图说明

图1为现有技术的太阳能电池光学微结构保护膜位于玻璃基板与背板材料之间的实施状态俯视图。

图2为与图1相对应的实体照片参考图。

图3为本发明的光学微结构保护膜的立体外观图。

图4为本发明的光学微结构保护膜的微结构单元及本体的立体外观图。

图5为本发明的光学微结构保护膜的微结构单元及本体的侧视平面图。

图6为本发明的光学微结构保护膜的微结构单元的一实施例的立体外观图。

图7为本发明的光学微结构保护膜的微结构单元的另一实施例的立体外观图。

图8为本发明的光学微结构保护膜的微结构单元的又一实施例的立体外观图。

图9为本发明的光学微结构保护膜位于前保护板及背保护板之间的一实施状态侧视图。

图10为本发明的光学微结构保护膜位于前保护板及背保护板之间的另一实施状态侧视图。

图11为本发明的光学微结构保护膜位于前保护板及背保护板之间的又一实施状态侧视图。

图12为本发明的光学微结构保护膜的微结构单元的一实施例的实施状态立体图。

图13为本发明的光学微结构保护膜的微结构单元的另一实施例的实施状态立体图。

图14为本发明的光学微结构保护膜的微结构单元的又一实施例的实施状态立体图。

图15为本发明的光学微结构保护膜位于前保护板与后保护板之间的实施状态俯视图。

图16为与图15相对应的实体照片参考图。

附图标记说明：10-本体；100-表面；11-微结构单元；11a-微结构单元；11b-微结构单元；A-第一接触端；B-第二接触端；H1-第一距离；H2-第二距离；H3-第三距离；L-边长；P-低点；R-半径；S-球状外表；20-玻璃板；30-TPT膜；40-前保护板；50-太阳能晶片；60-背保护板；70-玻璃基板；80-背板材料；90-气体；91-微结构；92-微结构。

具体实施方式

以下通过图式以及优选的实施例，进一步阐述本发明为达上述目的所使用的技术手段。

请参照图3所示，本发明提供一种光学微结构保护膜，其由热塑性聚合物所构成，其中所述热塑性聚合物可为乙烯-醋酸乙烯酯聚合物；所述光学微结构保护膜包括一本体10以及复数微结构单元11，所述本体10具有至少一表面100，于优选的实施例中，所述多个微结构单元11是阵列排列设置于所述本体10的所述至少一表面100上，每一微结构单元11分别具有一多边形形状的一底面，且所述底面与本体10的所述至少一表面100相结合。

请参阅图4及图5所示，各微结构单元11为具有一凹陷区的一多边形角锥，所述多边形角锥限定有一顶点，所述凹陷区以所述顶点为球心，且限定有一半径(R)的球状表面结构(S)，请进一步参考图6所示，所述多边形角锥由所述顶点延伸至所述底面的多边形顶点限定有一边长(L)，所述半径(R)与所述边长(L)的比值介于0.5及10之间。所述球状表面结构(S)使所述凹陷区形成有一低点(P)于所述微结构单元上，所述低点(P)与所述底面相距为一第二距离(H2)，而所述半径(R)与所述第二距离(H2)之和为一第一距离(H1)，所述第二距离与所述第一距离的比值(H2/H1)范围介于0.1至0.8之间；此外，所述凹陷区的体积(Vp)范围是介于以所述半径(R)形成的球体体积0.05倍至0.4倍之间。所述多个微结构单元11并且分别至少具有一第一接触端(A)以及一第二接触端(B)，所述第一接触端(A)以及第二接触端(B)相互延伸至所述低点(P)而相互连接。

所述多个微结构单元11更包含一第三距离(H3)，所述第三距离的长度范围介于所述第一距离以及所述第二距离的差值(H1-H2)的0.2至0.9倍之间，在优选的实施例中，所述第三距离的长度是可介于所述第一距离H1以及所述第二距离H2的差值的0.25至0.8倍，尤其是0.3至0.7倍。此外，令所述凹陷区的体积(Vp)与每一微结构单元11的体积(Vt)的比值为一孔隙率，所述孔隙率为36％至80％。

请参考图6至图8所示，在优选的实施例中，各微结构单元11、11a、11b的具有多边形形状的底面可具有n个底边，其中n是为3至5(n＝3～5)，尤以n等于4(n＝4)为佳，即所述多边形形状是可为三角形(根据图6)、四角形(根据图7)或五角形(根据图8)，或是其他类似的形状。

请参阅图9至图11所示，本发明另提供一种具有光学微结构保护膜的太阳能电池模组的制作方法，其包括下列步骤：

(a)、提供一前保护板40、至少一如前所述的光学微结构保护膜、一太阳能晶片50以及一背保护板60；

(b)、依序贴合所述前保护板40、所述光学微结构保护膜、所述太阳能晶片50以及所述背保护板60，以形成一太阳能电池层压单元；

(c)、置入所述太阳能电池层压单元至一加热板上；

(d)、通过所述加热板加热所述太阳能电池层压单元；以及(e)、利用一大气压力压合所述太阳能电池层压单元且所述加热板持续加热，而形成所述具有光学结构保护膜的太阳能电池模组。

其中，请参阅图9及图10所示，各微结构单元11是设置所述本体的其中一表面，可位于前保护板40与本体之间或者可位于太阳能晶片50与本体之间；又请参阅图11所示，各微结构单元11是设置所述本体的二表面，位于前保护板40与本体之间以及位于太阳能晶片50与本体之间。

请参阅图12至图14所示，真空层压机对光学微结构保护膜与太阳能晶片50进行层压贴合的过程中，微结构单元内部的水蒸气会扩散至所述光学微结构保护膜中并朝其微结构单元11、11a、11b之间表面处及相邻微结构单元11、11a、11b之间的空隙处扩散而排出，所述多个微结构单元11、11a、11b的球状表面结构具有增加微结构单元11、11a、11b的表面积的效果，且由于微结构单元11、11a、11b是为连续且对齐排列地成型于本体表面上，因此，各球状表面结构S所形成的凹状结构会呈现类似通道(channel)的效果，其中，每一个微结构单元中心内部的水气可透过各球状表面结构S提高排放水气效率，由此使样品的贴合过程完毕后，能够减少样品内部气体的产生，请再参考图15及图16所示，当玻璃板20、光学微结构保护膜以及聚氟乙烯复合膜(TPT)30三者依序相互贴合时，证明本发明的光学微结构保护膜可达到无气体产生的极佳效果。

通过上述制造方法所完成的太阳能电池模组的结构，其中前保护板40与背保护板60可为玻璃基板。在优选的实施例中，所述太阳能电池层压单元是具有二相对的如前所述的光学微结构保护膜，所述太阳能晶片50则介于所述二光学微结构保护膜之间，且光学微结构保护膜的各微结构单元11是可朝向所述太阳能晶片50；进一步而言，所述利用一大气压力压合所述太阳能电池层压单元并且持续对所述太阳能电池层压单元进行加热的步骤中，是透过加热以将位于所述光学微结构保护膜的多个微结构单元11与所述太阳能晶片50之间的气体朝太阳能电池层压单元的外部排放。

以下是对本发明的光学微结构保护膜进行剥离力测试(peeling strength)以及排气率测试，并分析数据结果以进一步具体例示本发明的功效。

实施例1：本发明的光学微结构保护膜的剥离力测试过程

一、欲测试的样品的制备过程如下：

1.准备一玻璃板，利用异丙醇[isopropanol，IPA(试药级)]清洗所述玻璃板两侧，再以无尘布拭干；

2.将所述玻璃板置于一离型纸上，且玻璃板的一侧边需与所述离型纸的一侧边对齐；

3.准备本发明的光学微结构保护膜并裁切成1”×12”(英寸)尺寸，将所述光学微结构保护膜置于所述玻璃板上；

4.在玻璃板及光学微结构保护膜之间且与玻璃板的一末端相距约1/2”(英寸)处置放一小片的离型纸；

5.准备一聚氟乙烯复合膜(TPT)并裁切成1”×12”(英寸)尺寸，将所述TPT片置于所述EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)片上，构成一组合；

6.置放一张可覆盖所述组合的整体的离型纸；

7.依产品测试所需的封装条件，对所述组合在一温度下进行加热一段时间，于本实施例中，是对所述组合于150℃下进行加热10分钟；

8.加热完成后即为封装结束，将所述组合冷却至室温；

9.将所述组合置于一裁切板上，所述玻璃板是朝下，而所述TPT片朝上；

10.使用尺规工具及笔，于所述组合边缘标记三个点，且三点间隔为1/2”(英寸)，并由所述组合底端开始标记；

11.利用刀具将封装完成的所述组合由其顶端至底端进行裁切，并且必须将超过玻璃板尺寸的多余的光学微结构保护膜切除，且裁切处必须确实横跨所述玻璃板，而可获得二组宽度为1/2”(英寸)且呈直条状的样品；

12.自各样品顶端施一力道以将光学微结构保护膜与玻璃板拉开，直到光学微结构保护膜与玻璃板之间因紧密附着而产生一阻力，使得两者无法顺利被拉开为止，接着再使用刀具从光学微结构保护膜及玻璃板之间的分离处所标记的点上刷划过。

二、对样品进行剥离力测试的过程如下：

1.将样品置于拉伸试验机上，并将样品夹紧；

2.采用标准的拉伸试验方法，测试中所使用的拉伸速度为200毫米/分，并同时量测样品的宽度(W)，接着便可开始进行测试；

3.测试结束后，分析其拉伸强度；

4.各样品经过一连串拉伸测试后，再计算出其平均拉伸剥离力(F)以及粘着强度(adhesion strength)，粘着强度是为平均剥离力/样品宽度(F/W)。

实施例2：本发明的光学微结构保护膜的排气率测试过程

一、欲测试的样品的制备过程如下：

1.取一面积为10公分×10公分的光学微结构保护膜，将所述光学微结构保护膜设置于一面积为10公分×10公分的前面板以及一面积为10公分×10公分的背板材料之间，其中所述前面板是为玻璃材质；

2.以真空层压机对所述光学微结构保护膜、前面板及背板材料进行贴合，在此实施例中，在150℃的处理环境下，抽真空5至10分钟，接着引入一大气压以进行贴合，贴合所需时间10至15分钟，以形成一样品；

3.贴合完成后，令封装后的样品总面积为A1，令封装后在层状结构之间所产生的气体(利用肉眼目测可观察)的总面积为A2，气体率是等于样品总面积除以气体的总面积的百分比率，是可利用如下式表示：(A2/A1)×100％，而排气率是可以如下式表示：1-(A2/A1)×100％。

实施例3：本发明的光学微结构保护膜的剥离力及排气率的测试结果

如表1、表2及表3所示，分别为具有不同微结构单元11、11a、11b的光学微结构保护膜的各项性质数据比较表，是比较分析各样品的排气率、剥离力、结构成型率、产品合格率(又可为全宽幅成型率)以及生产机数等性质差异。

表1具有近似三角锥形(n＝3)的微结构单元的光学微结构保护膜进行各项测

试的分析结果表

注：◎：90％以上；○：80～90％；△：70～80％；X：70％以下

表2具有近似四角锥形之微结构单元的光学微结构保护膜进行各项测试的分析结果表

注：◎：90％以上；○：80～90％；△：70～80％；X：70％以下

表3具有近似五角锥形(n＝5)之微结构单元的光学微结构保护膜进行各项测

试的分析结果表

注：◎：90％以上；○：80～90％；△：70～80％；X：70％以下

基于以上所述，本发明的光学微结构保护膜是可应用于各类物品的封装制程，通过其表面的微结构单元11、11a、11b，在封装物品的过程中可使水蒸气排出的表面积增加，进而大幅减少气体的产生。在优选的实施例中，本发明的光学微结构保护膜是可应用于太阳能电池模组的封装制程。由上述测试数据可知，这类具有创新微结构单元的光学微结构保护膜，是具有优良排气性，能提高生产合格率与生产率，因此具有生产成本低的优势。

本发明另提供一种太阳能电池模组，其包括如前所述的光学微结构保护膜，且可以是由前述的太阳能模组的制作方法所制成的。

以上所述仅是本发明的优选的实施例而已，并非对本发明有任何形式上的限制，虽然本发明已以优选的实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识的人，在不脱离本发明技术方案的范围内，应当能利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰或等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单的修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种光学微结构保护膜，由热塑性聚合物所构成，其中，所述光学微结构保护膜包括：

一本体，具有至少一表面；

多个微结构单元，以阵列排列设置于所述本体的至少一表面，每一所述微结构单元具有一多边形形状的一底面，且所述底面与所述表面相结合，各微结构单元为具有一凹陷区的多边形角锥结构，所述多边形角锥限定有一顶点，所述凹陷区以所述顶点为球心，且限定有一半径(R)的球状结构，使所述凹陷区于所述微结构单元上形成有一低点，所述低点与所述底面相距第二距离(H2)，而所述半径(R)与所述第二距离(H2)的和为第一距离(H1)，所述第二距离与所述第一距离的比值(H2/H1)范围介于0.1至0.8之间；

其中所述凹陷区的体积(Vp)范围介于以所述半径(R)形成的球体体积的0.05倍至0.4倍之间；

其中所述多边形角锥由所述顶点延伸至所述底面的多边形的顶点限定有一边长，所述半径与所述边长的比值介于0.5及10之间。

2.如权利要求1所述的光学微结构保护膜，其中所述微结构单元为四角锥结构，所述微结构单元具有相对应的两个第一接触端以及两个第二接触端。

3.如权利要求1所述的光学微结构保护膜，其中所述微结构单元为三角锥结构，所述微结构单元具有相对应的一第一接触端、一第二接触端以及一第三接触端，而所述第三接触端位于所述第一接触端以及所述第二接触端之间。

4.如权利要求3所述的光学微结构保护膜，其中所述多个微结构单元还包含一第三距离(H3)，所述第三距离(H3)是所述第一接触端(A)与所述低点(P)两者于高度方向上的距离，所述第三距离的长度范围介于所述第一距离以及所述第二距离差值(H1-H2)的0.2至0.9倍之间。

5.如权利要求1所述的光学微结构保护膜，其中所述凹陷区靠近所述底面的表面形状为多边曲面形状。

6.如权利要求1所述的光学微结构保护膜，其中所述凹陷区的体积(Vp)与所述微结构单元的体积(Vt)的比值被定义为孔隙率，所述孔隙率为36％至80％之间。