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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張俊男
研究生(外文):Chun-Nan Chang
論文名稱:輕型太陽光電模組封裝技術與耐候性測試
論文名稱(外文):Encapsulation Technique of Lightweight PV Module and Weather Resistance TestModule and Weather Resistance Test
指導教授:林克默林克默引用關係
指導教授(外文):K.M. Lin
學位類別:碩士
校院名稱:南台科技大學
系所名稱:機械工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:56
中文關鍵詞:太陽能封裝
外文關鍵詞:solar energyEncapsulation
相關次數:
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本文主要探討輕型太陽光電模組之封裝技術,我們使用各種不同的封止材與覆蓋板來
封裝矽基太陽能晶片,並測試其耐候性。我們比較以PC、Tefzel 作為覆蓋板,以及使用
EVA、Silicone 作為封止材時於溫濕度循環測試時之功率變化。實驗結果顯示,EVA 由於
質地較硬,因此使用EVA 作為封止材能有效抵抗模組因溫度變化而產生之變形。PC 由於
在高溫環境時對濕氣較為敏感,在經150 次溫濕度循環測試後發生破壞情形。目前的結果
顯示,以EVA 作為封止材,Tefzel 作為覆蓋板之輕型光電模組之耐候性最佳。
The purpose of this study is to investigate the encapsulation technique of lightweight PV
modules. We used different kinds of encapsulation materials and covering plates to encapsulate
Si-based solar cells and conducted weather resistance tests. By using PC and Tefzel as covering
plate, EVA and Silicone as encapsulation materials, we compared the efficiency changes in
temperature and humidity circulation tests. The experimental results show that due to the
hardness of EVA, using EVA as encapsulation materials can efficiently avoid the deformation of
PV modules caused by temperature fluctuations. Since PC is sensitive to the humidity under
high temperature environment, damages were found on PC covering plate after 150 temperature
and humidity circulation tests. The results up to now have indicated that, PV modules with EVA
as encapsulation materials and Tefzel as covering plate have the best weather resistance
performance.
目  次
摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目次 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 序論 1
1.1 前言 1
1.2 太陽光電原理 2
1.2.1 太陽晶片的基本結構與種類 3
1.2.2 太陽光電模組 6
1.3 研究動機 7
第二章 文獻回顧 8
2.1 太陽光電模組量測標準 8
2.2 太陽光電模組封裝架構及應用 10
2.3 封裝材料 13
2.4 太陽光電模組耐候性測試 15
第三章 實驗過程 17
3.1 模組製作 17
3.1.1 模組架構及封裝材料 18
3.2 模組封裝製程 18
3.2.1 EVA封裝製程 20
3.2.2 Silicone封裝製程 23
3.2.3 模組製作流程 24
3.3 耐候性測試 25
3.3.1 溫濕度循環測試 25
3.3.2 紫外光照射測試 27
3.4 模組量測 28
3.4.1 I-V Curve量測 28
3.4.2 紫外光-可見光光穿透率量測 30
3.5 量測用光源 31
3.5.1 模組量測規定 31
3.5.2 人工光源之種類 31
3.5.3 量測用人工模擬太陽光源製作 36
3.5.4 人工模擬太陽光源製作進行步驟 37
3.5.5 人工模擬太陽光源特性 38
第四章 結果與討論 41
4.1 溫濕度循環測試結果 41
4.1.1 變形破壞 42
4.1.1 覆蓋板破壞 43
4.2 紫外光照射測試結果 45
第五章 結論 49
5.1 實驗結論 49
5.2 未來展望 49
參考文獻 51
附錄 53
A 太陽光譜/模組功率計算程式 53
B 封裝模組大小尺寸一覽表 55
C 專有名詞表 55
作者簡介 56

表目錄
表1.1 石化燃料預估可使用年限 1
表2.1 太陽光電模組封裝用EVA成分組成 14
表2.2 太陽光電模組之破壞比例 15
表2.3 複合加速劣化試驗項目 16
表3.1 LAMINATOR 1016S特性 19
表3.2 KEITHLEY Model 2420電流電壓輸出與量測特性 28
表3.4 IEC 904-9 38
表3.4 光均勻度量測結果 39
表4.1 各封裝用材料之線性熱膨脹係數 42


圖目錄
圖1.2 矽太陽晶片之texture結構 5
圖1.3 各種不同之太陽晶片電極樣式 5
圖1.4 各種不同之太陽晶片 6
圖2.1 不同材料之光譜響應範圍 8
圖2.2 太陽光譜圖 9
圖2.3 Glass Package 10
圖2.4 Ex Coal Mine ,,Fritz-Heinrich’’",Essen 10
圖2.5 Super Straight 11
圖2.6 German School Lissabon 11
圖2.7 Sub Straight 12
圖2.8 STUT Solar Car – Phoenix 12
圖2.9 Golf-Caddy 12
圖2.10 Solarboot MS Alstersonne 13
圖3.1 真空熱壓機構造示意圖 18
圖3.2 EVA封裝製程 - 單次真空熱壓製程 20
圖3.3 Super Straight模組 21
圖3.4 Tefzel凹陷紋路 21
圖3.5 EVA封裝製程 - 二次真空熱壓製程 22
圖3.6 Silicone封裝製程 23
圖3.7 JIS C 8917溫濕度循環測試 25
圖3.8 TAICHY MHG-120RF溫濕度控制範圍 26
圖3.9 紫外光照射平台示意圖 27
圖3.10 PH-TLD 15W光譜圖 27
圖3.11 PH-TUV 15W光譜圖 27
圖3.12 最大功率點判斷程式之操作界面 29
圖3.13 Lambda系列性能特性 30
圖3.14 500W Xe燈泡分光照度圖 32
圖3.15 AM1.5 Xe人工模擬太陽光源分光照度圖 32
圖3.16 鹵素-鎢絲燈泡分光照度圖 33
圖3.17 ELH燈泡分光照度圖 33
圖3.18 Xe閃光燈泡分光照度圖 34
圖3.19 複合型人工光源分光照度圖 35
圖3.20 Solux 4700K光譜與太陽光譜比較圖 36
圖3.21 人工模擬太陽光源製作流程 37
圖3.22 人工模擬太陽光源實體 38
圖3.23 光譜匹配率 39
圖3.24 不穩定度量測結果 40
圖3.25 燈泡實際配置 40
圖4.1 以EVA作為封止材經200次溫濕度循環之最大功率變化圖 41
圖4.2 以Silicone作為封止材經200次溫濕度循環之最大功率變化圖 42
圖4.3 以Silicone作為封止材之模組破壞圖 44
圖4.4 PC水解破壞圖1 44
圖4.5 PC水解破壞圖2 45
圖4.6 以EVA作為封止材經1300小時紫外光照射後之最大功率變化圖 46
圖4.7 以Silicone作為封止材經1300小時紫外光照射後之最大功率變化圖 46
圖4.8 PC/EVA經1300小時紫外光照射後之可見光穿透率變化 47
圖4.9 PC/Silicone經1300小時紫外光照射後之可見光穿透率變化 47
圖4.10 Tefzel/EVA經1300小時紫外光照射後之可見光穿透率變化 48
圖4.11 Tefzel/Silicone經1300小時紫外光照射後之可見光穿透率變化 48
圖A.1 太陽光譜/模組功率計算程式輸入界面 53
圖A.2 太陽光譜/模組功率計算程式之太陽照度及輸出功率變化圖表 54
參考文獻
1.經濟部能源局, "95年~104年長期負載預測與電源開發規劃摘要報告" (2007).
2.莊嘉琛, "太陽能工程-太陽電池篇", 全華書局 (2003).
3.黃雄聖, "太陽光電模組封裝與檢測技術之探討", 南台科技大學機械工程研究所碩士論文 (2006).
4.蔡進譯, "超高效率太陽電池-從愛因斯坦的光電效應談起", 物理雙月刊 27-5 (2005) 701-719.
5.Halden Field, "Solar Cell Spectral Response Measurement Errors Related to Spectral Band Width and Chopped Light Waveform", presented at the 26th IEEE Photovoltaic Specialists Conference, Anaheim, California, USA (1997).
6.F.J. Pern A.W. Czanderna, K.A. Emery, and R.G. Dhere, "Weathering degradation of EVA encapsulant and the effect of its yellowing on solar cell efficiency", Photovoltaic Specialists Conference, Conference Record of the Twenty Second IEEE 1 (1991) 557 - 561.
7.Aarohi Vijh and Xunming Deng, "Amorphous silicon based minimodules with silicone elastomer encapsulation", Photovoltaic Specialists Conference, Conference Record of the Thirty-first IEEE (2005) 1567-1569.
8.A.W. Czanderna , F.J. Pern, "Encapsulation of PV modules using ethylene vinyl acetate copolymer as a pottant: A critical review", Solar Energy Materials and Solar Cells 43(1996) 101-181.
9.John H. Wohlgemuth, "RELIABILITY TESTING OF PV MODULES", First WCPEC[C]. Hawaii (1994) 889-892.
10.Arizona State University Polytechnic Campus Photovoltaic Testing Laboratory, http://www.poly.asu.edu/ptl/testinglinks/testing.html.
11.J. H. Wohlgemuth, D. W. Cunningham, A. M. Nguyen and J. Miller, "Long Term Reliability of PV Modules", Twentieth European PVSEC (2005) 1942.
12."太陽光発電システム共通基盤技術研究開発 中間評価報告書", 新エネルギー・産業技術総合開発機構 技術評価委員会, 平成15年8月.
13.F.J. Pern and S.H. Glick, "THERMAL PROCESSING OF EVA ENCAPSULANTS AND EFFECTS OF FORMULATION ADDITIVES", Photovoltaic Specialists Conference, Conference Record of the Twenty Fifth IEEE (1996) 1251-1254.
14.ETIMEX Primary Packaging GmbH VISTASOLAR TYPE 485.00, http://www.etimex-pp.de/webEdition/we_cmd.php?we_cmd%5B0%5D=show&we_cmd%5B1%5D=294&we_cmd%5B4%5D=113.
15.JIS C8917 附錄二.
16.TAICHY MHG-120RF 操作說明書.
17.PHILIP Special Fluorescent lamp 說明書.
18.KEITHLEY Model 2420 3A SourceMeter Service Manual.
19.LAMBDA 25/35/45 Brochure UV/Vis Systems Specification Sheet.
20.宋明俊, "複金屬燈特性研究", 國立中山大學電機工程研究所碩士論文 (2000).
21.Solux 4700K光譜資料取自Eiko SoLux Spectral Data.
22.ETIMEX® Primary Packaging GmbH, "VISTASOLAR 485.00 Data Sheet".
23.Dow Corning®, "Dow Corning® Electronics Encapsulants Materials Family Data Sheet".
24.Bayer® MaterialScience AG, "Makrofol® DE 1-1 ISO Data Sheet".
25.DuPont®, "DuPontTM Tefzel® fluoropolymer resin Properties Handbook".
26.DuPont®, "Tedlar® SP polyvinyl fluoride film Product and Properties Guide".
27.DuPont®, "Mylar® polyester film.
28.The A to Z of Materials and AZojomo, http://www.azom.com/.
29.George L. Gaines, Jr., "Acceleration of Hydrolysis of Bisphenol A Polycarbonate by Hindered Amines", Polymer Degradation and Stability 27 (1990) 13-18.
30.温井秀樹, 木下暢, "太陽電池用光波長変換材の開発", 住友大阪セメント株式会社 Technical Report (2002) 31-35.
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