太陽能模組及其制造及返工方法

太陽能模組及其制造及返工方法
【專利摘要】本發明為一種具提升濕熱測試的可靠度及改善返工良率的太陽能模組，包含一層基板、一層第一封裝材、至少一個太陽能電池、一層第二封裝材、一層緩沖材與一層背板。于模組返工時，該太陽能模組能有效降低外力對太陽能電池造成的損傷，進而提升返工的良率。
【專利說明】
太陽能模組及其制造及返工方法
技術領域
[0001]本發明是有關于一種太陽能模組，特別是一種太陽能模組的封裝結構，以及該模組結構的制造方法與返工方法。
現有技術
[0002]請參閱圖1，圖1是一種現有的太陽能模組11的俯視圖，一般而言，太陽能模組11正面是受光面，用以接受白天太陽光的照射，故該太陽能模組11的正面最上層通常是由透明的玻璃基板12組合而成，透過該玻璃基板12我們可以清楚的看見位于該玻璃基板12下方的復數個太陽能電池13所組成的數組；另外，配合客戶及產品需求，于該太陽能模組11中也可以只配置一個太陽能電池。該復數個太陽能電池13彼此之間電性連接并整齊排列成數串，該復數個太陽能電池13的每串太陽能電池用焊帶(圖中未標示)進行連結，該復數個太陽能電池13將與透過玻璃基板12進入該太陽能模組11的太陽光進行光電反應，將太陽光轉換成電能，最后輸出以供日常生活使用。此外，通常該太陽能模組11周圍還包含模組邊框14與模組邊框15，如圖中所示，該些邊框可由二個較短的模組邊框14與二個較長的模組邊框15框圍而成，主要用以固定及保護該太陽能模組11，以便日后安裝。
[0003]請參閱圖2，圖2是沿著圖1中的太陽能模組11的A-A’假想線所繪制的模組截面圖(圖中未繪制模組邊框)，通常該太陽能模組11是由多個部件組合而成，包含一層玻璃12、復數個太陽能電池13、一層背板24、一層乙稀-醋酸乙稀酯(Ethylene vinyl acetate，簡稱EVA)的封裝材25以及一層乙烯-醋酸乙烯酯的封裝材26等元件所組合而成，如圖2所示，該些元件依照玻璃12、乙烯-醋酸乙烯酯的封裝材25、復數個太陽能電池13、乙烯-醋酸乙烯酯的封裝材26以及背板24的順序疊合組成。其中該背板24是位于該太陽能模組11的背面，一般而言，該太陽能模組11的背面是非受光面，故該背板24主要是用來保護該復數個太陽能電池13以避免受到外力的破壞而造成損傷。另外，該背板24可以反射進入該太陽能模組11的太陽光，使太陽光與該復數個太陽能電池13再次進行光電反應，以提高該太陽能模組11的光電轉換效率。一個好的太陽能背板24除了上述功能外，通常還具有高絕緣性、防水性、耐高壓與耐老化等功能。
[0004]在前述玻璃12與該復數個太陽能電池13之間、以及該背板24與該復數個太陽能電池13之間還包含一種用于黏合的封裝材25與封裝材26，其中該封裝材25及26的材質通常為EVA，該些封裝材25及26除具有黏合固定的作用外，通常還具有防震耐沖擊、高透光與絕緣保護等功能。上述層疊結構最后經高溫壓合后，即可完成該太陽能模組11。需要說明的是，在高溫壓合制程中，制程溫度約為140~170°C，該封裝材25與該封裝材26將變成熔融狀態，待冷卻完成后，該兩層封裝材25及26便會交聯固化，以固定該復數個太陽能電池13。此外，該太陽能模組11于完成后還需經過多道的測試檢驗，例如熱循環測試、濕熱測試以及機械荷重測試等，其中該項濕熱測試用以測試太陽能模組11的耐候性，主要是將該太陽能模組11放置于溫度85°C與相對濕度85%的試驗環境中，使該模組長時間處于高溫高濕的狀態，進而測試該模組的抗水氣能力與封裝的可靠度，一般標準規范的測試時間為一千小時，于該測試結果中，該太陽能模組11的整體功率若衰減的越少，則代表該太陽能模組11的耐候性越好。隨著太陽能技術的發展，各家廠商紛紛開發新產品，為彰顯自家新產品的優異性與材料的耐候性，部分廠商的產品已宣稱可通過三千小時以上的濕熱測試，進而凸顯自家產品與其它產品的差異性。而現有技術中的封裝材EVA在經過濕熱測試三千小時后，該太陽能模組的整體功率已衰減超過5%，不符合現在業界的期待與使用。此夕卜，封裝材EVA若曝露于具有水氣的環境中，易發生水解而產生酸根，其中酸根會侵蝕太陽能模組的部件，使太陽能電池輸出功率下降。
[0005]故封裝材的選用與日后太陽能模組認證測試有極大的關系。隨著技術的演進，業者漸漸改用聚烯烴(polyolefin)的材質來代替現有的EVA材質，主要是聚烯烴在經過濕熱測試三千小時后，該太陽能模組的整體功率衰減不到5%，甚至在濕熱測試六千小時后，該太陽能模組整體功率衰減仍小于5%，符合業界的期待。此外，該封裝材聚烯烴不會水解產生酸根，故不會對太陽能電池造成損害。但太陽能模組除了濕熱測試外，還有其它多項的檢測，例如:外觀瑕疵、電性連接以及封裝材是否有氣泡等，經檢測判定質量不佳的太陽能模組通常會進行返工。于返工流程中，該太陽能模組需加熱并撕除背板以進行部件替換，但往往因該背板與該太陽能模組彼此之間黏合的太緊，導致撕除時對太陽能電池造成損傷，進而無法順利完成返工。然而，使用封裝材材質為聚烯烴的太陽能模組較使用封裝材材質為EVA的太陽能模組，在撕除背板時太陽能電池損傷更為嚴重，返工良率更低。
[0006]因此，
【申請人】有鑒于現有技術的缺失，發明出本案「太陽能模組及其制造及返工方法」，以改善上述缺失。

【發明內容】

[0007]因此，為了改善太陽能模組的耐候性以及返工時的良率，本發明提供一種太陽能模組，該太陽能模組包含一基板、一第一封裝材、至少一個太陽能電池、一第二封裝材、一緩沖材與一背板，其中該緩沖材位于該第二封裝材與該背板之間，分別具有與該第二封裝材接合的一第一介面以及與該背板接合的一第二介面，該兩個介面可避免太陽能模組于撕除背板時，在該至少一個太陽能電池與該第二封裝材間形成斷裂面，進而避免該至少一個太陽能電池受到外力破壞而造成損傷。
[0008]本發明的一面向提供一種太陽能模組，包含:一基板；一背板，平行于該基板；至少一個太陽能電池，位于該基板與該背板之間；一第一封裝材，位于該基板與該至少一個太陽能電池之間；一第二封裝材，位于該至少一個太陽能電池與該背板之間；以及一緩沖材，位于該第二封裝材與該背板之間。
[0009]其中，該基板為一玻璃基板。
[0010]其中，該至少一個太陽能電池具有與該第二封裝材接合的一黏合介面，該緩沖材分別具有與該第二封裝材接合的一第一介面以及與該背板接合的一第二介面，其中該黏合介面的黏著力大于該第一介面或該第二介面的黏著力。
[0011]其中，該第一介面或該第二介面的黏著力大于25 N/cm。
[0012]其中，該第一封裝材或該第二封裝材的材料選自聚稀經(polyolefin)、離子聚合物為基底(1nomer-based)材料或其組合。
[0013]其中，該緩沖材的材料選自乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、硅氧樹脂(silicone)或其組合。
[0014]其中，該第二封裝材的厚度介于150~300 um之間。
[0015]其中，該緩沖材的厚度介于150~300 um之間。
[0016]本發明的另一面向提供一種太陽能模組的制造方法，包含:設置一基板；設置一背板，平行于該基板；于該基板及該背板之間設置一第一封裝材、至少一個太陽能電池、一第二封裝材以及一緩沖材，以形成一層疊的結構；該層疊的結構依序為該基板、該第一封裝材、該至少一個太陽能電池、該第二封裝材、該緩沖材以及該背板；壓合上述層疊的結構，以形成該太陽能模組。
[0017]本發明的又一面向提供一種太陽能模組的返工方法，包含:準備一太陽能模組，該太陽能模組包含一基板、一第一封裝材、至少一個太陽能電池、一第二封裝材、一緩沖材以及一背板；去除該太陽能模組的該背板的至少一部分；去除該太陽能模組的該緩沖材的至少一部分；去除該太陽能模組的該第二封裝材的至少一部分；設置另一第二封裝材至上述該第二封裝材被去除處；設置另一緩沖材至上述該緩沖材被去除處；設置另一背板至上述該背板被去除處，以形成一層疊的結構；以及壓合該層疊的結構，以完成返工該太陽能模組。
[0018]其中，于去除該太陽能模組的該第二封裝材的至少一部分的步驟與設置另一第二封裝材至上述該第二封裝材被去除處的步驟之間，還包含去除該太陽能模組的該至少一個太陽能電池的步驟；以及設置至少另一個太陽能電池至該至少一個太陽能電池被去除處的步驟。
【附圖說明】
[0019]本發明的實施例可由圖式清楚的呈現，其中:
圖1為一種現有的太陽能模組的俯視圖；
圖2為一種現有的太陽能模組的截面圖；
圖3為本發明太陽能模組的一種實施例的截面圖；
圖4為本發明太陽能模組的一種制作方法的流程；以及圖5為本發明太陽能模組的一種返工方法的流程。
[0020]【符號說明】
11、31太陽能模組 12玻璃基板 13,33太陽能電池 14、15模組邊框
24、34背板
25、26封裝材 32基板
35第一封裝材 36第二封裝材 37緩沖材 381黏合介面 382第一介面 383第二介面 hl、h2、h3 厚度 S1~S7、R1~R8 步驟。
【具體實施方式】
[0021]本發明的實施例的詳細描述如下所述，然而，除了該等詳細描述之外，本發明還可以廣泛地以其它的實施例來施行。亦即，本發明的范圍并不受已提出的實施例所限制，而應以本發明提出的申請專利范圍為準。
[0022]請參閱圖3，為本發明的一實施例。圖3與圖2同為太陽能模組的截面圖，但于疊層結構上有所差異，本發明的太陽能模組31具有一層基板32與一層背板34，于該基板32與該背板34之間具有復數個太陽能電池33，為了使上述元件能夠順利結合，故于該基板32與該復數個太陽能電池33之間填入了一層第一封裝材35，與其相應的，于該復數個太陽能電池33與該背板34之間填入了一層第二封裝材36，其中該第一封裝材35與該第二封裝材36于高溫的環境下會形成熔融狀態，最后經交聯固化后，使上述元件能緊密結合。此外，本發明于該第二封裝材36與該背板34之間更填入了一層緩沖材37，用以改善該太陽能模組31于返工時的良率。最后，如圖3所示，依序由該基板32、該第一封裝材35、該復數個太陽能電池33、該第二封裝材36、該緩沖材37與該背板34所形成層疊的結構，于溫度140~170°C的環境下，經由高溫壓合組成該太陽能模組31。需要說明的是，本實施例是以復數個太陽能電池33為例，但于其它實施例中，只要具有至少一個太陽能電池33即可，故不以太陽能電池33的個數為限。
[0023]本實施例中，該基板32為一層透明基板，可使太陽光通過，通常可選用玻璃制作而成，但不以玻璃材質為限，僅需具有讓光線通過該層基板的功能即可，但一塊好的透明基板通常還具有高強度與低光反射率等功能；該背板34為一多層復合材質組成的結構，包含至少一層聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，簡稱PET)層(圖中未標示)與至少一層氟化層(圖中未標示)，但不以該些材質為限。該背板34主要是為了保護該太陽能模組31的背面，通常具有抗腐蝕、阻隔水分與耐氣候變化等功能；該復數個太陽能電池33大多為一硅晶電池，通常可分為單晶硅電池與多晶硅電池兩大類，這兩類電池除了光電轉換效率的差異外，于外觀上也有明顯差異，但應用上不以該些電池種類為限；該第一封裝材35、該第二封裝材36與該緩沖材37的功能除了使前述該基板32、該復數個太陽能電池33與該背板34順利結合外，還需具有高透光率的特性，才不會阻擋太陽光與該復數個太陽能電池進行光電反應，通常該第一封裝材35、該第二封裝材36與該緩沖材37的透光率需>92%，但不以此為限。該第一封裝材35或該第二封裝材36的材質可選自聚烯經(Polyolefin)、離子聚合物為基底(1nomer-based)的材料組成的群組，其中本實施例優選的是聚烯烴，但不以該些材質為限；而該緩沖材37的材質可選自EVA、聚乙烯醇縮丁醛(Polyvinyl ButyralJI^lPVB)與娃氧樹脂(Silicone)等材料組成的群組，其中本實施例優選的是EVA，但不以該些材質為限；故本實施例的太陽能模組31優選為一依序由基板32、材料為聚烯烴的第一封裝材35、至少一個太陽能電池33、材料為聚烯烴的第二封裝材36、材料為EVA的緩沖材37與背板34疊合而成的結構，但不以此實施例為限。
[0024]本實施例中，其中該復數個太陽能電池33與該第二封裝材36之間具有一接合的黏合介面381，該第二封裝材36與該緩沖材37之間具有一接合的第一介面382，以及該緩沖材37與該背板34之間具有一接合的第二介面383。值得一提的是，于太陽能模組的返工流程中撕除背板34時，其撕除的應力會作用在前述該黏合介面381、該第一介面382與該第二介面383上，其中若該黏合介面381因應力造成斷裂時，可能會對該太陽能電池33造成損傷，但基于一般物理現象，撕除時通常會在介面接合力較薄弱處才會造成斷裂，故本實施例中，該黏合介面381的黏著力大于該第一介面382或該第二介面383的黏著力，使得撕除時的介面斷裂處發生在該第一介面382或該第二介面383的介面上，而較不會發生在該黏合介面381的介面上，進而保護該復數個太陽能電池33以避免受到外力的影響而造成損傷。此外，該第一介面382或該第二介面383的黏著力需大于或等于25 N/cm，以符合業界規范的模組測試標準，但不以此實施例為限。
[0025]本實施例中，該第一封裝材35的厚度hi是介于400~500um之間，該第二封裝材36的厚度h2是介于150~300um之間，而該緩沖材37的厚度h3是介于150~300um之間。值得一提的是，當封裝材的厚度若是太厚時，會導致模組的封裝材成本過高且制程時間過長，而當封裝材的厚度若是太薄時，則會使得模組缺乏緩沖吸震的能力，故無法通過機械荷重測試。本實施例中，封裝材的厚度設定能提供太陽能模組適當的機械荷重能力，但不以此實施例為限。
[0026]對于本實施例中封裝材材質優選的聚烯烴與緩沖材材質優選的EVA為例進行比較，其中聚烯烴材料的耐候性較EVA材料的耐候性優異許多，如此一來可有效提升濕熱測試的認證結果。而太陽能模組于返工時，由于背板與黏合其上的EVA緩沖材之間的黏著力小于緩沖材與黏合其上的聚烯烴封裝材之間的黏著力，因此背板與EVA緩沖材之間會先分離而可輕易將背板撕除，故此搭配可同時確保模組的耐候性以及返工流程中的良率，于實際產品上確實有其應用價值。此外，聚烯烴能有效防止EVA因吸收水氣而產生的酸根侵蝕太陽能電池，故可避免太陽能電池輸出功率下降，于實際應用上有其額外的功效。
[0027]總而言之，本發明的功效在于可提升該太陽能模組于濕熱測試的可靠度，并于返工流程中，保護該至少一個太陽能電池以避免受到損害，進而提升該太陽能模組于返工時的良率。
[0028]請參閱圖4，為本發明的另一實施例。圖4為本發明太陽能模組31的一種制造方法的流程，該流程包含:步驟SI設置一層基板32 ;步驟S2設置一層第一封裝材35，該第一封裝材35是覆蓋在該基板32上；步驟S3設置至少一個太陽能電池33，該至少一個太陽能電池33是覆蓋在該第一封裝材35上；步驟S4設置一層第二封裝材36，該第二封裝材36是覆蓋在該至少一個太陽能電池33上；步驟S5設置一層緩沖材37，該緩沖材37是覆蓋在該第二封裝材36上；步驟S6設置一層背板34，該背板34是覆蓋在該緩沖材37上；步驟S7壓合上述層疊的結構，其中該壓合是于溫度140~170°C的環境下進行，于交聯固化后形成該太陽能模組31。其中所述該第一封裝材35、該第二封裝材36與該緩沖材37的型態可為片材或是流體，故覆蓋步驟可為片材疊合的方式或是以流體涂覆的方式進行。若所述該第一封裝材35、該第二封裝材36與該緩沖材37的型態皆為片材或是固態時，所述步驟S1~S6的順序可任意更動，換句話說，不管步驟S1~S6的順序如何更動或是用步驟S1~S6之外的其它任何方式，只要能形成本發明圖3所示該太陽能模組31的結構，即可具有相同的功效。例如:首先進行步驟SI設置一層基板32 ;接著步驟S6設置一層背板34，使其與該基板32平行；接著于該基板32與該背板34間設置一由步驟S2~S5堆疊的結構，無論S2~S5間的順序如何更動，只要能使最后層疊的結構依序為該基板32、該第一封裝材35、該至少一個太陽能電池33、該第二封裝材36、該緩沖材37以及該背板34即可，不以此實施例為限。
[0029]請參閱圖5，為本發明的又一實施例。圖5為本發明太陽能模組31的一種返工方法的流程，該流程包含:步驟Rl準備一太陽能模組31，該太陽能模組31包含一層基板32、一層第一封裝材35、至少一個太陽能電池33、一層第二封裝材36、一層緩沖材37以及一層背板34 ;步驟R2去除該太陽能模組31的該背板34的至少一部分；步驟R3去除該太陽能模組31的該緩沖材37的至少一部分；步驟R4去除該太陽能模組31的該第二封裝材36的至少一部分；步驟R5設置另一層第二封裝材至上述該第二封裝材36被去除處；步驟R6設置另一層緩沖材至上述該緩沖材37被去除處；步驟R7設置另一層背板至上述該背板34被去除處，以形成一層疊的結構；步驟R8壓合該層疊的結構，以完成返工該太陽能模組31，其中該壓合是于溫度140~170°C的環境下進行。需要說明的是，該去除步驟R2~R4可同時進行兩個步驟以上，不需依照步驟一次進行一個步驟，例如:可同時進行步驟R2與R3、同時進行步驟R3與R4或是同時進行步驟R2~R4，但不以此實施例為限。此外，所述該另一第二封裝材與該另一緩沖材的型態可為片材或是流體，故設置步驟可為片材疊合的方式或是以流體涂覆的方式進行。若該另一第二封裝材與該另一緩沖材的型態皆為片材或是固態時，所述步驟R5~R7即可同時進行兩個步驟以上，不需依照步驟一次進行一個步驟，例如:可同時進行步驟R5與R6、同時進行步驟R6與R7或是同時進行步驟R5~R7，但不以此實施例為限。值得一提的是，當本實施例中該至少一個太陽能電池33需要更換時，于步驟R4~R5之間還可包含去除該太陽能模組31的該至少一個太陽能電池33的步驟(圖中未標示)與設置至少另一個太陽能電池至該至少一個太陽能電池33被去除處的步驟(圖中未標示)。
[0030]本發明以較佳的實施例說明如上，僅用于藉以幫助了解本發明的實施，非用以限定本發明的精神，而熟悉此領域技藝者于領悟本發明的精神后，在不脫離本發明的精神范圍內，當可作些許更動潤飾及等同的變化替換，其專利保護范圍當視后附的申請專利范圍及其等同領域而定。
【主權項】
1.一種太陽能電池模組，其特征在于，包含: 一基板； 一背板，平行于該基板； 至少一個太陽能電池，位于該基板與該背板之間； 一第一封裝材，位于該基板與該至少一個太陽能電池之間； 一第二封裝材，位于該至少一個太陽能電池與該背板之間；以及 一緩沖材，位于該第二封裝材與該背板之間。2.如權利要求1所述的太陽能模組，其特征在于，該基板為一玻璃基板。3.如權利要求1所述的太陽能模組，其特征在于，該至少一個太陽能電池具有與該第二封裝材接合的一黏合介面，該緩沖材分別具有與該第二封裝材接合的一第一介面以及與該背板接合的一第二介面，其中該黏合介面的黏著力大于該第一介面或該第二介面的黏著力。4.如權利要求3所述的太陽能模組，其特征在于，該第一介面或該第二介面的黏著力大于或等于25 N/cm。5.如權利要求1所述的太陽能模組，其特征在于，該第一封裝材或該第二封裝材的材料選自聚稀經(polyolefin)、離子聚合物為基底(1nomer-based)的材料或其組合。6.如權利要求1所述的太陽能模組，其特征在于，該緩沖材的材料選自乙烯-乙酸乙稀酯(EVA)、聚乙稀醇縮丁醛(PVB)、娃氧樹脂(silicone)或其組合。7.如權利要求1所述的太陽能模組，其特征在于，該第二封裝材的厚度介于150~300um之間。8.如權利要求1所述的太陽能模組，其特征在于，該緩沖材的厚度介于150~300um之間。9.一種太陽能模組的制造方法，其特征在于，包含: 設置一基板； 設置一背板，平行于該基板； 于該基板及該背板之間設置一第一封裝材、至少一個太陽能電池、一第二封裝材以及一緩沖材，以形成一層疊的結構； 該層疊的結構依序為該基板、該第一封裝材、該至少一個太陽能電池、該第二封裝材、該緩沖材以及該背板； 壓合上述層疊的結構，以形成該太陽能模組。10.一種太陽能模組的返工方法，其特征在于，包含: 準備一太陽能模組，該太陽能模組包含一基板、一第一封裝材、至少一個太陽能電池、一第二封裝材、一緩沖材以及一背板； 去除該太陽能模組的該背板的至少一部分； 去除該太陽能模組的該緩沖材的至少一部分； 去除該太陽能模組的該第二封裝材的至少一部分； 設置另一第二封裝材至上述該第二封裝材被去除處； 設置另一緩沖材至上述該緩沖材被去除處； 設置另一背板至上述該背板被去除處，以形成一層疊的結構；以及 壓合該層疊的結構，以完成返工該太陽能模組。11.如權利要求10所述的返工方法，其特征在于，于去除該太陽能模組的該第二封裝材的至少一部分的步驟與設置另一第二封裝材至上述該第二封裝材被去除處的步驟之間，還包含去除該太陽能模組的該至少一個太陽能電池的步驟；以及設置至少另一個太陽能電池至該至少一個太陽能電池被去除處的步驟。
【文檔編號】H01L31/18GK106024938SQ201510259460
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年5月20日
【發明人】張評款
【申請人】茂迪股份有限公司