專利名稱：太陽(yáng)能電池組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池組件，特別涉及光生伏打元件的光接收表面和／或非光接收表面被有機(jī)聚合樹(shù)脂密封的太陽(yáng)能電池組件。
近些年來(lái)，全球都已意識(shí)到生態(tài)問(wèn)題。具體說(shuō)，由于CO2的釋放引起的地球變暖的現(xiàn)象已成為一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，對(duì)清潔能量的需求日益增長(zhǎng)。由于太陽(yáng)能電池安全且容易處理，所以目前可以說(shuō)太陽(yáng)能電池是一種有前途的清潔能源。
圖5是展示太陽(yáng)能電池組件基本結(jié)構(gòu)的示意剖面圖。圖5中，數(shù)字501表示光生伏打元件，502是密封樹(shù)脂，503是正面部件，504是背面部件。太陽(yáng)光穿透正面部件503和密封樹(shù)脂502，入射到光生伏打元件501的光接收表面上，并轉(zhuǎn)換成電能。所產(chǎn)生的電力從輸出端(未示出)輸出。
光生伏打元件不能耐受直接用于嚴(yán)酷的戶外條件，是由于光生伏打元件自身易受侵蝕和因?yàn)閬?lái)自外界的沖擊而易破裂。因此，光生伏打元件必須被覆蓋材料覆蓋和保護(hù)。最一般說(shuō)，這可以通過(guò)將光生伏打元件夾在和層壓在例如玻璃和碳氟樹(shù)脂膜等具有耐氣候性的透明正面部件和例如層疊有鋁的teddler膜和聚酯膜等具有優(yōu)異耐濕性及電阻特性的背面部件間的方法完成。
關(guān)于用于太陽(yáng)能電池的常規(guī)密封樹(shù)脂，主要使用聚乙烯醇縮丁醛和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)。其中，EVA的可交聯(lián)組合物具有例如耐熱、耐氣候、透明和成本效率等優(yōu)異特性，是目前太陽(yáng)能電池所用的最普通密封樹(shù)脂。
由于太陽(yáng)能電池組件要長(zhǎng)期用在戶外，所以需要具有高耐久性。更不必說(shuō)光生伏打元件自身的耐久性，另外需要覆蓋材料具有優(yōu)異的耐氣候性和耐熱性。然而，由于組件暴露于戶外超過(guò)10年后，覆蓋材料發(fā)生光降解或熱降解，會(huì)發(fā)生密封材料變黃或部件間剝離的問(wèn)題。密封材料的變黃會(huì)引起入射光量和電輸出的減少。同時(shí)，部件間的剝離會(huì)使?jié)駳膺M(jìn)入剝離的部分，因而造成光生伏打元件自身或附著于該元件上的金屬部件的侵蝕，結(jié)果會(huì)降低太陽(yáng)能電池的性能。
盡管如上所述常規(guī)使用的EVA是一種優(yōu)異的密封材料，但由于水解作用或熱解作用，這種材料會(huì)逐漸降解。即，EVA實(shí)際上具有乙酸容易從中析出的特性。乙酸的析出會(huì)因熱或濕氣而發(fā)生，因而會(huì)造成密封材料變黃或降低密封材料的機(jī)械強(qiáng)度或粘附強(qiáng)度。另外，析出的乙酸會(huì)作為一種催化劑，進(jìn)一步促進(jìn)降解。同時(shí)，還有一個(gè)問(wèn)題，光生伏打元件自身或例如電極等附著于該元件上的各種金屬部件會(huì)受乙酸侵蝕。
為解決這些問(wèn)題，已提出了比其常規(guī)的對(duì)應(yīng)部件具有高耐久性的太陽(yáng)能電池密封材料。日本專利申請(qǐng)公開(kāi)7-302926公開(kāi)了利用乙烯和不飽和脂肪酸酯的共聚物樹(shù)脂作密封材料，可以提高耐熱性和耐濕性，并可以防止由于酸的析出造成的光生伏打元件性能退化。具體說(shuō)，上述申請(qǐng)公開(kāi)了將乙烯和不飽和脂肪酸酯的共聚物樹(shù)脂作密封材料應(yīng)用于具有形成于導(dǎo)電金屬基片上的薄半導(dǎo)體膜和透明導(dǎo)電層的光生伏打元件，可以防止由于酸造成的元件中的短路和對(duì)透明導(dǎo)電層的侵蝕，可以提供高度可靠的太陽(yáng)能電池組件。
另外，日本專利申請(qǐng)公開(kāi)7-202236公開(kāi)了可以用離聚物樹(shù)脂、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)樹(shù)脂、乙烯-甲基丙烯酸無(wú)規(guī)共聚物(EMAA)樹(shù)脂、乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)樹(shù)脂、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(EMMA)樹(shù)脂、乙烯丙烯酸甲酯共聚物(EMA)樹(shù)脂和其它粘附性聚烯烴樹(shù)脂作粘合層。
然而，乙烯和不飽和脂肪酸酯的共聚物樹(shù)脂與金屬、玻璃和其它塑料材料的粘附性低，在用作太陽(yáng)能電池的密封材料時(shí)，容易從元件、正面部件或背面部件上剝離。為克服該麻煩，到目前為止采用了在密封樹(shù)脂中加入粘附性改進(jìn)劑，或?qū)γ芊鈽?shù)脂進(jìn)行易粘附處理。更具體說(shuō)，日本專利公告6-35575和日本專利申請(qǐng)公開(kāi)9-36405公開(kāi)了在密封樹(shù)脂中加入硅烷耦合劑或有機(jī)鈦酸酯化合物，同時(shí)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)9-36405公開(kāi)了在正面部件為一種膜時(shí)，用電暈、等離子體、臭氧、紫外線、電子束輻射或火焰等處理與密封樹(shù)脂接觸的正面部件的表面。
然而，硅烷耦合劑和有機(jī)鈦酸酯化合物易水解。因此，在它們預(yù)先加入其中的密封樹(shù)脂形成片材，并熱壓彎制造太陽(yáng)能電池組件時(shí)，含于片材中的硅烷耦合劑或有機(jī)鈦酸酯化合物與空氣中的濕氣反應(yīng)，在片材的貯存期間逐漸喪失其活性，因而，提高粘附性的作用易變得不充分。另外，在太陽(yáng)能電池組件暴露于戶外時(shí)，保持各部件間粘附性的硅烷耦合劑或有機(jī)鈦酸酯化合物在光、熱或濕氣的作用下，會(huì)逐漸分解，喪失粘附強(qiáng)度。另一方面，用電暈、等離子體等表面處理會(huì)在不活潑的膜表面上產(chǎn)生官能團(tuán)，并在膜和密封樹(shù)脂間主要形成氫鍵，以提高粘附強(qiáng)度。但在樹(shù)脂由于密封樹(shù)脂中缺少極性基團(tuán)等原因?qū)嶋H上喪失了粘附性時(shí)，表面處理不會(huì)提供令人滿意的效果。
同時(shí)，乙烯和不飽脂肪酸的共聚物樹(shù)脂提供了更高的粘附性，同時(shí)也提供了不充分的熱穩(wěn)定性。近年來(lái)，通過(guò)直接在建筑材料中應(yīng)用光生伏打元件獲得的建筑材料結(jié)合型太陽(yáng)能電池組件作為安裝于房屋的屋頂或側(cè)壁上的用于產(chǎn)生電力的太陽(yáng)能電池組件正快速發(fā)展，因?yàn)槠湓谕庥^、可應(yīng)用性和成本上有利。由于與常規(guī)安裝于基座上的組件相比，較少空氣穿透到這種組件下，所以組件的溫度會(huì)升高到80℃或更高。在這種高溫下，乙烯和不飽脂肪酸的共聚物樹(shù)脂會(huì)逐漸分解、變黃和剝離。
本發(fā)明的目的是通過(guò)提供具有優(yōu)異耐氣候性、耐熱性和透光性、不良吸水性，甚至在存在濕氣時(shí)也無(wú)酸析出，并與各種基底部件具有優(yōu)異粘附性的太陽(yáng)能電池組件用密封樹(shù)脂，使太陽(yáng)能電池長(zhǎng)期暴露于戶外尤其是高溫和高濕條件下期間，其性能的降低最小，從而克服上述各問(wèn)題。
本發(fā)明人進(jìn)行了深入的研究，解決了上述問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)以下方法最有效。即，在光生伏打元件的光接收表面和／或非光接收表面被有機(jī)聚合樹(shù)脂層密封的太陽(yáng)能電池組件中，至少一個(gè)有機(jī)聚合樹(shù)脂層包括乙烯-不飽和脂肪酸酯-不飽和脂肪酸三元共聚物作主要成分。


圖1是本發(fā)明太陽(yáng)能電池組件的示意剖面圖；圖2A和2B分別是用于圖1所示太陽(yáng)能電池組件的光生伏打元件的基本結(jié)構(gòu)的示意剖面圖和該光生伏打元件的光接收表面的俯視圖；圖3是本發(fā)明例1的太陽(yáng)能電池組件的示意剖面圖；圖4是本發(fā)明例6的太陽(yáng)能電池組件的示意剖面圖；圖5是常規(guī)太陽(yáng)能電池組件的一個(gè)例子的示意剖面圖。
根據(jù)本發(fā)明，預(yù)計(jì)具有以下效果。
可以提供具有優(yōu)異耐氣候性、耐熱性和耐溫性的太陽(yáng)能電池組件。即，由于提高了密封材料的基本粘附性，所以甚至在組件長(zhǎng)期暴露于戶外時(shí)，也不會(huì)發(fā)生剝離。另外，由于密封材料在高溫和高濕條件下不分解，沒(méi)有酸從中析出，所以提高了耐氣候性，由于不發(fā)生酸造成的光生伏打元件受侵蝕，所以可以長(zhǎng)期保持太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性能。
另外，在上述三元共聚物是乙烯-丙烯酸酯-丙烯酸三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯-馬來(lái)酐三元共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯-丙烯酸三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸三元共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯-甲基丙烯酸三元共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯-馬來(lái)酐三元共聚物或它們的混合物時(shí)，可以得到其耐氣候性、耐熱性和耐濕性很好平衡并具有優(yōu)異透光性的密封材料，因而可以提供極優(yōu)異的太陽(yáng)能電池組件。
關(guān)于上述三元共聚物每種成分的含量，乙烯的含量?jī)?yōu)選按重量計(jì)為65-89．9％，不飽和脂肪酸酯的含量?jī)?yōu)選按重量計(jì)為10-30％，不飽和脂肪酸的含量?jī)?yōu)選按重量計(jì)為0．1-5．0％。這樣可使密封材料具有特別優(yōu)異的粘附性，并且不會(huì)對(duì)耐氣候性、耐熱性和耐濕性產(chǎn)生不良影響。
上述三元共聚物的bicut軟化點(diǎn)不低于40℃，因而，甚至在組件的實(shí)際使用期間暴露于高溫時(shí)，密封材料也不會(huì)蠕變。另外，上述三元共聚物的bicut軟化點(diǎn)還不高于110℃，因而，可利用制造工藝期間的常規(guī)熱壓彎容易形成太陽(yáng)能電池組件。
上述三元共聚物含有受阻胺光穩(wěn)定劑，因而提高了耐氣候性。即，可以防止長(zhǎng)期暴露于戶外的密封材料變黃或分解。
上述三元共聚物含有紫外線吸收劑，因而提高了耐氣候性(耐光性)。另外，可以防止紫外光使涂有密封材料的部件退化。
上述紫外線吸收劑選自二苯酮或苯并三唑的衍生物，因而，可以把太陽(yáng)能電池輸出的降低保持在最低水平的同時(shí)，提高密封材料的耐氣候性。即，不吸收太陽(yáng)能電池產(chǎn)生電力所需要的可見(jiàn)光，只選擇性吸收紫外光。
上述三元共聚物含有硅烷耦合劑，因而，進(jìn)一步提高了與無(wú)機(jī)材料的粘附性。
上述三元共聚物含有受阻酚抗氧化劑，因而提高了耐熱性。
上述三元共聚物在厚度為0．5mm時(shí)，對(duì)400-1000nm波長(zhǎng)范圍的總透光率為90％或更大，因而，可以使因密封材料的光損耗造成的太陽(yáng)能電池輸出降低達(dá)到最小。上述丙烯酸酯是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸(異)丁酯，上述甲基丙烯酸酯是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸(異)丁酯，因而，可以低成本制造這種樹(shù)脂。所以組件的成本可以保持較低。
上述光生伏打元件在作為第一電極的導(dǎo)電基片上具有作為光轉(zhuǎn)換部件的半導(dǎo)體光活化層，及形成于其上的作為第二電極的透明導(dǎo)電層，因而，可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明密封材料的最佳作用。即，可以提供長(zhǎng)時(shí)間暴露于戶外時(shí)既沒(méi)有短路又沒(méi)有元件侵蝕的高可靠組件。
上述導(dǎo)電基片由不銹鋼構(gòu)成，因而，可以提高密封材料與基片的粘附性。
可以通過(guò)進(jìn)行缺陷去除處理，修復(fù)上述光生伏打元件的短路部分，元件具有1-500kΩ．cm2的旁路電阻(shunt resistance)，因而，可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明密封材料的最佳效果。即，不再發(fā)生由于已發(fā)生短路和修復(fù)了一次的部分再發(fā)生短路引起的太陽(yáng)能電池性能退化。
含有銅或銀作其一種成分的收集電極形成于上述光生伏打元件的光接收表面上，上述三元共聚物設(shè)置成與收集電極接觸，因而不再發(fā)生由于收集電極被酸侵蝕造成的太陽(yáng)能電池性能退化。
上述光生伏打元件的光接收表面上覆蓋以上述三元共聚物，并在其上疊置薄含氟聚合物膜作為最外層，因而，可以得到具有優(yōu)異耐氣候性、耐熱性和耐濕性的輕且柔韌的太陽(yáng)能電池組件。即，由于盡管薄含氟聚合物膜具有高透濕性，密封材料都不會(huì)因濕氣而分解，因此可以提供高度可靠的組件。
上述光生伏打元件通過(guò)粘附層粘合到建筑材料上，因而可以解決高溫下密封材料退化的問(wèn)題，而該問(wèn)題是與建筑材料結(jié)合型組件有關(guān)的常規(guī)問(wèn)題。
太陽(yáng)能電池組件具有80℃或更高的最高工作溫度，因而，可有效實(shí)現(xiàn)本發(fā)明密封材料的提高耐熱性的效果。
圖1是本發(fā)明太陽(yáng)能電池組件一個(gè)實(shí)例的示意剖面圖。圖1中，參考數(shù)字101表示光生伏打元件，102是正面密封材料，103是正面部件，104是背面密封材料，105是背面部件。
下面將更具體介紹本發(fā)明的密封材料102和104。
通過(guò)用樹(shù)脂覆蓋光生伏打元件的光接收表面上的不平整，需要正面密封材料102保護(hù)光生伏打元件不暴露于戶外。另外，它還可以用于粘合正面部件103與元件。因此，除具有高透明度外，還需要具有耐氣候性、粘附性和耐熱性。另外，必須滿足例如低吸水性和不會(huì)析出酸等要求，這些都是本發(fā)明的主要目的。為滿足這些要求，合適的是其含有乙烯-丙烯酸酯-丙烯酸三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯-馬來(lái)酐三元共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯-丙烯酸三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸三元共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯-甲基丙烯酸三元共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯-馬來(lái)酐三元共聚物或它們的混合物作其主要成分。
丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯例如包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸(異)丙酯、甲基丙烯酸(異)丙酯、丙烯酸(異)丁酯、甲基丙烯酸(異)丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸辛酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸苯甲酯、甲基丙烯酸苯甲酯。其中，特別優(yōu)選丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸(異)丁酯、甲基丙烯酸(異)丁酯。
三元共聚物的例子是乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸三元共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸三元共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸三元共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸三元共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯-丙烯酸三元共聚物、乙烯-甲基丙烯酸乙酯-丙烯酸三元共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸三元共聚物、乙烯-甲基丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸三元共聚物、乙烯-丙烯酸異丁酯-丙烯酸三元共聚物、乙烯-丙烯酸異丁酯-甲基丙烯酸三元共聚物、乙烯-甲基丙烯酸異丁酯-甲基丙烯酸三元共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-馬來(lái)酐三元共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯-馬來(lái)酐三元共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯-馬來(lái)酐三元共聚物、乙烯-甲基丙烯酸乙酯-馬來(lái)酐三元共聚物，這些材料都可作為合適的材料。
這些三元共聚物中，從實(shí)用性和成本有效性方面考慮，優(yōu)選乙烯-丙烯酸甲酯-馬來(lái)酐三元共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯-馬來(lái)酐三元共聚物、乙烯-丙烯酸異丁酯-甲基丙烯酸三元共聚物，從透光率和粘附性的綜合因素考慮，最優(yōu)選乙烯-丙烯酸甲酯-馬來(lái)酐三元共聚物和乙烯-丙烯酸異丁酯-甲基丙烯酸三元共聚物。
另外，三元共聚物中的乙烯含量按重量計(jì)為65-89．9％，不飽和脂肪酸酯的含量按重量計(jì)為10-30％，不飽和脂肪酸的含量按重量計(jì)為0．1-5．0％，因而，有利的是，可以在不影響耐氣候性、耐熱性、耐濕性的情況下，提高粘附性。
同時(shí)，上述三元共聚物的bicut軟化點(diǎn)不低于40℃，因而，甚至在組件的實(shí)際使用期間暴露于高溫時(shí)，密封材料也不會(huì)蠕變。另外，上述三元共聚物的bicut軟化點(diǎn)還不高于110℃，因而，有利的是，可利用制造工藝期間的常規(guī)熱壓彎容易形成太陽(yáng)能電池組件。
密封樹(shù)脂可以被交聯(lián)，以提高耐熱性和粘附性。密封材料的交聯(lián)一般利用異氰酸酯、蜜胺或有機(jī)過(guò)氧化物進(jìn)行。
用于本發(fā)明的交聯(lián)劑優(yōu)選是可以提供足夠長(zhǎng)貯存期和快速交聯(lián)反應(yīng)的交聯(lián)劑。另外，由于正面部件疊置于密封材料上，所以交聯(lián)劑優(yōu)選是不釋放或幾乎不釋放析出物質(zhì)的交聯(lián)劑。滿足上述要求的交聯(lián)劑的例子包括有機(jī)過(guò)氧化物。下面將具體介紹這樣的有機(jī)過(guò)氧化物。
在使用有機(jī)過(guò)氧化物交聯(lián)時(shí)，從有機(jī)過(guò)氧化物釋放的自由基將氫拉離樹(shù)脂，形成C-C鍵。關(guān)于有機(jī)過(guò)氧化物的激活，已知有熱分解、氧化還原分解和離子分解等。一般說(shuō)，優(yōu)選使用熱分解。
根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)，有機(jī)過(guò)氧化物大致分為氫過(guò)氧化物、二烴基(烯丙基)過(guò)氧化物、二?；^(guò)氧化物、過(guò)氧縮酮、過(guò)氧酯、過(guò)氧碳酸酯和酮過(guò)氧化物。
氫過(guò)氧化物包括叔丁基過(guò)氧化物、1，1，3，3-四甲基丁基過(guò)氧化物、對(duì)烷氫過(guò)氧化物、氫過(guò)氧化枯烯、氫過(guò)氧化對(duì)甲基異丙基笨、雙異丙基苯過(guò)氧化物、2，5-二甲基己烷-2，5-二氫過(guò)氧化物、環(huán)己烷過(guò)氧化物和3，3，5-三甲基己酮過(guò)氧化物等。
二烴基(烯丙基)過(guò)氧化物包括二叔丁基過(guò)氧化物、過(guò)氧化二枯基、叔丁基枯基過(guò)氧化物等。
二酰基過(guò)氧化物包括二乙?；^(guò)氧化物、二丙?；^(guò)氧化物、二異丁酰基過(guò)氧化物、二辛酰基過(guò)氧化物、二癸?；^(guò)氧化物、二月桂?；^(guò)氧化物、雙(3，3，5-三甲基己?；?過(guò)氧化物、苯甲?；^(guò)氧化物、間甲苯甲?；^(guò)氧化物、對(duì)氯苯甲酰基過(guò)氧化物、2，4-二氯苯甲?；^(guò)氧化物、過(guò)氧化琥珀酸等。
過(guò)氧縮酮包括2，2-二叔丁基過(guò)氧化丁烷、1，1-二叔丁基過(guò)氧化環(huán)己烷、1，1-二-(叔丁基過(guò)氧化)-3，3，5-三甲基環(huán)己烷、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過(guò)氧化)己烷、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過(guò)氧化)己炔-3、2，5-二甲基-2，5-二苯甲?；^(guò)氧化己烷、1，3-二(叔丁基過(guò)氧化異丙基)笨、2，5-二甲基-2，5-二(過(guò)氧化苯甲酰基)己炔-3、4，4-雙(叔丁基過(guò)氧化)戊酸正丁酯等。
過(guò)氧酯包括過(guò)氧化乙酸叔丁酯、過(guò)氧化新戊酸叔丁酯、過(guò)氧化新癸酸叔丁酯、叔丁基過(guò)氧化-3，5，5-三甲基己酸酯、叔丁基過(guò)氧化-2-乙基己酸酯、(1，1，3，3-四甲基丁基過(guò)氧化)-2-乙基己酯酯、過(guò)氧化月桂酸叔丁酯、過(guò)氧化苯甲酸叔丁酯、二(叔丁基過(guò)氧化)己二酸酯、2，5-二甲基-2，5-二(過(guò)氧化-2-乙基己酰)己烷、二(叔丁基過(guò)氧化)間苯二甲酸酯、過(guò)氧化蘋(píng)果酸叔丁酯、乙?；h(huán)己基磺酰過(guò)氧化物等。
過(guò)氧碳酸酯包括叔丁基過(guò)氧化異丙基碳酸酯、過(guò)氧化二碳酸二正丙酯、過(guò)氧化二碳酸二仲丁酯、二(異丙基過(guò)氧化)二碳酸酯、二(2-乙基己基過(guò)氧化)二碳酸酯、二(2-乙氧基乙基過(guò)氧化)二碳酸酯、二(甲氧基異丙基過(guò)氧化)碳酸酯、二(3-甲氧丁基過(guò)氧化)二碳酸酯、雙(4-叔丁基環(huán)己基過(guò)氧化)二碳酸酯等。
酮過(guò)氧化物包括乙酰丙酮過(guò)氧化物、甲基乙基酮過(guò)氧化物、甲基異丁基酮過(guò)氧化物、酮過(guò)氧化物等。具有除上述所列外的結(jié)構(gòu)的有機(jī)過(guò)氧化物包括乙烯基三(叔丁基過(guò)氧化)硅烷等。
按重量計(jì)，樹(shù)脂為100份時(shí)，上述有機(jī)過(guò)氧化物的合適量為0．1-5份。
可以在加壓和加熱的條件下進(jìn)行與上述有機(jī)過(guò)氧化物混合的密封材料的交聯(lián)及太陽(yáng)能電池組件的熱壓彎。加熱的溫度和時(shí)間可以根據(jù)各有機(jī)過(guò)氧化物的熱分解溫度特性確定。在一定溫度下用一定時(shí)間完成加熱，以便盡可能多地發(fā)生熱分解，優(yōu)選90％，更優(yōu)選95％或更高。加壓可以采用借助加熱輥或熱壓機(jī)加壓的方法和通過(guò)利用空氣袋型夾具降低系統(tǒng)內(nèi)的壓力借助大氣壓加壓的方法。為了有效地進(jìn)行上述交聯(lián)反應(yīng)，希望使用稱為交聯(lián)助劑的氰脲酸三烯丙酯。按重量計(jì)，在樹(shù)脂是100份時(shí)，交聯(lián)助劑加入的量?jī)?yōu)選是0．1-5份。
另外，在三元共聚物含馬來(lái)酐時(shí)，可以加入多元醇作為交聯(lián)劑。即，多元醇的羥基與馬來(lái)酐反應(yīng)，形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。多元醇實(shí)例包括例如乙二醇、甘油、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、1，8-辛二醇、1，10-癸二醇、三羥甲基甲烷、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、季戊四醇等醇化合物；例如二甘醇、三甘醇和四甘醇等聚乙二醇；例如雙甘油、三甘油和四甘油等聚甘油；例如阿糖醇、山梨醇、木糖、阿糖、葡萄糖、半乳糖、山梨糖、果糖、巴糖、麥芽三糖、松三糖和脫水山梨醇等糖類；這些糖類的脫水縮合物；在上述化合物中加入環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷得到的聚氧化烯化合物；用羧酸部分酯化上述化合物得到的化合物；用羧酸部分酯化上述聚氧化烯化合物得到的化合物；在上述部分酯化的化合物中加入環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷得到的聚氧化烯化合物；及例如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇、至少具有兩個(gè)羥基的聚烯烴基低聚物、乙烯-丙烯酸羥基乙酯共聚物和乙烯-甲基丙烯酸羥基乙酯共聚物的皂化產(chǎn)物等至少具有兩個(gè)羥基的聚合物。這些多元醇化合物可兩種或多種結(jié)合使用。
上述多元醇的量?jī)?yōu)選應(yīng)使多元醇中所含的羥基與三元共聚物中所含的酸酐的摩爾比為0．05-5。
為促進(jìn)羥基與酸酐間的反應(yīng)，并有效地進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，希望使用反應(yīng)加速劑，典型的反應(yīng)加速劑有有機(jī)羧酸的金屬鹽。按重量計(jì)，在樹(shù)脂為100份時(shí)，有機(jī)羧酸的金屬鹽加入量?jī)?yōu)選是0．01-15份。
還經(jīng)常在密封材料中加入熱抗氧化劑，使材料在高溫條件下穩(wěn)定。按重量計(jì)，在樹(shù)脂為100份時(shí)，其合適的加入量為0．1-1份。
根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)，抗氧化劑大致可分為一元酚類抗氧化劑、雙酚類抗氧化劑、聚合酚類抗氧化劑、硫類抗氧化劑和磷酸類抗氧化劑。
一元酚類抗氧化劑包括2，6-二叔丁基對(duì)甲酚、丁基羥基茴香醚和2，6-二叔丁基-4-乙基苯酚。
雙酚類抗氧化劑包括2，2’-亞甲基-雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2，2’-亞甲基-雙(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、4，4’-硫代-雙(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、4，4’-亞丁基-雙(3-甲基-6-叔丁基苯酚)和3，9-雙{[1，1-二甲基-2-(β-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸基，乙基，2，4，8，10-四氧雜螺]}5，5-十一烷。
聚合酚類抗氧化劑包括1，1，3-三-(2-甲基-4-羥基-5-叔丁基苯基)丁烷、1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)笨、四-{亞甲基-3-(3’，5’-二叔丁基-4’-羥基苯基)丙酸酯}甲烷、二{(3，3’-二-4’-羥基-3’-叔丁基苯基)丁酸}葡糖基酯、1，3，5-三(3’，5’-二叔丁基-4’-羥基苯甲基)-s-三嗪-2，4，6-(1H，3H，5H)三酮和生育酚(維生素E)。
同時(shí)，硫類抗氧化劑包括硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸二肉豆蔻酯、硫代丙酸二硬脂基酯。
磷酸類抗氧化劑包括亞磷酸三苯酯、亞磷酸二苯基異癸酯、亞磷酸苯基二異癸酯、4，4’-亞丁基-二(3-甲基-6-叔丁基苯基-二-十三烷基)亞磷酸酯、環(huán)狀新戊烷四基二(亞磷酸十八烷基酯)、三(單和／或二苯基)亞磷酸酯、二亞磷酸二異癸基季戊四醇酯、9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物、10-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)-9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物、10-癸氧基-9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲、環(huán)狀新戊烷四基二(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、環(huán)狀新戊烷四基二(2，6-二叔甲基苯基)亞磷酸酯和2，2-亞甲基雙(4，6-叔丁基苯基)辛基亞磷酸酯。
另外，希望加入紫外線吸收劑，以便通過(guò)抑制密封材料的光降解提高耐氣候性，并保護(hù)密封材料的底層。按重量計(jì)，在樹(shù)脂為100份時(shí)，紫外線吸收劑的加入量為約0．1-0．5份?？梢杂靡阎幕衔镒髯贤饩€吸收劑。根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)，紫外線吸收劑大致分為水楊酸類紫外線吸收劑、二苯酮類紫外線吸收劑、苯并三唑類紫外線吸收劑和氰基丙烯酸酯類紫外線吸收劑。
水楊酸類紫外線吸收劑包括水楊酸苯酯、水楊酸對(duì)叔丁基苯酯和水楊酸對(duì)辛基苯酯。
二苯酮類紫外線吸收劑包括2，4-羥基二苯酮、2-羥基-4-甲氧基二苯酮、2-羥基-4-辛氧基二苯酮、2-羥基-4-十二烷氧基二苯酮、2，2’-二羥基-4-甲氧基二苯酮、2，2’-二羥基-4，4’-二甲氧基二苯酮、2-羥基-4-甲氧基-5-磺基二苯酮和二(2-甲氧基-4-羥基-5-二苯酮)甲烷。
苯并三唑類紫外線吸收劑包括2-(2-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-(2-羥基-5-叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2-羥基-3，5-二叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2-羥基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2-羥基-3，5-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2-羥基-3，5-二叔戊基苯基)苯并三唑、2-{2-羥基-3-(3，4，5，6-四氫苯鄰二甲酰亞胺甲基)-5-甲基苯基}苯并三唑和2，2-亞甲基雙{4-(1，1，3，3-四甲基丁基)-6-(2H-苯并三唑-2-基)苯酚}。
氰基丙烯酸酯類紫外線吸收劑包括2-乙基己基-2-氰基-3，3’-二苯基丙烯酸酯和乙基-2-氰基-3，3’-二苯基丙烯酸酯。
這些紫外線吸收劑中，由于二苯酮類紫外線吸收劑和苯并三唑類紫外線吸收劑幾乎不吸收400nm或更高的可見(jiàn)光，并具有高熱穩(wěn)定性，所以適合用作太陽(yáng)能電池的密封材料。
除上述紫外線吸收劑外，已知受阻胺光穩(wěn)定劑也用于提供耐氣候性。盡管受阻胺光穩(wěn)定劑不吸收紫外線吸收劑吸收的紫外光，但在與紫外線吸收劑一起使用時(shí)，它表現(xiàn)出充分的協(xié)合作用。按重量計(jì)，在樹(shù)脂為100份時(shí)，一般其加入量為0．1-0．3份。自然，也可用除受阻胺光穩(wěn)定劑外的光穩(wěn)定劑；然而，由于它們經(jīng)常著色，不能令人滿意地用于本發(fā)明的密封材料中。然而，在組件本身被著色時(shí)，也可以考慮使用著色的光穩(wěn)定劑。
受阻胺光穩(wěn)定劑包括琥珀酸二甲基酯-1-(2-羥基乙基)-4-羥基-2，2，6，6-四甲基哌嗪縮聚物、聚[{6-(1，1，3，3-四甲基丁基)氨基-1，3，5-三嗪-2，4-二基}{(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基}1，6-亞己基{(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基}]、N，N’-雙(3-氨基丙基)亞乙基二胺-2，4-雙[N-丁基-N-(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-6-氯-1，3，5-三嗪縮合物、雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和2-(3，5-二-t-4-羥基苯甲基)-2-正丁基丙二酸雙(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)酯。
考慮到太陽(yáng)能電池組件使用的環(huán)境，優(yōu)選用低揮發(fā)性紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑和熱抗氧化劑。
在預(yù)計(jì)太陽(yáng)能電池組件在嚴(yán)酷環(huán)境中使用時(shí)，優(yōu)選加強(qiáng)密封材料與光生伏打元件、密封材料與正面部件間的粘合強(qiáng)度?？梢酝ㄟ^(guò)在密封材料中加入硅烷耦合劑或有機(jī)鈦酸酯化合物加強(qiáng)上述粘合強(qiáng)度。硅烷耦合劑包括乙烯基三氯硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧硅烷、N-β(氨基乙基)γ-氨基丙基三甲氧硅烷、N-β(氨基乙基)γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-巰基丙基三甲氧基硅烷和γ-氯丙基三甲氧基硅烷。
同時(shí)，為了使到達(dá)光生伏打元件的光減少量最少，希望密封樹(shù)脂(正面密封材料)102對(duì)400-800nm的可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍的透光率為80％或更高，更希望是90％或更高。另外，為便于光從空氣中入射，折光率優(yōu)選是1．1-2．0，更優(yōu)選1．1-1．6。
提供背面密封材料104，通過(guò)用樹(shù)脂覆蓋元件背面的不平整，以保護(hù)光生伏打元件不暴露于戶外。另外，它還用于將背面部件105粘合于元件上。因此，背面密封材料象正面密封材料一樣，需要具有耐氣候性、粘附性和耐熱性。所以，優(yōu)選適用作正面密封材料的材料也用作背面密封材料。一般說(shuō)，正面和背面密封材料用相同的材料。然而，由于透明度是任意的，可以在這些密封材料中加入例如無(wú)機(jī)氧化物等填料，以提高耐氣候性和機(jī)械強(qiáng)度，或加入顏料使它們著色。
關(guān)于本發(fā)明的光生伏打元件101，根據(jù)應(yīng)用目的，可以選擇例如結(jié)晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池、非晶硅太陽(yáng)能電池、微晶硅太陽(yáng)能電池、薄膜結(jié)晶硅太陽(yáng)能電池、銅銦硒化物太陽(yáng)能電池和化合物半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池等常規(guī)已知元件。可適當(dāng)用本發(fā)明的三元共聚物密封的光生伏打元件例如是具有半導(dǎo)體光活化層作為光轉(zhuǎn)換部件和形成于導(dǎo)電基片上的透明導(dǎo)電層的一種。圖2A和2B示出了這種光生伏打元件的示意框圖。圖2A是光生伏打元件的示意剖面圖，圖2B是光生伏打元件的示意俯視圖。這些圖中，參考數(shù)字201表示導(dǎo)電基片，202是背面反射層，203是半導(dǎo)體光活化層，204是透明導(dǎo)電層，205是收集電極，206a和206b是輸出端，207和208是導(dǎo)電粘合劑或?qū)щ姼唷?br> 導(dǎo)電基片201不僅用作光生伏打元件的基片，還用作下電極。導(dǎo)電基片201的材料可以是硅、鉭、鉬、鎢、不銹鋼、鋁、銅、鈦、碳薄片、鍍鉛鋼板、或帶有形成于其上的導(dǎo)電層的樹(shù)脂膜或陶瓷。其中，由于不銹鋼具有高耐久性，并表現(xiàn)出與本發(fā)明的三元共聚物的優(yōu)異粘附性，所以是合適的材料。
在上述導(dǎo)電基片201上可以形成金屬層、金屬氧化物層或兩者，作為背面反射層202。金屬層例如可由Ti、Cr、Mo、W、Al、Ag或Ni構(gòu)成，而金屬氧化物層例如可由ZnO、TiO2和SnO2構(gòu)成。上述金屬層和上述金屬氧化物層可利用電阻加熱蒸氣淀積、電子束蒸氣淀積或?yàn)R射法形成。
半導(dǎo)體光活化層203是傳導(dǎo)光電轉(zhuǎn)換的部分。形成該層的材料的具體實(shí)例有pn結(jié)型多晶硅、pin結(jié)型非晶硅、pin結(jié)型微晶硅或一般為CuInSe2、CuInS2、GaAs、CdS／Cu2S、CdS／CdTe、CdS／InP和CdTe／Cu2Te等化合物半導(dǎo)體。其中，由于pin結(jié)型非晶硅便宜且較易加工，所以是合適的材料。
上述半導(dǎo)體光活化層可通過(guò)以下方法形成在多晶硅的情況下，將熔融硅形成薄片或熱處理非晶硅，在非晶硅和微晶硅的情況下，利用硅烷氣等作原材料的等離子化學(xué)蒸氣淀積，在化合物半導(dǎo)體的情況下，采用離子鍍敷、離子束淀積、真空淀積、濺射或電沉積。
透明導(dǎo)電層204用作太陽(yáng)能電池的上電極。例如可以由In2O2、SnO2、In2O3-SnO2(ITO)、ZnO、TiO2、Cd2SnO4或摻有高濃度雜質(zhì)的結(jié)晶半導(dǎo)體層形成。可利用電阻加熱蒸氣淀積法、濺射法、噴涂法、化學(xué)蒸氣淀積法或雜質(zhì)擴(kuò)散法形成。
順便提及，在其上已形成有透明導(dǎo)電層204的光生伏打元件中，導(dǎo)電基片和透明導(dǎo)電層會(huì)由于導(dǎo)電基片201表面的不平整和／或形成半導(dǎo)體光活化層時(shí)的不均勻性造成局部短路。這種情況下，正比于輸出電壓會(huì)有大量漏電流流動(dòng)，即，漏電阻(旁路電阻)低。所以，為修復(fù)短路部分，希望在形成了透明導(dǎo)電層后，對(duì)光生伏打元件進(jìn)行缺陷去除處理。美國(guó)專利4729970中詳細(xì)介紹了這種缺陷去除處理法。利用該處理法，將光生伏打元件的旁路電阻調(diào)節(jié)到1-500kΩ．cm2，理想的是10-500kΩ．cm2。
在透明導(dǎo)電層204上可以形成具有柵形、梳形、線形等的收集電極205(柵極)，以有效地收集電流。形成收集電極205的材料的特定實(shí)例有Ti、Cr、Mo、W、Al、Ag、Ni、Cu、Sn或典型為銀膏的導(dǎo)電膏。收集電極205可以通過(guò)以下方法形成利用掩蔽圖形的濺射法；電阻加熱法；化學(xué)蒸氣淀積法；包括利用蒸氣淀積在整個(gè)該層上形成金屬膜并通過(guò)刻蝕去掉不需要的膜部分的步驟的構(gòu)圖法；利用光化學(xué)蒸氣淀積直接形成柵電極圖形的方法；包括形成柵電極圖形的負(fù)掩蔽圖形并鍍敷構(gòu)圖的表面的步驟的方法；印刷導(dǎo)電膏的方法；將金屬絲焊接到印刷導(dǎo)電膏上的方法等。關(guān)于導(dǎo)電膏，例如一般采用其中分散有銀、金、銅、鎳、碳等細(xì)粉的粘合劑聚合物。粘合聚合物包括聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸系樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、聚乙酸乙烯酯樹(shù)脂、橡膠、聚氨酯樹(shù)脂和酚樹(shù)脂。
最后，將輸出端子206固定于導(dǎo)電基片201上，另一輸出端子固定于收集電極205上，以引出電動(dòng)勢(shì)。輸出端子206在導(dǎo)電基片上的固定通過(guò)利用點(diǎn)焊或焊接將例如銅片等金屬體粘合到導(dǎo)電基片上完成，而輸出端子在收集電極上的固定通過(guò)利用導(dǎo)電膏或焊料207和208將金屬體電連接于收集電極上完成。
根據(jù)需要的電壓或電流，可以串聯(lián)或并聯(lián)如上所述制造的光生伏打元件。另外，通過(guò)在絕緣基片上集成光生伏打元件，可以得到希望的電壓或電流。
由于圖1中的正面部件103是太陽(yáng)能電池組件的最外層，所以需要具有例如耐氣候性、耐污染性和機(jī)械強(qiáng)度等特性，以及暴露于戶外時(shí)，確保太陽(yáng)能電池組件的長(zhǎng)期可靠性的性能。適用于本發(fā)明的部件包括(加強(qiáng))玻璃片和含氟聚合物膜。關(guān)于玻璃片，優(yōu)選使用具有高透光率的白玻璃片。含氟聚合物膜包括四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、聚氟乙烯樹(shù)脂(PVF)、聚偏氟乙烯樹(shù)脂(PVDF)、四氟乙烯樹(shù)脂(TFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)和一氯三氟乙烯(CTFE)。從耐氣候性方面考慮，聚偏氟乙烯樹(shù)脂最好，而從耐氣候性和機(jī)械強(qiáng)度兼容性方面考慮，四氟乙烯-乙烯共聚物最好。為提高含氟聚合物膜和密封材料間的粘附性，希望對(duì)膜進(jìn)行電暈處理或等離子處理。另外，也可使用拉伸膜以改進(jìn)機(jī)械強(qiáng)度。
根據(jù)需要，背面部件105用于保持光生伏打元件101和外界間的電絕緣，并提高耐氣候性和作為加強(qiáng)材料。背面部件優(yōu)選由可以確保充分電絕緣特性、具有優(yōu)異的長(zhǎng)期耐久性、能夠耐熱膨脹和熱收縮并具有柔韌性的材料構(gòu)成。適用的材料包括尼龍膜、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜和聚氟乙烯膜。在需要耐濕性時(shí)，使用層疊了鋁的聚氟乙烯膜、淀積了鋁的PET膜、淀積了氧化硅的PET膜等。另外，為提高組件的耐火性，可用層疊了薄膜的鍍鋅鐵箔、不銹鋼箔等作背面部件。在背面部件的外表面上，可以固定支撐板，以提高太陽(yáng)能電池組件的機(jī)械強(qiáng)度，或防止因溫度改變引起背面部件變形和翹曲。支撐板的優(yōu)選實(shí)例有鋼板、塑料板和FRP(纖維加強(qiáng)塑料)板。另外，可以在背面部件上固定建筑材料，以形成建筑材料組合型太陽(yáng)能電池組件。關(guān)于建筑材料，可以選輯使用金屬板、石板、石膏板、屋瓦、纖維加強(qiáng)塑料、玻璃等。具體說(shuō)，由于例如鍍鋅鐵片、galbarium鋼板、不銹鋼板和鋁板等耐氣候金屬板輕且容易加工，所以適用于建筑(或屋頂)材料組合型太陽(yáng)能電池組件。
下面介紹利用上述光生伏打元件、密封樹(shù)脂、正面部件和背面部件制造太陽(yáng)能電池組件的程序。
為了用密封樹(shù)脂覆蓋光生伏打元件，一般使用從T型模具的狹縫中擠出的熱熔化密封材料形成薄片，然后將之熱壓彎到元件上的方法。這種密封材料片插在元件和正面部件間以及元件與背面部件間，并被熱壓彎形成太陽(yáng)能電池組件。
為進(jìn)行熱壓彎，選擇使用例如真空層壓和滾壓層壓等常規(guī)已知方法。
下面結(jié)合例子詳細(xì)介紹本發(fā)明的太陽(yáng)能電池組件。本發(fā)明的太陽(yáng)能電池組件不限于以下實(shí)例，可以在不背離本發(fā)明精神的情況下進(jìn)行改進(jìn)。
(例1)[光生伏打元件]
首先，制造非晶硅(a-Si)太陽(yáng)能電池(光生伏打元件)。下面結(jié)合圖2A和2B介紹制造工藝。
在已清洗的不銹鋼基片上，連續(xù)形成Al層(厚5000埃)和ZnO層(厚5000埃)作背面反射層202。然后，利用等離子化學(xué)蒸氣淀積，由SiH4、PH3和H2的混合氣體形成n型a-Si層、由SiH4和H2的混合氣形成i型a-Si層、由SiH4、BF3和H2的混合氣形成p型微晶硅(μc-Si)層，從而形成串聯(lián)型a-Si光電轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體層203，其層結(jié)構(gòu)為150埃厚的n型層／4000埃厚的i型層／100埃厚的p型層／100埃厚的n型層／800埃厚的i型層／100埃厚的p型層。然后，通過(guò)在氧氣氛中，利用電阻加熱淀積In，形成In2O薄膜(厚700埃)作為透明導(dǎo)電層204。
然后，對(duì)光生伏打元件進(jìn)行去缺陷處理。即，在制備成電導(dǎo)率為50-70mS的氯化鋁水溶液中，浸泡光生伏打元件和電極板，使電極板面對(duì)元件的透明導(dǎo)電層，在電極板上加3．5伏的正電位2秒，元件接地，選擇性分解該透明導(dǎo)電層的旁路部分。這種處理后，光生伏打元件的旁路電阻提高到50-200kΩ．cm2，而處理前為1-10kΩ．cm2。
另外，通過(guò)絲網(wǎng)印刷銀膏，形成柵形收集電極205。最后，利用不銹鋼焊料208在不銹鋼基片上固定銅片作為負(fù)端206b，并利用導(dǎo)電粘合劑207，在收集電極205上固定銀箔帶作為正端206a，形成輸出端子。于是得到光生伏打元件。然后，串聯(lián)多個(gè)這種光生伏打元件，形成一組光生伏打元件。
最后，延長(zhǎng)正端的正電極和負(fù)端的負(fù)電極，將它們?cè)O(shè)在光生伏打元件組的背面，形成輸出補(bǔ)償電極。
下面結(jié)合圖3介紹太陽(yáng)能電池組件的制造工藝。通過(guò)按重量計(jì)以100份乙烯-丙烯酸甲酯-馬來(lái)酐三元共聚物(EMM)樹(shù)脂片(丙烯酸甲酯含量20wt％，馬來(lái)酐含量3wt％，bicut軟化點(diǎn)55℃)為基礎(chǔ)，混合3份2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁基過(guò)氧化)己烷作交聯(lián)劑、0．3份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷作硅烷耦合劑、0．3份的2-羥基-4-正辛氧基二苯酮作紫外線吸收劑、0．1份的雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯作光穩(wěn)定劑和0．2份三(單-壬基苯基)亞磷酸酯作抗氧化劑，并加熱熔化所得混合物，然后從T型模具的狹縫擠出熔化的混合物，形成厚400微米的片形EMM(此后稱為“EMM片”)，由此制備密封材料302。
正面膜303用ETFE膜(厚50微米)，其與底層密封材料接觸的表面用電暈放電處理。背面膜304使用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜(厚100微米)。支撐板305使用屋頂galbarium鋼板(厚0．4mm)。利用上述覆蓋材料，按圖3所示結(jié)構(gòu)，層壓光生伏打元件組301。即，在光生伏打元件的光接收表面上層壓上述EMM片和上述ETFE膜，并在光生伏打元件的背面層壓EMM片、PET膜和支撐板，利用真空層壓設(shè)備，在減壓作用下，在150℃加熱所得疊層30分鐘。將輸出端子折到元件的背面上，以便層壓后，能夠從預(yù)先形成于galbarium鋼板中的端子引出端取出輸出。
利用上述步驟，可以得到采用了本發(fā)明的多個(gè)太陽(yáng)能電池組件。
(例2)除用乙烯-丙烯酸異丁酯-甲基丙烯酸三元共聚(EiBAMMA)樹(shù)脂(丙烯酸異丁酯含量20wt％，甲基丙烯酸含量8wt％，bicut軟化點(diǎn)40℃)代替乙烯-丙烯酸甲酯-馬來(lái)酐三元共聚(EMM)樹(shù)脂外，以與例1相同的方式制造太陽(yáng)能電池組件。
(例3)除用含25wt％的丙烯酸甲酯、1．5wt％的馬來(lái)酐且bicut軟化點(diǎn)為40℃的EMM樹(shù)脂作EMM樹(shù)脂外，以與例1相同的方式制造太陽(yáng)能電池組件。
(例4)除用含15wt％的丙烯酸異丁酯、4wt％的甲基丙烯酸且bicut軟化點(diǎn)為60℃的EiBAMMA樹(shù)脂作EiBAMMA樹(shù)脂外，以與例2相同的方式制造太陽(yáng)能電池組件。
(例5)除不加交聯(lián)劑，且由于不必交聯(lián)將加熱時(shí)間減少10分鐘進(jìn)行真空層壓外，以與例1相同的方式制造太陽(yáng)能電池組件。
(例6)例1的程序執(zhí)行到制造出一組光生伏打元件的點(diǎn)為止。下面結(jié)合圖4介紹通過(guò)覆蓋一組光生伏打元件制造太陽(yáng)能電池組件的程序。
參考數(shù)字401表示一組光生伏打元件，402是密封樹(shù)脂，403是覆蓋玻璃，404是背面膜。通過(guò)按玻璃／EMM片／光生伏打元件／EMM片／PET膜的順序，層疊一組光生伏打元件401、例1中制備的EMM片402(厚400微米)、白加強(qiáng)玻璃片403(厚3．3mm)和其與密封材料接觸的表面利用電暈放電處理過(guò)的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜404(厚100微米)，形成太陽(yáng)能電池組件疊層。利用真空層壓設(shè)備，在減壓作用下，在150℃下，加熱疊層30分鐘，得到太陽(yáng)能電池組件。
輸出端被預(yù)先折到元件的背面上，以便通過(guò)層壓后在背面密封材料和背面膜中形成孔取出輸出。
(比較例1)除用EVA樹(shù)脂(乙酸乙烯酯含量33wt％，bicut軟化點(diǎn)；低于40℃)代替EMM樹(shù)脂外，重復(fù)例1的程序。
(比較例2)除用乙酸乙烯酯的含量為28wt％，bicut軟化點(diǎn)為42℃的EVA樹(shù)脂代替EMM樹(shù)脂外，重復(fù)例1的程序。
(比較例3)除用EEA樹(shù)脂(丙烯酸乙酯含量25wt％，bicut軟化點(diǎn)40℃)代替EMM樹(shù)脂外，重復(fù)例1的程序。
(比較例4)除用EMA樹(shù)脂(丙烯酸甲酯含量20wt％，bicut軟化點(diǎn)43℃)代替EMM樹(shù)脂外，重復(fù)例1的程序。
(比較例5)除用EMAA樹(shù)脂(甲基丙烯酸含量15wt％，bicut軟化點(diǎn)64℃)代替EMM樹(shù)脂外，重復(fù)例1的程序。
(比較例6)除用EVA樹(shù)脂(乙酸乙烯酯含量33wt％，bicut軟化點(diǎn)低于40℃)代替EMM樹(shù)脂外，以與例6相同的方式得到太陽(yáng)能電池組件。
(評(píng)價(jià)方法)按以下各項(xiàng)評(píng)價(jià)上述各實(shí)例和比較例得到的太陽(yáng)能電池組件。
(1)耐氣候性將太陽(yáng)能電池組件放在太陽(yáng)光氣候儀(SUGA SHIKENKI K．K．制造)中，通過(guò)以兩小時(shí)的間隔，將太陽(yáng)能電池組件暴露于雨中8分鐘，并用氙燈(照射強(qiáng)度3SUN，氣氛黑屏溫度為83℃，濕度為50％RH)照射組件，進(jìn)行加速氣候試驗(yàn)。進(jìn)行上述試驗(yàn)5000小時(shí)后，觀察組件的外觀變化。表1中，外觀沒(méi)變化的太陽(yáng)能電池組件由“0”表示，而外觀發(fā)生變化的組件給出了它們外觀的簡(jiǎn)單說(shuō)明。
(2)耐濕性將太陽(yáng)能電池組件放置在85℃／85％RH的氣氛中1000小時(shí)，同時(shí)太陽(yáng)模擬器用100mW／cm2的模擬太陽(yáng)光照射光接收表面，測(cè)量試驗(yàn)前后，1．5AM、100mW／cm2的光照射下的太陽(yáng)能電池組件的轉(zhuǎn)換效率。對(duì)10個(gè)組件進(jìn)行這種試驗(yàn)，并確定十個(gè)組件的平均轉(zhuǎn)換效率的相對(duì)降低比。為參考，該試驗(yàn)中所用的組件在試驗(yàn)前暴露于光下，以充分穩(wěn)定其轉(zhuǎn)換效率。另外，試驗(yàn)前后，還測(cè)量暗態(tài)中十個(gè)組件的旁路電阻，并確定十個(gè)組件的平均旁路電阻的相對(duì)減小比。另外，觀察試驗(yàn)后組件的外觀變化。表1中，外觀沒(méi)變化的太陽(yáng)能電池組件由“0”表示，而外觀發(fā)生變化的組件給出了它們外觀的簡(jiǎn)單說(shuō)明。
(3)溫度濕度循環(huán)在40℃／30分鐘和85℃／85％RH／20小時(shí)的條件下進(jìn)行溫度和濕度循環(huán)試驗(yàn)10個(gè)周期，試驗(yàn)后觀察組件的外觀變化。表1中，外觀沒(méi)變化的太陽(yáng)能電池組件由“0”表示，而外觀發(fā)生變化的組件給出了它們外觀的簡(jiǎn)單說(shuō)明。
(4)耐熱性將太陽(yáng)能電池組件保持在95℃的氣氛中1000小時(shí)，觀察外觀變化。表1中，外觀沒(méi)變化的太陽(yáng)能電池組件由“0”表示，而外觀發(fā)生變化的組件給出了它們外觀的簡(jiǎn)單說(shuō)明。
結(jié)果示于表1中。
表1各實(shí)施例和比較例太陽(yáng)能電池組件的評(píng)價(jià)結(jié)果
1*正面膜和密封材料發(fā)生剝離。
2*密封材料變黃。
3*正面膜和密封材料間發(fā)生剝離，且與密封材料接觸的元件表面上的銅片變綠。
4*與密封材料接觸的元件表面上的銅片變綠。
5*由于元件的背面和密封材料間剝離產(chǎn)生電池剝落。
6*密封材料稍微變形。
從表1可以知道，由本發(fā)明的樹(shù)脂密封的太陽(yáng)能電池組件在耐氣候性、耐濕性和耐熱性等任一方面都優(yōu)異。在實(shí)施例5中，盡管由于沒(méi)有交聯(lián)而觀察到密封材料稍微變形，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)，這種變形可以忽略不計(jì)。
在比較例1和2中，發(fā)生了可能是由于密封材料分解造成的剝離和變黃，由于分解產(chǎn)生的酸使作為電極部件之一的銅片受侵蝕。另外，觀察到可能是由于產(chǎn)生酸和樹(shù)脂吸收水引起的旁路電阻極大減小，與旁路電阻減小有關(guān)的轉(zhuǎn)換效率降低相當(dāng)明顯。
同時(shí)，在比較例3和4中，發(fā)生了可能是由于密封材料的相當(dāng)?shù)偷恼掣叫砸鸬膭冸x。
在比較例6中，在耐氣候試驗(yàn)中密封材料變黃。可能是由于比較例6的組件覆蓋以玻璃，分解產(chǎn)生的酸累積于密封材料中，該酸作催化劑，促進(jìn)了密封材料的降解。
順便提及，本發(fā)明的太陽(yáng)能電池組件不限于上述各例，在不背離本發(fā)明精神的情況下可以進(jìn)行改進(jìn)。
根據(jù)本發(fā)明，在光生伏打元件的光接收表面和／或非光接收表面由有機(jī)聚合樹(shù)脂層密封的太陽(yáng)能電池組件中，在至少一個(gè)有機(jī)聚合樹(shù)脂層含有特定的乙烯-不飽和脂肪酸酯-不飽和脂肪酸三元共聚物時(shí)，可以得到具有優(yōu)異耐氣候性、耐熱性和耐溫性和優(yōu)異光電轉(zhuǎn)換效率的太陽(yáng)能電池組件。即，密封材料具有高透光率，密封材料和其它部件間幾乎不發(fā)生剝離，可以防止光生伏打元件的侵蝕和旁路電阻的減小，所以可以長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的太陽(yáng)能電池性能。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能電池組件，包括光生伏打元件和密封光生伏打元件的光接收表面和／或非光接收表面的聚合樹(shù)脂層，其中至少一個(gè)有機(jī)聚合樹(shù)脂層含有乙烯-丙烯酸酯-丙烯酸三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯-馬來(lái)酐三元共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯-丙烯酸三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸三元共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯-甲基丙烯酸三元共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯-馬來(lái)酐三元共聚物或它們的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能電池組件，其中按重量計(jì)三元共聚物的乙烯含量為65-89．9％，不飽和脂肪酸酯的含量為10-30％，不飽和脂肪酸的含量為0．1-5．0％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能電池組件，其中三元共聚物的bicut軟化點(diǎn)為40-110℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能電池組件，其中三元共聚物含有受阻胺光穩(wěn)定劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能電池組件，其中三元共聚物含有紫外線吸收劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的太陽(yáng)能電池組件，其中紫外線吸收劑選自二苯酮和苯并三唑的衍生物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能電池組件，其中三元共聚物含有硅烷耦合劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能電池組件，其中三元共聚物含有受阻酚抗氧化劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能電池組件，其中在厚0．5mm時(shí)，三元共聚物在400-1000nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的總透光率為90％或更大。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能電池組件，其中丙烯酸酯是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸(異)丁酯。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能電池組件，其中甲基丙烯酸酯是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸(異)丁酯。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能電池組件，其中光生伏打元件在作為第一電極的導(dǎo)電基片上具有作為光轉(zhuǎn)換部件的半導(dǎo)體光活化層和形成于其上的作為第二電極的透明導(dǎo)電層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的太陽(yáng)能電池組件，其中半導(dǎo)體光活化層含有非晶半導(dǎo)體或微晶半導(dǎo)體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的太陽(yáng)能電池組件，其中非晶半導(dǎo)體是非晶硅或微晶硅。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的太陽(yáng)能電池組件，其中導(dǎo)電基片由不銹鋼構(gòu)成。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能電池組件，其中光生伏打元件的短路部分通過(guò)去缺陷處理修復(fù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能電池組件，其中光生伏打元件具有1-500kΩ．cm2的旁路電阻。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能電池組件，其中光生伏打元件在光接收表面上具有含銅或銀作其成分之一的收集電極，所說(shuō)三元共聚物與所說(shuō)收集電極接觸。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能電池組件，其中光生伏打元件的光接收表面覆蓋以三元共聚物，然后薄含氟聚合物膜疊于其上作為最外層。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能電池組件，其中光生伏打元件通過(guò)粘合層粘合到建筑材料上。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能電池組件，其中最高工作溫度為80℃或更高。
全文摘要
一種太陽(yáng)能電池組件包括光生伏打元件,光生伏打元件的光接收表面和/或非光接收表面由有機(jī)聚合物樹(shù)脂層密封,其中在至少一個(gè)有機(jī)聚合物樹(shù)脂層含有特定的乙烯－不飽和脂肪酸酯－不飽和脂肪酸三元共聚物時(shí),可以提供具有優(yōu)異耐氣候性、耐熱性和耐濕性和優(yōu)異光電轉(zhuǎn)換效率、并可以長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的太陽(yáng)能電池性能的太陽(yáng)能電池組件。
文檔編號(hào)H01L31/0203GK1280393SQ0012424
公開(kāi)日2001年1月17日 申請(qǐng)日期2000年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月30日
發(fā)明者片岡一郎, 山田聰, 鹽塚秀則, 善光秀聰 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社