CN102210028A - 太阳能电池组合件的制造 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及如下a)和b)用于制造太阳能电池组合件的用途，特别是用于制造太阳能电池组合件的集光器的用途，a)至少一种聚(甲基)丙烯酸烷基酯，和b)至少一种根据式(I)的化合物，其中基团R1和R2独立地代表具有1至20个碳原子的烷基或环烷基。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池组合件的制造，以及涉及相应的太阳能电池组合件。
背景技术
太阳能电池或光生伏打电池是将光中，特别是阳光中含有的辐射能直接转化成电能的电结构元件。这种转化的物理基础是光生伏打效应，该效应是内部光电效应的一个特殊情况。
图3是显示太阳能电池组合件的基本结构的横截面示意图。在图3中501表示光生伏打元件，502表示固定机构，503表示嵌板，和504表示后壁。阳光通过如下方式照射到光生伏打元件501的光敏表面：它穿透嵌板503和固定机构502，并且被转化成电能。从输出端子(未示出)输出所形成的电流。
所述光生伏打元件不能经受住极端的户外条件，因为它易于腐蚀并且非常易碎。因此它必须被适当的材料覆盖和保护。在大多数情况下，这通过使用合适的固定机构将所述光生伏打元件插入并层合在透明的耐候性嵌板，例如玻璃嵌板，和具有优异的防潮性和高的电阻的后壁之间而实现。
作为太阳能电池的固定机构经常使用聚乙烯醇缩丁醛和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)。特别地，可交联的EVA组合物在此表现出优异的性能，例如良好的耐热性、高的耐候性、高的透明性和良好的成本效益。
所述太阳能电池组合件应具有高耐性，因为希望它长时间在户外使用。因此，所述固定机构必须尤其具有优异的耐候性和高的耐热变形性。然而，当所述组合件长时间户外使用时，例如十年的时间，经常观察到所述固定机构的光诱导的和/或热诱导的降解，由此导致所述固定机构变黄和/或从所述光生伏打元件上剥落。所述固定机构变黄导致可利用的入射光的比例降低，结果导致更低的电效率。另外，从所述光生伏打元件上剥落使得湿气可以渗透入，这可能导致所述光生伏打元件自身的腐蚀或者在所述太阳能电池组合件中的金属部件的腐蚀，并且同样导致所述太阳能电池组合件效率变差。
尽管常规使用的EVA自身是良好的固定机构，但它们通过水解和/或热解而逐渐降解。随着时间流逝，通过热或湿气的作用释放出乙酸。这导致所述固定机构变黄，导致机械强度下降以及导致固定机构的粘附强度下降。另外，释放出的乙酸起到催化剂的作用并额外加速了降解。另外出现的问题是由乙酸腐蚀所述光生伏打元件和/或在所述太阳能电池组合件中的其它金属部件。
为了解决所述问题，欧洲专利申请EP 1 065 731 A2提出了如下太阳能电池组合件的用途，所述太阳能电池组合件包括光生伏打元件和聚合物固定机构，其中所述聚合物固定机构据称包含乙烯-丙烯酸酯-丙烯酸三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯三元共聚物、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和/或乙烯-甲基丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物。然而，这种类型的太阳能电池组合件具有有限的耐候性以及有效性。
现有技术还公开了通过使用合适的UV吸收剂改进丙烯酸系模塑组合物的耐候性。
例如，DE 103 11 641 A1描述了晒黑辅助装置
其包含聚甲基丙烯酸甲酯模塑件，该聚甲基丙烯酸甲酯模塑件包含0.005wt％至0.1wt％的根据式(I)的UV稳定剂
其中基团R1和R2独立地是具有1至20个碳原子的烷基或环烷基。
然而，从该公开文献中不能获得关于所述模塑件用于制造太阳能电池组合件的用途方面的指示。
DE 38 38 480 A1公开了甲基丙烯酸甲酯聚合物和甲基丙烯酸甲酯共聚物，其包含：
a)作为稳定剂以防光损害的草酰替苯胺化合物或2，2，6，6-四甲基哌啶化合物，和
b)阻燃的有机磷化合物。
然而，从该公开文献不能获得关于所述组合物用于制造太阳能电池组合件的用途方面的指示。
JP 2005-298748 A提供了由甲基丙烯酸系树脂组成的模塑件，并且这些优选包含100重量份的甲基丙烯酸系树脂，该甲基丙烯酸系树脂包含60至100wt％的甲基丙烯酸甲酯单元和0至40wt％的其它可共聚的乙烯基单体单元，和0.005-0.15wt％的2-(2-羟基-4-正辛基氧基苯基)-4，6-双(2，4-二甲基苯基)-1，3，5-三嗪和/或2-羟基-4-辛基氧基二苯甲酮。所述模塑件据称具有对于UV辐射显著的阻挡作用以及在340nm处具有至多20％的透明度和在380nm处至少70％的透明度，该透明度是对厚度范围为0.5至5mm的模塑件测量的。
所述模塑件据称特别用作照明用盖子。然而，从该公开文献中不能获得关于使用所述模塑件用于制造太阳能电池组合件方面的指示。
发明内容
因此，本发明的目的是提供减少太阳能电池的在长时间户外使用过程中，特别是在高温和/或高空气湿度下效率下降的可能性。为了这个目的，特别寻找如下方法，该方法用于实现优异的耐候性、尽可能高的耐热变形性和尽可能高的透光率，以及尽可能低的吸水率。另外希望尽可能低的促进腐蚀的物质，特别是酸的释放，以及尽可能强的对太阳能电池组合件的各种基础元件的粘附性。
具有本发明权利要求1的所有特征的模塑组合物的使用实现了所述目的，以及实现了其它的尽管没有明确提及但从引言中讨论的上下文是显而易见的目的。引用权利要求1的从属权利要求特别描述了本发明的有利的变体。还提供对于相应的太阳能电池组合件的保护。
通过如下a)和b)用于制造太阳能电池组合件，特别是用于制造太阳能电池组合件的集光器的用途，成功地以不可容易预见的方式，最大可能地防止太阳能电池的在长时间户外使用中，特别是在高温和/或高空气湿度下的效率降低：
a)至少一种聚(甲基)丙烯酸烷基酯，和
b)至少一种根据式(I)的化合物
其中基团R1和R2独立地是具有1至20个碳原子的烷基或环烷基。特别地，实现了优异的耐候性、非常高的耐热性和非常高的透光率，以及非常低的吸水率。另外，即使长时间的户外使用时也不释放促进腐蚀的物质，并且实现对太阳能电池组合件的各种基础元件的非常强的粘附作用。
在此提出的解决方案允许有效利用在可见光波长范围中的“可使用”的光。同时，不能用于产生电流的其它波长范围，特别是在UV区域中的波长范围，被有效吸收。通过所述的吸收增加了所述太阳能电池组合件的耐候性。通过所述吸收另外防止了起不利作用的对所述集光器的加热，而不必为此目的使用冷却元件，所述太阳能电池组合件的寿命得到延长，并且它们的总功率和效率得到增加。
通过本发明的实施方式特别给出如下优点：
获得了具有优异耐候性、耐热性和防潮性的太阳能电池组合件。甚至当所述组合件长时间暴露于户外条件时，也没有剥离发生。另外还改进了耐候性，因为甚至在高温和高湿下也没有酸释放。由于没有由酸导致的所述光生伏打元件的腐蚀发生，因此所述太阳能电池在长时间内保持持久的稳定的功率。
另外，使用的材料为，其耐候性、耐热变形性和防潮性是突出的，并且其具有优异的透光率，并且其允许制造非常好的太阳能电池组合件的那些。
附图说明
图1是本发明的优选太阳能电池组合件的横截面示意图。
图2a和2b分别是显示优选用于根据图1的太阳能电池组合件中的光生伏打元件的基本结构的横截面示意图，和所述光生伏打元件的光敏区域的俯视图。
图3是常规太阳能电池的横截面示意图。
附图标记
图1
101光生伏打元件
102固定机构
103嵌板
104固定机构
105后壁
图2a
201导电基底
202反射层
203光活性半导体层
204透明导电层
205集电极
206a线夹
206b线夹
207导电粘合剂膏
208导电膏或焊锡
图2b
201导电基底
202反射层
203光活性半导体层
204透明导电层
205集电极
206a线夹
206b线夹
207导电粘合剂膏
图3
501光生伏打元件
502固定机构
503嵌板
504后壁
发明详述
对于本发明而言，将如下a)和b)用于制造太阳能电池组合件：
a)至少一种聚(甲基)丙烯酸烷基酯，和
b)至少一种根据式(I)的化合物
其中基团R1和R2独立地是具有1至20个碳原子的烷基或环烷基。在此，这些组分可以共同在一个组合物中，例如在模塑组合物中以混合形式，用于制造所述太阳能电池组合件的共同元件，例如模塑件。然而，还可能的是，它们各自单独用于制造太阳能电池组合件的各个单个元件。
所述聚(甲基)丙烯酸烷基酯可以单独使用或者以多种不同的聚(甲基)丙烯酸烷基酯的混合物形式使用。所述聚(甲基)丙烯酸烷基酯还可以另外以共聚物的形式存在。
对于本发明而言，特别优选(甲基)丙烯酸C1-C18烷基酯的均聚物和共聚物，有利地是(甲基)丙烯酸C1-C10烷基酯的均聚物和共聚物，特别是(甲基)丙烯酸C1-C4烷基酯聚合物的均聚物和共聚物，其可以任选还包含与其不同的单体单元。
在此术语“(甲基)丙烯酸酯”意思不仅是甲基丙烯酸酯，例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯等，而且是指丙烯酸酯，例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯等，以及还有由这两种单体形成的混合物。
已经证明非常特别合适的是使用如下共聚物，该共聚物含有70wt％至99wt％的，特别是70wt％至90wt％的(甲基)丙烯酸C1-C10烷基酯。优选的甲基丙烯酸C1-C10烷基酯包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸庚酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸异辛酯和甲基丙烯酸乙基己酯、甲基丙烯酸壬酯、甲基丙烯酸癸酯，以及还有甲基丙烯酸环烷基酯，例如甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片基酯或甲基丙烯酸乙基环己酯。优选的丙烯酸C1-C10烷基酯包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸庚酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸癸酯和丙烯酸乙基己酯，以及还有丙烯酸环烷基酯，例如丙烯酸环己酯、丙烯酸异冰片基酯或丙烯酸乙基环己酯。
非常特别优选的共聚物包括80wt％至99wt％的甲基丙烯酸甲酯(MMA)单元，和1wt％至20wt％的，优选1wt％至5wt％的丙烯酸C1-C10烷基酯单元，特别是丙烯酸甲酯单元、丙烯酸乙酯单元和/或丙烯酸丁酯单元。在上下文中，已经证明非常特别合适的是使用可得自
GmbH公司的聚甲基丙烯酸甲酯PLEXIGLAS
7N。
所述聚(甲基)丙烯酸烷基酯可以通过自身已知的聚合方法制造，在此特别优选自由基聚合方法，特别是本体聚合方法、溶液聚合方法、悬浮聚合方法和乳液聚合方法。特别适合于这些目的的引发剂特别包括偶氮化合物，例如2，2′-偶氮二(异丁腈)或2，2′-偶氮二(2，4-二甲基戊腈)，氧化还原体系，例如如下物质的组合：叔胺与过氧化物或二亚硫酸钠和如下物质的过硫酸盐：钾、钠或铵，或者优选过氧化物(关于这一点，参见例如H.Rauch-Puntigam，Th.
″Acryl-und Methacrylverbindungen″[丙烯酸和甲基丙烯酸系化合物]，Springer，Heidelberg，1967，或Kirk-Othmer，Encyclopedia of Chemical Technology，第1卷，第386页及后续页，J.Wiley，New York，1978)。特别合适的过氧化物聚合引发剂的例子是过氧化二月桂酰、过辛酸叔丁酯、过异壬酸叔丁酯、过氧化二碳酸二环己酯、过氧化二苯甲酰和2，2-双(叔丁基过氧)丁烷。为了在聚合过程中以及在各个不同的聚合温度下保持自由基流恒定，也可以优选使用各种具有不同半衰期的聚合引发剂的混合物进行所述聚合，例如过氧化二月桂酰和2，2-双(叔丁基过氧)丁烷。所用的聚合引发剂的量通常为基于所述单体混合物计的0.01wt％至2wt％。
所述聚合反应可以连续进行，或者间歇进行。在所述聚合反应后，通过常规的离析和分离步骤，例如过滤、凝结和喷雾干燥，获得所述聚合物。
所述聚合物或共聚物的链长可以通过在分子量调节剂的存在下聚合所述单体或单体混合物而调节，所述分子量调节剂特别例如为对此已知的硫醇，例如正丁基硫醇、正十二烷基硫醇、2-巯基乙醇或巯基乙酸2-乙基己酯，季戊四醇四巯基乙酸酯；其中所述分子量调节剂的用量通常为基于所述单体或单体混合物计的0.05wt％至5wt％，优选0.1至2wt％和特别优选0.2wt％至1wt％(参见例如H.Rauch-Puntigam，Th.
″Acryl-und Methacrylverbindungen″[丙烯酸和甲基丙烯酸系化合物]，Springer，Heidelberg，1967；Houben-Weyl，Methoden der organischen Chemie[有机化学方法]，第XIV/1卷，第66页，Georg Thieme，Heidelberg，1961，或Kirk-Othmer，Encyclopedia of Chemical Technology，第1卷，第296页及后续页，J.Wiley，New York，1978)。特别优选正十二烷基硫醇用作分子量调节剂。
对于本发明而言，此外优选使用至少一种根据式(I)的化合物来制造所述太阳能电池组合件：
其中基团R1和R2独立地为具有1至20个碳原子，特别优选具有1至8个碳原子的烷基或环烷基。所述脂族基团优选是直链或支链的，并且可以具有取代基，例如卤素原子。
优选的烷基包括甲基、乙基、丙基、异丙基、1-丁基、2-丁基、2-甲基丙基、叔丁基、戊基、2-甲基丁基、1，1-二甲基丙基、己基、庚基、辛基、1，1，3，3-四甲基丁基、壬基、1-癸基、2-癸基、十一烷基、十二烷基、十五烷基和二十烷基基团。
优选的环烷基包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基和环辛基，其任选被支链或非支链的烷基取代。
特别优选使用式(II)的化合物
该化合物可以商品名Sanduvor VSU商购自Clariant和以商品名
Tinuvin 312商购自Ciba Geigy。
对于本发明而言，有时可能有利的是额外使用本领域技术人员公知的助剂。优选外部润滑剂、抗氧化剂、阻燃剂、另外的UV稳定剂、流动助剂、用于屏蔽电磁辐射的金属添加剂、抗静电剂、脱模剂、染料、颜料、粘附促进剂、气候老化稳定剂、增塑剂、填料及类似物。
对于本发明特别优选的实施方案而言，使用至少一种空间位阻胺，由此进一步改进耐候性。长时间暴露于户外条件的材料的变黄或降解可以进一步降低。
特别优选的空间位阻胺包括琥珀酸二甲酯-1-(2-羟基乙基)-4-羟基-2，2，6，6-四甲基哌嗪缩聚物、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)亚氨基}六亚甲基{(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基}]、N，N′-双(3-氨基丙基)乙二胺-2，4-双[N-丁基-N-(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-6-氯-1，3，5-三嗪缩合物、癸二酸双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)酯和2-(3，5-二-叔-4-羟基苄基)-2-正丁基丙二酸双(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)酯。
另外，使用硅烷粘附促进剂或使用有机钛化合物已经证明非常特别合适，由此进一步改进对无机材料的粘合性。
合适的硅烷粘附促进剂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-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、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-巯基丙基三甲氧基硅烷和γ-氯丙基三甲氧基硅烷。
所述聚(甲基)丙烯酸烷基酯和根据式(I)的化合物的相对比例原则上可以自由选择。
它们有利地在共同的模塑组合物内存在。特别优选的模塑组合物包括，在每种情况下基于它们总重量计：
a)90wt％至99.999wt％的聚(甲基)丙烯酸烷基酯，和
b)0.001wt％至0.03wt％的根据式(I)的化合物。
根据从文献中已知的方法可将所述化合物并入共同的模塑组合物中，例如通过在相对高的温度下进一步加工之前与所述聚合物混合，通过在聚合物加工过程中添加到所述聚合物的熔体中或通过添加到悬浮的或溶解的聚合物中。它们还可以任选已经被添加到用于制造所述聚合物的原料中，并且它们甚至在其它常规光稳定剂和热稳定剂、氧化剂和还原剂等的存在下也不会丧失它们的吸收能力。
特别优选用于本发明目的的模塑组合物的软化点不低于80℃(维卡软化点VET(ISO 306-B50))。因此其特别适合作为用于太阳能电池组合件的固定机构，因为甚至当所述组合件在使用过程中暴露于高温时它也不开始发生蠕变。
特别有利的模塑组合物还有，具有相对高的总透光率的那些，并且以此方式，特别是当所述模塑组合物用作太阳能电池组合件中的固定机构时，防止了在可能由在所述固定机构中的光损耗导致的太阳能电池的功率降低。总的透光率在波长范围为400nm至小于500nm内优选为至少90％。总的透光率在波长范围为500nm至小于1000nm内优选为至少80％(借助于得自Perkin Elmer公司的λ19分光光度计测量)。
另外有利的模塑组合物还有那些耗散电阻为1至500kΩxcm2的那些。这最可能地避免了由于短路引起的所述太阳能电池的功率降低。
包含所述组分的模塑组合物特别适合作为用于太阳能电池组合件的紧固机构。它们另外优选用于制造所谓的集光器。这些是如下构件，其以高效率在尽可能小的面积上集光，这样实现高的照射强度。在此不需要产生光源的图像。
用于本发明的目的的特别有利的集光器是会聚透镜，其收集平行入射的光并将其在焦平面中聚焦。在此，特别是平行于光轴入射的光被聚焦在焦点处。
会聚透镜可以是两面凸的(两侧向外隆起)，平凸的(一侧平面，一侧凸起)或凹凸的(一侧向内隆起，一侧向外隆起，其中凸起侧优选具有比凹入侧更大的曲率)。根据本发明特别优选的会聚透镜包括至少一个凸起区域，其中平凸结构已经证明是非常特别有利的。
对于本发明的一个特别优选的实施方案而言，所述集光器具有菲涅耳透镜的结构。其是由于所用的构造原理一般导致重量和体积降低的光学透镜，这尤其在具有短焦距的大透镜的情况下起作用。
在菲涅耳透镜的情况下体积的减小通过分成环形区域而发生。在所述区域的每一个中厚度被减小，使得所述透镜包含一系列环形阶梯。由于光仅在所述透镜的表面处折射，折射角不取决于厚度，而仅取决于在透镜的两个表面之间的角度。因此所述透镜保持其焦距，尽管阶梯结构损害了图像质量。本发明的一个第一特别优选的实施方案中，使用关于光轴的旋转对称的具有菲涅尔结构的透镜。它们将在一个方向的光聚焦到一个点上。
对于本发明的另一个特别优选的实施方案而言，使用具有菲涅耳结构的线性透镜，其将光聚焦在一个平面内。
所述太阳能电池组合件在其它方面可以具有自身已知的结构。其优选包括至少一个光生伏打元件，该光生伏打元件有利地插入和层合在嵌板和后壁之间，其中所述嵌板和所述后壁已经有利地各自被固定机构固定在所述光生伏打元件上。在此所述太阳能电池组合件，特别是所述嵌板、后壁和/或固定机构，优选包括根据本发明使用的组分，即所述聚(甲基)丙烯酸烷基酯和根据式(I)的化合物。
对于本发明的另一个非常特别优选的实施方案而言，所述太阳能电池组合件包括
a)至少一个光生伏打元件，
b)至少一个集光器，该集光器包含至少一种聚(甲基)丙烯酸烷基酯，和
c)至少一个透明嵌板，该嵌板包含至少一种根据式(I)的化合物。
太阳能电池组合件的一个特别有利的结构在下文中附带参照图1至2B进行描述。
根据本发明的太阳能电池组合件优选包括光生伏打元件101，嵌板103，其覆盖所述光生伏打元件101的正面，位于所述光生伏打元件101和所述嵌板103之间的第一固定机构102，，后壁105，其覆盖所述光生伏打元件101的背侧104，和第二固定机构104，其位于所述所述光生伏打元件101和所述后壁105之间。
所述光生伏打元件优选包括在作为第一电极的导电基材上的光活性半导体层，其用于转化光，和在其上形成的作为第二电极的透明的导电层。
所述导电基材在上下文中优选包括不锈钢，由此进一步改进所述固定机构对所述基材的粘附强度。
优选在所述光生伏打元件的光敏侧上，形成包含铜和/或银作为成分的集电极，并且优选包含至少一种根据式(I)的化合物的聚(甲基)丙烯酸烷基酯优选与所述集电极接触。
所述光生伏打元件的光敏表面有利地被聚(甲基)丙烯酸烷基酯覆盖，该聚(甲基)丙烯酸烷基酯优选包括至少一种根据式(I)的化合物，并且然后优选将薄的氟化物聚合物膜作为最外侧层布置于其上。
所述第一固定机构102希望通过覆盖所述元件101的光敏表面的不平整性而保护所述光生伏打元件101以免受外部作用。其还用于将所述嵌板103粘接到所述元件101上。因此，其除了高的透明性外，希望还具有高的耐候性、高的粘合性和高的耐热性。其另外还希望表现出低的水吸收性以及希望不释放酸。为了满足这些希望，优选使用聚(甲基)丙烯酸烷基酯作为第一固定机构，该聚(甲基)丙烯酸烷基酯优选包括至少一种根据式(I)的化合物。
为了最小化到达所述光生伏打元件101的光量的降低，所述第一固定机构102在400nm至800nm的可见光波长范围内的透光率优选为至少80％，特别优选在400nm至小于500nm的波长范围内至少90％(借助于得自Perkin Elmer公司的λ19分光光度计测量)。为了有利于从空气中光的入射，其还优选具有1.1至2.0的折射率，有利地1.1至1.6的折射率(根据ISO489测量)。
使用第二固定机构104以保护所述光生伏打元件101以免受外部作用，这通过覆盖在所述元件101的背侧上的不平整处而实现。其还用于将后壁105粘接到元件101上。因此，所述第二固定机构如所述第一固定机构那样应具有高的耐候性、高的粘附性和高的耐热性。因此优选使用聚(甲基)丙烯酸烷基酯也作为第二固定机构，所述聚(甲基)丙烯酸烷基酯优选包含至少一种根据式(I)的化合物。优选使用相同的材料既用于所述第一固定机构，又用于第二固定机构。然而，由于透明性是任选的，因此如果需要，可以向所述第二固定机构中添加填料，例如有机氧化物，以进一步改进耐候性和机械性能，或者可以添加颜料，以将其着色。
所用的光生伏打元件101优选包含已知的元件，特别是单晶硅电池，多晶硅电池，无定形硅和微晶硅，如其也被用于薄层硅电池那样。另外，铜-铟-硒化物化合物和半导体化合物也是特别合适的。
图2a和2b显示了优选光生伏打元件的示意框图。图2a是光生伏打元件的横截面示意图，而图2b是光生伏打元件的示意性俯视图。在这些图中，附图标记201指示导电基底，202指示在背侧上的反射层，203指示光活性半导体层，204指示透明导电层，205指示集电极，206a和206b指线夹，和207和208指示导电粘合剂膏或导电膏。
导电基材201不仅用作所述光生伏打元件的基材，而且也用作第二电极。导电基材201的材料优选包括硅、钽、钼、钨、不锈钢、铝、铜、钛、碳箔、镀铅的钢板、具有在其上的导电层的树脂膜和/或陶瓷。
在导电基材201上，优选设置金属层，金属氧化物层，或者二者，作为在所述背侧上的反射层202。所述金属层优选包括Ti、Cr、Mo、B、Al、Ag和/或Ni，而所述金属氧化物层优选包含ZnO、TiO2和SnO2。所述金属层和所述金属氧化物层有利地通过气相沉积，通过加热或通过电子束或通过溅射形成。
所述光活性半导体层203用于实施所述光电转化过程。在上下文中，优选的材料是具有pn结的多晶硅，由无定形硅组成的Pin结类型，由微晶硅和半导体化合物组成的Pin结类型，特别是CuInSe2、CuInS2、GaAs、CdS/Cu2S、CdS/CdTe、CdS/InP和CdTe/Cu2Te。此处特别优选使用由无定形硅组成的Pin结类型。
光活性半导体层的制造优选通过如下方式进行：将熔融的硅成型为膜片，或者在多晶硅的情况下通过无定形硅的热处理，或者在无定形硅和微晶硅的情况下借助于使用硅烷气体作为原料进行等离子体气相沉积，或者在半导体化合物的情况下通过离子镀，离子束沉积，真空蒸发、溅射或电镀。
透明导电层204用作所述太阳能电池的上电极。其优选包括In2O3、SnO2、In2O3-SnO2(ITO)、ZnO、TiO2、Cd2SnO4或已经掺杂有高浓度的杂质的结晶半导体层。其可以通过电阻加热汽化渗镀、溅射、喷雾、气相沉积或通过杂质的扩散而形成。
此外，在其上已经形成所述透明导电层204的光生伏打元件中，可能部分地由于导电基材201的表面的不平整性和/或由于在形成所述光活性半导体层的时间点处的非均匀性而导致所述导电基材和透明导电层发生短路。在此情况下与输出电压成比例地发生大的电流损失。这意味着泄漏电阻(分流电阻)低。因此理想的是消除所述短路以及在形成所述透明导电层之后使所述光生伏打元件经历除去缺陷的处理。专利US 4,729,970中详细描述了这种类型的处理。通过所述的处理将所述光生伏打元件的分流电阻调节到1至500kΩxcm2，优选10至500kΩxcm2。
所述集电极(栅格)可以形成在透明导电层204上。其优选采取栅格的形式、梳形件的形式、线的形式等，以有效收集电流。形成集电极205的材料的优选例子是Ti、Cr、Mo、W、Al、Ag、Ni、Cu、Sn或导电膏，其被称为银膏。
集电极205优选通过如下方式形成：使用掩盖图案的溅射，通过电阻加热、通过气相沉积、通过包括如下步骤的方法：在整个层上通过气体沉积形成金属膜和通过蚀刻去除所述膜的非所需部分，通过如下方法，该方法中使用光化学气相沉积形成栅电极图案；通过包括如下步骤的方法：形成所述栅电极的负性的掩盖图案并镀所述图案化的表面，通过如下方法，其中导电膏通过印刷施加，或通过如下方法，其中将金属线焊接到经印刷的导电膏上。所用的导电膏优选是粘结剂聚合物，其中以细粉末形式分散有银、金、铜、镍、碳或类似物。所述粘结剂聚合物优选包括聚酯树脂、乙氧基树脂、丙烯酸系树脂、醇酸树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、橡胶、聚氨酯树脂和/或酚醛树脂。
最后，分接端206优选被固定在导电基材201上或者固定在集电极205上，以分接电动势。优选如下实现分接端206固定在所述导电基材上，即将金属体例如铜凸起部通过点焊或钎焊而固定在导电基材上，而所述分接端优选通过使用导电膏或焊锡207和208将金属体与所述集电极电连接，而实现固定到集电极上。
所述光生伏打元件可以根据希望的电压或电流强度以串联或并联形式连接。此外，所述电压或电流强度可以通过将所述光生伏打元件插入到绝缘基材中而被控制。
在图1中的嵌板103应具有尽可能高的耐候性，尽可能好的防污作用和尽可能大的机械强度，因为其是所述太阳能电池组合件的最外层。另外，其应确保所述太阳能电池组合件在户外使用中的长时间可靠性。可适合用于本发明目的的嵌板包括(增强的)玻璃膜片和氟化物聚合物膜。优选使用的玻璃膜片是具有高的透光率的玻璃膜片。合适的氟化物聚合物膜片特别包括四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、聚氟乙烯树脂(PVF)、聚偏二氟乙烯树脂(PVDF)、四氟乙烯树脂(TFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)和三氟氯乙烯(CTFE)。聚偏二氟乙烯树脂在耐候性方面是特别合适的，而四氟乙烯-乙烯共聚物在耐候性和机械强度的组合方面是特别有利的。为了改进所述氟化物聚合物膜片和所述固定机构之间的粘附作用，理想的是将所述膜片经历电晕处理或等离子体处理。此外，还优选使用拉伸的膜片，以进一步改进机械强度。
对于本发明的一个特别优选的实施方案，所述嵌板包括至少一种聚(甲基)丙烯酸烷基酯，该聚(甲基)丙烯酸烷基酯优选进一步包含至少一种根据式(I)的化合物。
所述嵌板另外优选是集光器，其将光以高效率集中在所述光生伏打元件上，这样实现高的照射强度。特别优选会聚透镜，其收集平行入射的光并将其聚焦在焦平面内。在此，尤其将平行于光轴入射的光聚焦在焦点处。
所述会聚透镜可以是两面凸的，平凸的或凹凸的。然而，特别优选平凸结构。所述嵌板另外优选具有菲涅耳透镜的结构。
后壁105用于在光生伏打元件101和周围环境之间的电绝缘，并且用于改进耐候性，以及起到增强材料的作用。其优选由确保足够电绝缘性能，具有优异的长期稳定性，并且可以抵御热膨胀和热收缩，并且其是柔性的材料组成。特别适合于这些目的的材料包括尼龙膜片、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜片和聚氟乙烯膜片。如果需要防潮性，则优选使用铝层压的聚氟乙烯膜片、铝涂覆的PET膜片、氧化硅涂覆的PET膜片。此外可以通过如下方式改进所述组合件的耐火性：通过使用膜片层压的电镀铁箔或由不锈钢组成的箔作为后壁。
对于本发明的一个特别优选的实施方案而言，所述后壁包括至少一种聚(甲基)丙烯酸烷基酯，该聚(甲基)丙烯酸烷基酯优选进一步优选包含至少一种根据式(I)的化合物。
在所述后壁的外表面上可以固定支撑板，以进一步改进所述太阳能电池组合件的机械强度，或者防止由温度改变引起的后壁的胀形和挠曲。特别优选的后壁是不锈钢片材，塑料片材和FRP(纤维增强的塑料)片材。还可以将构造材料固定在所述后嵌板上。
这种类型的太阳能电池组合件可以以自身已知的方式制造。然而，下文描述的实施方式是特别有利的。
为了使用所述固定机构覆盖所述光生伏打元件，优选采用其中热熔融所述固定机构并将其通过狭缝挤出以形成膜片的方法，该膜片然后被热固定在所述元件上。该固定机构膜片优选被引入到所述元件和所述嵌板之间和所述元件和后壁之间，并然后固化。
所述热固化过程可以采用已知的方法实施，所述方法例如真空层合和辊层合。
本发明的太阳能电池组合件的操作温度优选为最高至80℃或更高，在此尤其在高温下可有效利用本发明的材料的耐热效果。
Claims (16)
1.如下a)和b)用于制造太阳能电池组合件的用途，
a)至少一种聚(甲基)丙烯酸烷基酯，和
b)至少一种根据式(I)的化合物，
其中基团R1和R2独立地是具有1至20个碳原子的烷基或环烷基。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于所述模塑组合物包含至少一种(甲基)丙烯酸C1-C18烷基酯均聚物或共聚物。
3.根据权利要求2所述的用途，其特征在于所述模塑组合物包含至少一种共聚物，该共聚物包含80wt％至99wt％的甲基丙烯酸甲酯单元和1wt％至20wt％的丙烯酸C1-C10烷基酯单元。
4.根据权利要求3所述的用途，其特征在于所述共聚物包含丙烯酸甲酯单元和/或丙烯酸乙酯单元。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的用途，其特征在于使用式(I)化合物，其中基团R1和R2独立地是具有1至8个碳原子的烷基或环烷基。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的用途，其特征在于使用式(I)化合物，其中基团R1和R2是甲基、乙基、丙基、异丙基、1-丁基、2-丁基、2-甲基丙基、叔丁基、戊基、2-甲基丁基、1，1-二甲基丙基、己基、庚基、辛基、1，1，3，3-四甲基丁基、壬基、1-癸基、2-癸基、十一烷基、十二烷基、十五烷基或二十烷基。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的用途，其特征在于使用式(I)的化合物，其中基团R1和R2是任选被支链或非支链烷基取代的环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基或环辛基。
8.根据前述权利要求中至少一项所述的用途，其特征在于使用式(II)的化合物
9.太阳能电池组合件，其包含模塑件，该模塑件包含
a)至少一种聚(甲基)丙烯酸烷基酯，和
b)至少一种根据式(I)的化合物，
其中基团R1和R2独立地是具有1至20个碳原子的烷基或环烷基。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池组合件，其特征在于所述模塑件是集光器。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池组合件，其特征在于所述模塑件是会聚透镜。
12.根据权利要求11所述的太阳能电池组合件，其特征在于所述会聚透镜包含凸面区域。
13.根据权利要求12所述的太阳能电池组合件，其特征在于所述会聚透镜具有平凸结构。
14.根据权利要求13所述的太阳能电池组合件，其特征在于所述会聚透镜是菲涅耳透镜。
15.根据权利要求10至14中至少一项所述的太阳能电池组合件，其特征在于该太阳能电池组合件还包括光生伏打元件。
16.太阳能电池组合件，其包括
a)至少一个光生伏打元件，
b)至少一个会聚透镜，该会聚透镜包含至少一种聚(甲基)丙烯酸烷基酯，和
c)至少一个透明嵌板，该透明嵌板包含至少一种根据式(I)的化合物
其中基团R1和R2独立地是具有1至20个碳原子的烷基或环烷基。
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