CN101983433A - 包含高熔体流动速率的聚(乙烯醇缩丁醛)包封材料的太阳能电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能电池模块及其制备方法，所述太阳能电池模块包含太阳能电池层和包封材料层，所述太阳能电池层由一个或多个电互连的太阳能电池构成，所述包封材料层包含具有根据ASTM 1238(150℃，5kg载荷，2mm孔口)测得的0.8至2g/10min的熔体流动速率(MFR)的聚(乙烯醇缩丁醛)或由其制成。

Description

包含高熔体流动速率的聚(乙烯醇缩丁醛)包封材料的太阳能电池模块
发明领域
本发明涉及包含具有高熔体流动速率的聚(乙烯醇缩丁醛)包封材料的太阳能电池模块及其制备方法。
发明背景
由于太阳能电池可提供持续性的能源，因此其应用得以迅速发展。根据所使用的光吸收材料，太阳能电池通常分为两种类型，即块状或晶片基太阳能电池和薄膜太阳能电池。
单晶硅(c-Si)、多晶硅(poly-Si或mc-Si)和带状硅是形成较传统的晶片基太阳能电池时最常用的材料。来源于晶片基太阳能电池的太阳能电池模块通常包含一系列焊接在一起的180和240μm厚的自承晶片(或电池)。此类太阳能电池板称为太阳能电池层，它还可以包含电线，如连接各个电池单元的交叉带和一端连接电池、另一端伸出模块的母线。这些电线最多可以达到200μm厚，10mm宽。然后将太阳能电池层进一步层压到包封材料层(一层或多层)和保护层(一层或多层)上，形成可以使用长达25至30年的抗风化模块。按照从顶部受光面到背部非受光面的顺序，来源于晶片基太阳能电池(一个或多个)的太阳能电池模块通常包含：(1)入射层，(2)前包封材料层，(3)太阳能电池层，(4)后包封材料层，以及(5)背衬层。
对于越来越重要的替代性薄膜太阳能电池而言，常用的材料包括非晶硅(a-Si)、微晶硅(μc-Si)、碲化镉(CdTe)、铜铟硒化物(CuInSe2或CIS)、铜铟/镓二硒化物(CuInxGa(1-x)Se2或CIGS)、吸光染料、以及有机半导体。例如，薄膜太阳能电池在例如美国专利5,507,881、5,512,107、5,948,176、5,994,163、6,040,521、6,137,048和6,258,620，以及美国专利公布20070298590、20070281090、20070240759、20070232057、20070238285、20070227578、20070209699和20070079866中有所公开。通过将半导体材料层沉积到由玻璃或柔性膜形成的覆板或基板上，形成厚度通常小于2μm的薄膜太阳能电池。与晶片电池一样，太阳能电池层还可以包含电线，如交叉带和母线。在某些实施方案中，薄膜太阳能电池的制备过程中包括激光划片步骤，其能够使相邻的电池直接相互串联，而无需再进行电池之间的焊料连接。在此类实施方案中，太阳能电池层还可以包含将电力引导至模块之外的母线和连接线。与晶片电池相似，可以将薄膜太阳能电池进一步层压到其他包封材料和保护层上，形成抗风化和在各种环境下坚固耐用的模块。然而，根据进行多层沉积的顺序，可以将电池沉积到在最终模块中最后用作入射层的覆板上，也可以将电池沉积到在最终模块中用作背衬层的基板上。因此，来源于薄膜太阳能电池的太阳能电池模块可以具有两种构造中的一种。按照从顶部受光面到背部非受光面的顺序，第一类包括(1)非受光面处的太阳能电池(一个或多个)层，其包括覆板和沉积在覆板上的薄膜太阳能电池层，(2)(背面)包封材料层，以及(3)背衬层。按照从顶部受光面到背部非受光面的顺序，另一类可以包括(1)入射层，(2)(前)包封材料层，以及(3)受光面处的太阳能电池层，其包括沉积在基底上的薄膜太阳能电池(一个或多个)层。
太阳能电池模块中所用的包封材料层设计用于包封和保护易碎的太阳能电池。太阳能电池包封材料层中所用的合适聚合材料通常具有以下性能的组合：如高透明性、低雾度、高抗冲击性、高耐穿透性、良好的抗紫外光性、良好的长期热稳定性、足以粘附玻璃和其他硬质聚合物板的粘附强度、高耐水性、以及良好的长期耐侯性。此外，前包封材料层的光学性能应使得光能够有效地传输至太阳能电池层。
已公开的是，塑化的聚(乙烯醇缩丁醛)组合物可以用作太阳能电池包封材料层的材料。参见例如美国专利3,957,537、4,249,958、4,321,418、5,508,205、US 5,582,653、5,728,230、6,075,202、6,288,323、6,288,326、6,538,192、6,777,610、6,822,157和6,940,008，美国专利公布20040191422和20050284516，以及欧洲专利EP 0 343 628、EP 0 631328、EP 1 005 096和EP 1 054 456。在这些专利申请中，塑化的聚(乙烯醇缩丁醛)组合物主要用作可包封和保护太阳能电池的热熔性粘合剂。
为了延长太阳能电池模块的使用寿命并防止分层，重要的是在层压过程中使组分层之间充分除气，尤其是包封材料与太阳能电池层之间。例如，为了充分除气，有利的是包封材料易于在电池周围流动并填充各个晶片基太阳能电池之间的空隙。对于薄膜太阳能电池而言，因为存在比电池(厚度小于2μm)厚得多的电线，如交叉带和母线(厚度150至250μm)，因此更重要的是包封材料易于在电线周围流动，以便使包封材料层与太阳能电池层之间充分除气。此外，为了用作太阳能电池的有效保护层，包封材料在一般操作条件下应该不会蠕变或流动。目前使用的塑化聚(乙烯醇缩丁醛)包封材料不能充分满足这些要求。
发明概述
本发明提供了包含太阳能电池层和聚(乙烯醇缩丁醛)片的太阳能电池模块，其中(a)太阳能电池层包含一个或多个电互连的太阳能电池；(b)太阳能电池层具有受光面和非受光面；(c)聚(乙烯醇缩丁醛)片具有根据ASTM1238(150℃，5kg载荷，2mm孔口)测得的0.8至2g/10min的熔体流动速率(MFR)，并包含聚(乙烯醇缩丁醛)树脂和增塑剂；以及(d)聚(乙烯醇缩丁醛)片被层压在太阳能电池层的两个面中的一个面上。
在一个实施方案中，聚(乙烯醇缩丁醛)片具有1至1.7g/10min的MFR。
在另一个实施方案中，聚(乙烯醇缩丁醛)片具有1.1至1.3g/10min的MFR。
在另一个实施方案中，聚(乙烯醇缩丁醛)片具有0.25至1.52mm的厚度。
在另一个实施方案中，聚(乙烯醇缩丁醛)片具有0.38至1.14mm的厚度。
在另一个实施方案中，聚(乙烯醇缩丁醛)树脂具有30,000至600,000的重均分子量，并包含以聚乙烯醇(PVOH)计算的12至23重量％的羟基基团。
在另一个实施方案中，聚(乙烯醇缩丁醛)树脂具有200,000至300,000的重均分子量，并包含以聚乙烯醇(PVOH)计算的15至19重量％的羟基集团。
在另一个实施方案中，聚(乙烯醇缩丁醛)片包含按聚(乙烯醇缩丁醛)树脂的干重计每百份5至80份(pph)的增塑剂。
在另一个实施方案中，聚(乙烯醇缩丁醛)片包含按聚(乙烯醇缩丁醛)树脂的干重计每百份30至40份(pph)的增塑剂，并且其中增塑剂选自三乙二醇二-2-乙基己酸酯、四乙二醇二正庚酸酯、癸二酸二丁酯，以及它们中的两种或更多种的混合物。
在另一个实施方案中，聚(乙烯醇缩丁醛)片被直接层压在太阳能电池层上。
在另一个实施方案中，模块包含被层压在太阳能电池层的受光面上的前包封材料层和被层压在太阳能电池层的非受光面上的后包封材料层，其中前后包封材料层中的一者为上文所述的聚(乙烯醇缩丁醛)片，前后包封材料层中的另一者包含聚合材料，所述聚合材料选自酸性共聚物、离聚物、聚(乙烯-乙酸乙烯酯)、聚(乙烯醇缩醛)、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚烯烃嵌段共聚物弹性体、聚(α-烯烃-co-α，β-乙烯不饱和羧酸酯)共聚物、硅氧烷弹性体、环氧树脂，以及它们的组合。
在另一个实施方案中，模块包含两个上文所述的聚(乙烯醇缩丁醛)片，其中前后包封材料层中的每一个是两聚(乙烯醇缩丁醛)片中的一者。
在另一个实施方案中，模块还包含入射层和/或背衬层，其中入射层为模块的最外表层，其位于太阳能电池层的受光面上，并且其中背衬层为模块的最外表层，其位于太阳能电池层的非受光面上。
在另一个实施方案中，入射层选自(i)玻璃板；(ii)聚合物片，其包含聚碳酸酯、丙烯酸类、聚丙烯酸酯、环状聚烯烃、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、含氟聚合物或它们中的两种或更多种的组合，或由以上物质制备而成；以及(iii)聚合物膜，其包含聚酯、聚碳酸酯、聚烯烃、降冰片烯聚合物、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、尼龙、聚氨酯、丙烯酸类、乙酸纤维素、玻璃纸、聚(氯乙烯)、含氟聚合物，或它们中的两种或更多种的组合，或由以上物质制备而成；并且其中背衬层选自(iv)玻璃板；(v)聚合物片；(vi)聚合物膜；(vii)金属片；以及(viii)陶瓷板；并且其中聚合物片包含聚碳酸酯、丙烯酸类、聚丙烯酸酯、环状聚烯烃、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、含氟聚合物，或它们中的两种或更多种的组合，或由上述物质制备而成；并且聚合物膜包含聚酯、聚碳酸酯、聚烯烃、降冰片烯聚合物、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、尼龙、聚氨酯、丙烯酸类、乙酸纤维素、玻璃纸、聚(氯乙烯)、含氟聚合物，或它们中的两种或更多种的组合，或由上述物质制备而成。
在另一个实施方案中，太阳能电池为晶片基太阳能电池，其选自结晶硅(c-Si)和多晶硅(mc-Si)基太阳能电池。此类模块按照位置顺序可以基本上由以下各层组成：(i)入射层，(ii)层压在太阳能电池层的受光面上的前包封材料层，(iii)太阳能电池层，(iv)层压在太阳能电池层的非受光面上的后包封材料层，以及(v)背衬层，其中前后包封材料层中的一者为上文所述的聚(乙烯醇缩丁醛)片。作为另外一种选择，此类模块可以包含两个上文所述的聚(乙烯醇缩丁醛)片，其中前后包封材料层中的每一个包含两个聚(乙烯醇缩丁醛)片中的一者。
在另一个实施方案中，太阳能电池为薄膜太阳能电池，其选自非晶硅(a-Si)、微晶硅(μc-Si)、碲化镉(CdTe)、铜铟/硒化物(CIS)、铜铟镓二硒化物(CIGS)、吸光染料和有机半导体基太阳能电池。此类模块按照位置顺序可以基本上由以下各层组成：(i)入射层，(ii)包含上述聚(乙烯醇丁缩醛)片的前包封材料层，以及(iii)太阳能电池层，其中太阳能电池层还包含基板，薄膜太阳能电池沉积在所述基板上，并且所述基板的位置使得基板成为模块的最外表面，并被布置在太阳能电池层的非受光面上。作为另外一种选择，模块按照位置顺序可以基本上由以下各层组成：(i)太阳能电池层，(ii)包含上述聚(乙烯醇缩丁醛)片的后包封材料层，以及(iii)背衬层，其中太阳能电池层还包含覆板，薄膜太阳能电池沉积在所述覆板上，并且所述覆板的位置使得覆板成为模块的最外表面，并被布置在太阳能电池层的受光面上。
本发明还提供了制备太阳能电池模块的方法，所述方法包括：(i)提供包含上述太阳能电池模块中的所有组件层的组合件，以及(ii)将该组合件进行层压以形成太阳能电池模块。在一个实施方案中，层压步骤是通过使组合件经受热和任选地真空或压力进行的。
附图简述
图1为未按比例绘制的本文所公开的晶片基太阳能电池模块的剖面图。
图2为未按比例绘制的本文所公开的一个具体薄膜太阳能电池模块的剖面图。
图3为未按比例绘制的本文所公开的另一个薄膜太阳能电池模块的剖面图。
发明详述
除非另外指明，本文所用的所有技术和科学术语均与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的意思相同。如发生矛盾，以说明书及其包括的定义为准。
尽管在本发明的实践或测试中可以使用与本文所述类似或等同的方法和材料，但本文描述了合适的方法和材料。
除非另行指出，所有百分数、份数、比率等均按重量计。
当数量、浓度或其他数值或参数以范围、优选范围或优选上限数值和优选下限数值的列表形式给出时，其应理解为具体地公开由任何范围上限或优选数值和任何范围下限或优选数值的任何一对所构成的所有范围，而不管所述范围是否被单独地公开。凡在本文中给出某一数值范围之处，该范围均旨在包括其端点，以及位于该范围内的所有整数和分数，除非另行指出。当定义一个范围时，不旨在将本发明的范围限定于所列举的具体数值。
当术语“大约”用于描述一个值或范围的端点时，应将本公开理解为包括提及的具体值或端点。
如本文所用，术语“包含”、“包括”、“特征在于”、“具有”、“含有”或它们的任何其他变型旨在涵盖非排他性的包括。例如，包含要素列表的工艺、方法、制品或设备不一定仅限于那些要素，还可以包含其他未明确列出或此类工艺、方法、制品或设备所固有的要素。此外，除非明确指出相反的意思，“或”是指包含性的或，而不是指排他性的或。
连接短语“基本上由...组成”将权利要求的范围限制为具体的材料或步骤以及不会显著影响受权利要求保护的本发明的基本和新型特征的那些。
如果申请人已经用例如“包含”等开放式术语定义了本发明或其一部分，则应理解为(除非另行指出)说明书应被解释为还用术语“基本上由...组成”描述了该发明。
“一个”或“一种”用于描述本发明的元件和组件。这仅是出于方便目的，并提供本发明的一般含义。该描述应被理解为包括一个或至少一个，并且单数也包括复数，除非另外明确地指出。
在描述某些聚合物时，应当理解，申请人有时会通过用于制备聚合物的单体或用于制备聚合物的单体的数量来表示聚合物。尽管此类描述可以不包括用于描述最终聚合物的具体术语，或者不包含方法限定产品的术语，但对单体和数量的任何此类提及应被解释为聚合物由这些单体或这些数量的单体制成，还指相应的聚合物以及它们的组合物。
在描述本发明和/或本发明的权利要求中，术语“共聚物”是指包含两种或更多种单体的共聚单元的聚合物。
术语“有限量”和“有限值”是指大于0的数量。
就本专利申请的目的而言，互换使用的术语“聚(乙烯醇缩丁醛)组合物”、“聚(乙烯醇缩丁醛)树脂组合物”和“塑化的聚(乙烯醇缩丁醛)组合物”是指包含有限量的聚(乙烯醇缩丁醛)和有限量的增塑剂的组合物。此外，上文所定义的聚(乙烯醇缩丁醛)可以包含一种增塑剂或增塑剂的混合物。然而，出于方便，当描述聚(乙烯醇缩丁醛)组合物时，增塑剂的混合物也可以称为“增塑剂”。也就是说，本文所用的单数形式的术语“增塑剂”可以表示使用一种增塑剂或两种或更多种增塑剂的混合物。
互换使用的术语“塑化的聚(乙烯醇缩丁醛)片”和“聚(乙烯醇缩丁醛)片”是指包含上文所定义的聚(乙烯醇缩丁醛)组合物的聚合物片。
本发明提供了包含某些高熔体流动速率的聚(乙烯醇缩丁醛)片或由其制成的太阳能电池包封材料片，该聚(乙烯醇缩丁醛)片具有根据ASTM 1238(150℃，5kg载荷，2mm孔口)测得的0.8至2g/10min的熔体流动速率(MFR)。高熔体流动速率的聚(乙烯醇缩丁醛)片优选具有根据ASTM 1238(150℃，5kg载荷，2mm孔口)测得的0.9至1.8g/10min的MFR，或更优选1至1.7g/10min或还更优选1.1至1.3g/10min的MFR。本领域技术人员将会知道，在本发明中，聚合物片和聚合物片材料中包含的总聚合物组合物均具有相同的MFR。因此，本文所公开的MFR值既表示聚(乙烯醇缩丁醛)片的MFR值，也表示片材中包含的总聚(乙烯醇缩丁醛)组合物的MFR值。
聚(乙烯醇缩丁醛)为通过聚(乙烯醇)与丁醛的缩合获得的乙烯基树脂。聚(乙烯醇缩丁醛)可以通过水剂或溶剂中的缩醛作用制备。在溶剂方法中，在存在足够熔剂的情况下进行缩醛作用，这些溶剂可以溶解聚(乙烯醇缩丁醛)并在缩醛作用结束时形成均匀溶液。通过用水沉淀固体颗粒将聚(乙烯醇缩丁醛)从溶液中分离出来，然后进行洗涤和干燥。使用的溶剂为低脂族醇，如乙醇。在水剂方法中，通过以下步骤进行缩醛作用：在约20℃至约100℃下和酸性催化剂存在下将丁醛加入到聚(乙烯醇)水溶液中，搅拌混合物，使中间体聚(乙烯醇缩丁醛)以细分形式沉淀，并继续搅拌，同时进行加热，直到反应混合物达到所需的终点，然后中和催化剂，分离、稳定化并干燥聚(乙烯醇缩丁醛)。例如，可以按照US 3,153,009和US 4,696,971中所公开的方法制备聚(乙烯醇缩丁醛)。
高熔体流动速率聚(乙烯醇缩丁醛)片中包含的聚(乙烯醇缩丁醛)树脂可以具有采用尺寸排阻色谱法使用低角度激光散射测得的30,000至600,000，优选45,000至300,000，或更优选200,000至300,000的重均分子量。聚(乙烯醇缩丁醛)可以包含以聚乙烯醇(PVOH)计算的12至23重量％，优选14至21重量％，更优选15至19.5重量％，或最优选15至19重量％的羟基基团。可以按照标准方法确定羟基数量，如ASTM D1396-92(1998)。此外，优选的聚(乙烯醇缩丁醛)可以包含以聚乙烯酯(通常为乙酸酯基)计算的最多10％，或更优选最多3％的残余酯基团，剩余为丁醛缩醛(butyraldehyde acetal)。除丁缩醛以外，聚(乙烯醇缩丁醛)还可以包含少量乙缩醛基团，例如美国专利5,137,954中所公开的2-乙基己醛。
除聚(乙烯醇缩丁醛)以外，每100份本发明的高熔体流动速率聚(乙烯醇缩丁醛)片还包含按聚(乙烯醇缩丁醛)树脂重量计15至80份(pph)的增塑剂。薄片组合物中优选包含按聚(乙烯醇缩丁醛)树脂重量计25至45pph，更优选30至40pph，或最优选33至38pph的增塑剂。增塑剂可提高聚(乙烯醇缩丁醛)片的柔韧性和可加工性。适于聚(乙烯醇缩丁醛)组合物的增塑剂是本领域已知的(参见例如美国专利3,841,890、4,144,217、4,276,351、4,335,036、4,902,464、5,013,779和5,886,075)。这些增塑剂中常用的增塑剂为多元酸或多元醇的酯。优选的增塑剂包括但不限于三甘醇或四甘醇与具有6至10个碳原子的脂族羧酸反应所得的二酯；癸二酸与具有1至18个碳原子的脂族醇反应所得的二酯；低聚乙二醇二-2-乙基己酸酯；四乙二醇二正庚酸酯；己二酸二己酯；己二酸二辛酯；己二酸庚酯与己二酸壬酯的混合物；癸二酸二丁酯；磷酸三丁氧乙酯；磷酸异癸苯酯；亚磷酸三异丙酯；聚合物增塑剂，如油改性的癸二醇酸；磷酸酯与己二酸酯的混合物；己二酸酯与邻苯二甲酸烷基苄基酯的混合物；以及它们的混合物。更优选的增塑剂包括三乙二醇二-2-乙基己酸酯、四乙二醇二正庚酸酯、癸二酸二丁酯，以及它们的混合物。更优选的增塑剂包括三乙二醇二-2-乙基己酸酯、四乙二醇二正庚酸酯，以及它们的混合物。最优选的增塑剂为三乙二醇二-2-乙基己酸酯。
一般来讲，为了获得具有一定MFR的聚(乙烯醇缩丁醛)片，工序通常包括(a)调节制备未塑化的聚(乙烯醇缩丁醛)树脂所用的聚(乙烯醇)的分子量或MFR，和/或(b)调节聚(乙烯醇缩丁醛)片组合物中所包含的增塑剂含量。具体地讲，来源于具有较低分子量或较高MFR的聚(乙烯醇)的未塑化聚(乙烯醇缩丁醛)树脂也往往具有较低的分子量或较高的MFR，并且当与增塑剂混合时，可产生具有较高MFR的塑化聚(乙烯醇缩丁醛)。在另一方面，聚(乙烯醇缩丁醛)片中的增塑剂含量越高，薄片的MFR越高。任何技术人员都能通过调节其中包含的未塑化聚(乙烯醇缩丁醛)树脂的分子量或MFR，和/或调节其中包含的增塑剂含量来制备上述高熔体流动速率的塑化聚(乙烯醇缩丁醛)片。优选的是，通过调节未塑化聚(乙烯醇缩丁醛)树脂的分子量或MFR获得上述高熔体流动速率聚(乙烯醇缩丁醛)片的MFR。更优选的是，通过调节未塑化聚(乙烯醇缩丁醛)树脂的分子量或MFR，同时保持上文给定的最优选的增塑剂含量来获得上述高熔体流动速率聚(乙烯醇缩丁醛)片的MFR。
确定高熔体流动速率聚(乙烯醇缩丁醛)片的MFR的下限，以便在层压过程中薄片材料可充分流动并完全包封太阳能电池(一个或多个)和电线(如交叉带和母线)。目前本领域使用的具有较低MFR的聚(乙烯醇缩丁醛)包封材料片在层压条件下不能充分流动。改进此类缺陷的尝试通常包括(i)在层压过程中施加更大的压力，这通常会导致入射层、背衬层和/或太阳能电池(一个或多个)损坏或破裂，和/或(ii)增大聚(乙烯醇缩丁醛)包封材料片的厚度，这会形成不理想的较厚和较重的太阳能电池模块。
确定高熔体流动速率聚(乙烯醇缩丁醛)片的MFR的上限，以便为易碎的太阳能电池(一个或多个)提供足够的保护，并防止薄片材料在层压过程中或太阳能电池模块20至30年的预期寿命中伸出太阳能电池模块的边缘。
薄片组合物中还可以包含例如用于控制太阳能电池模块中的高熔体流动速率聚(乙烯醇缩丁醛)片与其他组件层之间的粘附性的粘附性控制添加剂。此类添加剂通常为有机酸和无机酸的碱金属或碱土金属盐。它们优选为具有2至16个碳原子的有机羧酸的碱金属或碱土金属盐。更优选的是，它们为具有2至16个碳原子的有机羧酸的镁盐或钾盐。粘附性控制添加剂的具体实例包括例如乙酸钾、甲酸钾、丙酸钾、丁酸钾、戊酸钾、己酸钾、2-乙基丁酸钾、庚酸钾、辛酸钾、2-乙基己酸钾、乙酸镁、甲酸镁、丙酸镁、丁酸镁、戊酸镁、己酸镁、2-乙基丁酸镁、庚酸镁、辛酸镁、2-乙基己酸镁等，以及它们的混合物。粘附性控制添加剂的用量按组合物的总重量计通常在0.001至0.5重量％的范围内。
聚(乙烯醇缩丁醛)片组合物中还可以包含表面张力控制剂，如
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290或
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296(Trans-Chemco Company，Bristol，WI)或Q-(The Dow Chemical Company，Midland，MI)。
高熔体流动速率的聚(乙烯醇缩丁醛)片还可以包含本领域已知的其他添加剂。添加剂可以包括但不限于加工助剂、流速增强剂、润滑剂、颜料、染料、阻燃剂、抗冲改性剂、成核剂、抗粘连剂(如二氧化硅)、热稳定剂、紫外线吸收剂、紫外线稳定剂、分散剂、表面活性剂、螯合剂、偶联剂、增强剂(如玻璃纤维)、填料等。一般来讲，可以降低组合物光学透明度的添加剂(如增强剂和填料)用于那些用作后包封材料的薄片。
可使用在本领域内广泛公开的热稳定剂。任何已知的热稳定剂均可用于本发明。优选的一般类别的热稳定剂包括但不限于酚类抗氧化剂、烷基化一元酚、烷硫基甲基苯酚、对苯二酚、烷基化对苯二酚、生育酚、羟基化硫代二苯醚、亚烷基双酚、O-，N-和S-苄基化合物、羟基苄基化丙二酸酯、芳族羟基苄基化合物、三嗪化合物、氨基酸类抗氧化剂、芳胺、二芳基胺、聚芳基胺、酰氨基酚、草酰胺、金属减活化剂、亚磷酸盐、亚膦酸盐、苄基膦酸盐、抗坏血酸(维生素C)、可破坏过氧化物的化合物、羟胺、硝酮、硫代增效剂、苯并呋喃酮、吲哚酮等，以及它们的混合物。更优选的是，热稳定剂为双酚抗氧化剂。已发现此类组合物特别适于制备塑化聚(乙烯醇缩丁醛)，尤其是与三乙二醇二-2-乙基己酸酯增塑剂一起使用时。合适的具体双酚抗氧化剂包括2，2’-亚乙基二(4，6-二-叔丁基苯酚)；4，4’-亚丁基二(2-叔丁基-5-甲基苯酚)；2，2’-异亚丁基二(6-叔丁基-4-甲基苯酚)；以及2，2’-亚甲基二(6-叔丁基-4-甲基苯酚)。双酚抗氧化剂可以商品名
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29以及
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22M46、44B25和22IB46(Great Lakes Chemical Corporation，Indianapolis，IN)商购获得。高熔体流动速率聚(乙烯醇缩丁醛)片可以包含任何有效量的热稳定剂。热稳定剂的使用是任选的，在某些情况下不是优选的。当使用时，聚(乙烯醇缩丁醛)片包含按薄片组合物的总重量计至少0.05重量％，至多10重量％，更优选至多5重量％，并最优选至多1重量％的热稳定剂。
可使用紫外线吸收剂，这也是本领域内广泛公开的。任何已知的紫外线吸收剂均可用于本发明。优选的一般类别的紫外线吸收剂包括但不限于苯并三唑衍生物、羟基二苯甲酮、羟基苯基三嗪、取代和未取代的苯甲酸的酯等，以及它们的混合物。高熔体流动速率聚(乙烯醇缩丁醛)片可以包含任何有效量的紫外线吸收剂。紫外线吸收剂的使用是任选的，在某些情况下不是优选的。当使用时，聚(乙烯醇缩丁醛)片包含按薄片组合物的总重量计至少0.05重量％，至多10重量％，更优选至多5重量％，并最优选至多1重量％的紫外线吸收剂。
可以使用受阻胺光稳定剂(HALS)，这也是本领域内广泛公开的。一般来讲，公开的受阻胺光稳定剂为仲、叔、乙酰化的N-烃氧基取代的，羟基取代的N-烃氧基取代的，或其他基团取代的环胺，所述环胺可以掺入空间位阻，其一般来源于与胺官能团相邻的碳原子上的脂族取代。高熔体流动速率聚(乙烯醇缩丁醛)片可以包含任何有效量的受阻胺光稳定剂。受阻胺光稳定剂的使用是任选的，在某些情况下不是优选的。当使用时，聚(乙烯醇缩丁醛)片包含按薄片组合物的总重量计至少0.05重量％，至多10重量％，更优选至多5重量％，并最优选至多1重量％的受阻胺光稳定剂。
可通过任何已知的方法来制备高熔体流动速率聚(乙烯醇缩丁醛)片。一般通过挤出铸塑工艺来制备聚(乙烯醇缩丁醛)片。薄片可以具有平滑或粗糙的表面。聚(乙烯醇缩丁醛)片优选具有粗糙表面，从而有利于在层压过程中除气。
例如，可通过以下方法来制备高熔体流动速率聚(乙烯醇缩丁醛)片：首先将聚(乙烯醇缩丁醛)与适量的增塑剂混合，然后通过片材成型模具挤出组合物，即，迫使熔融的塑化聚(乙烯醇缩丁醛)组合物通过水平方向长、垂直方向窄的模具开口，其中模具开口的长度和宽度基本上与形成的薄片一致。通常在225℃至245℃的温度下挤出塑化的聚(乙烯醇缩丁醛)组合物。优选通过设计模具开口并设置挤出物通过的模具出口表面的温度来提供挤出薄片一面或两面上的粗糙表面，如美国专利4,281,980中所公开。制备挤出的聚(乙烯醇缩丁醛)片上的优选粗糙表面的替代技术涉及对聚合物分子量分布、水含量和熔融温度中的一者或多者进行控制。塑化聚(乙烯醇缩丁醛)片的形成在例如美国专利2,904,844、2,909,810、3,679,788、3,994,654、4,161,565、4,230,771、4,292,372、4,297,262、4,575,540、5,151,234和5,886,675以及欧洲专利EP 0 185 863中有所公开。作为另外一种选择，挤出的聚(乙烯醇缩丁醛)片可以从紧邻模具出口的特制模具辊表面上通过，该辊表面可以使熔融聚合物的一个面具有所需的优选表面特性。因此，当此类辊表面具有微小的凸起和凹陷时，由浇铸在该表面上的聚合物形成的薄片在接触辊的面上可具有粗糙表面，该表面通常分别与辊表面的凹陷和凸起相对应。此类模具辊在例如美国专利4,035,549中有所公开。粗糙薄片表面是优选的，其可简化层压过程并提供优异的太阳能电池模块。应当理解，此类粗糙表面只是暂时的，其具体功能在于在层压过程中方便除气，之后，它会在与热压处理和其他层压方法相关的高温和压力下熔融，从而变得平滑。
高熔体流动速率聚(乙烯醇缩丁醛)片的厚度可以为10至60mil(0.25至1.52mm)。高熔体流动速率聚(乙烯醇缩丁醛)片的厚度优选为15至45mil(0.38至1.14mm)，更优选为15至40mil(0.38至1.02mm)，更优选为15至35mil(0.38至0.89mm)，更优选为20至35mil(0.51至0.89mm)，以便在尽可能减少包封材料用量的情况下为太阳能电池提供足够的保护。尽量减小厚度可以提高薄片的透明度和透光率，继而提高组成相同的太阳能电池模块的效率。还可以有利地减小最终太阳能电池模块的厚度和重量。另一方面，高熔体流动速率聚(乙烯醇缩丁醛)片还需要具有足够的厚度，以便环绕流动并包封太阳能电池和电线(如交叉带和母线)。
本发明还提供了包括至少一个上述高熔体流动速率聚(乙烯醇缩丁醛)片层和由一个或多个太阳能电池构成的太阳能电池层的太阳能电池模块。太阳能电池优选地电互连和/或排列在平面内。
术语“太阳能电池”旨在包括可以将光转化成电能的任何制品。可用于本发明的太阳能电池包括但不限于晶片基太阳能电池(如上文发明背景部分中所述的c-Si或mc-Si基太阳能电池)和薄膜太阳能电池(如上文背景部分中所述的a-Si、μc-Si、CdTe或CI(G)S基太阳能电池)。太阳能电池优选在太阳能电池层内电互连。此外，太阳能电池层还可以包含电线，如交叉带和母线。
太阳能电池模块通常包含至少一个高熔体流动速率聚(乙烯醇缩丁醛)片层，其被层压在太阳能电池层上并充当包封材料层。所谓“层压”是指在层压板结构中，两个层被直接(即，两层之间无任何附加材料)或间接(即，两层之间具有附加材料，如夹层或粘合材料)结合在一起。优选的是，高熔体流动速率聚(乙烯醇缩丁醛)片被直接层压或结合到太阳能电池层上。
太阳能电池模块还可包含附加的包封材料层，所述包封材料层包含或由其他聚合材料制成，例如酸性共聚物(即，α-烯烃与α，β-烯键式不饱和羧酸的共聚物)、离聚物(即，通过部分或全部中和α-烯烃和α，β-烯键式不饱和羧酸的酸性共聚物制备的共聚物)、聚(乙烯-乙酸乙烯酯)、聚(乙烯醇缩醛)(包括声级聚(乙烯醇缩醛))、聚氨酯、聚(氯乙烯)、聚乙烯(如线性低密度聚乙烯)、聚烯烃嵌段共聚物弹性体、α-烯烃-α，β-烯键式不饱和羧酸酯共聚物(例如乙烯-丙烯酸甲酯共聚物和乙烯-丙烯酸丁酯共聚物)、硅氧烷弹性体、环氧树脂，以及它们中的两种或更多种的组合。
除高熔体流动速率聚(乙烯醇缩丁醛)片外的各个包封材料层的厚度可独立地为1至120mil(0.026mm至3mm)，优选为1至40mil(0.026至1.02mm)，或更优选为1至20mil(0.026至0.51mm)。太阳能电池模块中包含的所有包封材料层可具有光滑或粗糙表面。包封材料层优选具有粗糙表面，从而有利于在层压过程中除气。
太阳能电池模块还可包含分别用作受光面处和非受光面处的模块最外层的入射层和/或背衬层。
太阳能电池模块的外层，即入射层和背衬层，可以来源于任何合适的薄片或膜。合适的薄片可以是玻璃或塑料片，如聚碳酸酯、丙烯酸类、聚丙烯酸酯、环状聚烯烃(如乙烯降冰片烯聚合物)、聚苯乙烯(优选为茂金属催化的聚苯乙烯)、聚酰胺、聚酯、含氟聚合物，或它们中的两种或更多种的组合。此外，也可用金属薄片(如铝、钢、镀锌钢或陶瓷板)来形成背衬层。
术语“玻璃”不仅包括窗玻璃、平板玻璃、硅酸盐玻璃、玻璃片、低铁玻璃、钢化玻璃、钢化无氧化铈玻璃和浮法玻璃，还包括彩色玻璃、特种玻璃(如包含可控制太阳能加热的成分的玻璃)、镀膜玻璃(如用金属(如银或氧化铟锡)喷镀的用于日照控制目的的玻璃)、E-玻璃、Toroglass、玻璃(PPG Industries，Pittsburgh，PA)和
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玻璃(PPG Industries)。此类特种玻璃在例如美国专利4,615,989、5,173,212、5,264,286、6,150,028、6,340,646、6,461,736和6,468,934中有所公开。然而，应当理解，用于具体模块的玻璃类型的选择取决于预期用途。
合适的膜层可以是聚合物，所述聚合物包括但不限于聚酯(如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚(萘二甲酸乙二醇酯))、聚碳酸酯、聚烯烃(如聚丙烯、聚乙烯和环状聚烯烃)、降冰片烯聚合物、聚苯乙烯(如间同立构聚苯乙烯)、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚砜(如聚醚砜、聚砜等)、尼龙、聚(氨基甲酸酯)、丙烯酸类、乙酸纤维素(如乙酸纤维素、三乙酸纤维素等)、玻璃纸、聚(氯乙烯)(如聚(偏二氯乙烯))、含氟聚合物(如聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物等)，以及它们中的两种或更多种的组合。聚合物膜可以是双轴向取向的聚酯膜(优选为聚(对苯二甲酸乙二醇酯)膜)或含氟聚合物膜(如
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和
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膜，得自E.I.du Pont de Nemours and Company，Wilmington，DE(DuPont))。对于某些应用而言，优选的是含氟聚合物-聚酯-含氟聚合物(如“TPT”)膜。金属膜(如铝箔)也可以用作背衬层。
太阳能电池模块还可以包含嵌入模块中的其他功能膜或薄片层(如介电层或阻挡层)。此类功能层可以来源于上述聚合物膜或涂覆有附加功能涂层的聚合物膜中的任何一种。例如，涂覆有金属氧化物涂层的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)膜(如美国专利6,521,825和6,818,819以及欧洲专利EP1182710中所公开的膜)可以用作层压体中的氧气和水分阻挡层。
如果需要，太阳能电池层与包封材料之间还可以包括非织造玻璃纤维(稀松布)层，从而有利于在层压过程中除气或用于加固包封材料。此类稀松布层的用途在例如美国专利5,583,057、6,075,202、6,204,443、6,320,115和6,323,416以及欧洲专利EP0769818中有所公开。
位于太阳能电池层受光面上的膜或薄片层优选由透明材料制成，以便日光能够有效地透射到太阳能电池中。太阳能电池层的受光面有时可以称为顶面或正面，在实际使用条件下，其一般面向光源。太阳能电池层的非受光面有时可以称为底面或背面，在实际使用条件下，其一般背离光源。可以包括既可用作包封材料层，又可用作外层的特殊膜或薄片。还可设想，模块中包括的任何膜或薄片层可以是预成形的单层或多层膜或薄片的形式。
如果需要，可以在层压过程之前对入射层膜和薄片、背衬层膜和薄片、包封材料层以及太阳能电池模块中包括的其他层的一个或两个表面进行处理，以增强与其他层压层的粘附力。这种粘附性增强处理可以采用本领域已知的任何形式，包括火焰处理(参见例如美国专利2,632,921、2,648,097、2,683,894和2,704,382)、等离子处理(参见例如美国专利4,732,814)、电子束处理、氧化处理、电晕放电处理、化学处理、铬酸处理、热空气处理、臭氧处理、紫外光处理、喷砂处理、溶剂处理，以及它们中的两种或更多种的组合。此外，还可以通过在层压层的表面上涂覆粘合剂或底漆涂料来进一步提高粘附强度。例如，美国专利4,865,711公开了具有改善的粘结性的膜或薄片，其具有沉积在一个或两个表面上的薄碳层。其他示例性的粘合剂或底漆可以包括硅烷、聚(烯丙胺)基底漆(参见例如美国专利5,411,845、5,770,312、5,690,994和5,698,329)，以及基于丙烯酸类的底漆(参见例如美国专利5,415,942)。粘合剂或底漆涂层可以采用单层粘合剂或底漆的形式，其厚度为0.0004至1mil(0.00001至0.03mm)，或优选为0.004至0.5mil(0.0001至0.013mm)，或更优选为0.004至0.1mil(0.0001至0.003mm)。
在一个特定实施方案中(参见图1)，太阳能电池来源于晶片基自承太阳能电池单元，太阳能电池模块(20)按照从顶部受光面到背部非受光面的顺序可以包括(a)入射层(10)，(b)前包封材料层(12)，(c)由一个或多个电互连的太阳能电池构成的太阳能电池层(14)，(d)后包封材料层(16)，以及(e)背衬层(18)，其中前后包封材料层(12和16)中的至少一者或两者包括高熔体流动速率聚(乙烯醇缩丁醛)片或由其制成。
然而，太阳能电池模块优选来源于薄膜太阳能电池，并且(i)在一个实施方案中(图2中的30)，其按照从顶部受光面到背部非受光面的顺序可以包括(a)透明入射层(10)，(b)包括高熔体流动速率聚(乙烯醇缩丁醛)片或由其制成的(前)包封材料层(12)，以及(c)太阳能电池层(14a)，其包括一层设置在受光面处的基板(24)上的薄膜太阳能电池(22)，或者(ii)在一个更优选的实施方案中(图3中的40)，其可以包括(a)太阳能电池层(14b)，其按照从顶部受光面到背部非受光面的顺序包括覆板(26)和设置在非受光面处的覆板上的一层薄膜太阳能电池(22)，(b)包括高熔体流动速率聚(乙烯醇缩丁醛)片或由其制成的(后)包封材料层(16)，以及(c)背衬层(18)。
此外，还可将一系列上述太阳能电池模块连接起来，形成可产生所需电压和电流的太阳能电池阵列。
示例性的太阳能电池模块按照从顶部受光面到背部非受光面的顺序可以具有以下层压板结构，其中HMF-PVB为高熔体流动速率聚(乙烯醇缩丁醛)片的缩写：
·玻璃/HMF-PVB/太阳能电池/HMF-PVB/玻璃；
·玻璃/HMF-PVB/太阳能电池/HMF-PVB/含氟聚合物膜(如
Figure BPA00001233286300161
膜)；
·含氟聚合物膜/HMF-PVB/太阳能电池/HMF-PVB/玻璃；
·含氟聚合物膜/HMF-PVB/太阳能电池/HMF-PVB/含氟聚合物膜；
·玻璃/HMF-PVB/太阳能电池/HMF-PVB/聚酯膜(如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)膜)；
·含氟聚合物膜/HMF-PVB/太阳能电池/HMF-PVB/聚酯膜；
·玻璃/HMF-PVB/太阳能电池/HMF-PVB/阻隔膜/HMF-PVB/玻璃；
·玻璃/离聚物片/太阳能电池/HMF-PVB/阻隔膜/HMF-PVB/含氟聚合物膜；
·含氟聚合物膜/HMF-PVB/阻隔膜/HMF-PVB/太阳能电池/HMF-PVB/阻隔膜/HMF-PVB/含氟聚合物膜；
·玻璃/HMF-PVB/太阳能电池/HMF-PVB/铝板锭；
·含氟聚合物膜/HMF-PVB/太阳能电池/HMF-PVB/铝板锭；
·玻璃/HMF-PVB/太阳能电池/HMF-PVB/镀锌钢板；
·玻璃/HMF-PVB/太阳能电池/HMF-PVB/聚酯膜/HMF-PVB/铝板锭；
·含氟聚合物膜/HMF-PVB/太阳能电池/HMF-PVB/聚酯膜/HMF-PVB/铝板锭；
·玻璃/HMF-PVB/太阳能电池/HMF-PVB/聚酯膜/HMF-PVB/镀锌钢板；
·含氟聚合物膜/HMF-PVB/太阳能电池/HMF-PVB/聚酯膜/HMF-PVB/镀锌钢板；
·玻璃/HMF-PVB/太阳能电池/隔音聚(乙烯醇缩丁醛)片/玻璃；
·玻璃/HMF-PVB/太阳能电池/聚(乙烯醇缩丁醛)片/含氟聚合物膜；
·含氟聚合物膜/离聚物片/太阳能电池/HMF-PVB/玻璃；
·含氟聚合物膜/HMF-PVB/太阳能电池/酸性共聚物片/含氟聚合物膜；
·玻璃/HMF-PVB/太阳能电池/聚(乙烯-乙酸乙烯酯)片/聚酯膜；
·含氟聚合物膜/HMF-PVB/太阳能电池/乙烯-丙烯酸甲酯共聚物片/聚酯膜；
·玻璃/乙烯-丙烯酸丁酯共聚物片/太阳能电池/HMF-PVB/阻隔膜/乙烯-丙烯酸丁酯共聚物片/玻璃；
·承载在刚性薄片覆板上的薄膜太阳能电池/HMF-PVB/刚性片；
·承载在玻璃板覆板上的薄膜太阳能电池/HMF-PVB/玻璃板；等等，其中术语“HMF-PVB”代表上文所述的高熔体流动速率聚(乙烯醇缩丁醛)片。此外，除了得自DuPont的
Figure BPA00001233286300181
膜之外，合适的含氟聚合物膜还包括含氟聚合物/聚酯/含氟聚合物多层膜(如
Figure BPA00001233286300182
或TPT层压膜，得自Isovolta AG.，Austria或Madico，Woburn，MA)。
可以用本领域已知的任何层压方法(如热压器法或非热压器法)来制备太阳能电池模块。
在一个示例性方法中，太阳能电池模块的组件层以所需的顺序叠放，形成预层压组合件。然后将组合件放入能够保持真空的袋子(“真空袋”)中，通过真空管或其他装置抽出袋子中的空气，密封袋子，同时保持真空(如至少27至28英寸汞柱(689至711毫米汞柱))，然后将密封的袋子放入高压釜中，在150至250psi(11.3至18.8巴)的压力下和130℃至180℃，或120℃至160℃，或135℃至160℃，或145℃至155℃的温度下保持10至50min，或20至45min，或20至40min，或25至35min。真空环可以替代真空袋。一类合适的真空袋在美国专利3,311,517中有所公开。在热和压力循环后，冷却高压釜中的空气，并且无需添加额外的气体以保持高压釜中的压力。冷却约20min后，释放过剩的空气压力，并从高压釜中取出层压体。
作为另外一种选择，可以将预层压组合件放入烘箱中，在80℃至120℃，或90℃至100℃下加热20至40min，然后使加热的组合件通过一组夹辊，以便挤出各层之间的空隙空间内的空气，然后密封组合件的边缘。该阶段的组合件称为预压件。
然后将预压件放入空气高压釜中，将温度升至120℃至160℃，或135℃至160℃，压力为100至300psi(6.9至20.7巴)，或优选为200psi(13.8巴)。将这些条件保持15至60min，或20至50min，然后冷却空气，高压釜内无需添加更多空气。冷却20至40min后，释放过剩的空气压力，并从高压釜中取出层压产品。
还可以通过非热压方法来制备太阳能电池模块。此类非热压方法在例如美国专利3,234,062、3,852,136、4,341,576、4,385,951、4,398,979、5,536,347、5,853,516、6,342,116和5,415,909；美国专利公布20040182493；欧洲专利EP1235683 B1，以及PCT专利公布WO9101880和WO03057478中有所公开。一般来讲，非热压方法包括加热预层压组合件，以及施加真空、压力或两者。例如，可以使组合件相继通过加热烘箱和夹辊。
层压方法的这些实例并不是限制性的。基本上可以使用任何层压方法。
如果需要，可用本领域所公开的任何方法来密封太阳能电池模块的边缘，以减少水分和空气侵入，并减少对太阳能电池效率和寿命的潜在降低效应。合适的封边材料包括但不限于丁基橡胶、多硫化物、硅氧烷、聚氨酯、聚丙烯弹性体、聚苯乙烯弹性体、嵌段共聚物弹性体、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物(SEBS)等。
在某些实施方案的以下实施例中对本发明进行了进一步说明。
实施例
以下实施例旨在说明本发明而不是以任何方式限制本发明的范围。
比较实施例CE1-2和实施例E1-2。
在每个比较实施例CE1-2和实施例E1-2中，制备12×12英寸(305×305mm)的层压板结构并进行烘烤测试，所述层压板结构按照从顶面到底面的顺序包括顶部玻璃板、双轴向取向的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)膜片、具有多种MFR水平的聚(乙烯醇缩丁醛)片和底部玻璃板。在此类层压板结构中，所包含的膜片用于模拟太阳能电池和/或太阳能电池电线，烘烤测试结果显示出其间具有膜片时，聚(乙烯醇缩丁醛)片层压到顶部玻璃板的稳定程度。
具体地讲，制备层压体时，要用50℃的磷酸三钠(5g/l)去离子水溶液将305×305×2.6mm浮法玻璃板洗涤5分钟，然后用去离子水彻底清洗5分钟，并干燥。然后，在底部玻璃板的中央放置5mm宽、12英寸(305mm)长和2mil(0.05mm)厚的双轴向取向的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)膜片、30mil(0.76mm)厚的聚(乙烯醇缩丁醛)片，然后放置顶部玻璃板。按照ASTM测试方法1238(在150℃下使用5kg的载荷和2mm的孔口)测定每个聚(乙烯醇缩丁醛)片的MFR水平。结果列于表1中。此外，还按照ASTM测试方法1238在150℃下使用2.26kg的载荷测试E1中使用的聚(乙烯醇缩丁醛)夹层片。在该条件下测得其MFR为0.3g/10min。然后通过如下夹辊方法来制备层压体。具体地讲，首先将以上获得的预层压组合件放入105℃的强制通风烘箱中保持20分钟，然后使其通过夹辊间隙设置为4.3mm的一组夹辊。通过夹辊后，再将组合件放入空气高压釜中，在15分钟内将环境温度和压力升至135℃和13.8巴。将该温度和压力保持30分钟，然后通过冷却空气使高压釜冷却，并且无需向高压釜添加更多的空气。冷却20分钟后(或当空气温度达到50℃以下时)，释放多余的压力，并从高压釜中取出最终层压体。
在烘烤测试中，将每个层压体放入强制通风烘箱，在105℃下保持2小时，然后数出层压体中形成的气泡总数。结果列于表1中。然后将层压体重新放入烘箱中，并在120℃下保持2小时。然后，再次数出气泡总数。结果列于表1中。再次将层压体放回烘箱中，并在135℃下保持2小时。然后数出气泡总数。结果列于表1中。将层压体放回烘箱，并在150℃下再保持2小时。然后数出气泡总数。结果列于表1中。
表1
Figure BPA00001233286300201
结果证明，包含具有高MFR(大于0.8g/10min)的聚(乙烯醇缩丁醛)片的层压体(E1和E2)中形成的气泡较少，而包含具有较低MFR(小于0.8g/10min)的聚(乙烯醇缩丁醛)片的层压体(CE1和CE2)中形成的气泡较多。此外还发现，在CE1和CE2中，气泡在层压方法的夹辊阶段沿着膜片和后沿形成，而在E1和E2中，气泡仅沿着膜片出现。
实施例E3-22：
层压方法1：
将模块结构的组件层堆叠在一起以形成预层压组合件。对于包含作为外表面层的聚合物膜层的组合件，将覆盖玻璃板放在膜层上。然后将预层压组合件放入Meier
Figure BPA00001233286300202
10/08层压机中(Meier层压机；Meier Vakuumtechnik GmbH，Bocholt，Germany)。层压循环包括5.5分钟的排空步骤(3英寸汞柱(76mm Hg)真空)和145℃下5.5分钟的压制步骤(1000mbar的压力)。然后从层压机中取出所得的层压体。
层压方法2：
将模块结构的组件层堆叠在一起以形成预层压组合件。对于包含作为外表面层的聚合物膜层的组合件，将覆盖玻璃板放在薄膜层上。然后将预层压组合件放入真空袋中，密封真空袋并施加真空，以除去真空袋中的空气。将袋子放入烘箱中，加热到约90℃至约100℃并保持30分钟，以除去组合件层之间的所有空气。然后在压力为200psig(14.3巴)的空气高压釜中在140℃下对组合件进行30分钟的热压处理。冷却空气，并且不再往高压釜中添加空气。冷却20分钟后，当空气温度达到约50℃以下时，释放剩余压力，并从高压釜中取出包含层压组合件的真空袋。然后从真空袋中取出所得的层压体。
采用层压方法1(E3-12)或层压方法2(E13-22)组装和层压以下表2中所述的12×12英寸(305×305mm)的太阳能电池模块。在适用的情况下，层1和2分别构成入射层和前片包封材料层，层4和5分别构成底片包封材料层和背衬层。
表2
Figure BPA00001233286300221
·ACR 1为20mil(0.51mm)厚的压花薄片，其由乙烯-甲基丙烯酸共聚物制成，所述乙烯-甲基丙烯酸共聚物包含18重量％的甲基丙烯酸聚合残基并具有2.5g/10min的熔融指数(190℃，ISO 1133，ASTM D1238)。
·FPF为得自DuPont的1.5mil(0.038mm)厚的经电晕表面处理的
Figure BPA00001233286300222
膜。
·玻璃1为
Figure BPA00001233286300223
玻璃，得自PPG Industries。
·玻璃2为2.5mm厚，经过退火的透明浮法玻璃板。
·玻璃3为3.0mm厚的
Figure BPA00001233286300224
阳光控制玻璃，得自PPGIndustries。
·PVB 1为15mil(0.38mm)厚的压花薄片，其由MFR为1.1g/10min(ASTM 1238；150，5kg，2mm孔口)的塑化聚(乙烯醇缩丁醛)制成。
·PVB 2为20mil(0.51mm)厚的压花薄片，其由MFR为1.2g/10min(ASTM 1238；150℃，5kg，2mm孔口)的塑化聚(乙烯醇缩丁醛)制成。
·PVB 3为30mil(0.76mm)厚的压花薄片，其由MFR为1.25g/10min(ASTM 1238；150℃，5kg，2mm孔口)的塑化聚(乙烯醇缩丁醛)制成。
·PVB 4为45mil(1.14mm)厚的压花薄片，其由MFR为1.15g/10min(ASTM 1238；150℃，5kg，2mm孔口)的塑化聚(乙烯醇缩丁醛)制成。
·太阳能电池1为10×10英寸(254×254mm)的a-Si基薄膜太阳能电池，其具有125μm厚的不锈钢基板(美国专利6,093,581，实施例1)。
·太阳能电池2为10×10英寸(254×254mm)的CIS基薄膜太阳能电池(美国专利6,353,042，第6栏，第19行)。
·太阳能电池3为10×10英寸(254×254mm)的CdTe基薄膜太阳能电池(美国专利6,353,042，第6栏，第49行)。
·太阳能电池4为硅太阳能电池，其由10×10英寸(254×254mm)的多晶EFG生长晶片制成(美国专利6,660,930，第7栏，第61行)。
·太阳能电池5为承载在12×12英寸(305×305mm)玻璃板上的薄膜太阳能电池(美国专利5,512,107、5,948,176、5,994,163、6,040,521、6,137,048和6,258,620)。

Claims (14)

1.太阳能电池模块，所述太阳能电池模块包含太阳能电池层和聚(乙烯醇缩丁醛)片，其中(a)所述太阳能电池层包含一个或多个电互连的太阳能电池；(b)所述太阳能电池层具有受光面和非受光面；(c)所述聚(乙烯醇缩丁醛)片具有根据ASTM 1238(150℃，5kg载荷，2mm孔口)测得的0.8至2g/10min的熔体流动速率(MFR)，并包含聚(乙烯醇缩丁醛)树脂和增塑剂；以及(d)所述聚(乙烯醇缩丁醛)片被层压在所述太阳能电池层两面中的一个面上。
2.权利要求1的太阳能电池模块，其中所述聚(乙烯醇缩丁醛)片具有1至1.7g/10min的MFR。
3.权利要求1或2的太阳能电池模块，其中所述聚(乙烯醇缩丁醛)片具有1.1至1.3g/10min的MFR。
4.权利要求1至3中任一项的太阳能电池模块，其中所述聚(乙烯醇缩丁醛)片具有0.25至1.52mm的厚度。
5.权利要求1至4中任一项的太阳能电池模块，其中所述聚(乙烯醇缩丁醛)片具有0.38至1.14mm的厚度。
6.权利要求1至5中任一项的太阳能电池模块，其中所述聚(乙烯醇缩丁醛)树脂具有30,000至600,000的重均分子量，并包含以聚乙烯醇(PVOH)计算的12至23重量％的羟基基团。
7.权利要求1至6中任一项的太阳能电池模块，其中所述聚(乙烯醇缩丁醛)树脂具有200,000至300,000的重均分子量，并包含以聚乙烯醇(PVOH)计算的15至19重量％的羟基基团。
8.权利要求1至7中任一项的太阳能电池模块，其中所述聚(乙烯醇缩丁醛)片包含按聚(乙烯醇缩丁醛)树脂的干重计每百份5至80份(pph)的增塑剂。
9.权利要求1至8中任一项的太阳能电池模块，其中所述聚(乙烯醇缩丁醛)片被直接层压在所述太阳能电池层上。
10.权利要求1至9中任一项的太阳能电池模块，所述太阳能电池模块还包含入射层和/或背衬层，其中所述入射层为所述模块的最外表层并且被布置在所述太阳能电池层的受光面上，并且其中所述背衬层为所述模块的最外表层并且被布置在所述太阳能电池层的非受光面上。
11.权利要求1至10中任一项的太阳能电池模块，其中所述太阳能电池为选自结晶硅(c-Si)和多晶硅(mc-Si)基太阳能电池的晶片基太阳能电池。
12.权利要求1至10中任一项的太阳能电池模块，其中所述太阳能电池为选自非晶硅(a-Si)、微晶硅(μc-Si)、碲化镉(CdTe)、铜铟硒化物(CIS)、铜铟/镓二硒化物(CIGS)、吸光染料、和有机半导体基太阳能电池的薄膜太阳能电池。
13.制备太阳能电池模块的方法，所述方法包括：(i)提供包含权利要求1至12中任一项所述的所有组件层的组合件，以及(ii)将所述组合件进行层压以形成所述太阳能电池模块。
14.权利要求13的方法，其中所述层压步骤是通过使所述组合件经受热和任选地真空或压力进行的。
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