TW201324821A - 藉由將壓感性黏著劑(psa)層合至離型膜上而成之光伏打電池-壓感性黏著劑(pv-psa)層合體 - Google Patents

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Abstract

本發明描述一種製造包含具有PV電池包埋於其中之PSA膜及離型膜之組合件(PV-PSA組合件),其適於製造具有透明塑料或玻璃之PV模組。

Description

藉由將壓感性黏著劑(PSA)層合至離型膜上而成之光伏打電池-壓感性黏著劑(PV-PSA)層合體
本發明關於具有結晶或薄膜光伏打(PV)電池包埋於其中之壓敏性黏著劑(PSA)片的製造,關於離型膜之用途,及關於此組合件之供製造PV模組或半完成之PV產物的用途。
作為可再生能源之最重要來源,自太陽光獲取能量之光伏打模組係具有極大的經濟及技術重要性。
製造常見的玻璃PV模組的操作通常包含層合步驟,其中在約140℃之溫度下由玻璃、EVA片、PV組列(string)、EVA片及玻璃或支撐片組成之疊合物係在真空下層合。
此層合步驟是耗時且昂貴的(高溫、長循環時間、真空)。DE專利申請案102010030074.8描述一種使用PSA以製造塑料PV模組之合理的冷層合方法,同理,其也可變換成玻璃PV模組。
利用此方法,可能更為成本有效地來製造更常見的玻璃PV模組。
DE專利申請案102010062563.9描述PV-PSA組合件的製造,該PV-PSA組合件可層合至任何所要的表面(其實例是玻璃或塑料板或片),或層合至所得模組之阻障片。
現已發現若PV組列之包埋係在第一步驟中利用在離型膜或貼花膜(transfer film)上的PSA膜完成,則該 PV-PSA組合件之製造是特別有利的。用於本發明之目的的離型膜意指一種在加工步驟完成後再次被移除之片。在下游步驟中,該離型膜可再次被移除且被第二PSA膜取代以完成PV組列之包埋。
DE 39 24 393(Röhm GmbH)描述一種永久有彈性及壓敏性之不含塑化劑的黏著劑。該黏著劑係由未經交聯的共聚物組成,該共聚物係由含胺基之單烯型不飽和的自由基可聚合單體及(甲基)丙烯酸烷酯合成。
DE 196 53 605(Röhm GmbH)描述一種黏著劑,其係由55重量%至99.9重量%之(甲基)丙烯酸酯共聚物組成,該(甲基)丙烯酸酯共聚物係由結構性及官能性的(甲基)丙烯酸酯單體而成,該官能性單體具有三級或四級胺基,且其另外包含0.1重量%至45重量%之含有酸基的丙烯酸酯或(甲基)丙烯酸酯聚合物或共聚物,以及塑化劑。
DE 196 53 606(Röhm GmbH)描述一種黏著劑,其係由55重量%至99.9重量%之(甲基)丙烯酸酯共聚物組成,該(甲基)丙烯酸酯共聚物係由結構性及官能性的(甲基)丙烯酸酯單體而成,該官能性單體具有三級或四級胺基,且其另外包含0.1重量%至15重量%之有機二羧酸或三羧酸,以及塑化劑。
目的
本發明之目的如下:1.要在製造成本相對先前技藝明顯降低的狀況下發展一種PV模組,2.要在循環時間相對先前技藝明顯降低的狀況下發展一種PV模組,3.要發展一種製造PV模組之方法,以致各組件之結合需要甚少或不需要能量,4.要發展一種製造PV模組之方法,以致各組件之結合不需真空(若可能),5.要將PV組列在無氣泡下包埋於永久有彈性之壓敏性黏著劑(PSA)膜中,6.壓敏性黏著劑之極薄層,及7.具有PV模組之上下表面的PV-PSA組合件的簡單構成,8.發展該組合件之連續製造方法,捲封捲(roll to roll)。
成就
在本文中,離型膜意指片或片組合件,其係供由光伏打電池及包埋組成物組成之配置(PV-PSA膜)之暫時安定化及運送,且可在製造方法結束時再次無殘留物地被移除。
依照本發明之目的係如在以下實例中地被達成:1.具有離型膜之PV-PSA組合件的概略構造;參見圖1:離型膜(1a)或透明前片(1b)/由有彈性之中間層(2a)/PV組列(2b)/有彈性之中間層(2c)組成之PV-PSA組合件(2)離型膜(3a)或支撐片(3b)2. PV模組之概略構造;圖2:塑料或玻璃板或透明阻障片(1)/由有彈性之中間層(2a)/PV組列(2b)/有彈性之中間層(2c)組成之PV-PSA組合件(2)支撐物或支撐片(3)PV-PSA組合件(2)必須對基材(1)及(3)具有良好黏合性,且有彈性之中間層(2a及2b)也必須對PV組列(2b)具有良好黏合性。
若需要則可使用底漆(primer)作為黏合促進劑以改良黏合性。
適合於該有彈性中間層之材料是例如丙烯酸酯、矽氧烷或聚胺基甲酸酯。
可被使用之矽氧烷樹脂是例如得自Wacker之SilGel®612 A/B或得自ACC Silicones Europe之AS1740。
可被使用之聚胺基甲酸酯樹脂是例如得自Evonik之Vestanat® T/Oyxester T、得自Sonderhoff之Fermadur®-A-180-1-VP1/-B-180或得自Huntsman之Krystalflex® PE 429。
可被使用之丙烯酸酯樹脂是例如得自Lohmann之Duplocoll® CPT 500至CPT3000、得自3M之VHB 4910或得自Coroplast之9015 SPT。
常見之透明或不透明聚合膜適合作為前片或阻障層,其隨意地具有促進黏合之塗層(實例是PET,例如Tritan® FX100(Eastman),PVF,例如Tedlar®(DuPont),ETFE,例如LightSwitch® CT1S(Saint-Gobain Solar),PMMA,例如PLEX® 8943 F(Evonik Röhm GmbH)。
不僅礦物玻璃(mineral glass)製之玻璃板,透明塑料板(例如聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚碳酸酯及其他,隨意地結合促進黏合之塑料,若需要其係配備紫外線防護層)亦適合作為前板。
基材(3)可以是有黏合該PV-PSA組合件之塑料板(厚度:0.5毫米至5公分;也可隨意地使用較厚之板)、聚合膜(0.01毫米至低於0.5毫米)、礦物玻璃或其他材料。
2.在多個階段中進行PV-PSA組合件之製造:
1.放置PV組列(2b)在離型膜上,離型膜隨意地置於載體板上。
2.將在一面上層合有厚度約0.05毫米-2.0毫米之離型膜(1a)或透明前片(1b)的PSA膜(2a)施加至置於離型膜上之PV組列。
3.使單面塗覆之PV-PSA層合體轉向。
4.將先前在下方之離型膜移除。
5.將在一面上層合有厚度約0.05毫米-2毫米之離型膜(3a)或阻障片(支撐用)(3b)的PSA膜(2c)施加至PV-PSA層合體之未經塗覆的面上。
當使用可撓薄膜電池時,此型之PV-PSA層合體可例如以滾筒產物形式運送。
可選擇地,該PV-PSA組合件也可直接層合在玻璃或塑料板上或在阻障片上。
在圖3中,藉由實例說明具有支撐用阻障片的PV-PSA層合體的製造。此PV-PSA層合體可層合至任何基材,例如玻璃或透明塑料板。
3.藉由在適度溫度範圍(約15℃至45℃)中層合該PV-PSA層合體至所討論之基材來進行PV模組之製造方法。原則上,可能使用任何所要之基材作為前片或支撐片。如需要,這些基材可配備促進黏合的塗層以改良在該基材上之結合強度。
在利用具有可撓薄膜電池之PV-PSA層合體的情況中,有利地在滾筒層合機中,非真空下,層合至例如玻璃板或透明塑料板上。
具有結晶電池之PV-PSA層合體可選擇地在真空層合機中被施加。
PV模組在多個階段中製造:
1.滾筒層合
1.1.在PV-PSA層合體之上表面或下表面上之離型膜的剝離。
1.2.在基材(1或3)上,PV-PSA層合體之傳送及滾筒層合
以下步驟是隨意的:
1.3.其餘之離型膜的剝離。
1.4.在基材上(1或3)之傳送及滾筒層合。
可選擇地:
2.真空層合
2.1.在PV-PSA層合體之上表面或下表面上之離型膜的剝離。
2.2.真空層合機係裝填基材(1或3)及相隔一段距離之PV-PSA層合體,而該層合體之開放的黏合劑層係面向該基材,
2.3.層合機之淨空及在真空下基材與PV-PSA層合體之組合。
2.4.空氣之進入及PV模組之移除。
以下步驟是隨意的:
2.5.其餘之離型膜的剝離。
2.6.真空層合機係裝填基材(1或3)及相隔一段距離之PV-PSA層合體。
2.7.層合機之淨空及基材與PV-PSA層合體之組合。
2.8.空氣之進入及PV模組之移除。
所得之半完成的PV產物或PV模組的製造之後接著是例如後處理操作(finishing operation),諸如電接點及 連接插座之裝設。
縮寫
ETFE 乙烯-四氟乙烯共聚物
EVA 乙烯-乙酸乙烯酯共聚物
PC 聚碳酸酯
PET 聚對苯二甲酸伸乙二酯
PMMA 聚(甲基)丙烯酸甲酯
PSA 壓敏性黏著劑,壓敏性黏著劑膜
PV 光伏打
PVF 聚偏二氟乙烯
所有實例係在室溫下進行。
實例1:由雙面具有離型膜之可撓電池製造PV-PSA層合體
將市售的離型膜(例如矽化之PET膜)施加至載體板。
置於此膜上的是經焊接之可撓PV電池的組列(在不鏽鋼箔上之CIGS電池;CIGS(以及CIGSSe或CIS)代表Cu(In,Ga)(S,Se)2且是一種用於太陽能電池之薄膜技術(所用之元素:銅、銦、鎵、硫及硒以縮寫表示)。在應用時,使用這些元素之不同的組合:最重要之實例是Cu(In,Ga)Se2(二硒化銅銦鎵)或CuInS2(二硫化銅銦))且組列在滾筒層合機中與PSA膜(得自Lohmann 之聚丙烯酸酯膜CPT 1000,膜厚度1000 my)黏著結合,該PSA膜之一面與離型膜層合。
所製造之組合件由載體板移除且轉向其背後。面朝上之離型膜被移除且組合件在滾筒層合機中黏著結合至載體板而與另一單面層合PSA膜。
實例2:由PV-PSA層合體製造具有鋁支撐片之PLEXIGLAS®-PV模組
離型膜係由實例1中所製造之PV-PSA層合體的光活性前表面剝除。PV-PSA層合體經由層合機滾筒(背向箔)層合在5毫米厚之PLEXIGLAS®板上。可選擇地,例如也可能使用由其他透明材料諸如玻璃或聚碳酸酯製之板。
為供該支撐片的施加,其餘之離型膜由該PLEXIGLAS®-PV層合體剝除,且在滾筒層合機中,組合件層合至由玻璃纖維強化之鋁箔組成的支撐片。
實例3:具有透明支撐片的PV-PSA層合體的製造
為供支撐片的施加,離型膜係由在實例1中所製造之PV-PSA層合體的光活性面剝除,且在滾筒層合機中,組合件層合至該由250my厚之PLEXIGLAS®片組成的支撐片。
實例4:具有透明支撐片之呈圓頂狀的玻璃-PV模組的製造
在實例3中所得的組合件彎成圓形,光活性面係最上層且其餘離型膜被移除。
以此方式所得且具有面朝上之開放PSA層的組合件導入真空室,其中成圓頂狀之玻璃板(例如汽車車頂)水平地固定在定位在組合件上方的座中。在淨空之後,PV-PSA組合件經由上舉裝置與玻璃板有二維的接觸,且進行加壓。
實例5:具有結晶電池之PLEXIGLAS®-PV模組的製造
將市售離型膜(例如矽化之PET膜)施加至載體板。經焊接之結晶PV電池的組列置於此膜上,且在滾筒層合機中與PSA膜黏著結合,PSA膜之一面與離型膜層合。
所製造之組合件由載體板移除且轉向其背後。組合件在此係藉由第二載體板在背部上被支持。面朝上之離型膜被移除且組合件在滾筒層合機中被黏著結合至載體板而與另一單面層合的PSA膜結合。
以此方式獲得之組合件彎成圓形,光活性面係最上層且其餘離型膜被移除。
具有面朝上之開放PSA層的組合件導入真空室,其中5毫米厚之PLEXIGLAS®板水平地固定在定位在PV-PSA組合件上方的座中。在淨空之後,該PV-PSA組合件經由上舉裝置與玻璃板有二維的接觸,且進行層合。
1‧‧‧透明前板或片
1a‧‧‧離型膜
1b‧‧‧透明前片
2‧‧‧由(2a)、(2b)及(2c)組成之PV-PSA組合件
2a‧‧‧有彈性之中間層
2b‧‧‧PV組列
2c‧‧‧有彈性之中間層
3‧‧‧支撐物
3a‧‧‧離型膜
3b‧‧‧支撐片
1‧‧‧載體板或載體層
2‧‧‧離型膜
3‧‧‧PV組列
4a,4b‧‧‧有彈性之中間層
5‧‧‧離型膜
6‧‧‧阻障片
圖1說明PV-PSA層合體的概略構造;圖2說明PV模組之概略構造;及圖3說明具有阻障片之PV-PSA組合件。
1a‧‧‧離型膜
1b‧‧‧透明前片
2‧‧‧由(2a)、(2b)及(2c)組成之PV-PSA組合件
2a‧‧‧有彈性之中間層
2b‧‧‧PV組列
2c‧‧‧有彈性之中間層
3a‧‧‧離型膜
3b‧‧‧支撐片

Claims (11)

  1. 一種製造包含PV電池及有彈性的自黏著包埋用組成物的組合件(PV-PSA組合件)的方法,其特徵在於該PV電池黏著性結合在二PSA膜之間的級階(step)中。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法,其中該PV-PSA組合件之至少一階段(stage)是黏著性結合至離型膜。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法,其中該離型膜係置於載體板上。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法,其中使用聚丙烯酸酯作為PSA膜。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法,其中使用聚胺基甲酸酯作為PSA膜。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法,其中使用聚矽氧烷作為PSA膜。
  7. 一種製造PV電池及有彈性的自黏著包埋用組成物的組合件(PV-PSA組合件)的方法,其特徵在於以下步驟:1.將PV組列(PV string)(圖3,(3))放置在離型膜(圖3,(2))上,該離型膜係隨意地置於載體板(圖3,(1))上,2.將在一面上層合有約0.05毫米-2.0毫米厚度的離型膜(圖3,(2))或透明前片之PSA膜(圖3,(4a、4b))施加至該置於離型膜上之PV組列,3.使該經單面塗覆之PV-PSA層合體轉向, 4.移除先前在下面之離型膜,5.將在一面上層合有約0.05毫米-2毫米厚度的離型膜(圖3,3a)或阻障片(支撐用)(圖3,(6))之PSA膜(圖3,(3))施加至該PV-PSA層合體之未經塗覆之面。
  8. 一種製造PV模組的方法,其特徵在於在移除離型膜後,將如申請專利範圍第1-7項之任一項的方法所製造之PV-PSA層合體施加至載體板。
  9. 如申請專利範圍第8項之製造PV模組的方法,其中在連續製程中施加該PV-PSA層合體。
  10. 如申請專利範圍第8項之製造PV模組的方法,其中在真空下施加該PV-PSA層合體。
  11. 一種PV模組,其可如申請專利範圍第1-10項之任一項的方法獲得。
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