CN103608927B - 柔性光伏制品 - Google Patents

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Abstract

本发明是用于光伏系统的具有出色的环境屏障和机械保护的柔性光伏制品。所述制品包含在顶侧应力消除层之下的包含柔性薄膜玻璃的顶侧保护层和在所述光伏电池的相反侧上的背侧应力消除层。

Description

柔性光伏制品
技术领域
本发明总的涉及光伏制品，具体涉及具有良好的环境稳固性的柔性光伏制品。
背景技术
光伏器件或模块通常包含一个或多个太阳能电池，所述太阳能电池受到前侧（光接触太阳能电池的侧）和背侧上的屏障材料保护。这些屏障提供了对有害组分侵入所述器件的抗性。例如，一些光伏电池部件由于它们的性能对水分或氧分子的高度敏感性而可能需要针对这些分子的保护。通常期望选择可以对电池的活性部分和电学互连系统提供针对环境或机械应力如冲击（例如冰雹）的充分保护的屏障材料。
因为光伏器件或模块的前侧必须透明，并且也更可能易受冲击，所以对于前侧屏障材料和其他前侧部件可以是什么材料有额外的限制。包括比较厚的玻璃片的前侧屏障提供对水和氧的出色屏障，并且也可以选自可以经受冲击的玻璃。然而这种比较厚的玻璃将使得所述器件或模块相对刚性。因此，可能减少了利用某些柔性薄膜光伏材料的益处。
行业中一直在努力寻找提供对水分敏感性光伏电池系统所需的适当耐湿性、同时还提供期望的机械保护的透明柔性材料。已经提出厚度在10-500微米范围内的很薄的柔性玻璃（后面称为“微玻璃（microglass）”）作为柔性顶部屏障层。然而，认识到这些材料本身容易因冲击而破裂或损伤。
用于光伏电池封装的先前尝试的例子是U.S.2005/0178428、WO2010/019829和美国申请序列号12/963172（到本申请提交日为止尚未公布）。
因此，仍然希望一种光伏器件系统，它提供柔性模块，同时还为光伏电池提供良好的环境和机械保护。
发明内容
为了提供更好保护的电池组件，本发明人已经发现一种新的光伏制品，它将柔性光伏器件的益处与良好的水分和氧屏障相结合，同时提供了改进的机械保护。具体地，本发明人已经发现，即使在保护性微玻璃没有明显损伤时，光伏电池也可能被冲击所损伤。意外地，本发明人发现，柔性载体、柔性光伏系统和顶部屏障的光伏叠层可以通过使用微玻璃片和在所述微玻璃上方较低模量的应力消除层二者作为顶部屏障的部分、并且在所述柔性光伏系统和所述柔性载体之间使用较高模量的应力消除层而使得对于冲击损伤具有更高抗性。在光伏元件背侧上添加应力消除层导致顶部屏障的更高抗体和机械强度尤其令人惊讶。
因此，根据一个方面，本发明是光伏制品，其包含：
a）柔性背侧载体，
b）粘附于所述柔性背侧载体的柔性背侧应力消除层，其中所述背侧应力消除层的弹性模量在107至1010Pa范围内，
c）与所述柔性背侧载体相反的粘附于所述背侧应力消除层的柔性光伏系统，
d）与所述背侧应力消除层相反的粘附于所述柔性光伏系统的微玻璃片，和
e）粘附于所述微玻璃片的柔性顶侧应力消除层，其中所述柔性顶侧应力消除层的弹性模量在104至108Pa范围内。
弹性模量通过ASTMD882（2010）方法测量，除非另有说明。
附图说明
图1是对比光伏制品叠层的示意图。
图2是本发明光伏制品的一种示例性实施方式的示意图（不按比例）。
图3是本发明光伏制品的一种示例性实施方式的示意图（不按比例）。
具体实施方式
图1显示了本发明范围以外的对比光伏制品1。这种制品具有柔性衬底11，显示为具有顶部部分4、粘合剂层5和底部部分6。所述制品具有位于两个密封剂或粘合剂层2和3之间的柔性电池12。所述制品具有微玻璃顶部屏障13，它通过粘合剂7粘附于支撑和保护所述微玻璃的聚合物层15。通常是含氟聚合物的顶层（topcoatlayer）14证明对所述电池提供一些附加的保护。
在本发明范围内的光伏制品显示在图2和3中。
具体地，图2显示了光伏制品10a，它具有柔性衬底11、背侧应力消除层17、柔性光伏电池12、所述光伏电池上方的微玻璃保护层13、顶侧应力消除层16和任选的顶层14。该图中显示了任选的粘合剂或密封剂层2、7、8和9。
图3显示了类似的制品，但添加了任选的附加顶侧保护层18。
柔性载体
背侧载体11可以是单层或可以是多层。背侧载体11是柔性的，并针对可能对电池有害的环境成分例如水或氧的侵入提供屏障。屏障性能的关键性能标准是：（i）水蒸汽传递速率不大于0.005g/m2-天，更优选不大于0.001g/m2-天，并最优选不大于0.0005g/m2-天，（ii）氧传递速率<10-9cm3/m2-天-Pa。所述背侧载体还必需防止电池12漏电。因此，如果所述载体是金属膜或箔，在所述电池和所述金属箔之间需要介电隔片。这可以是粘合剂层，但最理想的是厚度为10至500微米的聚合物膜。
多种材料可以用于柔性载体11，例如涂层的或未涂层的金属箔、包含聚合物和无机材料如氧化铝或二氧化硅的多层膜等等。也可以使用单独的聚合材料、聚合物纳米粒子纳米复合材料及其他聚合物复合材料，只要它们提供充分的环境屏障即可。
经常如图1、2和3所示，载体11可以是具有金属层和聚合物层的多层部件，其中至少一个聚合物层可以充当介电隔片。在这类载体中优选的金属是铝，但可以使用其它金属例如钢、不锈钢、铜或其组合。箔的厚度应该在10-1000μm之间，优选50-200μm之间。这种载体中的介电隔片可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、乙烯乙酸乙烯酯（EVA）、含氟聚合物例如聚氟乙烯（PVF）、聚偏氟乙烯（PVDF）、乙烯四氟乙烯共聚物（ETFE）、氟化乙烯丙烯共聚物（FEP）、乙烯氟化乙烯-丙烯共聚物（EFEP）或其组合的膜构成。所述隔片的总厚度应该在10-500μm之间，优选100-300μm之间。介电隔片的关键性能标准是它应该经得起至少500V、优选4000V的电压。
根据如图1-3所示的一种实施方式，所述衬底的顶部部分4提供主要屏障性质。例如，可以使用具有金属和聚合物的多层膜，例如来自Madico的ProtektTM膜，它包含：含EVA、透明聚酯、铝箔、专有含氟聚合物涂层和专有层压粘合剂的多层结构。EVA层厚约100微米；透明聚酯层厚约75微米；铝箔层厚约50微米；和专有Protekt涂层厚约13微米。另一种合适的材料是ProtektTMTFBHD膜（来自Madico），它包括多层结构，所述多层结构包含EVA、透明聚酯、铝箔、专有含氟聚合物涂层和专有层压粘合剂。EVA层厚约100微米；透明聚酯层厚约250微米；铝箔层厚约50微米；和专有Protekt涂层厚约13微米。
任选地，可以向上面描述的顶部部分4添加柔性聚合物层6，以提供穿刺抗性。这种聚合物可以包含热塑性烯烃材料、热塑性弹性体、烯烃嵌段共聚物（“OBC”）、天然橡胶、合成橡胶、聚氯乙烯及其他弹性和塑性(plastomeric)材料。该层6可以是至少部分不透水分的，且厚度范围从约0.25mm至10.0mm，更优选约0.5mm至2.0mm，并最优选0.8mm至1.2mm。优选该层表现出断裂伸长率为约20%或更高(通过ASTMD882方法测量)；拉伸强度约10MPa或更高(通过ASTMD882方法测量)；和撕裂强度约35kN/m或更高(按Graves法测量)。
在柔性衬底11的优选实施方式中，两个主要部件4和6没有充分地彼此粘附是可能的。在那样的情况下，可能需要粘合剂层5。合适的粘合剂包括EVA（乙烯-乙酸乙烯酯）、热塑性聚烯烃、含硅烷的聚烯烃、聚乙烯醇缩丁醛（PVB）、聚氨酯、离聚物、硅基聚合物或类似的材料、硅烷接枝的聚烯烃、具有含硅烷单体的聚烯烃共聚物、EVA、聚(乙烯醇缩丁醛)、离聚物、硅氧烷、热塑性氨基甲酸酯、环氧树脂、丙烯酸树酯、氨基甲酸酯丙烯酸树酯、含氟弹性体及其组合。已经发现，含硅烷共聚单体或官能团的聚烯烃，例如可作为DNPZ68从DaiNipponPrinting获得的，特别有用。该粘合剂的优选厚度范围从约0.1mm至1.0mm，更优选约0.2mm至0.8mm，并最优选约0.25mm至0.5mm。
背侧应力消除层
背侧应力消除层17的弹性模量在107至1010Pa范围内，优选在108至5x109Pa范围内。另外，所述层优选可以具有至少10%、优选至少25%的断裂伸长率（断裂伸长率根据ASTMD882（2010）方法测量，除非另有说明）。该层的厚度优选至少0.05mm，更优选至少0.15mm，并且不超过1.5mm，更优选不超过0.75mm。该层与所述光伏电池背侧的粘合强度优选至少>1.5N/mm，更优选>2.0N/mm。如果粘合强度不够，那么在所述聚合物和所述太阳能电池之间可以使用下面描述的粘合剂8。所述聚合物与背衬层的粘合强度优选至少1.5N/mm，更优选至少2.0N/mm。如果粘合强度不够，那么在所述聚合物和所述背衬层之间可以使用下面描述的粘合剂9。所述背侧应力消除层的热膨胀系数优选小于120ppm/℃，更优选小于80ppm/℃，更优选小于60ppm/℃，甚至更优选小于30ppm/℃。根据一些实施方式，所述背侧应力消除层可以是熔点或玻璃化转变温度高于120C、或更优选高于150C的聚合物的膜。
粘合强度可以通过利用180度剥离试验测量。对本发明来说，所述180度剥离试验在环境压力（例如101kPa）下按照在此的描述进行以测量粘合强度。提供测试层压板。测量测试层压板的宽度。将所述测试层压板以每分钟2英寸（51mm）的负载速率加载到Instron仪器5581中。在24℃和50%相对湿度下进行试验。观察到稳定的剥离区域之后（通常在加载约2英寸测验层压板之后）停止试验。测定剥离负荷。重复4次。粘合强度报告为剥离负荷与测试层压板宽度比率的5次运行的宽度归一化平均值，用牛顿/毫米表示。
背侧应力消除层17可以由多种材料构成，所述材料是聚(对苯二甲酸乙二醇酯)（PET）、聚(甲基丙烯酸甲酯)（PMMA）、聚酰胺-酰亚胺、丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物、乙酸纤维素、聚(氟乙烯)、无定形尼龙、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)、聚(萘二甲酸乙二醇酯)、聚酰亚胺、聚缩醛、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、乙烯氯代三氟乙烯共聚物（ECTFE）、聚(偏氟乙烯)、聚(醚醚酮)、聚(醚砜)、聚(醚酰亚胺)、聚碳酸酯、聚苯硫醚、乙烯乙烯基醇共聚物（EVOH）、环烯烃聚合物、环烯烃共聚物、芳族含氟聚芳酯离聚物、环氧树脂、聚氨酯或其组合。其它可能的材料包括金属、玻璃纤维强化材料、由聚合物和无机材料聚合物/纳米粒子纳米复合材料构成的多层及其他聚合物复合材料。
粘合剂8优选特征在于与背侧应力消除层17和光伏电池12的背侧二者的粘合强度为至少1.5N/mm，更优选至少2.0N/mm。粘合剂8的撕裂强度优选至少10N/mm，更优选至少20N/mm（撕裂强度根据Graves法测量，除非另有说明）。粘合剂8的厚度优选在0.025mm至0.75mm的范围内。
粘合剂9优选其特征在于与背侧应力消除层17和柔性载体11的顶侧二者的粘合强度为至少1.5N/mm，更优选至少2.0N/mm。粘合剂9的撕裂强度优选至少10N/mm，更优选至少20N/mm。粘合剂9的厚度优选在0.025mm至0.75mm的范围内。用作粘合剂8或9的合适的材料例子包括硅烷接枝的聚烯烃、具有含硅烷单体的聚烯烃共聚物、EVA、聚(乙烯醇缩丁醛)、离聚物、硅氧烷、热塑性氨基甲酸酯、环氧树脂、丙烯酸树酯、氨基甲酸酯丙烯酸树酯、含氟弹性体及其组合。
光伏系统
可用于本发明的光伏电池或互连光伏电池的系统优选是柔性的光伏电池或互连系统。这类系统的例子包括铜硫属化物基电池、砷化镓基非晶硅等等。本发明对于可能对水分和其它环境条件敏感的柔性薄膜光伏电池特别有用。所述电池通常具有将光能转换为电的吸收剂和用于收集或传输电流的背侧和前侧电极的电连接系统。铜硫属化物电池例如铜铟硒化物或铜铟硫化物、铜铟镓硒化物或铜铟镓硫化物等是特别优选的。所述电池优选在前侧和背侧上可具有密封剂层2和8，二者保护电池并改善它与相邻层的粘附。层8如上所述。
层2优选特征在于与光伏电池12的前侧的粘合强度为至少1.5N/mm，更优选至少2.0N/mm。透光率>80%，优选>85%并且甚至更优选>90%。该层的厚度优选至少0.25mm，更优选至少0.75mm，并且优选不超过2.50mm，更优选不超过1.50mm。
用于层2中的合适材料的例子包括硅烷接枝的聚烯烃、具有含硅烷单体的聚烯烃共聚物、乙烯乙酸乙烯酯（EVA）、聚(乙烯醇缩丁醛)、热塑性聚氨酯弹性体、离聚物、聚丙烯酸酯、硅橡胶或其组合。
微玻璃
微玻璃13是柔性的薄膜玻璃。根据一种实施方式，玻璃必须足够柔性以使得包括所述玻璃层的光伏制品可卷绕在最小直径为1米、更优选最小直径0.5米和最优选最小直径0.3米的芯上。所述薄膜玻璃优选在25cm或更小、更优选15cm或更小的弯曲半径下，弯曲应力小于100MPa、更优选小于50MPa。
所述玻璃层包含的材料例如常规玻璃、太阳能玻璃、低含铁量的高透光玻璃、标准含铁量的标准透光玻璃、防眩光抛光玻璃、具有斑点表面的玻璃、完全钢化玻璃、热强化玻璃、退火玻璃或其组合。特别地，柔性薄玻璃或微片硼硅酸盐玻璃是优选的。柔性玻璃是为了强度将B2O3添加到SiO2网络中的硼硅酸盐玻璃。实例是Corning0211微片硼硅酸盐玻璃，来自CorningInc.（美国）。它的密度是2.5g/cm3，折射率是1.5，并且它的线性热膨涨系数（CTE）是73.8x10-7/℃。这种玻璃通过拉制法生产。另一个实例是具有低碱离子水平的SchottD263TM，来自SchottGlass（德国）。微玻璃优选不薄于0.01mm，更优选不薄于0.03mm，并且最优选不薄于0.05mm。微玻璃可具有小于0.75mm的厚度，更优选厚度低于0.5mm并且最优选低于0.3mm。
前侧应力消除层
前侧应力消除层16的弹性模量在104至108Pa范围内，优选在105至107Pa范围内。该层16的厚度优选至少0.25mm，更优选至少0.75mm，并且优选不超过2.50mm，更优选不超过1.50mm。如同所有前侧层一样，透光性是重要的性质。在选择的厚度下透光率优选至少80%，更优选大于85%，和最优选至少90%。层16与微玻璃13的粘合强度优选至少1.5N/mm，更优选至少2.0N/mm。如果所述粘合强度不够，可以在层16和微玻璃13之间使用粘合剂7。
用于层16的合适材料的例子包括硅烷接枝的聚烯烃、具有含硅烷单体的聚烯烃共聚物、乙烯乙酸乙烯酯（EVA）、聚(乙烯醇缩丁醛)、热塑性聚氨酯弹性体、聚(氯代三氟乙烯)、聚(四氟乙烯)、离聚物、乙烯丙烯二烯单体橡胶（EPDM）、聚丙烯酸酯、硅橡胶或其组合。
粘合剂7优选与层16和微玻璃13每个的粘合强度为至少1.5N/mm，优选至少2.0N/mm。所述粘合剂的撕裂强度优选至少10N/mm，更优选至少25N/mm。粘合剂7的厚度优选在0.025mm至0.75mm的范围内。在选择的厚度下透光率优选至少80%，更优选至少85%，和最优选至少90%。
用作粘合剂7的合适的材料例子包括硅烷接枝的聚烯烃、具有含硅烷单体的聚烯烃共聚物、乙烯乙酸乙烯酯（EVA）、聚(乙烯醇缩丁醛)、离聚物、硅氧烷、热塑性氨基甲酸酯、环氧树脂、丙烯酸树酯、氨基甲酸酯丙烯酸树酯、含氟弹性体及其组合。
任选的附加前侧保护层
根据如图3所示的一种优选实施方式，可以使用附加的顶侧保护层18。该聚合物优选位于应力消除层16的顶部上方。该层的弹性模量在107至1010Pa范围内，优选在108至5x109Pa范围内（根据ASTMD882方法测量）。优选地，该层特征为断裂伸长率为至少10%，更优选至少25%。该层的厚度优选为至少0.25mm，更优选至少0.75mm，并且优选不超过2.50mm，更优选不超过1.50mm。在选择的厚度下透光率优选至少80%，优选大于85%，和最优选至少90%。该层的聚合物对层16和层14的粘合强度优选至少1.5N/mm，更优选至少2.0N/mm。如果所述粘合强度不够，可以使用附加的粘合剂（图中未显示）以将粘合强度提高到所需的水平。所述粘合剂的透光率优选至少80%，优选大于85%，最优选至少90%。所述粘合剂的厚度优选是0.025至0.75mm。所述粘合剂的撕裂强度优选至少10N/mm，更优选至少25N/mm。
用作保护层18的合适的材料包括聚(对苯二甲酸乙二醇酯)（PET）、聚(甲基丙烯酸甲酯)（PMMA）、聚酰胺-酰亚胺、丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物、乙酸纤维素、聚(氟乙烯)、无定形尼龙、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)、聚(萘二甲酸乙二醇酯)、聚酰亚胺、聚缩醛、ABS、ECTFE、聚(偏氟乙烯)、聚(醚醚酮)、聚(醚砜)、聚(醚酰亚胺)、聚碳酸酯、聚苯硫醚、EVOH、环烯烃聚合物、环烯烃共聚物、ETFE、FEP、EFEP、聚丙烯、离聚物或其组合。用作所述粘合剂的合适的材料包括硅烷接枝的聚烯烃、具有含硅烷单体的聚烯烃共聚物、EVA、聚(乙烯醇缩丁醛)、离聚物、硅氧烷、热塑性氨基甲酸酯、环氧树脂、丙烯酸树酯、氨基甲酸酯丙烯酸树酯、含氟弹性体及其组合。
顶部保护表面
另外，优选作为本发明层压板的最外层的顶部保护层14可能是合乎需要的，该最外层可与前述降解条件或性能抑制条件直接接触。性能抑制条件的例子包括，例如，收集污物（例如以赋予光伏模块自清洁能力）或低的太阳光接触角（例如以赋予光伏模块提高的光电转化效率，尤其是对于在北方纬度使用）。
对于构成这类顶部保护层的材料，优选是包含硅氧烷的有机聚合物，或更优选含氟聚合物。这种表面可以通过顶表面的处理或通过单独的膜层的粘附来形成。优选的含氟聚合物是，例如，聚(乙烯-共-四氟乙烯)（ETFE）；聚偏氟乙烯（PVDF）；和氟化乙烯丙烯（FEP），EFEP，ECTFE，PTFE，PFA，THV。保护层在本发明层压板中优选作为最外层，所述最外层可与前述降解条件或性能抑制条件直接接触。性能抑制条件的例子包括，例如，收集污物（例如以赋予光伏模块自清洁能力）或低的太阳光接触角（例如以赋予光伏模块提高的光电转化效率，尤其是对于在北方纬度使用）。
所述有机聚合物可进一步包含添加剂。本发明考虑了在希望增强或减弱本发明层压板的工作性能或抗降解性能的情况下使用添加剂。合适的添加剂的例子是紫外光（UV）吸收剂、UV稳定剂、加工稳定剂、抗氧化剂、粘着添加剂、防结块剂、防滑剂、颜料、填料和过程中添加剂（in-processadditive）。
其它特征
因为光控制是重要的，所以光伏电池层12的前侧（即光接收侧）的所有膜或层应该具有良好的透光率，优选至少80%，更优选至少85%，更加优选至少90%，和最优选至少95%。另外，为了最小化层的交界面处的反射，相邻层的折射率差异优选<0.2，更优选小于0.1，并最优选小于0.05。
本发明的结构可以通过在彼此之上层压或涂层或者涂层和层压的组合来制造。本发明的光伏制品可通过任何合适的层压方法并在任何合适的层压条件下制造。本发明层压板的每个有机聚合物层可以挤出、压延、溶液浇铸、注塑或以其它方式施加于（使之接触）直接相邻层的表面。在构建图2的结构的说明性层压过程中，柔性衬底11、背侧应力消除层17、电池12、微玻璃保护层13、顶侧应力消除层16可以同时层压。任选地，粘合剂或密封剂层2、7、8和9可以同时并入和层压。任选地，可以向前述结构添加任选的顶层14并同时层压。
或者，顶侧应力消除层16、微玻璃保护层13可以在单独的步骤中通过挤出、压延、溶液浇铸、注塑或以其它方式施加（使之相互接触）而施加在一起。任选地，任选的顶层14可以在这种单独的步骤中施加。任选地，任选的粘合剂或密封剂层7可以在该步骤中并入。在随后的过程中，在第一步骤中生成的结构可以与电池12、背侧应力消除层17和柔性衬底11结合以形成本发明光伏制品。任选地，可以在形成本发明光伏制品的第二步骤过程中包括粘合剂或密封剂层2、8和9。
或者，顶侧应力消除层16、微玻璃保护层13可以在单独的步骤中通过挤出、压延、溶液浇铸、注塑或以其它方式施加（使之相互接触）以形成顶侧结构而施加在一起。任选地，任选的顶层14可以在该单独的步骤中施加。任选地，可以在该步骤中并入粘合剂或密封剂层7。在单独的步骤中，可以组合电池12、背侧应力消除层17和柔性衬底11以形成背侧亚结构。任选地，可以在该步骤中包括粘合剂或密封剂层8和9。在最后的步骤中，组合顶侧结构和背侧结构以形成本发明光伏制品。任选地，可以在该步骤中包括粘合剂层9以形成本发明的光伏制品。
实施例
实施例1
使用以下材料制备对应于图1、2和3的三组样品：
·顶部应力消除层16：30密耳（762微米）DNPZ68聚(乙烯-共-乙烯基三甲氧基硅烷)共聚物，来自DaiNipponPrintingCompany。
·任选的顶部保护层18：30密耳（762微米）厚，可作为Zeonor1600得自ZeonChemicals。
·背侧应力消除层17：12.5密耳（318微米）厚的Mylar聚对苯二甲酸乙二醇酯片，可得自TekraCorporation。
·顶侧保护层14：2密耳（51微米）厚的聚(乙烯-共-四氟乙烯)膜,可得自AsahiGlassCompany。
·微玻璃是0.2mm厚的玻璃,可得自CorningInc.。粘合剂和密封剂层2、5和7是15密耳（381微米）厚的DNPZ68聚(乙烯-共-乙烯基三甲氧基硅烷)共聚物膜，可得自DaiNipponPrintingCompany。层8和9是相同的材料，厚度为7.5密耳（191微米）。
·光伏电池是1密耳（25微米）厚的铜铟镓硒化物CIGS电池，是可得自GlobalSolarEnergyInc.的太阳能电池。
·层4是PROTEKTTFB，PV背板层压板，可得自MadicoInc.。
·层6是TPO，45密耳（1143微米）厚的热塑性烯烃膜，可得自FirestoneBuildingProducts。
按照以下程序制备层：除TPO之外的每个聚合物膜/片切成7英寸x11英寸（178mmx279mm）的块。TPO片切成8英寸x11英寸（203mmx279mm）的块。所述层如图所示装配（在宽度方向中两侧各伸出0.5英寸TPO）。将叠层放入设定在150℃的Orion真空层压机中制备层压板。首先将所述叠层在真空下保持5分钟。然后将压力以“中等速率”上升到60kPa并在此保持3分钟。最后将压力以“快速速度”上升到101kPa并在此保持12分钟。然后，从层压机取出所述层压板并使其冷却到室温。
利用SpireSPI-SUN模拟器4600测量所有层压板中电池的效率。在进行这种测量之前，将所述层压板暴露于1000W/m2的辐照48小时（光浸润）以稳定它们的电行为。
然后根据IEC61646方法，利用直径1英寸（25.4mm）的球形冰球以23m/s的速度移动，测试每种设计的十个层压板的冰雹冲击。如果冲击之后没有观察到可见损伤，则进行另一次冲击。如果即使在第二次冲击之后也没有观察到可见的损伤，则进行第三次冲击。冲击之后再次测量电池效率。计算每个层压板的冲击后电池效率与冲击前电池效率的比率，并乘以100以确定冲击后保留的电池效率%。
如表1中所示，冰雹冲击测试的图1的十个对比结构层压板中的50%仅在第一次冲击之后就显示出对微玻璃的可见损伤，并且在全部三次冲击之后只有10%保持了微玻璃完整性（视觉上）。此外，冲击之后，60%的所述层压板中的电池效率下降超过50%。这表明对微玻璃和CIGS层的严重损伤。与此相反，图2结构的十个测试的层压板中的90%即使在第三次冲击之后也没有显示对玻璃的可见损伤，并且所有层压板在冲击之后保持>95%的电池效率。这些结果证实，通过添加背面聚合物应力消除层与前侧微玻璃和前侧应力消除层结合，显著改善了微玻璃和CIGS电池层二者的抗冲击性。
表1.图1和2结构的冰雹冲击试验结果
实施例2
利用有限元分析模拟图1-3结构的微玻璃和太阳能电池层中产生的应力，进一步验证本发明的结构的益处。在微玻璃和CIGS电池层中产生的最大应力在下面和表2中对于每个设计列出。显然，添加背侧应力消除层降低了在微玻璃和CIGS电池层二者中产生的最大应力。通过添加顶侧应力消除层实现了进一步的应力降低。推测这种应力降低造成微玻璃和CIGS电池的抗冲击性提高。
图1的FEA模型中各个层的详情（厚度、杨氏模量和泊松比）如下：
·层14：厚度2密耳（50.8微米），杨氏模量330MPa，泊松比0.33
·层15：厚度30密耳（762微米），杨氏模量53.7MPa，泊松比0.45
·层7：厚度15密耳（381微米），杨氏模量53.7MPa，泊松比0.45
·层13：厚度200微米，杨氏模量77.24GPa，泊松比0.22
·层2：厚度15密耳（381微米），杨氏模量53.7MPa，泊松比0.45
·层12：厚度1密耳（25.4微米），杨氏模量196GPa，泊松比0.284
·层3：厚度15密耳（381微米），杨氏模量53.7MPa，泊松比0.45
·层4：厚度300微米，杨氏模量950MPa，泊松比0.33
·层5：厚度15密耳（381微米），杨氏模量53.7MPa，泊松比0.45
·层6：厚度45密耳（1143微米），杨氏模量167.63MPa，泊松比0.35
图2的FEA模型中各个层的详情（厚度、杨氏模量和泊松比）如下：
·层14：厚度2密耳（50.8微米），杨氏模量330MPa，泊松比0.33
·层16：厚度30密耳（762微米），杨氏模量53.7MPa，泊松比0.45
·层7：厚度15密耳（381微米），杨氏模量53.7MPa，泊松比0.45
·层13：厚度200微米，杨氏模量77.24GPa，泊松比0.22
·层2：厚度15密耳（381微米），杨氏模量53.7MPa，泊松比0.45
·层12：厚度1密耳（25.4微米），杨氏模量196GPa，泊松比0.284
·层8：厚度7.5密耳（190.5微米），杨氏模量53.7MPa，泊松比0.45
·层17：厚度10密耳（254微米），杨氏模量3GPa，泊松比0.35
·层9：厚度7.5密耳（190.5微米），杨氏模量53.7MPa，泊松比0.45
·层4：厚度300微米，杨氏模量950MPa，泊松比0.33
·层5：厚度15密耳（381微米），杨氏模量53.7MPa，泊松比0.45
·层6：厚度45密耳（1143微米），杨氏模量167.63MPa，泊松比0.35
图3的FEA模型中各个层的详情（厚度、杨氏模量和泊松比）如下：
·层14：厚度2密耳（50.8微米），杨氏模量330MPa，泊松比0.33
·层18：厚度30密耳（762微米），杨氏模量3GPa，泊松比0.35
·层16：厚度30密耳（762微米），杨氏模量53.7MPa，泊松比0.45
·层7：厚度15密耳（381微米），杨氏模量53.7MPa，泊松比0.45
·层13：厚度200微米，杨氏模量77.24GPa，泊松比0.22
·层2：厚度15密耳（381微米），杨氏模量53.7MPa，泊松比0.45
·层12：厚度1密耳（25.4微米），杨氏模量196GPa，泊松比0.284
·层8：厚度7.5密耳（190.5微米），杨氏模量53.7MPa，泊松比0.45
·层17：厚度10密耳（254微米），杨氏模量3GPa，泊松比0.35
·层9：厚度7.5密耳（190.5微米），杨氏模量53.7MPa，泊松比0.45
·层4：厚度300微米，杨氏模量950MPa，泊松比0.33
·层5：厚度15密耳（381微米），杨氏模量53.7MPa，泊松比0.45
·层6：厚度45密耳（1143微米），杨氏模量167.63MPa，泊松比0.35
表2

Claims (16)

1.一种光伏制品，其包含：
a)柔性背侧载体，
b)粘附于所述柔性背侧载体的柔性背侧应力消除层，其中所述背侧应力消除层的弹性模量在107至1010Pa范围内，
c)与所述柔性背侧载体相反的粘附于所述背侧应力消除层的柔性光伏系统，
d)与所述背侧应力消除层相反的粘附于所述柔性光伏系统的柔性玻璃膜，和
e)粘附于所述柔性玻璃膜的柔性顶侧应力消除层，其中所述柔性顶侧应力消除层的弹性模量在104至108Pa范围内。
2.根据权利要求1所述的制品，其还包含与所述柔性玻璃膜相反的粘附于所述顶侧应力消除层的附加顶侧保护层，其中所述附加顶侧保护层的弹性模量在107至1010Pa范围内。
3.根据前述权利要求任一项所述的制品，其中所述柔性光伏系统包含铜硫属化物光伏电池。
4.根据权利要求1或2所述的制品，其中所述背侧应力消除层的热膨胀系数小于120ppm/℃。
5.根据权利要求1或2所述的制品，其中所述柔性玻璃膜的厚度在10-500μm范围内。
6.根据权利要求1或2所述的制品，其中所述背侧应力消除层的厚度在0.05-1.5mm范围内。
7.根据权利要求1或2所述的制品，其中所述柔性顶侧应力消除层的厚度在0.25-2.50mm范围内。
8.根据权利要求1或2所述的制品，其中所述光伏电池层的前侧上的每个膜或层具有至少80％的透光率。
9.根据权利要求1或2所述的制品，其中所述柔性背侧应力消除层具有至少10％的断裂伸长率。
10.根据权利要求1或2所述的制品，其中至少一个粘合剂层具有至少1N/mm的粘合强度。
11.根据权利要求2所述的制品，其中所述附加顶侧保护层具有至少10％的断裂伸长率。
12.根据权利要求1或2所述的制品，其中所述背侧应力消除层包含选自如下的材料：聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚酰胺-酰亚胺、丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物、乙酸纤维素、聚(氟乙烯)、无定形尼龙、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)、聚(萘二甲酸乙二醇酯)、聚酰亚胺、聚缩醛、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯氯代三氟乙烯共聚物、聚(偏氟乙烯)、聚(醚醚酮)、聚(醚砜)、聚(醚酰亚胺)、聚碳酸酯、聚苯硫醚、乙烯乙烯基醇共聚物、环烯烃聚合物、芳族含氟聚芳酯离聚物、环氧树脂、聚氨酯或其组合。
13.根据权利要求1或2所述的制品，其中所述背侧应力消除层包含环烯烃共聚物。
14.根据权利要求1或2所述的制品，其中所述柔性顶侧应力消除层包含选自如下的材料：硅烷接枝的聚烯烃、具有含硅烷单体的聚烯烃共聚物、乙烯乙酸乙烯酯、聚(乙烯醇缩丁醛)、热塑性聚氨酯弹性体、聚(氯代三氟乙烯)、离聚物、乙烯丙烯二烯单体橡胶、聚丙烯酸酯、硅橡胶或其组合。
15.根据权利要求1或2所述的制品，其中所述背侧应力消除层包含熔点或玻璃化转变温度大于120℃的聚合物。
16.根据权利要求1或2所述的制品，其中所述柔性背侧载体包含金属层、粘合剂和含氟聚合物层。
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