TW201947780A

TW201947780A - 封裝材及其製造方法、太陽能電池模組及其組裝方法

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Publication number: TW201947780A
Application number: TW107116471A
Authority: TW
Inventors: 張評款
Original assignee: 茂迪股份有限公司
Priority date: 2018-05-15
Filing date: 2018-05-15
Publication date: 2019-12-16

Abstract

一種封裝材包括：一紫外線通過層；一紫外線截止層；以及一光反射結構，配置於該紫外線通過層與該紫外線截止層之間。

Description

封裝材及其製造方法、太陽能電池模組及其組裝方法

本發明是有關於一種封裝材及其製造方法，且特別是有關於一種具有封裝材之太陽能電池模組及其組裝方法。

太陽能電池是一種將光能轉換為電能的光電元件，其由於低污染、低成本加上可利用源源不絕之太陽能作為能量來源，而成為重要的替代能源之一。太陽能電池之基本構造是運用P型半導體與N型半導體接合而成，當陽光照射至具有此P-N接面的太陽能基板時，光能激發出矽原子中之電子而產生電子和電洞的對流，且這些電子及電洞受P-N接面處構成的內建電場影響而分別聚集在負極及正極兩端，使太陽能電池的兩端產生電壓。此時可使用電極連接太陽能電池的兩端於一外部電路，以形成迴路，進而產生電流，此過程即為太陽電池發電的原理。

請參考圖1，習知太陽能電池模組9包括許多材料，例如正面玻璃板91、第一封裝材92、多個太陽能電池93、第二封裝材94及背板95等。然而，焊帶(ribbon)焊接完太陽能電池93正面後，需轉折，再焊接另一個太陽能電池93背面，該些太陽能電池93之間須保留間隙以供該焊帶轉折，該些太陽能電池93之間隙會導致入射光穿透到該背板95，而形成反射，部分光因而反射至玻璃外，無法讓太陽能電池再次吸收，造成光損失(loss)。

因此，便有需要提供一種封裝材及太陽能電池模組，能夠解決前述的問題。

本發明之一目的是提供一種具有封裝材之太陽能電池模組，該封裝材包括一光反射結構，其配置在相鄰太陽能電池之間隙，並具有特定角度之微結構。

依據上述之目的，本發明提供一種封裝材包括：一紫外線通過層；一紫外線截止層；以及一光反射結構，配置於該紫外線通過層與該紫外線截止層之間。。

本發明更提供一種太陽能電池模組，包括：一透明基板；一背板，其與該透明基板彼此相對設置；多個太陽能電池，配置於該透明基板與該背板之間，其中任兩相鄰的太陽能電池之間存在有一間隙；一第一封裝材，配置於該透明基板與該些太陽能電池之間；以及一第二封裝材，配置於該背板與該些太陽能電池之間，並包括：一紫外線通過層，其靠近該些太陽能電池；一紫外線截止層，其靠近該背板；以及一光反射結構，位於該紫外線通過層與該紫外線截止層之間，並對應該任兩相鄰太陽能電池之間的該間隙而配置。

根據本發明之太陽能電池模組，配置在相鄰太陽能電池之間隙的該光反射結構具有特定角度之微結構，可將入射光經正面玻璃板(該透明基板)而有效全反射於該些太陽能電池正面上，進而提升該些太陽能電池的吸收，提升太陽能輸出瓦數(power gain)為2%以上。再者，該紫外線通過層可增加紫外線(UV)光反射的機會，且該紫外線截止層避免紫外線(UV)光穿過封裝材，以防止該背板黃化或劣化。

1‧‧‧太陽能電池模組

11‧‧‧正面玻璃板

12‧‧‧第一封裝材

13‧‧‧太陽能電池

14‧‧‧封裝材

141‧‧‧紫外線通過層

1411‧‧‧熱塑性材料

142‧‧‧紫外線截止層

1421‧‧‧熱塑性材料

1422‧‧‧紫外線吸收劑

143‧‧‧光反射結構

1431‧‧‧聚合物薄膜

1431’‧‧‧聚合物薄膜

1432‧‧‧金屬薄膜

1432’‧‧‧金屬薄膜

1432”‧‧‧金屬薄膜

15‧‧‧背板

9‧‧‧太陽能電池模組

91‧‧‧正面玻璃板

92‧‧‧第一封裝材

93‧‧‧太陽能電池

94‧‧‧第二封裝材

95‧‧‧背板

S110、S120‧‧‧步驟

S210~S250‧‧‧步驟

G1‧‧‧間隙尺寸

G2‧‧‧間隙尺寸

L‧‧‧入射光

W1‧‧‧寬度

W2‧‧‧寬度

圖1為習知太陽能電池模組之剖面示意圖。

圖2為本發明之一實施例之封裝材之剖面示意圖。

圖3為本發明之另一實施例之封裝材之剖面示意圖。

圖4為本發明之又一實施例之封裝材之剖面示意圖。

圖5為本發明之一實施例之封裝材之製造方法的流程圖。

圖6為為本發明之一實施例之封裝材之製造方法的剖面示意圖。

圖7a及圖7b分別為本發明之一實施例之太陽能電池模組之剖面示意圖及分解立體示意圖。

圖8為本發明之另一實施例之太陽能電池模組之剖面示意圖。

圖9為本發明之一實施例之太陽能電池模組之組裝方法的流程圖

圖10a至圖10e為本發明之一實施例之太陽能電池模組之組裝方法的剖面示意圖。

為讓本發明之上述目的、特徵和特點能更明顯易懂，茲配合圖式將本發明相關實施例詳細說明如下。

請參考圖2，其為本發明之一實施例之封裝材之剖面示意圖。該封裝材(sealing material)14包括一紫外線通過層(UV pass layer)141、一紫外線截止層(UV cut layer)142及一光反射結構143。該光反射結構143配置於該紫外線通過層141與該紫外線截止層142之間。在本實施例中，該光反射結構143包括一聚合物薄膜(polymeric film)1431及一金屬薄膜(metal film)1432。該聚合物薄膜1431形成有微結構，且該金屬薄膜1432形成於該聚合物薄膜1431之微結構上，使該金屬薄膜1432具有微結構對應於該聚合物薄膜1431之微結構。該金屬薄膜1432可為鋁(Al)、銀(Ag)、銅(Cu)或金(Au)所製。該金屬薄膜1432之微結構具有特定角度之凹凸表面，例如多個三角形所構成之凹凸表面。

請參考圖3，在另一實施例中，該金屬薄膜1432’形成於該聚合物薄膜1431’之平面上，且該金屬薄膜1432’直接形成有微結構。請參考圖4，在又一實施例中，該光反射結構143只包括一金屬薄膜1432”，其具有微結構。

該紫外線截止層142包括一熱塑性材料1421及一紫外線吸收劑1422，該紫外線吸收劑1422分散於該熱塑性材料1421內。該紫外線吸收劑1422可分為苯並三唑類、二苯甲酮類、三嗪類、水楊酸酯類及氰代丙烯酸酯類等。該紫外線通過層141包括一熱塑性材料1411。上述熱塑性材料1411、1421可選自乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(Ethylene Vinyl Acetate；EVA)、聚乙烯辛烯共弹性体(Polyolefin Elastomer；POE)、聚乙烯醇縮丁醛樹脂(Polyvinyl Butyral Resin；PVB)、聚氨酯(Thermoplastic Urethane；TPU)及離子聚合物(ionomer)所構成之群組。該紫外線通過層141及該紫外線截止層142可更包括：交聯劑、抗氧化劑(或抗熱老化劑)、紫外光穩定劑、增塑劑、增粘劑等。舉例，該紫外線通過層141之厚度可為200~650nm，且該紫外線截止層142之厚度可為150~300nm。該紫外線通過層141之穿透波長可為290~1100nm，且該紫外線截止層142之穿透波長可為360~1100nm。亦即在360nm之下的光波段將被攔截而無法穿過去。

請參考圖5，其為本發明之一實施例之封裝材之製造方法的流程圖。該封裝材之製造方法包括下列步驟：請參考圖6，在步驟S110中，將一光反射結構143放置於一紫外線通過層141與一紫外線截止層142之間。在步驟S120中，利用一壓合製程，將該紫外線通過層141、該光反射結構143及該紫外線截止層142組合成一封裝材14，亦即製造出本發明之封裝材14，如圖2所示。

請參考圖7a及圖7b，其為本發明之一實施例之太陽能電池模組之剖面示意圖及分解立體示意圖。該太陽能電池模組1包括一透明基板11、一第一封裝材12、多個太陽能電池13、一第二封裝材(例如本發明之封裝材14)及一背板15。該背板15與該透明基板11(例如正面玻璃板)彼此相對設置。該些太陽能電池13配置於該透明基板11與該背板15之間，其中任兩相鄰的太陽能電池13之間存在有一間隙。舉例，焊帶(ribbon)用以將該些太陽能電池13串焊而使其電性連接。該第一封裝材12配置於該透明基板11與該些太陽能電池13之間。該第二封裝材(例如本發明之封裝材14)配置於該背板15與該些太陽能電池13之間，並包括一紫外線通過層141、一紫外線截止層142及一光反射結構143。該紫外線通過層141靠近該些太陽能電池13，且該紫外線截止層142靠近該背板15。該光反射結構143位於該紫外線通過層141與該紫外線截止層142之間，並對應該任兩相鄰太陽能電池13之間的該間隙而配置。於一實施例中，該光反射結構143之寬度W1大於該任兩相鄰太陽能電池13之間的該間隙尺寸G1。舉例，該光反射結構143之寬度W1可為5~10mm，且該間隙尺寸G1可為2~3mm。當然，於其他實施例中，該光反射結構143之寬度W1亦可等於或小於上述之間隙尺寸G1，並無一定之限制，不過當該光反射結構143之寬度W1大於上述間隙尺寸G1時，將形成較大面積之反射區塊，有助於提昇整體模組的發電功效。

請再參考圖7a，根據本發明之太陽能電池模組1，配置在相鄰太陽能電池13之間隙的該光反射結構143具有特定角度之微結構，可將入射光L經正面玻璃板(該透明基板11)而有效全反射於該些太陽能電池13正面上，進而提升該些太陽能電池的吸收，提升太陽能輸出瓦數(power gain)為2%以上。再者，該紫外線通過層141可增加紫外線(UV)光反射的機會，且該紫外線截止層142避免紫外線(UV)光穿過封裝材，以防止該背板15黃化或劣化。

請參考圖8，在另一實施例中，該光反射結構143更對應該太陽能電池模組1之邊緣與相鄰太陽能電池13之間的間隙而配置。於一實施例中，該光反射結構之寬度W2可大於該太陽能電池模組1之邊緣與相鄰太陽能電池13之間的間隙尺寸G2。當然，於其他實施例中，該光反射結構143之寬度W2亦可等於或小於上述之間隙尺寸G2，此並無一定之限制，不過當該光反射結構143之寬度W2大於上述之間隙尺寸G2時，將形成較大面積之反射區塊，有助於提昇整體模組的發電功效。同樣地，配置在該太陽能電池模組1之邊緣與相鄰太陽能電池13之間的間隙的該光反射結構143具有特定角度之微結構，也可將入射光源經正面玻璃板(該透明基板11)而有效全反射於該些太陽能電池13正面上，進而提升該些太陽能電池的吸收，提升太陽能輸出瓦數。

本發明之太陽能電池模組1可更包括一接線盒(圖未示)配置在該背板15上，並將一外框(圖未示)安裝在層壓後之疊層件(亦即透明基板11、第一封裝材12、太陽能電池13、第二封裝材14及背板15之疊層)的周圍，以完成一太陽能電池模組。

請參考圖9，其為本發明之一實施例之太陽能電池模組之組裝方法的流程圖。該太陽能電池模組之組裝方法包括下列步驟：請參考圖10a，在步驟S210中，將一第一封裝材12配置於一透明基板11上。請參考圖10b，在步驟S220中，將多個太陽能電池13配置於該第一封裝材12上。請參考圖10c，在步驟S230中，將一第二封裝材(例如本發明之封裝材14)配置於該些太陽能電池13上。請參考圖10d，在步驟S240中，將一背板15配置於該第二封裝材(例如本發明之封裝材14)上，並與該透明基板11彼此相對設置。請參考圖10e，在步驟S250中，利用一層壓製程，將該透明基板11、該第一封裝材12、該些太陽能電池13、該第二封裝材(例如本發明之封裝材14)及該背板15堆疊組裝成一太陽能電池模組1。舉例，該層壓製程是指將該第一封裝材12及該第二封裝材(例如本發明之封裝材14)在真空底下加溫，並施加壓力使其交聯接合在一起，並封裝該些太陽能電池13，以及密封該透明基板11及該背板15之間隙。

該第一封裝材12位於該透明基板11與該些太陽能電池13之間，該第二封裝材(例如本發明之封裝材14)位於該背板15與該些太陽能電池13之間，該些太陽能電池13位於該透明基板11與該背板15之間，且任兩相鄰的太陽能電池13之間存在有一間隙。該第二封裝材(例如本發明之封裝材14)包括：一紫外線通過層141，其靠近該些太陽能電池13；一紫外線截止層142，其靠近該背板15；以及一光反射結構143，位於該紫外線通過層141與該紫外線截止層142之間，並對應該任兩相鄰太陽能電池13之間的該間隙而配置。在本實施例中，該第二封裝材為經過壓合製程之紫外線通過層141、紫外線截止層142及光反射結構143所構成，亦即本發明之上述封裝材14，如圖2所示。

在另一實施例中，將一第二封裝材配置於該第一封裝材上之步驟可包括：將該紫外線通過層141配置於該些太陽能電池13上；將該光反射結構143配置於該紫外線通過層141上；以及將該紫外線截止層142配置於該紫外線通過層141上，以使該光反射結構143位於該紫外線通過層141與該紫外線截止層142之間。此時，該第二封裝材為未經過壓合製程之紫外線通過層141、紫外線截止層142及光反射結構143所構成。

本發明之太陽能電池模組組裝方法可簡單放置且容易對位於該些太陽能電池背面，並可搭配目前太陽能製作流程。

如上述本發明中各實施例之說明可知，本發明中的該光反射結構143係位於該紫外線通過層141與該紫外線截止層142之間，且經層壓製程配置於太陽能電池模組之中後，該光反射結構143的邊緣也不會接觸到太陽能電池，亦即該光反射結構143與太陽能電池13之間於層壓後，仍是被該紫外線通過層141所分隔，故不會有短路等電性問題產生。

綜上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之較佳實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

Claims

一種封裝材，包括：一紫外線通過層；一紫外線截止層；以及一光反射結構，配置於該紫外線通過層與該紫外線截止層之間。
如申請專利範圍第1項所述之封裝材，其中該光反射結構包括一金屬薄膜，其具有微結構。
如申請專利範圍第2項所述之封裝材，其中該光反射結構更包括一聚合物薄膜，且該金屬薄膜形成於該聚合物薄膜之微結構上，使該金屬薄膜之微結構對應於該聚合物薄膜之微結構。
如申請專利範圍第2項所述之封裝材，其中該光反射結構更包括一聚合物薄膜，且該金屬薄膜形成於該聚合物薄膜之一平面上。
如申請專利範圍第1項所述之封裝材，其中該紫外線截止層包括一熱塑性材料及一紫外線吸收劑，該紫外線吸收劑分散於該熱塑性材料內，且該紫外線通過層包括一熱塑性材料。
如申請專利範圍第5項所述之封裝材，其中該熱塑性材料選自乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(Ethylene Vinyl Acetate；EVA)、聚乙烯辛烯共弹性体(Polyolefin Elastomer；POE)、聚乙烯醇縮丁醛樹脂(Polyvinyl Butyral Resin；PVB)、聚氨酯(Thermoplastic Urethane；TPU)及離子聚合物(ionomer)所構成之群組。
一種封裝材之製造方法，包括：將一光反射結構放置於一紫外線通過層與一紫外線截止層之間；以及利用一壓合製程，將該紫外線通過層、該光反射結構及該紫外線截止層組合成一封裝材。
一種太陽能電池模組，包括：一透明基板；一背板，其與該透明基板彼此相對設置；多個太陽能電池，配置於該透明基板與該背板之間，其中任兩相鄰的太陽能電池之間存在有一間隙；一第一封裝材，配置於該透明基板與該些太陽能電池之間；以及一第二封裝材，配置於該背板與該些太陽能電池之間，並包括：一紫外線通過層，其靠近該些太陽能電池；一紫外線截止層，其靠近該背板；以及一光反射結構，位於該紫外線通過層與該紫外線截止層之間，並對應該任兩相鄰太陽能電池之間的該間隙而配置。
如申請專利範圍第8項所述之太陽能電池模組，其中該光反射結構之寬度大於、等於或小於該任兩相鄰太陽能電池之間的該間隙尺寸。
如申請專利範圍第8項所述之太陽能電池模組，其中該光反射結構更對應該太陽能電池模組之邊緣與相鄰太陽能電池之間的間隙而配置。
如申請專利範圍第10項所述之太陽能電池模組，其中該光反射結構之寬度大於、等於或小於該太陽能電池模組之邊緣與相鄰太陽能電池之間的間隙尺寸。
一種太陽能電池模組之組裝方法，包括：將一第一封裝材配置於一透明基板上；將多個太陽能電池配置於該第一封裝材上；將一第二封裝材配置於該些太陽能電池上；將一背板配置於該第二封裝材上，並與該透明基板彼此相對設置；以及利用一層壓製程，將該透明基板、該第一封裝材、該些太陽能電池、該第二封裝材及該背板堆疊組裝成一太陽能電池模組；其中該第一封裝材位於該透明基板與該些太陽能電池之間，該第二封裝材位於該背板與該些太陽能電池之間，該些太陽能電池位於該透明基板與該背板之間，且任兩相鄰的太陽能電池之間存在有一間隙；以及該第二封裝材包括：一紫外線通過層，其靠近該些太陽能電池；一紫外線截止層，其靠近該背板；以及一光反射結構，位於該紫外線通過層與該紫外線截止層之間，並對應該任兩相鄰太陽能電池之間的該間隙而配置。
如申請專利範圍第12項所述之太陽能電池模組之組裝方法，其中將一第二封裝材配置於該第一封裝材上之步驟包括：將該紫外線通過層配置於該些太陽能電池上；將該光反射結構配置於該紫外線通過層上；以及將該紫外線截止層配置於該紫外線通過層上，以使該光反射結構位於該紫外線通過層與該紫外線截止層之間。