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    • 专利摘要:
    一種太陽能電池模組及其背板結構與製造方法。背板結構包括一底膠層、一絕緣層、一導體防水層及一耐候層。底膠層之材質包括一聚氨酯樹脂(Polyurethane)材料及一矽烷(silane)材料。矽烷材料佔底膠層之重量百分比為0.5%至1.5%。絕緣層係設置於底膠層上。導體防水層係設置於絕緣層上。耐候層係設置於導體防水層上。
    公开号:TW201301535A
    申请号:TW100122040
    申请日:2011-06-23
    公开日:2013-01-01
    发明作者:Kuan-Kuo Lai；Wei-Chih Huang
    申请人:Benq Materials Corp；
    IPC主号:B32B37-00
    专利说明:
    太陽能電池模組及其背板結構與製造方法
    本發明是有關於一種電池模組及其背板結構與製造方法，且特別是有關於一種太陽能電池模組及其背板結構與製造方法。
    隨著工業的發展，電力的需求急遽升高。各種發電方式因應而生。例如是火力發電、水力發電或核能發電等。然而火力發電方式會增加溫室效應。水力發電受限於地形與氣候。核能發電則有輻射污染的可能性。因此，科學家正致力研發更好的發電方式。
    太陽能發電不會增加溫室效應、不受限於地形且沒有輻射污染的可能性。因此，太陽能發電被預期將是下一世代重要的電力來源。
    目前產業界研發出的太陽能電池模組係透過乙烯醋酸乙烯酯層(EVA layer)來進行層壓製程，這是太陽能模組之一重要步驟。然而，此一步驟需耗費20～40分鐘，且乙烯醋酸乙烯酯層的雙鍵容易受到破壞而黃化，造成太陽能電池產業發展上的一項瓶頸。
    本發明係有關於一種太陽能電池模組及其背板結構與製造方法，其利用底膠層之設計，可免除乙烯醋酸乙烯酯層(EVA layer)，以改善黃化現象，並可改用偏貼製程，大幅增加製程效率。
    根據本發明之一方面，提出一種太陽能電池模組之背板結構。背板結構包括一底膠層、一絕緣層、一導體防水層及一耐候層。底膠層之材質包括一聚氨酯樹脂(Polyurethane)材料及一矽烷(Silane)材料。矽烷材料佔底膠層之重量百分比為0.5%至1.5%。絕緣層係設置於底膠層上。導體防水層係設置於絕緣層上。耐候層係設置於導體防水層上。
    根據本發明之另一方面，提出一種太陽能電池模組。太陽能電池模組包括一光電轉換結構及一背板結構。背板結構包括一底膠層、一絕緣層、一導體防水層及一耐候層。底膠層係直接設置於光電轉換結構上。底膠層之材質包括一聚氨酯樹脂(Polyurethane)材料及一矽烷(Silane)材料。矽烷材料佔該底膠層之重量百分比為0.5%至1.5%。絕緣層係設置於底膠層上。導體防水層係設置於絕緣層上。耐候層係設置於導體防水層上。
    根據本發明之再一方面，提出一種太陽能電池模組的製造方法。太陽能電池模組的製造方法包括以下步驟。提供一光電轉換結構。提供一背板結構。背板結構包括一底膠層。底膠層之材質包括一聚氨酯樹脂(Polyurethane)材料及一矽烷(Silane)材料。矽烷材料佔底膠層之重量百分比為0.5%至1.5%。以一偏貼機偏貼一背板結構於光電轉換結構上，底膠層直接接觸光電轉換結構。
    為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
    以下係提出一實施例進行詳細說明，本實施例之太陽能電池模組利用底膠層之設計，可免除乙烯醋酸乙烯酯層(EVA layer)，以改善黃化現象，並可改用偏貼製程，大幅增加製程效率。然而，實施例僅用以作為範例說明，並不會限縮本發明欲保護之範圍。此外，實施例中之圖式係省略部份元件，以清楚顯示本發明之技術特點。
    請參照第1圖，其繪示本實施例之太陽能電池模組100之示意圖。太陽能電池模組100包括一光電轉換結構110及一背板結構120。光電轉換結構110用以吸收外界之太陽光，並轉換為電能。背板結構120用以承載光電轉換結構110並保護光電轉換結構110。
    光電轉換結構110例如是包括一玻璃層111、一導電氧化物層(Transparent Conductive Oxide layer，TCO layer)112、一非晶矽層(a-Si layer)113及一背電極層114。玻璃層111、導電氧化物層112、非晶矽層113及背電極層114依序堆疊。
    請參照第2圖，其繪示背板結構120之示意圖。背板結構120包括一離形膜121、一底膠層127、一絕緣層122、一導體防水層124及一耐候層126。底膠層127之材質包括一聚氨酯樹脂(Polyurethane)材料及一矽烷(Silane)材料，矽烷材料佔底膠層之重量百分比為0.5%至1.5%。絕緣層122例如是一聚脂薄膜(PET film)。導體防水層124例如是一鋁層(Al film)。耐候層126例如是一氟化層(Fluorine film)。
    底膠層127係直接設置於光電轉換結構110上。也就是說，背板結構110與光電轉換結構120之間的黏貼，不是採用乙烯醋酸乙烯酯層(EVA layer)，而是採用底膠層127。
    絕緣層122係設置於底膠層127上，導體防水層124係設置於絕緣層122上，耐候層126係設置於導體防水層124上，而絕緣層122、導體防水層124及耐候層126係透過數個黏著層123、125相互黏貼，而堆疊成背板結構120。當該背板120尚未使用時，可先藉由該底膠層127黏著於離型膜121之上。
    請參照第3～6圖，其繪示本實施例之太陽能電池模組100之製造方法的流程圖。本實施例利用底膠層127之設計，使得太陽能電池模組100之製造方法大幅改變，而改採用偏貼技術來加快製程速度。
    首先，如第3圖所示，提供光電轉換結構110於一偏貼機300之一承載平台310上。
    接著如第3圖所示，提供背板結構120於偏貼機300之一懸臂320上。
    然後，如第4圖所示，以懸臂320翻轉背板結構120。
    接著，如第5～6圖所示，以一滾輪330滾壓背板結構120及光電轉換結構110，使背板結構120偏貼於光電轉換結構110上。如此即可完成背板結構120與光電轉換結構110之貼合製程。
    本實施例係利用背板結構120之底膠層127之設計，使得太陽能電池模組100可以不需要採用乙烯醋酸乙烯酯層(EVA layer)，進而可以採用偏貼技術來製作。偏貼技術之製作過程不需特別的20～40分鐘加熱製程，可以在1分鐘內完成，大幅縮短製程時間。
    就底膠層127之矽烷材料的材質而言，矽烷材料一般可稱作偶聯劑或矽烷偶聯劑，其用來做為無機材料(例如玻璃)和有機樹脂之間的架橋劑。矽烷材料之官能基係選自由胺基、乙烯基、環氧基、甲基丙烯基、雙胺基及硫醇基所組成的群組。
    就底膠層127之聚氨酯樹脂材料的材質而言，聚氨酯樹脂材料可再另外需再加入交聯劑(含NCO官能機)使其交聯(cross link)。聚氨酯樹脂材料為溶劑型，其黏度可依據設備狀況調整其固含量，使其交聯完成之黏度改變1000 cps～50 cps，分子量Mw控制在1500000～2000000，未交聯前則為控制為10000。
    就厚度關係而言，耐候層126之厚度可以是20～30微米(μm)，導體防水層124之厚度可以是15～25微米(μm)，絕緣層122之厚度可以是180～200微米(μm)，底膠層127之厚度可以為20至25微米(μm)。
    研究人員採取厚度為25微米(μm)之耐候層126、厚度為10微米(μm)之黏著層125、厚度為20微米(μm)之鋁材質導體防水層124、厚度為10微米(μm)之黏著層123、厚度為190微米(μm)之聚脂(PET)材質絕緣層122、厚度為25微米(μm)之底膠層127、厚度為15微米(μm)之離型膜127來作實驗。其中，離形膜121撕去時，有效總厚度為280微米(μm)，且各層面積為15公分(cm)×15公分(cm)。
    上述底膠層127的製作步驟如下：首先，取TOYO INK公司出產之LIS-73膠體100公克(g)，其固含量為35%。
    接著，添加42.85公克(g)的溶劑至LIS-73膠體，其重量百分比約為65%(亦可以是60～75%)。其中，此實驗係採用醋酸乙酯(EAC)來稀釋溶劑(亦可採用丁酮(MEK)或異丙醇(IPA)來稀釋溶劑)。
    接著，將配置好的膠體再加入TOYO INK公司生產的DYNAGRAND CR-001硬化劑。其中硬化劑含量約10公克(g)，大約佔未添加溶劑之膠體的重量百分比約10%(亦可以為5～15%)。
    然後，加入vulchem公司出產之2,3-環氧丙基丙基三甲氧基矽烷，其中矽烷含量為1.4公克(g)，其佔稀釋完的膠體重量百分比約1%(亦可以為0.5～1.5%)。
    接著，將配置完之膠體塗佈(Coating)至背板結構中的絕緣層122之上並經過烘箱(Oven)烘乾。其中，塗佈之方式係採用厚度為100微米(μm)的線棒(bar coating)。塗佈完成之背板結構120係放入80℃之烘箱內烘乾3分鐘後取出，接著將其放置在40℃，55%相對溼度的環境下，進行熟成7天。
    然後，將完成塗佈之背板結構120與光電轉換結構110做偏貼(lamination)後即可進行各種項目的測試。
    在黏著力測試中，係依據ASTM D-903規範備製實驗樣品及設定拉力機。經過實驗測試，可以測試出上述實驗樣品之拉力值可達到10.96N/cm。
    在加速老化可靠度(RA)測試中，係依據IEC60068-2-66規範作加速老化(HAST)300小時。經過測試後，可以發現上述實驗樣品並沒有脫層現象，也未起泡，背板外觀也無劣化，符合IEC61646測試結果。
    在功率可靠度(RA)測試中，可靠度測試後的功率損失為3.86%，符合IEC61646規範中的規定。
    綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
    100．．．太陽能電池模組
    110．．．光電轉換結構
    111．．．玻璃層
    112．．．導電氧化物層
    113．．．非晶矽層
    114．．．背電極層
    120．．．背板結構
    121．．．離形膜
    122．．．絕緣層
    123．．．黏著層
    124．．．導體防水層
    125．．．黏著層
    126．．．耐候層
    127．．．底膠層
    300．．．偏貼機
    310．．．承載平台
    320．．．懸臂
    330．．．滾輪
    第1圖繪示本實施例之太陽能電池模組之示意圖。
    第2圖繪示背板結構之示意圖。
    第3～6圖繪示本實施例之太陽能電池模組之製造方法的流程圖。
    120．．．背板結構
    121．．．離形膜
    122．．．絕緣層
    123．．．黏著層
    124．．．導體防水層
    125．．．黏著層
    126．．．耐候層
    127．．．底膠層
    权利要求:
    Claims (9)
    [1] 一種太陽能電池模組之背板結構，包括：一底膠層，該底膠層之材質包括一聚氨酯樹脂(Polyurethane)材料及一矽烷(silane)材料，該矽烷材料佔該底膠層之重量百分比為0.5%至1.5%；一絕緣層，係設置於該底膠層上；一導體防水層，係設置於該絕緣層上；以及一耐候層，係設置於該導體防水層上。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之背板結構，其中該底膠層厚度為20至25微米(μm)。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述之背板結構，其中該矽烷材料之官能基係選自由胺基、乙烯基、環氧基、甲基丙烯基、雙胺基及硫醇基所組成的群組。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述之背板結構，其中該聚氨酯樹脂材料之分子量為1500000至2000000。
    [5] 一種太陽能電池模組，包括：一光電轉換結構；以及一背板結構，包括：一底膠層，係直接設置於該光電轉換結構上，該底膠層之材質包括一聚氨酯樹脂(Polyurethane)材料及一矽烷(silane)材料，該矽烷材料佔該底膠層之重量百分比為0.5%至1.5%；一絕緣層，係設置於該底膠層上；一導體防水層，係設置於該絕緣層上；以及一耐候層，係設置於該導體防水層上。
    [6] 如申請專利範圍第5項所述之太陽能電池模組，其中該底膠層厚度為20至25微米(μm)。
    [7] 如申請專利範圍第5項所述之太陽能電池模組，其中該矽烷材料之官能基係選自由胺基、乙烯基、環氧基、甲基丙烯基、雙胺基及硫醇基所組成的群組。
    [8] 如申請專利範圍第5項所述之太陽能電池模組，其中該聚氨酯樹脂材料之分子量為1500000至2000000。
    [9] 一種太陽能電池模組的製造方法，包括：提供一光電轉換結構；提供一背板結構，該背板結構包括一底膠層，該底膠層之材質包括一聚氨酯樹脂(Polyurethane)材料及一矽烷(silane)材料，該矽烷材料佔該底膠層之重量百分比為0.5%至1.5%；以及以一偏貼機偏貼一背板結構於該光電轉換結構上，該底膠層直接接觸該光電轉換結構。
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