TWI818690B - 太陽能模組 - Google Patents
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Abstract
一種太陽能模組，包括電池封裝體以及前板，電池封裝體包含太陽能電池以及包覆電池的封裝材料。前板設置於電池封裝體上，其中前板是由玻纖布預浸於樹脂組成物所製備而成，其中玻纖布的經紗密度為40至60支/吋，玻纖布的緯紗密度為25至60支/吋，樹脂組成物包含環氧樹脂，並且玻纖布在前板中的重量百分比大於環氧樹脂在前板中的重量百分比。
Description
本揭露是關於一種太陽能模組。
近幾年來，隨著環保意識抬頭，加上太陽能具有零污染、以及取之不盡用之不竭的優點，太陽能已成為相關領域中最受矚目的焦點。因此，在日照充足的位置，例如建築物屋頂、廣場等等，愈來愈常見到太陽能面板的裝設。
太陽能模組主要包括前板、太陽能電池、封裝材以及背板。為了滿足太陽能模組對於可撓性與輕量化的需求，現有的市售產品常使用聚對苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate，PET）或是氟塑膜（ETFE）作為前板的材料，但是這些材料的機械抵抗力較差、且容易因外部水氣侵入發生降解作用、對於紫外光無抵抗會直接造成裂解，無法長期使用於戶外。也有一些市售產品是使用丙烯酸類樹脂作為前板的材料，但是丙烯酸類樹脂所包含的丙烯酸、甲基丙烯酸具有腐蝕性，容易對太陽能電池及金屬件造成侵蝕。此外，因丙烯酸類樹脂本身為熱塑性材料，熱變形溫度及玻璃轉化溫度相對較低，因此耐熱性及長期使用性差，容易因外部水氣侵入發生降解作用，造成前板發黃、變形，因而影響到太陽能模組的發電能力。
根據本揭露之一實施方式，提供了一種太陽能模組，包括電池封裝體以及前板，電池封裝體包含太陽能電池以及包覆電池的封裝材料。前板設置於電池封裝體上，其中前板是由玻纖布預浸於樹脂組成物所製備而成，其中玻纖布的經紗密度為40至60支/吋，玻纖布的緯紗密度為25至60支/吋，樹脂組成物包含環氧樹脂，並且玻纖布在前板中的重量百分比大於環氧樹脂在前板中的重量百分比。
於一些實施例中，前板中的玻纖布與環氧樹脂的重量比為55~75% : 25~45%。
於一些實施例中，環氧樹脂包含多官能基環氧樹脂與雙官能基環氧樹脂，且雙官能基環氧樹脂的重量百分比大於多官能基環氧樹脂的重量百分比。
於一些實施例中，多官能基環氧樹脂與雙官能基環氧樹脂合起來約佔樹脂組成物的5wt%至60wt%。
於一些實施例中，環氧樹脂中的雙官能基環氧樹脂與多官能基環氧樹脂的重量比約為70~100% : 30~0%。
於一些實施例中，環氧樹脂包含有磷系環氧樹脂，磷系環氧樹脂約佔樹脂組成物的5wt%至70wt%。
於一些實施例中，前板的交聯率為大於70%，封裝材料的交聯率為70%至90%。
於一些實施例中，前板與封裝材料的接著力為大於100N/cm。
於一些實施例中，在玻纖布中的經紗與緯紗為斜紋織。
於一些實施例中，經紗與緯紗之間的角度為15度至85度。
於一些實施例中，前板的水氣穿透率小於0.5 g/m
2˙天 。
於一些實施例中，太陽能模組更包含蓋板，蓋板設置於前板上，其中蓋板包含氟系樹脂。
本揭露之一實施方式提供了一種採用玻纖布與含有環氧樹脂的樹脂組成物的預浸體做為前板的太陽能模組，使其具有高耐熱性、輕量化以及良好的機械強度的特性。除此之外，玻纖布中的經緯紗的排列方式亦經過設計，使得太陽能模組中的前板具有高透光性的優點。
以下將以圖式及詳細說明清楚說明本揭露之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本揭露之較佳實施例後，當可由本揭露所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本揭露之精神與範圍。另外，空間相對用語，如「下」、「上」等，是用以方便描述一元件或特徵與其他元件或特徵在圖式中的相對關係。這些空間相對用語旨在包含除了圖式中所示之方位以外，裝置在使用或操作時的不同方位。裝置可被另外定位(例如旋轉90度或其他方位)，而本文所使用的空間相對敘述亦可相對應地進行解釋。
本揭露之一實施方式提供了一種採用玻纖布與含有環氧樹脂的樹脂組成物的預浸體做為前板的太陽能模組，使其具有高耐熱性、輕量化以及良好的機械強度的特性。除此之外，玻纖布中的經緯紗的排列方式亦經過設計，使得太陽能模組中的前板具有高透光性的優點。
參照第1圖，其為本揭露之太陽能模組一實施例的剖面圖。太陽能模組100包含有電池封裝體110、前板120、蓋板130以及保護膜140。電池封裝體110具有相對的受光面110F以及底面110B，前板120設置於電池封裝體110之受光面110F上，蓋板130設置在前板120上，保護膜140則是設置在電池封裝體110的底面110B。
電池封裝體110包含太陽能電池112以及包覆太陽能電池112的封裝材料114。太陽能電池112之間可以進一步透過焊帶串聯，用以提升太陽能模組100的輸出功率。封裝材料114的材料可以包含乙烯醋酸乙烯脂(ethylene vinyl acetate resin，EVA)、聚烯烴彈性體（Polyolefin Elastomer，POE）、低密度聚乙烯(low density polyethylene，LDPE)、高密度聚乙烯(high density polyethylene，HDPE)、矽氧樹脂(silicone)、聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)、環氧樹脂(Epoxy)、聚乙烯丁醛樹脂(polyvinyl butyral，PVB)、熱可塑聚胺基甲酸酯(thermoplastic polyurethane，TPU) 或其組合，但不限於此。
在一些實施例中，封裝材料114可以進一步區分為上封裝材與下封裝材，太陽能電池112配置在上封裝材與下封裝材之間，並且上封裝材與下封裝材的材料選擇或是摻入的成分可以不同。舉例而言，下封裝材相較於上封裝材可以更包含有紫外光吸收劑，以吸收紫外光波段的光線，以減少紫外光波段照射到保護膜140之照射量，進而降低紫外光對保護膜140的影響。
前板120則是由玻纖布122預浸於樹脂組成物124的預浸體所製備而成。前板120的製備一般分為兩階段，首先為含浸階段，也就是將玻纖布122含浸於樹脂組成物124並進行加溫烘烤。接著為熱壓合階段，將樹脂組成物124的材料層與玻纖布122進行熱壓合，以得到前板120。
樹脂組成物124包含環氧樹脂，玻纖布122在前板120中的重量百分比大於環氧樹脂在前板120中的重量百分比，以使得讓前板120可撓化與輕量化的同時兼顧一定的機械強度與韌性。 在一些實施例中，前板120中的玻纖布122與環氧樹脂的重量比為55~75%:25~45%。
請同時參照第2圖，其為第1圖中之玻纖布的放大示意圖。玻纖布122是由經紗1242以及緯紗1244所交織而成，其中玻纖布122的經紗密度為40至60支/吋，玻纖布122中的緯紗密度為25至60支/吋，以在提升機械強度的同時維持前板120的透光性。經紗1242以及緯紗1244較佳地是以斜紋織的方式編織而成，並且經紗1242與緯紗1244之間的角度θ為15度至85度，以進一步提升前板120的透光性，確保有足夠的光線通過前板120進入太陽能電池112。
回到第1圖，前板120中的樹脂組成物124包含環氧樹脂，並且環氧樹脂包含多官能基環氧樹脂與雙官能基環氧樹脂，而雙官能基環氧樹脂的重量百分比大於多官能基環氧樹脂的重量百分比。在一些實施例中，多官能基環氧樹脂與雙官能基環氧樹脂合起來約佔樹脂組成物的5wt%至60wt%。在一些實施例中，環氧樹脂中的雙官能基環氧樹脂與多官能基環氧樹脂的重量比約為70~100%: 30~0%。
藉由讓雙官能基環氧樹脂的重量百分比大於多官能基環氧樹脂的重量百分比，可以大幅地提升太陽能模組100的可撓性，在一些實施例中，太陽能模組100可以在彎曲至半徑200mm後，其外觀與功能皆未出現明顯差異。在一些實施例中，若是將雙官能基環氧樹脂調整為佔樹脂組成物124的重量百分比為50wt%至100wt%，則太陽能模組100撓曲半徑甚至可達50mm。
藉由提高前板120中的玻纖布122的重量百分比以及環氧樹脂中的雙官能基環氧樹脂的重量百分比，可以有效提升前板120的韌性、耐風壓能力與抗衝擊能力，使得前板120得以滿足IEC61215冰雹測試的規範。
在一些其他的實施例中，前板120的樹脂組成物124中的環氧樹脂進一步包含磷系環氧樹脂，磷系環氧樹脂約佔樹脂組成物的5wt%至70wt%。透過在前板120中添加磷系環氧樹脂，可以讓前板120具有防火阻燃的特性。高的玻纖重量比及磷系環氧樹脂，使太陽能模組100在出現熱失控時不會蔓延燃燒，並且可以滿足IEC61730 防火測試 class C的規範。
在一些實施例中，樹脂組成物124中包含環氧樹脂，佔樹脂組成物124的5wt%至100wt%；硬化劑，佔樹脂組成物124的1wt%至20wt%；促進劑，佔樹脂組成物124的0.01wt%至10wt%；加工助劑，選自偶合劑、強化填料，增塑劑、分散劑、抗氧化劑、熱及光安定劑、阻燃劑其中一種或一種以上，加工助劑佔樹脂組成物124的0.01wt%至10wt%。
蓋板130則是包含氟素樹脂組合物。氟素樹脂組合物可為全氟系樹脂或是非全氟系可熔融氟系樹脂，如四氟乙烯／全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)、聚全氟乙丙烯(FEP)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚氟乙烯(PVF)或聚偏氟乙烯(PVDF)等，使太陽能模組100的表面具有自潔性及抗紫外光特性。蓋板130可以進一步塗有圖案層，或是進行霧面處理、防眩光處理、防指紋處理、吸收紫外光處理等。蓋板130的顏色可以為透明、乳色、黑色等任意顏色，以應用於建築物美觀。
保護膜140可以是聚酯類樹脂的薄膜，或者，在其他的實施例中，保護膜140也可以置換成與前板120及/或蓋板130相同的材料。
更進一步地說，在組裝太陽能模組100的過程中，可以在製備前板120時先進行預交聯反應，例如在攝氏140度至170度的環境下進行預交聯，控制前板120中的樹脂組成物124的交聯密度為20%至100%，接著，在攝氏130度至160度、壓力為90~110kPa的環境下，熱壓蓋板130、前板120以及電池封裝體110，以使樹脂組成物124與蓋板130以及封裝材料114進行第二次交聯，控制其前後反應交聯率為大於70%，其中交聯率以差分掃描熱卡計(differential scanning calorimeter，DSC)測得之焓值前後變化來判定或以最終焓值為小於等於10 J/g來判定，其範圍為170℃~250℃。
待第二次交聯反應完成之後，前板120的交聯率為大於70%，而封裝材料114的交聯率為70%至90%，若是封裝材料114的交聯率大於90%，則容易出現色斑等非正常外觀問題，進而影響前板120的透光性及可靠度。
依照上述製程方式所製備的太陽能模組100，其總厚度約介於1mm至3mm之間，其單位重量約為1kg/m
2至5kg/m
2。前板120的水氣穿透率小於0.5g/m
2˙天。在一些實施例中，前板120與封裝材料114之間的初始接著力為大於100N/cm，在經過濕熱老化(DH1000)測試之後，前板120與封裝材料114之間的接著力仍可維持大於100N/cm，表示經由此方法製備的太陽能模組100具有較好之抗高溫高濕的特性。
在一些實施例中，依照上述製程方式所製得的前板120其耐高溫性可達350ﾟC，已滿足太陽能模組100運作時的溫度(50℃至90℃)及熱班產生時的溫度(120℃至200℃)，使太陽能模組100具有使用上的安全性。在一些實施例中，依照上述製程方式所製得的前板120滿足IEC61730 防火測試 Class C，具有良好的抗衝擊性、可撓曲性，滿足IEC61215 冰雹測試、動態負載DML 2400Pa (可抗17級風)。
在一些實施例中，依照上述製程方式所製得的前板120若是其中的多官能基環氧樹脂佔樹脂組成物124的1 wt%至50wt%時，前板120與蓋板130以及封裝材料114之接著力皆大於100N/cm，使太陽能模組100具有高透光率、美觀、高耐候、抗紫外線的功效。
雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:太陽能模組
110:電池封裝體
110F:受光面
110B:底面
112:太陽能電池
114:封裝材料
120:前板
122:玻纖布
124:樹脂組成物
1242:經紗
1244:緯紗
130:蓋板
140:保護膜
θ:角度
為讓本揭露之目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：
第1圖為本揭露之太陽能模組一實施例的剖面圖。
第2圖為第1圖中之玻纖布的放大示意圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
100:太陽能模組
110:電池封裝體
110F:受光面
110B:底面
112:太陽能電池
114:封裝材料
120:前板
122:玻纖布
124:樹脂組成物
130:蓋板
140:保護膜
Claims (12)
- 一種太陽能模組，包括： 一電池封裝體，包含複數個太陽能電池以及包覆該些太陽能電池的一封裝材料；以及 一前板，設置於該電池封裝體上，其中該前板是由一玻纖布預浸於一樹脂組成物所製備而成，其中該玻纖布的經紗密度為40至60支/吋，該玻纖布的緯紗密度為25至60支/吋，該樹脂組成物包含環氧樹脂，並且該玻纖布在該前板中的重量百分比大於該環氧樹脂在該前板中的重量百分比。
- 如請求項1所述之太陽能模組，其中該前板中的該玻纖布與該環氧樹脂的重量比為55~75% : 25~45%。
- 如請求項1所述之太陽能模組，其中該環氧樹脂包含多官能基環氧樹脂與雙官能基環氧樹脂，且該雙官能基環氧樹脂的重量百分比大於該多官能基環氧樹脂的重量百分比。
- 如請求項3所述之太陽能模組，其中該多官能基環氧樹脂與該雙官能基環氧樹脂合起來約佔該樹脂組成物的5wt%至60wt%。
- 如請求項3所述之太陽能模組，其中該環氧樹脂中的該雙官能基環氧樹脂與該多官能基環氧樹脂的重量比約為70~100% : 30~0%。
- 如請求項1所述之太陽能模組，其中該環氧樹脂包含有磷系環氧樹脂，該磷系環氧樹脂約佔該樹脂組成物的5wt%至70wt%。
- 如請求項1所述之太陽能模組，其中該前板的交聯率為大於70%，該封裝材料的交聯率為70%至90%。
- 如請求項1所述之太陽能模組，其中該前板與該封裝材料的接著力為大於100N/cm。
- 如請求項1所述之太陽能模組，其中在該玻纖布中的複數個經紗與複數個緯紗為斜紋織。
- 如請求項9所述之太陽能模組，其中該些經紗與該些緯紗之間的角度為15度至85度。
- 如請求項1所述之太陽能模組，其中該前板的水氣穿透率小於0.5g/m 2˙天。
- 如請求項1所述之太陽能模組，更包含一蓋板，設置於該前板上，其中該蓋板包含氟系樹脂。
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| TW111131765A TWI818690B (zh) | 2022-08-23 | 2022-08-23 | 太陽能模組 |
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| TW (1) | TWI818690B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1944528A (zh) * | 2002-11-28 | 2007-04-11 | 三菱丽阳株式会社 | 预浸料用环氧树脂、预浸料、纤维增强复合材料及其制造方法 |
| TW201245283A (en) * | 2011-04-13 | 2012-11-16 | Nitta Corp | Releasing material |
| TW201711263A (zh) * | 2015-06-24 | 2017-03-16 | Unitika Ltd | 固態電解質補強材及含有該補強材的固態電解質膜 |
| CN114530513A (zh) * | 2020-11-23 | 2022-05-24 | 原子能和辅助替代能源委员会 | 改进的柔性且轻的光伏模块 |
-
2022
- 2022-08-23 TW TW111131765A patent/TWI818690B/zh active
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