背接触型太阳能电池模块的制作方法

背接触型太阳能电池模块的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种背接触型太阳能电池模块，其中，其包括：背板；电路板，该电路板层叠于所述背板上并且在表面具有布线图案；带有绝缘层的密封材料，该带有绝缘层的密封材料层叠于所述电路板上，并且由绝缘膜与设于所述绝缘膜的两面的一对密封材料层构成，并且具有贯通孔；背接触型单元，该背接触型单元形成于所述带有绝缘层的密封材料上并且在背面具有单元电极；透明密封材料，该透明密封材料以覆盖所述带有绝缘层的密封材料和所述背接触型单元的方式进行层叠；透明基材，该透明基材层叠于所述透明密封材料上；以及导电性膏，该导电性膏设于所述贯通孔并且将所述单元电极与所述布线图进行电连接和物理连接。
【专利说明】背接触型太阳能电池模块

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种使用了背接触型太阳能电池单元的太阳能电池模块(背接触型太阳能电池模块)，特别是涉及一种使用于背接触型太阳能电池模块中的材料。
[0002]本申请基于2012年3月30日向日本提出的“特愿2012-080915号”申请、以及2012年11月26日向日本提出的“特愿2012-258021号”申请而要求优先权，在此，将其内容援引到本申请中。

【背景技术】
[0003]太阳能电池，构成直接将太阳光的能量转换成电的太阳光发电系统的心脏部位，由半导体形成。
[0004]另外，在太阳能电池的使用中，并不是以太阳能电池元件(单元(cell))单体的原本状态直接使用，为了长期保护太阳能电池元件，通常使用在各种封装构件中封装有以串联或并联方式布线的几块?几十块太阳能电池元件而成的组件(unit)。
[0005]将嵌入上述封装构件中的组件称为太阳能电池模块。通常在太阳能电池模块中的面向太阳光的面，以前面玻璃覆盖、并通过由热塑性塑料形成的填充材料来填充间隙。
[0006]并且，太阳能电池模块的背面，通过以具有耐热性、耐湿性、耐水性和耐气候性的塑料材料等形成的板(背板)来进行保护。
[0007]由于太阳能电池模块是在屋外使用，因此，对其结构部件、结构部件的材质和构造等方面，要求有充分的耐热性、耐气候性、耐水性、防湿性、耐风压性、耐光性、耐降雹性、耐药品性、防湿性、防污性、光反射性和光扩散性、以及其它各种特性。
[0008]作为太阳能电池元件，例如，使用晶体硅太阳能电池元件。太阳能电池模块，是依次层叠表面保护板层、填充材料层、作为光电动势元件的太阳能电池元件、填充材料层和背面保护板层等，并且利用通过抽真空进行加热压合的层压法(真空层压)等进行制造而成。
[0009]现在主流的太阳能电池元件在使用硅晶体。
[0010]以往的太阳能电池中，在接受太阳光的受光面设有η型电极，在背面设有P型电极。
[0011]在受光面上设有的η型电极，对电流的取出而言是必不可少的。另一方面，太阳光不射入η型电极下设有的基板上。因此，在太阳光未射入的部分不发电。因此，当受光面上设有的电极的面积大时，太阳能电池的光电转化效率降低。此外，将因上述受光面上设有的电极而造成的光损耗称为阴影损耗。
[0012]将在受光面上没有电极、在背面形成有P型电极和η型电极的太阳能电池称为背面电极型太阳能电池或背接触型单元等。该类型的太阳能电池(背接触型太阳能电池)，不存在因电极所造成的阴影损耗，而能够将射入受光面的太阳光100%纳入太阳能电池内。因此，在原理上能够实现高的光电交换效率(专利文献I?3)。
[0013]在图3中示出了具有通常结构的背接触型太阳能电池模块中的剖面图的一个实例。
[0014]在图3所示的太阳能电池模块100中，从受光面(表面)开始依次层叠有前面玻璃8、透明密封材料1、背接触型单元9、透明密封材料I’、电绝缘层10、电路板(基膜)3、背板4。另外，通过将焊锡或银膏6连结于背接触型单元9的背面上设有的单元电极5与电路板3的表面上图案化而成的金属箔7之间，能够取出电力。
[0015]作为太阳能电池模块100的有代表性的制造方法，有如下方法:在前面玻璃8上依次层叠有透明密封材料1、背接触型单元9、透明密封材料I’、电绝缘层10、电路板3和背板4后，利用通过抽真空而进行加热压合的层压法等通常的成型方法，使上述各层一体化成型，由此制造太阳能电池模块。
[0016]如上所述，在以往的背接触型单元用的电路板中，需要在图案化的金属箔上配置电绝缘层(ILD:层间介电质(Inter Layer Dielectrics))。该ILD被称为阻焊层。但是，由于ILD的材料价格昂贵且ILD需要某种程度的厚度，因此，以往的背接触型太阳能电池模块的制造成本，会高于以往的受光面和背面的双面上均具有电极的太阳能电池模块。
[0017]并且，在ILD的形成中，很多情况下在ILD的印刷后需要进行热交联或UV交联的工序。特别是热交联的工序，通常是在100°c至160°C下进行10分钟至60分钟。
[0018]因此，在该热交联的工序中，存在引发如下问题的可能性:因费时间而生产效率降低，因用于热交联的加热而促进了绝缘层之外的原料的热老化或者导致模块发生翘曲，或者因热收缩而导致尺寸精度变差等。
[0019]现有技术文献
[0020]专利文献
[0021]专利文献1:日本特开2005-11869号公报
[0022]专利文献2:日本特开2010-212630号公报
[0023]专利文献3:日本特开2011-159748号公报


【发明内容】

[0024]发明要解决的课题
[0025]本发明的课题是，在具有高光电效率的晶体系太阳能电池中的背接触型太阳能电池模块用的电路板的上面，设置作为中间层的绝缘膜，而不设置通常在印刷布线板中采用的以涂布印刷方式形成的电绝缘层(ILD)，由此，省略ILD印刷后所必需的热交联工序，提高背接触型太阳能电池模块的生产效率，并进一步提高背接触型太阳能电池模块的绝缘性。
[0026]另外，基于此，本发明的课题是提供一种太阳能电池模块，其具备用以保护太阳能电池模块各结构要素的各种特性，能够以通用的方法进行成型和加工，能够以低成本制造，并且具有优良的安全性和耐久性，特别是具有稳定的高电力转换效率。
[0027]解决课题的方法
[0028]作为解决上述课题的方法，本发明的背接触型太阳能电池模块具有如下结构。
[0029]另外，在此后的说明中，用语“表面(受光面)”的意思是指在太阳能电池模块使用时朝向太阳方向的面，用语“背面”的意思是指朝向与表面(受光面)相反方向的面。
[0030]本发明的一个方案的背接触型太阳能电池模块，其包括:背板；电路板，该电路板层叠于所述背板上并且在表面具有布线图案；带有绝缘层的密封材料，该带有绝缘层的密封材料层叠于所述电路板上，并且由绝缘膜与设于所述绝缘膜的两面的一对密封材料层构成，并且具有贯通孔；背接触型单元，该背接触型单元形成于所述带有绝缘层的密封材料上并且在背面具有单元电极；透明密封材料，该透明密封材料以覆盖所述带有绝缘层的密封材料和所述背接触型单元的方式进行层叠；透明基材，该透明基材层叠于所述透明密封材料上；以及导电性膏，该导电性膏设于所述贯通孔并且将所述单元电极与所述布线图进行电连接和物理连接。
[0031]前述绝缘膜可以是白色膜、黑色膜或着色膜。
[0032]前述绝缘膜可以至少含有能够与密封材料树脂热熔合的聚丙烯(均聚、无规、嵌段)、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺膜或聚乙烯。
[0033]前述布线图案可以是铝箔或铜箔。
[0034]前述透明基材可以是玻璃板。
[0035]前述背板可以是白色。
[0036]发明效果
[0037]基于上述本发明的一个方案的背接触型太阳能电池模块，使用在受光面没有电极而在背面形成有P型电极和η型电极的背接触型的单晶硅型太阳能电池单元、背接触型的多晶硅型太阳能电池单元或背接触型的异质结晶体(所谓三洋电机的“HIT”)硅型太阳能电池单元来形成太阳能电池模块。因此，设于相邻的太阳能电池单元的背面的电极能够彼此连接。因此，能够容易地串联连接多个太阳能电池单元。
[0038]另外，当太阳能电池单元的形状是已切除角部的四角形时，则在纵横方向并列设置而成的4个太阳能电池单元所包围的部分会形成有间隙。由于该间隙起到缓冲空间的作用，因此能够防止因太阳能电池单元的热膨胀收缩等所造成的太阳能电池模块的疲劳破坏(fatigue failure)现象。
[0039]另外，当绝缘膜是白色膜、黑色膜或着色膜的情况下，能够使太阳能电池模块内部设有的电路板的布线不会被看到。
[0040]进而，不仅为了通过着色成不同的颜色而获得不同的外观，而且，作为着色膜也可以使用高反射片或棱镜片，以便通过使穿过相邻太阳能电池单元彼此的间隔而未被太阳能电池单元的表面(受光面)吸收的光经过着色膜反射而被吸收于太阳能电池单元的表面(受光面)来提高太阳能电池模块的发电效率。
[0041]另外，当布线图案是铝箔或铜箔时，与导电性塑料膜或导电性膏等相比，加工更容易。因此，能够以低成本制造太阳能电池模块。
[0042]另外，当透明基材是玻璃板时，由于玻璃板与膜状或板状的透光性树脂相比刚性高，因此能够保护太阳能电池模块的表面，并且能够提高太阳能电池模块的刚性。
[0043]另外，与膜状或板状的透光性树脂相比，玻璃板的光透过率高，因此能够有效地利用太阳光。
[0044]另外，与膜状或板状的透光性树脂相比，玻璃板的热膨胀率低，因此，由透明基材的热膨胀和热收缩等引起的太阳能电池单元和内部连接线(interconnector)的疲劳小。
[0045]另外，当背板是白色时，射入邻接的太阳能电池单元的间隙的太阳光，能够通过在白色的背板上反射、在太阳能电池模块表面上反射，从而射入太阳能电池单元。该结果抑制了太阳光的损耗。即，能够有效地利用太阳光。因此，能够提高太阳能电池模块的发电效率。
[0046]在此，白色背板的白色部分，可以通过白色膜来形成，也可以通过涂装成白色而形成，还可以在膜的上面层叠白色的膜而形成，或者也可以通过白色玻璃或白色树脂板来形成。并且，为了获得与白色的背板同样的效果，布线侧密封材料也可以含有白色颜料。另一方面，若在单元侧密封材料中加入白色颜料，则存在着色树脂绕回于单元前面而遮档光的可能性，因此不优选。
[0047]如上所述，基于上述本发明的一个方案的背接触型太阳能电池模块，能够获得各种物理性质优良且具有高生产效率和成本性能的太阳能电池模块。

【专利附图】

【附图说明】
[0048]图1是表示本发明的一个实施方式的背接触型太阳能电池模块的结构的一个实例的剖面图。
[0049]图2是图1所示的背接触型太阳能电池模块中的带有绝缘层的密封材料的剖面图。
[0050]图3是具有通常结构的以往类型的背接触型太阳能电池模块中的剖面图的一个实例的图。

【具体实施方式】
[0051]下面，参照附图详细说明本发明的一个实施方式。
[0052]图1是表示本发明一个实施方式的背接触型太阳能电池模块的结构的一个实例的剖面图。图2是图1所示的背接触型太阳能电池模块中的带有绝缘层的密封材料的剖面图。
[0053]如图1和图2所示，本发明的一个实施方式的背接触型太阳能电池模块101，其构成为:背板4 ;层叠于背板4上且在表面有金属箔等的布线图案7的电路板3 ;层叠于电路板3上、由绝缘膜2c与设于绝缘膜2c表面的单元侧密封剂2a、设于绝缘膜2c的背面的电路板侧密封材料2b所构成、且具有贯通孔11的带有绝缘层的密封材料2 ;形成于带有绝缘层的密封材料2上、且在背面具有从设置于背面的P型电极和η型电极取出电子的单元电极5的背接触型单元9 ;以覆盖带有绝缘层的密封材料2和背接触型单元9的方式进行层叠的透明密封材料I ;层叠于透明密封材料I上的前面玻璃等的透明基材8 ;以及，设于贯通孔11、且将单元电极5与布线图案7进行电连接和物理连接的焊锡或银膏等的导电性膏6。
[0054]本发明的一个实施方式的背接触型太阳能电池模块中使用的透明基材8，需要具有下述各种功能:光线透过率良好，经过长期(约20年)仍有优良耐气候性且光线透过率的降低较少，难以附着尘埃等，难以刮伤，以及水蒸气透过率极少等。作为透明基材8的材质，通常是玻璃，也可以是丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、硅树脂、氟系树脂、或者以这些树脂膜作为组分(构成物)含有的复合膜等。
[0055]本发明的一个实施方式的背接触型太阳能电池模块中使用的透明密封材料1，需要具有如下各种功能:太阳光线的透过率高，透明密封材料I的物理性质不发生诸如经长期屋外放置等而导致光线透过率降低等之类的变化，绝缘耐受性高，不腐蚀其它材料，以及不因外部条件的急剧变化等而发生树脂龟裂和界面剥离等。透明密封材料I的材质，例如，优选聚乙烯醇缩丁醛(PVB)树脂、硅树脂、氯乙烯树脂或聚氨酯树脂等。
[0056]作为透明密封材料I的材质，具体而言，优选使用EMMA、EAA、离聚物或聚丙烯等的烯烃类型等的透明型树脂，特别优选乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)树脂。
[0057]透明密封材料I的厚度，优选为100 μ m以上且1000 μ m以下的范围。若透明密封材料I的厚度低于100 μ m，则太阳能电池单元存在产生裂纹(破碎)的问题；若透明密封材料I的厚度超过1000 μ m，则生产成本会高涨。
[0058]带有绝缘层的密封材料2，基本上是由单元侧的密封材料层2a/绝缘膜2c/电路板侧的密封材料层2b的3层所构成。
[0059]在密封材料层与绝缘膜之间也能够设置底涂层(anchor coat)或粘接剂层。
[0060]另外，优选带有绝缘层的密封材料2的总厚度为100 μ m以上且1000 μ m以下的范围。若带有绝缘层的密封材料2的总厚度低于100 μ m，则得不到充分的隐蔽性或者充分的提高发电效率的效果，另外，太阳能电池单元产生裂纹的可能性高。
[0061]若带有绝缘层的密封材料2的总厚度超过1000 μ m,则生产成本会高涨。
[0062]另外，为了在后续工序中采用焊锡或银膏等连接单元电极与电路板的布线图案，在实施层压前，需要开通用以导通在带有绝缘层的密封材料2中的单元电极的接点部分的孔(贯通孔)。
[0063]单元侧的密封材料层2a需要与透明密封材料I坚固地进行粘合，电路板侧的密封材料层2b需要与电路板3中使用的基膜坚固地进行粘合。从满足这些条件的组合中适当选定单元侧的密封材料层2a和电路板侧的密封材料层2b。
[0064]作为单元侧的密封材料层2a的原料，能够使用以往的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)、离聚物、聚丙烯等的烯烃类型、PVB (聚乙烯醇缩丁醛)或硅树脂等的透明类型。
[0065]单元侧的密封材料层2a的厚度，优选为10 μ m以上且500 μ m以下的范围。若单元侧的密封材料层2a的厚度低于10 μ m,则无法弥补单元等的段差(高低差异)而起不到作为填充材料的功能。另外，若单元侧的密封材料层2a的厚度超过500 μ m,则生产成本会高涨。
[0066]电路板3侧的密封材料层2b的原料，除了以往的EVA系密封材料、EMMA、EAA、离聚物、聚丙烯等的烯烃类型、PVB (聚乙烯醇缩丁醛)、硅树脂等以外，也可以是与使用电路板3的基膜坚固地进行粘合的能够热熔合的热塑性树脂或热封材料。
[0067]电路板侧的密封材料层2b的厚度,优选为I μ m以上且500 μ m以下的范围。若电路板侧的密封材料层2b的厚度低于I μ m，则无法弥补布线图案的段差(高低差异)。另外，若电路板侧的密封材料层2b的厚度超过500 μ m，则生产成本会高涨。
[0068]作为绝缘膜2c，能够使用拉伸聚酯膜、拉伸聚酰胺膜、氟膜或聚酰亚胺膜。
[0069]另外，作为绝缘膜2c，也可以使用与密封材料树脂能够热熔合的聚丙烯(均聚、无规、嵌段)或聚乙烯(高密度、中密度)等形成的熔点比较高的烯烃系膜。另外，该膜也可以单一或两者以上地含有前述树脂。若膜与密封剂是可热熔融的，则在膜上无需底涂层或粘接剂从而能够实现成本降低。
[0070]另外，作为绝缘膜2c，为了使太阳能电池模块的内侧所配置的电路板的布线不会看到，也可以使用白色或黑色等的着色膜。另外，作为绝缘膜2c也可以使用高反射膜或棱镜片，以便通过使穿过邻接的太阳能电池单元的间隙的光经绝缘膜2c进行反射而吸收于太阳能电池的电池单元的表面来提高太阳能电池的发电效率。
[0071]绝缘膜2c的厚度，优选为3μπι以上且200μπι以下的范围。若绝缘膜2c的厚度低于3 μ m，则得不到充分的绝缘性能。另外，若绝缘膜2c的厚度超过200 μ m,则生产成本会高涨。
[0072]作为绝缘膜2c的绝缘性能，要求JIS-Z-3197中的I X 101° Ω -cm以上的绝缘体积电阻值。
[0073]另外，带有绝缘层的密封材料2也可以构成为如下三层:作为成分的树脂中的至少一者的熔点为120°C以下的低熔点的单元侧的密封材料层2a ;作为成分的树脂中的至少一者的熔点为130°C以上的高熔点的绝缘膜2c ;以及作为成分的树脂中的至少一者的熔点为120°C以下的低熔点的电路板侧的密封材料层2b。
[0074]在通常的真空层压的条件为130°C以上且160°C以下的温度实施真空层压时，作为低熔点的单元侧的密封材料层2a和电路板侧的密封材料层2b各自进行熔解。另一方面，高熔点的绝缘膜2c不进行熔解。因此，即使杂质混入带有绝缘层的密封材料2中，也能保持绝缘膜2c的膜厚(S卩，由于绝缘膜2c的膜厚不会变薄的缘故)，能确保带有绝缘层的密封材料2的绝缘性。
[0075]因此，真空层压时，即使单元侧的密封材料层2a和电路板侧的密封材料层2b中存在杂质，也能够减少带有绝缘层的密封材料2的绝缘性的降低、或者减少单元电极5与布线图案7发生短路的不良现象。另外，由于无需形成用以确保绝缘性的电绝缘层(ILD)，与形成电绝缘层(ILD层)的现有技术相比，能够防止生产成本的高涨。
[0076]另外，带有绝缘层的密封材料2，也可以是通过挤出层压方式形成的层叠体。
[0077]作为金属箔等的表面上有布线图案7的电路板3，是使用将拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯(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亚胺膜等的耐热膜作为基膜在表面上以金属箔等形成有电路图案的板。
[0078]作为形成布线图案7的导电性材料，由于易加工且低成本，所以经常使用金属箔特别是铜箔或铝箔等。作为形成布线图案7的导电性材料，也能够使用导电性塑料膜或导电膏等。
[0079]作为布线图案7进行图案化的方式，能够使用基于金属箔的蚀刻的方法、基于金属糊剂的印刷的方法、或者金属箔的冲压加工的方法等。
[0080]本发明的一个实施方式的背接触型太阳能电池模块，基于保护背面等目的，也可以具有塑料膜等的背板4。
[0081]本发明的一个实施方式的背接触型太阳能电池模块的背板4中使用的塑料膜的原料，能够适当选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等的聚酯膜、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等的聚烯烃膜、聚苯硫醚(PPS)、聚酰胺等的膜、或聚氟乙烯(PVF)等。
[0082]作为背板4，可以以单层使用这些塑料膜，而作为通常的背板，可以举出由氟树脂/PET/氟树脂的三层构成的背板、以及由耐水解PET/PET/底涂层的三层构成的背板。
[0083]根据需要，按所要求的品质，例如，也可以将用于防湿的铝箔或蒸镀膜等施加到背板4。
[0084]此外，背板4可以与电路板3作为一体来形成，也可以与电路板分开单独形成。
[0085]焊锡或银膏等的导电性膏6，设于单元电极5与金属箔等的布线图案7之间，将两者进行电连接和物理连接。
[0086]导电性膏6除了必须是热熔性的导电性金属以外没有特别的制约，为了低价格且易使用，优选作为导电性膏6使用焊锡或银膏。
[0087]接着，一边参照图1和图2 —边说明本发明的一个实施方式的背接触型太阳能电池模块的制造方法的一个实例。
[0088]首先，采用聚氨酯系粘接剂，以干式层压法贴合作为背板4的PVF膜(25μπι)、作为电路板3用的基膜的PET膜(250 μ m)、以及作为形成布线图案7的金属箔的电解铜箔(35 μ m)。
[0089]进一步采用蚀刻法在电解铜箔的上面进行图案化，形成具有布线图案7的带有电路的背板。
[0090]在带有电路的背板以外，在透明PET膜2c (50 μ m)的两面上通过挤出层压法将EVA系密封材料分别挤出75 μ m，制备带有绝缘层的密封材料2。
[0091]接着，在带有绝缘层的密封材料2中的与太阳能电池单元的背面设有的电极5进行连接的部分开孔。
[0092]接着，重叠于上述带有电路的背板上，进一步将背接触型单元9、透明密封材料I和透明基材8按照该顺序进行配置并通过模块层压机进行模块层压，制备背接触型太阳能电池模块。
[0093]在叠合上述带有电路的背板、背接触型单元9、透明密封材料I以及透明基材8时，在太阳能电池单元的背面与电路板接点部分之间涂布银膏，以使它们在模块层压的加热下进行接合。
[0094]如上所述，本发明一个实施方式的背接触型太阳能电池模块，具有背接触型单元9，其在背面具有从设置于背面的P型电极和η型电极取出电子的单元电极5。
[0095]由此，在上述实施方式的背接触型太阳能电池模块中，邻接的太阳能电池单元的背面设有的电极之间能够彼此连接，因此，无需使内部连接线弯曲。因此，能够防止内部连接线的断线。
[0096]另一方面，在以往的太阳能电池模块中，必须通过使内部连接线弯曲而布线于邻接的太阳能电池单元之间，从而将邻接的两个太阳能电池单元中的一侧受光面上设有的电极与另一侧背面上设有的电极进行连接。因此，存在由构成太阳能电池单元的保护部件或密封材料等的热膨胀收缩引起内部连接线的弯曲部分发生疲劳断线的情况。
[0097]另外，上述实施方式的背接触型太阳能电池模块中，由于受光面没有电极，因此能够在受光面的整个面上接受太阳光。因此，太阳光的损耗少且能够有效地利用太阳光，对太阳能电池模块的外观而言也是优选的。
[0098]另外，上述实施方式的背接触型太阳能电池模块中，通过采用如上所述在太阳能电池单元的背面形成有P型电极和η型电极、且背面设有的电极之间能够彼此连接的背接触型太阳能电池单元，能够使相邻单元之间彼此的间隔形成得小。因此，能够将太阳能电池单元紧密地并列设置。因此，能够提高太阳能电池模块的总体上的发电效率。
[0099]另一方面，以往的太阳能电池模块中，必须通过使内部连接线弯曲而布线于邻接的太阳能电池单元之间，从而将邻接的两个太阳能电池单元中的一侧表面上设有的电极与另一侧背面上设有的电极进行连接。因此，必须使相邻单元之间彼此的间隔形成得大。
[0100]另外，上述实施方式的背接触型太阳能电池模块中，通过采用如上所述在太阳能电池单元的背面形成有P型电极和η型电极、且背面设有的电极之间能够彼此连接的背接触型太阳能电池单元，无需在邻接的太阳能电池单元之间的内部连接线的弯曲布线。因此，在太阳能电池单元的表面和背面上设有的密封材料层无需保护和缓冲内部连接线。因此，能够使太阳能电池单元的密封材料层形成得薄。因此，能够使太阳能电池模块薄型化和轻量化。
[0101]另外，上述实施方式的背接触型太阳能电池模块中，通过采用如上所述在太阳能电池单元的背面形成有P型电极和η型电极、且背面设有的电极之间能够彼此连接的背接触型太阳能电池单元，以无助于发电的部分少的最密状态来纵横并列设置多个太阳能电池单元。因此,能够使太阳能电池的有效发电面积最大。
[0102]另外，并列设置的太阳能电池单元之间彼此的间隔，可预先作为绝缘部分进行隔离，但该隔离部分尽量越小越好，能够减少无助于发电的部分。
[0103]另外，本发明一个实施方式的背接触型太阳能电池模块，其包括:在表面上有布线图案7的电路板3 ;层叠于电路板3上且由绝缘膜2c、绝缘膜2c的表面上设有的单元侧密封剂2a以及绝缘膜2c的背面上设有的电路板侧密封材料2b所构成的带有绝缘层的密封材料2 ;形成于带有绝缘层的密封材料2上、且在背面上具有从背面上设有的P型电极和η型电极取出电子的单元电极5的背接触型单元9。即，在本发明一个实施方式的背接触型太阳能电池模块中，在背接触型太阳能电池单元的背面上配置的单元电极与电路板的表面上设有的布线图案之间，设置有具有绝缘膜、绝缘膜的两面上设有的一对密封材料层的带有绝缘层的密封材料。
[0104]由此，带有绝缘层的密封材料兼备作为密封材料的功能和作为电绝缘层的功能两方面。因此，无需另外设置电绝缘层。因此，与通过需要加热固化的工序的涂布印刷方式在密封材料之外另行设置ILD的情况相比，能够更简单地设置具有高绝缘性的太阳能电池模块。
[0105]实施例
[0106]参照图1和图2说明本发明一个实施方式的背接触型太阳能电池模块的具体实施例，但本发明并不限定于这些实施例。
[0107]〈实施例1>
[0108]首先，作为实施例1，将杜邦(DuPont)社制造的PVF膜“PV2111” (25 μ m)作为背板4、东丽(Toray)制造的一般PET膜“S10” (250 μ m)作为电路板3用的基膜、以及电解铜箔(35 μ m)作为形成布线图案7的金属箔，以使粘接剂干燥后形成有5g/m2厚度的粘接层的方式，使用三井化学制造的双液固化型聚氨酯系粘接剂“A511/A50”通过干式层压法进行贴合。
[0109]进一步在电解铜箔的上面，通过蚀刻法进行图案化，形成具有布线图案7的带有电路的背板。
[0110]在带有电路的背板以外，另行在透明PET膜2c (帝人公司制造的“G2”)(50 μ m)的两面上通过挤出层压法将凸版印刷公司制造的EVA系密封材料“EF1001”分别挤出75 μ m,制备了带有绝缘层的密封材料2 “EVA密封材料(75 μ m) /透明PET (50 μ m) /EVA密封材料(75 μ m) ”。
[0111]接着，在带有绝缘层的密封材料2中的与太阳能电池单元的背面设有的电极5进行连接的部分开孔。
[0112]接着，重叠于上述带有电路的背板上，进一步将背接触型单元9、透明EVA系密封材料I (400 μ m)以及前面玻璃8按照该顺序进行配置，通过模块层压机进行模块层压，制备了背接触型太阳能电池模块。
[0113]在叠合上述带有电路的背板、背接触型单元9、透明EVA系密封材料I (400 μ m)以及前面玻璃8时，以采用模块层压的加热对它们进行接合的方式，在太阳能电池单元的背面与电路板接点部分之间涂布银膏。
[0114]在模块层压中，在145°C进行抽真空3分钟后，在150°C进行加压压制I分钟，在150°C进行加热交联15分钟。
[0115]〈实施例2>
[0116]作为实施例2，除了带有绝缘层的密封材料2的原料存在不同点以外，采用与实施例I同样的结构且同样的操作方法，制备了背接触型太阳能电池模块。
[0117]作为带有绝缘层的密封材料，在白PET “帝人于t: y 7 4 AA (Teijin DuPontFilms)公司制的VW(50 μ m)”的两面，将三井化学底涂剂“TakelacA3210”以干燥后涂布量成为lg/m2的方式形成底涂层后，将EMAA树脂(三井7 ΛS力> (DuPontPolychemical)公司制“二 ■夕 > A N0908C”)通过挤压机(extruder)挤出 50 μ m,制备了带有绝缘层的密封材料2 “EMAA (50 ym)/底涂层(AC)层/白PET (50 ym)/底涂层(AC)层/EMAA (50 μ m) ”。
[0118]〈实施例3>
[0119]作为实施例3，除了带有绝缘层的密封材料2的原料存在不同点以外，采用与实施例I同样的结构且同样的操作方法，制备了背接触型太阳能电池模块。
[0120]作为带有绝缘层的密封材料，在黑PET “帝人于、t: y 7 4 A A (Teijin DuPontFilms)公司制VK(50 μ m)”的两面上，以使干燥后涂布量成为5g/m2的方式涂布双液固化型聚氨酯系干式层压粘接剂(三井化学“A515”)，进行干式层压(DL)后，将夕7 # 'J(Tamapoly)公司制造的离聚物膜“HM52”(50 μ m)贴合于干式层压膜上，制备带有绝缘层的密封材料 2 “HM52 (50 μ m) /DL/ 黑 PET (50 μ m) /DL/HM52 (50 μ m) ”。
[0121]〈实施例4>
[0122]作为实施例4，除了带有绝缘层的密封材料2的原料存在不同点以外，采用与实施例I同样的结构且同样的操作方法，制备了背接触型太阳能电池模块。
[0123]在带有绝缘层的密封材料的制备中，在“试制白烯烃膜(无规PP50%、聚乙烯50%) ”的两面上，通过挤出层压方式将“凸版印刷公司制造的EVA系密封材料EF1001”挤出75 μ m，制备了带有绝缘层的密封材料2“EVA密封剂(75 ym)/白烯烃膜(50 μ m) /EVA密封剂(75 μ m) ”。
[0124]<比较例1>
[0125]作为比较例1，除了作为对应于带有绝缘层的密封材料2的背面侧密封材料是使用与作为表面侧密封材料的透明密封材料I相同的EVA密封材料“EF1001 (200 μ m) ”这方面以外，采用与实施例1同样的结构且同样的操作方法，制备了背接触型太阳能电池模块。
[0126]〈比较例2>
[0127]作为比较例2，除了作为透明密封材料I使用了离聚物密封材料(400 μ m)、且作为对应于带有绝缘层的密封材料2的背面侧密封材料使用了白离聚物密封材料(200 μ m)这方面以外，采用与实施例1同样的结构且同样的操作方法，制备了背接触型太阳能电池模块。
[0128]<评价>
[0129]为了验证由实施例1?4与比较例I和2制备的背接触型太阳能电池模块中的背面侧密封材料的结构的差异所造成的不同效果，针对密封材料生产效率、绝缘性、密封材料的颜色偏差、密封材料的颜色改变、制造成本以及层叠方法6个项目进行实施例1?4与比较例I和2的评价。
[0130]将评价结果示于表I中。表I的评价结果中“◎”表示“极其优秀”、“〇”表示“合格”、“ X ”表示“劣等”、“一”表示“无法评价”。
[0131]表1〈太阳能电池模块评价结果>
[0132]
__实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 比较例I 比较例2
带有绝缘层 EVA _ EMAA ~ 离聚物 EVA ~_
的密封材料透明PET 白PET ■ 黑PET 白烯烃膜透明EVA单白离聚物结构__EYA EMMA 离聚物 EVA___
密封材料生 ~~~~~~
产效率OOOOOX
绝缘性OOOOXX~
1 密封.材料.颜
OOOOX色偏差_______
颜 OOOO XX色改变_______
制造成 ^ O ~ ? ~ ? ~ OOX
刹?弓白勺◎ ◎ ◎ O XX短路_______
[0133]在实施例1中制备的背接触型太阳能电池模块中的带有绝缘层的密封材料(背面侧密封材料)是以透明EVA/透明PET/透明EVA的三层方式构成。因此，无需对表面(受光面)侧的密封材料层的树脂与背面侧密封材料层的树脂进行改换。因此，密封材料的生产效率高。
[0134]对于带有绝缘层的密封材料(背面侧密封材料)由EMAA/白PET/EMAA的三层构成的实施例2、带有绝缘层的密封材料(背面侧密封材料)由离聚物/黑PET/离聚物的三层构成的实施例3、绝缘层密封材料(背面侧密封材料)由EVA/白烯烃膜(PP、PE、EVA)/EVA的三层构成的实施例4、以及密封材料的层结构形成为透明EVA单体的比较例I而言，也都是同样的。
[0135]另一方面，比较例2的密封材料的层结构含有着色为白色的离聚物，因此表面(受光面)侧的密封材料层的树脂与背面侧的密封材料层的树脂进行改换时，需要清除着色加工后的树脂。因此，密封材料的生产效率低。
[0136]另外，在实施例1?3的情况下，在带有绝缘层的密封材料(背面侧密封材料)中作为绝缘层含有PET膜；在实施例4的情况下，在带有绝缘层的密封材料(背面侧密封材料)中作为绝缘层含有白烯烃膜(PP、PE、EVA)。因此，在实施例1?4的情况下，绝缘性均良好。另一方面，在比较例I和2的情况下，在背面侧密封材料中不含有绝缘层。因此，需要在例如电路板表面等另外形成绝缘层。因此，与实施例1?4相比，绝缘性差。
[0137]在实施例1和比较例I的情况下，密封材料层是透明的，因此密封材料的颜色没有偏差。
[0138]在实施例2?实施例4的情况下，绝缘膜是着色膜。因此，不会发生带有绝缘层的密封材料(背面侧密封材料)中的颜色浓淡问题。另一方面，在比较例2的情况下，由于将着色树脂作为挤出树脂使用而形成背面侧密封材料，因此在背面侧密封材料中的树脂层的薄的部分颜色淡。因此，背面侧密封材料中的颜色浓淡现象显著。
[0139]在实施例1?4的情况下，由于单元侧密封材料和电路侧密封材料是透明的，因此只替换绝缘膜的颜色就能够简单地替换背面侧密封材料的颜色。另一方面，在比较例I和2的情况下，为了替换背面侧密封材料的颜色，必须改换表面(受光面)侧的密封材料层的树脂与背面侧密封材料层的树脂。因此，与实施例1?4相比，比较例I和2需要大量间接时间用以替换背面侧密封材料的颜色。因此，与实施例1?4相比，比较例I和2的太阳能电池模块的生产效率降低。
[0140]从其它针对制造成本产生影响的角度来看，在实施例1、实施例4和比较例2的情况下，作为形成背面侧密封材料的树脂，使用了与以往相同的加入交联剂的EVA。因此，挤出时需要使用与通常的挤出机不同的专用机。因此，与其它实施例和比较例相比，实施例1、实施例4和比较例2的太阳能电池模块的制造成本大。
[0141]并且，在比较例2的情况下，作为形成背面侧密封材料的树脂使用了着色树脂。因此，需要充分进行树脂改换时的清除(purge)处理。因此，与其它实施例和比较例相比，t匕较例2的太阳能电池模块的制造成本有可能会变得更高。
[0142]另一方面，在实施例2和3的情况下，作为形成背面侧密封材料的树脂使用了通常的透明的挤出用树脂。因此，挤出时无需特殊的装置。另外，作为绝缘膜使用了通用的着色膜。因此，基于尽量降低太阳能电池模块的制造成本的观点，与其它实施例和比较例相比，更优选实施例2和3。
[0143]根据上述结果，基于本发明实施方式的背接触型太阳能电池模块，能够提供一种太阳能电池模块，其具备用以保护太阳能电池模块各结构要素的各种特性，能够以通用的方法进行成型和加工，能够以低成本制造，具有优良的安全性和耐久性，特别是具有稳定的高电力转换效率。
[0144]工业实用性
[0145]在具有高光电效率的晶体系太阳能电池中的背接触型太阳能电池模块用的电路板的上面，不设置通常的在印刷布线板中采用的以涂布印刷方式形成的绝缘层(ILD)，而是设置作为中间层的绝缘膜，由此，能够提供具有更高绝缘性的绝缘层，进而，能够提供通过使用着色膜而简单地形成的着色密封材料，还能够提供使用这些绝缘层和着色密封材料的太阳能电池模块。
[0146]附图标记的说明:
[0147]100以往的太阳能电池模块；
[0148]101本发明的太阳能电池模块；
[0149]I透明密封材料；
[0150]I’透明密封材料；
[0151]2带有绝缘层的密封材料；
[0152]2a单元侧密封材料；
[0153]2b电路板侧密封材料；
[0154]2c绝缘膜；
[0155]3电路板(基膜)；
[0156]4 背板；
[0157]5单元电极；
[0158]6焊锡或银膏；
[0159]7金属箔等的布线图案；
[0160]8前面玻璃等的透明基材；
[0161]9背接触型单元；
[0162]10电绝缘层；
[0163]11贯通孔。
【权利要求】
1.一种背接触型太阳能电池模块，其特征在于，其包括: 背板； 电路板，该电路板层叠于所述背板上并且在表面具有布线图案； 带有绝缘层的密封材料，该带有绝缘层的密封材料层叠于所述电路板上，并且由绝缘膜与设于所述绝缘膜的两面的一对密封材料层构成，并且具有贯通孔； 背接触型单元，该背接触型单元形成于所述带有绝缘层的密封材料上并且在背面具有单元电极； 透明密封材料，该透明密封材料以覆盖所述带有绝缘层的密封材料和所述背接触型单元的方式进行层叠； 透明基材，该透明基材层叠于所述透明密封材料上；以及 导电性膏，该导电性膏设于所述贯通孔并且将所述单元电极与所述布线图进行电连接和物理连接。
2.如权利要求1所述的背接触型太阳能电池模块，其特征在于，所述绝缘膜是白色膜、黑色膜或着色膜。
3.如权利要求1所述的背接触型太阳能电池模块，其特征在于，所述绝缘膜至少含有能够与密封材料树脂热熔合的聚丙烯或聚乙烯，并且，聚丙烯包括均聚聚丙烯、无规聚丙烯、嵌段聚丙烯。
4.如权利要求1所述的背接触型太阳能电池模块，其特征在于，所述绝缘膜是高反射片或棱镜片。
5.如权利要求1?4中任一项所述的背接触型太阳能电池模块，其特征在于，所述布线图案是铝箔或铜箔。
6.如权利要求1?5中任一项所述的背接触型太阳能电池模块，其特征在于，所述透明基材是玻璃板。
7.如权利要求1?6中任一项所述的背接触型太阳能电池模块，其特征在于，所述背板是白色。
【文档编号】H01L31/042GK104205356SQ201380017056
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年3月18日 优先权日:2012年3月30日
【发明者】川崎实, 松政健司, 工藤茂树, 山本真由美, 明野康刚, 西泽智, 大久保透 申请人:凸版印刷株式会社