太陽能電池模塊的制作方法
【專利摘要】使用由層疊結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的太陽能電池模塊，該層疊結(jié)構(gòu)體將全光線反射率為50％以上的下部密封部(101)相對(duì)于太陽能電池元件(103)配置在背片(106)側(cè)，將全光線透過率為50％以上的上部密封部(102)相對(duì)于太陽能電池元件(103)配置在太陽光照射面?zhèn)龋以谙虏棵芊獠?101)與太陽能電池元件(103)之間夾入有多孔質(zhì)體(104)。此外，使用在多孔質(zhì)體設(shè)置開口且使太陽能電池元件位于開口的太陽能電池模塊。
【專利說明】太陽能電池模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于對(duì)太陽能電池模塊中的太陽能電池元件進(jìn)行保護(hù)的結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能電池模塊作為切換為原子力發(fā)電的安全且清潔的能源而迅速地受到關(guān)注。 近年來，逐漸開始了大型太陽能發(fā)電建設(shè)的公共事業(yè)。而且，作為民間用也在一般住宅中普 及。
[0003] 然而，太陽能電池模塊還無法代替以往的發(fā)電而產(chǎn)生充分的發(fā)電量，設(shè)備的造價(jià) 也高，因此還未普及至多數(shù)的一般家庭。其原因可列舉為太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率低至20%， 而且太陽能電池模塊的生產(chǎn)率低。
[0004] 關(guān)于太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率的提高，在大學(xué)、企業(yè)中，晝夜進(jìn)行研究開發(fā)，雖然微 小，但作出了提高轉(zhuǎn)換效率的努力。
[0005] 接著，在考慮太陽能電池模塊的生產(chǎn)率之前，說明太陽能電池模塊的結(jié)構(gòu)。通常使 用的太陽能電池模塊的剖視圖如圖6所示。
[0006] 利用下部密封部101和上部密封部102將硅、鎵-砷、銅-銦-硒等太陽能電池元 件103夾入并固定，而且在太陽光照射側(cè)具有作為最上部保護(hù)部件105的表面玻璃板、并在 背面具有背片106而進(jìn)行封裝化。
[0007] 作為太陽能電池的密封材料（下部密封部101和上部密封部102)，為了將光導(dǎo)向 太陽能電池元件103而需要透明性。而且，由于設(shè)置在野外，因此要求該密封材料與上下的 各保護(hù)件的粘接性良好。例如，作為密封材料，從柔軟性、透明性等觀點(diǎn)出發(fā)，多使用醋酸乙 烯的含量高的乙烯?醋酸乙烯共聚物，將其在太陽能電池元件103的上下如圖6那樣配置 密封材料的結(jié)構(gòu)使用得最為廣泛。
[0008] 而且，作為用于提高太陽光的聚光率的結(jié)構(gòu)，在配置于背面的背片106上層疊鋁 的薄膜，或者蒸鍍金屬膜，由此使通過了太陽能電池元件103之間及太陽能電池元件103的 太陽能反射，雖然微少，但也為提高轉(zhuǎn)換效率想出了辦法。
[0009] 另外，作為其他方法，進(jìn)行了如下的嘗試：使相對(duì)于太陽能電池元件103的太陽光 照射面配置在背面?zhèn)鹊南虏棵芊獠?01含有氧化鈦等太陽光反射材料，使太陽光反射來提 高照射效率。
[0010] 另外，作為太陽能電池模塊的劣化，包括水分的滲透。即，已知有如下情況：水分從 作為背面的背片106側(cè)滲透，會(huì)對(duì)太陽能電池元件103、電接合的接片、接合部焊料、甚至密 封材料的加水分解、氧化劣化等造成影響。作為其防止對(duì)策，包括在背片106上配置鋁膜、 使下部密封部101含有用于妨礙水分的通過的添加劑、或者為了防止密封材料自身的劣化 而配置含有防氧化劑的密封材料且使用透明度低的材料的結(jié)構(gòu)。
[0011] 關(guān)于圖6所示的太陽能電池的制造，在上部密封部102與下部密封部101的層壓 工序中，存在下部密封部101向太陽光照射側(cè)（最上部保護(hù)部件105側(cè)）侵入的情況。該 狀態(tài)如圖7A及圖7B所示。圖7A是太陽能電池模塊的剖視圖，圖7B是局部分解的太陽能 電池模塊的立體圖。
[0012] 下部密封部101向上部密封部102混入，在太陽能電池元件103的上表面形成凸 出部110。在這種情況下，當(dāng)下部密封部101加入光反射用的添加劑時(shí)，光被遮擋，向太陽能 電池元件103照射的光減少，效率變差。
[0013] 而且，在由于使用環(huán)境而太陽能電池模塊發(fā)熱達(dá)到高溫時(shí)，在模塊內(nèi)的密封材料 產(chǎn)生流動(dòng)，如上述那樣產(chǎn)生凸出部110。
[0014] 專利文獻(xiàn)
[0015] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2012-004146號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 為了解決上述課題，使用如下的太陽能電池模塊，其特征在于，包括：背片；第一 密封部，位于背片上；多孔質(zhì)體，設(shè)于第一密封部上；太陽能電池元件，位于多孔質(zhì)體上；第 二密封部，位于太陽能電池元件上；及外部保護(hù)部，位于第二密封部上。
[0017] 本發(fā)明通過將多孔質(zhì)體夾入到2個(gè)密封材料之間的層疊結(jié)構(gòu)，不會(huì)使不透明的下 部密封材料向太陽能電池元件的太陽光照射面?zhèn)嚷冻?。能夠維持層壓的密封材料的層疊結(jié) 構(gòu)。而且，即使在熱循環(huán)等從外部加熱的可靠性試驗(yàn)下，軟化了的下部密封材料也難以流 動(dòng)。其結(jié)果是，因產(chǎn)生不透明的下部密封材料的凸出部而引起的不良情況難以發(fā)生，能夠?qū)?現(xiàn)發(fā)電效率不會(huì)降低的太陽能電池模塊。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是實(shí)施方式1的太陽能電池模塊的層結(jié)構(gòu)立體圖。
[0019] 圖2A是實(shí)施方式1的太陽能電池模塊的層結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0020] 圖2B是圖2A的虛線部的放大圖。
[0021] 圖3A是實(shí)施方式2的太陽能電池模塊的層結(jié)構(gòu)立體圖。
[0022] 圖3B是表示實(shí)施方式2的多孔質(zhì)體的開口形狀的圖。
[0023] 圖4A是實(shí)施方式2的實(shí)施例2的太陽能電池模塊的層結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0024] 圖4B是圖4A的虛線部的放大圖。
[0025] 圖5是在密封材料未滲透至無紡布內(nèi)部時(shí)產(chǎn)生了空隙的情況下的太陽能電池模 塊的層結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0026] 圖6是以往的太陽能電池模塊的層結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0027] 圖7A是在不透明的密封材料覆蓋了太陽光照射面的情況下的以往的太陽能電池 模塊的層結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0028] 圖7B是在不透明的密封材料覆蓋了太陽光照射面的情況下的以往的太陽能電池 模塊的層結(jié)構(gòu)立體圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029] (實(shí)施方式1)
[0030] 圖1是將實(shí)施方式1的太陽能電池模塊的一部分剝下的狀態(tài)的立體圖，圖2A是其 剖視圖，圖2B是將由圖2A的虛線圍成的部分放大的剖視圖。
[0031] 實(shí)施方式1的太陽能電池模塊包括：太陽能電池元件103 ;位于太陽能電池元件 103的上部的上部密封部102 ;位于太陽能電池元件103的下部的多孔質(zhì)體104 ;位于多孔 質(zhì)體104的下部的下部密封部101 ;位于上部密封部102的上部的最上部保護(hù)部件105 ;及 位于下部密封部101的下部的背片106。
[0032] 太陽能電池元件103由上部密封部102和下部密封部101夾持。圖2B的虛線表 示上部密封部102與下部密封部101的界面115。
[0033] 利用片狀的上部密封部102、片狀的多孔質(zhì)體104、片狀的下部密封部101將太陽 能電池元件103夾入，并在上下以層疊有片狀的最上部保護(hù)部件105及片狀的背片106的 狀態(tài)進(jìn)行真空層壓，從而形成太陽能電池模塊。
[0034] 實(shí)施方式1所用的上部密封部102使用全光線透過率至少為50%以上的高分子 材料。當(dāng)?shù)陀?0%時(shí)，光到達(dá)太陽能電池元件103的比例低，無法使用。由此，上部密封部 102盡可能優(yōu)選透明性高的結(jié)構(gòu)。另一方面，下部密封部101是太陽能電池元件103的下 部，不需要高的全光線透過率。使用與上部密封部102的接合性更好的高分子材料。
[0035] 作為密封材料通常使用的高分子材料是以乙烯?醋酸乙烯共聚物（EVA)為主成分 的材料，下部密封部101使用了向以乙烯?醋酸乙烯共聚物（EVA)為主成分的材料混入氧 化鈦等紫外線反射填料而容易反射太陽光線的材料。
[0036] 另外，作為其他密封部的樹脂成分，可列舉乙烯-不飽和羧酸共聚物或其離聚物、 硅酮樹脂、聚乙烯醇縮丁醛、熱塑性聚氨脂樹脂、聚烯烴樹脂等，為了有效利用材料的特性， 也可以將它們組合而使用于下部密封部101和上部密封部102。
[0037] 此外，在下部密封部101中，為了提高耐久性，也可以追加使用含有防氧化劑、光 穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、著色劑、光擴(kuò)散劑、阻燃劑、防變色劑、硅烷偶聯(lián)劑等的材料。
[0038] 多孔質(zhì)體104為多孔質(zhì)，只要是片即可，但特別優(yōu)選有機(jī)系無紡布。有機(jī)系無紡布 是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維、聚烯烴纖維、或?qū)⑦@兩種以上的纖維纏結(jié)而成的長纖維無 紡布或短纖維無紡布，能夠使用紡粘無紡布、濕式無紡布或針織無紡布等。
[0039] 另外，雖然詳細(xì)情況在以下的實(shí)施例中進(jìn)行說明，但是所選擇的纖維原料優(yōu)選使 用接近密封材料的SP值的材料，在下部密封部101的密封材料與上部密封部102的密封材 料的SP值之差大的情況下，將具有接近各自的密封材料的SP值的有機(jī)纖維組合兩種以上 來構(gòu)成多孔質(zhì)體104。
[0040] 尤其是當(dāng)使用密封材料與有機(jī)纖維的SP值之差為1.0以下的纖維原料時(shí)，密封 材料的有機(jī)系無紡布的親和性升高，因此能抑制層壓工序或高溫使用時(shí)的密封材料的流動(dòng) 性，因此優(yōu)選。
[0041] 在此，溶解參數(shù)（SP值）是通過由希爾德布蘭德（Hildebrand)導(dǎo)入的正規(guī)溶液理 論而定義出的值，是成為二元溶液的溶解度的目標(biāo)的值。也稱為溶解度參數(shù)、溶解性參數(shù)、 希爾德布蘭德參數(shù)。
[0042] 在正規(guī)溶液理論中，作用于溶劑與溶質(zhì)之間的力僅假定為分子間作用力，因此溶 解參數(shù)被用作表示分子間作用力的尺度。實(shí)際的溶液雖然并不局限于正規(guī)溶液，但是依據(jù) 經(jīng)驗(yàn)可知兩種成分的SP值之差越小則溶解度越大。
[0043] 多孔質(zhì)體104不限定為無紡布，只要是多孔質(zhì)、片狀即可，而且，SP值為上述以內(nèi) 更好?？梢允菍⒏鞣N纖維編織而成的結(jié)構(gòu)。
[0044] 也可以不是無紡布，而是將纖維有規(guī)則地織成平紋織物、斜紋織物、緞紋織物、紗 羅織物、模紗織物、傾斜條紋織物、雙面織物等的結(jié)構(gòu)。
[0045] 作為多孔質(zhì)體104的形狀，雖然沒有特別規(guī)定，但是當(dāng)考慮到密封材料向多孔質(zhì) 體104內(nèi)的滲透性時(shí)，纖維直徑優(yōu)選為10 m以上且100 m以下，纖維表觀密度優(yōu)選為 0. 05g/cm3以上且0. 3g/cm3以下。其理由也在以下的實(shí)施例中進(jìn)行說明。
[0046] 上部密封部102的密封材料和下部密封部101的密封材料分別向多孔質(zhì)體104進(jìn) 入至圖2B的虛線所示的界面115為止。多孔質(zhì)體104優(yōu)選將其外周配置至太陽能電池模 塊的外表面。這是為了避免使上部密封部102的密封材料與下部密封部101的密封材料直 接接觸。
[0047] (實(shí)施方式2)
[0048] 實(shí)施方式2在多孔質(zhì)體104上設(shè)有插入太陽能電池元件103的部分作為開口。關(guān) 于該開口，使用圖3A、圖3B、圖4A、圖4B進(jìn)行說明。未說明的事項(xiàng)與實(shí)施方式1相同。
[0049] 圖3A是將太陽能電池模塊的角部剖切的立體圖。圖3B是說明太陽能電池元件 103與多孔質(zhì)體104的關(guān)系的分解圖。圖4A是太陽能電池模塊的剖視圖，圖4B是由圖4A 的虛線圍成的部分的放大剖視圖。圖4B的虛線是上部密封部102的密封材料與下部密封 部101的密封材料的界面115。密封樹脂進(jìn)入到多孔質(zhì)體104。
[0050] 如圖3B所示，在多孔質(zhì)體104具有開口 114,該開口 114的大小比太陽能電池元 件103的平面方向的尺寸大。在層疊時(shí)，上部密封部102的密封材料與下部密封部101的 密封材料的一部分通過該開口 114而在局部部分接觸、接合。
[0051] 該部分是太陽能電池元件103的周邊部分。該部分盡可能被限制為最小限度，這 是為了避免使上部密封部102的密封材料與下部密封部101的密封材料直接接觸。當(dāng)直接 接觸時(shí)，樹脂難以進(jìn)入到多孔質(zhì)體104。
[0052] 圖1、2的結(jié)構(gòu)的情況也同樣，但是多孔質(zhì)體104、上部密封部102、下部密封部101 為片狀，多孔質(zhì)體104的面積比上部密封部102和下部密封部101的面積大，上部密封部 102與下部密封部101優(yōu)選在太陽能電池模塊外周側(cè)面不直接接合。其理由與上述同樣，是 因?yàn)?，在樹脂難以進(jìn)入到多孔質(zhì)體104而無法使用多孔質(zhì)體104時(shí)，整體強(qiáng)度不會(huì)變強(qiáng)。
[0053] 〈制法〉
[0054] 接著，太陽能電池的模塊化通過在上部密封部102的密封材料和下部密封部101 的密封材料軟化且能夠流動(dòng)的溫度區(qū)域進(jìn)行熱壓接的加熱層壓方式來進(jìn)行。層壓優(yōu)選在真 空下進(jìn)行。在大氣層壓的情況下，空隙容易嚙入到多孔質(zhì)體104內(nèi)，因此不良。
[0055] 此外，在對(duì)太陽能電池模塊進(jìn)行層壓之前，也能夠使用預(yù)先使下部密封部101和 多孔質(zhì)體104粘接而成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行層疊，進(jìn)行太陽能電池元件103的密封。例如，以多孔質(zhì) 體104為基材將下部密封部101從單面壓入，進(jìn)行涂層，由此能夠制作出單面多孔質(zhì)體的密 封材料片。通過使用該密封材料片，還能消除多孔質(zhì)體104的層疊工序中的位置錯(cuò)動(dòng)或張 力不均，因此優(yōu)選。
[0056] 太陽能電池元件103可以使用單晶硅、多晶硅、非晶硅等硅系、鎵-砷、銅-銦-硒、 鎘-碲等III-V族或II-VI族化合物半導(dǎo)體系等各種太陽能電池元件，實(shí)施方式1、2的密 封材料也可以適用于其中任一個(gè)太陽能電池元件的密封。
[0057] 作為最上部保護(hù)部件105,可以使用玻璃板、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯樹 月旨、含氟樹脂等。
[0058] 最下部的背片106可以使用各種熱塑性樹脂膜等單體或多層的片，考慮氣體阻隔 性或水分透過性等而可以使用例如將錫、鋁、不銹鋼等金屬、玻璃等無機(jī)材料層疊而成的聚 酯、無機(jī)物蒸鍍聚酯、含氟樹脂、聚烯烴等的多層的片。
[0059] 〈評(píng)價(jià)方法〉
[0060] 另外，評(píng)價(jià)方法作為外觀檢查，根據(jù)面積測定以太陽能電池元件103的聚光面積 的殘存率進(jìn)行評(píng)價(jià)。而且，進(jìn)行超聲波深度測定機(jī)（SAT)測定。而且，也以空隙的產(chǎn)生數(shù)進(jìn) 行評(píng)價(jià)。具體如下。
[0061] (1)作為進(jìn)行了模塊化時(shí)的評(píng)價(jià)，相對(duì)于進(jìn)行模塊化之前的太陽能電池元件103 的太陽光照射面的面積，求出在進(jìn)行了模塊化的狀態(tài)下能觀察到的太陽能電池元件103的 聚光面積，聚光面積的殘存率為99%以上時(shí)得2分，聚光面積的殘存率為95%以上且小于 99%時(shí)得1分，聚光面積的殘存率小于95%時(shí)得0分。
[0062] (2)對(duì)太陽能電池模塊進(jìn)行_40/120°C熱循環(huán)試驗(yàn)200cyc之后，求出太陽能電池 元件103的聚光面積，與（1)同樣，根據(jù)聚光面積的殘存率而分別得0?2分。
[0063] (3)在太陽能電池模塊化中，為了評(píng)價(jià)層壓后的上部密封部102與下部密封部101 的密接性，通過超聲波深度測定機(jī)（SAT)測定空隙量，在沒有空隙時(shí)得1分，在有空隙時(shí)得 0分。
[0064] (4)也評(píng)價(jià)太陽能電池模塊的熱循環(huán)試驗(yàn)200cyC后的空隙的產(chǎn)生狀況，在沒有空 隙時(shí)得1分，在有空隙時(shí)得〇分。
[0065] 以這四個(gè)評(píng)價(jià)的總分（6為最佳）進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
[0066] (1)⑵為2分、合格，⑶⑷為1分、合格。若全部滿足，則作為合格產(chǎn)品。條件 和結(jié)果如表1所不。
[0067] [表 1]
[0068]

【權(quán)利要求】
1. 一種太陽能電池模塊，其特征在于，包括： 背片； 第一密封部，位于所述背片上； 多孔質(zhì)體，設(shè)于所述第一密封部上； 太陽能電池元件，位于所述多孔質(zhì)體上； 第二密封部，位于所述太陽能電池元件上；及 外部保護(hù)部，位于所述第二密封部上。
2. -種太陽能電池模塊，其特征在于，包括： 背片； 第一密封部，位于所述背片上； 多孔質(zhì)體，設(shè)于所述第一密封部上且具有貫通孔； 太陽能電池元件，設(shè)于所述第一密封部上且位于所述貫通孔； 第二密封部，位于所述第一密封部上且位于所述太陽能電池元件上；及 外部保護(hù)部，位于所述第二密封部上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能電池模塊，其中， 所述多孔質(zhì)體、所述第一密封部及所述第二密封部為片狀， 所述多孔質(zhì)體的面積比所述第一密封部和所述第二密封部的面積大， 所述第一密封部和所述第二密封部在太陽能電池模塊外周側(cè)面未直接接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能電池模塊，其中， 所述第一密封部的第一密封材料和所述第二密封部的第二密封材料進(jìn)入到所述多孔 質(zhì)體，并且，所述第一密封材料與所述第二密封材料結(jié)合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的太陽能電池模塊，其中， 所述多孔質(zhì)體是纖維的編織物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的太陽能電池模塊，其中， 所述多孔質(zhì)體是有機(jī)系無紡布。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能電池模塊，其中， 所述有機(jī)系無紡布由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維或聚烯烴纖維構(gòu)成，或由這兩種纖維 構(gòu)成， 所述第一密封部和所述第二密封部中的密封材料是乙烯-不飽和羧酸共聚物、乙 烯-不飽和羧酸共聚物的離聚物、硅酮樹脂、聚乙烯醇縮丁醛、熱塑性聚氨脂樹脂、聚烯烴 樹脂中的任一個(gè)以上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能電池模塊，其中， 所述有機(jī)系無紡布中的纖維直徑為10 U m以上且100 y m以下，并且所述纖維的表觀密 度為0? 05g/cm3以上且0? 30g/cm3以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能電池模塊，其中， 所述第一密封材料、第二密封材料與所述有機(jī)系無紡布中的纖維的溶解度參數(shù)SP值 之差為1.0以下。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能電池模塊，其特征在于， 將兩種有機(jī)纖維纏結(jié)而構(gòu)成所述有機(jī)系無紡布， 所述第一密封材料的溶解度參數(shù)SP值與構(gòu)成所述有機(jī)系無紡布的第一纖維的溶解度 參數(shù)SP值之差為0.8以下， 而且，所述第二密封材料的溶解度參數(shù)SP值與構(gòu)成所述有機(jī)系無紡布的第二纖維的 溶解度參數(shù)SP值之差為0. 8以下。
【文檔編號(hào)】H01L31/048GK104380482SQ201380033137
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2013年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月22日
【發(fā)明者】辻村英之, 大橋直倫 申請(qǐng)人:松下知識(shí)產(chǎn)權(quán)經(jīng)營株式會(huì)社