專利名稱：太陽(yáng)能電池模塊和其制備方法
太陽(yáng)能電池模塊和其制備方法本發(fā)明涉及一種用于制備太陽(yáng)能電池模塊的方法，其中在載體上涂以光電層，并用透明層覆蓋。此外，本發(fā)明還涉及一種通過(guò)該方法可制備的太陽(yáng)能電池模塊，以及一種漆在制備這種模塊時(shí)的應(yīng)用。太陽(yáng)能電池模塊是一種電構(gòu)件，用該電構(gòu)件可將含于光中的輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能。其物理原理是光電效應(yīng)。光電效應(yīng)需要p-n-結(jié)，光作用在該結(jié)上時(shí)發(fā)生電荷分離。所引起的電壓降可用于產(chǎn)生有用的電能。在常規(guī)的太陽(yáng)能電池模塊中，通常有由結(jié)晶硅制成的光電層，該層在一種昂貴復(fù)雜的工藝中由硅塊切割制成。因?yàn)楣獠豢煞浅Ｉ畹剡M(jìn)入這種層(僅約10 ym)，所以重要的是由結(jié)晶硅制備有盡可能小厚度的光電層。但在使用現(xiàn)有的切割法或鋸切法切割硅塊層時(shí)，在這一點(diǎn)上形成了一些限制。在所謂的薄層電池中存在極薄的光電層。這種薄層例如可通過(guò)氣相淀積直接施加在載體上?？墒褂萌绮ＡА⒔饘俦“寤蛉嵝圆牧先缢芰献鳛檩d體。在柔性載體上淀積時(shí)，所得的太陽(yáng)能電能模塊也具有一定的柔性，由此展示出有益的應(yīng)用領(lǐng)域。優(yōu)選可用非晶形硅作為薄層電池中的光電層的材料。除此之外，微結(jié)晶硅、鎵-砷化物、鎘-碲化物或銅-銦-(鎵)-硫-硒-化合物，尤其是銅-(銦-鎵)-硒-化合物 (CIGS-系)也特別適用。與太陽(yáng)能電池模塊的類型完全無(wú)關(guān)，該光電層總需要加以保護(hù)以免受損。光電層由于其小的層厚，所以特別易受機(jī)械影響。此外，也需盡可能避免各種氧化效應(yīng)。因此，常規(guī)是將光電層配置在玻璃板下面。這不僅提供優(yōu)異的機(jī)械防護(hù)又可確保在能量上所要應(yīng)用的輻射線有足夠的透明度。近來(lái)，特別是為保護(hù)薄層電池，通常是應(yīng)用塑料作為柔性透明保護(hù)基底。其可通過(guò)具有粘附特性的中間層(如由乙烯-乙酸乙烯酯-共聚物形成的中間層)粘合或?qū)訅涸诠怆妼由?。但過(guò)去在使用膜時(shí)會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題。如在通過(guò)太陽(yáng)輻射受到強(qiáng)加熱時(shí)該膜會(huì)軟化，這使其對(duì)機(jī)械作用呈小的耐受性。此外，許多種膜隨時(shí)間會(huì)失去膜中所加的增塑劑，這使膜變脆并可導(dǎo)致受損。膜的耐候性也隨時(shí)間而減弱。用膜作為透明防護(hù)基底的太陽(yáng)能電池模塊具有相應(yīng)較低的預(yù)期壽命。因此，如前所述，就需要一種對(duì)太陽(yáng)能電池模塊的光電層實(shí)施保護(hù)的有效辦法。本發(fā)明的目的在于提供一種可滿足此需要的技術(shù)解決方案。該方案可提供具有高的預(yù)期壽命的太陽(yáng)能電池模塊，以致不出現(xiàn)或僅很小程度上出現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。本發(fā)明的目的是通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的方法，具有權(quán)利要求7的特征的太陽(yáng)能電池模塊和具有權(quán)利要求10的特征的應(yīng)用達(dá)到的。本發(fā)明方法和本發(fā)明的太陽(yáng)能電池模塊的優(yōu)選實(shí)施方案列于從屬權(quán)利要求2-6以及8和9中。本發(fā)明的應(yīng)用的優(yōu)選實(shí)施方案列于從屬權(quán)利要求11-20中。所有權(quán)利要求的字句通過(guò)引用引入本說(shuō)明書的內(nèi)容。本發(fā)明的目的是提供一種用于制備太陽(yáng)能電池模塊的方法，在該方法中，將光電層涂于載體上。例如這可通過(guò)氣相淀積法進(jìn)行，相應(yīng)的程序(如CVD-法和PVD-法)是本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的。在另一步驟中，用透明層覆蓋在載體上的光電層。該透明層用于保護(hù)光電層。該透明層對(duì)通過(guò)光電層的在能量上所要應(yīng)用的輻射線至少部分地，優(yōu)選完全是透過(guò)的。特別是本發(fā)明方法的特征在于，涂敷可硬化的漆作為透明層以代替前述的保護(hù)膜。該方法程序組合了多個(gè)有利的效應(yīng)。一方面該可硬化漆即具有柔軟性，該柔軟性至少與膜相同。另一方面，該漆可通過(guò)硬化比較軟的塑料處于更為耐受機(jī)械作用的狀態(tài)。特別優(yōu)選提供呈柔性層狀復(fù)合物的漆來(lái)涂敷透明層。該層狀復(fù)合物具有暫時(shí)的載體膜，在該膜上配置有由可硬化的漆形成的層。為施加可硬化的漆，將具有其上配置有漆層的面的層狀復(fù)合物壓在具有光電層的載體上。在另一步驟中除去該暫時(shí)的載體膜，由此該漆層作為透明層保留在光電層上。在該優(yōu)選的程序中，該透明層不是首先在光電層上形成，而是借助于暫時(shí)的載體膜轉(zhuǎn)移到光電層上。這種“轉(zhuǎn)移涂層法”的主要優(yōu)點(diǎn)在于，在施用現(xiàn)場(chǎng)甚至僅需少量的溶劑用量。由此可確保均勻的層厚。而應(yīng)用本身也可非常簡(jiǎn)單地進(jìn)行。特別優(yōu)選使用所謂的“雙重-固化-漆”來(lái)制備漆層。雙重-固化-漆以兩步過(guò)程硬化。一方面其具有可熱交聯(lián)的組分，另一方面具有可自由基交聯(lián)的組分。該漆不僅需熱硬化也需光誘發(fā)硬化。在本發(fā)明的方法中，特別優(yōu)選一種漆用作漆層，該漆包含有含雙鍵的OH-官能團(tuán)的成分A、含雙鍵的NCO-官能團(tuán)的成分B以及任選的含雙鍵的成分C。這種優(yōu)選可使用的漆還將在下面詳述。特別優(yōu)選使用該在暫時(shí)載體膜上的漆層經(jīng)熱預(yù)硬化的層狀復(fù)合物。在優(yōu)選實(shí)施方案中，在去除暫時(shí)的載體膜前對(duì)該漆層進(jìn)行最終硬化。該最終硬化優(yōu)選由光誘發(fā)，特別是用UV-光進(jìn)行。特別是在制備例如僅具有薄的柔性膜作為光電層的載體的柔性太陽(yáng)能電池模塊時(shí)，使用部分硬化的漆層是有利的。因此經(jīng)熱預(yù)硬化的漆層通常仍具有高的柔性。具有這種漆層的太陽(yáng)能電池模塊可彎曲和形變，而不會(huì)導(dǎo)致漆層的受損。該漆層后來(lái)通過(guò)最終硬化轉(zhuǎn)變成硬的穩(wěn)定形態(tài)。 此外，優(yōu)選該漆層不宜直接施加于光電層上。而優(yōu)選在光電層上預(yù)先涂敷中間層， 特別是具有粘附性的中間層。這類中間層是本領(lǐng)域技術(shù)人員原則已知的。后面還有詳述。本發(fā)明的目的還在于提供按所述方法制備的或可制備的太陽(yáng)能電池模塊。本發(fā)明的太陽(yáng)能電池模塊包含載體、載體上所涂敷的光電層和覆蓋光電層的透明層。載體可以是例如膜或由玻璃、由金屬如鋁成或由塑料(如氟樹(shù)脂)形成的板。適用的載體是本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的。其中特別優(yōu)選使用由膜，特別是由塑料形成的柔性載體。 因此在優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的太陽(yáng)能電池模塊是柔性太陽(yáng)能電池模塊。原則上可使用上述已提及的所有層作為光電層。透明層是由硬化的漆，特別是由硬化的雙重-固化-漆(下面還將詳述)形成的層。如已所述的，在優(yōu)選實(shí)施方案中，在光電層和透明層之間可配置中間層，特別是具有粘附性的中間層。因此，本發(fā)明的太陽(yáng)能電池模塊在光電層和透明層之間優(yōu)選具有這種中間層。此外，就層序看，載體/光電層也同樣適用。在該兩層之間也可配置具有粘附性的中間層。
原則上可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員用于將膜粘合在基底上的所有粘附介質(zhì)作為這種中間層。在這一點(diǎn)上，特別優(yōu)選是由乙烯-乙酸乙烯酯-共聚物形成的中間層?，F(xiàn)在對(duì)在本發(fā)明方法中可使用的和以硬化形式構(gòu)成本發(fā)明的太陽(yáng)能電池模塊的組分的漆進(jìn)行已提及的描述。與上述提及的那些方案相一致，在制備本發(fā)明的太陽(yáng)能電池模塊時(shí)包括應(yīng)用漆， 特別是下面要描述的漆。本發(fā)明中，特別優(yōu)選使用雙重-固化-漆。具有含雙鍵的OH-官能團(tuán)的成分A、含雙鍵的NCO-官能團(tuán)的成分B和任選的含雙鍵的成分C的雙重-固化-漆是特別合適的。這里，各成分A、B和C優(yōu)選具有下列特性 成分A =
-固體含量為30-100重量％，
-雙鍵密度為2-5 val/kg，特別是3-4 val/kg (在固含量為100 %時(shí))和 -OH-含量為4-8重量％ 成分B =
-固體含量為30-100重量％，
-雙鍵密度為1-4 val/kg，特別是1-2 val/kg (在固含量為100 %時(shí))和 -NCO-含當(dāng)為4-8重量％ 成分C =
-玻璃轉(zhuǎn)化溫度Tg為-10至20°C，特別是-5至5°C， -固體含量為30-100重量％和
-雙鍵密度為3-6 mol/kg，特別是4-4. 5 mol/kg (在固含量為100 %時(shí))。所以每種成分可具有一定比例的溶劑(至多70重量％，見(jiàn)上面)。除此之外，存本發(fā)明所用的漆中還可加入一種或多種附加的溶劑。此外，該漆可含一種或多種助劑作為任選的組分，優(yōu)選是漆-助劑-組合。原則上可使用在制備漆(除漆原料外)時(shí)通常所需的所有市售的助劑，其中特別是用于調(diào)節(jié)和穩(wěn)定漆特性的助劑。其實(shí)例是表面添加劑如流動(dòng)劑和去泡沫劑、乳化劑和網(wǎng)絡(luò)劑和分散劑。在擴(kuò)展方案中，本發(fā)明的漆優(yōu)選有下列組成
5-15重量％的成分A，
10-45重量％的成分B，
0-35重量％的成分C，
0-8重量％的至少一種漆助劑，
0-60重量％的溶劑。要指明的是，該比例優(yōu)選總和達(dá)100重量％。至少一種附加的溶劑特別是有機(jī)溶劑。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，其包括至少一種酯和/或至少一種酮。例如乙酸丁酯或甲基異丁基酮(MIBK)是特別適用的。成分A特別是基于含雙鍵的多元醇，尤其是基于含雙鍵的OH-官能團(tuán)的聚酯甲基丙烯酸酯的粘合劑。優(yōu)選是平均分子量為100-5000 Da的含雙鍵的多元醇。如以g/mol表示，該特別優(yōu)選的平均分子量值為500-600 g/mol，尤其是約550 g/mol。成分B優(yōu)選基于NCO-官能團(tuán)的丙烯酸聚氨酯(toethanacrylat )，特別是基于脂族的丙烯酸聚氨酯。特別優(yōu)選平均分子量為800-5000 Da的丙烯酸聚氨酯，如以g/mol表示， 該特別優(yōu)選的平均分子量值為1000-1400 g/mol，尤其是約1140 g/mol。特別優(yōu)選使用基于丙烯酸聚氨酯的粘合劑作為成分C，其中該丙烯酸聚氨酯的平均分子量特別是為1000-3000 Da，尤其是1400-2000 Da。該漆經(jīng)硬化后對(duì)化學(xué)試劑如硫酸或氫氧化鈉溶液具有高的耐受性。酶如胰酶通常也不會(huì)導(dǎo)致漆表面受損。該漆對(duì)氣候特別穩(wěn)定，并特別好的適于預(yù)定的應(yīng)用。此外，其還具有優(yōu)異的機(jī)械性能，特別是具有非常高的耐劃刻性。在本發(fā)明中，該漆特別優(yōu)選以已提及的柔性層狀復(fù)合物的形式使用。在此層狀復(fù)合物中，該漆配置在暫時(shí)的經(jīng)施加漆后可除去的載體膜上。所以，本發(fā)明的目的是這種層狀復(fù)合物在制備太陽(yáng)能電池模塊中的應(yīng)用。這種暫時(shí)的載體膜原則上可由大量的各件塑料制成。其特別優(yōu)選由氟聚合物如乙烯-四氟乙烯(ETFE)、由聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、由聚烯烴、由聚碳酸酯、由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、由丙烯(Acryl)-苯乙烯-丙烯腈(ASA)、由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯/ 聚碳酸酯(ABS/PC)、由丙烯-苯乙烯-丙烯腈/聚碳酸酯(ASA/PC)、由聚碳酸酯/聚對(duì)苯二甲酸丁二酯(PC/PBT)、由聚丙烯酸酯、由聚苯乙烯、由聚甲基丙烯酸甲酯和/或由聚乙酸乙烯酯形成。本發(fā)明可使用的柔性層狀復(fù)合物詳述于本申請(qǐng)人的尚未公開(kāi)的DE 102007040376. 5中。在此文件中其相應(yīng)的關(guān)于柔性層狀復(fù)合的方案和其優(yōu)選特征在此通過(guò)引用加入本說(shuō)明書。本發(fā)明的其它特征由與從屬權(quán)利要求相關(guān)到實(shí)例給出。這里，在本發(fā)明的實(shí)施方案中可實(shí)施各個(gè)特征本身或多個(gè)特征的相互組合。所述的優(yōu)選實(shí)施方案僅用于闡述和更好地理解本發(fā)明，決不意指對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
實(shí)施例 本發(fā)明可用的漆由下列組分組成
權(quán)利要求
1.用于制備太陽(yáng)能電池模塊的方法，在該方法中，將光電層涂于載體上，并用透明層覆蓋，其中為施加該層 提供柔性層狀復(fù)合物，該層狀復(fù)合物具有暫時(shí)的載體膜，在該膜上配置有漆層， 將具有其上配置有漆層的面的層狀復(fù)合物壓在光電層上，和 除去該暫時(shí)的載體膜，其中該漆層作為透明層保留在光電層上。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，使用所謂雙重-固化漆作為漆層。
3.權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，其特征在于，包含有含雙鍵的OH-官能團(tuán)的成分 A、含雙鍵的NCO-官能團(tuán)的成分B和任選的含雙鍵的成分C的漆用于漆層。
4.上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，該在暫時(shí)的載體膜上的漆層經(jīng)熱預(yù)硬化。
5.上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，在去除暫時(shí)的載體膜前對(duì)該漆層進(jìn)行最終硬化，特別是用UV-光進(jìn)行。
6.上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，在施加漆層前，在光電層上涂敷具有粘附性的中間層。
7.太陽(yáng)能電池模塊，其包含載體、載體上所施加的光電層和覆蓋光電層的透明層，其中透明層是由硬化的雙重-固化漆形成的層。
8.權(quán)利要求7的太陽(yáng)能電池模塊，其由權(quán)利要求1-6之一的方法制備或可由其制備。
9.權(quán)利要求7或權(quán)利要求8的太陽(yáng)能電池模塊，其特征在于，在載體和光電層之間和/ 或在光電層和透明層之間配置具有粘附性的中間層。
10.雙重-固化漆在制備太陽(yáng)能電池模塊，特別是上述權(quán)利要求之一的太陽(yáng)能電池模塊中的應(yīng)用。
11.權(quán)利要求10的應(yīng)用，其特征在于，該雙重-固化漆包含有含雙鍵的OH-官能團(tuán)的成分A、含雙鍵的NCO-官能團(tuán)的成分B和任選的含雙鍵的成分C，其中各成分具有下列特性成分A:-固體含量為30-100重量％，-雙鍵密度為2-5 val/kg，特別是3-4 val/kg (在固含量為100 %時(shí))和 -OH-含量為4-8重量％ 成分B =-固體含量為30-100重量％，-雙鍵密度為1-4 val/kg，特別是1-2 val/kg (在固含量為100 %時(shí))和 -NCO-含當(dāng)為4-8重量％ 成分C =-玻璃轉(zhuǎn)化溫度Tg為-10至20°C，特別是-5至5°C， -固體含量為30-100重量％和-雙鍵密度為3-6 mol/kg，特別是4-4. 5 mol/kg (在固含量為100 %時(shí))。
12.權(quán)利要求10或11的應(yīng)用，其特征在于，該漆含 5-15重量％的成分A， 10-45重量％的成分B， 0-35重量％的成分C， 0-8重量％的至少一種漆助劑， 0-60重量％的溶劑，其中該比例優(yōu)選總和達(dá)100重量％。
13.權(quán)利要求10-12之一的應(yīng)用，其特征在于，成分A是基于含雙鍵的多元醇的粘合劑。
14.權(quán)利要求13的應(yīng)用，其特征在于，該含雙鍵的多元醇的平均分子量Mn為300-5000Da0
15.權(quán)利要求10-14之一的應(yīng)用，其特征在于，成分B是丙烯酸聚氨酯，特別是脂族丙烯酸聚氨酯。
16.權(quán)利要求15的應(yīng)用，其特征在于，該丙烯酸聚氨酯的平均分子量Mn為800-5000Da0
17.權(quán)利要求10-16之一的應(yīng)用，其特征在于，成分C是基于丙烯酸聚氨酯的粘合劑。
18.權(quán)利要求17的應(yīng)用，其特征在于，該丙烯酸聚氨酯的平均分子量Mn為1000-3000 Da，特別是 1400-2000 Da。
19.權(quán)利要求10-18之一的應(yīng)用，其特征在于，該雙重-固化漆以具有暫時(shí)的載體膜的柔性層狀復(fù)合物的形式使用。
20.權(quán)利要求19的應(yīng)用，其特征在于，該暫時(shí)的載體膜由塑料制成，特別是由氟聚合物如乙烯-四氟乙烯(ETFE)、由聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、由聚烯烴、由聚碳酸酯、由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、由丙烯-苯乙烯-丙烯腈(ASA)、由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯/聚碳酸酯(ABS/PC)、由丙烯-苯乙烯-丙烯腈/聚碳酸酯(ASA/PC)、由聚碳酸酯/聚對(duì)苯二甲酸丁二酯(PC/PBT)、由聚丙烯酸酯、由聚苯乙烯、由聚甲基丙烯酸甲酯和/或由聚乙酸乙烯酯形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制備太陽(yáng)能電池模塊的方法，在該方法中，將光電層涂于載體上，并用透明層覆蓋，為施加該層，制備柔性層狀復(fù)合物，該層狀復(fù)合物具有暫時(shí)的載體膜，在該膜上配置有漆層；將具有其上配置有漆層的面的層狀復(fù)合物壓貼在光電層上；和除去該暫時(shí)的載體膜，該漆層作為透明層保留在光電層上。此外，本發(fā)明還涉及如此制備的具有由硬化漆形成的透明層的太陽(yáng)能電池模塊和一種漆在制備這種模塊時(shí)的應(yīng)用。
文檔編號(hào)B32B37/14GK102365761SQ201080008280
公開(kāi)日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月19日
發(fā)明者瓦塔 H., 德朱奈迪 T. 申請(qǐng)人:卡爾·沃瓦格漆料和顏料制造有限責(zé)任兩合公司