背接觸型太陽能電池模塊的制作方法

背接觸型太陽能電池模塊的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種背接觸型太陽能電池模塊，其中，其包括：背板；電路板，該電路板層疊于所述背板上并且在表面具有布線圖案；帶有絕緣層的密封材料，該帶有絕緣層的密封材料層疊于所述電路板上，并且由絕緣膜與設于所述絕緣膜的兩面的一對密封材料層構成，并且具有貫通孔；背接觸型單元，該背接觸型單元形成于所述帶有絕緣層的密封材料上并且在背面具有單元電極；透明密封材料，該透明密封材料以覆蓋所述帶有絕緣層的密封材料和所述背接觸型單元的方式進行層疊；透明基材，該透明基材層疊于所述透明密封材料上；以及導電性膏，該導電性膏設于所述貫通孔并且將所述單元電極與所述布線圖進行電連接和物理連接。
【專利說明】背接觸型太陽能電池模塊

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種使用了背接觸型太陽能電池單元的太陽能電池模塊(背接觸型太陽能電池模塊)，特別是涉及一種使用于背接觸型太陽能電池模塊中的材料。
[0002]本申請基于2012年3月30日向日本提出的“特愿2012-080915號”申請、以及2012年11月26日向日本提出的“特愿2012-258021號”申請而要求優先權，在此，將其內容援引到本申請中。

【背景技術】
[0003]太陽能電池，構成直接將太陽光的能量轉換成電的太陽光發電系統的心臟部位，由半導體形成。
[0004]另外，在太陽能電池的使用中，并不是以太陽能電池元件(單元(cell))單體的原本狀態直接使用，為了長期保護太陽能電池元件，通常使用在各種封裝構件中封裝有以串聯或并聯方式布線的幾塊?幾十塊太陽能電池元件而成的組件(unit)。
[0005]將嵌入上述封裝構件中的組件稱為太陽能電池模塊。通常在太陽能電池模塊中的面向太陽光的面，以前面玻璃覆蓋、并通過由熱塑性塑料形成的填充材料來填充間隙。
[0006]并且，太陽能電池模塊的背面，通過以具有耐熱性、耐濕性、耐水性和耐氣候性的塑料材料等形成的板(背板)來進行保護。
[0007]由于太陽能電池模塊是在屋外使用，因此，對其結構部件、結構部件的材質和構造等方面，要求有充分的耐熱性、耐氣候性、耐水性、防濕性、耐風壓性、耐光性、耐降雹性、耐藥品性、防濕性、防污性、光反射性和光擴散性、以及其它各種特性。
[0008]作為太陽能電池元件，例如，使用晶體硅太陽能電池元件。太陽能電池模塊，是依次層疊表面保護板層、填充材料層、作為光電動勢元件的太陽能電池元件、填充材料層和背面保護板層等，并且利用通過抽真空進行加熱壓合的層壓法(真空層壓)等進行制造而成。
[0009]現在主流的太陽能電池元件在使用硅晶體。
[0010]以往的太陽能電池中，在接受太陽光的受光面設有η型電極，在背面設有P型電極。
[0011]在受光面上設有的η型電極，對電流的取出而言是必不可少的。另一方面，太陽光不射入η型電極下設有的基板上。因此，在太陽光未射入的部分不發電。因此，當受光面上設有的電極的面積大時，太陽能電池的光電轉化效率降低。此外，將因上述受光面上設有的電極而造成的光損耗稱為陰影損耗。
[0012]將在受光面上沒有電極、在背面形成有P型電極和η型電極的太陽能電池稱為背面電極型太陽能電池或背接觸型單元等。該類型的太陽能電池(背接觸型太陽能電池)，不存在因電極所造成的陰影損耗，而能夠將射入受光面的太陽光100%納入太陽能電池內。因此，在原理上能夠實現高的光電交換效率(專利文獻I?3)。
[0013]在圖3中示出了具有通常結構的背接觸型太陽能電池模塊中的剖面圖的一個實例。
[0014]在圖3所示的太陽能電池模塊100中，從受光面(表面)開始依次層疊有前面玻璃8、透明密封材料1、背接觸型單元9、透明密封材料I’、電絕緣層10、電路板(基膜)3、背板4。另外，通過將焊錫或銀膏6連結于背接觸型單元9的背面上設有的單元電極5與電路板3的表面上圖案化而成的金屬箔7之間，能夠取出電力。
[0015]作為太陽能電池模塊100的有代表性的制造方法，有如下方法:在前面玻璃8上依次層疊有透明密封材料1、背接觸型單元9、透明密封材料I’、電絕緣層10、電路板3和背板4后，利用通過抽真空而進行加熱壓合的層壓法等通常的成型方法，使上述各層一體化成型，由此制造太陽能電池模塊。
[0016]如上所述，在以往的背接觸型單元用的電路板中，需要在圖案化的金屬箔上配置電絕緣層(ILD:層間介電質(Inter Layer Dielectrics))。該ILD被稱為阻焊層。但是，由于ILD的材料價格昂貴且ILD需要某種程度的厚度，因此，以往的背接觸型太陽能電池模塊的制造成本，會高于以往的受光面和背面的雙面上均具有電極的太陽能電池模塊。
[0017]并且，在ILD的形成中，很多情況下在ILD的印刷后需要進行熱交聯或UV交聯的工序。特別是熱交聯的工序，通常是在100°c至160°C下進行10分鐘至60分鐘。
[0018]因此，在該熱交聯的工序中，存在引發如下問題的可能性:因費時間而生產效率降低，因用于熱交聯的加熱而促進了絕緣層之外的原料的熱老化或者導致模塊發生翹曲，或者因熱收縮而導致尺寸精度變差等。
[0019]現有技術文獻
[0020]專利文獻
[0021]專利文獻1:日本特開2005-11869號公報
[0022]專利文獻2:日本特開2010-212630號公報
[0023]專利文獻3:日本特開2011-159748號公報


【發明內容】

[0024]發明要解決的課題
[0025]本發明的課題是，在具有高光電效率的晶體系太陽能電池中的背接觸型太陽能電池模塊用的電路板的上面，設置作為中間層的絕緣膜，而不設置通常在印刷布線板中采用的以涂布印刷方式形成的電絕緣層(ILD)，由此，省略ILD印刷后所必需的熱交聯工序，提高背接觸型太陽能電池模塊的生產效率，并進一步提高背接觸型太陽能電池模塊的絕緣性。
[0026]另外，基于此，本發明的課題是提供一種太陽能電池模塊，其具備用以保護太陽能電池模塊各結構要素的各種特性，能夠以通用的方法進行成型和加工，能夠以低成本制造，并且具有優良的安全性和耐久性，特別是具有穩定的高電力轉換效率。
[0027]解決課題的方法
[0028]作為解決上述課題的方法，本發明的背接觸型太陽能電池模塊具有如下結構。
[0029]另外，在此后的說明中，用語“表面(受光面)”的意思是指在太陽能電池模塊使用時朝向太陽方向的面，用語“背面”的意思是指朝向與表面(受光面)相反方向的面。
[0030]本發明的一個方案的背接觸型太陽能電池模塊，其包括:背板；電路板，該電路板層疊于所述背板上并且在表面具有布線圖案；帶有絕緣層的密封材料，該帶有絕緣層的密封材料層疊于所述電路板上，并且由絕緣膜與設于所述絕緣膜的兩面的一對密封材料層構成，并且具有貫通孔；背接觸型單元，該背接觸型單元形成于所述帶有絕緣層的密封材料上并且在背面具有單元電極；透明密封材料，該透明密封材料以覆蓋所述帶有絕緣層的密封材料和所述背接觸型單元的方式進行層疊；透明基材，該透明基材層疊于所述透明密封材料上；以及導電性膏，該導電性膏設于所述貫通孔并且將所述單元電極與所述布線圖進行電連接和物理連接。
[0031]前述絕緣膜可以是白色膜、黑色膜或著色膜。
[0032]前述絕緣膜可以至少含有能夠與密封材料樹脂熱熔合的聚丙烯(均聚、無規、嵌段)、聚酯、聚酰胺、聚酰亞胺膜或聚乙烯。
[0033]前述布線圖案可以是鋁箔或銅箔。
[0034]前述透明基材可以是玻璃板。
[0035]前述背板可以是白色。
[0036]發明效果
[0037]基于上述本發明的一個方案的背接觸型太陽能電池模塊，使用在受光面沒有電極而在背面形成有P型電極和η型電極的背接觸型的單晶硅型太陽能電池單元、背接觸型的多晶硅型太陽能電池單元或背接觸型的異質結晶體(所謂三洋電機的“HIT”)硅型太陽能電池單元來形成太陽能電池模塊。因此，設于相鄰的太陽能電池單元的背面的電極能夠彼此連接。因此，能夠容易地串聯連接多個太陽能電池單元。
[0038]另外，當太陽能電池單元的形狀是已切除角部的四角形時，則在縱橫方向并列設置而成的4個太陽能電池單元所包圍的部分會形成有間隙。由于該間隙起到緩沖空間的作用，因此能夠防止因太陽能電池單元的熱膨脹收縮等所造成的太陽能電池模塊的疲勞破壞(fatigue failure)現象。
[0039]另外，當絕緣膜是白色膜、黑色膜或著色膜的情況下，能夠使太陽能電池模塊內部設有的電路板的布線不會被看到。
[0040]進而，不僅為了通過著色成不同的顏色而獲得不同的外觀，而且，作為著色膜也可以使用高反射片或棱鏡片，以便通過使穿過相鄰太陽能電池單元彼此的間隔而未被太陽能電池單元的表面(受光面)吸收的光經過著色膜反射而被吸收于太陽能電池單元的表面(受光面)來提高太陽能電池模塊的發電效率。
[0041]另外，當布線圖案是鋁箔或銅箔時，與導電性塑料膜或導電性膏等相比，加工更容易。因此，能夠以低成本制造太陽能電池模塊。
[0042]另外，當透明基材是玻璃板時，由于玻璃板與膜狀或板狀的透光性樹脂相比剛性高，因此能夠保護太陽能電池模塊的表面，并且能夠提高太陽能電池模塊的剛性。
[0043]另外，與膜狀或板狀的透光性樹脂相比，玻璃板的光透過率高，因此能夠有效地利用太陽光。
[0044]另外，與膜狀或板狀的透光性樹脂相比，玻璃板的熱膨脹率低，因此，由透明基材的熱膨脹和熱收縮等引起的太陽能電池單元和內部連接線(interconnector)的疲勞小。
[0045]另外，當背板是白色時，射入鄰接的太陽能電池單元的間隙的太陽光，能夠通過在白色的背板上反射、在太陽能電池模塊表面上反射，從而射入太陽能電池單元。該結果抑制了太陽光的損耗。即，能夠有效地利用太陽光。因此，能夠提高太陽能電池模塊的發電效率。
[0046]在此，白色背板的白色部分，可以通過白色膜來形成，也可以通過涂裝成白色而形成，還可以在膜的上面層疊白色的膜而形成，或者也可以通過白色玻璃或白色樹脂板來形成。并且，為了獲得與白色的背板同樣的效果，布線側密封材料也可以含有白色顏料。另一方面，若在單元側密封材料中加入白色顏料，則存在著色樹脂繞回于單元前面而遮檔光的可能性，因此不優選。
[0047]如上所述，基于上述本發明的一個方案的背接觸型太陽能電池模塊，能夠獲得各種物理性質優良且具有高生產效率和成本性能的太陽能電池模塊。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0048]圖1是表示本發明的一個實施方式的背接觸型太陽能電池模塊的結構的一個實例的剖面圖。
[0049]圖2是圖1所示的背接觸型太陽能電池模塊中的帶有絕緣層的密封材料的剖面圖。
[0050]圖3是具有通常結構的以往類型的背接觸型太陽能電池模塊中的剖面圖的一個實例的圖。

【具體實施方式】
[0051]下面，參照附圖詳細說明本發明的一個實施方式。
[0052]圖1是表示本發明一個實施方式的背接觸型太陽能電池模塊的結構的一個實例的剖面圖。圖2是圖1所示的背接觸型太陽能電池模塊中的帶有絕緣層的密封材料的剖面圖。
[0053]如圖1和圖2所示，本發明的一個實施方式的背接觸型太陽能電池模塊101，其構成為:背板4 ;層疊于背板4上且在表面有金屬箔等的布線圖案7的電路板3 ;層疊于電路板3上、由絕緣膜2c與設于絕緣膜2c表面的單元側密封劑2a、設于絕緣膜2c的背面的電路板側密封材料2b所構成、且具有貫通孔11的帶有絕緣層的密封材料2 ;形成于帶有絕緣層的密封材料2上、且在背面具有從設置于背面的P型電極和η型電極取出電子的單元電極5的背接觸型單元9 ;以覆蓋帶有絕緣層的密封材料2和背接觸型單元9的方式進行層疊的透明密封材料I ;層疊于透明密封材料I上的前面玻璃等的透明基材8 ;以及，設于貫通孔11、且將單元電極5與布線圖案7進行電連接和物理連接的焊錫或銀膏等的導電性膏6。
[0054]本發明的一個實施方式的背接觸型太陽能電池模塊中使用的透明基材8，需要具有下述各種功能:光線透過率良好，經過長期(約20年)仍有優良耐氣候性且光線透過率的降低較少，難以附著塵埃等，難以刮傷，以及水蒸氣透過率極少等。作為透明基材8的材質，通常是玻璃，也可以是丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、硅樹脂、氟系樹脂、或者以這些樹脂膜作為組分(構成物)含有的復合膜等。
[0055]本發明的一個實施方式的背接觸型太陽能電池模塊中使用的透明密封材料1，需要具有如下各種功能:太陽光線的透過率高，透明密封材料I的物理性質不發生諸如經長期屋外放置等而導致光線透過率降低等之類的變化，絕緣耐受性高，不腐蝕其它材料，以及不因外部條件的急劇變化等而發生樹脂龜裂和界面剝離等。透明密封材料I的材質，例如，優選聚乙烯醇縮丁醛(PVB)樹脂、硅樹脂、氯乙烯樹脂或聚氨酯樹脂等。
[0056]作為透明密封材料I的材質，具體而言，優選使用EMMA、EAA、離聚物或聚丙烯等的烯烴類型等的透明型樹脂，特別優選乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)樹脂。
[0057]透明密封材料I的厚度，優選為100 μ m以上且1000 μ m以下的范圍。若透明密封材料I的厚度低于100 μ m，則太陽能電池單元存在產生裂紋(破碎)的問題；若透明密封材料I的厚度超過1000 μ m，則生產成本會高漲。
[0058]帶有絕緣層的密封材料2，基本上是由單元側的密封材料層2a/絕緣膜2c/電路板側的密封材料層2b的3層所構成。
[0059]在密封材料層與絕緣膜之間也能夠設置底涂層(anchor coat)或粘接劑層。
[0060]另外，優選帶有絕緣層的密封材料2的總厚度為100 μ m以上且1000 μ m以下的范圍。若帶有絕緣層的密封材料2的總厚度低于100 μ m，則得不到充分的隱蔽性或者充分的提高發電效率的效果，另外，太陽能電池單元產生裂紋的可能性高。
[0061]若帶有絕緣層的密封材料2的總厚度超過1000 μ m,則生產成本會高漲。
[0062]另外，為了在后續工序中采用焊錫或銀膏等連接單元電極與電路板的布線圖案，在實施層壓前，需要開通用以導通在帶有絕緣層的密封材料2中的單元電極的接點部分的孔(貫通孔)。
[0063]單元側的密封材料層2a需要與透明密封材料I堅固地進行粘合，電路板側的密封材料層2b需要與電路板3中使用的基膜堅固地進行粘合。從滿足這些條件的組合中適當選定單元側的密封材料層2a和電路板側的密封材料層2b。
[0064]作為單元側的密封材料層2a的原料，能夠使用以往的EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)系密封材料、EMMA(乙烯一甲基丙烯酸甲酯共聚物)、EAA(乙烯一丙烯酸酯共聚物)、離聚物、聚丙烯等的烯烴類型、PVB (聚乙烯醇縮丁醛)或硅樹脂等的透明類型。
[0065]單元側的密封材料層2a的厚度，優選為10 μ m以上且500 μ m以下的范圍。若單元側的密封材料層2a的厚度低于10 μ m,則無法彌補單元等的段差(高低差異)而起不到作為填充材料的功能。另外，若單元側的密封材料層2a的厚度超過500 μ m,則生產成本會高漲。
[0066]電路板3側的密封材料層2b的原料，除了以往的EVA系密封材料、EMMA、EAA、離聚物、聚丙烯等的烯烴類型、PVB (聚乙烯醇縮丁醛)、硅樹脂等以外，也可以是與使用電路板3的基膜堅固地進行粘合的能夠熱熔合的熱塑性樹脂或熱封材料。
[0067]電路板側的密封材料層2b的厚度,優選為I μ m以上且500 μ m以下的范圍。若電路板側的密封材料層2b的厚度低于I μ m，則無法彌補布線圖案的段差(高低差異)。另外，若電路板側的密封材料層2b的厚度超過500 μ m，則生產成本會高漲。
[0068]作為絕緣膜2c，能夠使用拉伸聚酯膜、拉伸聚酰胺膜、氟膜或聚酰亞胺膜。
[0069]另外，作為絕緣膜2c，也可以使用與密封材料樹脂能夠熱熔合的聚丙烯(均聚、無規、嵌段)或聚乙烯(高密度、中密度)等形成的熔點比較高的烯烴系膜。另外，該膜也可以單一或兩者以上地含有前述樹脂。若膜與密封劑是可熱熔融的，則在膜上無需底涂層或粘接劑從而能夠實現成本降低。
[0070]另外，作為絕緣膜2c，為了使太陽能電池模塊的內側所配置的電路板的布線不會看到，也可以使用白色或黑色等的著色膜。另外，作為絕緣膜2c也可以使用高反射膜或棱鏡片，以便通過使穿過鄰接的太陽能電池單元的間隙的光經絕緣膜2c進行反射而吸收于太陽能電池的電池單元的表面來提高太陽能電池的發電效率。
[0071]絕緣膜2c的厚度，優選為3μπι以上且200μπι以下的范圍。若絕緣膜2c的厚度低于3 μ m，則得不到充分的絕緣性能。另外，若絕緣膜2c的厚度超過200 μ m,則生產成本會高漲。
[0072]作為絕緣膜2c的絕緣性能，要求JIS-Z-3197中的I X 101° Ω -cm以上的絕緣體積電阻值。
[0073]另外，帶有絕緣層的密封材料2也可以構成為如下三層:作為成分的樹脂中的至少一者的熔點為120°C以下的低熔點的單元側的密封材料層2a ;作為成分的樹脂中的至少一者的熔點為130°C以上的高熔點的絕緣膜2c ;以及作為成分的樹脂中的至少一者的熔點為120°C以下的低熔點的電路板側的密封材料層2b。
[0074]在通常的真空層壓的條件為130°C以上且160°C以下的溫度實施真空層壓時，作為低熔點的單元側的密封材料層2a和電路板側的密封材料層2b各自進行熔解。另一方面，高熔點的絕緣膜2c不進行熔解。因此，即使雜質混入帶有絕緣層的密封材料2中，也能保持絕緣膜2c的膜厚(S卩，由于絕緣膜2c的膜厚不會變薄的緣故)，能確保帶有絕緣層的密封材料2的絕緣性。
[0075]因此，真空層壓時，即使單元側的密封材料層2a和電路板側的密封材料層2b中存在雜質，也能夠減少帶有絕緣層的密封材料2的絕緣性的降低、或者減少單元電極5與布線圖案7發生短路的不良現象。另外，由于無需形成用以確保絕緣性的電絕緣層(ILD)，與形成電絕緣層(ILD層)的現有技術相比，能夠防止生產成本的高漲。
[0076]另外，帶有絕緣層的密封材料2，也可以是通過擠出層壓方式形成的層疊體。
[0077]作為金屬箔等的表面上有布線圖案7的電路板3，是使用將拉伸聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜或拉伸聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)膜等的拉伸聚酯膜或聚酰亞胺膜等的耐熱膜作為基膜在表面上以金屬箔等形成有電路圖案的板。
[0078]作為形成布線圖案7的導電性材料，由于易加工且低成本，所以經常使用金屬箔特別是銅箔或鋁箔等。作為形成布線圖案7的導電性材料，也能夠使用導電性塑料膜或導電膏等。
[0079]作為布線圖案7進行圖案化的方式，能夠使用基于金屬箔的蝕刻的方法、基于金屬糊劑的印刷的方法、或者金屬箔的沖壓加工的方法等。
[0080]本發明的一個實施方式的背接觸型太陽能電池模塊，基于保護背面等目的，也可以具有塑料膜等的背板4。
[0081]本發明的一個實施方式的背接觸型太陽能電池模塊的背板4中使用的塑料膜的原料，能夠適當選自聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等的聚酯膜、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等的聚烯烴膜、聚苯硫醚(PPS)、聚酰胺等的膜、或聚氟乙烯(PVF)等。
[0082]作為背板4，可以以單層使用這些塑料膜，而作為通常的背板，可以舉出由氟樹脂/PET/氟樹脂的三層構成的背板、以及由耐水解PET/PET/底涂層的三層構成的背板。
[0083]根據需要，按所要求的品質，例如，也可以將用于防濕的鋁箔或蒸鍍膜等施加到背板4。
[0084]此外，背板4可以與電路板3作為一體來形成，也可以與電路板分開單獨形成。
[0085]焊錫或銀膏等的導電性膏6，設于單元電極5與金屬箔等的布線圖案7之間，將兩者進行電連接和物理連接。
[0086]導電性膏6除了必須是熱熔性的導電性金屬以外沒有特別的制約，為了低價格且易使用，優選作為導電性膏6使用焊錫或銀膏。
[0087]接著，一邊參照圖1和圖2 —邊說明本發明的一個實施方式的背接觸型太陽能電池模塊的制造方法的一個實例。
[0088]首先，采用聚氨酯系粘接劑，以干式層壓法貼合作為背板4的PVF膜(25μπι)、作為電路板3用的基膜的PET膜(250 μ m)、以及作為形成布線圖案7的金屬箔的電解銅箔(35 μ m)。
[0089]進一步采用蝕刻法在電解銅箔的上面進行圖案化，形成具有布線圖案7的帶有電路的背板。
[0090]在帶有電路的背板以外，在透明PET膜2c (50 μ m)的兩面上通過擠出層壓法將EVA系密封材料分別擠出75 μ m，制備帶有絕緣層的密封材料2。
[0091]接著，在帶有絕緣層的密封材料2中的與太陽能電池單元的背面設有的電極5進行連接的部分開孔。
[0092]接著，重疊于上述帶有電路的背板上，進一步將背接觸型單元9、透明密封材料I和透明基材8按照該順序進行配置并通過模塊層壓機進行模塊層壓，制備背接觸型太陽能電池模塊。
[0093]在疊合上述帶有電路的背板、背接觸型單元9、透明密封材料I以及透明基材8時，在太陽能電池單元的背面與電路板接點部分之間涂布銀膏，以使它們在模塊層壓的加熱下進行接合。
[0094]如上所述，本發明一個實施方式的背接觸型太陽能電池模塊，具有背接觸型單元9，其在背面具有從設置于背面的P型電極和η型電極取出電子的單元電極5。
[0095]由此，在上述實施方式的背接觸型太陽能電池模塊中，鄰接的太陽能電池單元的背面設有的電極之間能夠彼此連接，因此，無需使內部連接線彎曲。因此，能夠防止內部連接線的斷線。
[0096]另一方面，在以往的太陽能電池模塊中，必須通過使內部連接線彎曲而布線于鄰接的太陽能電池單元之間，從而將鄰接的兩個太陽能電池單元中的一側受光面上設有的電極與另一側背面上設有的電極進行連接。因此，存在由構成太陽能電池單元的保護部件或密封材料等的熱膨脹收縮引起內部連接線的彎曲部分發生疲勞斷線的情況。
[0097]另外，上述實施方式的背接觸型太陽能電池模塊中，由于受光面沒有電極，因此能夠在受光面的整個面上接受太陽光。因此，太陽光的損耗少且能夠有效地利用太陽光，對太陽能電池模塊的外觀而言也是優選的。
[0098]另外，上述實施方式的背接觸型太陽能電池模塊中，通過采用如上所述在太陽能電池單元的背面形成有P型電極和η型電極、且背面設有的電極之間能夠彼此連接的背接觸型太陽能電池單元，能夠使相鄰單元之間彼此的間隔形成得小。因此，能夠將太陽能電池單元緊密地并列設置。因此，能夠提高太陽能電池模塊的總體上的發電效率。
[0099]另一方面，以往的太陽能電池模塊中，必須通過使內部連接線彎曲而布線于鄰接的太陽能電池單元之間，從而將鄰接的兩個太陽能電池單元中的一側表面上設有的電極與另一側背面上設有的電極進行連接。因此，必須使相鄰單元之間彼此的間隔形成得大。
[0100]另外，上述實施方式的背接觸型太陽能電池模塊中，通過采用如上所述在太陽能電池單元的背面形成有P型電極和η型電極、且背面設有的電極之間能夠彼此連接的背接觸型太陽能電池單元，無需在鄰接的太陽能電池單元之間的內部連接線的彎曲布線。因此，在太陽能電池單元的表面和背面上設有的密封材料層無需保護和緩沖內部連接線。因此，能夠使太陽能電池單元的密封材料層形成得薄。因此，能夠使太陽能電池模塊薄型化和輕量化。
[0101]另外，上述實施方式的背接觸型太陽能電池模塊中，通過采用如上所述在太陽能電池單元的背面形成有P型電極和η型電極、且背面設有的電極之間能夠彼此連接的背接觸型太陽能電池單元，以無助于發電的部分少的最密狀態來縱橫并列設置多個太陽能電池單元。因此,能夠使太陽能電池的有效發電面積最大。
[0102]另外，并列設置的太陽能電池單元之間彼此的間隔，可預先作為絕緣部分進行隔離，但該隔離部分盡量越小越好，能夠減少無助于發電的部分。
[0103]另外，本發明一個實施方式的背接觸型太陽能電池模塊，其包括:在表面上有布線圖案7的電路板3 ;層疊于電路板3上且由絕緣膜2c、絕緣膜2c的表面上設有的單元側密封劑2a以及絕緣膜2c的背面上設有的電路板側密封材料2b所構成的帶有絕緣層的密封材料2 ;形成于帶有絕緣層的密封材料2上、且在背面上具有從背面上設有的P型電極和η型電極取出電子的單元電極5的背接觸型單元9。即，在本發明一個實施方式的背接觸型太陽能電池模塊中，在背接觸型太陽能電池單元的背面上配置的單元電極與電路板的表面上設有的布線圖案之間，設置有具有絕緣膜、絕緣膜的兩面上設有的一對密封材料層的帶有絕緣層的密封材料。
[0104]由此，帶有絕緣層的密封材料兼備作為密封材料的功能和作為電絕緣層的功能兩方面。因此，無需另外設置電絕緣層。因此，與通過需要加熱固化的工序的涂布印刷方式在密封材料之外另行設置ILD的情況相比，能夠更簡單地設置具有高絕緣性的太陽能電池模塊。
[0105]實施例
[0106]參照圖1和圖2說明本發明一個實施方式的背接觸型太陽能電池模塊的具體實施例，但本發明并不限定于這些實施例。
[0107]〈實施例1>
[0108]首先，作為實施例1，將杜邦(DuPont)社制造的PVF膜“PV2111” (25 μ m)作為背板4、東麗(Toray)制造的一般PET膜“S10” (250 μ m)作為電路板3用的基膜、以及電解銅箔(35 μ m)作為形成布線圖案7的金屬箔，以使粘接劑干燥后形成有5g/m2厚度的粘接層的方式，使用三井化學制造的雙液固化型聚氨酯系粘接劑“A511/A50”通過干式層壓法進行貼合。
[0109]進一步在電解銅箔的上面，通過蝕刻法進行圖案化，形成具有布線圖案7的帶有電路的背板。
[0110]在帶有電路的背板以外，另行在透明PET膜2c (帝人公司制造的“G2”)(50 μ m)的兩面上通過擠出層壓法將凸版印刷公司制造的EVA系密封材料“EF1001”分別擠出75 μ m,制備了帶有絕緣層的密封材料2 “EVA密封材料(75 μ m) /透明PET (50 μ m) /EVA密封材料(75 μ m) ”。
[0111]接著，在帶有絕緣層的密封材料2中的與太陽能電池單元的背面設有的電極5進行連接的部分開孔。
[0112]接著，重疊于上述帶有電路的背板上，進一步將背接觸型單元9、透明EVA系密封材料I (400 μ m)以及前面玻璃8按照該順序進行配置，通過模塊層壓機進行模塊層壓，制備了背接觸型太陽能電池模塊。
[0113]在疊合上述帶有電路的背板、背接觸型單元9、透明EVA系密封材料I (400 μ m)以及前面玻璃8時，以采用模塊層壓的加熱對它們進行接合的方式，在太陽能電池單元的背面與電路板接點部分之間涂布銀膏。
[0114]在模塊層壓中，在145°C進行抽真空3分鐘后，在150°C進行加壓壓制I分鐘，在150°C進行加熱交聯15分鐘。
[0115]〈實施例2>
[0116]作為實施例2，除了帶有絕緣層的密封材料2的原料存在不同點以外，采用與實施例I同樣的結構且同樣的操作方法，制備了背接觸型太陽能電池模塊。
[0117]作為帶有絕緣層的密封材料，在白PET “帝人于t: y 7 4 AA (Teijin DuPontFilms)公司制的VW(50 μ m)”的兩面，將三井化學底涂劑“TakelacA3210”以干燥后涂布量成為lg/m2的方式形成底涂層后，將EMAA樹脂(三井7 ΛS力> (DuPontPolychemical)公司制“二 ■夕 > A N0908C”)通過擠壓機(extruder)擠出 50 μ m,制備了帶有絕緣層的密封材料2 “EMAA (50 ym)/底涂層(AC)層/白PET (50 ym)/底涂層(AC)層/EMAA (50 μ m) ”。
[0118]〈實施例3>
[0119]作為實施例3，除了帶有絕緣層的密封材料2的原料存在不同點以外，采用與實施例I同樣的結構且同樣的操作方法，制備了背接觸型太陽能電池模塊。
[0120]作為帶有絕緣層的密封材料，在黑PET “帝人于、t: y 7 4 A A (Teijin DuPontFilms)公司制VK(50 μ m)”的兩面上，以使干燥后涂布量成為5g/m2的方式涂布雙液固化型聚氨酯系干式層壓粘接劑(三井化學“A515”)，進行干式層壓(DL)后，將夕7 # 'J(Tamapoly)公司制造的離聚物膜“HM52”(50 μ m)貼合于干式層壓膜上，制備帶有絕緣層的密封材料 2 “HM52 (50 μ m) /DL/ 黑 PET (50 μ m) /DL/HM52 (50 μ m) ”。
[0121]〈實施例4>
[0122]作為實施例4，除了帶有絕緣層的密封材料2的原料存在不同點以外，采用與實施例I同樣的結構且同樣的操作方法，制備了背接觸型太陽能電池模塊。
[0123]在帶有絕緣層的密封材料的制備中，在“試制白烯烴膜(無規PP50%、聚乙烯50%) ”的兩面上，通過擠出層壓方式將“凸版印刷公司制造的EVA系密封材料EF1001”擠出75 μ m，制備了帶有絕緣層的密封材料2“EVA密封劑(75 ym)/白烯烴膜(50 μ m) /EVA密封劑(75 μ m) ”。
[0124]<比較例1>
[0125]作為比較例1，除了作為對應于帶有絕緣層的密封材料2的背面側密封材料是使用與作為表面側密封材料的透明密封材料I相同的EVA密封材料“EF1001 (200 μ m) ”這方面以外，采用與實施例1同樣的結構且同樣的操作方法，制備了背接觸型太陽能電池模塊。
[0126]〈比較例2>
[0127]作為比較例2，除了作為透明密封材料I使用了離聚物密封材料(400 μ m)、且作為對應于帶有絕緣層的密封材料2的背面側密封材料使用了白離聚物密封材料(200 μ m)這方面以外，采用與實施例1同樣的結構且同樣的操作方法，制備了背接觸型太陽能電池模塊。
[0128]<評價>
[0129]為了驗證由實施例1?4與比較例I和2制備的背接觸型太陽能電池模塊中的背面側密封材料的結構的差異所造成的不同效果，針對密封材料生產效率、絕緣性、密封材料的顏色偏差、密封材料的顏色改變、制造成本以及層疊方法6個項目進行實施例1?4與比較例I和2的評價。
[0130]將評價結果示于表I中。表I的評價結果中“◎”表示“極其優秀”、“〇”表示“合格”、“ X ”表示“劣等”、“一”表示“無法評價”。
[0131]表1〈太陽能電池模塊評價結果>
[0132]
__實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 比較例I 比較例2
帶有絕緣層 EVA _ EMAA ~ 離聚物 EVA ~_
的密封材料透明PET 白PET ■ 黑PET 白烯烴膜透明EVA單白離聚物結構__EYA EMMA 離聚物 EVA___
密封材料生 ~~~~~~
產效率OOOOOX
絕緣性OOOOXX~
1 密封.材料.顏
OOOOX色偏差_______
顏 OOOO XX色改變_______
制造成 ^ O ~ ? ~ ? ~ OOX
剎?弓白勺◎ ◎ ◎ O XX短路_______
[0133]在實施例1中制備的背接觸型太陽能電池模塊中的帶有絕緣層的密封材料(背面側密封材料)是以透明EVA/透明PET/透明EVA的三層方式構成。因此，無需對表面(受光面)側的密封材料層的樹脂與背面側密封材料層的樹脂進行改換。因此，密封材料的生產效率高。
[0134]對于帶有絕緣層的密封材料(背面側密封材料)由EMAA/白PET/EMAA的三層構成的實施例2、帶有絕緣層的密封材料(背面側密封材料)由離聚物/黑PET/離聚物的三層構成的實施例3、絕緣層密封材料(背面側密封材料)由EVA/白烯烴膜(PP、PE、EVA)/EVA的三層構成的實施例4、以及密封材料的層結構形成為透明EVA單體的比較例I而言，也都是同樣的。
[0135]另一方面，比較例2的密封材料的層結構含有著色為白色的離聚物，因此表面(受光面)側的密封材料層的樹脂與背面側的密封材料層的樹脂進行改換時，需要清除著色加工后的樹脂。因此，密封材料的生產效率低。
[0136]另外，在實施例1?3的情況下，在帶有絕緣層的密封材料(背面側密封材料)中作為絕緣層含有PET膜；在實施例4的情況下，在帶有絕緣層的密封材料(背面側密封材料)中作為絕緣層含有白烯烴膜(PP、PE、EVA)。因此，在實施例1?4的情況下，絕緣性均良好。另一方面，在比較例I和2的情況下，在背面側密封材料中不含有絕緣層。因此，需要在例如電路板表面等另外形成絕緣層。因此，與實施例1?4相比，絕緣性差。
[0137]在實施例1和比較例I的情況下，密封材料層是透明的，因此密封材料的顏色沒有偏差。
[0138]在實施例2?實施例4的情況下，絕緣膜是著色膜。因此，不會發生帶有絕緣層的密封材料(背面側密封材料)中的顏色濃淡問題。另一方面，在比較例2的情況下，由于將著色樹脂作為擠出樹脂使用而形成背面側密封材料，因此在背面側密封材料中的樹脂層的薄的部分顏色淡。因此，背面側密封材料中的顏色濃淡現象顯著。
[0139]在實施例1?4的情況下，由于單元側密封材料和電路側密封材料是透明的，因此只替換絕緣膜的顏色就能夠簡單地替換背面側密封材料的顏色。另一方面，在比較例I和2的情況下，為了替換背面側密封材料的顏色，必須改換表面(受光面)側的密封材料層的樹脂與背面側密封材料層的樹脂。因此，與實施例1?4相比，比較例I和2需要大量間接時間用以替換背面側密封材料的顏色。因此，與實施例1?4相比，比較例I和2的太陽能電池模塊的生產效率降低。
[0140]從其它針對制造成本產生影響的角度來看，在實施例1、實施例4和比較例2的情況下，作為形成背面側密封材料的樹脂，使用了與以往相同的加入交聯劑的EVA。因此，擠出時需要使用與通常的擠出機不同的專用機。因此，與其它實施例和比較例相比，實施例1、實施例4和比較例2的太陽能電池模塊的制造成本大。
[0141]并且，在比較例2的情況下，作為形成背面側密封材料的樹脂使用了著色樹脂。因此，需要充分進行樹脂改換時的清除(purge)處理。因此，與其它實施例和比較例相比，t匕較例2的太陽能電池模塊的制造成本有可能會變得更高。
[0142]另一方面，在實施例2和3的情況下，作為形成背面側密封材料的樹脂使用了通常的透明的擠出用樹脂。因此，擠出時無需特殊的裝置。另外，作為絕緣膜使用了通用的著色膜。因此，基于盡量降低太陽能電池模塊的制造成本的觀點，與其它實施例和比較例相比，更優選實施例2和3。
[0143]根據上述結果，基于本發明實施方式的背接觸型太陽能電池模塊，能夠提供一種太陽能電池模塊，其具備用以保護太陽能電池模塊各結構要素的各種特性，能夠以通用的方法進行成型和加工，能夠以低成本制造，具有優良的安全性和耐久性，特別是具有穩定的高電力轉換效率。
[0144]工業實用性
[0145]在具有高光電效率的晶體系太陽能電池中的背接觸型太陽能電池模塊用的電路板的上面，不設置通常的在印刷布線板中采用的以涂布印刷方式形成的絕緣層(ILD)，而是設置作為中間層的絕緣膜，由此，能夠提供具有更高絕緣性的絕緣層，進而，能夠提供通過使用著色膜而簡單地形成的著色密封材料，還能夠提供使用這些絕緣層和著色密封材料的太陽能電池模塊。
[0146]附圖標記的說明:
[0147]100以往的太陽能電池模塊；
[0148]101本發明的太陽能電池模塊；
[0149]I透明密封材料；
[0150]I’透明密封材料；
[0151]2帶有絕緣層的密封材料；
[0152]2a單元側密封材料；
[0153]2b電路板側密封材料；
[0154]2c絕緣膜；
[0155]3電路板(基膜)；
[0156]4 背板；
[0157]5單元電極；
[0158]6焊錫或銀膏；
[0159]7金屬箔等的布線圖案；
[0160]8前面玻璃等的透明基材；
[0161]9背接觸型單元；
[0162]10電絕緣層；
[0163]11貫通孔。
【權利要求】
1.一種背接觸型太陽能電池模塊，其特征在于，其包括: 背板； 電路板，該電路板層疊于所述背板上并且在表面具有布線圖案； 帶有絕緣層的密封材料，該帶有絕緣層的密封材料層疊于所述電路板上，并且由絕緣膜與設于所述絕緣膜的兩面的一對密封材料層構成，并且具有貫通孔； 背接觸型單元，該背接觸型單元形成于所述帶有絕緣層的密封材料上并且在背面具有單元電極； 透明密封材料，該透明密封材料以覆蓋所述帶有絕緣層的密封材料和所述背接觸型單元的方式進行層疊； 透明基材，該透明基材層疊于所述透明密封材料上；以及 導電性膏，該導電性膏設于所述貫通孔并且將所述單元電極與所述布線圖進行電連接和物理連接。
2.如權利要求1所述的背接觸型太陽能電池模塊，其特征在于，所述絕緣膜是白色膜、黑色膜或著色膜。
3.如權利要求1所述的背接觸型太陽能電池模塊，其特征在于，所述絕緣膜至少含有能夠與密封材料樹脂熱熔合的聚丙烯或聚乙烯，并且，聚丙烯包括均聚聚丙烯、無規聚丙烯、嵌段聚丙烯。
4.如權利要求1所述的背接觸型太陽能電池模塊，其特征在于，所述絕緣膜是高反射片或棱鏡片。
5.如權利要求1?4中任一項所述的背接觸型太陽能電池模塊，其特征在于，所述布線圖案是鋁箔或銅箔。
6.如權利要求1?5中任一項所述的背接觸型太陽能電池模塊，其特征在于，所述透明基材是玻璃板。
7.如權利要求1?6中任一項所述的背接觸型太陽能電池模塊，其特征在于，所述背板是白色。
【文檔編號】H01L31/042GK104205356SQ201380017056
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月18日 優先權日:2012年3月30日
【發明者】川崎實, 松政健司, 工藤茂樹, 山本真由美, 明野康剛, 西澤智, 大久保透 申請人:凸版印刷株式會社