專利名稱：具有造型基板的薄膜光伏組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及薄膜光伏組件領域，具體地講，本發(fā)明涉及將聚合物層和光伏器件并入到合適的薄膜光伏基板上的薄膜光伏組件領域。
背景技術：
現(xiàn)今有兩種常用類型的光伏(太陽能)組件。第一類光伏組件采用半導體晶片作為基板，第二類光伏組件采用在合適的基板上沉積的半導體的薄膜。半導體晶片型光伏組件通常包括常用于各種固態(tài)電子器件(諸如計算機存儲芯片和計算機處理器)中的晶體硅片。這種傳統(tǒng)的設計，雖然有用，但是制作起來相對昂貴且難以用在非標準應用中。另一方面，薄膜光伏組件可以將一個或多個諸如非晶硅的傳統(tǒng)的半導體并入到合適的基板上。與采用復雜而精細的加工技術將晶片從硅錠上切割下來的晶片應用不同，薄膜光伏組件是使用比較簡單的沉積技術形成的，諸如濺射鍍膜、物理氣相沉積(PVD)或化學氣相沉積(CVD)。盡管作為對晶片光伏電池的實用光伏選擇，薄膜光伏組件正變得日益可行，但在本領域內(nèi)迫切需要提高效率、改善耐用性和降低制作費用。在薄膜光伏組件的制作中遇到的一個尤其反復出現(xiàn)的問題是難于獲得可接受的聚合層的層壓板，該聚合層通常是以片狀設置在光伏器件的匯流條周圍。在制作的時候，對組件的匯流條(bus bar)區(qū)域不能完全地排氣通常會產(chǎn)生無法使用的產(chǎn)品。因此，本領域需要用于生產(chǎn)易于制作和穩(wěn)定的薄膜光伏組件的改善的方法和結構。
發(fā)明概要本發(fā)明提供了一種具有諸如玻璃的保護基板的薄膜光伏組件，所述保護基板已被造型從而限定出使匯流條敷設在薄膜光伏器件上的空間。保護基板的造型極大地方便了組件的排氣和層壓，因為在層壓過程中，其減少或消除了滯留空氣的量和下面的聚合材料被迫流動的程度。本發(fā)明的光伏組件可以在由排氣和相關的層壓問題所引起的最少廢料的情況下進行加工。附圖簡要說明

圖1示出薄膜光伏組件的示意剖面圖。圖2示出在組裝和層壓之前的傳統(tǒng)的薄膜光伏組件的部件的示意剖面圖。圖3示出顯示輪廓的一個實施例的本發(fā)明的基板的示意剖面圖。圖4示出顯示輪廓的一個的實施例的本發(fā)明的基板的示意剖面圖。圖5示出在組裝和層壓之前的本發(fā)明的薄膜光伏組件的部件的示意剖面圖。
具體實施方式
本發(fā)明的薄膜光伏組件采用具有從平面狀態(tài)改為具有在其上形成有輪廓的表面的保護基板，該輪廓用作下面的光伏器件的匯流條的空間補足凹陷。薄膜光伏組件的一般構造示意圖如圖1所示，通常標為10。如圖1所示，薄膜光伏組件14在底部基板12上形成，所述底部基板12可以是，例如玻璃或塑料。用聚合物層16 將保護基板18粘合到光伏器件14上。如以下更詳細的描述，聚合物層16可以包括任何合適的聚合物。圖2是在薄膜光伏器件14已經(jīng)在底部基板12上形成之后，但是在與聚合物層16 和保護基板18層壓之前的生產(chǎn)點上的薄膜光伏組件的示意圖。薄膜光伏器件14包括匯流條20。如圖2所示，匯流條20從薄膜光伏器件14的其余部分中凸出。在這種傳統(tǒng)的布局中，層的層壓會迫使緊靠各匯流條20下的區(qū)域中的聚合物繞匯流條20流動。在層壓期間， 被匯流條20取代的聚合物層16的區(qū)域如圖2中的元件22所示。進一步使層壓過程復雜化，則通過所示的傳統(tǒng)的布置的構造會使排氣明顯地更加困難，原因是匯流條20 —般是在空氣完全排出之前與聚合物層16進行預先密封，這樣就形成了使空氣從組件中排出的巨大屏障。其結果會產(chǎn)生層壓缺陷和無法接受的組件。這個問題的試圖解決方案包括采用具有相對高流動性的聚合材料、采用相對厚的聚合物片材、采用較高的層壓壓力和溫度以及延長總的層壓時間。然而這些解決方案中的每一個都可能存在弊端。本發(fā)明提供了一種針對上述問題的非常有效的解決方案，其方式是提供已經(jīng)造型的保護基板來提供凹陷，聚合材料可以在該凹陷中流動，而不會被取代。如本文所用，“造型”基板是指其中基板的表面限定基板的規(guī)則表面下圖案化凹陷的基板。例如，對于諸如平板玻璃面板的平面基板，造型可以包括形成凹槽、溝槽、空腔或其它預期的凹陷。具有本發(fā)明輪廓的基板的一個實施例示于圖3。如圖所示，弧形的凹陷M形成于基板30中。圖4示出了在基板30中形成的方形凹槽沈。如圖3和圖4所示例，本發(fā)明的造型不局限于任何特定的剖面形狀，而且可以采取任何便于完成組件的部件層壓的合適的形式。此外，輪廓可以定向于任何方向來適應特定的正在使用的光伏器件，并且可以，例如， 以平行、對角、或正交的布置來形成，且可以在基板上具有相同或不同的深度和形狀。在各個實施例中，造型可以采取一個或多個在整個或部分基板中所形成的凹槽形式。在這些實施例中的一些中，以一定的長度和寬度形成凹槽從而對匯流條的長度和寬度形成完好的補足。在其它實施例中，可以比匯流條的長度和寬度大0-50%或10-50%的長度和寬度來形成凹槽，或在其它實施例，可以比匯流條的長度和寬度增加或減少0-25%、 0-50%或增加或減少10-50%的長度和寬度來形成凹槽。在一些實施例中，匯流條和輪廓的剖面形狀類似或相同。在其它實施例中，形狀是不同的，如圖5中所示的情況，其示出了準備進行層壓的組件的部件。如圖所示，弧形凹陷M被限定在保護基板30中，且弧形凹陷 24相對已經(jīng)形成于底部基板12上的光伏器件14的匯流條20而形成。層壓時，匯流條20 下面的聚合物層16將被迫進入弧形凹陷M，而不會被迫明顯地繞匯流條20流動。通過這種方式，本發(fā)明的薄膜光伏組件的層壓使得匯流條20周圍的排氣和密封改善了很多，且無需相對厚的聚合物層、相對長的層壓時間或相對高的加工溫度和壓力?？梢匀魏魏线m的方式來形成本發(fā)明造型的保護基板。在各個實施例中，例如，除了其它諸如噴砂、化學、水或激光蝕刻等已知的技術以外，可以通過例如用鍍有金剛石的鉆頭銑削或通過用鍍有寶石或金剛石的砂輪磨削來形成輪廓?？梢匀魏魏线m的圖案形成輪廓，合適的圖案包括簡單的圖案其中形成完全對應匯流條的直凹陷，或更復雜的圖案，其包括任何所需的與光伏器件中的凸出(無論是匯流條或其它部分)相對設置的凹陷。在一個實施例中，匯流條以非平行的方式重疊布置，從而在光伏器件上在交點處形成高點。與相對于單個匯流條部分形成的輪廓相比，相對于該交點形成的輪廓更深，從而補償額外的匯流條高度。在一般情況下，輪廓可形成來根據(jù)需要匹配或容納光伏器件中任何或所有的凸出。在各個實施例中，輪廓只在與光伏器件中的一個或多個匯流條對應的保護基板的區(qū)域中形成。在這些實施例的一些中，輪廓對應少于所有的匯流條而形成，而在其它實施例中，輪廓對應于每個匯流條而形成。在各個實施例中，所形成的輪廓延伸超出了對應匯流條的長度。這些實施例可能是有用的，例如當需要穿過固定刀具下的基板時。在這些實施例中，形成橫跨基板的整個寬度或長度且部分對應于匯流條的凹槽或溝槽，其中所述匯流條具有的長度比基板的整個寬度或長度要短。在其它實施例中，凹槽的長度可能比匯流條的整個長度要短。根據(jù)本申請，輪廓可以以任何形狀和任何所需的深度而形成。在各個實施例中，匯流條從周圍器件凸出從0. 02M至0. 508毫米(0. 001至0. 020英寸)、從0. 127至0. 305 毫米(0. 005至0. 012英寸)或從0. 0254至0. 229毫米(0. 001至0. 009英寸)。在各個實施例中，輪廓具有0. 0254至0. 508毫米(0. 001至0. 020英寸)、從0. 127至0. 305毫米 (0. 005至0. 012英寸)或從0. 0254至0. 229毫米(0. 001至0. 009英寸)的深度，并且可以匹配相對匯流條的凸出高度。對于任何給定的基板，可以提供任何輪廓的組合，包括具有不同的剖面和深度的輪廓。在各個實施例中，輪廓形成于位于對應器件中的匯流條處的保護基板中，其中各輪廓的每個尺寸都等于相對匯流條的凸出部分的相應尺寸增加0-50%,0-25%,0-10%或 0-5% (以上述給定的凸出范圍任何組合)的相應尺寸，從而使得造型形狀的大小等于或略大于其所對應的匯流條。例如，與長方形的匯流條凸出匹配的輪廓可以具有等于匯流條凸出高度增加0-50 %、0-25 %、0-10 %或0-5 %的深度，且輪廓可以具有等于匯流條寬度增加 0-50 %、0-25 %、0-10 %或0-5 %的寬度，并且這些深度和寬度的范圍可以任何方式來組合。在其它實施例中，輪廓形成于位于對應器件中的匯流條處的保護基板中，其中各輪廓的每個尺寸都等于相對匯流條的凸出部分的相應尺寸增加或減少0-50%、0-25%、 0-10%或0-5% (以上述給定的凸出范圍任何組合)的相應尺寸，從而使得造型形狀的大小等于或略大于其所對應的匯流條。例如，與長方形的匯流條凸出匹配的輪廓可以具有等于匯流條凸出高度增加-50 %至50 %、-20 %至20 %、-10 %至10 %或-5 %至5 %的深度，且輪廓可以具有等于匯流條寬度增加-50 %至50 %、-20 %至20 %、-10 %至10 %或-5 %至5 % 的寬度，并且這些深度和寬度的范圍可以任何方式來組合。在本發(fā)明的各個實施例中，使用的聚合物層的厚度可小于2. 毫米(0.090")、 1.143毫米(0.045")或0.762毫米(0.030〃)。在其它實施例中，特別是在壓輥非高壓釜工藝中，可以采用具有小于0.508毫米(0.020")的厚度或在0.2M和0.508毫米 (0.010"和0.020")之間的厚度的聚合物層，這不是一般的常規(guī)應用的情況，其中這種薄層的使用將不能獲得成功的層壓。底部基板本發(fā)明的底部基板，如圖1中的元件12所示，可以是任何合適的本發(fā)明的光伏器件可以在其上形成的基板。例子包括但不限于生產(chǎn)“剛性”薄膜組件的玻璃和剛塑性玻璃材料，以及生產(chǎn)“柔性”薄膜組件的諸如聚(對苯二甲酸乙二酯)、聚酰亞胺、含氟聚合物等的塑料薄膜。一般優(yōu)選允許透射350至1200納米范圍內(nèi)大部分入射輻射的底部基板，但是本領域的技術人員應認識到變型是可能的，包括其中光線穿過保護基板而進入光伏器件的變型。薄膜光伏器件本發(fā)明的薄膜光伏器件，如圖1中元件14所示，直接形成在底部基板上。根據(jù)應用，典型的器件制作涉及沉積第一導電層、蝕刻第一導電層、沉積和蝕刻半導電層、沉積第二導電層、刻蝕第二導電層、以及施加匯流條和保護層。電絕緣層可任選地形成于第一導電層和底部基板之間的底部基板上。此可選層可以是，例如，硅層。本領域的技術人員應認識到上述器件制作的描述僅是一種已知的方法且僅是本發(fā)明的一個實施例。許多其它類型的薄膜光伏器件都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。形成方法和器件的例子包括美國專利文獻2003/0180983、7，074，641、6，455，347、6，500，690、 2006/0005874,2007/0235073,7, 271，333 和 2002/0034645 中描述的那些，其中有關的制作和器件部分的全部內(nèi)容被并入本文。薄膜光伏器件的各部件可以通過任何合適的方法形成。在各個實施例中，都可以使用化學氣相沉積法(CVD)、物理氣相沉積(PVD)和/或濺射鍍膜。上述兩個導電層用作電極來攜帶由插入的半導體材料所產(chǎn)生的電流。電極中的一個通常為透明的，從而允許太陽輻射到達半導體材料。當然，兩個導體均可以是透明的，或導體中的一個可以是反光的，從而將穿過半導體材料的光反射回半導體材料中。導電層可以包括任何合適的導電氧化物材料，如氧化錫或氧化鋅，或者，如果透明度不是特別關鍵的話，例如對于“背”電極，可以使用諸如那些包括鋁或銀的金屬或金屬合金層。在其它實施例中，金屬氧化物層可以與金屬層結合來形成電極，并且金屬氧化物層可以摻雜硼或鋁并且采用低壓化學氣相沉積法來沉積。導電層可以具有，例如，從0. 1至10微米的厚度。薄膜光伏器件的光伏區(qū)可以包括，例如，傳統(tǒng)的PIN或PN結構中的氫化非晶硅。硅通?？删哂懈哌_約500納米的厚度，通常包括具有厚度為3至25納米的ρ-層、20至450納米的i_層和20至40納米的η-層。如在例如美國專利No. 4064521中所述，沉積可以通過在硅烷或硅烷和氫氣的混合物中進行輝光放電來完成?；蛘?，半導體材料可以是微結晶硅(micromorphous silicon)、碲化鎘(CdTe或 CdS/CdTe)、銅銦硒(CiJnSe2 或 “CIS” 或 CdS/CiJr^e2)、銅銦鎵硒(CiJnGaSe2 或 “CIGS”) 或其它光伏活性材料。本發(fā)明的光伏器件可以具有其它的半導體層，或上述半導體類型的組合，并且可具有串聯(lián)、三聯(lián)點或異質(zhì)結結構?？梢圆捎萌魏蝹鹘y(tǒng)的半導體制作技術來蝕刻層以形成器件的單個部件，其包括但不限于用抗蝕劑掩模進行絲網(wǎng)印刷、用正或負的光致抗蝕劑進行蝕刻、機械刻劃、放電刻劃、化學蝕刻或激光蝕刻。各層的蝕刻通常會導致在器件內(nèi)形成單獨的光電池?？梢杂脜R流條將這些光電池相互電連接，所述匯流條在制作過程中任何合適的階段插入或形成。
保護層可任選地在與聚合物層和保護基板組裝之前在光電池上形成。保護層可以是，例如，濺射鋁。電互連的光電池由可選的絕緣層、導電層、半導體層構成，并且可選的保護層構成了本發(fā)明的光伏器件。聚合物層任何合適的熱塑性聚合物可用于本發(fā)明的聚合物層，包括聚(乙烯醇縮丁醛)、非增塑聚(乙烯醇縮丁醛)、聚氨酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、熱塑性聚氨酯、聚乙烯、聚烯烴、 聚(氯乙烯)、硅樹脂、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、部分中和的乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物的離聚物(如來自DuPont的Surlyn )、聚乙烯共聚物、乙二醇改性的聚乙烯(PETG)或任何其它合適的聚合材料。在各個實施例中，聚合物包括乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或部分中和的乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物的離聚物。在各個實施例中，聚(乙烯醇縮丁醛)可以具有至少30，000、40，000、50，000、 55，000,60, 000,65, 000,70, 000、120，000,250, 000 或至少 350，000 克每摩爾(克 / 摩爾或
道爾頓)的分子量。也可以在縮醛反應步驟中加入少量二醛或三醛來將分子量提高到至少 350 克 / 摩爾(參見，例如，美國專利 4，902，464,4, 874，814,4, 814，529 以及 4，654，179)。 本文所用的術語“分子量”是指重均分子量。本發(fā)明的聚(乙烯醇縮丁醛)層可以包括低分子量的環(huán)氧添加劑。任何合適的環(huán)氧劑可與本發(fā)明一起使用，如本領域中所已知的(參見，例如，美國專利5，529，848和 5，529，849)。在各個實施例中，發(fā)現(xiàn)可用作以下所述有用的環(huán)氧組合物選自(a)主要包含雙酚-A的單體二縮水甘油醚的環(huán)氧樹脂；(b)主要包含雙酚-F的單體二縮水甘油醚的環(huán)氧樹脂；(c)主要包含雙酚-A的氫化二縮水甘油醚的環(huán)氧樹脂；(d)聚環(huán)氧化酚醛樹脂 (poly印oxidized phenol novolacs) ； (e)聚乙二醇的雙環(huán)氧化合物，或被稱為環(huán)氧端基聚醚；和(f)任何上述從(a)到(e)的環(huán)氧樹脂的混合物(參見Encyclopedia of Polymer Science and Technology,第六卷，1967 年，Interscience Publishers,紐約，第 209 至 271 頁)。環(huán)氧劑可以任何合適的量摻入到聚(乙烯醇縮丁醛)層中。在各個實施例中，以 0. 5至15phr、l至IOphr或2至3phr(phr 份數(shù)/每百份樹脂)的量摻入環(huán)氧劑。這些量可以應用到任何上面列出的單獨的環(huán)氧劑(特別是式I所示的那些)中，以及應用到本申請所述的混合物的總量中。粘附控制劑(ACA)也可以用于本發(fā)明的聚合物層中，并且包括美國專利 5，728，472中所公開的那些。此外，可以通過改變在酸中和中使用的相關的氫氧化物的量來調(diào)節(jié)殘留乙酸鈉和/或乙酸鉀。在各個實施例中，本發(fā)明的聚合物層除了包括乙酸鈉和 /或乙酸鉀外，還包括雙O-乙基丁酸)鎂(化學文摘號79992-76-0)。鎂鹽可以包含在對聚合物層的粘附有效控制的量中。聚(乙烯醇縮丁醛)可以由已知的縮醛反應工藝來制備，所述工藝涉及聚(乙烯醇)與丁醛在酸催化劑存在下反應、隨后進行催化劑的中和以及樹脂的分離、穩(wěn)定和干燥。本文所用“樹脂”是指從混合物中去除的聚(乙烯醇縮丁醛)組分，所述混合物是由酸催化和后續(xù)的聚合前體的中和而產(chǎn)生。除了聚(乙烯醇縮丁醛)之外，樹脂通常還有其它組分，如乙酸酯、鹽和醇。制備聚(乙烯醇縮丁醛)樹脂的合適工藝的詳情對于本領域的技術人員來說是已知的(參見，例如，美國專利2，282，057和2，觀2，026)。在一個實施例中，可以使用 Encyclopedia of Polymer Science and Technology,第三版，第八卷，第 381 至 399 頁中 Vinyl Acetal Polymers由B. Ε. Wade Q003)描述的溶劑法。在另一個實施例中，可以使用在其中所描述的水溶液法。聚(乙烯醇縮丁醛)可以通過各種形式以Butvar 樹脂從，例如，Solutia Inc. , St. Louis, Missouri 商購獲得。本文中所使用的術語“分子量”是指重均分子量。任何合適的增塑劑可添加到本發(fā)明的聚(乙烯醇縮丁醛)樹脂中，以形成聚(乙烯醇縮丁醛)層。本發(fā)明的聚(乙烯醇縮丁醛)層中所使用的增塑劑可以包括多元酸或多元醇的酯，等。合適的增塑劑包括，例如，三甘醇二 O-乙基丁酸酯)、三甘醇二 O-乙基己酸酯)、三甘醇二庚酸酯、四甘醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、環(huán)己基己二酸己酯、己二酸庚酯和己二酸壬酯的混合物、己二酸二異壬酯、己二酸庚酯壬酯、癸二酸二丁酯、諸如油改性的癸二醇酸的聚合物增塑劑、磷酸酯和己二酸酯的混合物(如美國專利 No. 3，841，890中公開的那些)與己二酸酯(如美國專利No. 4，144，217公開的那些)，以及上述的混合物和組合。其它可使用的增塑劑是如美國專利No. 5，013，779公開的由C4至C9 烷基醇和環(huán)C4至Cltl醇制備的混合己二酸酯，和C6至C8己二酸酯，如己二酸己酯。在優(yōu)選的實施例中，增塑劑是三甘醇二 O-乙基己酸酯)。在一些實施例中，增塑劑具有小于20、小于15、小于12或小于10個碳原子的烴段。可將添加劑摻入到聚(乙烯醇縮丁醛)層，以增強最終產(chǎn)品的性能。如本領域已知的，這些添加劑包括但不限于增塑劑、染料、顏料、穩(wěn)定劑(如紫外線穩(wěn)定劑)、抗氧化劑、 阻燃劑、其它頂吸收劑、UV吸收劑、抗結塊劑、上述添加劑的組合等?！N形成聚(乙烯醇縮丁醛)層的示例性方法包括擠壓包含樹脂、增塑劑和添加劑的熔融聚(乙烯醇縮丁醛)、然后通過擠出模具(例如，具有在一個方向上的尺寸比垂直方向的尺寸明顯要大的開口的模具)擠出熔體。另一種形成聚(乙烯醇縮丁醛)層的示例性方法包括將模具中的熔體澆注到滾筒上、固化熔體并隨后取出作為薄片的固化熔體。本文所用“熔體”指的是樹脂與增塑劑和可選地與其它添加劑的混合物。在任一個實施例中，所述層的一面或兩面的表面紋理可通過調(diào)整模具開口的表面或在滾筒表面設置紋理來控制。其它控制層紋理的技術包括改變材料的參數(shù)(例如，樹脂和/或增塑劑的含水量、熔體的溫度、聚(乙烯醇縮丁醛)的分子量分布或上述參數(shù)的組合)。此外，該層可被構造為包括間隔的凸出，所述凸出限定臨時表面的不規(guī)則性以方便在層壓過程中對層的排氣，在層壓之后，層壓工藝中的高溫和高壓使凸出融化到層中，從而使光面平整。保護基板本發(fā)明的保護基板，如圖中元件30所示，如上所述，可以是任何合適的可用于支撐組件并且可被加工來限定足夠大的輪廓的基板。例子包括但不限于玻璃和剛性塑料。一般優(yōu)選允許透射350到1，200納米范圍內(nèi)大部分入射輻射的保護基板，但是本領域的技術人員應認識到變型是可能的，包括其中所有進入光伏器件的光線穿過底部基板的變型。在這些實施例中，保護基板并不必是透明的，或大部分不必是透明的，并且可以是，例如，防止光線穿過保護基板而射出的反射薄膜。繼本發(fā)明的薄膜光伏組件的最終組裝涉及設置聚合物層與帶有匯流條的薄膜光伏器件接觸，其已經(jīng)在底部基板上形成；設置保護基板與聚合物層接觸；并層壓組裝件而形成組件。在本發(fā)明的各個實施例中，使用了傳統(tǒng)的高壓釜層壓工藝。在其它實施例中，使用諸如壓輥或真空袋或真空環(huán)工藝的非高壓釜工藝。在一種這樣的工藝中，組裝后，將各部件置于真空袋或真空環(huán)中，并在真空狀態(tài)(如0.7至0.97個大氣壓)下在適當時間(如0至 60分鐘)內(nèi)排出空氣，然后升溫以在溫度，例如，70°C至150°C下平整組件?；蛘?，組件可用高壓消毒處理來平整組件。在各個優(yōu)選的非高壓釜的實施例中，聚合物含水量保持相對較低，例如，0. 1%M 0. 35%。本發(fā)明的光伏組件提供允許使用非高壓釜工藝的優(yōu)勢，其具有非常高的可接受產(chǎn)品率。一種特殊的工藝-壓輥非高壓釜工藝描述于美國專利公開2003/0148114 Al中。在沒有本發(fā)明的造型玻璃的情況下，當使用0. 762毫米(30mil)的聚合物片層時，非高壓釜光伏組件形成一直都存在問題，其具有非常高的缺陷率。使用造型的基板，本發(fā)明允許進行非常好的排氣，從而產(chǎn)生低得多的缺陷率。在本發(fā)明的各個實施例中，采用非高壓釜工藝，使用聚合物片材可以以高產(chǎn)率來成功生產(chǎn)本文所述的本發(fā)明的任何光伏組件，所述聚合物片材具有低至約0. 2M毫米(IOmil)的厚度，例如，0. 203至0. 381毫米(8至15mil)或0. 203 至0. 305毫米(8至12mil)。當然，很容易通過這些非高壓釜技術實現(xiàn)較厚層的層壓。除了其在光伏組件中的應用，本發(fā)明的造型的玻璃可有效地用于具有匯流條的加熱的層壓的玻璃應用中，如具有用于除霜的一體網(wǎng)格的汽車后除霜器。在諸如那些應用中， 加熱元件的網(wǎng)格通常連接到凸起的匯流條，從而防止出現(xiàn)諸如那些在光伏組件制作中遇到的困難。實施例下面的實施例提供用來進一步描述本發(fā)明。這些實施例旨在示例性的，而不應認為是對本發(fā)明的范圍的限制。除非另有說明，所有份數(shù)和百分比都是按重量計。如本文中所使用的術語“模擬薄膜光伏板”將由底部基板、30毫米厚的單片、透明的退火玻璃與匯流條組成，所述匯流條以與已知的薄膜光伏器件一致的模式被粘結到底部基板。實施例1尺寸為45. 72厘米(18〃 ) X53. 98厘米Qll/4")的模擬薄膜光伏板被制備為帶有匯流條的并接近典型的光伏板中厚度階躍變化的臨界尺寸和位置。將0.38毫米厚的聚(乙烯醇縮丁醛)片材部分切割下來，其略大于最終光伏組件的尺寸并置于溫度為和相對濕度為18%的環(huán)境小室中約12個小時。預計所得片材的含水量為0. 39%。厚度為3毫米的后保護玻璃層被造型為帶有與相應的模擬薄膜光伏板上的匯流條的位置匹配的凹槽。加工的凹槽的深度范圍為152. 4至203. 2微米(0.006 〃至 0. 008")，這個深度比203. 2微米的匯流條略淺一點。加工的凹槽的寬度是8毫米和12毫米，這個寬度超過了各自4毫米和8毫米的匯流條4毫米。將聚(乙烯醇縮丁醛)從環(huán)境調(diào)節(jié)小室中取出，并將其置于模擬薄膜光伏板上。 隨后將保護層置于頂部。將組裝件切邊以去除多余的聚(乙烯醇縮丁醛)。預層壓的組裝件穿過紅外加熱器，在其中層壓的組裝件被迅速加熱到105°C。一旦被加熱，層壓板穿過在 536kg/m(30PLI)和0. 030m/s (6fpm)下工作的單壓輥裝置，以排出玻璃/聚(乙烯醇縮丁醛)結合處的空氣，將材料釘?shù)揭黄穑⒚芊膺吘壱苑乐箍諝庵匦逻M入。在壓輥裝置撤走后，采用層壓行業(yè)中典型的壓力和溫度記錄(在1. 28Mpa(185psi)以及143°C下進行1小時 30分鐘的周期)對層壓板(在預層壓階段)進行高壓消毒處理。最終的層壓板經(jīng)過所有的光學測試，并且在高強度的光下沒有出現(xiàn)氣泡、粘合區(qū)或嚴重的光學變形。實施例2尺寸為45. 72厘米(18" ) X53. 98厘米(211/4")的模擬薄膜光伏板被制備為帶有匯流條的并接近典型的光伏板中厚度階躍變化的臨界尺寸和位置。將0.38毫米厚的聚(乙烯醇縮丁醛)片材部分切割下來，其略大于最終光伏組件的尺寸并置于溫度為和相對濕度為18%的環(huán)境小室中約12個小時。預計所得片材的含水量為0. 39%。厚度為3毫米的后保護玻璃層被造型為帶有與相應的模擬薄膜光伏板上的匯流條的位置匹配的凹槽。加工的凹槽的深度范圍為152. 4至203. 2微米(0.006 〃至 0.008")，這個深度比203.2微米的匯流條略淺一點。加工的凹槽的寬度是6毫米和10毫米，這個寬度超過了各自4毫米和8毫米的匯流條2毫米。將聚(乙烯醇縮丁醛)從環(huán)境調(diào)節(jié)小室中取出，并將其置于模擬薄膜光伏板上。隨后將保護層置于頂部。將組裝件切邊以去除多余的聚(乙烯醇縮丁醛)。預層壓組裝件穿過紅外加熱器，在其中層壓的組裝件被迅速加熱到105°C。一旦被加熱，層壓板穿過在53 / m(30PLI)和0. 030m/s(6fpm)下工作的單壓輥裝置，以排出玻璃/聚(乙烯醇縮丁醛)結合處的空氣，將材料釘?shù)揭黄?，并密封邊緣以防止空氣重新進入。在壓輥裝置撤走后，采用層壓行業(yè)中典型的壓力和溫度記錄(在1. 28Mpa(185psi)以及143°C下進行1小時30分鐘的周期)對層壓板(在預層壓階段)進行高壓消毒處理。最終的層壓板經(jīng)過所有的光學測試，并且在高強度的光下沒有出現(xiàn)氣泡、粘合區(qū)或嚴重的光學變形。實施例3尺寸為45. 72厘米(18〃 ) X53. 98厘米Qll/4")的模擬薄膜光伏板被制備為帶有匯流條的并接近典型的光伏板中厚度階躍變化的臨界尺寸和位置。將0.38毫米厚的聚(乙烯醇縮丁醛)片材部分切割下來，其略大于最終光伏組件的尺寸并置于溫度為和相對濕度為18%的環(huán)境小室中約12個小時。預計所得片材的含水量為0. 39%。厚度為3毫米的后保護玻璃層被造型為帶有與相應的模擬薄膜光伏板上的匯流條的位置匹配的凹槽。加工的凹槽的深度范圍為76. 2至127微米(0. 003"至0. 005")， 這個深度比203. 2微米的匯流條略淺一點。加工的凹槽的寬度是6毫米和10毫米，這個寬度超過了各自4毫米和8毫米的匯流條2毫米。將聚(乙烯醇縮丁醛)從環(huán)境調(diào)節(jié)小室中取出，并將其置于模擬薄膜光伏板上。隨后將保護層置于頂部。將組裝件切邊以去除多余的聚(乙烯醇縮丁醛)。預層壓的組裝件穿過紅外加熱器，在其中層壓的組裝件被迅速加熱到105°C。一旦被加熱，層壓板穿過在 536kg/m(30PLI)和0. 030m/s (6fpm)下工作的單壓輥裝置，以排出玻璃/聚(乙烯醇縮丁醛)結合處的空氣，將材料釘?shù)揭黄?，并密封邊緣以防止空氣重新進入。在壓輥裝置撤走后，采用層壓行業(yè)中典型的壓力和溫度記錄(在lJ8Mpa(185psi)以及143°C下進行1小時30分鐘的周期)對層壓板(在預層壓階段)進行高壓消毒處理。最終的層壓板經(jīng)過所有的光學測試，并且在高強度的光下沒有出現(xiàn)氣泡、粘合區(qū)或嚴重的光學變形。實施例4尺寸為45. 72厘米(18〃 ) X53. 98厘米Qll/4")的模擬薄膜光伏板被制備為帶有匯流條的并接近典型的光伏板中厚度階躍變化的臨界尺寸和位置。將1. 14毫米厚的聚(乙烯醇縮丁醛)片材部分切割下來，其略大于最終光伏組件的尺寸并置于溫度為和相對濕度為3%的環(huán)境小室中約12小時。預計所得片材的含水量為0. 08%。厚度為3毫米的后保護玻璃層被造型為帶有與相應的模擬薄膜光伏板上的匯流條的位置匹配的凹槽。加工的凹槽的深度范圍為76. 2至127微米(0. 003"至0. 005")， 這個深度比203. 2微米的匯流條略淺一點。加工的凹槽的寬度是6毫米和10毫米，這個寬度超過了各自4毫米和8毫米的匯流條2毫米。將聚(乙烯醇縮丁醛)從環(huán)境調(diào)節(jié)小室中取出，并將其置于模擬薄膜光伏板上。 隨后將保護層置于頂部。將組裝件切邊以去除多余的聚(乙烯醇縮丁醛)。預層壓的組裝件穿過紅外加熱器，在其中層壓的組裝件被迅速加熱到105°C。一旦被加熱，層壓板穿過在 536kg/m(30PLI)和0. 030m/s (6fpm)下工作的單壓輥裝置，以排出玻璃/聚(乙烯醇縮丁醛)結合處的空氣，將材料釘?shù)揭黄穑⒚芊膺吘壱苑乐箍諝庵匦逻M入。在壓輥裝置撤走后，將層壓板(在預層壓階段)置于對流烘箱(在大氣壓下)中預熱到140°C并熱水浸泡30分鐘。然后將其從烘箱中取出并進行冷卻。最終的層壓板經(jīng)過所有的光學測試，并且在高強度的光下沒有出現(xiàn)氣泡、粘合區(qū)或嚴重的光學變形。本發(fā)明包括一種制作光伏組件的方法，其包括以下步驟提供底部基板、在其上形成光伏器件、以及使用本發(fā)明的聚合物層將光伏器件層壓到本發(fā)明的保護、造型的基板上。根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)在提供具有良好的物理穩(wěn)定性和低加工缺陷率的薄膜光伏組件是可能的。雖然已經(jīng)參照示例性實施例對本發(fā)明進行了描述，但本領域的技術人員應當理解，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以對本發(fā)明做出各種改變，并且可以用等效物來替換其元件。此外，在不脫離本發(fā)明的基本范圍的情況下，可以對本發(fā)明做出許多修改以適應本發(fā)明教導的特定情形和材料。因此，本發(fā)明并非旨在被限制于以預期最佳方式來實施本發(fā)明所公開的具體實施例，但是本發(fā)明將包括所有落入所附權利要求書范圍內(nèi)的所有實施例。還應理解，本發(fā)明為任何單個部件所給定的任何范圍、值或特征都可與本發(fā)明的為任何其它部件所給定的任何范圍、值或特征互換使用，在適用之處，則為每個部件形成具有限定值的實施例，如本文全文所給出的那樣。例如，聚(乙烯醇縮丁醛)環(huán)氧化物的范圍和增塑劑的范圍可以組合形成許多的變更，這些變更雖然也在本發(fā)明范圍內(nèi)，但是一一列舉將會非常麻煩。在說明書摘要或任何權利要求書中所給出的任何附圖參考標記均僅僅為說明之目的，而不應理解將本要求受保護的發(fā)明限制于附圖中所示的任何一個具體的實施例。除非另有說明，附圖并未按比例繪制。本文所引用的各參考文獻，包括期刊論文、專利、申請和書籍，其全部內(nèi)容據(jù)此以引用的方式并入。
權利要求
1.一種薄膜光伏組件，包括 底部基板；設置與所述底部基板接觸的薄膜光伏器件，其中所述光伏器件包括匯流條，其中所述匯流條從所述器件的表面凸出；設置與所述光伏器件接觸的聚合物層；以及設置與所述聚合物層接觸的保護基板，其中所述保護基板被造型以便提供位于相對所述匯流條處的凹陷。
2.根據(jù)權利要求1所述的組件，其中所述底部基板和所述保護基板包括玻璃。
3.根據(jù)權利要求1所述的組件，其中所述聚合物層包括聚(乙烯醇縮丁醛)。
4.根據(jù)權利要求1所述的組件，其中所述匯流條中的一個從所述器件的所述表面凸出 0. 0254至0. 508毫米，并且其中所述凹陷具有所述匯流條凸出增加或減少0-20%的深度。
5.根據(jù)權利要求1所述的組件，其中所述凹陷是具有與所述匯流條的所述凸出部分相同的剖面形狀的凹槽形式。
6.根據(jù)權利要求1所述的組件，其中所述凹陷是圓形凹陷形式。
7.根據(jù)權利要求1所述的組件，其中所述聚合物層具有小于2.29毫米的厚度。
8.根據(jù)權利要求1所述的組件，其中所述聚合物層具有小于0.508毫米的厚度。
9.根據(jù)權利要求1所述的組件，其中所述聚合物層包括乙烯-醋酸乙烯共聚物或部分中和的乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物的離聚物。
10.一種制作薄膜光伏組件的方法，其包括以下步驟提供具有在其上形成的薄膜光伏器件的底部基板，其中所述光伏器件包括匯流條，其中所述匯流條的一部分從所述器件的表面凸出； 設置與所述光伏器件接觸的聚合物層；設置與所述聚合物層接觸的保護基板，其中所述保護基板被造型以便提供位于相對所述匯流條處的凹陷；以及，層壓所述底部基板、所述器件、所述聚合物層和所述保護基板以形成所述組件。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中所述底部基板和所述保護基板包括玻璃。
12.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中所述聚合物層包括聚(乙烯醇縮丁醛)。
13.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中所述匯流條從所述器件的所述表面凸出0.0254 至0. 508毫米，且其中所述凹陷具有所述匯流條增加或減少0-25%的深度。
14.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中所述凹陷是具有與所述匯流條的所述凸出部分相同的剖面形狀的凹槽形式。
15.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中所述凹陷是圓形凹陷形式。
16.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中所述聚合物層具有小于2.29毫米的厚度。
17.根據(jù)權利要求16所述的方法，其中所述層壓是采用非高壓釜工藝來進行的。
18.根據(jù)權利要求17所述的方法，其中所述非高壓釜工藝是壓輥非高壓釜工藝。
19.根據(jù)權利要求17所述的方法，其中所述非高壓釜工藝是真空袋或真空環(huán)的非高壓^r I'. T^i ο
20.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中所述聚合物層具有小于0.508毫米的厚度。
21.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中所述聚合物層包括乙烯-醋酸乙烯共聚物或部分中和的乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物的離聚物。
22. 一種通過所述方法所制作的薄膜光伏組件，該方法包括以下步驟 提供具有在其上形成的薄膜光伏器件的底部基板，其中所述光伏器件包括匯流條，其中所述匯流條的一部分從所述器件的表面凸出； 設置與所述光伏器件接觸的聚合物層；設置與所述聚合物層接觸的保護基板，其中所述保護基板被造型以便提供位于相對所述匯流條處的凹陷；以及，層壓所述底部基板、所述器件、所述聚合物層和所述保護基板以形成所述組件。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有諸如玻璃的保護基板的薄膜光伏組件，所述保護基板已被造型從而限定出使匯流條敷設在所述薄膜光伏器件上的空間。所述保護基板的造型極大地方便了所述組件的排氣和層壓，因為在層壓過程中，其減少或消除了滯留空氣的量和下面的聚合材料被迫流動的程度。本發(fā)明的光伏組件可以在由排氣和相關的層壓問題所引起的最少廢料的情況下進行加工。
文檔編號H01L31/042GK102217092SQ200980145065
公開日2011年10月12日 申請日期2009年7月30日 優(yōu)先權日2008年9月12日
發(fā)明者卡恩·特蘭, 弗朗克斯·安德烈·柯蘭, 斯蒂芬·諾頓 申請人:首諾公司