CN113948597A - 制备彩色太阳能电池的方法 - Google Patents

制备彩色太阳能电池的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113948597A
CN113948597A CN202111140739.9A CN202111140739A CN113948597A CN 113948597 A CN113948597 A CN 113948597A CN 202111140739 A CN202111140739 A CN 202111140739A CN 113948597 A CN113948597 A CN 113948597A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solar cell
polymer film
film
effect pigment
solar cells
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111140739.9A
Other languages
English (en)
Inventor
M·洪格尔
S·巴斯
L·德洛克斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Merck Patent GmbH
Original Assignee
Merck Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Merck Patent GmbH filed Critical Merck Patent GmbH
Publication of CN113948597A publication Critical patent/CN113948597A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • H01L31/0481—Encapsulation of modules characterised by the composition of the encapsulation material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/02002—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
    • H01L31/02005—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02008—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules
    • H01L31/0201—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules comprising specially adapted module bus-bar structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/02168—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • H01L31/0488—Double glass encapsulation, e.g. photovoltaic cells arranged between front and rear glass sheets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • H01L31/049—Protective back sheets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542—Dye sensitized solar cells

Abstract

本发明涉及制备包含具有取向的效应颜料的彩色聚合物膜的彩色太阳能电池或彩色太阳能电池模块的方法，并涉及通过该方法制备的彩色太阳能电池或彩色太阳能电池模块。

Description

制备彩色太阳能电池的方法
技术领域
本发明涉及制备包含具有效应颜料的彩色聚合物膜的彩色太阳能电池或彩色太阳能电池模块的方法，并涉及通过该方法制备的彩色太阳能电池或彩色太阳能电池模块。
背景技术
在过去数年中，太阳能电池显示了巨大的成功，并在2019年已经超过600GW的全球并网安装量，其中大多数以实用规模(utility scale)安装。所有太阳能电池的基本功能是相同的：光活性材料吸收光并生成受激电子-空穴对。该电子-空穴对在太阳能电池内被对于电子和空穴具有不同迁移率的区域——所谓的p-n结隔开。由于可以使用不同种类的光吸收材料，因此太阳能行业已知多个不同种类的太阳能电池技术：
1)晶体硅太阳能电池(单晶c-Si和多晶mc-Si)
2)碲化镉太阳能电池(CdTe)
3)铜-铟-镓-二硒化物(CIGS/CIS)
4)无定形硅太阳能电池(a-Si)
5)III/V太阳能电池，如砷化镓(GaAs)太阳能电池，或由第 III族和第V族元素(如锗/铟-(铝)-镓-砷化物或磷化物 (In(Al)GaAs/P))的堆叠体组成的多结太阳能电池
6)染料敏化太阳能电池(DSSC)
7)有机太阳能电池(OSC)
8)钙钛矿太阳能电池(PSC)
9)量子点太阳能电池(QSC)
10)由第II族和第VI族元素(如硒化锌(ZnSe)或硫化亚铁(FeS))组成的其它II/VI太阳能电池
11)叠层太阳能电池
然而，使用更多的例如建筑物的表面和其它在物体(例如汽车) 上的表面会增加可用于太阳能生产的总表面积。为此目的，制备具有吸引人的颜色的太阳能电池以及提高在不同吸收角度下的效率的新技术和方法对于太阳能事业是主要感兴趣的。
WO 2019/122079A1公开了通过以下方式使现有技术的单个太阳能电池或由多个电互连的太阳能电池制成的太阳能电池模块着色的方法，所述方式为将效应颜料并入到施加介质中，例如透明的层合材料中，然后将其施加于所述太阳能电池模块上。在WO 2019/122079A1 中进一步描述了，当在玻璃或Si上印刷或在EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物)膜中使用时，所述效应颜料可提供充分的颜色，而不显著降低整体太阳能电池效率。
所述效应颜料反射可见太阳光的一部分，但让所需的光通过以产生能量。然而，由于所述效应颜料是小片形状的，因此如果较多的所述颜料小片被取向使得它们的边缘面向太阳能模块的视觉表面，那么它们的颜色反射将降低。因此，所述效应颜料必须被主要取向为基本平行于所述模块表面，同时为了保持视觉角度相关的颜色印象，在一定程度上特定的无规取向仍是希望的。
制造封装的太阳能电池模块的现有技术通常的确包括构建包含前玻璃和安装有汇流条的太阳能电池的堆叠体，其被包埋在层合到后板或玻璃上的封装膜中。然后将所述堆叠体加热到例如130℃至160℃ (取决于所用封装材料的类型)并将其通过真空或任何其它类型的物理压力压制在一起。
图1中示例性说明了最终封装的太阳能电池模块的组件，所述组件包括前板(11)、前封装膜(12)、具有汇流条的太阳能电池的图案或阵列(13)、背封装膜(14)和背板(15)。箭头指示了入射光的方向。
然而，当使用含有效应颜料的前封装膜(12)时，观察到在层合后，在单个电池和/或汇流条周围的特定区域显示出比其它区域更暗。
不希望束缚于特定理论，据推测，小片形状的颜料倾向于将它们的取向从希望的平行于膜表面的取向改变成更加正交的取向，其导致降低的颜色反射。所述颜料的混乱取向(disorientation)可由在所述层合过程中熔融聚合物的流动和/或封装膜的收缩来解释。结果，在所述彩色太阳能电池模块中的电池和串(string)/汇流条的特定扩展图案保持可见。
这是一个缺点，其可能限制由效应颜料着色的封装膜在如建筑物立面的特定区域，或建筑集成光伏的其它区域中的应用。
发明内容
因此，本发明的目的是提供将含有效应颜料的聚合物膜层合到太阳能电池或太阳能电池模块上的改进的方法，该方法不具有现有技术方法中观察到的缺点，并且该方法使得能够制备彩色太阳能电池或彩色太阳能电池模块，其具有改进的颜色反射性，同时避免了在层合过程中所述效应颜料的不希望的再取向。本发明的另一个目的是提供通过这个方法制备的改进的彩色太阳能电池或彩色太阳能电池模块。
已经令人惊奇地发现，可通过提供如下文中公开和要求保护的方法和太阳能电池实现这些目的中的一个或多个。
特别地，已经令人惊奇地发现，当对所述太阳能电池模块的层合方法进行改进以使得在预层合步骤中将具有效应颜料的聚合物膜层合到前板上时，可以降低或甚至避免所述效应颜料的不希望的再取向，并且从而可以降低在所述彩色太阳能电池或太阳能电池模块中的电池和串/汇流条的不希望的深色图案的显现。
本申请因此涉及制备彩色太阳能电池或彩色太阳能电池模块的方法，该方法包括以下步骤：
a)优选通过施加热量和/或压力，或者使用粘合剂或粘结剂或层，优选在真空压机中，将含有一种或多种效应颜料的聚合物膜层合到前板，
b)任选将具有所层合的含有效应颜料的聚合物膜的所述前板冷却，优选冷却到室温，
c)在具有所层合的含有效应颜料的聚合物膜的所述前板的顶部提供包含以下层的堆叠体
C1)任选的一个或多个前封装膜，
C2)一个或多个太阳能电池，或由导电部件，优选由汇流条电互连的太阳能电池的阵列，
C3)任选的一个或多个背封装膜，
C4)背板，
或者在层C1至C4的堆叠体的顶部提供具有所层合的含有效应颜料的聚合物膜的所述前板，
d)优选通过施加热量和/或压力，或者使用粘合剂或粘结剂，优选在真空压机中，将层C1至C4的堆叠体层合到具有所层合的含有效应颜料的聚合物膜的所述前板上。
上文和下文中，太阳能电池或太阳能电池模块的术语“前侧”意思是指接受辐射的侧面或面向入射光的侧面，而太阳能电池或太阳能电池模块的术语“背侧”或“后侧”意思是指与所述接受辐射的侧面相对的或者背对入射光的侧面。术语“前玻璃/板”或“前封装膜”意思是指在太阳能电池或太阳能电池模块的前侧上提供的玻璃、板或封装膜，而术语“背玻璃/板”和“背封装膜”意思是指在太阳能电池或太阳能电池模块的背侧上提供的玻璃、板或封装膜。
上文和下文中，除非另外说明，术语“太阳能电池”被理解为包括单个太阳能电池和太阳能电池模块，以及上述的阵列、串或图案。同样，术语“太阳能电池模块”被理解为还包括单个太阳能电池，除非另外说明。
本发明提供了一种使现有技术的太阳能电池以及由多个电互连的太阳能电池制成的太阳能电池模块着色的高效方法，其具有很高的灵活性并实现大范围的不同颜色，同时太阳能电池效率损失是低的或可忽略的，并且长期稳定性的水平高。另外，本发明提供一种实现高颜色均一性的方案，其中可以使在太阳能电池模块中的汇流条变黑，使得没有单个太阳能电池是可见的，并且同时实现了低的或可忽略的太阳能电池效率损失。
特别地，已经令人惊奇地发现，通过改进制造太阳能电池的方法使得在预层合步骤中将所述含有效应颜料的聚合物膜层合到太阳能电池的前板上，上文和下文中也将该预层合步骤称为“步骤a)”，可以降低或甚至避免在所述彩色太阳能电池或太阳能电池模块中的电池和串/汇流条的不希望的深色图案的显现。据信，在所述太阳能电池的最终层合过程中可以降低或甚至避免所述效应颜料的混乱取向，因为所述效应颜料与所述聚合物膜一起被预固定到所述前板上，而所述预层合步骤自身不会导致任何混乱取向或仅在较小程度上导致混乱取向。
还已经发现，尤其是当在EVA膜(乙烯乙酸乙烯酯膜)中使用时，根据本发明的效应颜料理想地提供了充分的颜色，而不显著降低整体太阳能电池效率。长期测试显示了高水平的稳定性。由于在所述含有效应颜料的膜和所述太阳能电池之间的直接接触在太阳能模块的安装中是要求最高的位置，因此可以推测在所述太阳能模块堆叠体的任何位置中都没有负面作用。
所述效应颜料反射一部分入射的可见光，但让所需的光通过以通过光伏过程产生能量。所述效应颜料可被取向使得可以改变最佳效率的角度，并且因此可以操纵(playwith)颜色和效率。
可将所述具有效应颜料的聚合物膜容易地施加到现有技术的太阳能电池上，使得它们的施加甚至效率更高。所述预层合步骤和将具有所层合的含有效应颜料的聚合物膜的所述前板施加到所述太阳能电池模块的方法步骤二者都可容易地被集成到已有的构建封装的太阳能电池模块的现有技术方法中。
通过使用本发明，太阳能电池的视觉外观可适应于特殊需要。可以改进诸如建筑物、设备、汽车等的包含太阳能电池的物体的外部视觉外观，并且可以控制所述太阳能电池的透明度和反射率。另外，当使用深色后板时，可以避免所述电池和明亮的彩色汇流条的可见性，并且使所述汇流条和连接点变暗。同样，本发明还可用于提供具有不寻常颜色的太阳能电池以实现特殊的效果和设计，例如取决于所使用的效应颜料，还可增加纹理，例如面板上的闪光效果。
本发明的另一个优点是可以通过将外观改变成人们习惯的中性样貌而将太阳能电池无缝集成到任何表面中。在多种颜色上使太阳能电池着色是可能的，并且不限于诸如玻璃的刚性基材或单个太阳能电池技术。此外，不需要任何复杂的方案，如在层合堆叠体中的另外的层。
所述效应颜料的层使得太阳能电池的前表面的外观呈现不同的颜色，例如红色、蓝色、紫色、绿色等。为了实现希望的颜色效果，可以改变所述聚合物膜的厚度、在其中使用的聚合物的类型以及效应颜料的浓度或它们的组合。
特别地，根据本发明的方法可用于将太阳能电池无缝集成到许多种类的表面中，例如建筑物(立面和屋顶)，手持的、便携的和安装的装置，机动车辆(小汽车、摩托车、踏板车、卡车和类似物)，或需要无缝集成太阳能电池而不改变光学外观的任何其它高度可见的表面，或者其它种类的太阳能设施中，其中太阳能电池的典型技术样貌将会对人们习惯的典型外观做出改变，并且其中长期稳定性是必要的。另外，可以在不显著损失太阳能电池效率的情况下实现这些改进。
可在任何典型地用颜料着色的表面中使用所述彩色太阳能电池，所述表面例如建筑物、通信和运输物体，例如小汽车、火车、卡车、拖车、手动设备、船舶、价格标签、塑料、可穿戴物品和家用电器或类似物品。
另外，太阳能的成本没有显著增加，因为与目前可用的技术相反，所述彩色太阳能电池的效率没有受到太大的影响，所述目前可用的技术的巨大缺点是对太阳能电池性能有影响，并且其中在真实使用条件下，太阳能电池效率可能从>15％的初始性能下降到低于10％。
令人惊奇地，如果相应地选择效应颜料的浓度，则所述效应颜料显示出使太阳能电池均匀着色的可能性，而对电池效率的影响较小。还已经令人惊奇地发现，尤其是诸如珠光颜料、干涉颜料和/或多层颜料的常规效应颜料显示出希望的效果。由于这些效应颜料的工作原理基于特定波长区域的选择反射，因此可以选择性地调节颜色效果并且可将所得的效率与光的透射部分直接相关联。通常，已经可以在特定波长的低反射下获得希望的颜色效果。该性能甚至可以在由一些薄片检测到的700至1100nm的专属波长内得到提高，这对于量子效率而言是重要的。
整个体系抵抗热、UV光、湿度和温度变化的长期稳定性经测试是有利的。
现在更详细地描述根据本发明的方法。
通过根据本发明的方法制备的优选的太阳能电池或太阳能电池模块包括
—两个外板，上文和下文中也将其称为前板和背板，其是玻璃或塑料膜，例如TPT(
Figure RE-GDA0003330732560000071
-聚酯-
Figure RE-GDA0003330732560000072
其中
Figure RE-GDA0003330732560000073
是可商购自DuPont的PVF(聚氟乙烯)膜)，
—两个或更多个聚合物材料的透明层，所述聚合物材料例如是聚烯烃，特别是聚乙烯共聚物，其包括但不限于EVA(乙烯乙酸乙烯酯)，EBA(乙烯丙烯酸丁酯)，EMA(乙烯丙烯酸甲酯)，EEA (乙烯丙烯酸乙酯)，POE(聚烯烃弹性体)，BPO(乙烯和丙烯酸甲酯的共聚物或可例如以名称
Figure RE-GDA0003330732560000074
商购自Borealis的聚丙烯)，还有PVB或TPU(热塑性聚氨酯)，优选EVA，所述层中的一个含有一种或多种效应颜料，和
—太阳能电池或电互连的太阳能电池的串或阵列。
将这些组件以如下顺序堆叠：前玻璃/具有效应颜料的前聚合物膜/ 优选没有效应颜料的第二聚合物膜/一个或多个太阳能电池/没有效应颜料的背聚合物膜/背玻璃或TPT。
替代如现有技术中提出的在一个步骤中层合上述堆叠体，在根据本发明的方法中，在预层合步骤(步骤a)中将含有效应颜料的聚合物(EVA)膜层合到前板上。
所述预层合步骤a)可通过使用标准方法进行，例如使所述两个层例如在层合机中，例如通过施加真空和/或任何其它形式的物理压力而经受热量和压力一段特定的时间间隔。
可另选地和/或额外地，可通过使用一种或多种粘合剂和/或粘结剂或层实现或支持层合。粘合剂/粘结剂可以是反应性的或非反应性的，并且可包含天然或合成来源的物质或由天然或合成来源的物质组成。合适且优选的实例取决于希望的应用包括但不限于聚氨酯(PUR)、热塑性聚氨酯(TPU)、橡胶、丙烯酸系粘合剂和有机硅粘合剂。
在所述预层合步骤a)之后，如果施加热量以进行层合，则优选在步骤b)中冷却具有所层合的含有效应颜料的聚合物膜的所述前板，非常优选冷却到室温。所述含有效应颜料的聚合物膜现在被永久固定于所述玻璃上，并且不能用手拉掉。所述颜料均匀分布在表面上。
在随后的步骤c)中，将任选的前封装物、太阳能电池、任选的背封装物和背板的其余堆叠体放置在所述前玻璃和所述具有效应颜料的聚合物膜的预层合双层的顶部，或者可另选地，将所述预层合双层放置在所述其余堆叠体的顶部。优选地，放置所述预层合双层，使得所述具有效应颜料的聚合物膜面向所述太阳能电池。
然后，在步骤d)中，在优选类似于所述预层合步骤的那些条件的条件下进行所述堆叠体的最终层合。
在所述预层合步骤a)和最终层合步骤d)中，适当施加的热量和压力以及时间间隔取决于所用的板和膜的类型，并且可由本领域技术人员容易地选择。如果使用前玻璃板和EVA的聚合物膜，则优选加热温度在130℃至160℃范围内，非常优选为135℃，和时间间隔优选为 20至30分钟。优选使用真空压机。优选施加400至900毫巴的压力。
在所述最终层合步骤d)之后，再次将所层合的堆叠体冷却，优选冷却到室温。所述封装膜和背板的过量材料(如果使用塑料背板) 可被切除，并且可连接接线盒以电连接所述太阳能电池模块。最后，可以给所述层合体加上外框。
优选地，将所得层合体完全密封，并且在理想情况下，可以保护所述太阳能电池至少25年。
图2中示例性说明了通过根据本发明的优选实施方案的方法制备的太阳能电池模块，并且该太阳能电池模块包括前板(21)，其优选是玻璃板，聚合物膜(22)，其优选是EVA膜，含有一种或多种效应颜料，前封装膜(23)，其优选是EVA膜，并且其不含效应颜料或其它着色剂，具有汇流条的太阳能电池的阵列(24)，背封装膜 (25)，其优选是EVA膜，和背板(26)，其优选是TPT膜或玻璃板。箭头指示了入射光的方向。
在一个优选实施方案中，在具有效应颜料的聚合物膜(22)和太阳能电池(24)之间，和/或在太阳能电池(24)和背板(26)之间，提供一个或多个另外的封装膜(图2中未示出)。所述一个或多个另外的封装膜不含效应颜料。
在另一个优选实施方案中，所述太阳能电池模块不含前封装膜 (23)。
在另一个优选实施方案中，含有效应颜料的聚合物膜(22)起到封装膜的作用。
在另一个优选实施方案中，将保护箔或外箔(图2中未示出)施加在成品太阳能电池或太阳能电池模块的顶部。
位于所述太阳能电池模块的前侧的组件，如前板(21)、聚合物膜(22)和前封装膜(23)，对于穿过到达所述太阳能电池或太阳能电池阵列(24)的入射光基本上是透明的。
前板(21)和背板(26)优选选自玻璃板。在另一个优选实施方案中，前板(21)和/或背板(26)，更优选背板(26)，是聚合物板，优选TPT板。
另外的用作背板或在背板中使用的优选聚合物可被分类为双重含氟聚合物、单独含氟聚合物和非含氟聚合物，和在每个类别内的多种构造。双重含氟聚合物背板的确通常主要由
Figure RE-GDA0003330732560000101
聚氟乙烯 (PVF)膜或
Figure RE-GDA0003330732560000102
聚偏二氟乙烯(PVDF)膜的外层和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的芯层组成。单独含氟聚合物背板的确通常由在空气侧的Tedlar或
Figure RE-GDA0003330732560000103
和在内侧的PET和底漆或EVA层组成。非含氟聚合物背板的确通常由两个PET和一个底漆或EVA层组成。
如图2中示例性示出的太阳能电池阵列(24)还可由单个太阳能电池替代。
太阳能电池(24)可选自任何种类的太阳能电池技术，包括无定形硅、单晶硅和多晶硅太阳能电池、CIGS、CdTe、III/V太阳能电池、II/VI太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、有机太阳能电池、量子点太阳能电池和染料敏化太阳能电池以及由单个电池制成的太阳能电池模块。晶体太阳能电池包括以下电池结构，如Al-BSF、PERC、 PERL、PERT、HIT、IBC、双面或任何其它基于晶体硅基材的电池类型。
背板(26)优选是黑色或深颜色的，和/或是黑色或深颜色的板，例如在所述太阳能电池或太阳能电池模块的背侧，即在太阳能电池 (24)和背板(26)之间，提供所述背封装膜或额外的封装膜，其中所述深颜色优选是与太阳能电池的颜色相同的深蓝色。
在太阳能电池(24)中，所述导电部件优选包含金属基导电部件，其包括但不限于以下部件：
i)由主垂直连接器组成的H形网格——所谓的汇流条，
ii)水平电流收集部件——所谓的指形物(finger)，
iii)在所述电池之间的连接器和焊料，
在本发明的一个优选实施方案中，为了实现太阳能电池(24)的充分均匀外观，优选使所述金属基导电部件，其包括但不限于上述部件i)至iii)，呈黑色的或者深颜色，如深太阳蓝色，然后再施加具有效应颜料的聚合物膜(22)。
在本发明的另一个优选实施方案中，将深颜色的，优选黑色或深蓝色的网格并入到所述太阳能电池的一个或多个层中，所述网格覆盖明亮区域，如在单个太阳能电池之间的空间和所述导电部件，其包括汇流条、导电路径和焊点。在本发明的另一个优选实施方案中，为了遮盖在所述单个太阳能电池之间的空间，在所述太阳能电池后面施加黑色或深蓝色背层。可以印刷或者作为箔施加所述黑色或深蓝色背层。
用H形网格前图案使太阳能电池(24)的在其它情况下为白色外观金属部件“变深色”的合适且优选的方式包括用黑色聚合物箔覆盖金属条，或用黑色漆刷所述金属部件。在印刷银H形网格的情况下，可通过形成硫化银薄层(例如通过用H2S处理)或通过铜的镀覆和氧化而直接使银变黑。在镀覆金属网格的情况下，可以用诸如CuO或 Ag2S的强吸收性的金属氧化物或硫化物或类似的深颜色金属氧化物或其它物质直接镀覆金属堆叠体的顶层。在使用新型金属化方案(如智能线技术)的情况下，根据本发明也可以使用呈黑色的线或具有降低反射率从而使金属网格具有深色外观的微结构的线。如果将黑色或深太阳蓝色背板用作模块背景，则即使从很近的距离看，也可实现整个模块非常均匀的外观。
所述聚合物和封装膜优选选自有机聚合物，其包括但不限于聚烯烃，例如聚乙烯共聚物，例如EVA(乙烯乙酸乙烯酯)，EBA(乙烯丙烯酸丁酯)，EMA(乙烯丙烯酸甲酯)，EEA(乙烯丙烯酸乙酯)，POE(聚烯烃弹性体)，BPO，还有聚酯，聚酰胺，聚氨酯，聚乙烯醇缩丁醛PVB，聚碳酸酯，聚氯乙烯，聚乙酸乙烯酯，聚丙烯酸酯，多元醇，多异氰酸酯或多胺，以及上述物质的共聚物，树脂，掺混物或多层，例如含聚碳酸酯的氨基甲酸酯树脂，含氯乙烯-乙酸乙烯酯的氨基甲酸酯树脂，丙烯酸系树脂，聚氨酯丙烯酸酯树脂，聚酯树脂，或TPU(热塑性聚氨酯)。
所述前封装膜、背封装膜和另外的封装膜优选含有TPU或聚烯烃，非常优选由TPU或聚烯烃组成，所述聚烯烃包括但不限于 EVA、EBA、EMA、EEA、POE或BPO，最优选EVA。
含有一种或多种效应颜料的聚合物膜(22)位于接受辐射的侧面，即在根据本发明的太阳能电池或太阳能电池模块的可见部件内。它可在所述太阳能电池模块中位于前板(21)的内侧，即面向所述太阳能电池或太阳能电池的阵列的侧面，如在图2中示出的，或者可另选地，它可位于前板(21)的外侧，即面向入射光的侧面。
具有效应颜料的聚合物膜(22)可局部地并被灵活地施加在任何表面上。因此，它可被施加在成品太阳能电池或太阳能电池模块的外部上，在覆盖所述太阳能电池或太阳能电池模块的保护性基材(玻璃或塑料)上，或者直接施加在光活性材料/太阳能电池上。
有利地，具有效应颜料的聚合物膜(22)也可作为抗反射膜使用。
在根据本发明的聚合物膜(22)中使用的效应颜料优选是透明的或至少是半透明的。可用于本发明的效应颜料优选显示绿色。然而，诸如蓝色、灰色、白色、紫色、红色、橙色、黑色的其它颜色也是合适的。可以使用其它颜色或它们的混合物以产生特定的颜色和色度。所述效应颜料还可产生金属效果，例如但不限于：银、铂、金、铜和多种其它金属。也可以使用不同颜色的混合物产生印刷的图像/图片。
所述效应颜料和/或包含效应颜料的聚合物膜(22)，对于与特定太阳能电池或太阳能电池模块相关的辐射，优选对于在260至1200 nm范围内，更优选在400至800nm范围内的辐射，优选具有至少 30％，更优选至少60％，最优选至少80％的总体透明度。
所述效应颜料和/或包含效应颜料的聚合物膜(22)，在太阳光谱的可见光部分中，更优选在400至800nm范围内，具有选择性反射最大值，优选反射率为1至40％，更优选1至30％，最优选1至 20％。例如，在450-550nm范围内的局部反射峰(其中选择最大反射率以使得在该范围内的总体反射率为5％)足以获得其它情况下为光学蓝色的太阳能电池的强绿色印象。
优选地，所述效应颜料和/或包含效应颜料的聚合物膜(22)，对于与特定太阳能电池或太阳能电池模块相关的辐射，优选对于在260 至1200nm范围内，更优选在400至800nm范围内的辐射，具有< 40％，更优选<30％，非常优选<20％，最优选<10％的总体反射率。
进一步优选地，所述效应颜料和/或包含效应颜料的聚合物膜 (22)对于在800至1000nm范围内的辐射具有<30％，非常优选< 20％，最优选<10％的反射水平。
除了它们的特定颜色外，包含效应颜料的封装膜(22)，对于与特定太阳能电池相关的辐射，优选对于在260至1200nm范围内的辐射，还显示出高水平(至少30％，优选>80％)的透明度，并且在 260至1200nm范围内优选显示出总共约5至40％，优选低于10％的反射水平。
在260至1200nm波长的区域内，根据本发明的太阳能电池和太阳能电池模块的内和外量子效率优选为≥60％(≥0.6)，优选≥70％ (≥0.7)，和优选(≥0.8)≥80％。
所述量子效率描述了用于发电的光子的量。所述外量子效率 (EQE)描述了与被太阳能电池吸收并有效转换成电的光子的量相关的照射在太阳能电池上的总光子的量的波长选择性关系。所述内量子效率(IQE)描述了到达太阳能电池和转换成电的光子的量的关系。在本发明的情况下，在内和外量子效率之间的差可以如下描述：
EQE＝IQE-由具有效应颜料的封装膜反射的光子
因此，IQE和EQE二者的高水平表明所述效应颜料对太阳能电池性能的有限影响。所述效应颜料和/或包含效应颜料的聚合物膜 (22)产生的相对电流损失[A/m2]为小于40％，优选小于30％，最优选小于20％。因此，所述效应颜料和/或包含效应颜料的聚合物膜(22)产生的效率降低[W/m2]为小于40％，优选小于30％，最优选小于20％。
可通过反射数据评估颜料和层对c-Si太阳能电池的影响。反射数据用于估计所处理电池的最大功率吸收/最大光电流产生。反射和透射的测量和计算是通过本领域技术人员已知并且如在实验部分中进一步描述的常用方法进行的。
具有基于TPU的封装物的参比显示出在宽波长范围内90％的典型EQE，导致太阳能电池的白色/灰色外观的根据本发明的效应颜料混合物显示出在IR区域内量子效率下降了约7％，而基于涂布的玻璃薄片的根据本发明的绿色效应颜料显示出在IR区域内量子效率低于 5％的平均下降和甚至增加。
所述效应颜料优选具有薄片状基材，其包含至少一个涂层，该涂层包含金属氧化物、金属氧化物水合物或其混合物。优选地，所述效应颜料由已经涂覆有一层或多层透明或半透明的无色材料的透明或半透明的无色薄片状基材组成。优选使用珠光颜料、干涉颜料和/或多层颜料。在使用有机涂层和/或无机涂层的后涂层作为所述效应颜料的最后层的情况下，所述效应颜料的长期稳定性可优选得到改进，如例如在WO 2011/095326 A1以及下文中描述的那样。
适用于所述效应颜料的基材例如是所有已知的涂布或未涂布的薄片状基材，优选透明或半透明的，优选无色的薄片。合适的是例如页硅酸盐，特别是合成或天然的云母，玻璃薄片，SiO2薄片，Al2O3薄片，TiO2薄片，液晶聚合物(LCP)，全息颜料，BiOCl薄片或所述薄片的混合物。根据本发明，也可以在低浓度下使用具有介电涂层的铝薄片以获得活性光伏层的非常高的遮盖力。
所述玻璃薄片可由本领域技术人员已知的所有玻璃类型组成，例如由A玻璃、E玻璃、C玻璃、ECR玻璃、回收玻璃、窗玻璃、硼硅酸盐玻璃、
Figure RE-GDA0003330732560000141
玻璃、实验室器具玻璃或光学玻璃组成。所述玻璃薄片的折射率优选为1.45至1.80，特别是1.50-1.70。尤其优选的玻璃薄片由A玻璃、C玻璃、E玻璃、ECR玻璃、石英玻璃和硼硅酸盐玻璃组成。
优选涂布或未涂布的合成或天然的云母的薄片，SiO2薄片，Al2O3薄片和玻璃薄片，特别是C玻璃、ECR玻璃或硼硅酸铝钙的玻璃薄片。特别地，优选使用基于硼硅酸铝钙玻璃的效应颜料。在本发明的一个变体中，Al2O3薄片是优选的。
所述基材通常具有0.01至5μm，特别是0.05至4.5μm，和特别优选0.1至1μm的厚度。长度或宽度尺寸通常为1至500μm，优选1 至200μm，和特别是5至125μm。它们通常具有2:1至25,000:1，优选3:1至1000:1，和特别是6:1至250:1的纵横比(平均直径与平均粒子厚度的比例)。薄片状基材的所述尺寸原则上也适用于根据本发明使用的涂布的效应颜料，因为额外的涂层通常在仅几百纳米范围内，并且因此不会显著影响所述效应颜料的厚度或长度或宽度(粒子尺寸)。
所述效应颜料和它们的基材的粒子尺寸和粒子尺寸分布可通过本领域中常用的各种方法测定。然而，优选使用借助于Malvern Mastersizer 2000，Beckman Coulter，Microtrac等的按标准程序的激光衍射方法。此外，可使用诸如SEM(扫描电子显微镜)图像的其它技术。
在一个优选实施方案中，所述基材涂布有一个或多个透明或半透明的层，该层包含金属氧化物、金属氧化物水合物、金属氢氧化物、金属低氧化物、金属氟化物、金属氮化物、金属氧氮化物或这些材料的混合物。优选地，所述基材被这些层部分或全部包裹。
另外，也可能存在包含高和低折射率层的多层结构，其中高和低折射率层优选是交替的。特别优选的是包含高折射率层(折射率≥ 2.0)和低折射率层(折射率<1.8)的层包，其中这些层包中的一个或多个可能已被施加到所述基材上。所述高和低折射率层的顺序在此可与所述基材匹配，以便将所述基材包括在所述多层结构中。
特别优选金属氧化物、金属氧化物水合物或其混合物，优选以下元素的那些：Ti、Sn、Si、Al、Zr和Zn，尤其是Ti、Sn和Si。氧化物和/或氧化物水合物可存在于单一层中或存在于分开的层中。特别地，使用金红石变型或锐钛矿变型(优选金红石变型)的二氧化钛。为了将二氧化钛转化成金红石变型，优选在二氧化钛层下方施加二氧化锡层。优选的多层涂层包括交替的高和低折射率层，优选例如 TiO2-SiO2-TiO2。
优选通过已知的湿化学方法施加金属氧化物、氢氧化物和/或氧化物水合物的层，其中可使用开发用于制备效应颜料的湿化学涂布方法，其导致所述基材的包封。在湿化学施加之后，随后将经涂布的产品分离出、洗涤、干燥和优选煅烧。
其单个层的厚度通常为10至1000nm，优选15至800nm，特别是20至600nm，尤其是20至200nm。
为了增加光、温度、水和气候稳定性，可使所述效应颜料经历后涂布或后处理。后涂层可以是有机涂层和/或无机涂层作为最后的一层或多层。后涂层优选包含元素Al、Si、Zr、Ce或它们的混合物或混合相的一个或多个金属氧化物层。另外，有机的或组合的有机/无机的后涂层是可能的。也可以单独地或与金属氧化物组合地使用硅烷和/或有机官能硅烷。合适的后涂布或后处理方法是例如在DE 22 15 191、 DE-A 31 51 354、DE-A 32 35017或DE-A 33 34 598、EP 0090259、 EP 0 634 459、WO 99/57204、WO 96/32446、WO 99/57204、U.S. 5,759,255、U.S.5,571,851、WO 01/92425、WO 2011/095326中描述的方法或本领域技术人员已知的其它方法。
可用于本发明的效应颜料是例如以商品名
Figure RE-GDA0003330732560000161
Figure RE-GDA0003330732560000162
和Lumina
Figure RE-GDA0003330732560000163
提供的可商购的干涉颜料或珠光颜料。也可使用其它可商购的效应颜料。尤其可以使用
Figure RE-GDA0003330732560000164
Figure RE-GDA0003330732560000165
和
Figure RE-GDA0003330732560000166
颜料。
聚合物膜(22)还可包含不同效应颜料的混合物，因为在许多情况下，使用至少两种不同的效应颜料使得可以获得特殊效果。在这种情况下，所述效应颜料可以任何比例混合，然而所有效应颜料在聚合物膜(22)中的总含量应不超过60重量％。
所述效应颜料在聚合物膜(22)中的浓度优选在0.1至40重量％，优选0.1至20重量％范围内。更优选地，所述效应颜料在聚合物膜(22)中的浓度在0.1至15重量％范围内，特别是在0.2至10重量％，最优选0.2至8重量％范围内。
除非另外说明，上文和下文中，所述效应颜料的重量百分比基于所述封装膜的固体部分的总重量。
效应颜料在聚合物膜(22)中的以克/m2为单位的量由膜厚度限定。例如，在基于粘结剂介质的配制剂中具有1％效应颜料的20μm 厚的膜会转化为约0.4g效应颜料/m2，而具有12％效应颜料的100 μm厚的膜会转化为约18g效应颜料/m2。因此，每m2处理过的太阳能表面的效应颜料的一般范围在0.1g/m2(对于薄的膜(1μm)和低浓度而言)直到75g/m2(对于在厚的膜(200μm)中的高浓度而言)范围内。优选的量在0.2至30g/m2，优选1至15g/m2，尤其优选1至6g/m2范围内。
所述效应颜料可例如通过本领域技术人员已知的挤出方法并入到聚合物膜(22)中。
在挤出中，将热塑性塑料在螺杆中熔融成粘性物质，并然后将其通过喷嘴压制成型。可能形状的多样性是巨大的。通过平板喷嘴挤出膜、箔和板材。具有较大开口的喷嘴用于固体棒、管或平板型材(flat profile)。
板/膜挤出用于挤出太厚以至于不能吹塑的塑料板或膜。可以使用两种类型的模头：T形和衣架形。这些模头的目的是将聚合物熔体的流从挤出机的单独圆形出口再定向和引导到薄的平面流。两种模头类型都确保跨过所述模头的整个横截面区域的恒定均匀流。冷却通常通过牵拉通过一组冷却辊(压延机或“冷”辊)实现。在板挤出中，这些辊不仅给予必要的冷却，而且还确定板厚度和表面纹理。通常，共挤出用于将一个或多个层施加在基础材料的顶部以获得特定的性能，例如改进的机械性能、UV吸收、纹理、氧渗透耐性或能量反射。
母料或化合物通常用于使具有效应颜料的熔融物质着色。为了在具有效应颜料的塑料挤出中获得满意结果，必须在混合物能量和尽可能不损坏颜料之间保持平衡的比例。来自混合区段的过度剪切或不合适的螺杆或过滤器对效应颜料造成破坏并且显著降低了珠光效应。所述颜料的取向对于均匀效果是关键的。在机器的整个相应工程和设计的过程中必须确保这一点。
在本发明的一个优选实施方案中，在所述聚合物材料中的包含希望量的，例如20重量％的效应颜料的母料被添加到所述聚合物膜的挤出过程中。这可例如通过产生彩色母料颗粒与EVA颗粒的预混物，或通过任何其它已知的方法完成。
由于在熔体挤出过程中作用在效应颜料上的剪切力，所述效应颜料的取向基本上平行于封装膜表面。
在另一个优选实施方案中，含有一种或多种效应颜料的聚合物膜是两层或更多层相同或不同聚合物材料的共挤出膜，其中一个层，优选面向所述前板的层，含有一种或多种效应颜料。
在使用这样的两层膜的情况下，前封装膜(23)可以且优选被省略。
用于层合PV模块的用作封装物的EVA是一种热塑性聚合物，其配方尤其被调整用于暴露于光氧化应力。常见的EVA配方，除了聚合物树脂外，通常还包含交联剂、增粘剂、UV吸收剂、UV稳定剂和抗氧化剂。所述交联剂是自由基引发剂—通常是过氧化物—其在层合过程中在热的作用下分解，并将形成自由基，该自由基引发在聚合物主链上的自由基。所形成的自由基又将导致在聚合物链之间形成共价键。
在所述预层合步骤之前，含有效应颜料的聚合物膜(22)的层厚度优选在5μm至1000μm，更优选20μm至800μm，甚至更优选 100μm至400μm范围内。
在所述预层合后，膜厚度通常将降低，这取决于层合条件。
附图说明
图1中示例性说明了最终封装的太阳能电池模块的组件，所述组件包括前板(11)、前封装膜(12)、具有汇流条的太阳能电池的图案或阵列(13)、背封装膜(14)和背板(15)。箭头指示了入射光的方向。
图2中示例性说明了通过根据本发明的优选实施方案的方法制备的太阳能电池模块，并且该太阳能电池模块包括前板(21)，其优选是玻璃板，聚合物膜(22)，其优选是EVA膜，含有一种或多种效应颜料，前封装膜(23)，其优选是EVA膜，并且其不含效应颜料或其它着色剂，具有汇流条的太阳能电池的阵列(24)，背封装膜 (25)，其优选是EVA膜，和背板(26)，其优选是TPT膜或玻璃板。箭头指示了入射光的方向。
图3显示了根据对比例1制备的太阳能电池模块，堆叠体2。
图4显示了根据实施例1制备的太阳能电池模块，堆叠体2。
具体实施方式
以下实施例意欲解释本发明，而不限制本发明。
实施例1
具有效应颜料的封装膜的制备
含有1g/m2效应颜料
Figure RE-GDA0003330732560000191
7235Ultra Rutile Green Pearl和其它添加剂的封装EVA膜制备如下：
分别制备含有不同添加剂的不同母料以避免配方的较大灵活性：
在经典的挤出方法中作为颗粒制备含有10％
Figure RE-GDA0003330732560000192
7235Ultra Rutile GreenPearl的EVA的母料。使用2.5％的这种母料用于制备所述EVA封装膜
在经典的挤出方法中作为颗粒制备含有5％的三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC交联助剂)、2.5％的3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 (VMMS，硅烷玻璃偶联剂)、3％的Tinuvin 770(HALS，UV稳定剂)和7％的Cyasorb UV 531UV吸收剂)的EVA的第二母料。使用10％的这种母料用于制备所述EVA封装膜。
在经典的挤出方法中作为颗粒制备含有10％的叔丁基过氧化碳酸 2-乙基己酯(
Figure RE-GDA0003330732560000193
TBEC，过氧化物交联剂)的EVA的第三母料。保持低的挤出温度，使得在该阶段不发生交联反应(<120℃)。
添加不同的母料(2.5％的颜料母料，10％的添加剂母料和10％的过氧化物母料)，并将它们与无色的EVA颗粒混合，并进料到漏斗中，进入到现有技术的膜挤出线的加热喷嘴中。制备的EVA膜具有 0.40mm的厚度。保持低的挤出温度，使得在该阶段不发生交联反应(<120℃)。
不具有效应颜料的封装膜的制备
以类似方式制备所述膜，但不使用含有效应颜料的母料。
a)预层合：
将具有效应颜料
Figure RE-GDA0003330732560000201
7235Ultra Rutile Green Pearl的封装 EVA膜放在传统用于太阳能模块的厚度为4000μm并且横向尺寸为 40×40cm的前玻璃板的顶部。然后将所述EVA膜在真空压机中在 145℃下层合到所述玻璃板上，并且层合的压力曲线为20秒400毫巴 /20秒700毫巴/650秒900毫巴。在层合过程中，所述EVA膜覆盖有 Teflon织物膜和玻璃板(在顶部)，以避免粘附到膜的表面，和确保平面的压制和均匀的温度分布。
b)冷却
在预层合步骤a)后，将具有所层合的含有效应颜料的EVA膜的前玻璃板冷却到室温。
c+d)模块层合：
使用在步骤a)和b)中制备的前玻璃板，其中所层合的含有效应颜料的EVA膜面向内侧，构建以下堆叠体：
1.预层合有含有绿色效应颜料的EVA膜的前玻璃/无色的EVA膜 /具有汇流条的太阳能电池/无色的EVA膜/黑色的EVA膜/玻璃。
2.预层合有含有绿色效应颜料的EVA膜的前玻璃/无色的EVA膜 /具有汇流条的太阳能电池/无色的EVA膜/黑色的TPT膜/无色的EVA 膜/玻璃。
3.预层合有含有绿色效应颜料的EVA膜的前玻璃/无色的EVA膜 /具有汇流条的太阳能电池/黑色的EVA膜/玻璃。
4.预层合有含有绿色效应颜料的EVA膜的前玻璃/无色的EVA膜 /具有汇流条的太阳能电池/无色的EVA膜/黑色的TPT膜。
将堆叠体1-4放置在经典的具有销(pin)的薄板层合机中，并且薄板压力可通过控制上室中的真空水平调节，其中顶部薄板和热板可被加热。
将堆叠体1-4并排一次放置到所述层合机中，并将所述堆叠体在145℃下处理，其中层合的压力曲线为20秒400毫巴/20秒700毫巴 /650秒900毫巴。在层合后，将所述模块冷却到室温。
视觉检查表明在层合后没有图案显现。
对比例1
使用如在实施例1中描述的那样制备的含有1g/m2效应颜料
Figure RE-GDA0003330732560000211
7235UltraRutile Green Pearl的封装EVA膜，和分开的前玻璃板，构建以下堆叠体。
1.前玻璃/含有绿色效应颜料的EVA膜/无色的EVA膜/具有汇流条的太阳能电池/无色的EVA膜/黑色的EVA膜/玻璃。
2.前玻璃/含有绿色效应颜料的EVA膜/无色的EVA膜/具有汇流条的太阳能电池/无色的EVA膜/黑色的TPT膜/无色的EVA膜/玻璃。
3.前玻璃/含有绿色效应颜料的EVA膜/无色的EVA膜/具有汇流条的太阳能电池/黑色的EVA膜/玻璃。
4.前玻璃/含有绿色效应颜料的EVA膜/无色的EVA膜/具有汇流条的太阳能电池/无色的EVA膜/黑色的TPT膜。
将堆叠体1-4放置在经典的具有销的薄板层合机中，并且薄板压力可通过控制上室中的真空水平调节，其中顶部薄板和热板可被加热。
将堆叠体1-4并排一次放置到所述层合机中，并将所述堆叠体在 145℃下处理，其中层合的压力曲线为20秒400毫巴/20秒700毫巴 /650秒900毫巴。在层合后，将所述模块冷却到室温。
结果
图3显示了根据对比例1制备的太阳能电池模块，堆叠体2。
图4显示了根据实施例1制备的太阳能电池模块，堆叠体2。
可以看出，通过没有预层合步骤a)的根据对比例1的方法制备的模块显示出清晰可见的图案(图3)，而通过具有预层合步骤a)的根据实施例1的方法制备的模块不显示这种图案(图4)。
对于根据包括所述预层合步骤的实施例1的方法制备的太阳能模块，气候室湿热1000测试(如在http://sinovoltaics.com/learning- center/testing/damp-heat-test/中描述的)没有显示出对长期稳定性的影响。
结果证明，根据本发明的方法能够高度有效地使由多个电互连的太阳能电池制成的太阳能电池模块着色，其具有高水平的长期稳定性，同时降低了所述电池和汇流条的不希望的深色图案的显现。

Claims (22)

1.制备彩色太阳能电池或彩色太阳能电池模块的方法，该方法包括以下步骤：
a)将含有一种或多种效应颜料的聚合物膜层合到前板，
b)任选将具有所层合的含有效应颜料的聚合物膜的所述前板冷却，
c)在具有所层合的含有效应颜料的聚合物膜的所述前板的顶部提供包含以下层的堆叠体
C1)任选的一个或多个前封装膜，
C2)一个或多个太阳能电池，或由导电部件，优选由汇流条电互连的太阳能电池的阵列，
C3)任选的一个或多个背封装膜，
C4)背板，
或者在层C1至C4的堆叠体的顶部提供具有所层合的含有效应颜料的聚合物膜的所述前板，
d)将层C1至C4的堆叠体层合到具有所层合的含有效应颜料的聚合物膜的所述前板上。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于在步骤c)中的堆叠体包含前封装膜，该前封装膜位于所述含有效应颜料的聚合物膜和所述一个或多个太阳能电池或太阳能电池阵列之间，其中所述前封装膜不含效应颜料。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述背板具有黑色或深颜色，和/或在步骤c)中的堆叠体包含在所述一个或多个太阳能电池或太阳能电池阵列和所述背板之间提供的额外的板或封装膜，其中所述额外的板或封装膜是黑色的或者具有深颜色。
4.根据权利要求1至3中一项或多项的方法，其特征在于在施加所述具有效应颜料的聚合物膜之前，使将所述太阳能电池互连的导电部件呈黑色或深颜色。
5.根据权利要求1至4中一项或多项的方法，其特征在于将深颜色的网格并入到所述一个或多个太阳能电池或太阳能电池阵列中，所述网格覆盖明亮区域，该明亮区域包括但不限于在所述太阳能电池之间的空间和所述导电部件。
6.根据权利要求1至5中一项或多项的方法，其特征在于所述含有效应颜料的聚合物膜以及所述前和后封装膜选自聚烯烃膜，优选聚乙烯共聚物膜，其选自EVA、EBA、EMA、EEA、POE和BPO膜，或者PVB或TPU膜，非常优选选自EVA膜。
7.根据权利要求1至6中一项或多项的方法，其特征在于所述前板和/或所述后板是玻璃板。
8.根据权利要求1至7中一项或多项的方法，其特征在于所述前板和/或所述后板是聚合物板。
9.根据权利要求1至8中一项或多项的方法，其特征在于所述太阳能电池或太阳能电池模块选自无定形硅、单晶硅和多晶硅太阳能电池，CIGS-、CdTe-、III/V-或II/VI-太阳能电池，钙钛矿太阳能电池、量子点太阳能电池、有机太阳能电池和染料敏化太阳能电池。
10.根据权利要求1至9中一项或多项的方法，其特征在于通过施加热量和/或压力，或者使用粘合剂或粘结剂或层，优选在真空压机中实施所述层合步骤a)和d)。
11.根据权利要求1至10中一项或多项的方法，其特征在于在所述层合步骤a)和d)中，加热温度在130℃至160℃范围内。
12.根据权利要求1至11中一项或多项的方法，其特征在于所述效应颜料和/或所述含有效应颜料的聚合物膜在太阳光谱的可见光范围中具有选择性反射最大值。
13.根据权利要求1至12中一项或多项的方法，其特征在于所述效应颜料和/或所述含有效应颜料的聚合物膜对于在260至1200nm范围内的辐射具有至少60％的总体透明度。
14.根据权利要求1至13中一项或多项的方法，其特征在于所述效应颜料和/或所述含有效应颜料的聚合物膜对于在260至1200nm范围内的辐射具有<40％的总体反射率。
15.根据权利要求1至14中一项或多项的方法，其特征在于所述效应颜料选自珠光颜料、干涉颜料和多层颜料。
16.根据权利要求1至15中一项或多项的方法，其特征在于所述效应颜料基于合成的或天然的云母、薄片状玻璃基材、薄片状SiO2基材或薄片状Al2O3基材。
17.根据权利要求16方法，其特征在于所述薄片状基材涂覆有一层或多层的Ti、Sn、Si、Al、Zr和Zn的金属氧化物和/或金属氧化物水合物。
18.根据权利要求1至17中一项或多项的方法，其特征在于在所述聚合物膜中的效应颜料的量在0.2至40重量％范围内。
19.根据权利要求1至18中一项或多项的方法，其特征在于所述含有效应颜料的聚合物膜的厚度在5至1000μm范围内。
20.根据权利要求1至19中一项或多项的方法，其特征在于通过熔融挤出有机聚合物材料制备所述含有效应颜料的聚合物膜，其中在挤出前将所述效应颜料添加到所述聚合物熔体中。
21.根据权利要求21的方法，其特征在于所述含有效应颜料的聚合物膜是两层或更多层的共挤出膜，所述层中的一个含有所述效应颜料。
22.通过根据权利要求1至21中一项或多项的方法制备的彩色太阳能电池或彩色太阳能电池模块。
CN202111140739.9A 2021-04-30 2021-09-28 制备彩色太阳能电池的方法 Pending CN113948597A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21171471 2021-04-30
EP21171471.2 2021-04-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113948597A true CN113948597A (zh) 2022-01-18

Family

ID=75746420

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111140739.9A Pending CN113948597A (zh) 2021-04-30 2021-09-28 制备彩色太阳能电池的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11742445B2 (zh)
EP (1) EP4084089A1 (zh)
JP (1) JP2022171642A (zh)
KR (1) KR20220149453A (zh)
CN (1) CN113948597A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023194420A1 (en) * 2022-04-08 2023-10-12 Merck Patent Gmbh Colored solar cell comprising effect pigments

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA957108A (en) 1971-03-30 1974-11-05 E. I. Du Pont De Nemours And Company Pigments treated with methacrylatochromic chloride for improved humidity resistance
DE3151354A1 (de) 1981-12-24 1983-07-07 Merck Patent Gmbh, 6100 Darmstadt Perlglanzpigmente, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung
DE3211166A1 (de) 1982-03-26 1983-09-29 Merck Patent Gmbh, 6100 Darmstadt Verfahren zur hydrophobierung von perlglanzpigmenten
DE3235017A1 (de) 1982-09-22 1984-03-22 Merck Patent Gmbh, 6100 Darmstadt Perlglanzpigmente
DE3334598A1 (de) 1983-09-24 1985-04-18 Merck Patent Gmbh Witterungsbestaendige perlglanzpigmente
DE4323914A1 (de) 1993-07-16 1995-01-19 Merck Patent Gmbh Perlglanzpigment-Zubereitung
US5571851A (en) 1994-01-28 1996-11-05 J.M. Huber Corporation Reinforcing fillers for plastics systems
JP3577576B2 (ja) 1995-04-10 2004-10-13 メルク株式会社 表面処理剤、表面処理薄片状顔料及びその製造方法
US5759255A (en) 1996-02-07 1998-06-02 Engelhard Corporation Pearlescent pigment for exterior use
DE19820112A1 (de) 1998-05-06 1999-11-11 Eckart Standard Bronzepulver Mit reaktiven Orientierungshilfsmitteln beschichtete Effektpigmente
US6245323B1 (en) 2000-05-26 2001-06-12 Engelhard Corporation Bonded metal hydroxide-organic composite polymer films on particulate substrates
JP2013518946A (ja) * 2010-02-04 2013-05-23 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 効果顔料
JP5752733B2 (ja) * 2012-03-29 2015-07-22 富士フイルム株式会社 ポリエステルフィルム、太陽電池用バックシート、および、太陽電池モジュール
WO2017090056A1 (en) * 2015-11-24 2017-06-01 Indian Institute Of Technology Bombay Solar module with selective colored coating
EP3503214A1 (en) 2017-12-22 2019-06-26 Merck Patent GmbH Solar cells
WO2019201416A1 (en) * 2018-04-16 2019-10-24 CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement Photovoltaic modules and method of manufacture thereof
JP2021027266A (ja) * 2019-08-08 2021-02-22 トヨタ自動車株式会社 加飾された太陽電池モジュール
CN114103455B (zh) * 2021-11-22 2023-01-24 北京金茂绿建科技有限公司 一种光伏组件及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023194420A1 (en) * 2022-04-08 2023-10-12 Merck Patent Gmbh Colored solar cell comprising effect pigments

Also Published As

Publication number Publication date
US20220352403A1 (en) 2022-11-03
JP2022171642A (ja) 2022-11-11
EP4084089A1 (en) 2022-11-02
KR20220149453A (ko) 2022-11-08
US11742445B2 (en) 2023-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220149213A1 (en) Photovoltaic devices
US20210159352A1 (en) Photovoltaic modules and method of manufacture thereof
US8580377B2 (en) Laminated polyester film and solar panel made thereof
CN111492493B (zh) 太阳能电池
US20090211631A1 (en) Photoluminescent backing sheet for photovoltaic modules
US20220140773A1 (en) Power-generating building materials and preparation process thereof
JPH0856007A (ja) 電力を発生する光学フィルターおよび風防ガラス
KR20120125460A (ko) 태양전지 백 시트용 필름 및 그 제조 방법
US11843066B2 (en) Decorated photovoltaic cell module
US11742445B2 (en) Process of preparing colored solar cells
WO2012121231A1 (ja) 太陽電池用保護シートとその製造方法、太陽電池用バックシート部材、太陽電池用バックシート及び太陽電池モジュール
US20110315215A1 (en) Color building-integrated photovoltaic (bipv) module
US20110315216A1 (en) Color building-integrated photovoltaic (bipv) module
CN113809194A (zh) 含有效果颜料和散射添加剂的层
US20210151617A1 (en) Nir-reflective multi-layer material sheet
WO2023194420A1 (en) Colored solar cell comprising effect pigments
US20150288322A1 (en) Building envelope element having a first glass layer and a second photovoltaic layer
WO2023017007A1 (en) Layer containing effect pigments and scattering additives
KR20240047423A (ko) 효과 안료 및 산란 첨가제를 포함하는 층
JP2018026376A (ja) 太陽電池モジュール用シート、および太陽電池モジュール
WO2012063713A1 (ja) 太陽電池用バックシート部材及び太陽電池モジュール
NL2022796B1 (en) Solar energy conversion module
CN115188850A (zh) 一种太阳能电池组件及其制备方法
JP2020053652A (ja) 太陽電池モジュール用の裏面保護シート

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication