行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
太陽電池結合高性能金屬複合板一體封裝製程研究與人才
培育
研究成果報告(精簡版)
計 畫 類 別 ： 個別型
計 畫 編 號 ： NSC 96-2622-S-151-001-CC3
執 行 期 間 ： 96 年 11 月 01 日至 97 年 10 月 31 日
執 行 單 位 ： 國立高雄應用科技大學模具工程系
計 畫 主 持 人 ： 艾和昌
計畫參與人員： 碩士班研究生-兼任助理人員：黃銘彥
碩士班研究生-兼任助理人員：陳嘉峯
碩士班研究生-兼任助理人員：柯博瀚
處 理 方 式 ： 本計畫為提升產業技術及人才培育研究計畫，不提供公開查
詢
中 華 民 國 98 年 02 月 23 日
行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告
太陽電池結合高性能金屬複合板一體封裝製程研究與人才培育
國立高雄應用科技大學 模具工程系 計畫編號：NSC 96-2622-S-151 -001 -CC3 執行期限：民國96年11月01日～民國97年10月31日 主持人：艾和昌 教授兼應用科學研究所所長 計畫參與人：黃銘彥、陳嘉峯、柯博瀚 一、 摘要 本 計 畫 旨 在 研 究 建 材 型 太 陽 電 池 模 組 一 體 封 裝 ， 並 開 發 出 具 發 電 功 能 之 廠 辦 建 築 材 料 。 所 使 用 的 基 材 為 合 作 企 業 「 壹 東 實 業 股 份 有 限 公 司 」 現 有 產 品 之 高 性 能 金 屬 複 層 板 ， 本 基 材 具 備 保 溫 、 斷 熱 、 防 水 、 載 重 大 等 特 性 於 一 體 ， 多 作 為 大 型 公 共 建 築 物 之 外 牆 ， 規 劃 將 太 陽 電 池 直 接 封 裝 在 此 複 層 材 料 表 面 使 具 供 發 電 功 能 。 預 期 影 響 產 品 製 作 的 參 數 可 能 有 設 備 操 作 溫 度 、 壓 力 、 時 間 、 使 用 封 裝 材 料 物 化 性 質 與 厚 度 等 。 本 研 究 將 封 裝 材 料 依 不 同 厚 度 製 作 出 若 干 個 製 程 試 件 ； 置 入 量 產 型 真 空 熱 壓 機 進 行 層 壓 封 裝 ， 試 件 所 需 材 料 之 層 疊 的 順 序 由 下 至 上 ， 依 序 為 基 板 、 EVA 、 太 陽 電 池 、 EVA、 強 化 低 鐵 玻 璃 的 五 層 夾 心 結 構 ； 針 對 封 裝 成 功 之 試 件 進 行 最 佳 化 製 程 參 數 分 析 。 該 研 究 計 畫 不 但 符 合 技 術 創 新 性，也 可 培 養 國 內 再 生 能 源 與 光 電 產 業 的 研 發 人 才 ， 其 研 究 成 果 可 直 接 對 「 壹 東 實 業 股 份 有 限 公 司 」 目 前 所 生 產 之 高 性 能 金 屬 複 層 板 提 供 新 型 產 品 開 發 之 評 估 ， 提 升 該 公 司 現 有 產 品 結 合 太 陽 光 電 產 業 發 展 之 應 用 。 關鍵字： 太陽電池模組、金屬複層板、EVA、強化低鐵玻璃 AbstractThis study of the purpose is to develop photovoltaic modules on composite metal panels for generating electricity. The core of the production is used is polyisocyanurate (PIR) composite metal plate which is supplied by I DOMAIN Engineering Group. Normally, the materials are installed as the curtain walls for various requirements. I DOMAIN composite panels are characteristic of thermal insulation, the waterproofing, and load-bearing. There are several parameters, such as the operating temperature, the pressure, and the time of a laminator, influencing the manufacture processing. In experimental tests, the test composite sample should construct by different materials with various thickness. The composition of the test sample is consist of I DOMAIN composite panel, Ethylene Vinyl Acetate (EVA), solar cell, EVA, and tempered glass without iron. The sample will set in
the laminator for packing processing. It could get the optimization parameters for setting the laminator by The conduction theorem.
The research is not only to fit the innovation technology of the industrial development, but also the joining graduate students can use what they learn to improve their practical experience. The contribution could improve the function for I DOMAIN composite panel. Also, the renewable production could be valuable to extend in the future market.
Keywords： solar modu le、 composite panel、 EVA、 tempered glass without iron
二 、 計 畫 緣 由 與 目 的 從 全 世 界 的 能 源 利 用 觀 點 來 看，過 去 人 類 主 要 依 賴 的 能 源 存 量 十 分 有 限 ， 依 照 估 計 石 油 剩 餘 的 儲 存 量 僅 可 供 43年 使 用，天 然 氣 的 剩 餘 儲 藏 量 是 62 年 ， 煤 則 是 230 年 ， 這 些 存 量 都 將 隨 著 開 採 的 日 增 而 漸 趨 枯 竭[1]。 此 外 ， 傳 統 能 源 所 排 放 的 二 氧 化 碳 更 是 造 成 地 球 暖 化 的 一 大 主 因 。 因 此 不 論 就 能 源 危 機 的 觀 點 ， 抑 或 是 環 保 的 考 量 ， 尋 求 有 別 於 傳 統 能 源 的 再 生 能 源 ， 已 經 成 為 不 可 避 免 的 趨 勢 。 在 眾 多 的 替 代 能 源 中 ， 太 陽 能 乾 淨 、 無 聲 ， 而 且 可 依 需 求 安 裝 在 不 同 尺 寸 的 載 具 中 ， 可 說 是 最 具 特 色 的 新 能 源 。 由 於 目 前 國 內、外 的 太 陽 光 電 市 場，在 發 展 一 般 市 售 透 光 型 太 陽 電 池 模 組 方 面 發 展 較 為 快 速 與 成 熟 ， 本 計 畫 的 太 陽 電 池 結 合 廠 辦 建 材 一 體 封 裝 則 為 首 創 性 開 發 ， 若 開 發 成 功 後 ， 可 以 結 合 該 產 業 在 太 陽 光 電 技 術 層 面 的 應 用 ， 更 可 以 進 一 步 作 相 關 實 體 產 品 的 開 發 模 式 ， 達 到 推 廣 再 生 能 源 應 用 效 益 ， 而 落 實 政 府 大 力 推 行 再 生 能 源 應 用 的 決 心 。 況 且 再 生 與 潔 淨 能 源 運 用，太 陽 光 電 是 最 佳 選 擇 ， 合 作 企 業 「 壹 東 實 業 股 份 有 限 公 司 」 小 港 二 廠 也 規 劃 設 置208KWp太 陽 光 電 發 電 系 統，與 壹 東 產 品 高 性 能 金 屬 複 層 板 系 統 整 合 ， 預 定2007 年 12 月 底 架 設 完 成 ， 每 年 預 計 可 利 用 太 陽 能 發 電25 萬 度 ， 減 少 二 氧 化 碳 約160公 噸 。 由 於 台 灣 位 於 北 迴 歸 線 上，而 北 迴 歸 線 緯 度 為 北 緯23.5度。太 陽 由 東 方 升 起 後，行 進 的 軌 跡 會 在
台 灣 的 南 方 ， 所 以 架 設 太 陽 能 光 電 板 將 板 面 朝 南 可 以 得 到 最 大 效 益 。 未 來 會 將 開 發 完 成 之 太 陽 電 池 結 合 高 性 能 金 屬 複 合 板 一 體 封 裝 製 成 模 組 ， 利 用 此 一 原 則 去 進 行 實 際 安 裝 ， 可 獲 得 最 大 發 電 效 率 。 教 育 部 為 落 實 再 生 能 源 的 研 究 與 教 育，在 本 校 設 立 「 南 部 太 陽 能 學 校 」， 該 機 構 所 屬 「 太 陽 電 池 模 組 製 作 實 驗 室 」， 具 有 量 產 級 太 陽 電 池 模 組 生 產 設 備 ， 如 ： 太 陽 電 池 檢 測 機 、 太 陽 電 池 切 割 機 、 太 陽 電 池 焊 接 機 、 太 陽 電 池 模 組 真 空 熱 壓 封 裝 機 及 太 陽 電 池 模 組 檢 測 機 ， 本 研 究 擬 藉 此 尖 端 實 驗 室 設 備 及 本 實 驗 於 過 去 幾 年 開 發 特 殊 太 陽 光 電 模 組 的 經 驗 ， 針 對 合 作 廠 商 本 身 高 性 能 金 屬 複 層 板 建 材 ， 開 發 出 具 發 電 功 能 之 廠 辦 建 材 ， 冀 望 此 項 創 舉 能 加 速 我 國 大 電 力 之 太 陽 光 電 發 電 系 統 安 裝 ， 創 造 台 灣 太 陽 光 電 中 、 下 游 產 業 互 贏 的 發 展 榮 景 。 三 、 研 究 方 法 為 順 利 達 成 研 究 目 的，本 計 畫 實 施 內 容 可 分 為 下 列 幾 個 步 驟 ：(1)製 作 方 法 與 封 裝 技 術 的 選 擇 、 (2) 金 屬 複 層 板 與 EVA 之 膠 合 性 分 析 、(3) 太 陽 電 池 封 裝 前 後 之 效 率 比 較 、(4)研 發 成 品 製 造 。 3 . 1 製 作 材 料 與 封 裝 技 術 選 擇 本 實 驗 製 程 採 用 之 材 料 為5 吋 單 晶 矽 太 陽 電 池 ， 厚 度 為190μmm ， 其 光 電 轉 換 效 率 為 16.4% ， 焊 接 製 程 使 用 之 助 焊 劑 為 無 鉛 水 性 助 焊 劑 內 含 80%異 丙 醇 及 20%純 水，焊 線 則 為 0.1mm厚 x 2mm 寬 之 無 鉛 焊 線 ， 內 含96.5%的 錫 及 3.5%的 銀 ， 並 以 Fast cure型 EVA做 為 模 組 膠 合 材 料 。
據 技 術 文 件 所 載，針 對 不 同 材 質 的 表 層 及 底 層 [2] ， EVA 的 特 性 [3],[4] ， 與 防 水 性 [5] 。 本 計 畫 擬 採 取 真 空 一 體 熱 壓 封 裝 法 ， 其 中 廠 辦 建 材 以 合 作 企 業 「 壹 東 實 業 股 份 有 限 公 司 」 現 有 產 品 之 高 性 能 金 屬 複 層 板 ， 該 複 層 金 屬 板 主 要 製 作 流 程 從 鋼 捲 上 架 、 成 型 、 填 充 、 噴 膠 、 壓 合 、 剪 切 、 而 成 品 產 出 見 圖1， 該 產 品 具 備 保 溫 、 斷 熱 、 防 水 、 載 重 大 等 特 性 於 一 體 ， 多 作 為 大 型 公 共 建 築 物 之 外 牆 。 針 對 廠 辦 建 材 結 合 太 陽 電 池 做 一 體 封 裝 如 圖2 所 示 ， 其 層 疊 的 順 序 由 下 至 上 ， 依 序 為 高 性 能 金 屬 複 層 板 、 基 醋 酸 纖 維(Ethylene Vinyl Acetate, EVA) 、 太 陽 電 池 、 EVA 、 強 化 低 鐵 玻 璃 的 五 層 夾 心 結 構 。 本 研 究 採 用 真 空 一 體 熱 壓 封 裝 法 ， 利 用 本 校 「 太 陽 電 池 模 組 製 作 實 驗 室 」 現 有 量 產 級 設 備 反 覆 作 實 驗 ， 預 期 影 響 產 品 製 作 的 參 數 可 能 有 設 備 操 作 溫 度 、 壓 力 、 時 間 、 使 用 封 裝 材 料(PIR 複 層 金 屬 板、EVA、強 化 低 鐵 玻 璃 )物 化 性 質 與 厚 度 等 ， 將 封 裝 材 料 依 不 同 厚 度 製 作 出 若 干 個 製 程 試 件 ， 置 入 量 產 型 真 空 熱 壓 機 進 行 標 準 封 裝 製 程 ， 該 標 準 封 裝 製 程 可 依 計 畫 主 持 人 已 有 專 利[6][7] 進 行 後 續 新 型 專 利 申 請 ， 完 成 太 陽 電 池 直 接 封 裝 使 具 供 發 電 功 能 製 作 。 3 . 2 金 屬 鋼 板 與 E VA 之 膠 合 性 分 析 EVA與 其 他 封 裝 材 料 的 膠 合 性，將 會 影 響 到 模 組 內 部 的 真 空 程 度 ， 膠 合 性 特 性 愈 強 ， 耐 候 性 也 愈 好 、 模 組 壽 命 較 長 。 通 常 太 陽 電 池 模 組 封 裝 是 以Tedlar或 是 強 化 玻 璃 做 為 模 組 背 面 的 基 材；而 本 計 畫 擬 以 壹 東 實 業 股 份 有 限 公 司 之 金 屬 複 層 板 為 太 陽 電 池 模 組 之 基 材 ， 故 取 該 金 屬 複 層 板 之 表 面 金 屬 鋼 板 進 行 膠 合 性 測 試 ， 以 確 保 模 組 品 質 。 3 . 2 . 1 金 屬 鋼 板 與 E VA 特 性 壹 東 實 業 股 份 有 限 公 司 所 提 供 之 金 屬 鋼 板 ， 可 分 為 烤 漆 鋼 版 及 無 烤 漆 鋼 板 。 無 烤 漆 鋼 板 於 表 面 熱 浸 鍍 鋅 以 抗 氧 化 ， 烤 漆 鋼 板 可 分 為 四 層 結 構 ， 如 圖3 所 示 。 烤 漆 種 類 選 用 KYNAR 抗 汙 染 型 氟 化 樹 脂 烤 漆 ， 並 於 鋼 板 產 生 親 水 性 表 面 ， 可 產 生 自 潔 效 果 、 減 少 雨 水 流 痕 污 染 ， 保 持 表 面 清 潔 以 延 長 清 洗 時 程 。 EVA為 醋 酸 乙 烯 與 乙 烯 共 聚 合 物，其 特 性 為 高 透 光 性 、 高 交 聯 固 化 度 、 優 越 的 黏 著 強 度 、 極 高 的 容 積 電 阻 性 、 機 械 強 度 良 好 、 光 熱 穩 定 性 佳 、 容 易 使 用 等 ， 為 一 般 太 陽 電 池 模 組 常 用 之 封 裝 材 料 ， 封 裝 材 料EVA部 分 可 分 為 三 井 化 學 之 fast cure 與standard cure類 型 之 EVA， 其 兩 種 產 品 最 大 差 異 性 主 要 在 於 封 裝 熱 固 化 時 間 上 的 不 同 ， 標 準 固 化 型(standard cure)EVA在 封 裝 熱 固 化 時 間 約 為 20分 鐘 左 右 而 快 速 固 化 型(fast cure)EVA則 只 需 12分 鐘 左 右 ， 如 表1。 因 熱 固 化 時 間 上 的 差 異 ， 快 速 固 化 型 (fast cure)EVA 比 起 標 準 固 化 型 (standard cure)EVA 的 使 用 率 上 較 多 ， 所 以 本 實 驗 選 擇 一 般 業 界 較 普 遍 使 用 及 反 應 時 間 較 快 速 之Fast Cure 型 且 厚 度 為0.45mm之 EVA進 行 膠 合 性 測 試 。 3 . 2 . 2 金 屬 鋼 板 之 表 面 粗 糙 度 量 測 鋼 板 經 由 刀 具 切 削 或 輪 磨 加 工 後 ， 表 面 會 留 下 深 淺 不 同 的 刀 痕 。 這 些 形 狀 複 雜 的 刀 痕 據 有 不 同 的 週 期 和 頻 率 ， 波 紋 較 短 的 刀 痕 初 級 表 面 ， 即 表 面 粗 糙 度 。 而 比 表 面 粗 糙 度 波 長 更 長 而 呈 規 則 性 週 期 變 化 之 起 伏 表 面 稱 為 二 級 表 面 ， 即 為 幾 何 公 差 量 測 對 象 。 不 同 的 鋼 板 表 面 粗 糙 度 ， 因 為 接 觸 面 積 大 小 不 同，將 影 響EVA與 鋼 板 間 封 裝 後 的 黏 著 強 度 ， 通 常 接 觸 面 積 大 者 ， 所 得 之 黏 著 強 度 較
高 。 一 般 常 用 量 測 方 法 有 比 較 量 測 法 及 探 針 斷 面 量 測 法 ， 高 精 度 的 工 件 則 採 用 光 波 干 涉 量 測 法 ； 本 實 驗 選 用 表 面 粗 糙 度 量 測 儀Mitutoyo surftest 402， 採 用 最 普 遍 、 可 量 測 範 圍 也 最 廣 的 探 針 斷 面 量 測 法 進 行 表 面 粗 糙 度 量 測 。 探 針 在 鋼 板 表 面 移 動，其 振 動 被 轉 變 為 感 應 電 流，經 過 放 大 器 放 大 ， 再 將 量 測 鋼 板 的 斷 面 曲 線 送 到 分 析 儀 器 ， 最 後 再 由 分 析 儀 器 內 之 計 算 公 式 ， 計 算 鋼 板 表 面 之 粗 糙 度 值 。 表 面 輪 廓 斷 面 曲 線 中 ， 包 含 了 粗 糙 度 曲 線 與 波 浪 起 伏 的 曲 線(圖 4)， 波 浪 起 伏 的 曲 線 是 屬 於 輪 廓 量 測 的 範 圍 ， 其 值 遠 大 於 表 面 粗 糙 度 之 值 ， 但 也 有 將 表 面 輪 廓 斷 面 兩 種 曲 線 分 開 或 合 併 考 慮 的 作 法 ， 因 此 也 就 有 了 各 種 表 面 粗 糙 度 之 定 義 。 一 般 表 面 粗 糙 度 之 表 示 法 有 下 列 三 種 ：Ra(中 心 線 平 均 粗 糙 度)、 Rymax(最 大 高 度 粗 糙 度 )、 Rtm (十 點 平 均 粗 糙 度 )，本 實 驗 選 用 Ra(中 心 線 平 均 粗 糙 度 ) 表 示 法 ， 此 方 法 描 述 如 下: ․ Ra :中 心 線 平 均 粗 糙 度 若 從 加 工 面 之 粗 糙 曲 線 上 ， 截 取 一 段 測 量 長 度L ， 並 以 該 長 度 內 粗 糙 深 之 中 心 線 為 x 軸 ， 取 中 心 線 之 垂 直 線 為y 軸 ， 則 粗 糙 曲 線 可 用 y = f(x)表 之 。 以 中 心 線 為 基 準 將 下 方 曲 線 反 摺 。 然 後 計 算 中 心 線 上 方 經 反 摺 後 之 全 部 曲 線 所 涵 蓋 面 積 ， 再 以 測 量 長 度 除 之。所 得 數 值 以 μm為 單 位，即 為 該 加 工 面 測 量 長 度 範 圍 內 之 中 心 線 平 均 粗 糙 度 值, 其 數 學 定 義 為 ： 中 心 線 方 向 細 分 單 位 等 間 隔 後 取 各 分 段 點 所 對 應 之 hi 值 ， 利 用 下 式 可 得 到 Ra的 近 似 值 ： (圖 4) 中 心 線 在 表 面 具 有 曲 度 或 形 狀 誤 差 時 ， 則 成 曲 線 ， 粗 糙 度 沿 此 曲 線 量 取 。 測 量 長 度 限 於 量 具 大 小 而 無 法 涵 蓋 整 個 機 件 表 面 ， 因 此 ， 一 次 量 取 求 得 之Ra只 是 表 面 某 部 分 的 中 心 線 平 均 粗 糙 度 ， 故 本 實 驗 在 被 測 物 表 面 幾 個 不 同 的 位 置 測 量 ， 並 將 全 部 測 得 之Ra取 其 算 術 平 均 值 為 表 面 的 中 心 線 平 均 粗 糙 度 。 由 實 驗 結 果 可 得 知 ， 未 烤 漆 鋼 板 的 表 面 平 均 粗 糙 度 為0.79 μ m ， 烤 漆 鋼 板 表 面 平 均 粗 糙 度 為 0.59μ m，無 烤 漆 鋼 板 的 表 面 平 均 粗 糙 度 高 出 約 0.2 μm， 實 驗 結 果 如 圖 5。 3 . 2 . 3 金 屬 複 層 板 與 E VA 之 拉 力 測 試 本 實 驗 因 考 慮 到 太 陽 電 池 模 組 封 裝 機 所 能 接 受 模 組 厚 度(35mm) 的 限 制 ， 故 只 選 用 將 和 太 陽 電 池 層 壓 封 裝 的 鋼 板 ， 針 對 與 太 陽 電 池 封 合 之 鋼 板 接 觸 面 進 行 各 項 測 試 ， 並 排 除 其 他 填 充 材 料 的 部 份 以 減 少 試 件 厚 度 。 鋼 板 分 為 烤 漆 和 無 烤 漆 鋼 板 兩 種 ， 為 因 應 未 來 耐 候 實 驗 設 備 的 最 大 尺 寸 限 制 ， 故 實 驗 使 用 長 14cm、 寬 7cm、 厚 0.5mm之 鋼 板 進 行 封 裝 及 拉 力 測 試 ， 裨 益 後 續 實 驗 進 行 。 依 據 實 驗 所 使 用EVA之 熟 化 所 需 的 溫 度、時 間 和 壓 力 ， 封 裝 過 程 所 設 定 的 各 項 參 數 分 別 為 ： a.溫 度 (Temperature)：150℃ (機 器 誤 差 正 負 10℃ ) b.泵 抽 真 空 時 間 (Vaccum Time)： 5分 30秒
c.壓 力 設 定 (Pressure)：低 壓 20kPa、中 壓 40kPa、 高 壓60kPa d.保 溫 保 壓 維 持 時 間 (Hold Time)： 7分 30秒 並 依 各 種 不 同 的EVA厚 度 、 是 否 與 表 層 材 料 (賽 璐 璐) 共 同 封 裝 ， 比 較 了 EVA 於 烤 漆 及 無 烤 漆 鋼 板 上 的 拉 力 強 度 。 由 實 驗 結 果 中 可 發 現 ， 無 烤 漆 鋼 板 上EVA的 平 均 拉 力 值 均 較 烤 漆 鋼 板 為 佳；增 加 賽 璐 璐 與EVA一 同 進 行 封 裝 後，不 論 是 烤 漆 或 是 無 烤 漆 鋼 板 上EVA之 平 均 拉 力 值 均 有 明 顯 增 加；而 在 EVA 厚 度 的 比 較 方 面 ， 兩 片EVA(0.9mm)的 拉 力 測 試 結 果 要 比 只 有 一 片EVA(0.45mm)為 佳，實 驗 結 果 如 圖 6、 圖 7。 3 . 3 太 陽 電 池 封 裝 前 後 之 效 率 比 較 由 於 建 材 表 面 材 料 為 鍍 鋅 金 屬 鋼 板 ， 若 欲 將 太 陽 電 池 與 其 結 合 封 裝 ， 首 先 需 要 探 討 的 即 是 兩 者 是 否 會 直 接 接 觸 而 導 致 漏 電 或 短 路 的 情 形 。 考 慮 到 此 項 問 題 ， 此 計 畫 中 利 用 拉 力 實 驗 的 結 果 ， 採 用 了 以 兩 片EVA 、 並 同 樣 使 用 拉 力 實 驗 時 封 裝 程 序 的 參 數 來 進 行 測 試 件 封 裝 ， 觀 察 其 是 否 有 漏 電 流 或 短 路 的 狀 況 發 生 。 實 驗 結 果 發 現 測 試 件 在 封 裝 前 後 的 效 率 只 有 因 為 封 裝 材 料 的 透 光 率 因 素 而 有 些 微 下 降 ， 功 率 平 均 較 封 裝 前 減 少 了 約1%左 右，如 圖 8、圖 9所 示 ， 並 無 明 顯 差 異 。 此 結 果 表 示 封 裝 時 包 覆 著 太 陽 電 池 的 上 、 下 兩 層EVA ， 可 有 效 做 為 電 池 與 金 屬 複 層 板 間 之 絕 緣 層，阻 絕 漏 電 流 或 短 路 情 形 的 產 生 。 3 . 4 建 材 一 體 型 太 陽 電 池 模 組 設 計 與 製 造 由 於 將 太 陽 電 池 模 組 與 建 材 結 合 需 克 服 許 多 問 題 ， 例 如 ： 建 材 防 水 性 是 否 被 破 壞 、 需 避 免 建 材 外 層 鋼 板 與 太 陽 電 池 直 接 接 觸 而 造 成 漏 電 或 短
路 、 太 陽 電 池 焊 條 與 建 材 外 層 之 鋼 板 也 需 有 良 好 的 隔 絕 措 施 。 至 於 本 研 究 因 所 開 發 之 成 品 擬 用 於 屋 頂 ， 每 片 模 組 之 串 並 聯 及 扣 件 均 需 作 先 期 設 計 ， 所 以 與 上 述 之 專 利 內 容 有 相 當 出 入 其 改 良 製 程 方 法 有 ： ( 一 ) 材 料 部 份 ： 採 被 覆 披 覆 表 層 及 底 層 部 份 ， 於 上 、 下 披 覆 層 之 上 、 下 分 別 在 附 著 披 覆 表 層 及 底 層 ； 該 表 層 為 具 良 好 透 光 度 的 低 鐵 強 化 玻 璃 ， 具 有 適 當 堅 固 性 且 作 為 上 披 覆 層 的 保 護 層 ； 底 層 為 高 性 能 金 屬 複 層 板 ， 具 有 剛 性 及 強 度 且 作 為 下 披 覆 層 的 保 護 層 。 (二 )製 程 部 份 ： 且 本 實 驗 室 研 究 設 備 真 空 熱 壓 機 ， 可 將 上 述 專 利 步 驟(3)、 (4)做 同 步 整 合 的 動 作 。 相 較 之 下 可 節 省 更 多 時 間 與 人 力 ， 更 有 助 於 提 昇 壹 東 實 業 的 產 業 競 爭 力 。( 三 ) 扣 件 部 份 ： 需 考 慮 方 便 安 裝 性 ， 擬 採 螺 設 結 合 定 位 。(四 )電 路 部 份 ： 考 量 安 全 性 及 防 水 性 ， 擬 採 內 鑲 式 設 計 ， 將 電 路 系 統 嵌 入 成 品 中 夾 層 。 四 、 成 果 討 論 無 烤 漆 鋼 板 由 於 平 均 表 面 粗 糙 度 較 高(0.79 μm) 、 與 EVA 接 觸 面 大 且 其 表 層 並 未 鍍 上 如 烤 漆 鋼 板 上 的 氟 化 樹 脂 烤 漆 ， 故 其 整 體 拉 力 值 表 現 較 烤 漆 鋼 板 為 佳 。
而 在 封 裝 材 料 的 選 擇 上，以fast cure型 的 EVA 結 合 金 屬 複 層 版 的 表 層 鋼 板 ， 拉 力 值 於 無 烤 漆 鋼 板 可 達 1.1502kgf/mm ， 於 烤 漆 鋼 板 則 為 0.6381kgf/mm， 若 是 使 用 2片 EVA與 鋼 板 封 裝 ， 拉 力 值 於 無 烤 漆 鋼 板 則 可 達 到1.4085kgf/mm ， 於 烤 漆 鋼 板 為0.7076kgf/mm。 太 陽 電 池 與 金 屬 複 層 板 一 體 封 裝 ， 除 了EVA 與 金 屬 複 層 板 的 膠 合 強 度 ， 另 一 項 需 克 服 的 問 題 為 金 屬 複 層 板/ 太 陽 電 池 接 觸 面 的 漏 電 及 短 路 問 題 。 經 由 比 較 測 試 件 封 裝 前 後 的 數 據 可 發 現 ， 由 於 表 層 封 裝 材 料 透 光 率 關 係 ， 使 得 測 試 件 封 裝 之 後 的 平 均 功 率 較 封 裝 前 約 下 降1%， 但 差 異 並 不 顯 著 。 此 結 果 顯 示 測 試 件 經 過 熱 壓 封 裝 後 ， 融 熔 的 EVA 能 有 效 阻 隔 太 陽 電 池 與 金 屬 複 層 板 之 表 面 鋼 板 直 接 接 觸 ， 避 免 漏 電 流 以 及 短 路 的 情 形 發 生 。 完 成 EVA與 金 屬 複 層 板 間 的 膠 合 強 度 實 驗， 並 且 無 太 陽 電 池/金 屬 複 層 板 接 觸 的 漏 電 或 短 路 問 題 後 ， 本 計 畫 擬 採 用 低 鐵 強 化 玻 璃 與 金 屬 複 層 板 結 合 太 陽 電 池 進 行 一 體 封 裝 。 考 慮 到 太 陽 電 池 上 金 屬 焊 條 若 與 複 層 板 直 接 接 觸 ， 也 將 會 導 致 漏 電 流 的 產 生 ， 故 本 計 畫 將 欲 連 接 至 接 線 盒 之 金 屬 焊 條 絕 緣 ， 避 免 產 生 漏 電 流 ， 並 於 複 層 板 鑽 孔 處 進 行 防 水 性 補 強 ， 成 品 設 計 圖 與 封 裝 後 成 品 如 圖10 、 11所 示 。 參考文獻 [1]熊 谷 秀，太 陽 光 電 知 多 少， 【 科 學 發 展 】，2004 年11月 ， 383期 ， 34 ~ 41頁 。
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圖 表 整 理
鋼捲上架
成型-1
成型-2
填充
噴膠
壓合
裁切
成品
圖1、高性能金屬複層板製作流程圖2、太陽電池結合高性能金屬複層板一體封裝層疊法－示意圖 圖3、高性能金屬複層板結構圖 3mm低鐵玻璃 EVA固態膠 EVA固態膠 太陽電池 高性能金屬複層板
上
下
表1、 不 同 種 類 EVA之 封 裝 過 程 所 需 條 件 資 料 來 源 ： 三 井 化 學 圖4、表 面 輪 廓 包 含 了 粗 糙 度 曲 線 與 波 浪 起 伏 的 曲 線 圖5、烤漆與無烤漆鋼板之表面粗糙度比較 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 單位 ： um 無烤漆鋼板表面粗糙度 烤漆鋼板表面粗糙度
圖6、EVA厚度=0.45mm時之拉力值 圖7、EVA厚度=0.9mm時之拉力值 圖8、無烤漆鋼板封裝前後效率比較 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1 2 3 4 5 6 7 拉力值 (k gf /m m ) 烤漆鋼板 無烤漆鋼板 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 1 2 3 4 5 6 7 拉力值 (k gf /m m ) 烤漆鋼板 無烤漆鋼板 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1 2 3 4 5 6 功率 (W) 封裝前 封裝後
圖9、烤漆鋼板封裝前後效率比較 圖10、產出成品之設計圖 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1 2 3 4 5 6 功率 (W) 封裝前 封裝後
