TW201436270A - 太陽電池模組之製造方法 - Google Patents

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Atsuo Ito
Hiroto Ohwada
Hyung-Bae Kim
Sumio Sekiyama
Junichi Tsukada
Atsushi Yaginuma
Naoki Yamakawa
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Shinetsu Chemical Co
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Abstract

解決課題之技術手段如一種太陽電池模組之製造方法，其特徵係包含下述步驟：將聚矽氧凝膠薄片(silicone gel sheet)在真空下按壓於太陽電池串列(solar cell string)之太陽光受光面與太陽光非受光面，將太陽電池串列以聚矽氧凝膠薄片封裝之步驟；將上述聚矽氧凝膠薄片之太陽光受光面側配置於成為太陽光入射面之透明受光面面板之一面上，同時沿著聚矽氧凝膠薄片之外周部分將丁基橡膠配置成框緣狀之步驟；與以聚矽氧凝膠薄片所封裝的太陽電池串列為內側地將上述受光面面板與非受光面面板重疊，以100~150℃在真空下按壓，藉由丁基橡膠來將上述受光面面板與非受光面面板壓接之步驟。[效果]藉由本發明之製造方法，無需準備在以往用來製造以聚矽氧所封裝的太陽電池模組中視為必需的，用以塗佈液狀聚矽氧的裝置，而可製造太陽電池模組。

Description

太陽電池模組之製造方法
本發明為關於太陽電池模組之製造方法。
為了太陽電池模組之高效率化及確保長達20年至30年的長期可靠性，作為該對策已報告或提案有著眼於封裝材料。就高效率化方面而言，已報告著相較於現今封裝材料之主流的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(以下簡稱為EVA)，聚矽氧(silicone)為基於波長300~400nm附近之光透過率特性之內部量子效率之優異性(參照例如非專利文獻1)；另外，亦報告著實際上使用EVA與聚矽氧作為封裝材料時之輸出電力之比較實驗(參照例如非專利文獻2)。
其來龍去脈係在1970年代前半已使用原有之聚矽氧作為封裝材料達成宇宙用之太陽電池之製作，但其在製造用於地表上之用途時，由於具有聚矽氧之成本問題或封裝時之作業性之問題，故當時置換為以低成本且可以薄膜供給之EVA。
但，近年來再次密切關注於太陽電池之高效 率化或長期可靠性之同時，聚矽氧之作為封裝材料之性能(例如，低彈性模數性、高透明性、高耐候性等)被重新檢視，因而亦提案出使用聚矽氧的各種新的封裝方法。
例如，專利文獻1中，提案以有機聚矽氧烷主體之熱熔融型薄片之封裝。但，以維持高透明性狀態下加工成單層薄片狀有其困難，例如為了加工成1mm左右之厚度，因其「脆度」故而受限於注模法或加壓法等之加工方法，而無法量產。另外，為了改善「脆度」而混合填料等填充材雖可提高成形性，但此舉會有無法保持高透明性之缺點。另外，專利文獻2中提案在塗佈於基板上之液狀聚矽氧材料或聚矽氧材料中，藉由多軸機械臂(robot)配置經連接之太陽電池，隨後使液體聚矽氧材料硬化而不使氣泡進入下進行封裝。又，專利文獻3中提案使用具有可移動之面板之單元加壓機，藉由在真空下將太陽電池單元配置於硬化或半硬化的聚矽氧上，而不使氣泡進入下進行封裝。另外，專利文獻4中提案於玻璃基板上配置封裝材料、太陽電池元件、聚矽氧液狀物質，最後重疊上背面保護基板成為暫時層合體，且於室溫真空下加壓密著而進行封裝之方法，但該方法會有對太陽電池模組之實用尺寸難以進展之可能性。但，任一種方法，在太陽電池單元封裝步驟之前後，均具有塗佈或配置液狀聚矽氧材料之步驟，故與現行藉由EVA的封裝步驟之差異大，其係對於在太陽電池模組製造業界中，將聚矽氧投入作為封裝材料造成大的阻礙。意即，任一種方法均與過去之太 陽電池之封裝方法有較大差異，而有以現行量產裝置無法處理之可能性。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本國特表2009-515365號公報
[專利文獻2]日本國特表2007-527109號公報
[專利文獻3]日本國特表2011-514680號公報
[專利文獻4]國際公開第2009/091068號
[非專利文獻]
[非專利文獻1] S.Ohl，G.Hahn，“Increased internal quantum efficiency of encapsulated solar cell by using two-component silicone as Encapsulant material”，Proc. 23rd，EU PVSEC，Valencia (2008)，pp.2693-2697
[非專利文獻2] Barry Ketola，Chris Shirk，Philip Griffith，Gabriela Bunea，“DEMONSTRATION OF THE BENEFITS OF SILICONE ENCAPSULATION OF PV MODULES IN A LARGE SCALE OUTDOOR ARRAY”，Dow Corning Corporation
本發明之目的為提供一種太陽電池模組之製造方法，其係在將聚矽氧作為封裝材料來封裝太陽電池串列(solar cell string)時，藉由使用聚矽氧凝膠薄片(silicone gel sheet)，而可使用以往的太陽電池模組製造裝置。
本發明團隊為了達成上述目的，經深入檢討之結果得到下述見解，即，藉由以分別的聚矽氧凝膠薄片，在真空下按壓將太陽電池串列之太陽光受光面、和與其為相反側之太陽光非受光面封裝後，將上述聚矽氧凝膠薄片之太陽光受光面側配置於成為太陽光入射面之透明受光面面板之一面上，同時沿著聚矽氧凝膠薄片之外周部分將丁基橡膠配置成框緣狀，或將聚矽氧凝膠薄片之太陽光非受光面側配置於太陽光非入射側之非受光面面板或背板之一面上，同時沿著聚矽氧凝膠薄片之外周部分將丁基橡膠配置成框緣狀，進而以聚矽氧凝膠薄片所封裝的太陽電池串列為內側地將上述受光面面板和非受光面面板或背板重疊，以100~150℃在真空下按壓，藉由丁基橡膠來將上述受光面面板和非受光面面板或背板壓接，藉此來製造太陽電池模組；因而無需塗佈裝置(其係用來將聚矽氧作為封裝材料使用者)，且可得到所謂能使用以往的太陽電池模組製造裝置的真空層合機(vacuum laminator)之優 點。
即，本發明為提供下述太陽電池模組之製造方法。
[1].一種太陽電池模組之製造方法，其特徵係包含下述步驟：將分別的聚矽氧凝膠薄片在真空下按壓於太陽電池串列之太陽光受光面、和與其為相反側之太陽光非受光面，將太陽電池串列以上述聚矽氧凝膠薄片封裝之步驟；將上述聚矽氧凝膠薄片之太陽光受光面側配置於成為太陽光入射面之透明受光面面板之一面上，同時沿著聚矽氧凝膠薄片之外周部分將丁基橡膠配置成框緣狀之步驟，或將聚矽氧凝膠薄片之太陽光非受光面側配置於太陽光非入射側之非受光面面板或背板之一面上，同時沿著聚矽氧凝膠薄片之外周部分將丁基橡膠配置成框緣狀之步驟；與以聚矽氧凝膠薄片所封裝的太陽電池串列為內側地將上述受光面面板和非受光面面板或背板重疊，以100~150℃在真空下按壓，藉由丁基橡膠來將上述受光面面板和非受光面面板或背板壓接之步驟。
[2].如上述[1]之太陽電池模組之製造方法，其中，聚矽氧凝膠薄片為將含有下述(A)~(C)成分之聚矽氧凝膠組成物硬化而得到的聚矽氧凝膠之薄片，且該聚矽氧凝膠之針入度為30~200， (A)以下述平均組成式(1)表示之一分子中具有至少1個與矽原子鍵結之烯基之有機聚矽氧烷，RaR1 bSiO(4-a-b)/2 (1)(式中，R獨立為烯基，R1獨立為不含脂肪族不飽和鍵之未經取代或經取代之一價烴基，a為0.0001~0.2之正數，b為1.7~2.2之正數，但a+b為1.9~2.4)；(B)一分子中具有至少2個鍵結於矽原子之氫原子之有機氫聚矽氧烷；及(C)鉑系觸媒。
[3].如上述[1]或[2]記載之太陽電池模組之製造方法，其中，聚矽氧凝膠薄片之厚度為200~1,000μm。
本發明之太陽電池模組之製造方法，在以聚矽氧凝膠將太陽電池串列封裝之步驟、及將封裝有太陽電池元件的聚矽氧凝膠薄片，以將受光面面板和非受光面面板或背板封裝之步驟中，由於可使用以往利用EVA薄膜的太陽電池模組製造裝置的真空層合機，因而無需準備用來塗佈液狀聚矽氧之裝置(其係用來製造以往以聚矽氧所封裝的太陽電池模組為必須者)，而可進行太陽電池模組之製造。
1‧‧‧透明受光面面板
2‧‧‧非受光面面板或背板
3‧‧‧聚矽氧凝膠薄片
4‧‧‧基材
5‧‧‧太陽電池串列
6‧‧‧丁基橡膠
[圖1]將太陽電池串列配置於聚矽氧凝膠薄片之狀態之剖面圖。
[圖2]藉由真空層合機將太陽電池串列以聚矽氧凝膠薄片封裝之狀態之剖面圖。
[圖3]圖2中，將基材剝離後之狀態之剖面圖。
[圖4]於受光面面板上，將封裝有太陽電池串列的聚矽氧凝膠薄片配置於受光面面板，同時配置丁基橡膠之狀態之剖面圖。
[圖5]藉由真空層合機來將丁基橡膠壓接之太陽電池模組之剖面圖。
[實施發明之最佳形態]
以下，對於本發明之太陽電池模組之製造方法之較佳樣態進行說明。
本發明之太陽電池模組之製造方法，為了封裝太陽電池串列，係以使用聚矽氧凝膠薄片。
在此，為了得到聚矽氧凝膠薄片時，係將聚矽氧凝膠組成物塗佈於基材，將此硬化後而形成聚矽氧凝膠層，再視所需地於聚矽氧凝膠層上被覆可剝離的保護薄片。尚，基材方面，較佳為使用可與聚矽氧凝膠層(聚矽氧凝膠薄片)剝離者，作為上述基材可使用聚對苯二甲酸乙二酯薄膜、聚丙烯薄膜、紙、布等的可撓性薄型薄片狀材料，通常為使用被捲取成捲筒狀者。該基材上，藉由塗 佈裝置來連續塗佈下述聚矽氧凝膠材料(組成物)。尚，作為塗佈裝置，可使用缺角輪式塗佈機、逆塗覆機、棒式塗佈機、模塗佈機等習知的裝置。藉由塗佈裝置將聚矽氧凝膠材料塗佈於基材上後，以100~300℃加熱5分鐘左右使硬化，藉此形成聚矽氧凝膠薄片。加熱溫度之範圍方面，較佳為120~200℃。於如此般所形成的聚矽氧凝膠薄片的聚矽氧凝膠側的表面，藉由貼附保護薄片，可保護聚矽氧凝膠薄片，使該處理變得容易。保護薄片之材料方面，與基材之材料為相同地，可使用聚對苯二甲酸乙二酯薄膜、聚丙烯薄膜、紙、布等的可撓性薄型薄片狀材料。
聚矽氧凝膠薄片之厚度，實用上較佳為在200~1,000μm之範圍內進行調整，更佳為300~800μm之範圍。當膜厚為較200μm薄時，變得無法發揮所謂的低彈性模數‧低硬度之聚矽氧凝膠硬化物之特徵，在將由半導體基板所組成的太陽電池元件夾入於面板之間的製造步驟中，太陽電池元件會產生龜裂，或是特別是在會產生溫度昇降的屋外環境下，變得無法吸收與太陽電池元件表面之配線連接部之線膨張係數及彈性模數之差，而有導致太陽電池元件之脆化之可能性。另一方面，當膜厚為較1,000μm厚時，使硬化所需的時間為多，又，聚矽氧凝膠之使用量亦會增加，故有成本變高之可能性。
更，聚矽氧凝膠之硬化後之針入度，藉由以JIS K2220所規定的1/4cone的針入度，較佳為30~200，更佳為40~150之範圍。當針入度為較30小時，變得無法 發揮所謂的低彈性模數‧低硬度之聚矽氧凝膠硬化物之特徵，在將由半導體基板所組成的太陽電池元件夾入於面板之間的製造步驟中，太陽電池元件會產生龜裂，或是特別是在會產生溫度昇降的屋外環境下，變得無法吸收與太陽電池元件表面之配線連接部之線膨張係數及彈性模數之差，而有導致太陽電池元件之脆化之可能性。另一方面，當針入度為超過200時，變得無法保持作為聚矽氧凝膠硬化物之形態，而會流動。
接著，對於聚矽氧凝膠組成物進行說明。聚矽氧凝膠組成物，其交聯方法可為濕氣硬化型、UV硬化型、有機過氧化物硬化型、使用鉑系觸媒之加成硬化型之任一種，但作為聚矽氧凝膠較佳為由沒有副產物，變色少之加成硬化型聚矽氧凝膠組成物之硬化物所組成者。即，使用的聚矽氧凝膠組成物，較佳含有下述(A)~(C)成分， (A)以下述平均組成式(1)表示之一分子中具有至少1個與矽原子鍵結之烯基之有機聚矽氧烷，RaR1 bSiO(4-a-b)/2 (1)(式中，R獨立為烯基，R1獨立為不含脂肪族不飽和鍵之未經取代或經取代之一價烴基，a為0.0001~0.2之正數，b為1.7~2.2之正數，但a+b為1.9~2.4)；(B)一分子中具有至少2個鍵結於矽原子之氫原子之有機氫聚矽氧烷；及(C)鉑系觸媒。
(A)成分為聚矽氧凝膠組成物之主劑(基底聚合物)。該(A)成分為以上述平均組成式(1)表示之一分子中具有至少1個與矽原子鍵結之烯基(本說明書中稱為「鍵結矽原子之烯基」)之有機聚矽氧烷，較佳為具有2個以上之有機聚矽氧烷。
上述式(1)中，R係獨立且通常為碳原子數2~6，較佳為2~4，更佳為2~3之烯基。作為該具體例，舉例如乙烯基、烯丙基、丙烯基、異丙烯基、丁烯基、異丁烯基等，較佳為乙烯基。R1獨立為不含脂肪族不飽和鍵之未經取代或經取代之一價烴基，該碳原子數通常為1~10，較佳為1~6。作為該具體例，舉例如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、tert-丁基、戊基、己基、環己基、辛基、癸基等的烷基；苯基、甲苯基等的芳基；苄基、苯乙基等的芳烷基；該等基之氫原子之一部分或全部經氯、溴、氟等的鹵原子所取代的氯甲基、3,3,3-三氟丙基等。其中就容易合成而言，較佳為甲基、苯基或3,3,3-三氟丙基。
又，a必須為0.0001~0.2之正數，較佳為0.0005~0.1之正數。b必須為1.7~2.2之正數，較佳為1.9~2.02之正數。但，a+b須滿足1.9~2.4之範圍，較佳為1.95~2.05之範圍。
本成分必須為一分子中具有至少1個鍵結矽原子之烯基，較佳為2~50個，更佳為具有2~10個。只要以滿足該鍵結矽原子之烯基之條件之方式選擇上述a及b 之值即可。
本成分之有機聚矽氧烷之分子構造並無特別限制，可為直鏈狀，亦可為例如包含RSiO3/2單位(R為與前述相同)、R1SiO3/2單位(R1為與前述相同)、SiO2單位之分支狀，但較佳為以下述通式(1a)表示之有機聚矽氧烷，即主鏈基本上由二有機矽氧烷單位之重複所構成，且分子鏈兩末端以三有機矽氧烷基封端之直鏈狀之二有機聚矽氧烷： (式中，R2獨立為不含脂肪族不飽和鍵之未經取代或經取代之一價烴基，R3獨立為不含脂肪族不飽和鍵之未經取代或經取代之一價烴基或烯基，但至少1個的R3為烯基，分子鏈兩末端之R3之任一為烯基時，k為40~1,200之整數，m為0~50之整數，n為0~50之整數，分子鏈兩末端之R3皆非為烯基時，k為40~1,200之整數，m為1~50之整數，特別是2~50之整數，n為0~50之整數，但m+n為1以上，較佳為2以上)。
上述式(1a)中，以R2表示之烯基以外之不含脂肪族不飽和鍵之未經取代或經取代之一價烴基，通常為碳原子數1~10，較佳為1~6者。作為該具體例，列舉如於R1中所示例者。其中就容易合成而言，較佳為甲基、苯基或，3,3,3-三氟丙基。
又，以R3表示之不含脂肪族不飽和鍵之未經 取代或經取代之一價烴基，通常為碳原子數1~10，較佳1~6者。作為該具體例，列舉如於R1中所示例者。其中就容易合成而言，較佳為甲基、苯基或，3,3,3-三氟丙基。以R3表示之烯基，通常為碳原子數2~6，較佳為2~4，更佳為2~3者。作為該具體例，列舉如乙烯基、烯丙基、丙烯基、異丙烯基、丁烯基、異丁烯基等，較佳為乙烯基。
上述式(1a)中，分子鏈兩末端之R3之任一為烯基時，較佳為k為100~1,000之整數，m為0~40之整數，n為0；分子鏈兩末端之R3皆非為烯基時，較佳為k為100~1,000之整數，m為2~40之整數，n為0。
作為以上述式(1a)表示之有機聚矽氧烷，列舉例如，兩末端二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷、兩末端二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧甲基乙烯基矽氧烷共聚物、兩末端二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧二苯基矽氧烷共聚物、兩末端二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧甲基乙烯基矽氧烷‧二苯基矽氧烷共聚物、兩末端二甲基乙烯基矽氧基封端之甲基三氟丙基聚矽氧烷、兩末端二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧甲基三氟丙基矽氧烷共聚物、兩末端二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧甲基三氟丙基矽氧烷‧甲基乙烯基矽氧烷共聚物、兩末端三甲基矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧乙烯基甲基矽氧烷共聚物、兩末端三甲基矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧乙烯基甲基矽氧烷‧二 苯基矽氧烷共聚物、兩末端三甲基矽氧基封端之乙烯基甲基矽氧烷‧甲基三氟丙基矽氧烷共聚物、末端三甲基矽氧基‧二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷、末端三甲基矽氧基‧二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧甲基乙烯基矽氧烷共聚物、末端三甲基矽氧基‧二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧二苯基矽氧烷共聚物、末端三甲基矽氧基‧二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧二苯基矽氧烷‧甲基乙烯基矽氧烷共聚物、末端三甲基矽氧基‧二甲基乙烯基矽氧基封端之甲基三氟丙基聚矽氧烷、末端三甲基矽氧基‧二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧甲基三氟丙基矽氧烷共聚物、末端三甲基矽氧基‧二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧甲基三氟丙基矽氧烷‧甲基乙烯基矽氧烷共聚物、兩末端甲基二乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷、兩末端甲基二乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧甲基乙烯基矽氧烷共聚物、兩末端甲基二乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧二苯基矽氧烷共聚物、兩末端甲基二乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧甲基乙烯基矽氧烷‧二苯基矽氧烷共聚物、兩末端甲基二乙烯基矽氧基封端之甲基三氟丙基聚矽氧烷、兩末端甲基二乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧甲基三氟丙基矽氧烷共聚物、兩末端甲基二乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧甲基三氟丙基矽氧烷‧甲基乙烯基矽氧烷共聚物、兩末端三乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷、兩末端三乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧甲基乙 烯基矽氧烷共聚物、兩末端三乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧二苯基矽氧烷共聚物、兩末端三乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧甲基乙烯基矽氧烷‧二苯基矽氧烷共聚物、兩末端三乙烯基矽氧基封端之甲基三氟丙基聚矽氧烷、兩末端三乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧甲基三氟丙基矽氧烷共聚物、兩末端三乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧甲基三氟丙基矽氧烷‧甲基乙烯基矽氧烷共聚物等。
本成分之有機聚矽氧烷之黏度並無特別限制，就組成物之處理作業性、所得凝膠硬化物之強度及流動性良好之觀點而言，使用旋轉黏度計在25℃測定之黏度較佳為50~100,000mPa‧s，更佳為1,000~50,000mPa‧s。
接著，(B)成分為與上述(A)成分反應而作為交聯劑產生作用者。該(B)成分為一分子中具有至少2個鍵結於矽原子之氫原子(即，意味著SiH基(氫矽烷基)，本說明書中稱為「鍵結矽原子之氫原子」)之有機氫聚矽氧烷。該有機氫聚矽氧烷之一分子中具有之鍵結於矽原子之氫原子，較佳為2~30個，更佳為2~10個，最佳為2~5個。
本成分之有機氫聚矽氧烷中所含有的鍵結矽原子之氫原子，可位於分子鏈末端及分子鏈途中之任一位置，亦可為位於該雙方之位置。又，該分子構造並無特別限制，為直鏈狀、環狀、分支狀及三次元網狀構造(樹枝 狀)之任一者均可。
本成分之有機氫聚矽氧烷一分子中之矽原子數(即，聚合度)通常為20~1,000個，但就使組成物之處理作業性及所得凝膠硬化物之特性(低彈性率、低應力)變得良好之觀點而言，較佳為40~1,000個，更佳為40~400個，又更佳為60~300個，最佳為100~300個，又最佳為160~300個。
又，黏度方面，藉由旋轉黏度計在25℃測定之黏度通常為10~100,000mPa‧s，較佳為200~50,000mPa‧s，更佳為500~25,000mPa‧s，且較佳使用在室溫(25℃)為液狀者。
本成分之有機氫聚矽氧烷，較佳為使用以下述平均組成式(2)表示者：下述平均組成式(2)：R4 cHdSiO(4-c-d)/2 (2)(式中、R4獨立為不含脂肪族不飽和鍵之未經取代或經取代之一價烴基，c為0.7~2.2之正數，d為0.001~0.5之正數，但c+d為0.8~2.5)。
上述式(2)中，R4獨立為不含脂肪族不飽和鍵之未經取代或經取代之一價烴基，該碳原子數通常為1~10，較佳為1~6。作為該具體例，列舉如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、tert-丁基、戊基、新戊基、己基、環己基、辛基、壬基、癸基等的烷基；苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等的芳基；苄基、苯乙基、苯丙 基等的芳烷基；該等基之氫原子之一部分或全部經氯、溴、氟等的鹵原子所取代的3,3,3-三氟丙基等。其中較佳為烷基、芳基、3,3,3-三氟丙基，更佳為甲基、苯基、3,3,3-三氟丙基。
又，c較佳為1.0~2.1之正數，d較佳為0.001~0.1之正數，更佳為0.005~0.1之正數，又更佳為0.005~0.05之正數，最佳為0.005~0.03之正數，又，c+d較佳為滿足1.0~2.5之範圍，最佳為滿足1.5~2.2之範圍。
作為以上述式(2)表示之有機氫聚矽氧烷，列舉例如，甲基氫矽氧烷‧二甲基矽氧烷環狀共聚物、兩末端三甲基矽氧基封端之甲基氫聚矽氧烷、兩末端三甲基矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧甲基氫矽氧烷共聚物、兩末端二甲基氫化矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷、兩末端二甲基氫化矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧甲基氫矽氧烷共聚物、兩末端三甲基矽氧基封端之甲基氫矽氧烷‧二苯基矽氧烷共聚物、兩末端三甲基矽氧基封端之甲基氫矽氧烷‧二苯基矽氧烷‧二甲基矽氧烷共聚物、兩末端二甲基氫化矽氧基封端之甲基氫矽氧烷‧二甲基矽氧烷‧二苯基矽氧烷共聚物、由(CH3)2HSiO1/2單位與(CH3)3SiO1/2單位與SiO4/2單位所組成的共聚物、由(CH3)2HSiO1/2單位與SiO4/2單位所組成的共聚物、由(CH3)2HSiO1/2單位與(C6H5)3SiO1/2單位與SiO4/2單位所組成的共聚物等。
本成分之調配量，相對於(A)成分100質量份，至少為1質量份，較佳至少為3質量份。考慮上限 時，較佳為15~500質量份，更佳為20~500質量份，又更佳為30~200質量份。本成分之調配量在滿足前述條件之同時，(A)成分中之鍵結矽原子之烯基每1個，本成分中之鍵結矽原子之氫原子須為0.3~2.5個之量，較佳為0.5~2個，更佳為0.6~1.5個之量。當該調配量少於1質量份時，所得硬化物成為容易發生滲油者。當鍵結矽原子之氫原子少於0.3個時，交聯密度過低，會有無法使所得組成物硬化，或即使是硬化但硬化物之耐熱性亦會降低之情況；當多於2.5個時，會發生因脫氫反應而產生發泡之問題，且有所得硬化物之耐熱性降低，發生滲油之情況。
更，關於(C)成分，其係作為用於促進前述(A)成分中之鍵結矽原子之烯基與上述(B)成分中之鍵結矽原子之氫原子之加成反應之觸媒使用者。該(C)成分為鉑系觸媒(鉑或鉑系化合物)，可使用習知者。作為該具體例，示例如鉑黑、氯化鉑酸、氯化鉑酸等之醇改質物；氯化鉑酸與烯烴、醛類、乙烯基矽氧烷或炔屬醇類等之錯合物等。
本成分之調配量為有效量即可，可依據所需之硬化速度適當增減，但通常相對於(A)成分及(B)成分之合計量，以鉑原子之質量計通常為0.1~1,000ppm，較佳為1~300ppm之範圍。該調配量過多時會有所得硬化物之耐熱性降低之情況。
聚矽氧凝膠組成物，係依據常用方法混合上述(A)~(C)成分(調配任意成分時亦包含任意成分) 之組成物而可進行調製。此時，亦可視需要將混合之成分分割成2份或其以上之份數而混合，例如亦可分割成由(A)成分之一部份及(C)成分所成之份，與由(A)成分之剩餘部份及(B)成分所成之份且經混合。
將上述聚矽氧凝膠組成物硬化以得到聚矽氧凝膠時，該硬化條件為依據常用方法，較佳以80~150℃進行5~30分鐘。
接著，對於使用得到的聚矽氧凝膠薄片的太陽電池模組製造步驟進行說明。
首先，當聚矽氧凝膠薄片上為黏著有保護薄膜時，剝離該保護薄膜後，將太陽電池串列之受光面側配置於上述聚矽氧凝膠薄片之一面。將已配置者設置於真空層合機，於太陽電池串列之另一側之與受光面為相反側之非受光面，亦將聚矽氧凝膠薄片之保護薄膜剝離，並被覆於配置有受光面側之串列之聚矽氧凝膠薄片上(參考圖1)。更，在真空下按壓來封裝太陽電池串列(圖2)。
尚，圖1中，3為聚矽氧凝膠薄片，4為基材，5為太陽電池串列。
該情形時，亦可與上述為相反地，最初在與受光面為相反側之非受光面側的聚矽氧凝膠薄片上，將與太陽電池單元之受光面之相反側配置於該聚矽氧凝膠薄片上，並再被覆另一側之受光面側之聚矽氧凝膠薄片後，在真空下按壓而封裝太陽電池串列。尚，太陽電池單元中，係設定為使用單晶矽及/或多晶矽的太陽電池單元，故太 陽電池串列為以TAB線來連接太陽電池單元者。
又，在真空下按壓時，亦可事先對於聚矽氧凝膠薄片之受光面或與受光面為相反側之非受光面進行電漿照射處理或準分子光照射處理，使聚矽氧凝膠表面活化後，再於真空下按壓。更，在真空下按壓時之溫度，依據常用方法以室溫至150℃之範圍來進行。
藉由真空層合機進行封裝後，將受光面側及非受光面側之聚矽氧凝膠薄片之基材剝離(圖3)。之後，將封裝有太陽電池串列的聚矽氧凝膠薄片之受光面側以配置於受光面面板，同時沿著聚矽氧凝膠薄片之外周部分將丁基橡膠配置成寬5~20mm之框緣狀(圖4)。尚，圖中，1為透明受光面面板，2為非受光面面板或背板，6為丁基橡膠。又，亦可與上述為相反地，最初將封裝有太陽電池串列的聚矽氧凝膠薄片配置於非受光面面板或背板上，進而以沿著該外周部來配置丁基橡膠之方式。
在此，上述受光面面板中，必須具有以透明性、耐候性、耐衝擊性為代表之於屋外使用之長期可靠性之構件，例如，白板強化玻璃、丙烯酸系樹脂、氟樹脂或聚碳酸酯樹脂等，通常以厚度3~5mm左右的白板強化玻璃廣為使用。
又，在此所使用的丁基橡膠，係藉由熱融塗佈機而事先加工成帶狀或繩狀者，亦可為一般市售之種類，由於後續步驟中在真空層合處理時會施加100~150℃之溫度，故較佳為在該溫度領域中可保持形狀之熱熔融型 丁基橡膠，例如使用橫濱橡膠製M-155P。
接著，將非受光面面板或背板配置於與受光面為相反側，以真空層合機將封裝有太陽電池串列的聚矽氧凝膠薄片在減壓真空下，將受光面側之聚矽氧凝膠薄片面與受光面面板之間、非受光面側之聚矽氧凝膠薄片面與非受光面面板或背板之間之空氣除去後，加溫至100~150℃並以大氣壓按壓1~5分鐘，藉由壓接配置成框緣狀的丁基橡膠，而製造太陽電池模組(圖5)。
在此，與受光面為相反側之非受光面面板中，係要求效率良好地將太陽電池串列之溫度予以散熱，作為材料，舉例如玻璃材料、合成樹脂材料、金屬材料或該等之複合構件。作為玻璃材料之例，舉例如青板玻璃、白板玻璃或強化玻璃等；作為合成樹脂材料，舉例如丙烯酸樹脂、聚碳酸酯(PC)樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)樹脂或環氧樹脂等。又，作為金屬材料，舉例如銅、鋁或鐵等；作為複合材料，舉例如載持有以矽石為首，氧化鈦、氧化鋁、氮化鋁等具有高導熱性之材料之合成樹脂等。
尚，太陽光入射之相反側之非受光面面板中，藉由使用與使太陽光入射之面板為相同地具有透明性之構件，可使太陽光之直射光及散射光之一部份透過到太陽光入射之相反側，在設置於例如草原上等時，太陽電池模組之入射面與相反側，亦即原本為背陰之部分由於亦照射一部份太陽光而促進植物之生長，亦可利用於家畜之放 牧等。
又，使用背板時，具體如ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)薄膜、PVF(聚氟乙烯)薄膜等的氟樹脂薄膜，又，亦可使用鋁箔或PET為夾持於PVF薄片中之層合薄片。
[實施例]
以下，藉由實施例及比較例更具體說明本發明。實施例中，「份」為表示「質量份」，「%」為表示「質量%」，「Vi」為表示「乙烯基」。又，黏度為藉由旋轉黏度計在25℃測定之值。
[實施例1]
均勻混合黏度為10,000mPa‧s之兩末端二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷100份、以下述式(3)表示之黏度為10,000mPa‧s之兩末端三甲基矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧甲基氫矽氧烷共聚物63份(相對於(A)成分中之鍵結矽原子之烯基之每1個之(B)成分中之鍵結矽原子之氫原子之個數(以下稱為H/Vi)為1.05)、及含有作為鉑原子為1%之氯化鉑酸乙烯基矽氧烷錯合物之二甲基聚矽氧烷溶液0.05份後，將所得組成物藉由烘箱以150℃加熱30分鐘，得到針入度75的硬化物。
尚，關於針入度為藉由以JIS K2220所規定的1/4cone的針入度，係使用(股)離合公司製自動針入度測試器RPM-101來進行測定。
接著，使用上述材料來製作聚矽氧凝膠薄片。將上述材料投入於缺角輪式塗佈機，塗佈於基材之厚度為50μm之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)上，使整體之厚度成為250μm之方式來進行調整。更，將已塗佈的薄膜，以在150℃之烘箱中30分鐘使硬化。使保護薄膜貼附於該聚矽氧凝膠薄片之聚矽氧凝膠側，而得到聚矽氧凝膠薄片之捲筒。
從該聚矽氧凝膠薄片之捲筒，以320mm×340mm之大小裁剪出2片的薄片。首先，將第1片的聚矽氧凝膠薄片之保護薄膜剝離後，於表面照射172nm的準分子光。接著，將單晶的太陽電池串列配置於表面並設置於真空層合機中，再將另1片的聚矽氧凝膠薄片之保護薄膜亦剝離後，與上述相同地照射準分子光。被覆於配置有第1片之受光面側之串列之聚矽氧凝膠薄片上，進行真空下60℃、20分鐘之按壓，來封裝太陽電池串列。
接著，將受光面側、及與受光面為相反側之非受光面側之聚矽氧凝膠薄片之PET基材剝離，以受光面側配置於340mm×360mm、3.2mm厚的白板強化玻璃，並於外周殘留10mm寬之空間之方式，將直徑6mm的繩 狀丁基橡膠配置於該空間部分使成為框緣狀。
接著，在與受光面為相反側亦配置340mm×360mm、3.2mm厚的白板強化玻璃，以真空層合機將封裝有太陽電池串列的聚矽氧凝膠薄片在減壓真空下，進行120℃、5分鐘大氣壓之按壓，而製造太陽電池模組A。
(太陽電池元件之龜裂評估)
進行太陽電池模組A之元件之龜裂之評估。評估為依據常用方法，以目視或EL(有機電致發光元件)發光法來進行。
(過度嚴苛劣化測試評估)
以太陽電池模組A之PCT(壓力鍋試驗(Pressure Cooker Test))來進行過度嚴苛劣化測試。條件為在溫度125℃、濕度95%、2.1氣壓下進行100小時，測試後，以EL發光法評估龜裂，以目視評估TAB線有無腐蝕，且以目視進行模組內有無浸入水分之評估。
[實施例2]
將以實施例1所得均勻混合液投入於缺角輪式塗佈機，塗佈於基材之厚度為50μm之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)上，使整體之厚度成為550μm之方式來進行調整。接著，與實施例1相同地來製造太陽電池模組B，並進行太陽電池元件之龜裂評估及過度嚴苛劣化測試。
[實施例3]
將以實施例1所得均勻混合液投入於缺角輪式塗佈機，塗佈於基材之厚度為50μm之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)上，使整體之厚度成為850μm之方式來進行調整。接著，與實施例1相同地來製造太陽電池模組C，並進行太陽電池元件之龜裂評估及過度嚴苛劣化測試。
[實施例4]
黏度為12,000mPa‧s之兩末端二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷100份、以下述式(4)表示之黏度為2,000mPa‧s之兩末端二甲基氫化矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧甲基氫矽氧烷共聚物25份(H/Vi為1.3)、及含有作為鉑原子為1%之氯化鉑酸乙烯基矽氧烷錯合物之二甲基聚矽氧烷溶液0.05份後，將所得組成物藉由烘箱以150℃加熱30分鐘，得到針入度40的硬化物。
接著，將上述材料投入於缺角輪式塗佈機，塗佈於基材之厚度為50μm之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)上，使整體之厚度成為250μm之方式來進行調整。接著，除了在與受光面為相反側使配置有作為背板之340mm×360mm、25μm厚之ETFE薄膜以外，與實施例1 相同地來製造太陽電池模組D，並進行太陽電池元件之龜裂評估及過度嚴苛劣化測試。
[實施例5]
將以實施例4所得均勻混合液投入於缺角輪式塗佈機，塗佈於基材之厚度為50μm之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)上，使整體之厚度成為550μm之方式來進行調整。接著，與實施例4相同地來製造太陽電池模組E，並進行太陽電池元件之龜裂評估及過度嚴苛劣化測試。
[實施例6]
將以實施例4所得均勻混合液投入於缺角輪式塗佈機，塗佈於基材之厚度為50μm之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)上，使整體之厚度成為850μm之方式來進行調整。接著，與實施例4相同地來製造太陽電池模組F，並進行太陽電池元件之龜裂評估及過度嚴苛劣化測試。
[實施例7]
相對於以下述式(5)表示之黏度為10,000mPa‧s之兩末端三甲基矽氧基封端之二甲基矽氧烷‧甲基乙烯基矽氧烷共聚物100份，均勻混合以下述式(6)表示之黏度為6,000mPa‧s之兩末端二甲基氫化矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷40份(H/Vi為0.95)、及含有作為鉑原子為1%之氯化鉑酸乙烯基矽氧烷錯合物之二甲基聚矽氧烷 溶液0.05份後，將所得組成物藉由烘箱以150℃加熱30分鐘，得到針入度120的硬化物。
接著，將上述材料投入於缺角輪式塗佈機，塗佈於基材之厚度為50μm之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)上，使整體之厚度成為250μm之方式來進行調整。接著，與實施例1相同地來製造太陽電池模組G，並進行太陽電池元件之龜裂評估及過度嚴苛劣化測試。
[實施例8]
將以實施例7所得均勻混合液投入於缺角輪式塗佈機，塗佈於基材之厚度為50μm之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)上，使整體之厚度成為550μm之方式來進行調整。接著，與實施例7相同地來製造太陽電池模組H，並進行太陽電池元件之龜裂評估及過度嚴苛劣化測試。
[實施例9]
將以實施例7所得均勻混合液投入於缺角輪式塗佈機，塗佈於基材之厚度為50μm之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)上，使整體之厚度成為850μm之方式來進行調 整。接著，與實施例7相同地來製造太陽電池模組I，並進行太陽電池元件之龜裂評估及過度嚴苛劣化測試。
[實施例10]
將2片的聚矽氧凝膠薄片中之1片，使用以實施例1所得均勻混合液，並與實施例2為相同地以缺角輪式塗佈機塗佈於基材上，使整體之厚度成為550μm之方式來進行調整，將此設為受光面側；2片中之另1片，使用以實施例4所得均勻混合液，並與實施例5為相同地使整體之厚度成為550μm之方式來進行調整，將此設為與受光面為相反側之面板，除此之外其他為與實施例1相同地來製造太陽電池模組J，並進行太陽電池元件之龜裂評估及過度嚴苛劣化測試。
[比較例1]
將以實施例4所得均勻混合液投入於缺角輪式塗佈機，塗佈於基材之厚度為50μm之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)上，使整體之厚度成為550μm之方式來進行調整。從該聚矽氧凝膠薄片之捲筒，以340mm×360mm之大小裁剪出2片的薄片。接著，除了不將丁基橡膠配置成框緣狀以外，其他為與實施例4相同地來製造太陽電池模組K，並進行太陽電池元件之龜裂評估及過度嚴苛劣化測試。
[比較例2]
使用厚度500μm之EVA(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；乙酸乙烯酯含有率28%)之透明薄膜2片，基於以往過去之方法，使用真空層合機在減壓真空下，將在2片340mm×360mm之白板強化玻璃基板之間之單晶矽太陽電池元件加溫至120℃、以30分鐘進行熔融壓接而封裝，製造太陽電池模組L，並進行太陽電池元件之龜裂評估及過度嚴苛劣化測試。
將各條件匯整於表之同時，亦將龜裂評估及過度嚴苛劣化測試之結果記載於表中。以上之結果如表1中所示。
1‧‧‧透明受光面面板
2‧‧‧非受光面面板或背板
3‧‧‧聚矽氧凝膠薄片
5‧‧‧太陽電池串列
6‧‧‧丁基橡膠

Claims (3)

  1. 一種太陽電池模組之製造方法，其特徵係包含下述步驟：將分別的聚矽氧凝膠薄片在真空下按壓於太陽電池串列之太陽光受光面、和與其為相反側之太陽光非受光面，將太陽電池串列以上述聚矽氧凝膠薄片封裝之步驟；將上述聚矽氧凝膠薄片之太陽光受光面側配置於成為太陽光入射面之透明受光面面板之一面上，同時沿著聚矽氧凝膠薄片之外周部分將丁基橡膠配置成框緣狀之步驟，或將聚矽氧凝膠薄片之太陽光非受光面側配置於太陽光非入射側之非受光面面板或背板之一面上，同時沿著聚矽氧凝膠薄片之外周部分將丁基橡膠配置成框緣狀之步驟；與以聚矽氧凝膠薄片所封裝的太陽電池串列為內側地將上述受光面面板和非受光面面板或背板重疊，以100~150℃在真空下按壓，藉由丁基橡膠來將上述受光面面板和非受光面面板或背板壓接之步驟。
  2. 如請求項1之太陽電池模組之製造方法，其中，聚矽氧凝膠薄片為將含有下述(A)~(C)成分之聚矽氧凝膠組成物硬化而得到的聚矽氧凝膠之薄片，且該聚矽氧凝膠之針入度為30~200，(A)以下述平均組成式(1)表示之一分子中具有至少1個與矽原子鍵結之烯基之有機聚矽氧烷， RaR1 bSiO(4-a-b)/2 (1)(式中，R獨立為烯基，R1獨立為不含脂肪族不飽和鍵之未經取代或經取代之一價烴基，a為0.0001~0.2之正數，b為1.7~2.2之正數，但a+b為1.9~2.4)；(B)一分子中具有至少2個鍵結於矽原子之氫原子之有機氫聚矽氧烷；及(C)鉑系觸媒。
  3. 如請求項1或2之太陽電池模組之製造方法，其中，聚矽氧凝膠薄片之厚度為200~1,000μm。
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