太陽能電池組件的制造方法
【專利摘要】本發明揭示一種太陽能電池組件的制造方法，其包括形成一依序包含一第一基板、一第一底層和一第一黏合層的第一堆棧層；形成一依序包含一第二基板、一第二底層和一第二黏合層的第二堆棧層；于所述第一堆棧層的第一黏合層與所述第二堆棧層的第二黏合層之間提供一太陽能電池片數組層；以及藉由熱接合使所述第一堆棧層、所述太陽能電池片數組層和所述第二堆棧層相結合。
【專利說明】太陽能電池組件的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明有關一種太陽能電池組件的制造方法，尤其是一種以對貼方式取代依序堆棧方式以將太陽能電池組件的各層相結合使其一體化的封裝方法。
【背景技術】
[0002]太陽能電池具有環保、節能的功效，已漸漸廣泛使用于日常生活中。太陽能電池大多由單晶硅或多晶硅材料制成，由于其薄而脆，不能經受較大力的撞擊，且太陽能電池的電極不能長期裸露使用和單一太陽能電池的工作電壓低等原因，需將多個單一太陽能電池片以串、并聯連接，并嚴密封裝成太陽能電池組件，才能使之成為一個能獨立作為電源使用的單元。
[0003]現有太陽能電池組件的制造方法大多相同，其包括可依所需要的電壓、電流設計，以制備好的互連片將復數個太陽能電池片串、并聯成太陽能電池片數組；自下而上將前基板，如玻璃、封裝材料，如乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、太陽能電池片數組、封裝材料和背基板，如塑料基板迭合在一起；將其放入真空層壓機中以進行真空封裝；然后再加裝金屬制的邊框，以制成太陽能電池組件。
[0004]市面上的太陽能電池為了提高能量的吸收，大多使用薄玻璃，通常是3毫米以上的透明玻璃作為基底材料，以提供較高的透光率。由于未鋼化的薄玻璃強度不佳，因此若應用于太陽能電池領域必須對玻璃進行鋼化處理。目前業界大多使用水平輥道式鋼化爐對玻璃進行物理鋼化處理，然而卻使得玻璃具有無法解決的缺陷，即輥道印(波紋)和玻璃的邊部變形。一般而言，玻璃越薄，鋼化急冷造成玻璃碎裂的風險也越高。3毫米的鋼化玻璃是目前水平輥道式鋼化爐所能作到的極限，然而，無論是強對流爐還是連續爐，對于3毫米的鋼化玻璃始終存在玻璃平整度和邊部變形的問題，而平整度和邊部變形對于太陽能電池的封裝又非常的重要。在封裝制造太陽能組件時，若各接觸面存在一絲空隙，如因為玻璃的平整性不佳所造成，且基板和封裝材料的耐候性不良時，于長時間下，容易造成水氣或空氣的入侵形成電阻破壞，而降低整個太陽能電池組件的工作效率。
[0005]此外，在太陽能電池片的封裝方法中，通常是以人工進行封裝材料的堆棧；將封裝材料層一層一層的迭加，需要人工鋪料和人工對位，不但工續繁瑣，且由于人工操作的不精確，容易于鋪設封裝材料時產生氣泡，使產品的質量不穩定，還會發生浪費材料、環境污染等情況，且以人工操作的生產效率不佳。
[0006]另外，習知的層壓法是利用加熱、加壓的方式將組件一體化。然而，在層壓制程中，如乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)的封裝材料會因為置放于約120° C以上的加熱環境產生軟化現象，而導致平行排列整齊的太陽能電池片數組產生重迭，造成組件功率不佳。再者，當以層壓法進行封裝，若使用如上所述的以一般水平輥道式鋼化爐進行鋼化和具有大于3毫米以上的鋼化玻璃時，除了容易因為玻璃本身的重量外，還會因為玻璃表面的平整度不佳，而造成迭層時厚度僅有約180至200微米的電池片產生隱裂，甚至破裂。因此，習知的層壓法不適合使用一般透明的玻璃背基板來封裝。
[0007]有鑒于此，本發明即針對前述問題所為的研發成果。本案發明人發現以對貼方式取代依序堆棧方式將各層經熱接合相結合，可以減少生產工續以及避免傳統工續中軟背板不好操作的缺點，適合以自動化生產大幅提升制程的生產效率，避免人工操作產生的誤差；并可搭配使用特定的薄物理鋼化玻璃，有效降低太陽能電池片的微隱裂發生的不良率，和提高太陽能電池組件的壽命，以符合現今需求。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是提供一種新穎的太陽能電池組件的制造方法。
[0009]本發明的太陽能電池組件的制造方法包括以下步驟:
[0010]形成一依序包含一第一基板、一第一底層和一第一黏合層的第一堆棧層；
[0011]形成一依序包含一第二基板、一第二底層和一第二黏合層的第二堆棧層；
[0012]于所述第一堆棧層的第一黏合層與所述第二堆棧層的第二黏合層之間提供一太陽能電池片數組層；以及
[0013]藉由熱接合使所述第一堆棧層、所述太陽能電池片數組層和所述第二堆棧層相結入口 ο
[0014]本發明方法是以對貼方式取代依序堆棧方式來進行封裝，可通過自動化設備生產，使得產品的質量穩定，可大幅提高生產效率，封裝成本較低，以使產品更具市場競爭力。使用本發明的技術方案后，所得太陽能電池組件中的太陽能電池片的破損率大幅下降，太陽能電池組件的電性能也提高，從而延長使用壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1A至圖1D顯示本發明太陽能電池組件的制造方法。
【具體實施方式】
[0016]于本文中，除非特別限定，單數形「一」和「所述」亦包括其附復數形。本文中任何和所有實施例和例示性用語(「例如」和「如」)目的僅為了更加突顯本發明，并非針對本發明的范圍構成限制，本案說明書中的用語不應被視為暗示任何未請求的組件可構成實施本發明時的必要組件。
[0017]以下，利用本發明的優選實施態樣來說明本發明。
[0018]圖1A至圖1D顯示本發明太陽能電池組件的制造方法。如圖1A所示，提供第一基板10。接著,如圖1B所不,于第一基板10上依序形成第一底層12和第一黏合層14,以形成第一堆棧層16。然后，如圖1C所示，重復上述步驟以形成第二堆棧層18，并于第一堆棧層的第一黏合層與第二堆棧層的第二黏合層之間提供一太陽能電池片數組層20。最后，如圖1D所示，藉由熱接合使第一堆棧層16、太陽能電池片數組層20和第二堆棧層18相結合，以形成太陽能電池組件22。在本發明方法中，第一堆棧層和第二堆棧層可以同時或分別形成。
[0019]在本發明方法中，第一基板可為透明基板或半透明基板，例如但不限于鋼化玻璃基板、高分子基板、塑料基板或復合材料基板；第二基板可為鋼化玻璃基板、高分子基板、塑料基板、不銹鋼基板、鋁基板或復合材料基板。第一基板和第二基板優選為具有約2.8毫米以下，優選為約0.8至約2.8毫米的厚度的鋼化玻璃，更優選為約0.8至約2.8毫米的厚度的物理鋼化玻璃，如中國大陸專利申請號第201110198526.1號揭示的以氣動加熱鋼化的玻璃基板。所述氣動加熱鋼化玻璃基板是使用例如李賽克公司(LiSEC)生產的氣浮式全自動玻璃鋼化爐所制得，其采用非接觸式平板系統，玻璃在加熱過程中始終浮在空氣浮墊(氣墊)上，避免底部平板的接觸，同時采用特殊的陶瓷噴嘴系統，造成高精度的雙向空氣對流，使得玻璃上下表面獲得均勻的能量，以得到具有極高平整度的鋼化玻璃。李賽克鋼化玻璃具有非常高的抗壓強度和柔韌性，質量輕，且表面平整度高，可避免習知水平鋼化爐所造成的輥道波紋和邊部變形，對于太陽能電池而言，不僅有透光率上的優勢，同時提供結構上的安全性。
[0020]本發明方法中所使用的第一底層和第二底層是本領域的技術人員所習知者，其主要是用于增加基板和黏合層之間的黏接強度。在本發明方法中，第一底層和第二底層是分別以涂布方式形成于第一基板和第二基板上。適合作為第一底層和第二底層的材料可獨立地選自由丙烯酸樹脂、環氧樹脂、聚氨酯、聚硅氧、以上聚合物之共聚物和其組合所組成的群組。第一底層和第二底層的厚度可視情況改變，優選為約0.1毫米至約1.5毫米，更優選為約0.3毫米至約1.2毫米。各底層的厚度可以為所述范圍內任意數值的較小范圍，以第一底層為例，其可以具有約0.4毫米至約0.9毫米的厚度，或具有約0.5毫米至約1.3毫米的厚度。
[0021]本發明方法中所使用的第一黏合層和第二黏合層包含選自由乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、聚硅氧、有機硅樹脂、環氧樹脂和其組合所組成的群組的封裝材料，以將太陽能電池片密封包覆在第一基板和第二基板的中間。這些材料具有阻隔水氣和加溫交聯后仍可透光等優點，適合用于本發明方法中作為封裝材料，且相對于丙烯-苯乙烯共聚物(AS)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)和聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等一般塑料具有抗水汽能力強、透光性高、電氣的絕緣性佳、可耐酸堿溶液以及成型后具有一定的剛性等優點。第一黏合層和第二黏合層可視情況改變，優選為約0.1毫米至約1.5毫米，更優選為約0.3毫米至約1.2毫米。各黏合層的厚度可以為所述范圍內任意數值的較小范圍，以第一黏合層為例，其可以具有約0.4毫米至約0.9毫米的厚度，或具有約0.5毫米至約1.3毫米的厚度。
[0022]本發明方法中所使用的太陽能電池片數組是本領域的技術人員所習知者。在本發明的一實施態樣中，太陽能電池片數組是選自由單晶硅太陽能電池片數組、多晶硅太陽能電池片數組、非晶硅太陽能電池片數組、紳化鉀太陽能電池片數組、碲化鎘太陽能電池片數組、銅銦硒太陽能電池片數組、銅銦鎵硒太陽能電池片數組、染料敏化太陽能電池片數組和其組合所組成的群組。
[0023]在本發明方法中，第一堆棧層、太陽能電池片數組層和第二堆棧層是藉由真空熱接合制程將之結合為一體。在本發明方法中，熱接合包括紅外線加熱照射和層壓步驟。在本發明的一優選實施態樣中，真空熱接合制程的溫度為約80° C至約200° C，優選為約100° C至約160° C，和時間為約5分鐘至約20分鐘，優選為約10分鐘至15分鐘。上述制程條件亦可以為所述范圍內任意數值的較小范圍，以熱接合溫度為例，其可以為約120° C至約150° C，或約110° C至約180° C0
[0024]本發明方法是先在第一基板上依序形成第一底層和第一黏合層，再經過紅外線加熱照射將第一黏合層轉變為貼合膠，重復相同步驟形成另一堆棧層，然后利用對貼法與加熱層壓來進行太陽能電池的封裝，除了可以自動化生產以避免人為污染和提高太陽能電池組件的生產效率，也可得到質量穩定的太陽能電池組件。本發明的制造方法優選使用平整度、抗壓強度和透光率良好，且具有厚度小于約2.8毫米的物理鋼化玻璃作為基板，可有效減少太陽能電池片因加壓可能造成的破損和隱裂，有效提升太陽能電池組件的電性能，從而延長使用壽命。
[0025]本發明一個或一個以上實施例的細節將于以下描述中予以闡述。根據這些描述和權利要求書，將可容易地了解本發明的其它特征、目的和優勢。
[0026]實施例1
[0027]以制備好的互連片將復數個太陽能電池片焊接為一體，以形成太陽能電池片數組層；將底層涂布于具有厚度為約2.5毫米的李賽克物理鋼化基板上；將乙烯-醋酸乙烯酯層放置于已涂布底層的物理鋼化基板上，形成第一堆棧層；重復上述步驟以形成第二堆棧層；將第一堆棧層與第二堆棧層分別經紅外線加熱照射以將乙烯-醋酸乙烯酯層轉變為貼合膠；將第一堆棧層、太陽能電池片數組層和第二堆棧層迭合在一起，并放入真空層壓機中進行真空封裝，以約150° C持續進行約15分鐘至約20分鐘，將該等層結合為一體化，成型后取出；然后再加裝金屬邊框，以制成太陽能電池組件。
[0028]雖然已參考說明性實施例描述了本發明，但應理解，所屬領域的技術人員可易于實現的任何修改或更改將屬于本說明書和所附權利要求書的揭示內容的范圍內。
【權利要求】
1.一種太陽能電池組件的制造方法，其包括以下步驟: 形成一依序包含一第一基板、一第一底層和一第一黏合層的第一堆棧層； 形成一依序包含一第二基板、一第二底層和一第二黏合層的第二堆棧層； 于所述第一堆棧層的第一黏合層與所述第二堆棧層的第二黏合層之間提供一太陽能電池片數組層；以及 藉由熱接合使所述第一堆棧層、所述太陽能電池片數組層和所述第二堆棧層相結合。
2.根據權利要求1所述的制造方法，其中所述第一基板是透明基板或半透明基板。
3.根據權利要求2所述的制造方法，其中所述第一基板是具有2.8毫米以下的厚度的鋼化玻璃基板。
4.根據權利要求1所述的制造方法，其中所述第二基板是選自由鋼化玻璃基板、高分子基板、塑料基板、不銹鋼基板、鋁基板、復合材料基板和其組合所組成之群組。
5.根據權利要求4所述的制造方法，其中所述第二基板是具有2.8毫米以下的厚度的鋼化玻璃基板。
6.根據權利要求1所述的制造方法，其中所述第一底層和第二底層是獨立選自由丙烯酸樹脂、環氧樹脂、聚氨酯、聚硅氧、以上聚合物之共聚物和其組合所組成的群組。
7.根據權利要求1所述的制造方法，其中所述第一黏合層和第二黏合層是獨立選自由乙烯-醋酸乙烯酯、聚乙烯醇縮丁醛、聚硅氧、有機硅樹脂、環氧樹脂和其組合所組成的群組。
8.根據權利要求1所述的制造方法，其中所述太陽能電池片數組是選自由單晶硅太陽能電池片數組、多晶硅太陽能電池片數組、非晶硅太陽能電池片數組、紳化鉀太陽能電池片數組、碲化鎘太陽能電池片數組、銅銦硒太陽能電池片數組、銅銦鎵硒太陽能電池片數組、染料敏化太陽能電池片數組和其組合所組成的群組。
9.根據權利要求1所述的制造方法，其中所述熱接合包括紅外線加熱照射和層壓步驟。
10.根據權利要求1所述的制造方法，其中所述熱接合的溫度為80°C至200°C。
11.根據權利要求1所述的制造方法，其中所述熱接合的時間為5分鐘至20分鐘。
【文檔編號】H01L31/18GK104134717SQ201310159889
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年5月2日 優先權日:2013年5月2日
【發明者】林金錫, 林金漢, 林于庭, 方福全 申請人:常州亞瑪頓股份有限公司