CN103963212A - 太阳能电池组件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种太阳能电池组件的制造方法，其包括将复数个以连接片相互连接的太阳能电池片放置于具有复数个铸模的注塑模具内，使得所述复数个太阳能电池片分别位于所述复数个铸模中；在加热条件下，将注塑材料注入所述复数个铸模内，以将所述复数个太阳能电池片密封包覆于所述注塑材料中，其中所述注塑材料是选自由乙烯-醋酸乙烯酯、聚硅氧和聚乙烯醇缩丁醛所组成的群组；自所述注塑模具取出经密封包覆的复数个太阳能电池片；和将基板和背板分别贴合至所述经密封包覆的复数个太阳能电池片的两侧。

Description

太阳能电池组件的制造方法
技术领域
本发明有关一种太阳能电池组件的制造方法，尤其是一种以热注塑法取代层压法的太阳能电池组件的制造方法。
背景技术
太阳能电池具有环保、节能的功效，已渐渐广泛使用于日常生活中。太阳能电池大多由单晶硅或多晶硅材料制成，由于其薄而脆，不能经受较大力的撞击，且太阳能电池的电极不能长期裸露使用和单一太阳能电池的工作电压低等原因，需将多个单一太阳能电池片以串、并联连接，并严密封装成太阳能电池组件，才能使之成为一个能独立作为电源使用的单元。
现有的太阳能电池组件的制造方法大多相同，其包括使用如铜箔的导电材所构成的连接片将多个太阳能电池片以不连续的串接方式，串焊成一排电池片组；将多排电池片组并排以形成太阳能电池片数组；自下而上将前基板，如玻璃、封装材料、太阳能电池片数组、封装材料和背基板，如复合氟塑料膜(TPT)迭合在一起并放入真空层压机(laminator)内；以真空层压法将层压机的下腔室抽真空，再加压加热，将玻璃基板/封装材料/太阳能电池片数组/封装材料/背基板热压合为一体，成型后取出；然后再加装金属制的外框，以制成太阳能电池组件。
习知的层压法是利用加热、加压的方式将组件一体化，但是在加压的过程中容易造成太阳能电池片的变形、破损和隐裂。此外，在层压制程中，乙烯-醋酸乙烯酯之封装材料会因为置放于120°C以上的加热环境产生软化现象，而导致平行排列整齐的太阳能电池片数组产生重迭，造成组件功率不佳。再者，目前常用于太阳能电池组件中的透明钢化玻璃基板的厚度通常大于3.2毫米以上，且钢化制程后的基板表面平整度常不佳，如利用两片此种钢化玻璃以层压法制作太阳能电池组件时，除了容易因为玻璃本身的重量外，还会因为玻璃表面的平整度度不佳，而造成迭层时厚度仅有约180至200微米的电池片产生破裂。因此，习知的层压法不适合使用透明的玻璃背基板来封装，更不适用于大尺寸的太阳能电池封装。另外，使用层压法在铺设封装材料时多由人工进行，由于人工操作的不精确，容易产生气泡，使得产品的一致性较差，质量不稳定，还会发生浪费材料、环境污染等情况，且以人工操作的生产效率不佳。
此外，大尺寸太阳能电池，通常是指组件面积大于1平方米以上的太阳能电池的需求日益增加。有鉴于此，本发明即针对前述问题所为的研发成果。本案发明人发现使用热注塑法来取代层压法，搭配使用特定的设备和封装材料，可避免人工操作产生的误差，大幅提升制程的生产效率，有效降低太阳能电池片的微隐烈发生的不良率，并提高太阳能电池组件的寿命，适合用于制造大尺寸且薄型化的太阳能电池，以符合现今需求。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种产品一致性高、质量稳定且寿命较长的太阳能电池组件的制造方法。
本发明方法是使用热注塑法取代习知的层压法来进行封装，特别适合用于制造大尺寸的太阳能电池。使用本发明的技术方案后，所得太阳能电池组件中的太阳能电池片的破损率大幅下降，太阳能电池组件的电性能也提高，从而延长使用寿命。此外，本发明使用热注塑法和特定的封装材料，通过自动化的注塑模具以将太阳能电池片密封包覆于封装材料内，由于使用自动化的机器生产，产品的一致性较好，产品质量稳定，且大幅提高生产效率，封装成本较低，使产品更具市场竞争力。
附图说明
图1A和图1B显示适合用于本发明方法中的注塑模具。
具体实施方式
于本文中，除非特别限定，单数形「一」和「所述」亦包括其附复数形。本文中任何和所有实施例和例示性用语(「例如」和「如」)目的仅为了更加突显本发明，并非针对本发明的范围构成限制，本案说明书中的用语不应被视为暗示任何未请求的组件可构成实施本发明时的必要组件。
本发明太阳能电池组件的制造方法包括以下步骤：
将复数个以连接片相互连接的太阳能电池片放置于具有复数个铸模的注塑模具内，使得所述复数个太阳能电池片分别位于所述复数个铸模中；
在加热条件下，将注塑材料注入所述复数个铸模内，以将所述复数个太阳能电池片密封包覆于所述注塑材料中，其中所述注塑材料是选自由乙烯-醋酸乙烯酯、聚硅氧和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)所组成的群组；
自所述注塑模具取出经密封包覆的复数个太阳能电池片；和
将基板和背板分别贴合至所述经密封包覆的复数个太阳能电池片的两侧。
本发明方法另包含在注入注塑材料之前，或在取出经密封包覆的复数个太阳能电池片之后，以连接线将多个由复数个太阳能电池片所形成之太阳能电池片串连接。
以下，利用本发明的较佳实施态样来说明本发明。
在本发明中，注塑模具和铸模的形状和尺寸是本领域的技术人员可基于本发明所例示者所轻易了解和变化者，较优选是配合太阳能电池片的形状和尺寸而定，且可由如热塑性塑料、热固性塑料或金属等材料所制成。在本发明中，注塑模具优选是固定在水平或垂直位置。
图1A和图1B显示适合用于本发明方法中的注塑模具。
如图1A所示，本发明的注塑模具10具有用于注入的浇道(runner)12、浇口(gate)14和铸模16a与16b，其中铸模16a是用于放置太阳能电池片20，而铸模16b是用于放置使太阳能电池片20相互连接的连接片(未显于于图中)。所述注塑模具10另包括加热、冷却和顶出装置(皆未显示于图中)，以利太阳能电池片20的成型和冷却脱模。
如图1B所示，本发明方法中的注塑步骤包含将装有太阳能电池片的模具10合起，并固定在垂直位置。在加热条件下，将注塑材料18经由浇道和浇口注入以充满铸模，保持在约1大气压之压力下以弥补材料收缩，充分冷却至室温，可使用如水等材料作为冷却剂来冷却模具，再将模具打开即可顶出完成品。
在本发明方法的注塑步骤中，加热条件包括两个加热阶段，第一阶段为低温注塑制程，和第二阶段为高温交联制程。在本发明中，低温注塑制程的温度范围为70°C至130°C，优选为100°C至120°C，而高温交联制程的温度范围为120°C至200°C，优选为140°C至180°C。
在本发明的一实施态样中，所述注塑步骤是在振动条件下进行。所述振动条件是选自由机械振动、声波振动、超声波振动和电磁振动所组成的群组，优选是使用超声波振动热注塑。振动条件是藉助外加力场，使注塑材料塑化更加完全且流动性增加，有较低的充模黏度，降低注塑压力，降低注入速度，减少所形成的内应力，且容易排除气体，有利于注塑材料包覆太阳能电池片，以提高产品质量，并延长注塑机使用寿命。
在本发明方法中所使用的太阳能电池片是本领域的技术人员所习知者。在本发明的一实施态样中，太阳能电池片是选自由单晶硅太阳能电池片、多晶硅太阳能电池片、非晶硅太阳能电池片、鉮化钾太阳能电池片、碲化镉太阳能电池片、铜铟硒太阳能电池片、铜铟镓硒太阳能电池片和染料敏化太阳能电池片所组成的群组。而各电池片组之间是由连接线串、并联汇集到引线端。
本发明方法中是使用选自由乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、聚硅氧和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)所组成的群组的封装材料，以将太阳能电池片藉由注塑材料密封包覆在基板和背板的中间。这些材料具有阻隔水气和加温交联后仍可透光等优点，适合用于本发明方法的注塑制程中作为注塑材料，且相对于丙烯-苯乙烯共聚物(AS)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等一般塑料具有抗水汽能力强、透光性高、电气的绝缘性佳、可耐酸碱溶液以及成型后具有一定的刚性等优点，特别适合用于制作大尺寸的太阳能电池，例如组件面积大于1平方米以上的太阳能电池。在本发明方法中所使用的基板和背板是本领域的技术人员所习知者，其独立例如但不限于由玻璃、高分子、塑料、不锈钢、铝和复合材料所制得。在本发明的一实施态样中，基板为玻璃基板，而背板为玻璃背板或高分子背板。
本发明方法在贴合基板和背板之前，可另包括以侧面密封材料封装太阳能电池的步骤，其中侧面密封材料例如但不限于选自由有机硅胶和丁基胶密封条所组成的群组。
本发明方法利用热注塑法来取代习知的层压法来进行太阳能电池的封装，不仅可减少太阳能电池片因加压可能造成的破损和隐裂，且以自动化生产可避免制程污染，产品的一致性较好，产品质量稳定，且提高了太阳能电池组件的生产效率、电性能和寿命，且特别适合用于制造大尺寸的太阳能电池组件。当制作可弯曲的太阳能电池组件时，也能避免电池片的变形或破裂。另外，本发明的制造方法能够使用透光率较佳的玻璃作为背板，以制得大尺寸的太阳能电池，以有效提升电池片的效率，且应用范围更广。
本发明一个或一个以上实施例的细节将于以下描述中予以阐述。根据这些描述和权利要求书，将可容易地了解本发明的其它特征、目的和优势。
实施例1
以连接片将复数个多晶硅太阳能电池片串焊成太阳能电池片串。将太阳能电池片串放置于具有复数个铸模的注塑模具内，使得复数个太阳能电池片和连接片分别位于铸模中。将注塑模具水平放置于超声波震荡机中，保持在约1大气压之压力下，将注塑模具加温至约80至100°C，将乙烯-醋酸乙烯酯注入复数个铸模内，维持约5至10分钟，然后加温至约130至150°C维持约3至5分钟，使得乙烯-醋酸乙烯酯产生熔融黏接和交联固化，固化后的乙烯-醋酸乙烯酯变成完全透明，具有相当高的透光性，以将太阳能电池片密封包覆起来。接着，将注塑模具放置于水中以充分冷却后，自注塑模具取出经密封包覆的太阳能电池片串。然后，以连接线将复数个太阳能电池片串连接在一起，再将玻璃基板和玻璃背板分别贴合至经密封包覆的复数个太阳能电池片的两侧，再加装金属边框，以制得太阳能电池组件。
本发明方法是利用热注塑方式，先将电池片一片一片地以注塑材料包覆起，不仅可以避免习知层压制程中，因上下两面压力因素而导致电池片受外力产生破裂，同时也可以避免组件制程中，连接片和连接线与电池片的电极接面因外拉扯而造成断裂或分离的状况，并且也能消除层压制程时，容易产生气泡的现象。
虽然已参考说明性实施例描述了本发明，但应理解，所属领域的技术人员可易于实现的任何修改或更改将属于本说明书和所附权利要求书的揭示内容的范围内。

Claims (12)

1.一种太阳能电池组件的制造方法，其包括以下步骤：
将复数个以连接片相互连接的太阳能电池片放置于具有复数个铸模的注塑模具内，使得所述复数个太阳能电池片分别位于所述复数个铸模中；
在加热条件下，将注塑材料注入所述复数个铸模内，以将所述复数个太阳能电池片密封包覆于所述注塑材料中，其中所述注塑材料是选自由乙烯-醋酸乙烯酯、聚硅氧和聚乙烯醇缩丁醛所组成的群组；
自所述注塑模具取出经密封包覆的复数个太阳能电池片；和将基板和背板分别贴合至所述经密封包覆的复数个太阳能电池片的两侧。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述注塑模具是固定在水平或垂直位置。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述加热条件包括两个加热阶段，第一阶段为低温注塑制程，和第二阶段为高温交联制程。
4.根据权利要求3所述的制造方法，其中所述低温注塑制程的温度范围为70°C至130°C，和所述高温交联制程的温度范围为120°C至200°C。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其中所述低温注塑制程的温度范围为100°C至120°C，和所述高温交联制程的温度范围为140°C至180°C。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述注塑步骤是在振动条件下进行。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述振动条件是选自由机械振动、声波振动、超声波振动和电磁振动所组成的群组。
8.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述太阳能电池片是选自由单晶硅太阳能电池片、多晶硅太阳能电池片、非晶硅太阳能电池片、鉮化钾太阳能电池片、碲化镉太阳能电池片、铜铟硒太阳能电池片、铜铟镓硒太阳能电池片和染料敏化太阳能电池片所组成的群组。
9.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述基板是选自由玻璃基板、高分子基板、塑料基板、不锈钢基板、铝基板和复合材料所组成的群组。
10.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述背板是选自由玻璃背板、高分子背板、塑料背板、不锈钢背板、铝背板和复合材料所组成的群组。
11.根据权利要求1所述的制造方法，其另包括以侧面密封材料封装所述太阳能电池。
12.根据权利要求11所述的制造方法，其中所述侧面密封材料是选自由有机硅胶和丁基胶密封条所组成的群组。
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