太阳能电池组件和太阳能电池组件的制造方法与流程

文档序号:11181544
太阳能电池组件和太阳能电池组件的制造方法与流程

本发明涉及太阳能电池组件及其制造方法。



背景技术:

使由硅等的半导体基板构成的太阳能电池元件连结而形成的结晶型太阳能电池组件在受光面侧具有玻璃等的透光性基板,在最背面侧具有玻璃等的透光性基板或PET膜等的背面保护材料,作为在其间存在的封装材料,广泛地使用了EVA。

另一方面,近年来大量地建设了称为Mega Solar的具有大规模发电容量的太阳光发电系统。这样的具有大规模发电容量的太阳光发电系统有时对各个太阳能电池组件施加的电压成为高电压,因所设置的室外的状况的不同,发生太阳能电池组件的输出功率降低的现象。该输出功率降低现象称为PID(Potential Induced Degradation)。

作为原因之一,报道了如下等:通过对组件单独施加高电压,从而玻璃中的Na+成分在封装材料中通过,到达了太阳能电池单元表面,结果发生太阳能电池单元的表面再结合,使输出功率降低(非专利文献1)。

作为用于改善这样的问题的对策,有太阳能电池单元的受光面减反射膜的改进(专利文献1)。

但是,就受光面减反射膜的改进而言,存在使太阳能电池单元输出功率少许降低、在太阳能电池单元减反射膜形成工序中必须在设备上进行改进等问题。

另外,作为太阳光发电系统的对策,有如下方法:使用绝缘变压器附属的变换器,以使太阳能电池组件的发电元件部成为负电位。但是,以变换器的高效率化、成本降低为目的,大量导入无变压器型变换器,采用系统改变的对策困难。

作为用于改善这样的问题的对策,有封装材料的改变。PID现象一般在使用了EVA的情况下大量地得以确认(非专利文献1)。作为具有PID耐性的封装材料,可列举出离聚物,但离聚物具有成本高、使太阳能电池组件生产成本上升的问题。

另外,也提出了用离聚物与EVA的层叠体进行密封的结构的太阳能电池组件(非专利文献2)。在该结构中,离聚物防止来自受光面玻璃的Na+扩散,能够抑制PID发生。但是,离聚物与EVA用真空层压机重叠而进行加热·真空·压制的情况下,在界面容易残留气泡,难以良好地得到成型体。作为其对策,提出了在EVA与离聚物之间插入透明PET树脂膜片的方法(专利文献2)。

在该方法中,在玻璃与单元之间必须使离聚物、PET树脂膜、EVA这3层层叠而进行层压,工序繁杂。

另外,作为不发生PID的封装材料,可列举出有机硅。在使用了有机硅作为封装材料的太阳能电池组件中,报道了不易发生PID现象(非专利文献1)。

但是,一般有机硅为液体,为了导入太阳能电池组件工序,新的设备投入变得必要,除此以外,还存在材料成本高、太阳能电池组件的制造成本上升的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2014-11246号公报

专利文献2:日本特开2014-157874号公报

非专利文献

非专利文献1:PVeye8月号(2012)

非专利文献2:P.Hacke等,“Characterization of Multicrystalline Silicone Modules with System Bias Voltage Applied in Damp Heat”,25th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition,Valensia,Spain,2010



技术实现要素:

发明要解决的课题

本发明为了解决上述课题而完成,目的在于提供太阳能电池组件工序容易、并且获得良好的层压密封、PID耐性优异的太阳能电池组件及其制造方法。

用于解决课题的手段

本发明人为了实现上述目的而进行了锐意研究,结果获知将EVA与有机硅的层叠体用于太阳能电池元件串(多个太阳能电池元件和将这些太阳能电池元件连结的连结体)的密封是有效的。

即,本发明提供下述太阳能电池组件及其制造方法。

[1]太阳能电池组件,是在受光面侧具有透光性基板、在背面侧具有背面保护材料的太阳能电池组件,其特征在于,作为受光面侧透光性基板与太阳能电池元件之间的封装材料,为EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)与有机硅邻接且层叠了的结构,太阳能电池元件与背面保护材料之间为用EVA密封的结构。

[2]太阳能电池组件,是在受光面侧具有透光性基板、在背面侧具有背面保护材料的太阳能电池组件,其特征在于,作为受光面侧透光性基板与太阳能电池元件之间的封装材料,为EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)与有机硅邻接且层叠了的结构,并且在背面保护材料与太阳能电池元件之间为EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)与有机硅邻接层叠了的结构。

[3][1]所述的太阳能电池组件,其特征在于,是EVA与受光面侧透光性基板相接、邻接的有机硅与太阳能电池元件相接的结构。

[4][1]所述的太阳能电池组件,其特征在于,是有机硅与受光面侧透光性基板相接、邻接的EVA与太阳能电池元件相接的结构。

[5][2]所述的太阳能电池组件,其特征在于,是EVA分别与受光面侧透光性基板和背面保护材料相接、邻接的有机硅分别与太阳能电池元件相接的结构。

[6][2]所述的太阳能电池组件,其特征在于,是有机硅分别与受光面侧透光性基板和背面保护材料相接、邻接的EVA分别与太阳能电池元件相接的结构。

[7][2]所述的太阳能电池组件,其特征在于,是EVA与受光面侧透光性基板相接、与其邻接的有机硅与太阳能电池元件受光面相接、并且有机硅与背面保护材料相接、与其邻接的EVA与太阳能电池元件背面相接的结构。

[8][2]所述的太阳能电池组件,其特征在于,是有机硅与受光面侧透光性基板相接、与其邻接的EVA与太阳能电池元件受光面相接、并且EVA与背面保护材料相接、与其邻接的有机硅与太阳能电池元件背面相接的结构。

[9][1]~[8]的任一项所述的太阳能电池组件,其特征在于,上述EVA与有机硅形成了EVA与有机硅重叠为2层结构的复合层叠体,有机硅的厚度为0.05~3mm,复合层叠体的厚度为0.45~3.6mm。

[10][1]~[9]的任一项所述的太阳能电池组件,其特征在于,上述有机硅为包含下述组分的有机硅组合物的固化物:

(A)由下述平均组成式(I)

R1aSiO(4-a)/2 (I)

(式中,R1表示相同或不同的未取代或取代的1价烃基,a为1.95~2.05的正数。)

表示的聚合度为100以上的有机聚硅氧烷:100质量份,

(B)比表面积为50m2/g以上的补强性二氧化硅:20~150质量份,

(C)固化剂:使(A)成分固化的有效量。

[11][1]~[10]的任一项所述的太阳能电池组件,其特征在于,为使用了背面透光性基板作为背面保护材料的结构。

[12][1]~[11]的任一项所述的太阳能电池组件的制造方法,其特征在于,上述太阳能电池组件通过如下而成为组件:在受光面侧具有透光性基板,使EVA与未硫化状态的有机硅组合物重叠为2层结构的层叠体载置于透光性基板,在该层叠体上部载置太阳能电池元件串,在太阳能电池元件串背面上载置EVA单层、或者EVA与未硫化状态的有机硅组合物重叠为2层结构的层叠体,在最背面侧层叠了背面保护材料后,使用真空层压机,在真空下进行加热挤压,使未硫化状态的有机硅组合物和EVA交联。

发明的效果

本发明的太阳能电池组件在太阳能电池组件制造工序中没有大幅的变动,能够使用真空层压机容易地制作,并且对于PID现象具有极大的耐性,抑制与PID现象相伴的太阳能电池组件的输出功率降低。

附图说明

图1为本发明的第1实施例涉及的太阳能电池组件的截面图。

图2为本发明的第2实施例涉及的太阳能电池组件的截面图。

图3为本发明的第3实施例涉及的太阳能电池组件的截面图。

图4为本发明的第4实施例涉及的太阳能电池组件的截面图。

图5为本发明的第5实施例涉及的太阳能电池组件的截面图。

图6为本发明的第6实施例涉及的太阳能电池组件的截面图。

图7为第1比较例涉及的太阳能电池组件的截面图。

图8为第2比较例涉及的太阳能电池组件的截面图。

图9为第3比较例涉及的太阳能电池组件的截面图。

图10为第4比较例涉及的太阳能电池组件的截面图。

具体实施方式

本发明涉及的太阳能电池组件在受光面侧具有透光性基板,在背面侧具有背面保护材料,在这些受光面与背面之间配设多个太阳能电池元件和由将这些多个太阳能电池元件连结的连结体构成的太阳能电池元件串,将封装该串的表侧密封剂填充到透光性基板与太阳能电池元件串之间,另外,将背侧密封剂充填到背面保护材料与太阳能电池元件串之间。

这种情况下,上述太阳能电池元件可以分别适用于包括P型半导体基板的产物、包括N型半导体基板的产物、包括薄膜元件的产物,全部显现出效果。

另外,作为透光性基板,使用白板玻璃、聚碳酸酯、亚克力板等。其中,白板玻璃一般使用钠钙玻璃。就钠钙玻璃而言,Na+离子的产生容易发生,系统化后,如果将太阳能电池组件多个串联地连结,在单元侧产生了高电压(负)负荷时,Na+离子移动至单元侧,到达单元表面,发生再结合,引起太阳能电池组件的输出功率降低,但本发明由于对于PID现象的耐性高,能够抑制与PID现象相伴的太阳能电池组件的输出功率降低,因此能够有效地使用白板玻璃。

作为背面保护材料,使用TPT“PVF(聚氟乙烯)/粘接剂/PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)/粘接剂/PVF”、TPE“PVF/粘接剂/PET/粘接剂/EVA”、或者特别是“PVF/粘接剂/PET”中所示的层叠体的膜等。另外,作为背面保护材料,也可以使用与上述表面侧同样的透光性基板。

本发明中,作为上述表侧密封剂,使用EVA与有机硅的复合层叠体。另一方面,作为背侧密封剂,可单独使用EVA,也可使用与表侧密封剂同样的EVA与有机硅的复合层叠体。

这种情况下,作为表侧密封剂的使用方式,EVA与有机硅的任一个都可以位于透光性基板侧,另外,作为背面保护材料使用上述复合层叠体的情况下,EVA与有机硅的任一个都可以位于背面保护材料侧。

图1~图6表示这样的密封剂的配设方式。即,图1为有关本发明的第1实施方式的太阳能电池组件100,从太阳光入射方向,以作为透光性基板101的白板玻璃、封装材料EVA102、有机硅103、结晶硅太阳能电池元件串104、封装材料EVA102、背面保护材料105的顺序构成。对于这些的层叠体而言,用真空层压机在真空下加热挤压、使其交联并且一体化。这样形成的太阳能电池组件100用铝框将外周部包围,连接至接地的金属台架。

另外,图2为有关本发明的第2实施方式的太阳能电池组件200,从太阳光入射方向,以作为透光性基板101的白板玻璃、封装材料有机硅103、EVA102、结晶硅太阳能电池元件串104、封装材料EVA102、背面保护材料105的顺序构成。

图3为有关本发明的第3实施方式的太阳能电池组件300,从太阳光入射方向,以作为透光性基板101的白板玻璃、封装材料EVA102、有机硅103、结晶硅太阳能电池元件串104、封装材料EVA102、有机硅103、背面保护材料105的顺序构成。

图4为有关本发明的第4实施方式的太阳能电池组件400,从太阳光入射方向,以作为透光性基板101的白板玻璃、封装材料有机硅103、EVA102、结晶硅太阳能电池元件串104、封装材料EVA102、有机硅103、背面保护材料105的顺序构成。

图5为有关本发明的第5实施方式的太阳能电池组件500,从太阳光入射方向,以作为透光性基板101的白板玻璃、封装材料EVA102、有机硅103、结晶硅太阳能电池元件串104、封装材料有机硅103、EVA102、背面保护材料105的顺序构成。

图6为有关本发明的第6实施方式的太阳能电池组件600,从太阳光入射方向,以作为透光性基板101的白板玻璃、封装材料有机硅103、EVA102、结晶硅太阳能电池元件串104、封装材料有机硅103、EVA102、背面保护材料105的顺序构成。

其中,在上述复合层叠体中,有机硅的厚度优选0.05~3mm,特别优选0.1~1mm,EVA的厚度优选0.4~0.6mm。这种情况下,复合层叠体的厚度优选0.45~3.6mm,特别优选0.5~1.6mm。

另一方面,只使用EVA作为背侧密封剂的情况下,其厚度优选为0.4~0.6mm。

本发明中,作为EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物),使用在太阳能电池组件中通常使用的EVA,可使用市售品。作为一般的EVA,将乙烯和醋酸乙烯酯以质量比75:25~65:35的比例共聚而成的产物可作为市售品得到。

另外,本发明中,有机硅优选通过将包含下述(A)~(C)成分的有机硅组合物固化而得到。

(A)由下述平均组成式(I)

R1aSiO(4-a)/2 (I)

(式中,R1表示相同或不同的未取代或取代的1价烃基,a为1.95~2.05的正数。)

表示的聚合度为100以上的有机聚硅氧烷:100质量份、

(B)比表面积为50m2/g以上的补强性二氧化硅:20~150质量份、

(C)固化剂:使(A)成分固化的有效量。

更详细地说,上述(A)成分为由下述平均组成式(I)表示的聚合度为100以上的有机聚硅氧烷。

R1aSiO(4-a)/2 (I)

(式中,R1表示相同或不同的未取代或取代的1价烃基,a为1.95~2.05的正数。)

上述平均组成式(I)中,R1表示相同或不同的未取代或取代的1价烃基,通常优选碳数1~12、特别地碳数1~8的1价烃基,具体地,可列举出甲基、乙基、丙基、丁基、己基、辛基等烷基、环戊基、环己基等环烷基、乙烯基、烯丙基、丙烯基等烯基、环烯基、苯基、甲苯基等芳基、苄基、2-苯基乙基等芳烷基、或者这些基团的氢原子的一部分或全部被卤素原子或氰基等取代的基团,优选甲基、乙烯基、苯基、三氟丙基,特别优选甲基、乙烯基。

具体地,优选该有机聚硅氧烷的主链由二甲基硅氧烷重复单元组成的产物、或者在由构成该主链的二甲基硅氧烷重复单元组成的二甲基聚硅氧烷结构的一部分中导入了具有苯基、乙烯基、3,3,3-三氟丙基等的二苯基硅氧烷单元、甲基苯基硅氧烷单元、甲基乙烯基硅氧烷单元、甲基-3,3,3-三氟丙基硅氧烷单元等的产物等。

特别地,有机聚硅氧烷优选在1分子中具有2个以上的烯基、环烯基等脂肪族不饱和基团,特别优选为乙烯基。这种情况下,优选全部R1中的0.01~20摩尔%、特别地0.02~10摩尔%为脂肪族不饱和基团。再有,该脂肪族不饱和基团可以在分子链末端与硅原子键合,也可与分子链的中途的硅原子键合,还可以是这两者,但优选至少与分子链末端的硅原子键合。另外,a为1.95~2.05的正数,优选为1.98~2.02的正数,更优选为1.99~2.01的正数。

(A)成分的有机聚硅氧烷,可以优选地列举出分子链末端被三甲基甲硅烷氧基、二甲基苯基甲硅烷氧基、二甲基羟基甲硅烷氧基、二甲基乙烯基甲硅烷氧基、甲基二乙烯基甲硅烷氧基、三乙烯基甲硅烷氧基等三有机甲硅烷氧基封端的产物。作为特别优选的有机聚硅氧烷,可以列举出甲基乙烯基聚硅氧烷、甲基苯基乙烯基聚硅氧烷、甲基三氟丙基乙烯基聚硅氧烷等。

这样的有机聚硅氧烷例如可以通过使有机卤代硅烷的1种或2种以上(共)水解缩合而得到,或者将环状聚硅氧烷(硅氧烷的3聚体、4聚体等)使用碱性或酸性的催化剂进行开环聚合而得到。它们基本上是直链状的二有机聚硅氧烷,作为(A)成分,可以是分子量(聚合度)、分子结构不同的2种或3种以上的混合物。

再有,上述有机聚硅氧烷的聚合度为100以上,优选为100~100,000,特别优选为3,000~20,000。再有,该聚合度可以作为采用凝胶渗透色谱(GPC)分析的聚苯乙烯换算的重均聚合度测定。

(B)成分的BET比表面积50m2/g以上的补强性二氧化硅是为了得到固化前后的机械强度优异的组合物而添加的。这种情况下,为了提高有机硅封装材料的透明性,优选BET比表面积超过200m2/g,更优选为250m2/g以上。如果BET比表面积为200m2/g以下,有时固化物的透明性降低。再有,对其上限并无特别限制,但通常为500m2/g以下。

作为这样的(B)成分的补强性二氧化硅,可以列举出烟雾质二氧化硅(干式二氧化硅或气相法二氧化硅)、沉淀二氧化硅(湿式二氧化硅)等。另外,也优选使用将它们的表面用氯硅烷、烷氧基硅烷、六甲基二硅氮烷等进行了疏水化处理的产物。特别是采用六甲基二硅氮烷的处理,透明性升高而优选。要提高透明性时,作为补强性二氧化硅,优选使用烟雾质二氧化硅。补强性二氧化硅可以1种单独地使用,也可将2种以上并用。

作为(B)成分的补强性二氧化硅,可以使用市售品,例如可列举出AEROSIL 130、AEROSIL 200、AEROSIL 300、AEROSIL R-812、AEROSIL R-972、AEROSIL R-974等AEROSIL系列(日本AEROSIL(株)制造)、Cabosil MS-5、MS-7(Cabot Corporation制造)、REOLOSIL QS-102、103、MT-10((株)德山制造)等表面未处理或表面疏水化处理过的(即,亲水性或疏水性的)气相法二氧化硅、トクシールUS-F((株)德山制造)、NIPSIL-SS、NIPSIL-LP(日本二氧化硅工业(株)制造)等表面未处理或表面疏水化处理过的沉淀二氧化硅等。

(B)成分的补强性二氧化硅的配合量,相对于(A)成分的有机聚硅氧烷100质量份,为20~150质量份,优选为30~90质量份,更优选为50~90质量份。(B)成分的配合量过少的情况下,无法获得固化前后的补强效果,另外,有机硅封装材料的固化后的透明性降低。过多的情况下,有可能在二氧化硅在有机硅封装材料中的分散变得困难的同时向片状的加工性变差。

作为(C)成分的固化剂,只要可使(A)成分固化,则并无特别限定,优选广泛作为有机硅组合物的固化剂公知的(a)加成反应(氢化硅烷化反应)型固化剂、即有机氢聚硅氧烷(交联剂)与氢化硅烷化反应催化剂的组合、或(b)有机过氧化物。

作为上述(a)加成反应(氢化硅烷化反应)中的交联剂的有机氢聚硅氧烷,在1分子中含有至少2个与硅原子键合的氢原子(SiH基),可以应用由下述平均组成式(II)

R2bHcSiO(4-b-c)/2 (II)

(式中,R2为碳数1~6的未取代或取代的1价烃基,优选为不具有脂肪族不饱和键的1价烃基。作为具体例,为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等的烷基、环己基、环己烯基、苯基等未取代的1价烃基、3,3,3-三氟丙基、氰基甲基等上述1价烃基的氢原子的至少一部分被卤素原子、氰基取代了的取代烷基等取代的1价烃基。b为0.7~2.1、c为0.01~1.0、并且b+c满足0.8~3.0的正数,优选地,b为0.8~2.0、c为0.2~1.0、并且b+c满足1.0~2.5的正数。)

表示的以往公知的有机氢聚硅氧烷。另外,有机氢聚硅氧烷的分子结构可以为直链状、环状、分支状、三维网状的任一种结构。这种情况下,优选使用1分子中的硅原子的数(或聚合度)为2~300个、特别地4~200个左右的室温下为液体的有机氢聚硅氧烷。再有,与硅原子键合的氢原子(SiH基)可以位于分子链末端,也可位于侧链,还可以位于这两者,使用在1分子中含有至少2个(通常2~300个)、优选地3个以上(例如3~200个)、更优选地4~150个左右的SiH基的有机氢聚硅氧烷。

作为该有机氢聚硅氧烷,具体地,可列举出1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、甲基氢环聚硅氧烷、甲基氢硅氧烷-二甲基硅氧烷环状共聚物、三(二甲基氢甲硅烷氧基)甲基硅烷、三(二甲基氢甲硅烷氧基)苯基硅烷、两末端三甲基甲硅烷氧基封端甲基氢聚硅氧烷、两末端三甲基甲硅烷氧基封端二甲基硅氧烷·甲基氢硅氧烷共聚物、两末端二甲基氢甲硅烷氧基封端二甲基聚硅氧烷、两末端二甲基氢甲硅烷氧基封端二甲基硅氧烷·甲基氢硅氧烷共聚物、两末端三甲基甲硅烷氧基封端甲基氢硅氧烷·二苯基硅氧烷共聚物、两末端三甲基甲硅烷氧基封端甲基氢硅氧烷-二苯基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物、环状甲基氢聚硅氧烷、环状甲基氢硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物、环状甲基氢硅氧烷-二苯基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物、由(CH3)2HSiO1/2单元和SiO4/2单元组成的共聚物、由(CH3)2HSiO1/2单元和SiO4/2单元和(C6H5)SiO3/2单元组成的共聚物等、上述各例示化合物中甲基的一部分或全部被乙基、丙基等其他烷基、苯基等芳基替换的产物等。

该有机氢聚硅氧烷的配合量,相对于(A)成分的有机聚硅氧烷100质量份,优选设为0.1~30质量份,更优选设为0.1~10质量份,进一步优选设为0.3~10质量份。

另外,该有机氢聚硅氧烷优选以如下的量配合:(C)成分中的与硅原子键合的氢原子(即,SiH基)对于(A)成分中的与硅原子键合的烯基的摩尔比成为0.5~5摩尔/摩尔、优选地0.8~4摩尔/摩尔、更优选地1~3摩尔/摩尔。

另外,在上述(a)加成反应(氢化硅烷化反应)的交联反应中所使用的氢化硅烷化反应催化剂,可应用公知的催化剂,例如可列举出铂黑、氯化铂、氯铂酸、氯铂酸与1元醇的反应物、氯铂酸与烯烃类的络合物、双乙酰乙酸铂等铂系催化剂、钯系催化剂、铑系催化剂等。再有,该氢化硅烷化反应催化剂的配合量可以设为催化剂量,通常,换算为铂族金属质量,优选1~1,000ppm,更优选5~100ppm的范围。如果不到1ppm,有可能加成反应没有充分地进行,固化变得不充分,添加超过1,000ppm的量是不经济的。

另外,除了上述的反应催化剂以外,为了调节固化速度或适用期,可使用加成反应控制剂。具体地,可列举出乙炔基环己醇、四甲基四乙烯基环四硅氧烷等。

另一方面,作为(b)有机过氧化物,例如可列举出过氧化苯甲酰、过氧化2,4-二氯苯甲酰、过氧化对-甲基苯甲酰、过氧化邻-甲基苯甲酰、过氧化2,4-二枯基、2,5-二甲基-双(2,5-叔-丁基过氧)己烷、过氧化二-叔-丁基、过苯甲酸叔丁酯、1,6-己二醇-双-叔-丁基过氧碳酸酯等。

该(b)有机过氧化物的添加量,相对于(A)成分100质量份,优选0.1~15质量份,特别优选0.2~10质量份。如果添加量过少,则交联反应无法充分地进行,有时发生硬度降低、强度不足,如果过多,不仅在成本上不利,而且大量产生固化剂的分解物,有时使片材的变色增大。

本发明涉及的有机硅组合物中,除了上述成分以外,在不损害本发明的目的的范围内,能够添加阻燃性赋予剂、着色剂、具有烷氧基甲硅烷基的碳官能硅烷等增粘剂。

本发明涉及的有机硅组合物可以通过用双联辊、捏合机、班伯里混炼机等对上述的成分的规定量进行混炼而得到。

这样制备的有机硅组合物的固化前的可塑度成为150~1,000,优选成为200~800,更优选成为250~600。如果可塑度比150小,则未固化片材的形状维持困难,变得粘性强而难以使用。另外,如果超过1,000,则成为干干巴巴,片材化工序变得困难。应予说明,可塑度可以按照JIS K 6249测定.

将本发明涉及的未硫化状态的有机硅组合物成型为片状的情况下,作为成型方法,并无特别限定,可使用挤出成型、压延成型等。此时,有机硅组合物片材的厚度优选为0.05~3mm。

对于本发明涉及的未硫化状态的有机硅组合物,可以以EVA作为基材,边使EVA与有机硅组合物的一面贴合边进行成型加工。

例如,作为未硫化状态的有机硅组合物与EVA的层叠方法,有用辊同时地将预先两者层叠的片材挤压成型,或者以有机硅单层用辊挤压成型后,在卷取过程中边与EVA同时地层叠边粘贴成型的方法等。

再有,上述有机硅组合物的固化可以通过在120~150℃下加热20~60分钟而进行。

在此,对本发明的太阳能电池组件的制造方法进行说明,上述太阳能电池组件能够通过如下而成为组件:在受光面侧具有透光性基板,使EVA与未硫化状态的有机硅组合物重叠为2层结构的层叠体载置于透光性基板,在该层叠体上部载置太阳能电池元件串,在太阳能电池元件串背面上载置EVA单层、或者EVA与未硫化状态的有机硅组合物重叠为2层结构的层叠体,在最背面侧层叠了背面保护材料后,使用真空层压机,在真空下进行加热挤压,使未硫化状态的有机硅组合物和EVA交联。

实施例

以下示出实施例和比较例,对本发明具体地说明,但本发明并不限于下述的实施例。应予说明,配合量的单位的份为质量份。另外,重均分子量、重均聚合度为凝胶渗透色谱(GPC)分析中的聚苯乙烯换算值。

[实施例、比较例]

首先,对实施例和比较例中使用的有机硅进行说明。

添加由二甲基硅氧烷单元99.85摩尔%、甲基乙烯基硅氧烷单元0.025摩尔%、二甲基乙烯基硅氧烷单元0.125摩尔%组成、平均聚合度为约6,000的有机聚硅氧烷100份、BET比表面积300m2/g的二氧化硅(商品名AEROSIL 300、日本AEROSIL(株)制造)70份、作为分散剂的六甲基二硅氮烷16份、水4份,用捏合机进行混炼,在170℃下加热处理2小时,制备了混炼胶。

相对于上述混炼胶100份,用双辊将作为加成交联固化剂的C-25A(铂催化剂)/C-25B(有机氢聚硅氧烷)(都为信越化学工业(株)制造)各自0.5份/2.0份均匀混合后,采用压延辊制作了未硫化状态的有机硅组合物的片材。

另外,作为EVA使用サンビック(株)制太阳能电池用EVA片材(快速固化型),作为表面的透光性基板,使用中岛硝子工业(株)制白板玻璃(3.2mm厚、带有单面压花形状),作为背面保护材料,使用(株)エムエーパッケージング的TPT(Tedlar-PET-Tedlar:PTD250),制作了实施例和比较例的太阳能电池组件。

即,按照上述的图1~图6的构成,得到了实施例1~6的太阳能电池组件100~600。

另外,得到了图7中所示的太阳能电池组件700(比较例1)。其从太阳光入射方向按作为透光性基板101的白板玻璃、封装材料EVA102、结晶硅太阳能电池元件串104、封装材料EVA102、有机硅103、背面保护材料105的顺序构成。

图8为太阳能电池组件800(比较例2),从太阳光入射方向按作为透光性基板101的白板玻璃、封装材料EVA102、结晶硅太阳能电池元件串104、封装材料有机硅103、EVA102、背面保护材料105的顺序构成。

图9为太阳能电池组件900(比较例3),从太阳光入射方向按作为透光性基板101的白板玻璃、封装材料EVA102、结晶硅太阳能电池元件串104、封装材料EVA102、背面保护材料105的顺序构成。

图10为太阳能电池组件1000(比较例4),从太阳光入射方向按作为透光性基板101的白板玻璃、封装材料有机硅103、结晶硅太阳能电池元件串104、封装材料有机硅103、背面保护材料105的顺序构成。

其中,封装材料EVA102的厚度为0.45mm,为片状。另外,封装材料有机硅103的厚度为0.5mm,太阳能电池组件100~700为有机硅103与EVA102一体化的片状。即,EVA有机硅层叠体的总厚度为0.95mm。在太阳能电池组件800中,封装材料有机硅103为厚度0.5mm的单体。

另外,就太阳能电池组件100而言,制作未硫化状态的封装材料有机硅103的厚度为0.05、0.1、0.25、0.5、1、3mm的6种,分别与EVA102一体化而成。因此,封装材料EVA有机硅层叠体的厚度分别为0.5、0.55、0.7、0.95、1.45、3.45mm。

接下来,对各太阳能电池组件的制造中的各工序进行说明。

[太阳能电池组件的制作]

[1]EVA有机硅层叠体片材的制作

通过压延加工将上述有机硅组合物形成为片材。此时,以未硫化状态的有机硅组合物的厚度成为0.05、0.1、0.25、0.5、1、3mm厚的方式制备,边以EVA作为基材进行粘贴边加工成型。

对于未硫化状态的有机硅组合物上面而言,按压压花膜,边保护有机硅面边形成。

[2]太阳能电池元件(单元)的构成

太阳能电池单元104使用了156mm四方的太阳能电池用p型单晶单元。

[3]太阳能电池元件(单元)串的制作

太阳能电池单元串104是排列为4方尺寸(2×2列),将连接配线各自串联地连接而形成。

[4]太阳能电池组件的形成

以太阳能电池组件100为例进行说明。

在白板玻璃(透光性基板101)的上面,以EVA102配置在与白板玻璃相接的一侧的形式载置EVA有机硅复合体(102、103)。在有机硅103上面载置上述太阳能电池单元串104,在其上面载置EVA102,最终载置背面保护材料105。

将这样得到的玻璃·封装材料·单元封装材料、背面保护材料的层叠体用真空层压机在140℃、真空下加热挤压,形成了太阳能电池组件。在没有在EVA102与有机硅103之间产生通过目视确认的界面,没有产生褶皱、起伏的情况下,可以良好地进行层压密封。

经过上述工序制作的太阳能电池组件,在周围安装由铝合金构成的框,封入有机硅等边缘封装材料,最终将框的角落部进行螺丝紧固固定,从而最终完成了太阳能电池组件。

接下来,示出PID试验的实施例和比较例。

[PID试验]

对于上述这样制作的太阳能电池组件,使受光面侧玻璃向下,在水槽中将受光面侧白板玻璃浸入水面,并且在温度60℃、湿度85%RH环境下进行了试验。

在外侧铝框与太阳能电池单元配线间施加在太阳能电池单元内部成为-1,000V的电压,实施了96小时。输出功率测定使用脉冲波IV模拟器、在试验前与试验后测定、比较。测定试验条件为25℃、照度1,000W/m2

将结果示于表1、2中。

[表1]

[表2]

如表1中所示那样,可知太阳能电池组件100、200、300、400、500、600的试验后的输出功率维持率(初期)为100±0.2%以内,抑制了PID现象。

如表2中所示那样,可知太阳能电池组件700、800的试验后的输出功率维持率(初期)分别为72.6%、68.9%,发生了PID现象。该结果表示如果在受光面侧白板玻璃与太阳能电池单元之间不存在有机硅,则不能抑制PID。另外,太阳能电池组件900的试验后的输出功率维持率(初期)为60.1%,PID现象的发生状况最大。

太阳能电池组件1000的试验后的输出功率维持率为100.1%,抑制了PID现象。对于该结构体而言,认为太阳能电池组件的PID耐性最大,但存在太阳能电池生产成本的问题。

另外,将在太阳能电池组件100中使有机硅的厚度改变的评价结果示于表3中。

[表3]

如表3中所示那样,在0.05mm下输出功率维持率为98.0%,在有机硅的厚度0.1、0.25、0.5、1、3mm下,为100±0.2%。即使是0.05mm厚,也获得PID现象抑制效果,但优选0.1mm厚以上。

由以上所述,本发明涉及的太阳能电池组件通过使用EVA和有机硅的复合体作为封装材料,并且在由玻璃等构成的透过性基板与太阳能电池单元之间层叠该密封复合体,从而能够抑制PID发生,并且在不使太阳能电池组件的生产成本大幅地上升的情况下能够容易地获得良好的层压密封。

附图标记的说明

100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000:太阳能电池组件

101:透光性基板

102:封装材料EVA

103:封装材料有机硅

104:太阳能电池元件串

105:背面保护材料

再多了解一些
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