TW201117397A - Process for producing solar modules - Google Patents

Description

201117397 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種製造太陽能模組之方法。 【先前技術】 太％能模組本質上係由透明材料、太陽能電池、電流 傳導元件及对天候保S蒦裝置之複合物所組成。不同的太 陽能模組，如背膜模組、層壓之玻璃-玻璃模組、澆鑄樹 脂技術之玻璃-玻璃模組、複合安全膜技術之玻璃_玻璃模 組及溥層模組皆為所屬技術領域中具有通常知識者所 知。 在太陽能模組中，太陽能電池兩側一般係由聚合包覆 材料所環繞。此等聚合包覆材料經常係例如由α-烯烴-乙 酸乙烯酯共聚物組成。太陽能電池頂面係一由如單面安 全玻璃組成之透明基板。太陽能電池底面/般係由耐天 候聚合物膜組成之保護層。 ep 1 m 9i2 A1描述太陽能模組之製造，其中透明基 板係經α -烯烴·•乙酸乙烯酯共聚物組成之聚合包覆材科 層壓’太陽能電池、其他聚合包覆材料Α保護層係層4 在彼此頂部並以一製程步驟進行層壓。Ep丨184 912 Al 另外陳述具有高乙酸乙烯酯含量之烯熳_乙酸乙烯酯共 聚物，特別係乙烯-乙酸乙烯酯共聚物作VA)係特別黏 201117397 稠，使準確定位基板、烯烴-乙酸乙烯酯膜及太陽能電池 以使得製造太陽能模組變得困難。此效應因下列事實而提 冋·乙酸乙烯酯含量240%之EVA共聚物可自由流動並因 此複雜化包覆太陽能電池之製程。然而，準確排列各別組 件係非常重要的’因為太陽能模組之能量效率若降低，不 正確定位可能危害太陽能電池。必須丟棄所得瑕疵的太陽 能模組，其將產生額外費用。 一般，透明基板、由α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物組成之 聚合包覆材料、太陽能電池、由α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚 物組成之其他聚合包覆材料及不透明基板之定位在太陽 能模組之製造中構成一問題，因為由於材料性質，更特 別地由於黏著性及操作’相對於彼此準確定位此等五種 組件經常導致組件不可修正之偏移，產生瑕疵的太陽能 模組。 【發明内容】 因此’本發明目的係提供一種精確且有效製造太陽能 模組之方法，以此法可克服先前技術之缺點。 現已驚訝地發現根據本發明方法可利用由聚合包覆材 料及基板組成之分別製得的組件製造具有良好精確度及 低時間消耗量的太陽能模組。 因此本發明提供一種用於製造太陽能模組之方法，其 中 在步驟a)中 4 201117397 透明或不透明基板係經一由至少一以α-烯烴-乙酸乙 烯酯共聚物之總重量計乙酸乙烯酯含量>25重量百分比 之α -烯烴-乙酸乙烯酯共聚物構成的包覆材料層壓以獲 得一組件 及， 在第二步驟b)中 由步驟a)之透明基板製得之組件及由步驟a)之不透明 基板製得之組件係與至少一置於透明與不透明組件間之 太陽能電池層壓以獲得太陽能模組。 其他有關内文中出現之α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物的 文獻總是與以ot -烯烴-乙酸乙烯酯共聚物之總重量計乙 酸乙烯酯含量225重量百分比之α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚 物有關，除非明確不同地定義之。 在本發明之較佳實施例中，包覆材料包含至少一添加 劑。 該包覆材料較佳包含以包覆材料之總重量計1重量 百分比至70重量百分比之至少一α-烯烴-乙酸乙烯酯共 聚物及0重量百分比至30重量百分比之至少一添加劑。 其更佳係包含以包覆材料之總重量計1重量百分比至80 重量百分比之至少一α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物及0重量 百分比至20重量百分比之至少一添加劑。該包覆材料最 佳包含以各情況下包覆材料之總重量計9 0重量百分比至 100重量百分比之至少一 α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物及 0-10重量百分比之至少一添加劑。所用α-烯烴-乙酸乙烯 201117397 醋共聚物及/或添加劑之總和以包覆材料 100重量百分比。 該包覆材料例如且較佳可包含以〜歸烴_乙酸 共聚物之總重篁計—、二、三或多種0烴-乙酸乙_ 共聚物。較佳係二或更多種不同α•純_乙酸乙_^ 物之混合物。然而，特佳係僅使用—種_烴 酯共聚物。 埽 該包覆材料較佳包含至少-以各情況下…烯煙_ 乙烯酉旨共聚物之總重量計乙酸乙稀酉旨共聚物含量Μ 量百分比，更佳係乙酸乙烯酯含量>45重量百分比之 烯烴-乙酸乙稀醋共聚物。所用α•稀煙·乙酸乙稀醋此= 之乙酸乙烯酯含量一般係35重量百分比至98重/^百、 比，較佳係屬重量百分比至98重量百分比，*佳，系上 重量百分比至98重量百分比’ Μ，烴含量係2重量 分比細重量百分比，較佳係2重量百分比至< 百分比’更佳係2重量百分比至级重量百分比，其中乙 酸乙烯酯及α_烯烴之總量為1〇〇重量百分比。 該包覆材料中所用α-烯烴乙酸乙烯刀酿共聚物中 烴可為所有已知α-烯烴。該α•烯烴較佳係選自乙 稀、丙稀、谓，特別係正丁烯及第三了烯、 烯，特別係1-己烯、庚烯及辛烯，特 使叫，煙之較高碳數同系物作料= :::經-乙酸乙烯醋共聚物之α，烴 取代基’特基。然而，輯煙較佳係= 6 201117397 任何其他取代基。 較佳α-烯烴係乙烯及丙烯，特佳係使用乙烯作為該包 覆材料中所用α-稀煙-乙酸乙烯醋共聚物之α-烯烴。在本 發明組件中偏好使用之α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物因此 係乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。 所用包覆材料更佳係獨為乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。在 該情況下，後者具有>25重量百分比至98重量百分比， 較佳係240重量百分比至98重量百分比，更佳係245重 量百分比至98重量百分比之乙酸乙烯酯含量及2重量百 分比至<75重量百分比，較佳係2重量百分比至<60重量 百分比，更佳係2重量百分比至^55重量百分比之乙稀含 量。 該等添加劑例如且較佳係選自過氧化物、光安定劑、 矽烷、老化安定劑、光起始劑如二苯基酮及為增加交聯 密度之助劑，如三聚氰酸三烯丙酯或異三聚氰酸三烯丙酯 或選自此等材料之混合物之群。 當包覆材料之α -烯烴-乙酸乙烯酯共聚物包含以α -烯 烴-乙酸乙烯酯共聚物之總重量計>25重量百分比與<40 重量百分比間之乙酸乙烯酯含量時，根據本發明方法之包 覆材料最佳係包含至少一額外添加劑。 α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物之適合製備方法係明確列 於 ΕΡ-Α 0 341 499、ΕΡ·Α 0 510 478 及 DE-A 38 25 450 中。 根據本發明方法中偏好使用之乙酸乙烯酯含量240重 量百分比之α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物係藉由DE 2 031 201117397 662 A2已知之溶液聚合方法所製成。 根據本發明方法所用之α-烯烴_乙酸乙烯酯共聚物， 較佳係乙酸乙烯酯含量Μ0重量百分比之乙烯-乙酸乙烯 酯共聚物一般具有1至40,較佳係1至35，更佳係2至 6之MFI值(克/10分鐘），其係根據IS〇 1133在19〇c>c^ 21.IN之負荷下量得。 根據DIN 53523 ML 1+4在1〇〇。〇下所量得之根據本 發明方法所用之α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物的M〇〇ney黏 度一般係3至50 ’較佳係4至35 Mooney單位。 藉由GPC(凝膠滲透層析法）所測得根據本發明方法 所用之α-烯烴乙酸乙烯酯共聚物的數目平均分子量（例 如）係從5000克/莫耳至200 000克/莫耳，較佳係10 〇〇〇 克/莫耳至100 000克/莫耳。 在根據本發明用於製造太陽能模組之方法中，特佳係 利用如購自Lanxess Deutschland GmbH以商標名 Levapren®或Levamelt®販售之乙烯·乙酸乙烯酯共聚物。 根據本發明用於製造太陽能模組之方法所用之乙烯-乙酸乙烯酯共聚物更佳係具有45±2重量百分比之乙酸乙 烯酯及1-5之MFI、45±2重量百分比之乙酸乙烯酯及5 至15之MFI、45±2重量百分比之乙酸乙烯酯及15-35之 MFI、50±2重量百分比之乙酸乙烯酯、6〇±2重量百分比 之乙酸乙烯酯、68±2重量百分比之乙酸乙烯酯及15-35 之MFI、70±2重量百分比之乙酸乙烯酯、8〇±2重量百分 比之乙酸乙烯酯或90±2重量百分比之乙酸乙烯酯之 201117397

Levamelt 450、Levamelt 452、Levamelt 456、Levamelt 500、Levamelt® 600、Levamelt 686、Levamelt® 700、

Levamelt® 800 及 Levamelt® 900 o 基板可為玻璃、聚碳酸酯、聚酯、聚氟乙烯、聚氟乙 烯聚合物層壓板、聚偏二氟乙烯或聚對苯二曱酸乙二酯或 此等材料之混合物。根據組成物及加工，此等聚合物中的 些可具有透明或/及不透明性質。此等聚合物之製備及其 性質係為所屬技術領域中具有通常知識者已知。 §此組件係安裝在面對太陽之面時，該組件較佳係使 用，明基板。所有所屬技術領域中具有通常知識者已知之 基板皆適合’例如且較佳係玻璃、聚碳義、聚醋、 料氣乙稀、聚偏二氟乙烯、聚對苯二曱酸乙二S旨或此等材 1之^合物。透明材料較佳係玻璃、聚氟乙烯聚合物層壓 及聚對苯二甲g《乙二g旨。適合的透明基板更佳係玻璃 片，^特佳係利用單片安全玻璃。 面田，此組件係安裝在太陽能模組之底面，即面離太陽之 係取龄t較佳係使用不透明基板。該不透明基板較佳 醋二日H埽、聚偏二氟乙烯或聚對苯二甲酸乙二 膜，佳係聚合減、制絲合物複合 °來氟乙烯所形成者，如獲自DuPont 之 Tedlar®、 苯^偏二氟乙烯，如獲自尬晴之⑧， 冬一甲酸乙二顆。 覆材Φ ^可如經化學處理以可更好地與包 明基板之表面較佳已藉電漿處理，特別 201117397 係以氧電漿處理。不透明基板因未經處理而黏著性差時， 更佳係處理該不透明基板。 用於太陽能模組底面之不透明基板較佳係用作形成 太陽能模組背面之耐天候保護層（背面層壓）。 適合的太陽能電池係所屬技術領域中具有通常知識 者所知之所有太陽能電池。適合的太陽能電池係，例如 矽電池，其可為厚層電池(單或多晶電池)或薄層電池(非 晶質矽或晶質矽）；m_v半導體太陽能電池(Ga_As電 池）’ II VI半導體太陽能電池(qdTe電池）；qs電池(二 晒化銅銦或二低_)或CIGS電池(二魏銅姻嫁广 有機太陽能電池、染料電池_咖 電池(如氧化銅施α溶液);較佳係利用=導= :屬技術領域中具有通常知識者所知之所有類型的石夕電 單晶電池、多晶電池、非晶質電池、微晶電池 =隹豐型(tandem)太陽能電池，討如由多晶及非晶質電 /之組合形成。較佳的是提供使用多晶及非晶質電池。 上述太陽能電池之結構係為所屬技 常知識者已知。 π㈣f具有通 除了厚層電池之外，可使用薄層電池 化學染料太陽能電池、有機太陽能電 路 ， 外，可使用撓曲太陽能電池。電A或螢光電池。此 具^之料料㈣技術領域中 本發明範圍涵蓋上文及下文所提供之—般或較佳範圍 201117397 内、任何彼此組合中，亦即在 有基團定義、參數及解釋。特疋範圍與較佳範圍間之所 在根據本發明方法之步驟 )中，包覆材料較佳係個別 與透明基板g相細相 ::^^佳二=潔 所屬技術領域中具有通常知識者已知:二Γ， =擠雖鑄、以膜擠峨軋光独卿施用 及不透明基板上的方式製成。視情況依尺寸切 割包覆材料並將其定位在基板上。在此之後，接著例如藉 由所屬技術領域+具有通常知識者已知方法，例如標準 真空層壓法進行層麼。在層壓過程中，包覆材料在透明或 /及不透明基板上形成透明聚合物層，其係穩固地與基板 接口。此透明聚合物層具有如1微米至1GGG微米之厚 度。在根據本發明方法之步驟a)中進行層壓後，透明聚合 物層奴佳具有100微米至700微米，更佳係2〇〇微米至 5〇〇微米之厚度。 根據本發明方法之步驟a)之層壓可例如在140至 220 C之溫度下進行。較佳係在150至21(TC之溫度下，更 佳係在160至18〇°C之溫度下進行根據本發明方法之步驟 a)的層壓。 例如’透明或/及不透明基板可由包覆材料完全環繞。 然而’包覆材料亦可僅被施用於透明基板或/及不透明基 板之頂面或底面上。根據本發明方法之步驟a)中’包覆材 201117397 料較佳僅施用於透明基板或/及不透明基板中之一面上。 ^艮據本發明方法之步驟b)較佳係藉使根據本發明方法 方=驟a)所製成之組件連續與至少一太陽能電池接觸的 、Χ進行。例如，可以根據本發明方法之步驟a)所製成之 透月組件作為起始點。太陽能電池係在透明及不透明組件 之透明聚合物材料之間。太陽能電池可例如藉由機器人自 動或手工定位。之後，可層壓透明及不透明組件和至少一 太陽能電池。 然而，同樣可將太陽能電池先施用於根據本發明方法 之步驟a)所製成之不透明組件的透明聚合物材料上。然 後，可將根據本發明方法之步驟a)所製成之透明組件的透 明聚合物材料施用於當時仍未經覆蓋之太陽能模組表 面。之後，然後可層壓透明及不透明組件和至少—太陽 能電池。較佳係以根據本發明方法之步驟a)所製成之透明 組件作為起始點。之後，太陽能電池較佳藉由機器人以自 動f式定位在透明聚合物材料上。之後，不透明組件較佳 係藉以透明聚合物材料由側邊施用於其上。在此之後較佳 接著進行層壓以獲得複合物。 在本發明一具體實施例中，太陽能模組包含複數個太 陽能電池，其然後藉由焊條彼此連接以形成「弦」。數條 弦經常藉由橫向連接器彼此相連。在根據本發明方法^ 一較佳具體實施例中，太陽能電池在與根據本發明方法之 步驟a)所製成之組件接觸之前係藉由焊條連接形成個別 弦。該等太陽能電池在與透明組件接觸之前較佳係藉由浐 12 201117397 ，連接。較佳岐’接著定位令個㈣彼此連接並產生 $插座之橫向連接器並令其接觸。然後，根據本發明 方法之步驟a)所製成之枝明組件係藉以其上透明聚合 物材料由側邊施用於太陽能模組。該定位可例如自動且二 佳係以機H人方式進行。在此之後’較佳接著進行層壓以 形成複合物。 根據本發明方法之步驟b)之層壓較佳係在14〇它至 220 C之溫度下進行，較佳係在15〇。〇至21〇它之溫度下， 最佳係在160°C至180〇C之溫度下進行。 根據本發明方法之步驟a)及/或步驟b)之層壓係藉由所 屬技術領域中具有通常知識者已知的壓力或/及熱方法進 行，例如標準真空層壓。較佳係根據本發明方法之步驟a) 及/或步驟b)在減少之壓力下以熱進行層壓。 根據本發明方法之步驟b)之層壓達到太陽能電池包覆 於透明聚合物材料中並固定接合於透明基板和不透明基 板上。接著，連接插座較佳係經黏接並藉助於為太陽能模 組加框，如銘框。 根據本發明方法製成之太陽能模組例如且較佳係具有 下列結構(亦參見圖1/1): i) 由具有正面及反面之透明基板A及施用於該透明基板 背面之透明聚合物層B組成之組件(W)，其中該正面 係完成之太陽能模組中面對太陽之面； ii) 一或多個定位在透明聚合物層B與B’間之太陽能電池 C ； 13 201117397

iii)由不透明基板D組成之組件(v)，其中該不透明基板D 在完成太陽能模組中係經由透明聚合物層B’接合至太 陽能電池C。 太陽能電池C更佳係包覆於透明聚合物層B及/或B， 中。 透明聚合物層B及/或B，係在根據本發明方法之步騍 a)中將包覆材料層壓至基板的過程中產生。 適合的透明聚合物層B與B’係由上文所定義乙酸乙烯 酯含量重量百分比之α_烯烴_乙酸乙烯酯共聚物，特 別係乙酸乙烯酯含量>25重量百分比之乙烯_乙酸乙烯酯 共聚物組成；特別適合的聚合物層Β與Β’係由乙酸乙烯 酯含量^40重量百分比之乙烯_乙酸乙烯酯共聚物組成。 組件(W)及(V)例如且較佳係藉由根據本發明方法於步 驟a)中製得。較佳的是，組件(w)係藉將透明基板八之〜 面層壓至由至少一α_烯烴-乙酸乙烯酯共聚物組成之包覆 材料上，因此包覆材料變成透明聚合物層的方式製得。組 件(V)較佳係在根據本發明方法之步驟a)中藉將不透明基 板D，更佳係耐天候保護層與由至少一…烯烴-乙酸乙二 酯共聚物組成之包覆材料層壓的方式製得。此步驟係由包 覆材料形成透明聚合物層。特佳係在根據本發明方法之步 驟a)中利用乙酸乙烯酯含量>4〇重量百分比之乙烯-乙酸 乙烯酯共聚物製造組件(W)及(V)。 透明基板A較佳係以將透明基板a上之透明聚合物層 B施用於底面，即面向太陽能電池之面的方式與包覆材^ 201117397 層壓而獲得新組件(W)。不透明基板D較佳係以透明聚合 物層B’塗布不透明基板D之面向太陽能電池之面的方式 與包覆材料層壓而獲得新組件(V)。 太陽能電池較佳係施用於根據本發明方法之步驟幻所 製成之組件(W)底面上。太陽能電池較佳係先藉由焊條彼 此連接，然後定位之。之後，組件(V)係藉以透明聚合物 材料B’由側邊施用於其上。較佳的是，然後定位令個別 弦彼此連接並產生連接插座之橫向連接器並令其接觸。 該疋位係藉由機器人自動進行。在此之後，接著在根據 本發明方法之步驟b)中進行層壓。之後，視情況可將其他 所屬技術領域中具有通常知識者已知之組件，例如密封 劑、銘型材框架及電連接點安裝至太陽能模組中 。此等組 件及其安裝係為所屬技術領域中具有通常知識者已知。 根據本發明方法亦可用於製造具有異於上述較佳結構 之另一結構的太陽能模組。實例係玻璃_玻璃模組、藉助 於鏡片將陽光集中在較小太陽能電池上之聚光模組及榮 光收集器。 根據本發明方法具有可有效製造太陽能模組之優 點’因為可更有效地固定及層壓的組件，因此降低錯誤 製造之太陽能模組的數量。 【實施方式】 圖1顯示藉由根據本發明方法製成之太陽能模組的 實例。 15 201117397 圖1中，符號係指： 組件(w) A 透明基板 B 由至少一…烯烴-乙酸乙烯酯共聚物及視情 況選用之其他添加劑，較佳係乙烯-乙酸乙烯 醋共聚物’更佳係獲自Lanxess Deutschland GmbH名為Levamelt®之乙稀-乙酸乙稀酯共 聚物形成之透明聚合物材料； C 太陽能電池； 組件(V) B 由至少一α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物及視情 況選用之其他添加劑，較佳係乙烯·乙酸乙烯 酯共聚物’較佳係獲自Lanxess Deutschland GmbH名為Levamelt®之乙烯-乙酸乙稀酯共 聚物形成之透明聚合物材料； D 不透明基板或保護層； E框架，較佳係鋁型材框架； F 密封劑。 組件(W)包含組件A及B。組件(v)包含組件B，及D。 亦可使用根據本發明方法製造無組件E及F之太陽能模 組。更特定言之，在撓曲太陽能模組的情況下可免除組件 E。 適合的組件A、B、B，、C、D及E已詳細描述於上。 201117397 適合的密封劑F係為所屬技術領域中具有通常知識者所 已知。 【圖式簡單說明】 圖1顯示藉由根據本發明方法製成之太陽能模組的實 例。 【主要元件符號說明】 A 透明基板 B 透明聚合物材料 B’ 透明聚合物材料 C 太陽能電池 D 不透明基板或保護層 E 框架 F 密封劑 (V) 組件 (W) 組件 17

Claims (1)

1. 201117397 七、申請專利範圍： 1. 一種用於製造太陽能模組之方法，其特徵在於 在步驟a)中 ' 透明或不透明基板係經一由至少一以…稀煙乙酸乙 烯醋共聚物之總重量計乙酸乙稀賴含量>25重量百分 比之ex-燁烴-乙酸乙稀酿共聚物構成的包覆材料層壓 以獲得一組件 及， 在第二步驟b)中 由步驟a)之透明基板製得之組件及由步驟&)之不透明 基板製得之組件係與至少一置於透明與不透明組件間 之太陽能電池層壓骑得太陽能模組。 2. 根據申請專利範圍第丨項之方法，其特徵在於該包覆 材料包含至少一添加劑。 3. 根據申請專利範圍第丨或2項用於製造太陽能模組之 方法’其特徵在於該包覆材料包含以該包覆材料之總 重量什90重量百分比至丨〇〇重量百分比之α-烯煙_乙酸 乙烯酯共聚物及1〇至〇重量百分比之添加劑。 4. 根據申請專利範圍第1至3項中之一或多項用於製造 太陽能模組之方法，其特徵在於該包覆材料包含以該 包覆材料之總重量計〇重量百分比至2〇重量百分比之 添加劑。 5. 根據申請專利範圍第丨至4項中之一或多項用於製造 太陽能模組之方法，其特徵在於使用以該…烯烴_乙酸 201117397 乙烯酯共聚物之總重量計乙酸乙烯酯含量重量苜 分比之α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物。 6. 根據中請專利範圍第項中之—或多項用於製造 太陽能模組之方法，其特徵在於該等添加 ^ 氧㈣、光安定劑、雜、老化安定劑、二苯=；： 二聚氰酸三烯丙酯或異三聚氰酸三烯丙酯或選自此等 添加劑之混合物之群。 7. 根據申請專利範圍第項中之一或多項用於製造 太陽能/模組之方法，其特徵在於所用透明基板係玻 璃、聚氟乙烯聚合物層壓板或聚對苯二曱酸乙二自t 等材料之混合物。 8_根據中請專利範圍第1至7項中之-·項用於势造 太陽能模組之方法，其特徵在於所用不透明基板係聚 醋、聚偏二氟乙烯或聚對笨m或此等材料之 混合物。 9.根據中請專利範圍第項中之—或多項用於製造 f陽能模組之方法’其特徵在於該包覆材料在根據申 晴專利範圍第1項之步驟a)之層壓後於該基板上之厚 度為200微米至5〇〇微米。 H).根射請專利_第丨至9項中之—或多彻於製造 太陽能模組之方法’其特徵在於步驟a)或/及步驟b)之 層壓係在16(TC至180Ϊ之溫度下進行。 19