防分层复合密封材和太阳能电池组件制造技术

在覆板结构的太阳能电池组件结构中，通过使用环状烯烃系共聚物的玻璃化转变温度为70℃～80℃、并且将其20μm到50μm厚的膜利用熔点为55℃到75℃以下的EVA密封材夹在中间而得到的复合填充材料，能够得到在超长时间内不会发生任何分层的太阳能电池组件。

Anti-delamination Composite Sealant and Solar Cell Components

【技术实现步骤摘要】
防分层复合密封材和太阳能电池组件
本专利技术涉及防分层复合密封材和太阳能电池组件，详细地说，本专利技术涉及太阳能电池组件中的太阳能电池发电元件的密封材及其制造方法以及使用该密封材制作出的太阳能电池组件。更详细地说，本专利技术涉及通过层积而配置在盖板玻璃与发电元件之间或背板与发电元件之间、或者配置在发电元件的表面、背面而在超长时间内不会产生任何分层(层间剥离)不良的太阳能电池用防分层膜以及使用了该防分层膜的太阳能电池组件。
技术介绍
太阳能电池组件的生产量连年增加，正在成为取代作为低碳化代表的核电站的基本能源。在中东地区成本已经降低到2美分/W，名副其实地成为主要能源。太阳能电池组件的增大对于W单价的降低、即电池单元的转换效率的提高有很大贡献。利用结晶系可达成单晶晶片的低成本化，此外还相继开发出了PERC电池单元、异质结电池单元、N型电池单元等并投入到市场中。为了提高发电效率，互连件数量的增加也可起到作用。互连件为2个到3个、目前为4个成为主流，互连件为5个在不久的将来也势必会得以实现。与之相伴，指状电极的线宽也会变窄，在互连件为5个时，电极指根数为210根，其间隔为30μm，电池单元表面的凹凸趋向于逐渐增加。另一方面，已知互连件的截面积越增大电阻越减小，越有助于提高组件的发电转换效率。该互连件的高度通常为120μm，但为了提高发电效率，采用厚度增大到150μm、200μm的类型。这样，密封材与电池单元的层积加工向难以进行的方向进展，要求有与电池单元表面的凸凹相对应的新材料和密封材。另外，在工业用光伏发电中，导致太阳能电池组件更换的不良状况有2种。该不良状况为PID(电位诱发衰减PotentialInducedDegradation)和分层不良。PID是大规模光伏电站中输出急剧降低的现象，这是太阳能发电站中经常出现的一种情况。作为其产生原因，为了使太阳能电池组件内的太阳能电池单元与框架之间具有较大的电位差/电压差，有时要施加高湿度或高温度之类的特殊环境。此时，产生的电流由电池单元上的指状电极积蓄。并且，在通过互连件并串联地流经电池板接线盒线缆的通路中，在该互连件中不会流到电极中，在电池单元内部发生分流(短路)。该电流被称为“泄漏电流”，已知与太阳能电池组件的发电劣化现象的劣化促进有很大关系。发生了PID的电池单元即使接收到太阳光也不会发电，因而出现发电量骤减的现象。其通常被认为是由无变压器的接地而产生的现象，对于变压器设置来说，由于工厂设备费高、DC/AC转换效率低，因而几乎不采用，根据太阳能电池组件侧的对策，目前多生产PID-Free的产品。PID对策的专利文献存在有很多。体现出基于该机理的对策的技术公开有日本专利公报第5965004号。根据该公开，在专利文献1中介绍了在电池单元与盖板玻璃之间层积基于氟系膜等的高绝缘膜的技术。或者，在专利文献2中介绍了为了减轻由玻璃释放出的碱金属的影响而将玻璃表面用硅烷偶联剂进行表面处理的技术。另外，在专利文献3中公开了一种太阳能电池组件，其具有由环状烯烃系树脂形成的层以及由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物形成的层，以上述由环状烯烃系树脂形成的层为基准，至少1层由上述乙烯醋酸乙烯酯共聚物形成的层配置在远离太阳能电池单元的一侧。在专利文献4中公开了PID现象的发生机理，作为其对策，公开了将环状烯烃树脂膜层积在盖板玻璃与电池单元之间作为钠阻隔层的技术。在P型硅半导体中，若将盖板玻璃侧的硅电池单元面积的15％左右以上的面积堆积钠离子来进行覆盖，则pn结构的n层的一部分(15％面积以上)发生P化，其结果，在其部分流经分流电流，该电池单元丧失半导体性质，不会发电。即，PID现象为与电池单元相关的不良状况，作为其对策，据信可通过在玻璃与发电元件之间设置钠阻隔膜来进行防御。将分层(白浊)的发生状况示于图1。其是以互连件为起点，密封材的白浊部分扩展的现象，其自靠近太阳能电池组件的边缘部的电池单元的互连件部起发生，是该白浊部沿着互连件扩展的现象。该发生了白浊的太阳能电池组件作为外观不良必须进行更换。对于太阳能电池组件制造商来说，这是非常可怕的现象。截至目前，其是在已经运行了15年以上的发电厂中所发现的问题，但近年来，观察到了以不满10年的程度发生的事例，这成为一个很大的问题。关于分层，是由于密封材从电池单元剥离而使该部分发生光的散射，从而观察到白浊。即，其是包含互连件在内的该周边的EVA密封材与电池单元表面的“粘接剥离”的问题。在太阳能电池组件中，该分层发生机理尚未被阐明，因而根本没有其对策技术，在产品保证的范畴内，现状是仅能进行“电池板更换”的应对。专利文献1：日本特表2013-502051号公报专利文献2：日本特开2008-273783号公报专利文献3：日本特开2006-198922号公报专利文献4：日本特开2015-179827号公报
技术实现思路
在太阳能电池组件中，发生分层的组件可能在发电运行了10年以上、20年左右的组件中观察到。另外，其发生位置为太阳能电池组件的周边部的电池单元中的电池单元表面的互连件部。分层沿着互连件进行，为EVA密封材的剥离。若更详细地进行观察，则组件内的横汇流条具有着色为茶色、其变色部向框架方向流动的状态。专利技术所要解决的课题分层是互连件部周边与电池单元表面的“粘接”不良。作为其对策专利技术，研究了下述关系：1.基于EVA密封材的树脂特性的EVA密封材与加工条件的关系、2.由电池单元表面的凹凸推定出的与粘接的物理关系、3.电池单元表面与影响到密封材的化学粘接的长期可靠性的环境劣化因子的关系。本专利技术的目的在于提供不会发生任何分层的太阳能电池组件用防分层膜和组装有该防分离膜的复合密封材以及使用其的太阳能电池组件。解决课题的手段根据专利技术人深入研究的结果，EVA密封材在与电池单元表面、互连件、指状电极的粘接中发挥出最牢固的粘接力，具有50年的经验。作为其证据，世界上生产的太阳能电池组件的约90％以上采用了EVA密封材。即，作为初始(认证试验条件)的机械粘接片材，其是作为太阳能电池用密封材的最佳片材。从而，与盖板玻璃的粘接和进行电池单元的密封(粘接)的填充材料应用EVA密封材片材。以下对分层发生机理进行说明，应用EVA密封材的对策专利技术在下文叙述。在EVA密封材与电池单元表面之间所发生的分层中，电池单元上的互连件以及与指状电极的凹凸部成为全部的起点。在太阳能电池组件生产工序的层积工序中，对于在敷层工序中准备的以盖板玻璃为最下部并在其上按照EVA密封片材、串联布设的电池单元串、EVA密封片材、最上部为背板的顺序层积而成的太阳能电池组件的层结构施加热和压力，成型出太阳能电池组件。在其上安装铝框架和接线盒，制成产品。层积的加工条件利用与通常的橡胶产品的模具成型同样的条件进行。具体地说，为了利用EVA密封片材覆盖(密封)电池单元，经过对EVA树脂的预热(预热工序)和加压进行热固化的压制工序使其成型。在太阳能电池的领域中，将该预热工序称为“真空时间”，热板的热穿过玻璃被传递到EVA密封材和背板。在结晶性树脂的情况下，至少需要等到该树脂的熔点Tm温度以上，在非晶性树脂的情况下，需要等到玻璃化转变温度Tg以上，其为预热工序。EVA是结晶性树脂，熔点根据与乙烯共聚的醋酸乙烯酯单体的含量而变化。通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防分层复合密封材，其作为覆板型太阳能电池组件的填充材料，由(A)EVA密封材、(B)乙烯‑环状烯烃共聚物膜以及(A)EVA密封材这3层结构形成，EVA为乙烯醋酸乙烯酯共聚物，防分层复合密封材满足以下(A)、(B)的品质：(A)EVA密封材由DSC测定的熔点Tm为55℃～75℃；(B)乙烯环状烯烃由DSC测定的玻璃化转变温度Tg为70℃～80℃，且其膜厚度为20μm～50μm。

【技术特征摘要】
2018.01.26 JP 2018-0116451.一种防分层复合密封材，其作为覆板型太阳能电池组件的填充材料，由(A)EVA密封材、(B)乙烯-环状烯烃共聚物膜以及(A)EVA密封材这3层结构形成，EVA为乙烯醋酸乙烯酯共聚物，防分层复合密封材满足以下(A)、(B)的品质：(A)EVA密封材由DSC测定的熔点Tm为55℃～75℃；(B)乙烯环状烯烃由DSC测定的玻璃化转变温度Tg为70℃～80℃，且其膜厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲滨秀齐，
申请(专利权)人：合同会社混合动力太阳能电池研究所，
类型：发明
国别省市：日本,JP