專利名稱：太陽能電池背板結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請案有關(guān)一種太陽能電池背板結(jié)構(gòu)，特別是一種具有物理鋼化玻璃基板之太陽能電池背板結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
太陽能電池背板位于太陽能電池板之最外層，其主要功能為支持整個太陽能電池板，并能藉由其防水、防潮、防氧化、防熱變形及絕緣等特性保護(hù)內(nèi)部太陽能電池組件，以延長電池的使用壽命。此外，于太陽能電池板組裝之過程中，太陽能電池背板除可固定光電組件外，亦對其提供絕緣及避免機(jī)械性傷害(如刮傷)等保護(hù)作用。另外，散熱性也是太陽能背板的一個重要考慮因素。常見的太陽能背板具有以下幾種結(jié)構(gòu):聚氟乙烯(PVF) /黏著層/聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET) /黏著層/PVF ；PVF/ 黏著層 /PET ；PVF/黏著層/鋁箔/黏著層/PET ；PET/ 黏著層 /Si02 PET ;及涂布層/PET/黏著層/乙烯醋酸乙烯酯樹脂(EVA)底膠層，其中聚氟乙烯(PVF)/黏著層/聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)/黏著層/PVF結(jié)構(gòu)(即TPT結(jié)構(gòu))之市占率目前約為七成左右，是最常見的背板結(jié)構(gòu)。上述太陽能背板結(jié)構(gòu)均以PVF或PET做為基板。其中PET具有良好的機(jī)械特性及絕緣特性，其可耐-70°C之低溫與120°C之高溫，機(jī)械特性受高低溫影響較小，并具有良好的氣體及水蒸氣滲透率，因此具有一定的市占規(guī)模。而PVF亦具有良好的機(jī)械及絕緣特性及耐熱性(最高可耐260°C之溫度)，且因其高鍵結(jié)能量之C-F鍵，具有極佳之抗紫外線及高化學(xué)穩(wěn)定性。根據(jù)美國杜邦公司之說法，其產(chǎn)品名稱為Tedlar 之PVF膜可具有25年以上之預(yù)期壽命。玻璃具有良好之耐候性及絕緣性，因此亦可做為太陽能電池的背板材料。事實(shí)上，太陽能電池發(fā)展之初期多以玻璃做為背板材料，但是由于以前玻璃之機(jī)械性質(zhì)不佳，且加工不如聚合物材料便利，因此逐漸被聚合物所取代。目前玻璃材料于太陽能電池板的應(yīng)用絕大多數(shù)都是做為前板(蓋板)使用。惟玻璃仍具有許多較聚合物優(yōu)異的特性，特別是穩(wěn)定性。而新型態(tài)的物理鋼化玻璃，因其機(jī)械性質(zhì)已大幅改善，已能符合當(dāng)今太陽能電池背板基板材料之需求。本發(fā)明即提供一種物理鋼化玻璃為基板之太陽能電池背板結(jié)構(gòu)，其具有良好之機(jī)械、耐候及絕緣等特性，并具有以聚合物材料為基板之太陽能電池背板結(jié)構(gòu)無法達(dá)到的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之一方面為提供一種太陽能電池背板結(jié)構(gòu)，其依序包含:
—玻璃基板；—反射層；一緩沖層；及一封裝層。在第二方面，本發(fā)明提供一種散熱良好的太陽能電池背板結(jié)構(gòu)，其在前述本發(fā)明之太陽能電池背板結(jié)構(gòu)的玻璃基板外側(cè)具有一散熱層。


圖1為本發(fā)明之太陽能電池背板的結(jié)構(gòu)示意圖，其中10為玻璃基板，20為反射層，30為緩沖層，40為封裝層，并可視情況于玻璃基板10外側(cè)增加一散熱層50。圖2為光線于本發(fā)明之太陽能電池背板的行進(jìn)路線示意圖，其中玻璃基板表面若經(jīng)粗化處理，可增加散射率。
具體實(shí)施例方式于本文中，除非特別限定，單數(shù)形之用語(例如「一」及「所述」)亦包括其復(fù)數(shù)形。本文中任何及所有實(shí)施例及例示性用語(如「例如」)目的僅為了更加突顯本發(fā)明，并非針對本發(fā)明的范圍構(gòu)成限制，本案說明書中的用語不應(yīng)被視為暗示任何未請求的組件可構(gòu)成實(shí)施本發(fā)明時的必要組件。本發(fā)明之太陽能電池背板結(jié)構(gòu)依序包含:—玻璃基板；一反射層；一緩沖層；及一封裝層；并可于玻璃基板外側(cè)額外包含一散熱層。本發(fā)明之太陽能電池背板結(jié)構(gòu)之示意圖可參考圖1。以下針對本發(fā)明之太陽能電池背板結(jié)構(gòu)中之各層的技術(shù)特征及制法做進(jìn)一步的說明。玻璃某板基于對于太陽能電池背板機(jī)械性質(zhì)的要求，本發(fā)明之太陽能電池背板結(jié)構(gòu)中的玻璃基板必須具有以下的性質(zhì):至少約120MPa的抗壓強(qiáng)度(compressive Strength)、至少約120MPa 的抗彎強(qiáng)度(bending strength)及至少約 90MPa 的抗拉強(qiáng)度(tensile strength)；優(yōu)選地，本發(fā)明之太陽能電池背板結(jié)構(gòu)中的玻璃基板應(yīng)具有約120MPa至約300MPa的抗壓強(qiáng)度(compressive Strength)、約 120MPa 至約 300MPa 的抗彎強(qiáng)度(bending strength)及約90MPa至約180MPa的抗拉強(qiáng)度(tensile strength)，且其厚度為約0.5毫米至約10毫米，優(yōu)選為0.5至3毫米，更優(yōu)選為約0.5毫米至約2.8毫米。一般的玻璃無法達(dá)到以上機(jī)械性質(zhì)的要求(例如一般玻璃僅有約40MPa的抗張強(qiáng)度)，因此無法適用于本發(fā)明。又一般物理鋼化玻璃雖然可能具有足夠的機(jī)械性質(zhì)，但是為了避免產(chǎn)生變形，其厚度一般來說必須在3毫米以上，此不但造成材料及運(yùn)輸成本的增加，更會影響太陽能電池的散熱性。又一般化學(xué)鋼化玻璃亦可能達(dá)到以上機(jī)械性質(zhì)的要求，且較無加工厚度的限制。然而化學(xué)鋼化玻璃很容易因?yàn)榄h(huán)境因素造成破壞，且有后續(xù)涂膜不易、易產(chǎn)生脫膜現(xiàn)象及成本較高之缺點(diǎn)，其使用亦受限制。本發(fā)明中的玻璃背板可使用一種新型態(tài)的物理鋼化玻璃，其可藉由氣動加熱及冷卻之處理程序制得。詳言之，此種物理鋼化玻璃可在約600°C至約750°C，優(yōu)選為630°C至約700°C的氣動加熱鋼化爐(例如李賽克公司(LiSEC)生產(chǎn)的平板鋼化爐(flatbedtemperiing furnace)中加熱，再經(jīng)由例如空氣噴嘴使其急速冷卻而制得。本文中，術(shù)語「氣動加熱」是指物體與空氣或其它氣體作高速相對運(yùn)動時所產(chǎn)生的高溫氣體對物體的傳熱過程。由于以氣動加熱方式鋼化玻璃時，玻璃與鋼化爐不直接接觸，因此不會造成玻璃的變形，而能適用較薄的玻璃。更詳細(xì)的物理鋼化玻璃的制法可參考中國專利第201110198526.1號申請案的內(nèi)容。另外，雖然本發(fā)明之太陽能電池背板結(jié)構(gòu)于玻璃基板上有一層反射層，但是由于反射層可能非常薄，因此光線仍有可能穿透反射層而達(dá)到玻璃基板之表面。為了增加反射率，本發(fā)明之太陽能電池背板結(jié)構(gòu)中的玻璃基板可于與反射層同側(cè)的表面做粗化處理(texturization)而使光線散經(jīng)由散射再次回到反射層之上。粗化處理之方式包括但不限于習(xí)知之噴砂、壓花、蝕刻或雷射雕刻等。
_] 反射層為增加太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，本發(fā)明之太陽能電池背板結(jié)構(gòu)中的玻璃基板上具有一層反射層。反射層的折射率理論上應(yīng)大于其上緩沖層的折射率，優(yōu)選應(yīng)具有大于2.0之折射率。因?yàn)榉瓷鋵幼钪饕墓δ芗礊榉瓷涔饩€，因此其材料之種類并無特殊限制，其優(yōu)選可為金屬，例如Ag、Au、Al及Cr等；亦可使用金屬氧化物或非金屬材料，而諸如Ti02、BaS04、Teflon等材料因具有白色外觀，可有效的增加光線反射，而成為優(yōu)選之材料。反射層的厚度無特殊限制，一般來說，20奈米至2000奈米的厚度均為合適。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，反射層為具有100奈米厚度的Ag或Al薄膜。可用任何適合的方法將反射層與玻璃基板結(jié)合，例如使用黏著劑將兩者黏結(jié)。當(dāng)反射層的材料是金屬時，優(yōu)選的方法是利用物理氣相沈積等方法直接將金屬沈積于玻璃基板上，此方法無需使用黏著劑，除了節(jié)省制程步驟外，亦可避免黏著劑變質(zhì)所產(chǎn)生之問題，因此具有較佳的可靠性。相較于習(xí)知之以聚合物為基材材料的太陽能電池背板，此亦為本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)之一。此外，結(jié)合反射層與玻璃基板的步驟可于玻璃鋼化后進(jìn)行，亦可于玻璃進(jìn)行氣動加熱之前進(jìn)行。緩沖層本發(fā)明之太陽能電池背板結(jié)構(gòu)中的反射層上為一層緩沖層。緩沖層主要的目的是隔離封裝層與反射層，以避免封裝層與反射層在惡化的環(huán)境下發(fā)生反應(yīng)(例如封裝層為EVA時，其中之醋酸可能會與反射層的金屬產(chǎn)生醋酸鹽)而產(chǎn)生缺陷。因此，緩沖層應(yīng)選用不與封裝及反射層反應(yīng)的材料。緩沖層的折射率應(yīng)介于反射層及封裝層的折射率之間，使光線得以順利由反射層反射回封裝層，如圖2所示。具體而言，優(yōu)選的緩沖層應(yīng)具有1.4至2.0的折射率，更優(yōu)選應(yīng)具有1.48至1.9的折射率。基于上述考慮，合適的緩沖層材料包括但不限于Si02、SiNx、Al203、Mo03、W03、Mn02、ZnO 或 SnO2。緩沖層的厚度無特別限制。一般來說，20奈米至200奈米的厚度皆可，優(yōu)選厚度為50奈米至100奈米?？墒褂萌魏魏线m的方法將緩沖層與反射層結(jié)合，例如化學(xué)氣相沈積或涂布等方式。一般來說，化學(xué)氣相沈積可獲得較薄且質(zhì)地致密的薄膜。封裝層封裝層主要是用以固定太陽能電池的光電組件并對其提供物理上的保護(hù)，例如抗沖擊及防止水氣進(jìn)入等。本發(fā)明之太陽能電池背板中的封裝層可使用任何習(xí)知的材料，例如 EVA。目前EVA為使用最為廣泛的太陽能電池板封裝材料。EVA為一種熱固性樹脂，其固化后具有高透光、耐熱、耐低溫、抗?jié)?、耐候等特性，且其與金屬、玻璃及塑料均有良好的接著性，又具有一定的彈性、耐沖擊性及熱傳導(dǎo)性，因此為理想的太陽能電池封裝材料。EVA具有1.4至1.5的折射率，一般約為1.48。一般EVA層具有約0.4厘米至約0.6厘米的厚度，優(yōu)選為約0.45厘米。本發(fā)明之封裝層可以任何合適之方式將之與緩沖層結(jié)合。當(dāng)使用EVA做為封裝層的材料時，一般是使用熱層壓方式將之與其它材料黏合。散熱層目前太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換率多半僅介于10%至20%之間，換言之，大部分的光能皆轉(zhuǎn)換為廢熱，而當(dāng)太多熱量累積于太陽能電池板中時，可能導(dǎo)致電池板故障。而由于太陽能電池板的前板為向陽面，溫度較高，因此熱量應(yīng)從背板部分移除，所以散熱能力也是太陽能電池背板的一個重要考慮。由于本發(fā)明采用玻璃做為太陽能背板的基板，因此可以很輕易的在背板外側(cè)(即相對于反射層之另一側(cè))涂布或沈積高導(dǎo)熱性材料，例如銅或鋁等金屬，或AlN、SiN、SiC等物質(zhì)。此為一般聚合物基板無法達(dá)成的特點(diǎn)。應(yīng)理解前述說明書及附圖的內(nèi)容是為了說明本發(fā)明，并非限制本發(fā)明。本發(fā)明的范圍應(yīng)只被所附權(quán)利要求書所限制，且所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可易于實(shí)現(xiàn)的任何修改或更改將屬于本說明書和所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池背板結(jié)構(gòu)，其依序包含: 一玻璃基板； 一反射層； 一緩沖層；及 一封裝層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板結(jié)構(gòu)，其中所述的玻璃基板為具有約0.5毫米至約10毫米的厚度、約120MPa至約300MPa的抗壓強(qiáng)度(compressive Strength)、約120MPa至約300MPa的抗彎強(qiáng)度(bending strength)及約90MPa至約180MPa的抗拉強(qiáng)度(tensile strength)之物理鋼化玻璃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板結(jié)構(gòu)，其中所述的玻璃基板為具有約0.5毫米至約2.8毫米的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板結(jié)構(gòu)，其中所述的玻璃基板于與反射層同側(cè)之表面經(jīng)粗化處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板結(jié)構(gòu)，其中所述的反射層為包含Ti02、BaS04、Teflon或其組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板結(jié)構(gòu)，其中所述的反射層為包含Ag、Au、Al、Cr或其組合之金屬層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板結(jié)構(gòu)，其中所述的反射層具有大于2.0之折射率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板結(jié)構(gòu)，其中所述的緩沖層包含Si02、SiNx,A1203、MoO3> WO3> MnO2, ZnO, SnO2 或其組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板結(jié)構(gòu)，其中所述的緩沖層具有1.4至1.9之反射率。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板結(jié)構(gòu)，其中所述的封裝層之材料為EVA。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板結(jié)構(gòu)，其于玻璃基板相對反射層之另一側(cè)包含一散熱層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的太陽能電池背板結(jié)構(gòu)，其中所述的散熱層之材料選自金屬、AIN、SiN, SiC或其組合。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種太陽能電池背板結(jié)構(gòu)，其依序包含一玻璃基板、一反射層、一緩沖層及一封裝層。本發(fā)明之太陽能電池背板結(jié)構(gòu)以新型態(tài)物理鋼化玻璃做為基板材料，大幅提升背板的機(jī)械性質(zhì)及熱穩(wěn)定度，并且可于基板上直接沈積一導(dǎo)熱材料，增加散熱效率以延長太陽能電池板之使用壽命。
文檔編號B32B9/04GK103165710SQ201110439660
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者林金錫, 林金漢, 林于庭 申請人:常州亞瑪頓股份有限公司