專利名稱：用于光伏模塊的可交聯(lián)邊緣密封劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及使用新型邊緣密封材料的加邊框的(framed)太陽能電池模塊。
背景技術(shù)：
目前，硅酮膠(silicone glue)經(jīng)常用作邊緣密封材料來粘合太陽能電池模塊周圍的鋁框架。使用硅酮膠作為邊緣密封材料具有許多缺點(diǎn)。首先，施加硅酮膠之后，過量的殘余物通常留在模塊表面上并需要被擦去。這不僅導(dǎo)致較高的制造成本，而且造成環(huán)境問題。其次，硅酮膠需要較長的(至少約6小時(shí))固化時(shí)間，從而降低了生產(chǎn)效率。此外，當(dāng)使用硅酮膠時(shí)，通常會(huì)有丁酮肟的釋放，從而引起氣味問題。最后，當(dāng)使用硅酮膠時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生的過多的損耗，造成較高的制造成本。因此，目前仍需要開發(fā)一種環(huán)境友好、更有成本效益、易于操作且需要較短固化時(shí)間的新型邊緣密封材料。公開內(nèi)容
本文提供了加邊框的太陽能電池模塊，包括:
(a)板狀太陽能電池模塊，包括由一個(gè)或多個(gè)電互連的太陽能電池形成的太陽能電池組件；
(b)框架體，其具有溝槽部分，且所述太陽能電池模塊的外緣安裝在其中；和
(C)為了填充所述太陽能電池模塊的外緣與所述框架體的溝槽部分之間的空間而提供的密封劑材料，該密封劑材料由含有10-90重量％的“乙烯共聚物-1 ”和10-90重量％的“乙烯共聚物_2”的可交聯(lián)共混組合物形成，
所述可交聯(lián)共混組合物中所含有的所有組分的總重量％之和為100重量％，且其中，
(i )所述“乙烯共聚物-1 ”基本上由乙烯的共聚單元，任選地至多40重量％的具有通式CH2=C (R1) CO2R2的第一烯烴的共聚單元，和2-30重量％的具有通式CH2=C (R3) COOH的第二烯烴的共聚單元組成，其中所述“乙烯共聚物-1”中所含有的所有共聚單元的總重量％之和為100重量％,其中R1為氫或燒基，R2為燒基,且R3為氫或燒基；
(ii)所述“乙烯共聚物_2”基本上由乙烯的共聚單元，任選地至多40重量％的所述第一烯烴的共聚單元和3-15重量％的具有通式CH2=C(R4)-D的第三烯烴的共聚單元組成，該“乙烯共聚物_2”中所含有的所有共聚單元的總重量％之和為100重量％，其中R4為氫或烷基，-D為選自-C02R5、-CO2R6-R5, -R6-R5, -O-R5和-R5的基團(tuán)，且其中R5為含有環(huán)氧基的基團(tuán)，R6為亞烷基；和
(iii)所述第一、第二或第三烯烴中的無一為二羧酸或二羧酸的二酯、單酯或酸酐。在所述加邊框的太陽能電池模塊的一種實(shí)施方式中，所述密封劑材料由交聯(lián)上述可交聯(lián)共混組合物的所得產(chǎn)物形成，且其中所述“乙烯共聚物-1”中所含的至少部分羧酸基團(tuán)與所述“乙烯共聚物-2”中所含的至少部分環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)從而形成“乙烯共聚物-1”和“乙烯共聚物-2”之間的交聯(lián)。在所述加邊框的太陽能電池模塊的更進(jìn)一步實(shí)施方式中，所述可交聯(lián)共混組合物中所含的所述“乙烯共聚物-1”和所述“乙烯共聚物-2”的重量比為80:20至20:80，或70:30 至 30:70;或 60:40 至 40:60。在所述加邊框的太陽能電池模塊的更進(jìn)一步實(shí)施方式中，所述第一烯烴選自丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯，或所述第一烯烴選自丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸正丁酯。在所述加邊框的太陽能電池模塊的更進(jìn)一步實(shí)施方式中，所述第二烯烴為丙烯酸或甲基丙烯酸。在所述加邊框的太陽能電池模塊的更進(jìn)一步實(shí)施方式中，所述基團(tuán)R5為縮水甘油基、氧化 1，2-環(huán)己烯基(1，2-cyclohexenyl oxide group)或 1，2_ 環(huán)氧基。在所述加邊框的太陽能電池模塊的更進(jìn)一步實(shí)施方式中，所述“乙烯共聚物-1”含有5-40重量％,或10-35重量％,或10-30重量％的所述第一烯烴的共聚單元,其中所述“乙烯共聚物-1”中所含有的所有共聚單元的總重量％之和為100重量％。在所述加邊框的太陽能電池模塊的更進(jìn)一步實(shí)施方式中，所述“乙烯共聚物-1 ”含有5-20重量％或5-15重量％的所述第二烯烴的共聚單元，其中所述“乙烯共聚物-1”中所含有的所有共聚單元的總重量％之和為100重量％。在所述加邊框的太陽能電池模塊的更進(jìn)一步實(shí)施方式中，“乙烯共聚物-1”具有5g/10 min或更高,或30 g/10 min或更高,或30-500 g/10 min的熔體流動(dòng)速率,其是依照ASTM D1238在190°C和2.16 kg的負(fù)載下測得的。在所述加邊框的太陽能電池模塊的更進(jìn)一步實(shí)施方式中，所述“乙烯共聚物-1”為
乙烯/丙烯酸正丁酯/丙烯酸的共聚物。在所述加邊框的太陽能電池模塊的更進(jìn)一步實(shí)施方式中，所述“乙烯共聚物_2”含有3-10重量％或4-7重量％的所述第三烯烴的共聚單元，其中所述“乙烯共聚物_2”中所含的所有共聚單元的總重量％之和為100重量％。在所述加邊框的太陽能電池模塊的更進(jìn)一步實(shí)施方式中，所述“乙烯共聚物-2 ”含有5-40重量％，或10-40重量％，或20-40重量％，或20-35重量％的所述第一烯烴的共聚單元，其中所述“乙烯共聚物_2”中所含的所有共聚單元的總重量％之和為100重量％。在所述加邊框的太陽能電池模塊的更進(jìn)一步實(shí)施方式中，所述“乙烯共聚物_2”具有5-300 g/10 min或5-100 g/10 min的熔體流動(dòng)速率，其是依照ASTM 01238在190°(:和
2.16 kg的負(fù)載下測得的。在所述加邊框的太陽能電池模塊的更進(jìn)一步實(shí)施方式中，所述“乙烯共聚物_2”為乙烯/丙烯酸正丁酯/甲基丙烯酸縮水甘油酯的共聚物。在所述加邊框的太陽能電池模塊的更進(jìn)一步實(shí)施方式中，所述框架體由金屬材料或塑料材料形成。本文進(jìn)一步提供了用于制備加邊框的太陽能電池模塊的方法，包括以下步驟:
(a)提供板狀太陽能電池模塊，其包括由一個(gè)或多個(gè)電互連的太陽能電池形成的太陽能電池組件；
(b)提供具有溝槽部分的框架體；
(C)提供由上述可交聯(lián)共混組合物形成的密封劑材料；和
(d)將所述太陽能電池模塊的外緣連接至所述框架體的所述溝槽部分的內(nèi)部，其中所述密封劑材料填充所述太陽能電池模塊的外緣與所述框架體之間的空間，從而得到所述加邊框的太陽能電池模塊。在所述制備加邊框的太陽能電池模塊的方法的一種實(shí)施方式中，步驟(d)包括:(i)在所述太陽能電池模塊的外緣周圍連接由所述密封劑材料形成的聚合物條；和(ii)將由所述聚合物條覆蓋的所述太陽能電池模塊的外緣連接至所述框架體的所述溝槽部分的內(nèi)部。在所述制備加邊框的太陽能電池模塊的方法的進(jìn)一步實(shí)施方式中，步驟(d)包括:(i)在所述框架體的所述溝槽部分的內(nèi)部上連接由所述密封劑材料形成的聚合物條；和(ii)將所述太陽能電池模塊的外緣連接至由所述聚合物條覆蓋的所述框架體的所述溝槽部分的內(nèi)部。在所述制備加邊框的太陽能電池模塊的方法的更進(jìn)一步實(shí)施方式中，步驟(d)包括:(i)在所述太陽能電池模塊的外緣周圍擠出涂覆所述密封劑材料；和(ii)將擠出涂覆有所述密封劑材料的太陽能電池模塊的外緣連接至所述框架體的所述溝槽部分的內(nèi)部。在所述制備加邊框的太陽能電池模塊的方法的更進(jìn)一步實(shí)施方式中，步驟(d)包括:(i)在所述框架體的所述溝槽部分的內(nèi)部上擠出涂覆所述密封劑材料；和(ii)將所述太陽能電池模塊的外緣連接至擠出涂覆有所述密封劑材料的所述框架體的所述溝槽部分的內(nèi)部。在所述制備加邊框的太陽能電池模塊的方法的更進(jìn)一步實(shí)施方式中，該方法進(jìn)一步包括步驟(e):使步驟(d)中得到的加邊框的太陽能電池模塊在135°C或更高，或140°C-180°C的溫度下經(jīng)歷固化。而且，在步驟(e)中，固化持續(xù)時(shí)間可以是5_60分鐘，或5-30分鐘，或5-20分鐘。本文還進(jìn)一步提供了用于制備加塑料邊框的太陽能電池模塊的方法，包括以下步驟:
(a)提供板狀太陽能電池模塊，其包括由一個(gè)或多個(gè)電互連的太陽能電池形成的太陽能電池組件；
(b)共擠出聚合物組合物和所述可交聯(lián)共混組合物以形成框架體，其中所述框架體具有溝槽部分且該溝槽部分的內(nèi)部層由可交聯(lián)共混組合物形成；和
(C)將所述太陽能電池模塊的外緣連接至所述框架體的所述溝槽部分的內(nèi)部。在所述制備加塑料邊框的太陽能電池模塊的方法的一種實(shí)施方式中，該方法進(jìn)一步包括步驟(d):使步驟(c)中得到的加邊框的太陽能電池模塊在135°C或更高，或140°C _180°C的溫度下進(jìn)行固化。而且，在步驟(d)中，固化持續(xù)時(shí)間可以是5-60分鐘，或5-30分鐘，或5-20分鐘。依照本公開，當(dāng)給出具有兩個(gè)具體端點(diǎn)的范圍時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解為該范圍包括所述兩個(gè)具體端點(diǎn)之內(nèi)的任何值和等于或約等于兩個(gè)端點(diǎn)值中任一的任何值。


圖1為本文所公開的加邊框的太陽能電池模塊的一種實(shí)施方式的不按比例的橫截面圖。圖2為本文所公開的用于制備加邊框的太陽能電池模塊的方法的一種實(shí)施方式。圖3為本文所公開的用于制備加邊框的太陽能電池模塊的方法的進(jìn)一步實(shí)施方式。圖4為本文所公開的用于制備加邊框的太陽能電池模塊的方法的更進(jìn)一步實(shí)施方式。圖5為本文所公開的用于制備加邊框的太陽能電池模塊的方法的更進(jìn)一步實(shí)施方式。圖6為本文所公開的用于制備加邊框的太陽能電池模塊的方法的更進(jìn)一步實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參照?qǐng)D1，本文提供了加邊框的太陽能電池模塊(10)，其包括:(a)板狀太陽能電池模塊(11)，其包括由一個(gè)或多個(gè)電互連的太陽能電池形成的太陽能電池組件；(b)具有溝槽部分(13a)的框架體(13)，太陽能電池模塊(11)的外緣安裝在其中；和(C)為了填充在太陽能電池模塊(11)的外緣與框架體(13)的溝槽部分(13a)之間的空間而提供的密封劑材料(或邊緣密封材料)(12)，且其中所述密封劑材料(12)由在美國專利公布US2011/0023943中公開的可交聯(lián)共混組合物形成，該申請(qǐng)所公開的全部內(nèi)容通過引用并入本文。在加邊框的太陽能電池模塊(10)之內(nèi)，太陽能電池模塊(11)和框架體(13)通過位于其間的密封劑材料(12)粘接。另外，密封劑材料(12)還充當(dāng)加邊框模塊(10)的防潮層。更具體地，本文所使用的可交聯(lián)共混組合物含有約10-90重量％的“乙烯共聚物-1” (ECP-1)和約10-90重量％的“乙烯共聚物-2”(ECP-2)，所述共混組合物中所含有的所有組分的總重量％之和為100重量％。本文使用的ECP-1基本上由乙烯的共聚單元，任選地至多大約40重量％的具有通式CH2=C(R1)CO2R2的第一烯烴的共聚單元和約2-30重量％的具有通式CH2=C(R3)COOH的第二烯烴的共聚單元組成，其中ECP-1中所含有的所有共聚單元的總重量％之和為100重量％，其中R1代表氫或烷基，R2代表烷基，且R3代表氫或烷基。本文使用的ECP-2基本上由乙烯的共聚單元，任選地至多約40重量％的第一烯烴的共聚單元和約3-15重量％的具有通式CH2=C(R4)-D的第三烯烴的共聚單元組成，其中該ECP-2中所含有的所有共聚單元的總重量％之和為100重量％，其中R4代表氫或烷基，-D代表選自-C02R5、-C02R6-R5、-R6-R5、-O-R5和-R5的基團(tuán)，且R5為含有環(huán)氧基的部分，R6為亞烷基。另外，應(yīng)當(dāng)理解的是本文所使用的第一、第二或第三烯烴中的無一為二羧酸或二羧酸的二酯、單酯或酸酐。適合的具有通式CH2=C(R1)CO2R2的第一烯烴包括，但不限于丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯。優(yōu)選地，第一烯烴選自丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸正丁酯。適合的具有通式CH2=C(R3)COOH的第二烯烴包括，但不限于丙烯酸類或甲基丙烯酸類。另外，在通式為CH2=C(R4)-D的第三烯烴中，D中所含的基團(tuán)R5為含有環(huán)氧基的基團(tuán)，例如縮水甘油基、氧化1，2-環(huán)己烯基或1，2_環(huán)氧基。依照本公開，ECP-1不是離聚物。特別地，ECP-1的羧酸基團(tuán)以質(zhì)子化的形式存在且沒有明顯量的這些羧酸基被中和形成羧酸鹽。
另外，本文所使用的ECP-1可任選地進(jìn)一步含有其它適合的另外的共聚單體，例如具有2-10，或優(yōu)選3-8個(gè)碳的不飽和羧酸，或其衍生物。適合的酸衍生物包括酸酐、酰胺和酯。然而，ECP-1優(yōu)選地不以任何顯著量引入其它另外的共聚單體。在一種實(shí)施方式中，當(dāng)含有第一烯烴時(shí)，ECP-1含有約5-40重量％，或約10-35重量％，或約10-30重量％的通式為CH2=C(R1)CO2R2的第一烯烴的共聚單元。ECP-1進(jìn)一步含有約2_30重量％，或約5_20重量％，或約5-15重量％的通式為CH2=C (R3) COOH的第二烯烴的共聚單元。ECP-1的剩余部分含有乙烯的共聚單元和至多約5重量％的任選的另外的共聚單體。所有重量百分比基于ECP-1的總重。此外，ECP-1在中和之前可具有約5 g/10 min或更高，或約30 g/10 min或更高，或約30-500 g/10 min的熔體流動(dòng)速率(MFR)，其是依照ASTM D1238在190°C和2.16kg的負(fù)載下測得的。合適的ECP-1也可商業(yè)購得。例如，本文使用的ECP-1可以是乙烯/丙烯酸正丁酯/丙烯酸的共聚物，例如可從美國E.1.內(nèi)穆爾杜邦公司(E.1.du Pont de Nemours andCompany)(下文稱作“杜邦”)以商標(biāo)Nucrel 獲得的那些。ECP-2還可任選地進(jìn)一步含有其它適合的另外的共聚單體，如上參照ECP-1所述。然而，優(yōu)選地，ECP-2不以任何顯著量引入其它另外的共聚單體。在一種實(shí)施方式中，ECP-2含有約3-15重量％，或約3-10重量％，或約4-7重量％的通式為CH2=C (R4) -D的第三烯烴的共聚單元。其可任選地進(jìn)一步含有至多約40重量％，或約5-40重量％，或約10-40重量％，或約20-40重量％，或約20-35重量％的通式為CH2=C (R1) CO2R2的第一烯烴的共聚單元。ECP-2的剩余部分含有乙烯的共聚單元和至多約5重量％的任選的另外的共聚單體。所有重量百分比基于ECP-2的總重。ECP-2可具有約5-300 g /10 min或約5-100 g /10 min的熔體流動(dòng)速率，其是依照ASTM D1238在190° C和2.16 kg的負(fù)載下測得的。適合的ECP-2也可商業(yè)購得。例如，本文使用的ECP-2可以是乙烯/丙烯酸正丁酯/甲基丙烯酸縮水甘油酯的共聚物，例如從杜邦以商標(biāo)Elvaloy 獲得的那些。在可交聯(lián)共混組合物中，ECP-1和ECP-2的重量比為約90:10至約10:90，或約80:20至約20:80，或約70:30至約30:70 ;或約60:40至約40:60。另外，ECP-1中所含的羧酸基團(tuán)與ECP-2中所含的環(huán)氧基的摩爾比優(yōu)選為約10:1至約1:10，約5:1至約1:5，約3:1至約1:3，或約2:1至約1:2。除ECP-1和ECP-2外，所述可交聯(lián)共混組合物可進(jìn)一步包括一種或多種本領(lǐng)域公知的適合添加劑。此類添加劑包括，但不限于，加工助劑、催化劑，流動(dòng)性增強(qiáng)添加劑、潤滑劑、顏料、染料、熒光增白劑、阻燃劑、抗沖改性劑、成核劑、防粘連劑(例如，二氧化硅)、熱穩(wěn)定劑、受阻胺光穩(wěn)定劑(HALS)、紫外吸收劑、紫外穩(wěn)定劑、分散劑、表面活性劑、螯合劑、偶聯(lián)齊U、粘合劑、底漆、增強(qiáng)添加劑(例如，碳酸鈣)，以及其兩種或更多種的組合?；诳山宦?lián)共混組合物的總量，在可交聯(lián)共混組合物中可含有的適合的添加劑的總含量為約0.01-15重量％,或約0.01-10重量％，或約0.01-5重量％，或約0.01-1重量％。如美國專利公布N0.US2011/0023943中所詳述的，含有ECP-1和ECP-2的可交聯(lián)共混組合物可通過任何適合的方法，例如熔融共混或干混。優(yōu)選地，在熔融共混工藝的過程中，工藝溫度保持在等于或低于約135° C，或保持在等于或低于約130° C，或保持在等于或低于約125°C，或保持在等于或低于約120°C，以防止過早交聯(lián)。本文所使用的板狀太陽能電池模塊(11)包括由一個(gè)或多個(gè)電互連的太陽能電池形成的太陽能電池組件。本文所使用的太陽能電池可以是任何能夠?qū)⒐廪D(zhuǎn)化為電能的制品或材料。本文可用的太陽能電池包括，但不限于，基于晶片的太陽能電池(例如，基于單晶硅(c-Si)或多晶硅(mc-Si)的太陽能電池)和薄膜太陽能電池(例如，無定形硅(a-Si)、微晶硅(Pc-Si)、碲化鎘(CdTe)、硒化銅銦(CIS)、硒化銅-銦-鎵(CIGS)、光吸收性染料或基于有機(jī)半導(dǎo)體的太陽能電池)。在太陽能電池組件內(nèi)，太陽能電池是電互連的或以平面布置。另外，太陽能電池組件可進(jìn)一步包含電氣布線，例如交叉條帶(cross ribbons)和母線。太陽能電池組件可以是雙面的。在此類實(shí)施方式中，位于太陽能電池組件任一側(cè)上的所有層壓材料應(yīng)當(dāng)是充分透明的以允許足夠的陽光或反射的陽光到達(dá)太陽能電池。替代性地，太陽能電池組件可具有前向陽側(cè)(其也被稱為前側(cè)，并且當(dāng)處于實(shí)際使用狀態(tài)時(shí)，通常面向太陽)和背非向陽側(cè)(其也被稱為背側(cè)，當(dāng)處于實(shí)際使用狀態(tài)時(shí)，通常背離太陽)。太陽能電池限定出太陽能電池組件的前側(cè)和背側(cè)之間的邊界。在此類實(shí)施方式中，位于太陽能電池組件前向陽側(cè)上的層壓材料層中存在的所有材料應(yīng)當(dāng)具有充分的透明度以允許足夠的陽光到達(dá)太陽能電池。而位于太陽能電池組件背非向陽側(cè)上的層壓材料層中存在的材料不需要是透明的。除太陽能電池組件外，太陽能電池模塊還可進(jìn)一步包括層壓至太陽能電池組件的一側(cè)或兩側(cè)的封裝層(encapsulant layer)。封裝層可由任何適合的聚合材料形成,例如酸共聚物、離聚物、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯醇縮醛(例如，聚乙烯醇縮丁醛(PVB))、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯(例如，線性低密度聚乙烯)、聚烯烴嵌段共聚物彈性體、a-烯烴與a，￠-烯屬不飽和羧酸酯的共聚物(例如，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物和乙烯-丙烯酸丁酯共聚物)、硅酮彈性體、環(huán)氧樹脂及它們中兩種或更多種的組合。此外，封裝層也可以由本文所公開的可交聯(lián)共混組合物形成。另外，太陽能電池模塊可進(jìn)一步含有前板和/或背板，分別在太陽能電池模塊的向陽側(cè)和非向陽側(cè)充當(dāng)模塊的一個(gè)或多個(gè)最外層。前板和背板可含有任何適合的片材或膜。適合的片材包括，例如，玻璃或塑料片材，如聚碳酸酯、丙烯酸類、聚丙烯酸酯、環(huán)狀聚烯烴(例如，乙烯降冰片烯聚合物)、聚苯乙烯(優(yōu)選為在茂金屬催化劑存在下制備的聚苯乙烯)、聚酰胺、聚酯 、含氟聚合物或它們中兩種或更多種的組合。另外，金屬片材，如鋁、鋼、鍍鋅鋼或陶瓷板也可用于背板中?？捎米髑鞍寤虮嘲宓倪m合的膜可由任何適合的聚合材料形成，例如聚酯(例如聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)(PET)和聚(萘二甲酸乙二醇酯)(PEN))、聚碳酸酯、聚烯烴(例如，聚丙烯、聚乙烯和環(huán)狀聚烯烴)、降冰片烯聚合物、聚苯乙烯(例如，間規(guī)聚苯乙烯)、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚砜類(例如，聚醚砜、聚砜等)、聚酰胺、聚氨酯、丙烯酸類、醋酸纖維素類(例如，醋酸纖維素、三醋酸纖維素等)、玻璃紙、硅酮、聚氯乙烯(例如，聚(偏氯乙烯))、含氟聚合物(例如，聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯和乙烯-聚四氟乙烯共聚物)，以及它們中兩種或更多種的組合?？捎糜谔柲茈姵啬K外層(例如，前板或背板)的膜的具體實(shí)例包括，但不限于，聚酯膜(例如，聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)膜)、含氟聚合物膜(例如，從杜邦可獲得的Tedlar 、TefZel 和Teflon 膜)。金屬膜，例如鋁箔也可用作背板。其它在太陽能電池模塊中用作背板的膜可以是多層膜的形式，例如含氟聚合物/聚酯/含氟聚合物多層膜(例如，Tedlar /PET/Tedlar 或TPT層壓背板，可從奧地利Isovolta AG或美國Madico或德國Krempel集團(tuán)購得)。本文所包括的框架體(13)具有溝槽部分(13a)，太陽能電池模塊(11)的外緣安裝于其中?？蚣荏w(13)可由任何適合的材料形成。例如,本文所使用的框架體(13)可由任何適合的金屬，例如鋁形成。為了減少總重量，塑料材料也已被用于形成框架體(13)。本文可使用的塑料材料的實(shí)例包括，但不限于聚酯(例如，聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)(PTT))、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯醚(PPO)及其共混物?？捎糜谛纬煽蚣荏w(13)的聚合物共混物的實(shí)例包括，但不限于，聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的共混物(PC/ABS共混物)、聚碳酸酯和聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)的共混物(PC/PET共混物)、聚碳酸酯和聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯的共混物(PC/PBT共混物)、聚酰胺和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共混物(PA/ABS共混物)。此外，本文所用的塑料材料中還可以含有各種適合的填料。本文適用的填料的實(shí)例包括，但不限于，滑石、玻璃纖維、碳纖維、陶瓷纖維、碳酸鈣、云母及其組合。本文所公開的加邊框的太陽能電池模塊(10)可通過任何適合的方法來制備。通常，該方法可包括，⑴制備無邊框的太陽能電池模塊(11);和(ii)通過將太陽能電池模塊(11)的外緣連接至框架體(13)的溝槽部分(13a)的內(nèi)部來給太陽能電池模塊(11)加邊框，其中密封劑材料(12)填充太陽能電池模塊(11)的外緣和框架體(13)之間的空間，所述密封劑材料為如上所述的可交聯(lián)共混組合物。在一種實(shí)施方式(圖2)中，加邊框步驟(ii)包括:(a)在太陽能電池模塊(11)的外緣周圍連接由可交聯(lián)共混組合物形成的聚合物條；和(b)將由該聚合物條覆蓋的太陽能電池模塊(11)的外緣連接至框架體(13)的溝槽部分(13a)內(nèi)部。在進(jìn)一步的實(shí)施方式(圖3)中，加邊框步驟(ii)包括:(a)在框架體(13)的溝槽部分(13a)內(nèi)部上連接由可交聯(lián)共混組合物形成的聚合物條；和(b)將太陽能電池模塊(11)的外緣連接至由該聚合物條覆蓋的框架體(13)的溝槽部分(13a)內(nèi)部。在更進(jìn)一步的實(shí)施方式(圖4)中，加邊框步驟(ii)包括:(a)在太陽能電池模塊
(11)的外緣周圍擠出涂覆可交聯(lián)共混組合物；和(b)將擠出涂覆有該可交聯(lián)共混組合物的太陽能電池模塊(11)的外緣連接至框架體(13)的溝槽部分(13a)內(nèi)部。在更進(jìn)一步的實(shí)施方式(圖5)中，加邊框步驟(ii)包括:(a)在框架體(13)的溝槽部分(13a)內(nèi)部上擠出涂覆可交聯(lián)共混組合物；和(b)將太陽能電池模塊(11)的外緣連接至擠出涂覆有該可交聯(lián)共混組合物的框架體(13)的溝槽部分(13a)內(nèi)部。在更進(jìn)一步的實(shí)施方式(圖6)中，框架體(13)由塑料材料形成且加邊框步驟(ii)包括:(a)共擠出框架體(13)，其中該框架體的溝槽部分(13a)的內(nèi)部層由可交聯(lián)共混組合物形成；和(b)將太陽能電池模塊(11)的外緣連接至框架體(13)的溝槽部分(13a)內(nèi)部。該方法可進(jìn)一步包括固化步驟(iii)，其中在加邊框步驟(ii)中得到的結(jié)構(gòu)在約135°C或更高，或約140°C -180°C的溫度下固化約5-60分鐘，或約5_30分鐘，或約5_20分鐘。在固化步驟(iii)過程中，可交聯(lián)共混組合物熔融交聯(lián)并填充框架體(13)和太陽能電池模塊(11)的外緣之間的空間。通過這樣的方法，本文所公開的加邊框的太陽能電池模塊(10)中所含的密封劑材料由含有ECP-1和ECP-2的經(jīng)交聯(lián)的共混組合物形成。換句話說，在經(jīng)交聯(lián)的共混組合物之內(nèi)，ECP-1中所含的至少部分羧酸基團(tuán)與ECP-2中所含的至少部分環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)從而形成ECP-1和ECP-2之間的交聯(lián)。而且，如美國專利公開號(hào)US2011/0023943中所詳細(xì)描述的，ECP-1和ECP-2之間的交聯(lián)在該高溫步驟過程中形成，且反應(yīng)進(jìn)行的速率取決于固化溫度、共混物的熔體流動(dòng)速率、催化劑的濃度(如果有的話)和/或所存在的反應(yīng)單體的濃度。使用本文所述的可交聯(lián)共混組合物作為密封劑材料相對(duì)于硅酮膠具有許多優(yōu)點(diǎn)。其中，該可交聯(lián)共混組合物可通過標(biāo)準(zhǔn)的熱塑性擠出工藝制成具有各種輪廓的條帶。然后，這類條帶可以很容易地施加到太陽能電池模塊(11)的外緣和框架體(13)的溝槽部分(13a)之間，因此加邊框工藝可以非常簡單。另外，用于該固化可交聯(lián)共混組合物所需的時(shí)間(約30分鐘左右)比用于固化硅酮膠所需的時(shí)間(至少約6個(gè)小時(shí))短得多。更進(jìn)一步地，當(dāng)硅酮膠被用作密封劑材料時(shí)，在加邊框工藝后模塊表面上通常留下過量的殘余物，因此在加邊框步驟之后需要額外的清潔步驟。然而，當(dāng)此類可交聯(lián)共混組合物被用作密封劑材料時(shí)，在加邊框工藝后模塊表面上不留下或留下非常少的過量殘余物，因此不需要額外的清潔步驟。提供下面的實(shí)施例對(duì)本公開進(jìn)行更進(jìn)一步的詳述。這些實(shí)施例闡述目前預(yù)期用于實(shí)施本公開的優(yōu)選方式，意為對(duì)本公開進(jìn)行說明而非限制。
實(shí)施例材料:
可交聯(lián)共混片材-1 (CBS-1):0.5 mm厚的聚合物片材，其是如下制備的。首先，在膠泥混合器(cement mixer)中制備ECP-1和ECP-2 (按重量計(jì)60:40)的干混物。然后，將該干混物引入流延膜機(jī)(由Davis Standard制造)來制作聚合物片材,其中擠出溫度設(shè)定在120°C且線速度設(shè)定在2 m/min。在此使用的ECP-1為乙烯/丙烯酸正丁酯/丙烯酸共聚物，其具有60 g/10 min的熔體流動(dòng)速率并含有乙烯(65.8重量％)、丙烯酸正丁酯(28重量％)和丙烯酸(6.2重量％)的共聚單元。在此使用的ECP-2為乙烯/丙烯酸正丁酯/甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物，其具有12 g/10 mi`n的熔體流動(dòng)速率并含有乙烯￠6.75重量％)、丙烯酸正丁酯(28重量％)和甲基丙烯酸縮水甘油酯(5.25重量％)的共聚單元；
可交聯(lián)共混物片材-2 (CBS-2):除將0.25重量％的硅烷(從美國道康寧公司(DOwCorning)得到的Dow Corning Z6040娃燒)加入干混物中外,該0.5 mm厚的聚合物片材是通過與CBS-1類似的方法制備的；
硅酮膠:T0NSAN 1527硅酮密封劑(太陽能電池組件專用密封劑)，其是從中國北京天山新材料技術(shù)股份有限公司得到的；
玻璃片材:170xl50x2 mm的玻璃片材，其是從中國蘇州清華光學(xué)鏡片有限公司得到
的；
EVA片材:0.45 mm厚Revax 乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)片材,其是從中國溫州瑞陽光伏材料有限公司得到的；
太陽能電池:單晶硅太陽能電池，其是從中國晶澳太陽能有限公司以產(chǎn)品編號(hào)125S0R22B 獲得的；
TPT片材:0.32 mm厚層壓的背板，其是從Krempel集團(tuán)以商品名AKASOL PTL3獲得
的；招框架條:預(yù)成型的鋁框架材料，具有172 mm或152 mm的長度，其是從中國江陰市廣躍電子有限公司獲得的。對(duì)比實(shí)施例CEl和實(shí)施例E1-E2:
首先，結(jié)構(gòu)為“玻璃片材/EVA片材/太陽能電池/ EVA片材/ TPT片材”的太陽能電池模塊是通過在125°C將組合件置于真空層壓機(jī)(由Meier Vakuum Technik GMBH制造的型號(hào)為Meier Icolam 10/08)中5分鐘來制備。每一如此制備的太陽能電池模塊具有的尺寸為 172x152 mm。在El和E2中，將分別由CBS-1或CBS-2制備的1.5 cm寬的密封條置于太陽能電池模塊的外緣周圍。此后，將兩條172 mm長的鋁框架條和兩條152 mm長的鋁框架條鎖定在被所述密封條覆蓋的太陽能電池模塊的外緣周圍。然后將整個(gè)組合件在150°C烘箱中加熱15分鐘以形成最終的加邊框的太陽能電池模塊。隨后，使該加邊框的太陽能電池模塊在濕熱烘箱(85°C和85% RH沖進(jìn)行不同長度周期的老化。加邊框的太陽能電池模塊的發(fā)電值(老化之前和之后)是依照IEC61215中所述的方法，在室溫和50% RH下使用Sp1-SunSimulator 3500模擬器(美國Spire Solar制造)進(jìn)行測定的。結(jié)果列于表I。在CEl中，太陽能電池模塊進(jìn)一步在150°C烘箱中處理15分鐘，然后冷卻至室溫。此后，在四條鋁框架條(兩條172 mm長的鋁框架條和兩條152 mm長的鋁框架條)的溝槽部分內(nèi)部上施加硅酮膠。然后，所述四條鋁框架條圍繞太陽能電池模塊的外緣鎖定并結(jié)合至太陽能電池模塊的外緣。在室溫下固化約24小時(shí)后，擦除模塊前側(cè)上留下的過量的硅酮膠。并測量如此制備的加邊框的太陽能電池模塊的發(fā)電值(老化之前和之后)，結(jié)果列于表I。正如通過結(jié)果所證明的，當(dāng)本文公開的經(jīng)交聯(lián)的共混組合物被用作加框架的太陽能電池模塊的密封劑材料時(shí)，其發(fā)電值(老 化42或97天之后)與采用硅酮膠作為密封劑材料的那些加框架的太陽能電池模塊的發(fā)電值相當(dāng)或更高。另外，El和E2中的工藝被簡化從而與CEl中的工藝相比消耗更少的時(shí)間。表I
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備注:*老化時(shí)間。
權(quán)利要求
1.加邊框的太陽能電池模塊,包括: (a)板狀太陽能電池模塊，其包括由一個(gè)或多個(gè)電互連的太陽能電池形成的太陽能電池組件； (b)框架體，其具有溝槽部分，且所述太陽能電池模塊的外緣安裝在其中；和 (C)為了填充所述太陽能電池模塊的外緣與所述框架體的溝槽部分之間的空間而提供的密封劑材料，所述密封劑材料由含有10-90重量％的“乙烯共聚物-1”和10-90重量％的“乙烯共聚物-2”的可交聯(lián)共混組合物形成，其中所述可交聯(lián)共混組合物中所含有的所有成分的總重量％之和為100重量％，且其中， (i )所述“乙烯共聚物-1 ”基本上由乙烯的共聚單元，任選地至多40重量％的具有通式CH2=C(R1)CO2R2的第一烯烴的共聚單元和2-30量％的具有通式CH2=C(R3)COOH的第二烯烴的共聚單元組成，其中所述“乙烯共聚物-1”中所含有的所有共聚單元的總重量％之和為100重量％，其中R1為氫或烷基，R2為烷基，且R3為氫或烷基； (ii)所述“乙烯共聚物_2”基本上由乙烯的共聚單元，任選地至多40重量％的所述第一烯烴的共聚單元和3-15重量％的具有通式CH2=C(R4)-D的第三烯烴的共聚單元組成，其中所述“乙烯共聚物-2”中所含有的所有共聚單元的總重量％之和為100重量％，其中R4為氫或烷基，-D為選自-CO2R5、-CO2R6-R5、-R6-R5、-O-R5和-R5的基團(tuán)，且其中R5為含有環(huán)氧基的基團(tuán)，R6為亞烷基；和 (iii)所述第一、第二或第三烯烴中無一為二羧酸或二羧酸的二酯、單酯或酸酐。
2.如權(quán)利要求1所述的加邊框的`太陽能電池模塊,其中所述密封劑材料由如權(quán)利要求1中所述的可交聯(lián)共混組合物的交聯(lián)產(chǎn)物形成，且其中所述“乙烯共聚物-1”中所含的至少部分羧酸基團(tuán)與所述“乙烯共聚物-2”中所含的至少部分環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)從而形成所述“乙烯共聚物-1”和所述“乙烯共聚物_2”之間的交聯(lián)。`
3.如權(quán)利要求1或2所述的加邊框的太陽能電池模塊，其中所述可交聯(lián)共混組合物中所含的所述“乙烯共聚物-1”和所述“乙烯共聚物-2”的重量比為80:20至20:80，或70:30至 30:70 ;或 60:40 至 40:60。
4.如權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的加邊框的太陽能電池模塊，其中所述第一烯烴選自丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯，和/或其中所述第二烯烴為丙烯酸或甲基丙烯酸，和/或其中基團(tuán)R5為縮水甘油基、氧化1，2-環(huán)己烯基或1，2-環(huán)氧基。
5.如權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的加邊框的太陽能電池模塊，其中所述“乙烯共聚物-1 ”含有5-40重量％，或10-35重量％，或10-30重量％的所述第一烯烴的共聚單元，其中所述“乙烯共聚物-1”中所含有的所有共聚單元的總重量％之和為100重量％，和/或其中所述“乙烯共聚物-1”含有5-20重量％或5-15重量％的所述第二烯烴的共聚單元，其中所述“乙烯共聚物-1”中所含有的所有共聚單元的總重量％之和為100重量％，和/或其中所述“乙烯共聚物-1”具有5 g/10 min或更高,或30 g/10 min或更高,或30-500 g/10min的熔體流動(dòng)速率，其是依照ASTM D1238在190° C和2.16 kg的負(fù)載下測得的。
6.如權(quán)利要求5所述的加邊框的太陽能電池模塊，其中所述“乙烯共聚物-1”為乙烯/丙烯酸正丁酯/丙烯酸的共聚物。
7.如權(quán)利要求1-6中任一權(quán)利要求所述的加邊框的太陽能電池模塊，其中所述“乙烯共聚物-2”含有3-10重量％或4-7重量％的所述第三烯烴的共聚單元，其中所述“乙烯共聚物_2”中所含的所有共聚單元的總重量％之和為100重量％，和/或其中所述“乙烯共聚物_2”含有5-40重量％，或10-40重量％，或20-40重量％，或20-35重量％的所述第一烯烴的共聚單元，其中所述“乙烯共聚物_2”中所含的所有共聚單元的總重量％之和為100重量％，和/或其中所述“乙烯共聚物_2”具有5-300 g/10 min或5-100 g/10 min的熔體流動(dòng)速率，其是依照ASTM D1238在190° C和2.16 kg的負(fù)載下測得的。
8.如權(quán)利要求7所述的加邊框的太陽能電池模塊，其中所述“乙烯共聚物_2”為乙烯/丙烯酸正丁酯/甲基丙烯酸縮水甘油酯的共聚物。
9.如權(quán)利要求1-8中任一權(quán)利要求所述的加邊框的太陽能電池模塊，其中所述框架體由金屬材料或塑料材料形成。
10.用于制備加邊框的太陽能電池模塊的方法，包括以下步驟: (a)提供板狀太陽能電池模塊，其包括由一個(gè)或多個(gè)電互連的太陽能電池形成的太陽能電池組件； (b)提供具有溝槽部分的框架體； (c)提供由權(quán)利要求1-8中任一權(quán)利要求所述的可交聯(lián)共混組合物形成的密封劑材料；和 (d)將所述太陽能電池模塊的外緣連接至所述框架體的溝槽部分的內(nèi)部,其中所述密封劑材料填充所述太陽能電池模塊的外緣與所述框架體之間的空間，從而得到所述加邊框的太陽能電池模塊。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中步驟(d)包括:(i)在所述太陽能電池模塊的外緣周圍連接由所述密封 劑材料形成的聚合物條；和(ii)將由所述聚合物條覆蓋的所述太陽能電池模塊的外緣連接至所述框架體的溝槽部分的內(nèi)部。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中步驟(d)包括:(i)在所述框架體的溝槽部分內(nèi)部上連接由所述密封劑材料形成的聚合物條；和(ii)將所述太陽能電池模塊的外緣連接至由所述聚合物條覆蓋的所述框架體的溝槽部分內(nèi)部。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中步驟(d)包括:(i)在所述太陽能電池模塊的外緣周圍擠出涂覆所述密封劑材料；和(ii)將擠出涂覆有所述密封劑材料的所述太陽能電池模塊的外緣連接至所述框架體的溝槽部分內(nèi)部。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其中步驟(d)包括:(i)在所述框架體的溝槽部分內(nèi)部上擠出涂覆所述密封劑材料；和(ii)將所述太陽能電池模塊的外緣連接至擠出涂覆有所述密封劑材料的所述框架體的溝槽部分內(nèi)部。
15.如權(quán)利要求10-14中任一權(quán)利要求所述的方法，進(jìn)一步包括步驟(e):使步驟(d)中得到的所述加邊框的太陽能電池模塊在135°C或更高，或140°C _180°C的溫度進(jìn)行固化，且其固化持續(xù)時(shí)間是5-60分鐘，或5-30分鐘，或5-20分鐘。
16.用于制備加塑料邊框的太陽能電池模塊的方法，包括以下步驟: (a)提供板狀太陽能電池模塊，其包括由一個(gè)或多個(gè)電互連的太陽能電池形成的太陽能電池組件； (b)共擠出聚合物組合物和權(quán)利要求1-8中任一權(quán)利要求所述的可交聯(lián)共混組合物以形成框架體，其中所述框架體具有溝槽部分且該溝槽部分的內(nèi)部層由所述可交聯(lián)共混組合物形成；和 (C )將所述太陽能電池模塊的外緣連接至所述框架體的溝槽部分內(nèi)部。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括步驟(d):使步驟(c)中得到的所述加邊框的太陽能電池模塊在135°C或更高，或140°C _180°C的溫度下進(jìn)行固化，且其固化持續(xù)時(shí)間是5-60分鐘，或5 -30分鐘，或5-20分鐘。
全文摘要
本文公開了用于光伏模塊的可交聯(lián)邊緣密封劑。本公開提供了加邊框的太陽能電池模塊，包括(a)板狀太陽能電池模塊，包括由一個(gè)或多個(gè)電互連的太陽能電池形成的太陽能電池組件；(b)具有溝槽部分的框架體，太陽能電池模塊的外緣連接至其中；和(c)為了填充太陽能電池模塊的外緣與框架體的溝槽部分之間的空間而提供的密封劑材料，其中所述密封劑材料由兩種乙烯共聚物的可交聯(lián)共混組合物形成。
文檔編號(hào)H01L31/048GK103165708SQ201110408220
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者張大為, G.W.普雷瓊, 張家維, 趙民驥, K.J.利里 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司