太陽能電池封裝材薄片及太陽能電池模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明之課題系提供一種質量佳的太陽能電池封裝材薄片，其一面維持封裝材薄片之緩沖性或脫氣性、一面抑制光澤不均。一種太陽能電池封裝材薄片，其系在至少一側表面，由每1cm2具有40個以上2300個以下之突起的熱塑性樹脂所構成的太陽能電池封裝材薄片，其特征為該突起為由以多角形作為底面之角錐梯形的下擺部、與由凸曲面形狀之頂部所構成，該突起之頂部比例(X)為0.1以上0.4以下。
【專利說明】太陽能電池封裝材薄片及太陽能電池模塊

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明系關于一種太陽能電池封裝材薄片及太陽能電池模塊。

【背景技術】
[0002] 近年來，從有效利用資源或削減C02排放量之觀點，直接將陽光轉換成電能之太陽 能電池受到矚目，技術開發(fā)正提升中。
[0003] 于現(xiàn)在主流之結晶硅系太陽能電池中，依序積層玻璃、封裝材薄片、太陽能電池單 元、封裝材薄片、背板，在真空.加熱條件下積層該積層體，利用熔融的封裝材樹脂封裝單 元而制造太陽能電池模塊。
[0004] 但是，在上述積層步驟，由于來自熱板之加熱而使玻璃彎曲，使封裝材之升溫局部 變得不足，將太陽能電池單元按壓于未熔融狀態(tài)之封裝材薄片而發(fā)生裂痕，此系成為使模 塊產率降低的原因之一。又，于積層時，氣泡將殘留于封裝材薄片與單元之間而可能使模塊 之外觀惡化。
[0005] 為了避免上述問題而在封裝材薄片之制造程序進行壓紋加工，采取在薄片表面形 成突起部，藉由使薄片之緩沖性提高而防止單元中出現(xiàn)裂痕（以后，記為單元裂痕），同時 也確?？諝庵欧怕窂降膶Σ?。
[0006] 于專利文獻1中，有人提案一種封裝材薄片，形成有復數(shù)個之具有由如第1圖所示 之圓柱或圓錐梯形所構成的下擺部與凸曲面形狀的頂部之突起。
[0007] [先前技術文獻]
[0008] [專利文獻]
[0009] [專利文獻1]日本特開2010-258123號公報


【發(fā)明內容】

[0010] 發(fā)明要解決的問題
[0011] 于專利文獻1中揭示的技術中，雖然因突起而能夠使緩沖性或脫氣性提高，但由 于歸因于該突起形狀而使周圍的光突出地如凸透鏡產生眩光，封裝材薄片中發(fā)生光澤不 均，使薄片質量降低，同時也于模塊制造前，變得難以檢查封裝材薄片中之雜質、缺陷而有 使生產效率降低之問題。
[0012] 有鑒于如上述之習用技術的問題點，于本發(fā)明中，提供一種太陽能電池封裝材薄 片，其一面維持封裝材薄片之緩沖性、一面能抑制光澤不均。
[0013] 解決問題的手段
[0014] 本發(fā)明人等為了達成上述目的而進行鉆研，發(fā)現(xiàn)藉由采取下列之構造而能解決上 述問題。
[0015] -種太陽能電池封裝材薄片，其系在至少一側表面，由每1cm2具有40個以上2300 個以下之突起的熱塑性樹脂所構成的太陽能電池封裝材薄片，其特征為該突起為由以多角 形作為底面之角錐梯形的下擺部、與由為凸曲面形狀之頂部所構成，該突起之以下所定義 的頂部比例X為0. 1以上0. 4以下。
[0016] 頂部比例X之定義：
[0017] (1)將突起部之最頂部設為P、將該最頂部P投影至角錐梯形底面之點設為P'、從 P'劃至角錐梯形底面之任意邊的垂線腳設為Q，取得通過該等之點（P，P'，Q)之剖面；
[0018] (2)在通過點（P，P'，Q)之剖面，將10等分線段P'Q之區(qū)間，從點Q起設為區(qū)間札 至R 1Q，通過線段P'Q上之區(qū)間Rj.(l寫j寫10)之邊界點lypiv將垂直于線段P'Q之直線 設為^士，將該直線與曲線PQ之交點設為\ ;于區(qū)間&，將連結點\之直線與 直線P' Q所成之銳角設為0j;
[0019] ⑶求出符合蘭4。（1蘭j蘭10)之區(qū)間心數(shù)，除以10 ;
[0020] (4)對于底面之多角形各邊，進行上述（1)至（3)，將平均后之數(shù)值定義為其突起 之頂部比例X。
[0021] 發(fā)明的效果
[0022] 若根據(jù)本發(fā)明，能提供一面維持封裝材薄片之緩沖性或脫氣性、一面抑制光澤不 均之質量佳的太陽能電池封裝材薄片。
[0023] 附圖的簡要說明
[0024] 第1圖系習知之封裝材薄片表面突起部之一例的概略剖面圖。
[0025] 第2圖系本發(fā)明之封裝材薄片表面突起部之一例的概略示意圖。
[0026] 第3圖系包含顯示于第2圖之突起點（P，P'，Q)之剖面的部分放大圖。
[0027] 第4圖系本發(fā)明之封裝材薄片表面突起部之其它形態(tài)的概略示意圖。
[0028][實施發(fā)明之形態(tài)]
[0029] 以下，針對本發(fā)明之太陽能電池封裝材薄片而說明。
[0030] 本發(fā)明之太陽能電池封裝材薄片系在至少一側表面，由每1cm2具有40個以上 2300個以下之突起的熱塑性樹脂所構成的太陽能電池封裝材薄片，該突起為由以多角形作 為底面之角錐梯形的下擺部、與由凸曲面形狀之頂部所構成，該突起之如后述所定義的頂 部比例X為0. 1以上0. 4以下的太陽能電池封裝材薄片。
[0031] 雖然本發(fā)明之太陽能電池封裝材薄片所用之熱塑性樹脂并未被特別限定，但較佳 為具有透明性、在真空積層時之熱板溫度（130°c以上160°C以下）將會熔融的熱塑性樹脂， 例如，較佳使用聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（以下，記載為「EVA」）、乙烯-甲基丙烯 酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、硅烷改性聚乙烯、順丁烯二酸改性聚乙烯、離子 聚合物、聚乙烯丁縮醛等。又，為了改善封裝特性，必要時亦可適當使用交聯(lián)劑、交聯(lián)助劑、 耦合劑、紫外線吸收劑、光安定化劑等之添加劑。又，本發(fā)明之太陽能電池封裝材薄片可為 樹脂之種類或添加劑之種類或量均一之單層薄片，亦可為積層樹脂之種類或添加劑之種類 或量不同的層之多層薄片。
[0032] 而且，在本發(fā)明之太陽能電池封裝材薄片中，在至少一側表面，每1cm2具有40個 以上2300個以下之突起。若突起之個數(shù)為每lcm 2小于40個時，在積層步驟而將太陽能電 池單元按壓于未熔融狀態(tài)之封裝材薄片時，由于施加于各個突起之應力變高，容易發(fā)生單 元裂痕。另一方面，若突起之個數(shù)為每lcm 2超過2300個時，由于每個突起變小，緩沖性將 會降低，使在積層步驟之單元裂痕容易發(fā)生、使脫氣性降低、使氣泡變得容易殘留。
[0033] 在本發(fā)明之太陽能電池封裝材薄片表面之突起系如第2圖或第4圖所示，由將多 角形作為底面之角錐梯形的下擺部11、與為凸曲面形狀之頂部12所構成。藉由將下擺部作 成角錐梯形而使曲面部減少、防止周圍之眩光、能抑制薄片之光澤不均。該角錐梯形之底面 形狀較佳為三角形、四角形、五角形或六角形。一旦成為七角形以上之多角形時，將有成為 接近曲面之形狀、引起眩光而觀察到薄片之光澤不均之情形。
[0034] 又，為了防止眩光，凸曲面形狀之頂部12之比例低為重要，本發(fā)明之太陽能電池 封裝材薄片系下列所定義的頂部比例X為〇. 1以上〇. 4以下，若為0. 25以上0. 4以下的話 則較佳。
[0035] 針對頂部比例X之求法，以在下擺部具有第2圖的四角錐梯形之突起2為例而具 體說明。將突起部之最頂部設為P、將該最頂部P投影至角錐梯形底面10之點設為P'、從 P'劃至四角形之任意邊的垂線腳設為Q。第3圖系顯示通過點（P，P'，Q)之剖面的部分放 大圖。從點Q起，將10等分線段P'Q之區(qū)間稱為區(qū)間札至!^。針對線段P'Q上之某區(qū) 間Rj(l蘭j蘭10)，通過線段p' Q上之邊界點rH、!·」，將垂直于線段p' Q之直線設為Sp Sj，將該直線與曲線PQ之交點設為t^、于區(qū)間&，將連結點t^、\之直線與直線P' Q 所成之銳角設為叫時，求出符合{(θ1+θ2)/2}-θ j蘭4° (1寫j寫10)之區(qū)間&數(shù)，將 其除以10。對于底面之四角形各邊進行本計算，將平均后之數(shù)值設為其突起之頂部比例X。 于此，針對角錐梯形之底面形狀為四角形之情形而加以說明，針對此外之情形，也對于各邊 進行，其它則不變。
[0036] 若進行如此方式所求得的頂部比例X小于0. 1時，突起之頂部變尖，在積層步驟， 應力集中于突起尖端部而容易發(fā)生單元裂痕。另一方面，若頂部比例X超過〇. 4時，由于曲 面部之比例變大而引起眩光，使封裝材薄片之光澤不均變得看得到。
[0037] 還有，復數(shù)個突起相互重迭而底面之定義為困難之情形系設定將相鄰的突起之間 所作成的凹谷作為邊境而求出頂部比例X。
[0038] 從上面觀察突起時，若最頂部P偏向突起輪廓附近時，將太陽能電池單元按壓于 未熔融的封裝材薄片時，因為突起將會倒塌而降低緩沖性，突起之頂部較佳位于中心附近。 如第2圖所示，從將最頂部P投影至底面之點P'至角錐梯形底面之多角形邊的最短距離設 為L P，、從角錐梯形底面之多角形重心G至該底面之多角形邊的最短距離設為Le時，突起頂 部之中心度L P,/Le較佳為0. 5以上1以下。突起頂部之中心度LP,/Le更佳為0. 8以上1以 下。
[0039] 本發(fā)明之太陽能電池封裝材薄片系藉由將雕刻有凹型圖案之模具按壓于已加熱 之薄片，其后冷卻而能夠形成突起。此情形下，可使用由雕刻有凹型圖案之單片式金屬板所 構成的模具，以分批處理而形成突起，或是使用表面雕刻有凹型圖案之輥與對向之輥，亦可 挾入其間而連續(xù)式形成突起。
[0040] 將突起PP'間之長度設為突起之高度H，將突起的底面之外接圓直徑設為D時，突 起之縱橫比Η/D較佳為0. 03以上0. 80以下，若Η/D小于0. 03時，將有所得之緩沖性小而 發(fā)生在積層步驟的單元裂痕之情形。另一方面，若Η/D超過0.80時，由于應力集中于突起 之頂部，在積層步驟將會發(fā)生單元裂痕。又，若突起之縱橫比Η/D為0. 03以上0. 30以下的 話，由于一面確保最低限必要之緩沖性、一面以分批處理下之突起形成所必要的時間也短， 在生產性良好之觀點較佳，從如此之觀點，更佳為0.03以上小于0. 15。另一方面，若為0. 15 以上0. 80以下的話，由于緩沖性更佳，在積層步驟不會發(fā)生單元裂痕且能夠廣泛采取可加 工之條件范圍之觀點上較佳，從如此之觀點，更佳為0. 20以上0. 60以下。
[0041] 如此方式，藉由控制頂部比例X、突起頂部之中心度LP，/Le、突起之縱橫比Η/D而能 夠一面維持緩沖性或脫氣性、一面抑制光澤不均、提高薄片品質。
[0042] 雖然本發(fā)明之太陽能電池封裝材薄片之厚度能夠適宜設定，但基重厚度（弄平表 面突起時之厚度）較佳為〇. 3mm以上1mm以下?；睾穸刃∮?. 3mm之情形，將有無法包 埋電性連接至單元表背雙面的導線，而有在以連接器作為起點而在積層步驟發(fā)生單元裂痕 之情形；若較1mm為厚時，則將有透明性降低之情形。
[0043] 如此之太陽能電池封裝材薄片被裁斷成所要之長度切片而用于太陽能電池模塊 之制造。本發(fā)明之太陽能電池模塊系由受光面保護材、背面保護材、及配置于該受光面保護 材與背面保護材之間且藉由太陽能電池封裝材薄片而封裝太陽能電池單元之層所構成。如 此之太陽能電池模塊之制造系依序積層玻璃板或透明塑料等之受光面保護材、太陽能電池 封裝材薄片、太陽能電池單元、與該太陽能電池封裝材薄片同樣的太陽能電池封裝材薄片、 氟樹脂或聚酯樹脂等之背板或玻璃等之背面保護材，藉由利用真空加熱積層物法，一面加 熱該等、一面減壓或加壓，且藉由使太陽能電池單元包埋于使其熔融的太陽能電池封裝材 薄片中，進行一體成形而能夠制造。作成藉由太陽能電池封裝材薄片而封裝太陽能電池單 元之層，較佳為藉由進行如此方式所得之太陽能電池封裝材薄片，從雙面封裝太陽能電池 單元之層。
[0044] 由于本發(fā)明之封裝材薄片系對積層一體化上述構造材料時具優(yōu)越之太陽能電池 單元之封裝材薄片的緩沖性或脫氣性，且由于太陽能電池單元與太陽能電池封裝材之間的 成形時之殘留應力小，或封裝材中氣泡也不會殘存，成為歷經長期之耐久性優(yōu)異的太陽能 電池模塊。
[0045] [實施例]
[0046] 依照下列實施例更詳細說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不受下列之實施例所任何限定。
[0047] 下述顯示在本實施例所用之測定法。
[0048] (1)突起之高度Η
[0049] 從封裝材薄片之兩端，在寬度方向均等地選擇5點，使用形狀測定雷射顯微鏡 VK-X100 (Keyence公司制），從垂直于薄片面之方向照射雷射，獲得形成薄片之突起的3次 元形狀信息。藉此，求出從突起之最頂部至底面之距離，將5點之平均值設為封裝材薄片突 起之高度H。
[0050] (2)突起之底面外接圓之直徑D
[0051] 依照與⑴同樣的方法而獲得寬度方向5點之形狀信息，藉此，求出外接于突起之 底面的圓直徑，將5點之平均值設為封裝材薄片的突起之外接圓直徑D。
[0052] (3)突起之頂部比例X
[0053] 依照與（1)同樣的方法而獲得寬度方向5點之形狀信息，藉此，求出突起之頂部比 例X，將5點之平均值設為封裝材薄片的突起底面之頂部比例X。
[0054] (4)突起頂部之中心度LP，/Lc
[0055] 依照與⑴同樣的方法而獲得寬度方向5點之形狀信息，藉此，求出突起頂部之中 心度LP，/L e，將5點之平均值設為封裝材薄片的突起頂部之中心度LP，/Le。
[0056] (5)光澤不均之判定
[0057] 以目視確認封裝材薄片之光澤，以3階段進行評估：將無光澤不均之狀態(tài)設為 「A」；于雜質.缺陷之檢測中，將無問題之程度的輕微光澤不均設為「B」；將顯著的光澤不均 設為「C」。
[0058] (6)單元裂痕之判定
[0059] 準備180mm直角之正方形的封裝材薄片、玻璃板（厚度3mm)、聚酯制太陽能電池 背板（厚度240 μ m)。使用自動配線機而將導線（厚度280 μ m、寬度2mm)焊接于二種多晶 太陽能電池單元（3總線、尺寸156mm之正方形、厚度200 μ m;及3總線、尺寸156mm之正方 形、厚度180μπι)而作成附導線之太陽能電池單元。在該玻璃基板之上，依序積層封裝材 薄片、附導線之太陽能電池單元、封裝材薄片、背板之順序，利用JET公司制真空積層機，在 熱板溫度145°C、抽真空4分鐘、加壓1分鐘、壓力保持10分鐘（合計15分鐘）之條件下， 進行真空積層。還有，在該積層中，使封裝材薄片之突起連接至太陽能電池單元的方式來積 層。利用目視及EL影像檢測裝置而確認所得之太陽能電池模塊之單元裂痕，以4階段進行 評估：在使用厚度200 μ m、及厚度180 μ m之單元的太陽能電池模塊中，以EL影像檢查而將 無來自裂痕之非發(fā)光部的狀態(tài)設為「AA」；在使用厚度200μπι之單元的太陽能電池模塊中， 雖然將以EL影像檢查而無來自裂痕之非發(fā)光部，但在使用厚度180 μ m之單元的太陽能電 池模塊中，以目視無法確認，以EL影像檢查而將有來自裂痕之非發(fā)光部的狀態(tài)設為「A」；在 使用厚度200 μ m之單元的太陽能電池模塊中，將以目視無法確認，但以EL影像檢查則將有 來自裂痕之非發(fā)光部的狀態(tài)設為「B」；在使用厚度200 μ m之單元的太陽能電池模塊中，將 以目視能確認之單元裂痕的狀態(tài)設為「C」。
[0060] (7)脫氣性之評估
[0061] 在上述（6)所得之太陽能電池模塊中，以2階段進行評估：以目視確認氣泡是否殘 留，將無氣泡之狀態(tài)設為「A」；將能確認氣泡之狀態(tài)設為「C」。
[0062] (實施例1)
[0063] 將EVA樹脂（乙酸乙烯酯含量：28質量％、熔融流動速率：15g/10分鐘（190°C ))、 交聯(lián)劑、交聯(lián)助劑、硅烷耦合劑、紫外線吸收劑、光安定化劑供應至雙軸擠出機而熔融混煉， 從T模頭擠出而獲得厚度450 μ m之EVA薄片。藉由在85°C之熱板上加熱該EVA薄片與雕 刻有凹型模樣之鋁板，薄片溫度到達85°C后，以表面壓力5MPa加壓5秒鐘后，使用水冷式手 動冷卻加壓機，以表面壓力IMPa加壓1分鐘后急冷，獲得具有表面突起之封裝材薄片。
[0064] 如表1所示，該封裝材薄片之突起底部為四角形，頂部比例X為0. 25、突起頂部之 中心度LP, /Le為0. 90、突起之縱橫比Η/D為0. 30、突起之個數(shù)為900個/cm2、無光澤不均， 于作成太陽能電池模塊之際，使用厚度200 μ m及厚度180 μ m的單元皆未發(fā)生單元裂痕、也 未使氣泡發(fā)生的良好之薄片。
[0065] (實施例2至17)
[0066] 除了如改變薄片突起之下擺部形狀、頂部比例X、頂部之中心度LP，/Le、縱橫比H/ D、改變突起之個數(shù)的方式來變更鋁板之雕刻以外，利用與實施例1同樣的方法而獲得封裝 材薄片，評估光澤不均、單元裂痕、脫氣性。
[0067] (實施例18至20)
[0068] 除了如改變薄片突起之下擺部形狀、頂部比例X、頂部之中心度LP，/Le、縱橫比H/ D、改變突起之個數(shù)的方式來變更鋁板之雕刻而改變加壓時間為1、2、3秒鐘以外，利用與實 施例17同樣的方法而獲得封裝材薄片，評估光澤不均、單元裂痕、脫氣性。
[0069]

【權利要求】
1. 一種太陽能電池封裝材薄片，其系在至少一側表面，由每lcm2具有40個以上2300 個以下之突起的熱塑性樹脂所構成的太陽能電池封裝材薄片，其特征為該突起為由以多角 形作為底面之角錐梯形的下擺部、與由為凸曲面形狀之頂部所構成，該突起之以下所定義 的頂部比例X為0. 1以上0. 4以下；頂部比例X之定義： (1)將突起部之最頂部設為P、將該最頂部P投影至角錐梯形底面之點設為P'、從P'劃 至角錐梯形底面之任意邊的垂線腳設為Q，取得通過該等之點（P，P'，Q)之剖面； ⑵在通過點（P，P'，Q)之剖面，將10等分線段P' Q之區(qū)間，從點Q起設為區(qū)間札至 R1Q，通過線段P' Q上之區(qū)間Rj.(l寫j寫10)之邊界點lypiv將垂直于線段P' Q之直線設 為^士，將該直線與曲線PQ之交點設為t^、\ ;于區(qū)間&，將連結點t^、\之直線與直 線P' Q所成之銳角設為9j; (3) 求出符合（θ 1+ θ 2)/2- Θ」蘭4° (1蘭j蘭10)之區(qū)間心之數(shù)，除以10 ; (4) 對于底面之多角形各邊，進行上述（1)至（3)，將平均后之數(shù)值定義為其突起之頂 部比例X。
2. 如申請專利范圍第1項之太陽能電池封裝材薄片，其中該角錐梯形之底面形狀為三 角形、四角形、五角形或六角形。
3. 如申請專利范圍第1或2項之太陽能電池封裝材薄片，其中從該點P'至該角錐梯形 底面之多角形邊的最短距離LP，、與從該角錐梯形底面之多角形重心G至該底面之多角形邊 的最短距離L e的比求得之突起頂部之中心度LP, /Le為0. 5以上1以下。
4. 如申請專利范圍第1至3項中任一項之太陽能電池封裝材薄片，其中將該突起之高 度設為H、將該突起的底面之外接圓直徑設為D時，突起之縱橫比Η/D為0. 03以上0. 80以 下。
5. -種太陽能電池模塊，其系由受光面保護材、背面保護材、配置于該受光面保護材與 背面保護材之間且藉由如申請專利范圍第1至4項中任一項之太陽能電池封裝材薄片而封 裝太陽能電池單元之層所構成。
【文檔編號】H01L31/048GK104272468SQ201380016918
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年3月25日 優(yōu)先權日:2012年3月30日
【發(fā)明者】小林祥之, 中原誠, 安藤隆 申請人:東麗先端素材株式會社