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TW201909435A - 太陽能光電模組 - Google Patents

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TW201909435A
TW201909435A TW106124385A TW106124385A TW201909435A TW 201909435 A TW201909435 A TW 201909435A TW 106124385 A TW106124385 A TW 106124385A TW 106124385 A TW106124385 A TW 106124385A TW 201909435 A TW201909435 A TW 201909435A
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李文貴
林美秀
彭成瑜
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財團法人工業技術研究院
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Abstract

太陽能光電模組包括太陽能電池、第一封裝層及第二封裝層。太陽能電池具有相對之第一表面與第二表面。第一封裝層設置在第一表面上。第二封裝層設置在第二表面上。第一封裝層與第二封裝層為相異的交聯材料，且第一封裝層的交聯度與第二封裝層的交聯度的差異等於或小於15%

Description

太陽能光電模組
本發明是有關於一種太陽能光電模組，且特別是有關於一種異質封裝與兼具材料交聯度特性的太陽能光電模組。
傳統的太陽能光電模組包括太陽能電池。為了封裝太陽能電池且獲得優良的包覆性，通常會用同質材料包覆太陽能電池的二側。然而，同質材料反而限制了封裝材的應用。例如，若封裝材的價格高或特性不佳，太陽能電池二側都是同質材料反而讓太陽能光電模組的價格更高或特性變得更差。
本發明係有關於一種太陽能光電模組，可改善前述問題。
根據本發明之一實施例，提出一種太陽能光電模組。太陽能光電模組包括一太陽能電池、一第一封裝層及一第二封裝層。太陽能電池具有相對之一第一表面與一第二表面。第一封裝層設置在第一表面上。第二封裝層設置在第二表面上。第一封裝層與第二封裝層為相異的交聯材料，且第一封裝層的交聯度與第二封裝層的交聯度的一差異等於或小於15%。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
請參照第1圖，其繪示依照本發明一實施例之太陽能光電模組100的剖視圖。太陽能光電模組100包括太陽能電池110、第一封裝層120、第二封裝層130、透光層140及背板150。
背板150、第二封裝層130、太陽能電池110、第一封裝層120與透光層140以由下往上的順序依序配置。太陽能電池110包括數個電性連接的電池單元111。相鄰二電池單元111可由導線112電性連接，以串接此些電池單元111。
太陽能電池110具有相對之第一表面110u與第二表面110b。第一封裝層120設置在第一表面110u上。第二封裝層130設置在第二表面110b上。第一封裝層120與第二封裝層130接觸並密封太陽能電池110。如圖所示，第一封裝層120與第二封裝層130之間的虛線為第一封裝層120與第二封裝層130緊密接觸的示意，實際產品的剖面可能沒有明顯接觸界面，但也有可能有明顯接觸界面。
透光層140例如是透光玻璃。透光層140具有一入光面140u，外界的太陽光L1可透過入光面140u入射進太陽能光電模組100內部。第一表面110u朝向入光面140u，使配置在第一表面110u上的第一封裝層120位於太陽能光電模組100的入光面140u之側。位於入光側的第一封裝層120的絕緣阻值大於位於背側的第二封裝層130的絕緣阻值，可提升太陽能光電模組100的耐候性，此容後以表4說明。
此外，第一封裝層120及第二封裝層130例如是聚烯烴(Polyolefin)、乙烯／醋酸乙烯酯共聚物(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)或其它合適材料。在本實施例中，第一封裝層120與第二封裝層130為相異的交聯材料。例如，第一封裝層120為聚烯烴層，而第二封裝層130為乙烯／醋酸乙烯酯共聚物層。聚烯烴的價格比醋酸乙烯酯共聚物高。相較於太陽能電池的二側都是聚烯烴層，由於本發明實施例的太陽能光電模組100僅有其中一層是聚烯烴層，因此整體的價格可以較低。
由於第一封裝層120與第二封裝層130為相異的交聯材料，因此第一封裝層120的交聯度與第二封裝層130的交聯度相異。在本實施例中，第一封裝層120的交聯度與第二封裝層130的交聯度的差異等於或小於15%，藉以獲得預期的包覆性。
如下表1-1及1-2所示，種類中的”O”代表聚烯烴層(例如可選自杭州福斯特應用材料公司的型號為F·RST® TF4的產品)，”E”代表EVA層，因此，表中的EE型代表太陽能電池二側皆為EVA層，OO型代表太陽能電池二側皆為聚烯烴層，而OE型為本發明實施例之太陽能光電模組100的結構。由表可知，在依據IEC 62804規範的電極極化衰退(Potential induced degradation, PID)測試前，EE型、OO型及OE型的最大功率及填充因子(fill-factor, FF)的差異不大。但在PID測試後，OE型的最大功率及填充因子優於EE 型，且接近或不劣於OO型，足見本發明實施例的太陽能光電模組100能提供預期的耐候性。換言之，本發明實施例之太陽能光電模組100僅採用一層聚烯烴層，即能獲得接近或不劣於OO型的耐候性。
表1-1
表1-2
此外，上表1-1及1-2所採用的PID測試的測試條件為通電高電壓偏壓約為1000伏特，測試溫度約攝氏85度且濕度約85%RH，在測試一段時間後，以符合STC條件A級(A class)太陽光模擬器(flash simulator)量測輸出功率的電壓與電流特性曲線。
如下表2所示，針對PID測試前及測試後的EE型、OO型及OE型太陽能光電模組，以符合IEC 61625規範的方式進行絕緣測試及濕漏電流測試。由表可知，EE型在受PID測試後，絕緣電阻及濕漏電流衰退明顯，而OO型及OE型能抵抗96小時及192小時的PID測試，明顯具有優良的耐候性。
表2
如下表3-1及3-2所示，針對PID測試前及測試後的EO型及OE型太陽能光電模組，以符合IEC 62804規範的方式進行PID測試，其中PID測試的測試條件為通電高電壓偏壓約為1000伏特，測試溫度約攝氏85度且濕度約85%RH。在測試一段時間後，以符合STC條件A級太陽光模擬器量測輸出功率的電壓與電流特性曲線。前述的EO型太陽能光電模組為太陽能光電模組100的第一封裝層120與第二封裝層130的位置對調的結構。表中，Voc表示開路電壓(單位以伏特(V)表示)、Isc表示短路電流(單位以安培(A)表示)、Pmax表示最大功率(單位以瓦特(W)表示)。
由表3-1及3-2可知，相較於EO型，OE型(即太陽能光電模組100)明顯具有優良的耐候性。例如，在PID測試288小時後，OE型的填充因子仍高於EO型。
表3-1
表3-2
此外，OE型的填充因子的衰退率也比EO型緩和。以PID測試96小時來說，相對於PID測試前，EO 型的填充因子的衰退率約1.6% (由74.927%衰退至73.710%)，而OE 型的填充因子的衰退率僅約0.5% (由74.835%衰退至74.456%)。以PID測試288小時來說，相對於PID測試前，EO 型的填充因子的衰退率約1.9% (由74.927%衰退至73.536%)，而OE 型的填充因子的衰退率僅約0.9% (由74.835%衰退至74.187%)。由此足見OE型具有優良的耐候性。
如下表4所示，針對PID測試前及測試後的OE型及EO型太陽能光電模組，以符合IEC 61625規範的方式進行絕緣測試及濕漏電流測試。表中，Rs表示串聯電阻。由表可知，由於OE型(即太陽能光電模組100)位於入光面140u的第一封裝層120的絕緣阻值大於位於背側的第二封裝層130的絕緣阻值，因此OE型的填充因子優於EO型的填充因子、絕緣特性及濕漏電流特性都明顯優於EO型，具有優良的耐候性。
表4
請參照第2圖，其繪示第1圖之太陽能光電模組100的製造過程圖。在壓合製程中，透光層140、第一封裝材料120’(固態層狀)、太陽能電池110、第二封裝材料130’(固態層狀)與背板150依序由下往上排列在一壓合設備(未繪示)中。第一封裝材料120’及第二封裝材料130’例如是聚烯烴、乙烯／醋酸乙烯酯共聚物或其它合適材料。在本實施例中，第一封裝層120與第二封裝層130為相異的交聯材料。例如，第一封裝材料120’為聚烯烴層，而第二封裝材料130’為乙烯／醋酸乙烯酯共聚物層。然後，在壓合溫度約攝氏150度且腔體內氣壓約0.01 托(torr)的製程條件下，壓合透光層140、第一封裝材料120’、太陽能電池110、第二封裝材料130’與背板150，藉以形成如第1圖所示之太陽能光電模組100。在加熱壓合過程中，第一封裝材料120’與第二封裝材料130’因高溫熔化而產生流動性，因此能包覆太陽能電池110且彼此接觸。在冷卻後，呈流動態的第一封裝材料120’及第二封裝材料130’分別固化成第一封裝層120及第二封裝層130。
本發明實施例所採用的聚烯烴(如第一封裝層120)的交聯度與乙烯／醋酸乙烯酯共聚物(第二封裝層130)的交聯度各介於約95.5 %~約96.2 %與約92.3%~約93.1%之間，此相較於一般的環氧樹脂(epoxy)來得高(一般的環氧樹脂的交聯度小於40%)。因此，在壓合製程後，第一封裝層120及第二封裝層130能夠緊密接觸且能緊密包覆太陽能電池110。
此外，在不同製程條件下，相同材料可能具有不同交聯度。本發明實施例的第一封裝層120與第二封裝層130的交聯度差異在15%，此差異是在相同製程條件下獲得。由於交聯度差異小，因此第一封裝層120及第二封裝層130更能夠緊密接觸。進一步來說，習知的太陽能電池的相對二側都是以同質材料包覆，主要是為了避免交聯度差異過大，藉以要獲得緊密包覆性及預期的耐候性，但這反而導致技術人員怯於且難以想到在太陽能電池的相對二側採用異質包覆材料。反觀本發明實施例，太陽能光電模組100的太陽能電池110的相對二側即使分別以不同封裝層密封(異質封裝)，依然能夠獲得優良的包覆性以及優良的耐候性。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧太陽能光電模組
110‧‧‧太陽能電池
110u‧‧‧第一表面
110b‧‧‧第二表面
111‧‧‧電池單元
112‧‧‧導線
120‧‧‧第一封裝層
120’‧‧‧第一封裝材料
130‧‧‧第二封裝層
130’‧‧‧第二封裝材料
140‧‧‧透光層
140u‧‧‧入光面
150‧‧‧背板
L1‧‧‧太陽光
第1圖繪示依照本發明一實施例之太陽能光電模組的剖視圖 第2圖繪示第1圖之太陽能光電模組的製造過程圖。

Claims (8)

  1. 一種太陽能光電模組，包括： 一太陽能電池，具有相對之一第一表面與一第二表面； 一第一封裝層，設置在該第一表面上；以及 一第二封裝層，設置在該第二表面上； 其中，該第一封裝層與該第二封裝層為相異的交聯材料，且該第一封裝層的交聯度與該第二封裝層的交聯度的一差異等於或小於15%。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能光電模組，其中該第一封裝層與該第二封裝層接觸並密封該太陽能電池。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能光電模組，其中該太陽能電池包括串接的複數個電池單元。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能光電模組，其中該第一封裝層為聚烯烴(Polyolefin)或乙烯／醋酸乙烯酯共聚物(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能光電模組，其中該第二封裝層為聚烯烴或乙烯／醋酸乙烯酯共聚物。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能光電模組，其中該第一封裝層為聚烯烴，而該第二封裝層為乙烯／醋酸乙烯酯共聚物。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之太陽能光電模組，其中該第一封裝層配置在該太陽能光電模組的太陽光入光面之側且該第一封裝層的絕緣阻值大於該第二封裝層的絕緣阻值。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能光電模組，其中該第一封裝層的交聯度與該第二封裝層的交聯度的該差異是在同一壓合條件下測得。
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