太陽電池模組封裝背板材料發展趨勢

 

刊登日期:2014/6/24
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太陽能發電目前仍然是各國發展綠色能源的主要發展技術之一,而太陽能模組包含許多材料,如玻璃、電池、封裝材料、導線、電池盒、鋁框、背板等,由於太陽能模組長期運作於外界照光及溫濕度變化不一的環境下,因此太陽能模組須有良好的耐候特性,其中背板即扮演著一關鍵耐候材料角色。太陽能模組為一堆疊的三明治結構,背板材料在模組結構的外層,如圖一所示,因此背板必須可以提供阻水、阻氣,以及機械強度、絕緣等特性,使太陽能模組於戶外長期惡劣天氣環境運作下,不會讓水氣進入到太陽能模組內部,造成封裝材料裂化及電池的失效,維持太陽能模組一定的發電量。

背板種類與技術

市面上的背板樣式相當多,有許多不同結構組合,材料方面也相當多樣性。背板的製造製程技術也相當高,依據不同結構的背板製程需求可區分為覆膠貼合製程(Lamination)、塗佈法(Coating)、熔融押出法(Co-extrusion)等。單純依材料不同可分為含氟及非氟系的背板,含氟系背板包含Lamination及Coating兩種背板產品。背板以不同材料以及製程的搭配組合可謂是相當的多元。依材料加製程組合大致可分為三種:含氟材料加貼合技術複合型背板、含氟材料加Coating技術及非氟材料押出技術。因為產品製程需求多樣性,也有Lamination加Coating製程的可能,各家業者都有獨創的製程技術無法一一解析,因此本文僅介紹表一所整理的三類製程技術。

背板技術發展
Isovoltaic公司也針對TPT結構的背板,經過Damp Heat過2,000小時後會脫層的問題,提出結構為PA/PA/PA的非氟產品,可耐長時間的溼熱老化,強調在經過溼熱2,000小時老化後,背板結構不會脫層。並且做了一連串的物性比較,其中包含上述所見的背板Teldar與PET脫層現象。同時也指出背板使用這樣的非氟材料結構與封裝材料EVA的接著性,經過老化後,也比含氟性背板更佳。這研究也顯示出,一般認為傳統TPT優越的耐候性的背後的問題。因此,許多廠商也研發更高品質、更耐候的接著層背板結構。目前雖然IEC61215規範下的非含氟背板一般也已經能通過UV老化測試,但杜邦等大廠強調其含氟材料耐UV性又比其他材料更好,如圖五所示。


圖四、PVDF含氟背板溼熱測試2,000 hr後脫層現象

另外,國新科技(Khtc)與工研院合作的非氟系的背板,也做了類似比較。但老化條件設定在更嚴苛的老化實驗環境,如老化條件為90˚C熱水,2,000 hr可發現含氟背板及非含氟背板的差異,實驗結果為國新的背板老化不會脫層,而含氟的背板會脫層如圖六,並且通過IEC61215其他老化的驗證如UV老化等。

新型電池用背板
目前太陽電池比較少見的雙面電池(Bifacial Solar Cell),其做法是將電池正反兩面都做成可以發電,其結構如圖七。一般Bifacial電池的發電量會比一般高5%,因其兩面都需要發電,背板須為透明的,但因Bifacial電池較少見,對於未來的產量亦不可預見,故非主流的背板技術,另已有廠商開始佈局,例如Isovoltaic便以PET為主做成透明背板……以上內容為重點摘錄,如欲詳全文請見原文。


圖七、雙面太陽電池

作者:關旻宗、楊沛瑩/工研院材化所、李文貴/工研院綠能所、陳韋儒、陳明宏/國新科技(股)公司
★本文節錄自「工業材料雜誌330期」,更多資料請見:http://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=11899


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