太阳光电池模组用封装膜组合物的制作方法

文档序号:3680160阅读:154来源:国知局
太阳光电池模组用封装膜组合物的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种太阳光电池模组用封装膜组合物,其中包括:占该组合物的总重量的80~99%的透明树脂;占该组合物的总重量的0.5~10%的颗粒状高分子粒子;及占该组合物的总重量的0.1~5%的添加剂;藉该颗粒状高分子粒子的光扩散调控机制以调控光的折射,可增加太阳光电池接收到光线的几率,进而提高该电池的光转换效率。
【专利说明】太阳光电池模组用封装膜组合物

【技术领域】
[0001] 本发明是有关于一种太阳光电池模组用封装膜组合物;特别是有关于一种含有颗 粒状高分子粒子,可透过光扩散机制调控光的折射,藉以增加太阳光电池接收光线的几率, 进而提高该电池的光转换效率的太阳光电池模组用封装膜组合物。

【背景技术】
[0002] 太阳光电池是一种可将太阳光转换成电能的结构。大约在1970年代,人们开始 利用透明树脂进行模组封装来阻隔空气及水气对太阳光电池的影响,并降低该电池的损坏 率,藉以增加产业上的实用性。
[0003] 常见的透明树脂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)树脂、聚乙烯醇缩丁醛(PVB) 树脂及具高光穿透率的热塑性聚烯烃树脂等,其中乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂具有成本 低与光穿透率佳等优点,是目前被广泛使用于太阳光电池的一种封装材料,另外,亦有采用 其他透明树脂的技术方案,如US2012260975A1专利是采用热塑性压克力弹性体树脂,其透 过高光穿透率、低雾性及不需添加紫外光吸收剂的特性,可提高太阳光电池接收光线的几 率,同时强调其不会因高温高湿造成醋酸基解离,可确保模组的寿命。
[0004] 但是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)存在容易受到紫外光(UV)光和/或热的破坏 而降低寿命的问题,为了解决此问题,US6093757、W006093936、JP2000183382、US7368655、 EA0001908、及US5447576等专利提出包括添加紫外光吸收剂以提高透明树脂的耐UV性、添 加热安定剂以改善透明树脂的耐热劣解性,和/或添加如过氧化物的树脂促进剂以使透明 树脂快速硬化且不会形成光酸等解决方案,然而在提高透明树脂的耐紫外光及耐热性后, 却也因添加剂会吸收某些波长的光源,降低太阳光电池接收光的几率,造成封装后的太阳 光电池具有光转换效率降低的问题。为了追求低成本与高效能,藉由改善封装膜以提升太 阳光电池的效能乃是目前产业的需求。


【发明内容】

[0005] 本发明的目的在于提供一种可增加太阳光电池模组接收光线的几率,进而提高该 电池的光转换效率的太阳光电池模组用封装膜组合物。
[0006] 为达上述目的,本发明提供了一种太阳光电池模组用封装膜组合物,其中包括:占 该组合物的总重量的80?99%的透明树脂;占该组合物的总重量的0. 5?10%的颗粒状高 分子粒子;及占该组合物的总重量的〇. 1?5%的添加剂。
[0007] 本发明的太阳光电池模组用封装膜组合物,藉所述颗粒状高分子粒子的光扩散机 制调控光的折射,进而增加太阳光电池接收到光线的几率,以提高该电池的光转换效率。

【专利附图】

【附图说明】
[0008] 图1为本发明应用于太阳光电池模组的示意图。
[0009] 100太阳光电池模组
[0010] 1 透明前板
[0011] 2 背板
[0012] 3 太阳光电池
[0013] 4 封装膜

【具体实施方式】
[0014] 本发明为达到上述及其他目的,其所采取的技术手段、元件及其功效,现采用较佳 实施例并配合【专利附图】
附图
【附图说明】如下。
[0015] 如图1所示,本发明的太阳光电池模组用封装膜组合物可应用于太阳光电池模 组100,其中包括:占该组合物的总重量的80?99%的透明树脂;占该组合物的总重量的 0. 5?10%的颗粒状高分子粒子;及占该组合物的总重量的0. 1?5%的添加剂。组合物中 各组分之和为100%。与已知的太阳光电池模组用封装膜相较,本发明因添加该颗粒状高分 子粒子,利用光扩散机制调控光的折射,进而增加太阳光电池接收到光线的几率,故能提高 该电池的光转换效率。下文将详予说明。
[0016] 图1为本发明一实施例中模组结构示意图,由上至下依序为透明前板(玻璃前板) 1、 封装膜4、太阳光电池3、封装膜4、及背板2。透明前板1、背板2及封装膜4可有效保护 如太阳光电池3等封装的元件,并可避免该电池受空气或水气影响。本发明主要提供该封 装膜4的组合物,藉以增加太阳光电池接收到光线的几率,进而提高该电池的光转换效率。 [0017] 透明树脂为该组合物的基材,占该组合物的总重量的80?99%,可选用具有良好 透光率及雾度的材料,例如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)树脂或聚乙烯醇缩丁醛(PVB) 树脂或热塑性压克力弹性体树酯或具高光穿透率的热塑性聚烯烃树脂等。所述乙烯-醋酸 乙烯酯共聚物树脂以含有20?40重量%的醋酸乙烯基为最佳。所述热塑性压克力弹性体 树脂是指由双炭段式(adiblock(A-B)type)或三炭段式(triblock(A-B-A)types)共聚合 物所构成;其组成物可以是聚(甲基丙烯酸甲酯-炭段-异戊二烯)(P〇ly(methylmethacry late-b-isoprene))、聚(甲基丙烯酸甲酯-炭段-丁二烯)(poly(methylmethacrylate-b-b utadiene))、聚(甲基丙烯酸甲酯-崁段-异戊二烯-崁段-甲基丙烯酸甲酯)(poly(meth ylmethacrylate-b-isoprene-b-methylmethacrylate))、聚(甲基丙烯酸甲酯-炭段-丁二 烯-炭段-甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylate-b-butadiene-b-methylmethacry late))、聚(甲基丙烯酸甲酯-崁段-异戊二烯/ 丁二烯-崁段-甲基丙烯酸甲酯)(poly( methylmethacrylate-b-isoprene/butadiene-b-methylmethacrylate))、聚甲基丙烯酸甲 酯基团(polymethylmethacrylateblocks)及乙烯基-富聚异戊二烯基团键结(avinyl bondedrichpolyisopreneblock)。所述热塑性压克力弹性体树脂可含有20?60重量°/〇 的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),其中以含有30?50重量%的聚甲基丙烯酸甲酯为佳。
[0018] 颗粒状高分子粒子是均匀混掺于透明树脂中,占所述组合物的总重量的0. 5? 10%,可为压克力类高分子,以聚丙烯酸酯树脂(polyacrylateresin)及衍生的共聚合物所 构成为佳;其可为球状的颗粒,且粒径最好介于3um至300um之间,粒径过高,则穿透率下 降。粒径过低,则效率增益较差。且其折射率可介于1.4?1.55之间,折射率过低,则光扩 散性较差。折射率过高,则穿透率下降。该颗粒状高分子粒子具有良好的分散性,易与透明 树脂混练均匀,不易有粒子聚集的现象产生;且该颗粒状高分子粒子直接与透明树脂进行 混练加工,不需额外的加工程序及设备,可简化工艺并降低成本。
[0019] 添加剂依需求添加于透明树脂中,占所述组合物的总重量的0. 1?5%,可为各类 已知用于太阳光电池模组封装材的树脂促进剂、树脂热安定剂及紫外光吸收剂中的一种或 二种以上混合而成,可增加所述组合物的寿命,并可改善封装工艺的加工性。为方便说明, 兹举例说明如下。
[0020] 树脂促进剂可为过氧化物,例如过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、2, 5-二甲 基-2, 5-二(叔丁基过氧基)己烷、1,1-二(叔丁基过氧基)-3, 3, 5-三甲基环己烷中的一 种或二种以上混合而成,其受热可产生自由基使EVA交联,进而使热塑性的透明树脂变为 热固性,这样一来,封装后的透明树脂将不会因热变性,可有效保护如太阳光电池等封装的 元件,并避免受空气或水气影响。
[0021] 树脂热安定剂可为二丁基羟基甲苯、癸二酸双(2, 2, 6, 6-四丁基-4-哌啶基)酯 中的一种或二种以上混合而成,其可稳定EVA因受热或照射紫外光而断键所产生的自由 基,避免这些自由基与EVA的骨架继续反应并将其切成小段。
[0022] 紫外光吸收剂可为二苯甲酮、苯并三唑基、三嗪系及水杨酸酯系的一种或二种以 上混合而成,其可将紫外光转换成热能型式放出,进而避免EVA受紫外光影响而造成劣化 断链的现象。
[0023] 为了让本发明的上述及其他目的、特征及优点能更浅显易懂,兹以下列实施例详 细说明:
[0024] 实施例1
[0025] 取1000g的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)(购自杜邦的D250,VA含量28%)树 月旨,与30g的添加剂置入双螺杆混练机中进行混练与造粒,而后再与10g的颗粒状高分子粒 子(购自理研的MX-1000,粒径lOum)置入双螺杆混练机中混练造粒并压制成膜(此时可量 测封装膜的光穿透率),接着取单晶硅太阳光电池片,以太阳光模拟器量测电池封装前的光 转换效率;待量测完成后,依照图1所示的太阳光电池模组的结构进行堆迭,依序为透明前 板(玻璃前板)1、封装膜4、太阳光电池3、封装膜4及背板2,堆迭完成后置入层压机中进行 模组的封装,封装完成后再以太阳光模拟器量测电池封装后的光转换效率,其量测值如表1 所示。
[0026] 实施例2
[0027] 实施例2的制作过程大致与实施例1相同,其与实施例1的差别在于采用30g的 颗粒状高分子粒子,其电池封装前后的光转换效率量测如表1所示。
[0028] 实施例3
[0029] 取1000g的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)(购自杜邦的D250,VA含量28%)树 月旨,与30g的添加剂置入双螺杆混练机中进行混练与造粒,而后再与10g的颗粒状高分子粒 子(购自理研的MX-3000,粒径30um)置入双螺杆混练机中混练造粒并压制成膜,接着取单 晶硅太阳光电池片,以太阳光模拟器量测电池封装前的光转换效率;待量测完成后,依照图 1所示的太阳光电池模组的结构进行堆迭,依序为透明前板(玻璃前板)1、封装膜4、太阳光 电池3、封装膜4及背板2,堆迭完成后置入层压机中进行模组的封装,封装完成后再以太阳 光模拟器量测电池封装后的光转换效率,其量测值如表1所示。
[0030] 实施例4
[0031] 实施例4的制作过程大致与实施例3相同,其与实施例3的差别在于采用30g的 颗粒状高分子粒子,其电池封装前后的光转换效率量测如表1所示。
[0032] 实施例5
[0033] 取1000g的热塑性压克力弹性体树脂(购自Kuraray的LA2140e,PMMAblock含 量20%),与10g的颗粒状高分子粒子(购自理研的MX-1000,粒径10um)置入双螺杆混练机 中进行混练造粒并压制成膜,接着取单晶硅太阳光电池片,以太阳光模拟器量测电池封装 前的光转换效率;待量测完成后,依照图1所示的太阳光电池模组的结构进行堆迭,依序为 透明前板(玻璃前板)1、封装膜4、太阳光电池3、封装膜4及背板2,堆迭完成后置入层压机 中进行模组的封装,封装完成后再以太阳光模拟器量测电池封装后的光转换效率,其量测 值如表1所示。
[0034] 实施例6
[0035] 实施例6的制作过程大致与实施例5相同,其与实施例5的差别在于采用30g的 颗粒状高分子粒子,其电池封装前后的光转换效率量测如表1所示。
[0036] 实施例7
[0037] 取1000g的热塑性压克力弹性体树脂(购自Kuraray的LA2140e,PMMAblock含量 20%),与10g的颗粒状高分子粒子(购自理研的MX-300,粒径3um)置入双螺杆混练机中混 练造粒并压制成膜,接着取多晶硅太阳光电池片,以太阳光模拟器量测电池封装前的光转 换效率;待量测完成后,依照图1所示的太阳光电池模组的结构进行堆迭,依序为透明前板 (玻璃前板)1、封装膜4、太阳光电池3、封装膜4及背板2,堆迭完成后并置入层压机中进行 模组的封装,封装完成后再以太阳光模拟器量测电池封装后的光转换效率,其量测值如表1 所示。
[0038] 实施例8
[0039]取 1000g的压克力树脂(购自Kuraray的LA2140e,PMMAblock含量 20%),与 10g 的颗粒状高分子粒子(购自理研的MX-3000,粒径30um)置入双螺杆混练机中混练造粒并 压制成膜,接着取多晶硅太阳光电池片,以太阳光模拟器量测电池封装前的光转换效率;待 量测完成后,依照图1所示的太阳光电池模组的结构进行堆迭,依序为透明前板(玻璃前板) 1、封装膜4、太阳光电池3、封装膜4及背板2,堆迭完成后置入层压机中进行模组的封装,封 装完成后再以太阳光模拟器量测电池封装后的光转换效率,其量测值如表1所示。
[0040] 比较例1
[0041]取市售的EVA(购自国新科技股份有限公司的KhtcEVA),其封装前后的效率量测 如表1所示。
[0042] 比较例2
[0043] 取市售的热塑性压克力弹性体树酯(购自Kuraray的LA2140e,PMMAblock含量 20%),其封装前后的效率量测如表1所示。
[0044]表1
[0045]

【权利要求】
1. 一种太阳光电池模组用封装膜组合物,其中包括: 占该组合物的总重量的80?99%的透明树脂; 占该组合物的总重量的〇. 5?10%的颗粒状高分子粒子;及占该组合物的总重量的 0. 1?5%的添加剂。
2. 如权利要求1所述的太阳光电池模组用封装膜组合物,其中所述透明树脂为乙 烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂或热塑性压克力弹性体树脂或聚乙烯醇缩丁醛树脂或具高光 穿透率的热塑性聚烯烃树脂。
3. 如权利要求2所述的太阳光电池模组用封装膜组合物,其中所述乙烯-醋酸乙烯酯 共聚物树脂含有20?40重量%的醋酸乙烯基。
4. 如权利要求2所述的太阳光电池模组用封装膜组合物,其中所述热塑性压克力弹 性体树脂是指由双崁段式或三崁段式共聚合物所构成;其组成物可以是聚(甲基丙烯酸甲 酯-崁段-异戊二烯)、聚(甲基丙烯酸甲酯-崁段-丁二烯)、聚(甲基丙烯酸甲酯-崁段-异 戊二烯-崁段-甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯-崁段-丁二烯-崁段-甲基丙烯 酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯-崁段-异戊二烯/ 丁二烯-崁段-甲基丙烯酸甲酯)、聚甲 基丙烯酸甲酯基团及乙烯基-富聚异戊二烯基团键结。
5. 如权利要求4所述的太阳光电池模组用封装膜组合物,其中所述热塑性压克力弹性 体树脂含有30?50重量%的聚甲基丙烯酸甲酯。
6. 如权利要求1所述的太阳光电池模组用封装膜组合物,其中所述颗粒状高分子粒子 为压克力类高分子所构成。
7. 如权利要求6所述的太阳光电池模组用封装膜组合物,其中所述压克力类高分子是 由聚丙烯酸酯树脂及衍生的共聚合物所构成。
8. 如权利要求6所述的太阳光电池模组用封装膜组合物,其中所述颗粒状高分子粒子 为球状的颗粒,且粒径介于3um?300um之间。
9. 如权利要求6所述的太阳光电池模组用封装膜组合物,其中所述颗粒状高分子粒子 的折射率介于1. 4?1. 55之间。
10. 如权利要求1所述的太阳光电池模组用封装膜组合物,所述添加剂为树脂促进剂、 树脂热安定剂及紫外光吸收剂中的一种或二种以上混合而成。
11. 如权利要求10所述的太阳光电池模组用封装膜组合物,其中所述树脂促进剂为过 氧化物。
12. 如权利要求11所述的太阳光电池模组用封装膜组合物,其中所述树脂促进剂为过 氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、2, 5-二甲基-2, 5-二(叔丁基过氧基)己烷、1,1-二(叔丁 基过氧基)-3, 3, 5-三甲基环己烷中的一种或二种以上混合而成。
13. 如权利要求10所述的太阳光电池模组用封装膜组合物,其中所述树脂热安定剂为 二丁基羟基甲苯、癸二酸双(2, 2, 6, 6-四丁基-4-呱啶基)酯中的一种或二种以上混合而 成。
14. 如权利要求10所述的太阳光电池模组用封装膜组合物,其中所述紫外光吸收剂为 二苯甲酮、苯并三唑基、三嗪系及水杨酸酯系的一种或二种以上混合而成。
【文档编号】C08K5/14GK104448512SQ201310425070
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2013年9月17日
【发明者】叶清正, 陈明宏, 王荣昌, 陈韦儒, 关旻宗, 王思淋 申请人:国新科技股份有限公司
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