CN106024938B - 太阳能模组及其制造及返工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种具提升湿热测试的可靠度及改善返工良率的太阳能模组，包含一层基板、一层第一封装材、至少一个太阳能电池、一层第二封装材、一层缓冲材与一层背板。于模组返工时，该太阳能模组能有效降低外力对太阳能电池造成的损伤，进而提升返工的良率。
Description
技术领域
本发明是有关于一种太阳能模组，特别是一种太阳能模组的封装结构，以及该模组结构的制造方法与返工方法。
现有技术
请参阅图1，图1是一种现有的太阳能模组11的俯视图，一般而言，太阳能模组11正面是受光面，用以接受白天太阳光的照射，故该太阳能模组11的正面最上层通常是由透明的玻璃基板12组合而成，透过该玻璃基板12我们可以清楚的看见位于该玻璃基板12下方的复数个太阳能电池13所组成的数组；另外，配合客户及产品需求，于该太阳能模组11中也可以只配置一个太阳能电池。该复数个太阳能电池13彼此之间电性连接并整齐排列成数串，该复数个太阳能电池13的每串太阳能电池用焊带(图中未标示)进行连结，该复数个太阳能电池13将与透过玻璃基板12进入该太阳能模组11的太阳光进行光电反应，将太阳光转换成电能，最后输出以供日常生活使用。此外，通常该太阳能模组11周围还包含模组边框14与模组边框15，如图中所示，该些边框可由二个较短的模组边框14与二个较长的模组边框15框围而成，主要用以固定及保护该太阳能模组11，以便日后安装。
请参阅图2，图2是沿着图1中的太阳能模组11的A-A’假想线所绘制的模组截面图(图中未绘制模组边框)，通常该太阳能模组11是由多个部件组合而成，包含一层玻璃12、复数个太阳能电池13、一层背板24、一层乙烯-醋酸乙烯酯(Ethylene vinyl acetate，简称EVA)的封装材25以及一层乙烯-醋酸乙烯酯的封装材26等元件所组合而成，如图2所示，该些元件依照玻璃12、乙烯-醋酸乙烯酯的封装材25、复数个太阳能电池13、乙烯-醋酸乙烯酯的封装材26以及背板24的顺序叠合组成。其中该背板24是位于该太阳能模组11的背面，一般而言，该太阳能模组11的背面是非受光面，故该背板24主要是用来保护该复数个太阳能电池13以避免受到外力的破坏而造成损伤。另外，该背板24可以反射进入该太阳能模组11的太阳光，使太阳光与该复数个太阳能电池13再次进行光电反应，以提高该太阳能模组11的光电转换效率。一个好的太阳能背板24除了上述功能外，通常还具有高绝缘性、防水性、耐高压与耐老化等功能。
在前述玻璃12与该复数个太阳能电池13之间、以及该背板24与该复数个太阳能电池13之间还包含一种用于黏合的封装材25与封装材26，其中该封装材25及26的材质通常为EVA，该些封装材25及26除具有黏合固定的作用外，通常还具有防震耐冲击、高透光与绝缘保护等功能。上述层叠结构最后经高温压合后，即可完成该太阳能模组11。需要说明的是，在高温压合制程中，制程温度约为140～170℃，该封装材25与该封装材26将变成熔融状态，待冷却完成后，该两层封装材25及26便会交联固化，以固定该复数个太阳能电池13。此外，该太阳能模组11于完成后还需经过多道的测试检验，例如热循环测试、湿热测试以及机械荷重测试等，其中该项湿热测试用以测试太阳能模组11的耐候性，主要是将该太阳能模组11放置于温度85℃与相对湿度85％的试验环境中，使该模组长时间处于高温高湿的状态，进而测试该模组的抗水气能力与封装的可靠度，一般标准规范的测试时间为一千小时，于该测试结果中，该太阳能模组11的整体功率若衰减的越少，则代表该太阳能模组11的耐候性越好。随着太阳能技术的发展，各家厂商纷纷开发新产品，为彰显自家新产品的优异性与材料的耐候性，部分厂商的产品已宣称可通过三千小时以上的湿热测试，进而凸显自家产品与其它产品的差异性。而现有技术中的封装材EVA在经过湿热测试三千小时后，该太阳能模组的整体功率已衰减超过5％，不符合现在业界的期待与使用。此外，封装材EVA若曝露于具有水气的环境中，易发生水解而产生酸根，其中酸根会侵蚀太阳能模组的部件，使太阳能电池输出功率下降。
故封装材的选用与日后太阳能模组认证测试有极大的关系。随着技术的演进，业者渐渐改用聚烯烃(polyolefin)的材质来代替现有的EVA材质，主要是聚烯烃在经过湿热测试三千小时后，该太阳能模组的整体功率衰减不到5％，甚至在湿热测试六千小时后，该太阳能模组整体功率衰减仍小于5％，符合业界的期待。此外，该封装材聚烯烃不会水解产生酸根，故不会对太阳能电池造成损害。但太阳能模组除了湿热测试外，还有其它多项的检测，例如：外观瑕疵、电性连接以及封装材是否有气泡等，经检测判定质量不佳的太阳能模组通常会进行返工。于返工流程中，该太阳能模组需加热并撕除背板以进行部件替换，但往往因该背板与该太阳能模组彼此之间黏合的太紧，导致撕除时对太阳能电池造成损伤，进而无法顺利完成返工。然而，使用封装材材质为聚烯烃的太阳能模组较使用封装材材质为EVA的太阳能模组，在撕除背板时太阳能电池损伤更为严重，返工良率更低。
因此，申请人有鉴于现有技术的缺失，发明出本案「太阳能模组及其制造及返工方法」，以改善上述缺失。
发明内容
因此，为了改善太阳能模组的耐候性以及返工时的良率，本发明提供一种太阳能模组，该太阳能模组包含一基板、一第一封装材、至少一个太阳能电池、一第二封装材、一缓冲材与一背板，其中该缓冲材位于该第二封装材与该背板之间，分别具有与该第二封装材接合的一第一介面以及与该背板接合的一第二介面，该两个介面可避免太阳能模组于撕除背板时，在该至少一个太阳能电池与该第二封装材间形成断裂面，进而避免该至少一个太阳能电池受到外力破坏而造成损伤。
本发明的一面向提供一种太阳能模组，包含：一基板；一背板，平行于该基板；至少一个太阳能电池，位于该基板与该背板之间；一第一封装材，位于该基板与该至少一个太阳能电池之间；一第二封装材，位于该至少一个太阳能电池与该背板之间；以及一缓冲材，位于该第二封装材与该背板之间。
其中，该基板为一玻璃基板。
其中，该至少一个太阳能电池具有与该第二封装材接合的一黏合介面，该缓冲材分别具有与该第二封装材接合的一第一介面以及与该背板接合的一第二介面，其中该黏合介面的黏着力大于该第一介面或该第二介面的黏着力。
其中，该第一介面或该第二介面的黏着力大于25N/cm。
其中，该第一封装材或该第二封装材的材料选自聚烯烃(polyolefin)、离子聚合物为基底(Ionomer-based)材料或其组合。
其中，该缓冲材的材料选自乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、硅氧树脂(silicone)或其组合。
其中，该第二封装材的厚度介于150～300μm之间。
其中，该缓冲材的厚度介于150～300μm之间。
本发明的另一面向提供一种太阳能模组的制造方法，包含：设置一基板；设置一背板，平行于该基板；于该基板及该背板之间设置一第一封装材、至少一个太阳能电池、一第二封装材以及一缓冲材，以形成一层叠的结构；该层叠的结构依序为该基板、该第一封装材、该至少一个太阳能电池、该第二封装材、该缓冲材以及该背板；压合上述层叠的结构，以形成该太阳能模组。
本发明的又一面向提供一种太阳能模组的返工方法，包含：准备一太阳能模组，该太阳能模组包含一基板、一第一封装材、至少一个太阳能电池、一第二封装材、一缓冲材以及一背板；去除该太阳能模组的该背板的至少一部分；去除该太阳能模组的该缓冲材的至少一部分；去除该太阳能模组的该第二封装材的至少一部分；设置另一第二封装材至上述该第二封装材被去除处；设置另一缓冲材至上述该缓冲材被去除处；设置另一背板至上述该背板被去除处，以形成一层叠的结构；以及压合该层叠的结构，以完成返工该太阳能模组。
其中，于去除该太阳能模组的该第二封装材的至少一部分的步骤与设置另一第二封装材至上述该第二封装材被去除处的步骤之间，还包含去除该太阳能模组的该至少一个太阳能电池的步骤；以及设置至少另一个太阳能电池至该至少一个太阳能电池被去除处的步骤。
附图说明
本发明的实施例可由图式清楚的呈现，其中：
图1为一种现有的太阳能模组的俯视图；
图2为一种现有的太阳能模组的截面图；
图3为本发明太阳能模组的一种实施例的截面图；
图4为本发明太阳能模组的一种制作方法的流程；以及
图5为本发明太阳能模组的一种返工方法的流程。
【符号说明】
11、31 太阳能模组
12 玻璃基板
13、33 太阳能电池
14、15 模组边框
24、34 背板
25、26 封装材
32 基板
35 第一封装材
36 第二封装材
37 缓冲材
381 黏合介面
382 第一介面
383 第二介面
h1、h2、h3 厚度
S1～S7、R1～R8 步骤。
具体实施方式
本发明的实施例的详细描述如下所述，然而，除了该等详细描述之外，本发明还可以广泛地以其它的实施例来施行。亦即，本发明的范围并不受已提出的实施例所限制，而应以本发明提出的申请专利范围为准。
请参阅图3，为本发明的一实施例。图3与图2同为太阳能模组的截面图，但于叠层结构上有所差异，本发明的太阳能模组31具有一层基板32与一层背板34，于该基板32与该背板34之间具有复数个太阳能电池33，为了使上述元件能够顺利结合，故于该基板32与该复数个太阳能电池33之间填入了一层第一封装材35，与其相应的，于该复数个太阳能电池33与该背板34之间填入了一层第二封装材36，其中该第一封装材35与该第二封装材36于高温的环境下会形成熔融状态，最后经交联固化后，使上述元件能紧密结合。此外，本发明于该第二封装材36与该背板34之间更填入了一层缓冲材37，用以改善该太阳能模组31于返工时的良率。最后，如图3所示，依序由该基板32、该第一封装材35、该复数个太阳能电池33、该第二封装材36、该缓冲材37与该背板34所形成层叠的结构，于温度140～170℃的环境下，经由高温压合组成该太阳能模组31。需要说明的是，本实施例是以复数个太阳能电池33为例，但于其它实施例中，只要具有至少一个太阳能电池33即可，故不以太阳能电池33的个数为限。
本实施例中，该基板32为一层透明基板，可使太阳光通过，通常可选用玻璃制作而成，但不以玻璃材质为限，仅需具有让光线通过该层基板的功能即可，但一块好的透明基板通常还具有高强度与低光反射率等功能；该背板34为一多层复合材质组成的结构，包含至少一层聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，简称PET)层(图中未标示)与至少一层氟化层(图中未标示)，但不以该些材质为限。该背板34主要是为了保护该太阳能模组31的背面，通常具有抗腐蚀、阻隔水分与耐气候变化等功能；该复数个太阳能电池33大多为一硅晶电池，通常可分为单晶硅电池与多晶硅电池两大类，这两类电池除了光电转换效率的差异外，于外观上也有明显差异，但应用上不以该些电池种类为限；该第一封装材35、该第二封装材36与该缓冲材37的功能除了使前述该基板32、该复数个太阳能电池33与该背板34顺利结合外，还需具有高透光率的特性，才不会阻挡太阳光与该复数个太阳能电池进行光电反应，通常该第一封装材35、该第二封装材36与该缓冲材37的透光率需>92％，但不以此为限。该第一封装材35或该第二封装材36的材质可选自聚烯烃(Polyolefin)、离子聚合物为基底(Ionomer-based)的材料组成的群组，其中本实施例优选的是聚烯烃，但不以该些材质为限；而该缓冲材37的材质可选自EVA、聚乙烯醇缩丁醛(Polyvinyl Butyral，简称PVB)与硅氧树脂(Silicone)等材料组成的群组，其中本实施例优选的是EVA，但不以该些材质为限；故本实施例的太阳能模组31优选为一依序由基板32、材料为聚烯烃的第一封装材35、至少一个太阳能电池33、材料为聚烯烃的第二封装材36、材料为EVA的缓冲材37与背板34叠合而成的结构，但不以此实施例为限。
本实施例中，其中该复数个太阳能电池33与该第二封装材36之间具有一接合的黏合介面381，该第二封装材36与该缓冲材37之间具有一接合的第一介面382，以及该缓冲材37与该背板34之间具有一接合的第二介面383。值得一提的是，于太阳能模组的返工流程中撕除背板34时，其撕除的应力会作用在前述该黏合介面381、该第一介面382与该第二介面383上，其中若该黏合介面381因应力造成断裂时，可能会对该太阳能电池33造成损伤，但基于一般物理现象，撕除时通常会在介面接合力较薄弱处才会造成断裂，故本实施例中，该黏合介面381的黏着力大于该第一介面382或该第二介面383的黏着力，使得撕除时的介面断裂处发生在该第一介面382或该第二介面383的介面上，而较不会发生在该黏合介面381的介面上，进而保护该复数个太阳能电池33以避免受到外力的影响而造成损伤。此外，该第一介面382或该第二介面383的黏着力需大于或等于25N/cm，以符合业界规范的模组测试标准，但不以此实施例为限。
本实施例中，该第一封装材35的厚度h1是介于400～500μm之间，该第二封装材36的厚度h2是介于150～300μm之间，而该缓冲材37的厚度h3是介于150～300μm之间。值得一提的是，当封装材的厚度若是太厚时，会导致模组的封装材成本过高且制程时间过长，而当封装材的厚度若是太薄时，则会使得模组缺乏缓冲吸震的能力，故无法通过机械荷重测试。本实施例中，封装材的厚度设定能提供太阳能模组适当的机械荷重能力，但不以此实施例为限。
对于本实施例中封装材材质优选的聚烯烃与缓冲材材质优选的EVA为例进行比较，其中聚烯烃材料的耐候性较EVA材料的耐候性优异许多，如此一来可有效提升湿热测试的认证结果。而太阳能模组于返工时，由于背板与黏合其上的EVA缓冲材之间的黏着力小于缓冲材与黏合其上的聚烯烃封装材之间的黏着力，因此背板与EVA缓冲材之间会先分离而可轻易将背板撕除，故此搭配可同时确保模组的耐候性以及返工流程中的良率，于实际产品上确实有其应用价值。此外，聚烯烃能有效防止EVA因吸收水气而产生的酸根侵蚀太阳能电池，故可避免太阳能电池输出功率下降，于实际应用上有其额外的功效。
总而言之，本发明的功效在于可提升该太阳能模组于湿热测试的可靠度，并于返工流程中，保护该至少一个太阳能电池以避免受到损害，进而提升该太阳能模组于返工时的良率。
请参阅图4，为本发明的另一实施例。图4为本发明太阳能模组31的一种制造方法的流程，该流程包含：步骤S1设置一层基板32；步骤S2设置一层第一封装材35，该第一封装材35是覆盖在该基板32上；步骤S3设置至少一个太阳能电池33，该至少一个太阳能电池33是覆盖在该第一封装材35上；步骤S4设置一层第二封装材36，该第二封装材36是覆盖在该至少一个太阳能电池33上；步骤S5设置一层缓冲材37，该缓冲材37是覆盖在该第二封装材36上；步骤S6设置一层背板34，该背板34是覆盖在该缓冲材37上；步骤S7压合上述层叠的结构，其中该压合是于温度140～170℃的环境下进行，于交联固化后形成该太阳能模组31。其中所述该第一封装材35、该第二封装材36与该缓冲材37的型态可为片材或是流体，故覆盖步骤可为片材叠合的方式或是以流体涂覆的方式进行。若所述该第一封装材35、该第二封装材36与该缓冲材37的型态皆为片材或是固态时，所述步骤S1～S6的顺序可任意更动，换句话说，不管步骤S1～S6的顺序如何更动或是用步骤S1～S6之外的其它任何方式，只要能形成本发明图3所示该太阳能模组31的结构，即可具有相同的功效。例如：首先进行步骤S1设置一层基板32；接着步骤S6设置一层背板34，使其与该基板32平行；接着于该基板32与该背板34间设置一由步骤S2～S5堆叠的结构，无论S2～S5间的顺序如何更动，只要能使最后层叠的结构依序为该基板32、该第一封装材35、该至少一个太阳能电池33、该第二封装材36、该缓冲材37以及该背板34即可，不以此实施例为限。
请参阅图5，为本发明的又一实施例。图5为本发明太阳能模组31的一种返工方法的流程，该流程包含：步骤R1准备一太阳能模组31，该太阳能模组31包含一层基板32、一层第一封装材35、至少一个太阳能电池33、一层第二封装材36、一层缓冲材37以及一层背板34；步骤R2去除该太阳能模组31的该背板34的至少一部分；步骤R3去除该太阳能模组31的该缓冲材37的至少一部分；步骤R4去除该太阳能模组31的该第二封装材36的至少一部分；步骤R5设置另一层第二封装材至上述该第二封装材36被去除处；步骤R6设置另一层缓冲材至上述该缓冲材37被去除处；步骤R7设置另一层背板至上述该背板34被去除处，以形成一层叠的结构；步骤R8压合该层叠的结构，以完成返工该太阳能模组31，其中该压合是于温度140～170℃的环境下进行。需要说明的是，该去除步骤R2～R4可同时进行两个步骤以上，不需依照步骤一次进行一个步骤，例如：可同时进行步骤R2与R3、同时进行步骤R3与R4或是同时进行步骤R2～R4，但不以此实施例为限。此外，所述该另一第二封装材与该另一缓冲材的型态可为片材或是流体，故设置步骤可为片材叠合的方式或是以流体涂覆的方式进行。若该另一第二封装材与该另一缓冲材的型态皆为片材或是固态时，所述步骤R5～R7即可同时进行两个步骤以上，不需依照步骤一次进行一个步骤，例如：可同时进行步骤R5与R6、同时进行步骤R6与R7或是同时进行步骤R5～R7，但不以此实施例为限。值得一提的是，当本实施例中该至少一个太阳能电池33需要更换时，于步骤R4～R5之间还可包含去除该太阳能模组31的该至少一个太阳能电池33的步骤(图中未标示)与设置至少另一个太阳能电池至该至少一个太阳能电池33被去除处的步骤(图中未标示)。
本发明以较佳的实施例说明如上，仅用于藉以帮助了解本发明的实施，非用以限定本发明的精神，而熟悉此领域技艺者于领悟本发明的精神后，在不脱离本发明的精神范围内，当可作些许更动润饰及等同的变化替换，其专利保护范围当视后附的申请专利范围及其等同领域而定。
Claims (10)
1.一种太阳能模组，其特征在于，包含：
一基板；
一背板，平行于该基板；
至少一个太阳能电池，位于该基板与该背板之间；
一第一封装材，位于该基板与该至少一个太阳能电池之间；
一第二封装材，位于该至少一个太阳能电池与该背板之间；以及
一缓冲材，位于该第二封装材与该背板之间；
该至少一个太阳能电池具有与该第二封装材接合的一黏合介面，该缓冲材分别具有与该第二封装材接合的一第一介面以及与该背板接合的一第二介面，其中该黏合介面的黏着力大于该第一介面或该第二介面的黏着力。
2.如权利要求1所述的太阳能模组，其特征在于，该基板为一玻璃基板。
3.如权利要求1所述的太阳能模组，其特征在于，该第一介面或该第二介面的黏着力大于或等于25N/cm。
4.如权利要求1所述的太阳能模组，其特征在于，该第一封装材或该第二封装材的材料选自聚烯烃(polyolefin)、离子聚合物为基底(Ionomer-based)的材料或其组合。
5.如权利要求1所述的太阳能模组，其特征在于，该缓冲材的材料选自乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、硅氧树脂(silicone)或其组合。
6.如权利要求1所述的太阳能模组，其特征在于，该第二封装材的厚度介于150～300μm之间。
7.如权利要求1所述的太阳能模组，其特征在于，该缓冲材的厚度介于150～300μm之间。
8.一种太阳能模组的制造方法，其特征在于，包含：
设置一基板；
设置一背板，平行于该基板；
于该基板及该背板之间设置一第一封装材、至少一个太阳能电池、一第二封装材以及一缓冲材，以形成一层叠的结构；
该层叠的结构依序为该基板、该第一封装材、该至少一个太阳能电池、该第二封装材、该缓冲材以及该背板；
压合上述层叠的结构，以形成该太阳能模组；
该至少一个太阳能电池具有与该第二封装材接合的一黏合介面，该缓冲材分别具有与该第二封装材接合的一第一介面以及与该背板接合的一第二介面，其中该黏合介面的黏着力大于该第一介面或该第二介面的黏着力。
9.一种太阳能模组的返工方法，其特征在于，包含：
准备一太阳能模组，该太阳能模组包含一基板、一第一封装材、至少一个太阳能电池、一第二封装材、一缓冲材以及一背板；
去除该太阳能模组的该背板的至少一部分；
去除该太阳能模组的该缓冲材的至少一部分；
去除该太阳能模组的该第二封装材的至少一部分；
设置另一第二封装材至上述该第二封装材被去除处；
设置另一缓冲材至上述该缓冲材被去除处；
设置另一背板至上述该背板被去除处，以形成一层叠的结构；以及
压合该层叠的结构，以完成返工该太阳能模组；
该至少一个太阳能电池具有与该第二封装材接合的一黏合介面，该缓冲材分别具有与该第二封装材接合的一第一介面以及与该背板接合的一第二介面，其中该黏合介面的黏着力大于该第一介面或该第二介面的黏着力。
10.如权利要求9所述的返工方法，其特征在于，于去除该太阳能模组的该第二封装材的至少一部分的步骤与设置另一第二封装材至上述该第二封装材被去除处的步骤之间，还包含去除该太阳能模组的该至少一个太阳能电池的步骤；以及设置至少另一个太阳能电池至该至少一个太阳能电池被去除处的步骤。
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