TW201412555A - 太陽電池模組用填充片、太陽電池密封片、及太陽電池模組之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明之目的在於提供一種與太陽電池元件之接著性、耐久性及耐熱性優異,且利用真空層疊法或輥對輥法均可高效率地製造太陽電池模組之太陽電池模組用填充片。本發明係一種太陽電池模組用填充片:其係於中間層之兩面具有接著劑層,且上述中間層係由熔點為90~130℃且熔體質量流率為0.5~20 g/10分鐘之低密度聚乙烯樹脂、或熔點為90~130℃且熔體質量流率為0.5~20 g/10分鐘之直鏈狀低密度聚乙烯樹脂構成,上述接著劑層係由選自由酸改質聚烯烴、矽烷改質聚烯烴、離子聚合物、及乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物所組成之群中之至少1種之熱塑性樹脂構成,且上述接著劑層與中間層之厚度比(接著劑層/中間層)為20/80~70/30。
Description
本發明係關於一種與太陽電池元件之接著性、耐久性及耐熱性優異,且利用真空層疊法或輥對輥法均可高效率地製造太陽電池模組之太陽電池模組用填充片。
近年來,對於環境問題及能源問題之意識日益高漲,太陽電池作為乾淨能源而備受關注,目前,開發、提出有由各種形態所構成之太陽電池模組。例如,公知有以玻璃等為基材之剛性太陽電池模組,以及以聚醯亞胺、聚酯系耐熱高分子材料或不鏽鋼薄膜為基材之可撓性太陽電池模組等。
此種太陽電池模組一般由透明保護材料、填充片、作為光電動勢元件之太陽電池元件、填充片、及背面保護材料等構成。
並且,該等太陽電池模組係藉由如下方法(真空層疊法)而製造:預先將該等構件切割成所需形狀並積層,將其等於靜止狀態下藉由真空層疊而積層一體化。真空層疊法尤其適用於以玻璃等為基材之剛性太陽電池模組之製造。又,使用捲繞有膜狀透明保護材料、填充片之滾筒,並使用一對滾筒使自該滾筒而捲出之透明保護材料接近填充片,藉此熱壓接於太陽電池元件並進行密封,從而連續地製造太陽電池模組之輥對輥法,就量產化優異之方面而
言,尤其是作為可撓性太陽電池模組之製造方法而備受期待。
於太陽電池模組中,上述填充片係用以保護太陽電池吸收太陽光並進行發電之太陽電池元件之層,並且,係用以使太陽電池元件與用以維持太陽電池模組之性能或保持強度及耐久性之透明保護材料、背面保護材料接著之層。因此,上述填充片必需具有與太陽電池元件或透明保護材料及背面保護材料之接著性、以及填充片本身之耐久性及耐熱性等。又,亦必需具有於上述真空層疊法或輥對輥法之製造步驟中不產生皺褶等,且可較佳地將太陽電池元件密封而製造太陽電池模組之層疊適應性。
先前使用乙烯-乙酸乙烯酯樹脂(EVA,Ethylene vinyl acetate)作為此種填充片(專利文獻1)。藉由使EVA於與太陽電池元件接著之步驟中交聯而亦可發揮優異之耐熱性。然而,有由於該交聯步驟而使製造時間變長之問題。又,亦有EVA中所包含之乙酸會污染太陽電池元件之發光層或透明電極層之問題。
因此,對使用非EVA系樹脂作為填充片進行研究。
例如,於專利文獻2中揭示有如下情況:將利用包含α-烯烴與乙烯性不飽和矽烷化合物之共聚物或其改質或縮合體以及選自由耐光材料、紫外線吸收劑、及熱穩定劑所組成之群中之1種或2種以上的樹脂組合物所得之樹脂膜用作積層於太陽電池元件之表面側與背面側之填充片。
專利文獻1:日本特開平7-297439號公報
專利文獻2:日本特開2004-214641號公報
本發明者等人對至目前為止所提出之由非EVA系樹脂所構成之填充片進行研究。然而,該等先前之由非EVA系樹脂所構成之填充片中,於較短製造時間中難以兼具對太陽電池元件之接著性與較高之耐熱性。又,於使用先前之由非EVA系樹脂所構成之填充片並藉由真空層疊法而製造剛性太陽電池模組之情形時,會存在有時於太陽電池元件與填充劑片材之間產生空隙,從而使所獲得之太陽電池模組之耐久性及外觀較差之問題。進而,於使用先前之由非EVA系樹脂所構成之填充片並藉由輥對輥法而製造可撓性太陽電池模組之情形時,會存在有時所獲得之太陽電池模組產生捲曲、或厚度不均勻之問題。
本發明係鑒於上述現狀,其目的在於提供一種與太陽電池元件之接著性、耐久性及耐熱性優異,且利用真空層疊法或輥對輥法均可高效率地製造太陽電池模組之太陽電池模組用填充片。
本發明係一種太陽電池模組用填充片:其係於中間層之兩面具有接著劑層,且上述中間層係由熔點為90~130℃且熔體質量流率為0.5~20 g/10分鐘之低密度聚乙烯樹脂、或熔點為90~130℃且熔體質量流率為0.5~20 g/10分鐘之直鏈狀低密度聚乙烯樹脂構成,上述接著劑層係由選自由酸改質聚烯烴、矽烷改質聚烯烴、離子聚合物及乙烯
-(甲基)丙烯酸共聚物所組成之群中之至少1種之熱塑性樹脂構成,且上述接著劑層與中間層之厚度比(接著劑層/中間層)為20/80~70/30。
以下詳細說明本發明。
本發明之太陽電池模組用填充片係由以特定成分所構成之中間層及位於其兩面之接著劑層所構成,並且將接著劑層與中間層之厚度比設為一定之範圍,藉此,利用真空層疊法或輥對輥法均可高效率地製造接著性、耐久性及耐熱性優異之太陽電池模組。
將表示本發明之太陽電池模組用填充片之一例的縱截面示意圖示於圖1。
如圖1所示,本發明之太陽電池模組用填充片A於中間層1之兩面具有接著劑層2。
本發明者等人將先前由一層所構成之填充片設為三層構造,其包含由具有特定範圍之熔點、並且具有特定範圍之熔體質量流率之低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂所構成之中間層,以及於其兩面具有由特定成分所構成之接著劑層,並且將上述接著劑層與中間層之厚度比設為一定之範圍。藉由上述接著劑層,可製造可於較短製造時間中發揮對於太陽電池元件或透明保護材料之較高之接著性、且耐熱性或耐久性亦優異之太陽電池模組。又,藉由上述中間層,可防止於太陽電池元件模組之製造步驟中之熱壓接時,因熱收縮而引起之捲曲的產生,亦可發揮對於太陽電池元件之優異之追隨性並防止空隙等產生。
只要使用本發明之太陽電池模組用填充片,則可於藉由真空層疊法而製造剛性太陽電池模組之情形時,防止於太陽電池元件與填充劑片材之間產生空隙。
將表示普通剛性太陽電池模組之剖面之示意圖示於圖2。
於圖2所示之剛性太陽電池模組中,將依順序積層有由玻璃基材所構成之透明保護材料5、填充劑片材8、太陽電池元件B、填充劑片材8、及背面保護材料6之積層體藉由真空層疊法進行熱壓接。此處,於剛性太陽電池模組中,太陽電池元件B之厚度於不使用基材之結晶矽太陽電池等中為200 μm左右,但於薄膜矽太陽電池或化合物系太陽電池中,由於包含玻璃基板故而為相對較厚之大約2 mm左右。於使用先前之由非EVA系樹脂所構成之填充片8並藉由真空層疊法而製造剛性太陽電池模組之情形時,由於熱壓接時之填充片的流動性不足而無法充分地追隨太陽電池元件,故而被認為會產生空隙7(圖2)。再者,於薄膜矽太陽電池或化合物系太陽電池中,尤其需求非EVA系填充劑片材。
相對於此,於本發明之太陽電池模組用填充片中,藉由中間層而使熱壓接時之流動性提高,藉此,可使填充片充分地追隨太陽電池元件而防止空隙之產生。進而,如下所述,亦可藉由於上述接著劑層中調配特定之矽烷偶合劑,從而使由玻璃所構成之透明保護材料或玻璃基材與填充片之接著性提高。
只要使用本發明之太陽電池模組用填充片,則可於藉由輥對輥法而製造可撓性太陽電池模組之情形時,防止捲曲之產生,從而獲得厚度相對均勻之可撓性太陽電池模組。
於使用先前之由非EVA系樹脂所構成之填充片並藉由輥對輥法而製造可撓性太陽電池模組之情形時,所獲得之可撓性太陽電池模組之剖面於端部與中央部會產生厚度差。
將表示藉由輥對輥法而獲得之先前之可撓性太陽電池模組之剖面的示意圖示於圖3。若觀察圖3之可撓性太陽電池模組之剖面,則可發現端部之厚度a與中央部之厚度b相比更薄。其原因在於:於滾筒之間進行熱壓接時,於具有太陽電池元件B之中央部與不具有太陽電池元件B之端部,會產生相應於太陽電池元件B之厚度差。若相對於太陽電池元件B之厚度之端部與中央部之厚度差的比例((b-a)/太陽電池元件B之厚度)較大,則應變亦會變大,而被認為是成為捲曲產生之原因。
相對於此,於本發明之太陽電池模組用填充片中,藉由中間層而使熱壓接時之流動性提高。於熱壓接時,施加於具有太陽電池元件之中央部之壓力與施加於不具有太陽電池元件之端部的壓力相比更大。可藉由該中央部與周邊部之壓力差,而使流動性較高之中間層自中央部向周邊部流動,藉此可抑制厚度差。其結果,可獲得與先前相比厚度更均勻之可撓性太陽電池模組,防止捲曲之產生。
本發明之太陽電池模組用填充片具有由低密度聚乙烯
樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂所構成之中間層。
本說明書中所謂之低密度聚乙烯樹脂意指重複單元之乙烯隨機地具有分支而鍵結之結晶性熱塑性樹脂。上述低密度聚乙烯樹脂就其分支結構而言不太進行結晶化,具有熔點相對較低且柔軟之性質。
本說明書中所謂之直鏈狀低密度聚乙烯樹脂意指使重複單元之乙烯與若干量之α-烯烴(例如丙烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基戊烯或1-辛烯等)共聚合之熱塑性樹脂。
因上述低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂於積層時維持透明性,故而具有不易阻礙太陽光向太陽電池元件穿透之性質。又,因與構成上述接著劑層之熱塑性樹脂之密接性優異,亦不會於與接著劑層之間發生界面剝離。進而,因具有適度之柔軟性及韌性,故而耐衝擊且不易破裂,另一方面,可防止因熱收縮而引起之捲曲之產生。
藉由具有由此種低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂所構成之中間層,本發明之太陽電池模組用填充片與太陽電池元件之接著性、耐久性及耐熱性優異,利用真空層疊法或輥對輥法均可高效率地製造太陽電池模組。
構成上述中間層之低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂之熔點之下限為90℃,上限為130℃。若上述熔點未達90℃,則耐熱性不充分,會發生於模組化時樹脂流出而污染蓋玻璃或後罩薄片、或成為厚度不均勻性之原因、或作為太陽電池模組設置於屋外時表面之玻璃發生偏移等問題。若超過130℃,則有於太陽電池元件模組之製造
步驟中之熱壓接時,無法獲得充分之柔軟性,而成為元件破裂之原因的情況。上述熔點之較佳之下限為100℃,較佳之上限為120℃。
再者,上述熔點係藉由示差掃描熱量分析而測定之吸熱曲線之最大波峰溫度(Tm),並且係依據JIS(Japanese Industrial Standards,日本工業標準)K7121所規定之測定方法而測定之值。
構成上述中間層之低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂之熔體質量流率(MFR,melt mass-flow rate)之下限為0.5 g/10分鐘,上限為20 g/10分鐘。若MFR在該範圍內,則於太陽電池元件模組之製造步驟中之熱壓接時,上述中間層可發揮較高之流動性。
尤其是於將本發明之太陽電池模組用填充片用於藉由真空層疊法而製造剛性太陽電池模組之情形時,構成上述中間層之低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂之熔體質量流率(MFR)更佳為0.5~10 g/10分鐘。若上述MFR在該範圍內,則可更有效地防止於太陽電池元件與填充劑片材之間產生空隙。若上述MFR未達0.5 g/10分鐘,則有於模組化後產生空隙而降低耐久性之虞。若上述MFR超過10 g/10分鐘,則有於模組化時樹脂會流出而污染蓋玻璃或後罩薄片、耐熱性降低、或厚度變得不均勻之虞。尤其是於將本發明之太陽電池模組用填充片用於藉由輥對輥法而製造可撓性太陽電池模組之情形時,構成上述中間層之低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂之熔體質
量流率(MFR)更佳為1.5~10 g/10分鐘。進而,構成上述中間層之低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂之MFR較佳為大於上述接著層之MFR。若在該範圍內,則可製造具有更均勻之厚度,且無捲曲之可撓性太陽電池模組。若上述MFR未達1.5 g/10分鐘,則有於模組化之後厚度變得不均勻之虞。若上述MFR超過10 g/10分鐘,則有於模組化時樹脂會流出而污染滾筒層疊裝置之滾筒、或因過於流動而最終使厚度變得不均勻之虞。
上述MFR意指依據ASTM(American Society for Testing Materials,美國材料試驗協會)D1238或JIS K7210等,於荷重為2.16 kg、溫度為190℃之條件下所測定之值。
構成上述中間層之低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂較佳為密度為0.920 g/cm3以下。上述密度為0.920 g/cm3以下之低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂因其結晶性相對較低,故而透明性優異,可更加發揮不易阻礙太陽光之穿透之性質。
上述低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂之密度較佳為0.895 g/cm3以上。
再者,上述密度係藉由JIS K7112(塑膠之密度與比重之測定方法)所規定之測定方法而獲得之值。
構成上述中間層之低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂只要為滿足上述物性者即可,亦可使用市售品。
作為上述低密度聚乙烯樹脂之市售品,例如可列舉:NOVATEC(註冊商標)YF30、LF488K(日本
POLYETHYLENE公司製造)及SUNTEC(註冊商標)LD1885(旭化成公司製造)等。
作為上述直鏈狀低密度聚乙烯樹脂之市售品,例如可列舉:MORETEC(註冊商標)0218CN(Prime Polymer公司製造)、EVOLUE(註冊商標)SP9010、SP4020、SP1071C(PrimePolymer公司製造)、KERNEL KF260T(日本POLYETHYLENE公司製造)、AFFINITY(註冊商標)PL1850、PF1140G(Dow公司製造)、NOVATEC(註冊商標)UF240(日本POLYETHYLENE公司製造)、及EXCELLEN VL(註冊商標)VL800(住友化學公司製造)等。
上述中間層除低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂以外,以不影響本發明之效果之程度,亦可含有其他添加物。作為上述其他添加物,可列舉:紫外線吸收劑、抗氧化劑、光穩定劑、潤滑劑及顏料等。
作為形成上述中間層之方法,可列舉如下方法:將上述低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂與視需要而添加之添加劑以特定之重量比例供給至擠出機而進行熔融、混練,自擠出機片狀地擠出而形成中間層。
本發明之太陽電池模組用填充片於上述中間層之兩面具有接著劑層。
因本發明之太陽電池模組用填充片為於此種特定之中間層之兩面具有特定之接著劑層的三層構造,故而耐熱性、耐久性及接著性優異。
上述接著劑層係由選自由酸改質聚烯烴、矽烷改質聚
烯烴、離子聚合物、及乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物所組成之群中之至少1種的熱塑性樹脂所構成。
其中,就與太陽電池元件之接著性及真空層疊適應性優異之方面而言,較佳為酸改質聚烯烴及矽烷改質聚烯烴,更佳為酸改質聚烯烴。
又,上述酸改質聚烯烴樹脂進而較佳為順丁烯二酸酐改質聚烯烴系樹脂。
作為上述順丁烯二酸酐改質聚烯烴系樹脂,可列舉利用順丁烯二酸酐而接枝改質之烯烴系樹脂、及乙烯與順丁烯二酸酐之共聚物、或其等之金屬交聯聚烯烴樹脂等。
其中,作為上述順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂,較佳為利用順丁烯二酸酐而接枝改質之烯烴系樹脂。
上述烯烴系樹脂可為由單一之單體所構成之均聚物,亦可為由2種以上之單體所構成的共聚物。
作為上述均聚物,具體而言可列舉:聚乙烯、聚丙烯及聚丁烯等。
作為上述共聚物,具體而言可列舉:乙烯-α烯烴共聚物及聚丙烯-α烯烴共聚物等。
作為上述烯烴系樹脂,其中就熱融著之觀點而言,較佳為作為α-烯烴與乙烯之共聚物之α-烯烴-乙烯共聚物。
上述α-烯烴-乙烯共聚物較佳為由α-烯烴與乙烯所構成之共聚物。
上述α-烯烴因由樹脂之非晶性提高而引起之低熔點化、柔軟化,故而較佳為碳數為3~10,更佳為碳數為4~
8。
作為上述α-烯烴,具體而言可列舉:丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、及1-辛烯等,其中,作為上述α-烯烴,較佳為1-丁烯、1-己烯或1-辛烯。即,作為上述α-烯烴-乙烯共聚物,較佳為丁烯-乙烯共聚物、己烯-乙烯共聚物、或辛烯-乙烯共聚物。
上述α-烯烴-乙烯共聚物較佳為α-烯烴之含量為1~25重量%。若上述α-烯烴含量未達1重量%,則有於太陽電池模組之製造時產生皺褶或捲曲之虞。若上述α-烯烴含量超過25重量%,則有對於太陽電池元件之接著性降低之虞。上述α-烯烴含量之更佳之下限為10重量%,更佳之上限為20重量%。
關於上述α-烯烴-乙烯共聚物中之上述α-烯烴之含量,可藉由13C-NMR(nuclear magnetic resonance,核磁共振)之光譜積分值而求出。具體而言,例如於使用1-丁烯之情形時,使用於氘氯仿中於10.9 ppm附近或26.1 ppm附近、39.1 ppm附近所獲得之源自1-丁烯構造之光譜積分值與於26.9 ppm附近、29.7 ppm附近、30.2 ppm附近、33.4 ppm附近所獲得之源自乙烯構造的光譜積分值而算出。關於光譜之歸屬,可利用高分子分析手冊(日本分析化學會編,朝倉書店發行,2008年)等已知資料。
使用公知之方法作為利用順丁烯二酸酐對上述烯烴系樹脂進行接枝改質之方法,例如可列舉將含有上述烯烴系樹脂、順丁烯二酸酐及自由基聚合起始劑之組合物供給至
擠出機而進行熔融混練,而使順丁烯二酸酐接枝聚合於烯烴系樹脂上之熔融改質法,以及使上述烯烴系樹脂溶解於溶劑中而製作溶解液,並於該溶解液中添加順丁烯二酸酐及自由基聚合起始劑,而使順丁烯二酸酐接枝聚合於烯烴系樹脂上之溶液改質法等。其中,就可進行機上混合之方面而言,上述熔融改質法於生產方面較佳。
作為上述接枝改質之方法中所使用之自由基聚合起始劑,只要為自先前用於自由基聚合者即可,並無特別限定,例如可列舉:過氧化苯甲醯、氫過氧化異丙苯、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化新癸酸異丙苯酯、過氧化辛酸異丙苯酯、及偶氮二異丁腈等。
上述順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂較佳為順丁烯二酸酐之總含量為0.1~3重量%。若上述順丁烯二酸酐之總含量未達0.1重量%,則有本發明之填充片對於太陽電池元件的接著性降低之虞。若上述順丁烯二酸酐之總含量超過3重量%,則有順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂烴交聯而使本發明之填充片的接著性降低或使擠出成形性降低之虞。上述順丁烯二酸酐之總含量的更佳之下限為0.2重量%,更佳之上限為1.5重量%,進而較佳為未達1.0重量%。
再者,上述順丁烯二酸酐之總含量可根據使用上述順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂製作試驗膜,並測定上述試驗膜之紅外線吸收光譜所得之1790 cm-1附近之吸收強度而算出。具體而言,上述順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂中之順丁烯二酸酐之總含量,例如可使用FT-IR(傅立葉轉換紅外
線光譜裝置Nicolet 6700FT-IR),並藉由高分子分析手冊(日本分析化學會編,朝倉書店發行,2008年)等所揭示之已知之測定方法而測定。
上述順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂較佳為藉由示差掃描熱量分析而測定之吸熱曲線之最大波峰溫度(Tm)為80~125℃。
若上述吸熱曲線之最大波峰溫度(Tm)低於80℃,則有本發明之填充片之耐熱性降低之虞。若上述吸熱曲線之最大波峰溫度(Tm)高於125℃,則有於密封步驟中,上述填充片之加熱時間變長,從而使太陽電池模組之生產性降低,或使太陽電池元件之密封變得不充分之虞。
上述吸熱曲線之最大波峰溫度(Tm)更佳為83~110℃。
再者,藉由上述示差掃描熱量分析而測定之吸熱曲線之最大波峰溫度(Tm)可依據JIS K7121所規定之測定方法而測定。
作為上述矽烷改質聚烯烴,可列舉於自由基產生劑之存在下,藉由使乙烯性不飽和矽烷化合物接枝聚合於聚烯烴上而獲得之樹脂。
作為上述聚烯烴,可列舉乙烯與α烯烴之共聚物等。
作為上述α烯烴,可列舉:丙烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯、乙酸乙烯酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯、及甲基丙烯酸酯等。
作為上述乙烯性不飽和矽烷化合物,可列舉:乙烯基
三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三丙氧基矽烷、乙烯基三異丙氧基矽烷、乙烯基三丁氧基矽烷、乙烯基三戊氧基矽烷、乙烯基三苯氧基矽烷、乙烯基三苄氧基矽烷、乙烯基三亞甲二氧基矽烷、乙烯基三伸乙二氧基矽烷、乙烯基丙醯氧基矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷、及乙烯基三羧基矽烷等。
接枝聚合於上述聚烯烴上之乙烯性不飽和矽烷化合物之量較佳為相對於聚烯烴100重量份,上述乙烯性不飽和矽烷化合物為0.1重量份以上且未達10重量份。
作為上述離子聚合物,較佳為以金屬離子中和乙烯-不飽和羧酸共聚物之不飽和羧酸基之一部分或全部者。
作為上述乙烯-不飽和羧酸共聚合物,可列舉至少由乙烯及不飽和羧酸之共聚合成分所構成之共聚物。
作為上述不飽和羧酸,可列舉:丙烯酸、甲基丙烯酸、順丁烯二酸、鄰苯二甲酸、甲基順丁烯二酸、及衣康酸等,其中,較佳為丙烯酸或甲基丙烯酸。
作為上述金屬離子,較佳為鈉離子或鋅離子。
上述離子聚合物可利用公知之方法而製造。
作為上述乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物,較佳為乙烯-丙烯酸酯-順丁烯二酸酐三元共聚物。
上述乙烯-丙烯酸酯-順丁烯二酸酐三元共聚物係至少由乙烯、丙烯酸酯及順丁烯二酸酐之三成分所構成之共聚物。
就成本及聚合性之觀點而言,上述丙烯酸酯較佳為選
自由丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、及丙烯酸丁酯所組成之群中之至少一種。
上述乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物較佳為乙烯成分之含量為71~93重量%,丙烯酸酯成分之含量為5~28重量%,且順丁烯二酸酐成分之含量為0.1~4重量%。
上述接著劑層較佳為進而含有具有環氧基之矽烷化合物。
尤其是於使用上述順丁烯二酸酐改質聚烯烴系樹脂之情形時,較佳為進而含有上述具有環氧基之矽烷化合物。
藉由含有上述矽烷化合物,可使本發明之太陽電池模組用填充片與太陽電池元件之接著性提高。
上述矽烷化合物只要於分子中至少含有1個脂肪族環氧基、脂環式環氧基等環氧基即可。作為上述含有環氧基之矽烷化合物,較佳為下述通式(I)所示之矽烷化合物。
(式中,R1表示3-環氧丙氧基丙基或2-(3,4-環氧環己基)乙基,R2表示碳數1~3之烷基,R3表示碳數1~3之烷基,並且n為0或1。)
R1表示下述式(II)所示之3-環氧丙氧基丙基或下述式(III)所示之2-(3,4-環氧環己基)乙基。
上述R2只要為碳數1~3之烷基即可,並無特別限定,例如可列舉:甲基、乙基及丙基,較佳為甲基及乙基,更佳為甲基。
上述R3只要為碳數1~3之烷基即可,並無特別限定,例如可列舉:甲基、乙基及丙基,較佳為甲基。
作為上述通式(I)所示之矽烷化合物,例如可列舉:3-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三丙氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三乙氧基矽烷、及2-(3,4-環氧環己基)乙基三丙氧基矽烷等。
上述通式(1)中,n較佳為0。
作為上述矽烷化合物,特佳為3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷及2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷。
上述接著劑層中之上述矽烷化合物之含量較佳為相對於上述順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂100重量份為0.1~3重量份。若上述矽烷化合物之含量在上述範圍外,則有本發明之填充片之接著性降低之虞。
尤其是於將本發明之太陽電池模組用填充片用於藉由真空層疊法而製造剛性太陽電池模組之情形時,上述接著劑層中之上述矽烷化合物之含量較佳為相對於上述順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂100重量份為0.2~1.0重量份。若在此範圍內,則對於由玻璃所構成之透明保護材料或玻璃基板可發揮較高的接著性。
尤其是於將本發明之太陽電池模組用填充片用於藉由輥對輥法而製造可撓性太陽電池模組之情形時,上述接著劑層中之上述矽烷化合物之含量較佳為相對於上述順丁烯二酸酐改質烯烴系樹脂100重量份為0.1~0.6重量份。若在此範圍內,則對於由氟系樹脂所構成之透明保護材料或由耐熱性樹脂所構成之可撓性基材可發揮較高的接著性。
上述接著劑層較佳為熔體質量流率(MFR)為0.5~5 g/10分鐘。若上述MFR未達0.5 g/10分鐘,則有本發明之填充片之擠出成形性降低之虞。若上述MFR超過5 g/10分鐘,則有本發明之填充片之擠出成形性降低、填充片之厚度精度降低或模組化之後的耐熱性降低之虞。上述MFR更佳為0.5~3 g/10分鐘。
再者,上述接著劑層之MFR意指依據ASTM D1238及JIS K7210等,於荷重為2.16 kg、溫度為190℃之條件所測定之值。
上述接著劑層較佳為於30℃下之黏彈性儲存模數為2×108 Pa以下。若上述於30℃下之黏彈性儲存模數超過2×108 Pa,則有本發明之填充片之柔軟性降低而使操作性降低,
或於藉由上述填充片密封太陽電池元件而製造太陽電池模組時,必需急遽地加熱上述填充片之虞。
若上述於30℃下之黏彈性儲存模數過低,則上述填充片於室溫下會表現出接著性,從而有上述填充片之操作性降低之情況,故而下限較佳為1×107 Pa。又,上限更佳為1.5×108 Pa。
又,上述接著劑層較佳為於100℃下之黏彈性儲存模數為5×106 Pa以下。若上述於100℃下之黏彈性儲存模數超過5×106 Pa,則有本發明之填充片之對於太陽電池元件的接著性降低之虞。若上述於100℃下之黏彈性儲存模數過低,則有於使用本發明之填充片密封太陽電池元件而製造太陽電池模組時,上述填充片會因擠壓力而大幅度流動,從而使上述填充片之厚度之不均勻化變大之虞,因此,下限較佳為1×104 Pa。又,上限更佳為4×106 Pa。
再者,上述接著劑層之黏彈性儲存模數係指藉由依據JIS K6394之動態性質試驗方法而測定之值。
上述接著劑層於無損其物性之範圍內,亦可進而含有其他添加劑。作為上述其他添加劑,例如可列舉:UV穩定劑、塑化劑、填充劑、著色劑、顏料、抗氧化劑、抗靜電劑、界面活性劑、調色液、折射率匹配用添加劑、及分散助劑等。
作為形成上述接著劑層之方法,可列舉如下方法:將上述樹脂成分、上述矽烷化合物及視需要而添加之添加劑以特定之重量比例供給至擠出機而進行熔融、混練後,自
擠出機成片狀擠出,從而形成接著劑層。
上述接著劑層位於上述中間層之兩面,但應用於太陽電池模組時,成為受光面側之表面側之接著劑層與背面側之接著劑層只要為由上述範圍的成分所構成者即可,亦可並非由完全相同之成分所構成,但就使本發明之效果更佳之方面而言,較佳為由相同成分所構成。
本發明之太陽電池模組用填充片係依順序積層有上述接著劑層、上述中間層及上述接著劑層而成。
包含此三層之上述填充片之總厚度較佳為50~600 μm。尤其是於將本發明之太陽電池模組用填充片用於藉由真空層疊法而製造剛性太陽電池模組之情形時,上述填充片之總厚度更佳為200~600 μm。若上述總厚度未達200 μm,則於太陽電池元件模組之製造步驟中之熱壓接時,容易產生圖2之7所示之空隙,且因壓接壓力所引起之對太陽電池元件之負載亦變大,因此,有接著性及耐久性不足或發電性能降低之虞。若超過600 μm,則於太陽電池元件模組之製造步驟中之熱壓接時,有發生樹脂之溢出之虞。
尤其是於將本發明之太陽電池模組用填充片用於藉由輥對輥法而製造可撓性太陽電池模組之情形時,上述填充片之總厚度更佳為50~400 μm。若上述總厚度未達50 μm,則有接著性及耐久性不足之虞。若超過400 μm,則於太陽電池元件模組之製造步驟中之熱壓接時,有發生樹脂之溢出之虞。
本發明之太陽電池模組用填充片之上述接著劑層與中
間層的厚度比(接著劑層/中間層)為20/80~70/30。若未達20/80,則易引起接著性不足。若超過70/30,則於太陽電池元件模組之製造步驟中之熱壓接時,易產生因熱收縮而引起之皺褶或捲曲。
上述厚度比之下限較佳為30/70,上限較佳為60/40。
上述接著劑層之厚度較佳為二層均為相同厚度。
作為製造本發明之太陽電池模組用填充片之方法,可藉由使上述中間層與上述接著劑層積層一體化而製造。作為上述積層一體化之方法,並無特別限定,例如可列舉於上述接著劑層之一面上使上述中間層及接著劑層擠出層疊而形成之方法、以及使上述中間層與上述接著劑層共擠壓而形成之方法等。
其中,較佳為上述共擠壓而形成之方法。
於上述共擠壓而形成之情形時,擠出設定溫度較佳為高於構成上述中間層及接著劑層之樹脂之熔點30℃以上,並且未達分解溫度30℃。
可使用本發明之太陽電池模組用填充片密封太陽電池元件,而製造太陽電池模組。
上述太陽電池元件一般而言係由因受光而產生電子之光電轉換層、將所產生之電子取出之電極層、及視需要之可撓性基材或玻璃基板所構成。
作為上述光電轉換層,例如可列舉由單晶矽、單晶鍺、多晶矽、微晶矽等晶系半導體,非晶矽等非晶系半導體,GaAs、InP、AlGaAs、CdS、CdTe、Cu2S、CuInSe2、CuInS2
等化合物半導體,以及酞菁、聚乙炔等有機半導體等所形成者。
上述光電轉換層可為單層或複數層。
上述光電轉換層之厚度較佳為0.1~200 μm。
作為上述可撓性基材,只要為具有可撓性,且可用於可撓性太陽電池模組者即可,並無特別限定,例如可列舉由聚醯亞胺、聚醚醚酮、聚醚碸等耐熱性樹脂或不鏽鋼等金屬薄膜所構成之基材。
上述可撓性基材之厚度較佳為10~200 μm。
作為上述玻璃基板,只要為可耐受使光電轉換層或電極材積層之製程之玻璃基板,且不包含用作太陽電池時會污染上述光電轉換層之物質的玻璃基板即可,並無特別限定,例如可列舉鈉鈣玻璃等。
上述玻璃基板之厚度較佳為0.1~3 mm。
上述電極層係由電極材料所構成之層。
上述電極層視需要可位於上述光電轉換層上,亦可位於上述光電轉換層與可撓性基材或玻璃基板之間,亦可位於上述可撓性基材或玻璃基板面上。
又,上述太陽電池元件亦可具有複數個上述電極層。
因受光面側(表面)之電極層必需為透明,故而作為上述電極材料,較佳為金屬氧化物等普通透明電極材料。作為上述透明電極材料,雖無特別限定,可較佳地使用ITO或ZnO等。
於不使用透明電極之情形時,亦可為利用銀等金屬將
匯流電極及附屬其之指狀電極圖案化者。
因背面側(背面)之電極層無需為透明,故而亦可由普通電極材料所構成,但可較佳地使用銀作為上述電極材料。
作為製造上述太陽電池元件之方法,只要為公知之方法即可,並無特別限定,例如可藉由於矽晶圓上製成pn接面並將電極於印刷後煅燒之方法,或於上述可撓性基材或玻璃基板上配置上述光電轉換層或電極層之方法等公知之方法而形成。
作為使用本發明之太陽電池模組用填充片密封太陽電池元件之方法,例如可列舉如下方法(真空層疊法):將使透明保護材料、本發明之太陽電池模組用填充片、太陽電池元件、本發明之太陽電池模組用填充片、及背面保護材料依順序積層而獲得之積層體於靜止狀態下,且於減壓條件下,於其厚度方向上一面施加按壓力一面進行加熱,從而使太陽電池模組用填充片壓接於太陽電池元件上。再者,亦可列舉於光電轉換層之受光面側積層透明保護材料,而另一方面於背面側未積層背面保護材料之態樣。
將上述積層體於減壓條件下,於其厚度方向上一面施加按壓力一面進行加熱之步驟,可使用真空層疊機等先前公知之裝置而進行。
上述太陽電池元件及上述太陽電池模組用填充片可使用預先調整為所需大小之矩形狀者。
具有使透明保護材料、本發明之太陽電池模組用填充
片、太陽電池元件、本發明之太陽電池模組用填充片、及背面保護材料依順序積層而獲得積層體之步驟,以及將所獲得之積層體於減壓條件下,於其厚度方向上一面施加按壓力一面進行加熱,從而使上述太陽電池模組用填充片壓接於上述太陽電池元件上之步驟之太陽電池模組的製造方法亦又為本發明之一態樣。
將上述積層體於減壓條件下,於其厚度方向上一面施加按壓力一面加熱之步驟較佳為於1000 Pa以下之減壓環境下進行,更佳為於80~1000 Pa之減壓環境下進行。
上述加熱步驟係將上述積層體加熱至較佳為100~170℃,更佳為加熱至130~160℃。又,其加熱時間較佳為1~15分鐘,更佳為2~5分鐘。
作為使用本發明之太陽電池模組用填充片密封太陽電池元件之方法,例如亦可列舉如下方法(輥對輥法):使用捲繞有膜狀透明保護材料、本發明之太陽電池模組用填充片之滾筒,並使用一對滾筒將自該滾筒捲出之透明保護材料接近太陽電池模組用填充片,藉此使其等熱壓接於太陽電池元件,並進行密封,從而連續地製造太陽電池模組。
於使用上述輥對輥法製造太陽電池模組之情形時,較佳為使用預先使透明保護材料與本發明之太陽電池模組用填充片積層並接著之太陽電池密封片。
於透明保護材料上積層有本發明之太陽電池模組用填充片而成之太陽電池密封片亦又為本發明之一態樣。
具有使用一對熱輥將本發明之太陽電池密封片接近可
撓性基材上配置有光電轉換層之太陽電池元件之至少受光面上,藉此進行熱壓接之步驟之太陽電池模組的製造方法亦又為本發明之一態樣。
上述透明保護材料係可成為太陽電池模組之光電轉換層之受光面側之最外層的層。
上述透明保護材料就透明性、耐熱性及難燃性優異之方面而言,較佳為由玻璃或四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE,ethylene-tetrafluoroethylene)、乙烯氯三氟乙烯乙烯樹脂(ECTFE,ethylene-chlorotrifluoroethylene)、聚氯三氟乙烯樹脂(PCTFE,poly-chlorotrifluoroethylene)、聚偏二氟乙烯樹脂(PVDF,poly-vinylidene fluoride)、四氯乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物(FEP)、聚氟乙烯樹脂(PVF,polyvinylfluoride)及四氯乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP,fluorinated ethylene propylene)等氟系樹脂所構成。
再者,一般而言,於上述透明保護材料由氟系樹脂所構成之情形時,為了提高與填充劑片材之接著性,而進行電暈處理或電漿處理等表面處理。
於上述透明保護材料由玻璃所構成之情形時,上述透明保護材料之厚度較佳為0.1~5 mm,更佳為1.0~3.5 mm。
於上述透明保護材料由氟系樹脂所構成之情形時,上述透明保護材料之厚度較佳為10~100 μm,更佳為15~80 μm。
上述背面保護材料係可成為太陽電池模組之背面側(即,與光電轉換層之受光面相反側)之最外層的層。
上述背面保護材料就水蒸氣阻隔性及耐候性優異之方面而言,較佳為由玻璃、不鏽鋼、或聚氟化乙烯/聚酯/聚氟化乙烯積層片材、聚酯/鋁/聚酯積層片材等樹脂片材所構成。再者,上述背面保護材料無需特別為透明。
於上述背面保護材料由玻璃或不鏽鋼所構成之情形時,上述背面保護材料之厚度較佳為0.1~5 mm,更佳為1.0~3.5 mm。
於上述背面保護材料由積層片材所構成之情形時,上述背面保護材料之厚度較佳為10~500 μm,更佳為100~300 μm。
上述透明保護材料較佳為於成為最外層之表面上具有壓紋形狀。藉由具有上述壓紋形狀,可降低太陽光之反射損耗,防止炫光,以及提高外觀。
上述壓紋形狀可為規則之凹凸形狀,亦可為隨機之凹凸形狀。
上述壓紋形狀可於將上述透明保護材料貼合於太陽電池元件上之前進行壓紋賦型,亦可於貼合於太陽電池元件上之後進行壓紋賦型,或亦可與貼合於太陽電池元件上之步驟同時進行賦型。
上述透明保護材料或背面保護材料亦可於其中一個面具有接著層。對於在上述光電轉換層之上下積層有本發明之太陽電池模組用填充片的積層體,使上述透明保護材料或背面保護材料以使其接著層與積層體接觸之方式積層,藉此可成為密封更確實者。
上述接著層只要為作為太陽電池元件之密封材料之公知的成分所構成者即可,並無特別限定,就更加提高與本發明之太陽電池模組用填充片之接著性而言,較佳為與上述填充片之接著劑層相同之成分所構成。
上述接著層之厚度較佳為10~200 μm,更佳為10~50 μm。
將使用本發明之太陽電池模組用填充片而製造之太陽電池模組之構成之一例的示意圖示於圖4。
圖4中,於在基材4上形成有光電轉換層3之太陽電池元件B之上下配置有於中間層1之兩面具有接著劑層2的太陽電池模組用填充片A,進而,於該太陽電池模組用填充片A之外側配置有透明保護材料5。
對積層有此種構成之積層體,於厚度方向上一面施加按壓力一面加熱,藉此,可製造太陽電池模組。
本發明之太陽電池模組用填充片對於太陽電池元件之接著性、耐久性及耐熱性優異。又,因熱收縮較小,故而可不產生皺褶等而較佳地進行太陽電池元件之密封,並且利用真空層疊法或輥對輥法均可高效率地製造太陽電池模組。
根據本發明,可提供一種與太陽電池元件之接著性、耐久性及耐熱性優異,且利用真空層疊法或輥對輥法均可高效率地製造太陽電池模組之太陽電池模組用填充片。
以下揭示實施例進一步詳細說明本發明,但本發明並非僅限於該等實施例者。
(實施例1)
分別製備由表2所示之組成所構成之接著劑層用組合物與中間層用組合物,並於230℃下進行共擠壓製膜,從而製造依順序積層有接著劑層、中間層及接著劑層之厚度為400 μm之填充片。
上述接著劑層之厚度二層均為80 μm,上述中間層之厚度為240 μm。
於下述剛性太陽電池模組之製造時,使用該填充片。
使用同樣之接著劑層用組合物與中間層用組合物,藉由以下之方法利用輥對輥法製造用於製造可撓性太陽電池模組之太陽電池密封片。
使用單螺旋擠出機將聚偏二氟乙烯(PVDF,Arkema公司製造,Kynar 720)於250℃下、180轉/分鐘、擠出量為12 kg/小時之條件下熔融混練後熔態擠壓,並使用壓紋輥作為冷卻輥,藉此獲得於一表面具有壓紋形狀且厚度為30 μm之PVDF片材。使用電暈放電處理裝置(春日電機公司製造,高頻電源裝置及處理台)並於處理強度為1 kW、片材之移動速度為5 m/分鐘之條件下,對所獲得之PVDF片材之具有壓紋形狀的面實施電暈放電處理,從而獲得電暈放電處理PVDF片材。
分別將接著劑層用組合物與中間層用組合物供給至擠
出機,並於230℃下熔融混練。並且,於由上述所獲得之電暈放電處理PVDF片材上以熔融層疊之形狀,對接著劑層用組合物與中間層用組合物使用多層模具來共擠壓製膜,從而製造依順序積層有電暈放電處理PVDF片材、接著劑層、中間層及接著劑層之太陽電池密封片。所獲得之膜之厚度為PVDF層為30 μm,填充劑片材為250 μm。
(實施例2~19、比較例1~10)
除使用由表2~4所示之組成所構成之接著劑層用組合物與中間層用組合物,將接著劑層極中間層之厚度設為表2~4所記載之數值以外,以與實施例1同樣之方式製造填充片及太陽電池密封片。
將構成實施例及比較例中所使用之中間層之熱塑性樹脂的熔點、密度及MFR之值示於表1。
表1中,MFR表示依據ASTM D1238或JIS K7210等,於荷重為2.16 kg、溫度為190℃之條件所測定之值。但是,因環狀聚乙烯A之MFR無法於溫度為190℃之條件下測定,故而於荷重為2.16 kg、溫度為260℃之條件下測定。同樣地,丙烯酸樹脂A之MFR係於荷重為3.81 kg、溫度為230℃之條件下測定。
表1中,直鏈狀低密度聚乙烯樹脂F、H、I之密度係表示依據ASTM D792而測定之密度,環狀聚乙烯A之密度係表示依據ISO(International Organization for Standardization,國際標準組織)1183而測定之密度,其他係表示依據JIS K7112而測定之密度。
又,構成中間層之除熱塑性樹脂以外之表2~4所示之材料具體而言如下所述。
改質丁烯系樹脂:接著性Admer(註冊商標)XE070(熔點:89℃,密度:0.893 g/cm3,MFR:3 g/10分鐘,三井化學公司製造)
矽烷改質樹脂:Linklon(註冊商標)XLE815N(熔點80℃,密度:0.915 g/cm3,MFR:0.5 g/10分鐘,三菱化學公司製造)
離子聚合物:Himilan(註冊商標)1706(熔點88℃,密度:0.96 g/cm3,MFR:0.9 g/10分鐘,三井Dupont公司製造)
環氧系偶合劑:Z-6040(Dow Corning Toray公司製造)
乙烯系偶合劑:Z-6300(Dow Corning Toray公司製造)
胺基系偶合劑:Z-6011(Dow Corning Toray公司製造)
(評價)
(1)填充片之評價
對於所獲得之填充片進行以下之評價。並將結果示於表2~6。
(1-1)斷裂點強度
使用TENSILON(東洋精機製作所公司製造),依據JIS K7127,測定所製作之填充片之斷裂點強度,並根據下述判斷基準評價斷裂點強度。
◎:斷裂點強度為20 MPa以上,或斷裂點伸長率為500%以上。
○:斷裂點強度為15 MPa以上,且未達20 MPa。
△:斷裂點強度為10 MPa以上,且未達15 MPa。
×:斷裂點強度未達10 MPa。
(1-2)促進耐候性
使用SUNSHINE SUPER LONG LIFE WEATHER METER(Suga試驗機股份有限公司製造),於黑面板溫度為63℃,水噴霧時間為12分鐘/1小時之條件下,進行800小時之照射,並依據JIS K6781,測定上述填充片之斷裂點伸長率,並根據下述判斷基準評價促進耐候性。
◎:斷裂點伸長率為600%以上。
○:斷裂點伸長率為400%以上且未達600%。
△:斷裂點伸長率為200%以上且未達400%。
×:斷裂點伸長率未達200%。
(1-3)耐熱收縮率
將上述填充片切取於MD方向及TD方向上均為50 mm之角,於所裁剪之評價用樣品中央部分描畫45 mm之「+」(尺寸線),並測定其各線之長度作為樣本。
繼而,放入至110℃之烘箱5分鐘後,將其取出並測定於該時間點之上述各線之長度。將該樣本及自烘箱取出後之長度之比率設為耐熱收縮率,並根據下述基準進行評價。
◎:TD之收縮率未達5%。
○:TD之收縮率為5%以上且未達20%。
△:TD之收縮率為20%以上且未達50%。
×:TD之收縮率為50%以上。
(1-4)層間接著性
根據以下基準,對所獲得之填充劑片材之接著層與中間層之層間強度進行評價。
◎:由於樹脂一體化而不存在層間,無法進行評價。
×:存在界面,可簡單地用手剝離(無法作為積層膜操作)。
(1-5)透明性
使用HAZE METER(TC-HIII,東京電色公司製造),藉由依據JIS-K7105之方法,測定所獲得之填充劑片材之全光線穿透率,並根據下述基準進行評價。
◎:全光線穿透率為90%以上。
○:全光線穿透率為85%以上,且未達90%。
△:全光線穿透率為80%以上,且未達85%。
×:全光線穿透率未達80%。
(1-6)耐熱耐久性
利用厚度為5 mm、尺寸為10 cm×10 cm之不鏽鋼板挾持所獲得之填充劑片材,並於120℃下進行10分鐘之熱壓,而獲得積層體。
將所獲得之積層體於保持30°之傾斜之狀態下,進行由JIS-8991所定義之85℃~-40℃的冷熱試驗200循環。於冷熱試驗後,測定上下之不鏽鋼板之偏移,並根據下述基準進行評價。
◎:不鏽鋼板之偏移未達3 mm。
○:不鏽鋼板之偏移為3 mm以上,且未達5 mm。
△:不鏽鋼板之偏移為5 mm以上,且未達10 mm。
×:不鏽鋼板之偏移為10 mm以上。
(2)剛性太陽電池模組之製造(真空層疊法)與評價
使用所獲得之填充片,藉由以下方法製造剛性太陽電池模組。
首先,準備將於玻璃基材(旭硝子公司製造,青板浮法玻璃)上形成有由薄膜狀CIGS(Copper Indium Gallium Selenide,銅銦鎵硒)所構成之光電轉換層之太陽電池元件,與實施例、比較例中所獲得之填充片切割成特定形狀者。
其次,使由玻璃所構成之透明保護材料、填充片、太
陽電池元件、填充劑片材、及背面保護材料依順序積層,並對其進行真空層疊(於80℃下進行150秒脫氣,繼而於120℃下進行300秒壓製)而製作剛性太陽電池模組。
對於所獲得之剛性太陽電池模組,進行以下之評價。並將結果示於表2~6。
(2-1)外觀評價
自玻璃側以目視對所獲得之剛性太陽電池模組進行觀察,並根據以下基準進行評價。
○:於太陽電池元件之周邊部完全未發現空隙,且亦無因樹脂流出而引起之玻璃之污染。
△:於太陽電池元件之周邊部稍微發現空隙,或發現樹脂之流出,但為於實用上並無問題之範圍。
×:於太陽電池元件之周邊部發現可認為外觀不良之程度的空隙。或發現因樹脂流出而引起之玻璃之污染。
(2-2)層間剝離強度
依據JIS K6854測定於所獲得之剛性太陽電池模組中剝離透明保護材料與填充劑片材時之剝離強度。
再者,於利用60 N/cm以上之力無法剝離之情形時,材料本身會被破壞(材料破損)。
(2-3)高溫高濕耐久性(接著)
將所獲得之剛性太陽電池模組放置於JIC C8991中所記載之85℃、相對濕度為85%之環境下,自開始上述放置後每250小時觀察一次填充劑片材之自太陽電池元件之剝離,並測定確認有剝離之時間。將即便經過1000小時以上
亦未確認有剝離者設為合格。
於規定太陽電池模組之認証條件之JIC(Joint Industry Council,工業聯合委員會)C8991中,要求發電效率為1000小時以上之耐久性,且將未達1000小時確認有剝離者判斷為接著性不足。
(2-4)高溫高濕耐久性(發電特性)
將所獲得之剛性太陽電池模組放置於JIC C8991中所記載之85℃、相對濕度為85%之環境下,並使用NISSHIN TOA公司製造之1116 N測定最大功率Pmax之變化量。再者,並未對未達1000小時確認有剝離者實施。又,表2~4中所記載之評價結果意指如下。
>3000 H:經過3000小時後維持功率95%。
2000 H:經過2000小時為止維持功率95%。
1000 H:經過1000小時為止維持功率95%(JIS-C8991規格)。
×:經過1000小時後無法維持功率95%。
-:因於經過1000小時前發生剝離,故而無法測定。
(3)可撓性太陽電池模組之製造(輥對輥法)與評價
使用所獲得之太陽電池密封片,並藉由以下方法製造可撓性太陽電池模組。
首先,準備於由具有可撓性之聚醯亞胺膜所構成之可撓性基材上,形成有由薄膜狀之非晶矽所構成之光電轉換層,並且捲繞成滾筒狀之太陽電池元件,與使上述所獲得之太陽電池密封片材捲繞成滾筒狀之太陽電池密封保護片
材。
其次,捲出太陽電池元件及太陽電池密封片,以使其接著層成為與上述光電轉換層相對向之狀態的方式將太陽電池密封片積層於太陽電池元件之光電轉換層上,而成為積層片材。並且,將積層片材供給至加熱至150℃之溫度之一對滾筒之間,於其厚度方向上一面按壓積層片材一面對積層片材進行加熱,從而使太陽電池密封片與太陽電池元件接著一體化,藉此密封光電轉換層且連續地製造可撓性太陽電池模組,並捲取於捲取軸上。
對於所獲得之可撓性太陽電池模組進行以下之評價。並將結果示於表2~6。
(3-1)捲曲評價
將所獲得之可撓性太陽電池模組切割成500 mm×500 mm之大小,並放置於平坦台上,測定此時之捲曲之高度,並根據下述基準進行評價。
◎:捲曲之高度未達15 mm。
○:捲曲之高度為15 mm以上,且未達25 mm。
△:捲曲之高度為25 mm以上,且未達35 mm。
×:捲曲之高度為35 mm以上。
(3-2)厚度之均勻性之評價
將所獲得之可撓性太陽電池模組切割,觀察其剖面並基於圖3測定端部之厚度a(mm)及中央部之厚度b(mm),算出相對於太陽電池元件之厚度之端部與中央部之厚度差的比例((b-a)/太陽電池元件之厚度×100),並根據以
下之基準進行評價。
◎:相對於太陽電池元件之厚度之端部與中央部之厚度差的比例未達60%。
○:相對於太陽電池元件之厚度之端部與中央部之厚度差的比例未達70%。
△:相對於太陽電池元件之厚度之端部與中央部之厚度差的比例未達80%。
×:相對於太陽電池元件之厚度之端部與中央部之厚度差的比例為80%以上。
(3-3)層間剝離強度
依據JIS K6854測定於所獲得之可撓性太陽電池模組中,剝離透明保護材料與填充劑片材時之剝離強度。
再者,於以20 N/cm以上之力無法剝離之情形時,透明保護材料本身被破壞(材料破損)。
(3-4)高溫高濕耐久性(接著)
將所獲得之可撓性太陽電池模組放置於JIC C8991中所記載之85℃、相對濕度為85%之環境下,自開始上述放置後每250小時觀察一次填充劑片材之自太陽電池元件之剝離,並測定確認有剝離之時間。將即便經過1000小時以上亦未確認有剝離者設為合格。
於規定太陽電池模組之認証條件之JIC C8991中,要求發電效率為1000小時以上之耐久性,且將未達1000小時確認有剝離者判斷為接著性不足。
(3-5)高溫高濕耐久性(發電特性)
將所獲得之可撓性太陽電池模組放置於JIC C8991中所記載之85℃、相對濕度為85%之環境下,並使用NISSHIN TOA公司製造之1116 N測定最大功率Pmax之變化量。再者,並未對未達1000小時確認有剝離者實施。又,表2~4中所記載之評價結果意指如下。
>3000 H:經過3000小時後維持功率95%。
2000 H:經過2000小時為止維持功率95%。
1000 H:經過1000小時為止維持功率95%(JIS-C8991規格)。
×:經過1000小時後無法維持功率95%。
-:因於經過1000小時前發生剝離,故而無法測定。
[產業上之可利用性]
根據本發明,可提供一種與太陽電池元件之接著性、耐久性及耐熱性優異,且利用真空層疊法或輥對輥法均可高效率地製造太陽電池模組之太陽電池模組用填充片。
1‧‧‧中間層
2‧‧‧接著劑層
3‧‧‧光電轉換層
4‧‧‧基材
5‧‧‧透明保護材料
6‧‧‧背面保護材料
7‧‧‧空隙
8‧‧‧填充劑片材
A‧‧‧太陽電池模組用填充片
B‧‧‧太陽電池元件
a‧‧‧端部之厚度
b‧‧‧中央部之厚度
圖1係表示本發明之太陽電池模組用填充片之一例的縱截面示意圖。
圖2係表示普通剛性太陽電池模組之剖面的示意圖。
圖3係表示藉由輥對輥法而獲得之先前之可撓性太陽電池模組之剖面的示意圖。
圖4係表示使用本發明之太陽電池模組用填充片而製造之太陽電池模組之構成之一例的示意圖。
1‧‧‧中間層
2‧‧‧接著劑層
3‧‧‧光電轉換層
4‧‧‧基材
5‧‧‧透明保護材料
A‧‧‧太陽電池模組用填充片
B‧‧‧太陽電池元件
Claims (8)
- 一種太陽電池模組用填充片,其於中間層之兩面具有接著劑層,且上述中間層係由熔點為90~130℃且熔體質量流率為0.5~20 g/10分鐘之低密度聚乙烯樹脂、或熔點為90~130℃且熔體質量流率為0.5~20 g/10分鐘之直鏈狀低密度聚乙烯樹脂構成,上述接著劑層係由選自由酸改質聚烯烴、矽烷改質聚烯烴、離子聚合物、及乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物所組成之群中之至少1種之熱塑性樹脂構成,且上述接著劑層與中間層之厚度比(接著劑層/中間層)為20/80~70/30。
- 如申請專利範圍第1項之太陽電池模組用填充片,其中低密度聚乙烯樹脂或直鏈狀低密度聚乙烯樹脂之密度為0.920 g/cm3以下。
- 如申請專利範圍第1項之太陽電池模組用填充片,其中接著劑層係由α-烯烴含量為1~25重量%之α-烯烴-乙烯共聚物經順丁烯二酸酐而接枝改質之樹脂,且順丁烯二酸酐之總含量為0.1~3重量%之順丁烯二酸酐改質聚烯烴樹脂構成。
- 如申請專利範圍第3項之太陽電池模組用填充片,其中α-烯烴為1-丁烯、1-己烯或1-辛烯。
- 如申請專利範圍第3項之太陽電池模組用填充片,其中接著劑層進而含有相對於順丁烯二酸酐改質聚烯烴樹脂 100重量份為0.1~3重量份之通式(I)所示之矽烷化合物:
- 一種太陽電池密封片,其係於透明保護材料上積層申請專利範圍第1項之太陽電池模組用填充片而成。
- 一種太陽電池模組之製造方法,具有如下步驟:使透明保護材料、申請專利範圍第1項之太陽電池模組用填充片、太陽電池元件、申請專利範圍第1項之太陽電池模組用填充片、及背面保護材料依順序積層而獲得積層體之步驟;以及將所獲得之積層體於減壓條件下,於其厚度方向上一面施加按壓力一面進行加熱,從而使上述太陽電池模組用填充片壓接於上述太陽電池元件之步驟。
- 一種太陽電池模組之製造方法,其具有:使用一對熱輥使申請專利範圍第6項之太陽電池密封片接近可撓性基材上配置有光電轉換層之太陽電池元件之至少受光面上,藉此進行熱壓接之步驟。
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- 2012-09-27 TW TW101135742A patent/TW201412555A/zh unknown
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