CN1816916A - 太阳能电池的封装 - Google Patents

太阳能电池的封装 Download PDF

Info

Publication number
CN1816916A
CN1816916A CN200480019362.XA CN200480019362A CN1816916A CN 1816916 A CN1816916 A CN 1816916A CN 200480019362 A CN200480019362 A CN 200480019362A CN 1816916 A CN1816916 A CN 1816916A
Authority
CN
China
Prior art keywords
encapsulants
solar module
solar cell
silicon
solar
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.)
Granted
Application number
CN200480019362.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN1816916B (zh
Inventor
C·泰罗
J·D·L·C·哈比马纳
S·詹金斯
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.)
Dow Silicones Corp
Original Assignee
Dow Corning Corp
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
Priority claimed from GB0412516A external-priority patent/GB0412516D0/en
Application filed by Dow Corning Corp filed Critical Dow Corning Corp
Priority claimed from PCT/EP2004/007807 external-priority patent/WO2005006451A1/en
Publication of CN1816916A publication Critical patent/CN1816916A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1816916B publication Critical patent/CN1816916B/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Sealing Material Composition (AREA)

Abstract

本发明包括一种太阳能电池组件和封装该组件的方法。该太阳能电池组件包括具有一个或多个太阳能电池的硬质或软质上覆层和/或基底；和封装剂，所述封装剂是固化的液体硅氧烷封装剂。该封装剂组合物优选包括每一分子具有至少两个Si－链烯基的液体二有机聚硅氧烷；含有至少两个链烯基的硅氧烷树脂；每一分子具有至少两个硅键合的氢原子的聚有机硅氧烷形式的交联剂，其用量使得硅键合的氢的摩尔数与硅键合的链烯基的总摩尔数之比为0.1∶1到5∶1；和氢化硅烷化催化剂，优选锂基催化剂。连续的太阳能电池组件封装方法包括下述步骤：通过喷射、涂布或分配，均匀施加预定体积的液体硅氧烷封装剂到太阳能电池组件上，并借助热或者红外辐射固化所述封装剂。施加液体硅氧烷封装剂到太阳能电池上的优选方法是借助幕涂机。

Description

太阳能电池的封装
[0001]本发明涉及太阳能电池和施加硅氧烷基封装剂材料到太阳能电池上以形成太阳能电池组件的方法。
[0002]太阳能或光电池是将光转化成电所使用的半导体器件(下文称为太阳能电池)。典型地，一旦暴露于光下，太阳能电池在其终端之间产生电压，从而导致电子顺向流动，其大小与照射到在电池表面处形成的光生伏打结上的光的强度成正比。可由任何合适的半导体材料，例如结晶或多晶硅或薄膜硅，例如无定形、半晶硅、砷化镓、二硒化铟铜、碲化镉、二硒化镓铟铜，其中包括任何一种或多种后者的混合物和类似物来制造太阳能电池。目前通常存在两类太阳能电池，晶片和薄膜。晶片是由从单晶或多晶锭料或铸件中机械锯开而制造的半导体材料的薄片。薄膜基太阳能电池是典型地通过溅射或者化学气相沉积工艺或类似技术在基底或上覆层(superstrate)上沉积的半导体材料的连续层。
[0003]由于晶片和薄膜基太阳能电池二者的发脆性质，因此对于电池来说，必要的是通过携带负载的支持元件支持。这一携带负载的支持元件可以是硬质，例如玻璃板硬质材料，或者软质材料，例如金属膜和/或片材或者合适的塑料材料，例如聚酰亚胺。太阳能或者光电池组件(下文称为太阳能电池组件)包括单一的太阳能电池或者通过携带负载的支持元件支持的互连太阳能电池的平面组合件。典型地封装太阳能电池组件，以保护电池避免环境影响。太阳能电池组件的支持元件可以是透太阳光的顶层或者上覆层，亦即位于太阳能电池和光源之间。或者，支持元件可以是置于太阳能电池之后的背层或者基底。太阳能电池组件常常包括上覆层和基底。典型地，一系列太阳能电池组件互连，形成充当单一的发电单元的太阳能电池组，其中电池和组件以产生合适电压的方式互连，为的是给予一件设备动力或者供应电池电力以供储存等。
[0004]一般来说，通过在上覆层或者基底上电连接单独的太阳能电池，并将互连的电池层压到一体化的太阳能电池组件内，从而制造太阳能电池组件。除了通过前述的支持上覆层和/或基底提供的支持和保护以外，电池的光照表面还通常受到保护避免环境(例如风、雨、雪、灰尘等等，通过用一种或多种封装剂或者阻挡涂布材料(下文称为“封装剂”)覆盖)。
[0005]通常使用透太阳光的上覆层，设计晶片基太阳能电池组件，所述上覆层由通常与基底结合的材料制造且具有一层或多层封装剂作为电池粘合剂用以粘合电池到上覆层上和粘合到基底(当存在时)上。因此，光穿过透明的上覆层和粘合剂，之后到达半导体晶片上。上覆层，典型地为硬质板，起到保护太阳能电池一侧以避免潜在有害的环境条件和另一侧受到几层封装剂和基底的结合的保护。
[0006]已提出各种材料用作太阳能电池组件的封装剂。常见的实例包括乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)的膜，Tedlar(获自E.I.Dupont de Nemours & Co of Wilmington Delaware)和可紫外固化的聚氨酯。封装剂通常以膜的形式提供并层压到电池和上覆层和/或基底上。现有技术的实例包括使用粘合剂层压太阳能电池(正如在US4331494中所例举的)，和施加丙烯酸聚合物和耐候层(正如在US4374955中所述)。已通过在太阳能电池上流延和固化丙烯酸预聚物，来制备太阳能电池组件(正如在US4549033中所述)。
[0007]EP0406814和US6320116二者均公开了太阳能电池或者光生伏打体系的封装体系。Kondo等(Solar Energy Materials and SolarCells 49(1997)pp.127-133)公开了使用热固性有机液体树脂作为封装无定形硅光生伏打组件的方式，但没有清楚地确定所使用的树脂。
[0008]在现有技术中，典型地使用的封装剂是膜状，因此封装剂层必须在热和真空条件下层压，所述热和真空条件会引起它们熔融，粘合到相邻的表面上，并真正地“封装”太阳能电池。
[0009]目前已有的封装太阳能电池组件的方法通常以间歇模式进行，这是因为层压步骤使得整个工艺缓慢，从而导致封装组件的总成本高的事实。在许多情况下，可使用相同或者不同的用于不同层的封装剂材料，从而施加几层封装剂。此处的图1示出了现有技术的组件的一个实例。例如，组件可包括支持多个太阳能电池的具有第一封装剂层的上覆层，所述封装剂透太阳光、用作粘合剂以粘合上覆层到一系列互连太阳能电池上。第二封装剂层或者封装剂背层然后可施加到第一封装剂层和互连的太阳能电池上。第二封装剂层可以是与第一封装剂所使用的材料相同的材料的额外层，例如乙基乙烯基乙酸酯(EVA)，和/或可以透明或者具有任何合适的颜色。基底以硬质或者刚性的背衬层(backskin)形式存在以提供组件背面保护。已提出各种材料可用于基底，所述材料不一定需要透光，这些包括与上覆层相同的材料，例如玻璃，但也可包括诸如有机氟聚合物，例如乙烯四氟乙烯(ETFE)，Tedlar或聚对苯二甲酸乙二酯(PET)之类的单独材料或者可用硅和氧基材料(SiOx)涂布。
[0010]通常提供保护密封层以覆盖组件边缘，和提供由铝或塑料材料制造的周围框架以覆盖密封层。当正面由发脆的材料，例如玻璃制成时，框架保护组件的边缘。因此，在层压和施加保护密封层之后，在框架内安装组件。适合于与太阳能电池组件结合使用的框架包括安装孔，其中提供所述安装孔使得所得框架组件容易安装到场地的合适的物体上。典型地用任何安装体系，例如通过螺钉、螺栓、螺帽等实现安装工艺。
[0011]目前降低太阳能电池组件制造成本所采用的一种方法包括用聚合物材料替代金属、典型地铝太阳能电池组件框架用于基底和边缘这二者。对于无定形薄膜硅太阳能电池组件来说，通常使用由模塑的热塑性材料例如聚氨酯制造的聚合物框架。这些可通过反应注塑聚氨酯以绕无定形硅电池组件形成框架而制备。反应注塑可就地(即，在组件上)进行，这通常导致显著的成本节约。然而，这一模塑工艺显示出几个缺点。例如，这一工艺包括使用对环境产生危险的化学前体(例如异氰酸酯)。这一工艺还要求模具，从而进一步增加总的制造成本。通过这一工艺制造的组件倾向于较小，这是因为模具的成本较高和所得聚合物框架的强度有限。在这一结构中，封装剂仍以几层层压的热塑性塑料，如EVA和氟聚合物如ETFE共聚物为基础。唯一的成本节约来自于框架的成本下降，但潜在地使得所得太阳能电池组件脆性更大。
[0012]在工业中通常使用的太阳能电池组件的另一问题是，公知热塑性层压体相对于玻璃具有差的粘合性能。这一问题尽管最初并不总是非常明显，但经长期气候的时间段常常导致热塑性层逐渐从太阳能电池内的玻璃表面上脱层。脱层工艺导致对电池效率的几个负面影响，例如它引起在封装剂内水的累积，最终导致电池腐蚀。这些层压体还具有低的抗UV性，和正因为如此，在太阳能电池的使用寿命内变色，通常变黄或者变褐，从而导致美学上令人不快的组件。经典地，常常要求大量的粘合剂来降低脱层效果，和需要防UV剂掺入到组件内以降低长期变色。
[0013]对于晶片类型的太阳能组件，例如晶体硅晶片组件来说，主要问题之一是所使用的材料的成本；例如，基底材料通常昂贵。存在两种广泛使用的基底材料：以上所述的EVA层压体和Tedlar，一种聚氟乙烯(PVF)，它们的价格均昂贵，和在玻璃/电池/玻璃结构中其它广泛使用的基底材料是玻璃。
[0014]还已知，视需要的封装剂和基底材料的成本占每一电池和/或组件总成本的大部分。因此长期需要降低封装太阳能电池的成本，以降低其制造的总成本。发明人发现，通过使用一种或多种液体硅氧烷封装剂，可降低每一太阳能电池组件的总成本，所述封装剂能利用连续的封装工艺，从而省去目前太阳能电池组件制造工艺中的几个阶段。层压体封装剂被在红外辐射或热固化条件下硬化的液体封装剂替代的事实减少或省去增加封装间歇时间和成本的处理层压体片材并避免需要层合机。本发明此外避免因产生来自层压工艺的废物引起的问题，和所得相关材料的成本问题。
[0015]根据本发明的第一方面，提供一种太阳能电池组件，它包括：
i)硬质或软质上覆层和/或基底；
ii)一个或多个太阳能电池，和
iii)选自氢化硅烷化固化反应产物、过氧化物固化反应产物和UV固化反应产物的固化的液体硅氧烷封装剂。
[0016]在其中上覆层和基底二者都存在的情况下，优选太阳能电池的全部暴露表面布置在所述上覆层或者基底上。
[0017]太阳能电池可以是晶片或者薄膜基太阳能电池，和可由任何合适的半导体材料制造，例如结晶或多晶硅或薄膜硅，例如无定形、半晶硅，砷化镓，二硒化铟铜，碲化镉，二硒化镓铟铜，包括后者中任何一种或多种的混合物和类似物。在晶片基太阳能电池的情况下，优选晶片是多晶或结晶硅。在薄膜太阳能电池的情况下，薄膜优选由无定形硅(a-Si)、碲化镉或二硒化镓铟铜制造。太阳能电池可以是任何合适类型的太阳能电池，其中包括简单晶片和薄层太阳能电池，但也可以是分谱电池和类似物。组件可以是任何合适类型的太阳能电池组件，其中包括集中器等。
[0018]优选地，关于本发明的晶片基太阳能电池组件，硬质或软质上覆层或者基底包括透光的硬质上覆层。
[0019]优选地，在薄膜太阳能电池组件的情况下，硬质或软质上覆层或者基底包括硬质或软质基底，例如玻璃或软质金属片材。
[0020]本发明的液体硅氧烷封装剂优选包括：
组分(A)100重量份每一分子具有至少两个Si-链烯基且在25℃下粘度为100-15000mPa.s的液体二有机聚硅氧烷；
组分(B)20-50重量份含有至少两个链烯基的硅氧烷树脂；
组分(C)每一分子具有至少两个硅键合的氢原子的聚有机硅氧烷形式的交联剂，其用量使得硅键合的氢原子的摩尔数与硅键合的链烯基的总摩尔数之比为0.1∶1到5∶1；
组分(D)氢化甲硅烷化催化剂，其选自铂、铑、铱、钯或钌基催化剂，但优选铂基催化剂，其中以每1000000重量份组分(A)计，所述铂基催化剂中铂金属的含量为0.01-500重量份。
[0021]组分(A)、(B)、(C)和(D)的比例可包括任何合适的用量。所得未固化组合物的最终粘度可以是在分配之后在短的时间段内能自流平的粘度，但不是必需的。最终组合物在25℃下测量的优选粘度优选100-10000mPa.s，更优选100-5000mPa.s。
[0022]组分(A)优选是用下述平均化学式表示的液体二有机聚硅氧烷：
RaSiO(4-a)/2
其中每一R相同或者不同，且是单价烃基，例如直链或支链烷基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、叔丁基和戊基；链烯基，例如乙烯基、烯丙基或己烯基；和芳基，例如苯基。“a”是平均值介于1.8至2.3的数值。优选地，组分(A)在25℃下的粘度为100-10000mPa.s，基本上线性的分子结构，但可部分支化，和分子量相对低，为10000-50000，更优选15000-30000。优选地，组分(A)包括链烯基端基。
[0023]组分(A)的实例包括二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的二甲基聚硅氧烷，甲基乙烯基硅氧烷和二甲基硅氧烷的二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的共聚物，甲基苯基硅氧烷和二甲基硅氧烷的二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的共聚物，甲基苯基硅氧烷、甲基乙烯基硅氧烷和二甲基硅氧烷的二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的共聚物，二苯基硅氧烷和二甲基硅氧烷的二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的共聚物，二苯基硅氧烷、甲基乙烯基硅氧烷和二甲基硅氧烷的二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的共聚物，或者上述的任何合适的结合。
[0024]组分(B)是含至少两个链烯基的硅氧烷树脂，其包括SiO4/2单元(也称为Q单元)和选自R′SiO3/2(也称为T单元)、R′2SiO2/2和R′3SiO1/2单元的单元，其中每一R′可以相同或者不同，且是R或氢原子。优选在合适用量的组分(A)或溶剂中分散组分(B)，以确保容易与组分(A)本体混合。可使用任何合适的溶剂，例如芳族溶剂，如甲苯和二甲苯，酮例如甲基异丁基酮，醇如异丙醇和非芳族环状溶剂如环己烷。典型地，当使用溶剂时，优选二甲苯。
[0025]组分(C)是每一分子具有至少两个硅键合的氢原子的聚有机硅氧烷形式的交联剂，且具有下述平均单元化学式：
Ri bSiO(4-b)/2
其中每一Ri可以相同或不同且是氢、烷基如甲基、乙基、丙基和异丙基或芳基如苯基和甲苯基。组分(C)可以是直链、部分支化的直链、环状或网状结构。
[0026]前述有机聚硅氧烷的实例包括下述中的一种或多种：
三甲基甲硅烷氧基封端的聚甲基氢硅氧烷，
甲基氢硅氧烷和二甲基硅氧烷的三甲基甲硅烷氧基封端的共聚物，
甲基氢硅氧烷和二甲基硅氧烷的二甲基氢甲硅烷氧基封端的共聚物，
甲基氢硅氧烷和二甲基硅氧烷的环状共聚物，
由式(CH3)3SiO1/2表示的硅氧烷单元、式(CH3)2HSiO1/2表示的硅氧烷单元和式SiO4/2表示的硅氧烷单元组成的有机聚硅氧烷，
由式(CH3)2HSiO1/2表示的硅氧烷单元、式CH3SiO3/2表示的硅氧烷单元组成的有机聚硅氧烷，
由式(CH3)2HSiO1/2表示的硅氧烷单元、由式(CH3)2SiO2/2表示的硅氧烷单元、式CH3SiO3/2表示的硅氧烷单元组成的有机聚硅氧烷，
二甲基氢甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷，
甲基苯基硅氧烷和二甲基硅氧烷的二甲基氢甲硅烷氧基封端的共聚物，和
甲基(3，3，3-三氟丙基)硅氧烷和二甲基硅氧烷的二甲基氢甲硅烷氧基封端的共聚物。
[0027]优选地，交联剂(C)在25℃下的粘度范围为2-100000mPa.s。建议以使得在交联剂(C)中硅键合的氢原子与组分(A)中链烯基的摩尔数之摩尔比范围为0.1∶1到5∶1，更优选范围为0.8∶1到4∶1的用量添加组分(C)。若上述比例低于0.1∶1，则交联密度太低且难以获得橡胶状弹性体。优选具有过量Si-H基的比例(即＞1∶1)以提高上覆层/基底，例如玻璃和封装剂之间的粘合性。
[0028]组分(D)是氢化甲硅烷化(加成固化)催化剂，它可包括任何合适的铂、铑、铱、钯或钌基催化剂。然而，优选组分(D)是铂基催化剂。铂基催化剂可以是任何合适的铂催化剂，例如微细的铂粉、铂黑、氯铂酸、氯铂酸的醇溶液、氯铂酸的烯烃络合物、氯铂酸和链烯基硅氧烷的络合物或含有前述铂催化剂的热塑性树脂。以每1000000重量份组分(A)计，以使得金属铂原子的含量占0.1-500重量份的用量使用铂催化剂。氢化甲硅烷化或加成固化反应是Si-H基(典型地作为交联剂提供)和Si-链烯基(典型地乙烯基)之间的反应，以便在相邻的硅原子之间形成亚烷基(≡Si-CH2-CH2-Si≡)。
[0029]该组合物也可包括一种或多种固化抑制剂，以改进组合物的处理条件和储存性能，例如炔类化合物，如2-甲基-3-丁炔-2-醇、2-苯基-3-丁炔-2-醇、3，5-二甲基-1-己炔-3-醇、1-乙炔-1-环己醇、1，5-己二烯、1，6-庚二烯；3，5-二甲基-1-己烯-1-炔；3-乙基-3-丁烯-1-炔和/或3-苯基-3-丁烯-1-炔；链烯基硅氧烷低聚物，如1，3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、1，3，5，7-四乙烯基四甲基环四硅氧烷或1，3-二乙烯基-1，3-二苯基二甲基二硅氧烷；含炔基的硅化合物，如甲基三(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)硅烷；含氮化合物，如三丁胺、四甲基亚乙基二胺、苯并三唑；类似的含磷化合物，如三苯基膦；以及含硫化合物、氢过氧基化合物或马来酸衍生物。
[0030]以每100重量份组分(A)计，以0-3重量份，通常0.001-3重量份，和优选0.01-1重量份的用量使用前述固化抑制剂。在固化抑制剂当中，最优选前述炔类化合物，所述炔类化合物当它们与前述组分(D)结合使用时证明具有在储存特征和固化速度之间的最佳平衡。
[0031]视需要，一种或多种粘合促进剂也可用于提高封装剂对上覆层和/或基底表面的粘合。可使用任何合适的粘合促进剂。实例包括：
乙烯基三乙氧基硅烷，
丙烯酰基丙基三甲氧基硅烷，
烷基丙烯酰基丙基三甲氧基硅烷，
烯丙基三乙氧基硅烷，
环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷，
烯丙基缩水甘油基醚，
羟基二烷基甲硅烷基封端的甲基乙烯基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物，
羟基二烷基甲硅烷基封端的甲基乙烯基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物与环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷的反应产物；和
双三乙氧基甲硅烷基乙二醇(三乙氧基硅烷与乙二醇的反应产物)。
[0032]优选的粘合促进剂是：
i)羟基二烷基甲硅烷基封端的甲基乙烯基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物，
ii)羟基二烷基甲硅烷基封端的甲基乙烯基硅氧烷-二甲基硅氧烷的共聚物与环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷的反应产物；和
iii)双三乙氧基甲硅烷基乙二醇
iv)0.5∶1到1∶2，优选约1∶1的(i)与甲基丙烯酰基丙基三甲氧基硅烷的混合物。
[0033]可视需要使用防污添加剂，以防止当太阳能电池在使用时受污，尤其优选粘度为10000mPa.s的氟代烯烃或氟代硅氧烷添加剂：例如氟化倍半硅氧烷，例如
二甲基氢甲硅烷氧基封端的三氟丙基倍半硅氧烷，
羟基封端的三氟丙基甲基硅氧烷，
羟基封端的三氟丙基甲基甲硅烷基甲基乙烯基甲硅烷基硅氧烷，
3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，8-十三氟辛基三乙氧基硅烷，
羟基封端的甲基乙烯基、三氟丙基硅氮烷(silaxane)和二甲基氢甲硅烷氧基封端的二甲基三氟丙基甲基硅氧烷。
[0034]优选地，防污添加剂以0-5重量份，更优选0-2重量份，和最优选0-1.5重量份的用量存在。当在不存在以下所述的粘合层的情况下使用封装剂和与粘合层结合使用封装剂时，防污添加剂包括在封装剂组合物内。
[0035]提高物理性能的其它添加剂可用于组合物中。一个特别的实例是包括阻燃剂。可使用任何合适的阻燃剂或阻燃剂的混合物，条件是它们不负面影响封装剂组合物的其它物理性能。实例包括氧化铝粉末或硅灰石，正如在WO00/46817中所述。后者可单独或结合其它阻燃剂或颜料，例如二氧化钛使用。在其中封装剂不需要透光的情况下，它可包括颜料。
[0036]在本发明的一方面中，太阳能电池组件包括薄膜太阳能电池。优选地，含薄膜太阳能电池的太阳能电池组件要求单封装剂层。在其中使用单封装剂层的情况下，设计硅氧烷封装剂硬且抗划，于是它被设计为起到粘合剂/面漆的作用并避免需要在现有技术中常用类型的昂贵基底。优选地，含单封装剂层的太阳能电池组件掺入前述防污添加剂。
[0037]在使用单封装剂层的情况下，优选配方中的组分(C)具有过量的Si-H基，即硅键合的氢的摩尔数与硅键合的链烯基的总摩尔数之比优选0.8∶1到5∶1，更优选＞1∶1，和最优选1∶1到4∶1。
[0038]因此，在具有本发明的单封装剂层的太阳能电池组件的情况下，组分(A)优选是高分子量聚合物，组分(B)以30-50重量份含至少两个链烯基的硅氧烷树脂的用量存在，和组分(C)是每一分子具有至少两个硅键合的氢原子的聚有机硅氧烷形式的交联剂，其用量使得硅键合的氢的摩尔数与该组分内硅键合的链烯基的总摩尔数之比为0.8∶1到5∶1，更优选1∶1到4∶1。此外，该组合物包括防污添加剂。
[0039]可使用任何合适的工艺制备未固化的液体硅氧烷封装剂，例如组分(B)可与组分(A)和组分(C)预混，然后在低含量铂催化剂存在下共交联，形成坚韧的聚合物网络。可添加少量的催化剂抑制剂，例如乙基己炔醇，以延长封装剂的浴时间。当加热到高于90℃时，混合物由于存在防污添加剂导致最初形成不透明的两相体系，然后变得高度透明。为了确保封装剂对所有相邻表面的长期粘结，优选使用少量粘合促进剂。认为，粘合促进剂迁移到面漆的界面上并不可逆地与相邻表面反应。这一强烈的粘合允许组件在没有脱层情况下在从环境温度到极限温度这一宽范围内的温度下起作用。
[0040]设计单封装剂层具有所要求的耐磨性，以防止在运输或者在场地使用过程中可能发生的进一步损坏。它足够坚韧到还起到保护电池的基底的作用。
[0041]设计封装剂与面漆层的结合，用基于一种核心化学的两层替代经典结构(EVA和氟聚合物层压体)中的多层和材料化学。面漆层优选覆盖全部电池的连接点，它充当外层，即作为环境保护层。
[0042]提供此处所述的组合物中的组分(B)，因为这类硅氧烷树脂赋予封装剂突出的抗UV性，和因此不需要包括一种或多种防UV添加剂，而所述防UV添加剂在大多数现有技术的配方中典型地是必要的。本发明中所述类型的固化的液体硅氧烷封装剂显示出长期的UV&可见光透射率，从而允许最大量的光到达太阳能电池。
[0043]尽管硅氧烷基组合物的抗UV能力是公知的，但因高的总成本和缺少分配液体封装剂的合适工艺限制了这种配方的商业利用。
[0044]在薄膜太阳能电池组件的情况下，发明人发现，此处所述的封装剂足以替代常常几层封装剂层并避免需要基底。封装剂位于例如玻璃板上覆层和太阳能电池之间，和其主要作用是保护太阳能电池以防因温度变化导致的机械应力，并将太阳能电池粘合到上覆层上。
[0045]然而，尤其在晶片类型的太阳能电池组件的情况下，已证明在一些情况下，含额外的液体硅氧烷封装剂的任选的粘合层可用于粘合晶片类型的太阳能电池到承载负荷的载体、典型地上覆层上。
[0046]用作中间粘合层(下文称为粘合剂)的液体硅氧烷封装剂优选基本上基于以上对于单封装剂层所述的相同的基本配方，且优选包括：
组分(Ai)100重量份每一分子具有至少两个Si-链烯基且在25℃下粘度为100-10000mPa.s的液体二有机聚硅氧烷；
组分(Bi)20-40重量份含有至少两个链烯基的硅氧烷树脂；
组分(Ci)每一分子具有至少两个硅键合的氢原子的聚有机硅氧烷形式的交联剂，其用量使得硅键合的氢原子的摩尔数与硅键合的链烯基的总摩尔数之比为0.1∶1到1∶1；
组分(Di)氢化甲硅烷化催化剂，其选自铂、铑、铱、钯或钌基催化剂，但优选铂基催化剂，其中以每1000000重量份组分(Ai)计，所述铂基催化剂中铂金属的含量为0.01-500重量份。
[0047]组分(Ai)、(Bi)、(Ci)和(Di)的比例可包括任何合适的用量。所得未固化组合物的最终粘度可以是在分配之后在短的时间段内能自流平的粘度，但不是必需的。最终组合物在25℃下测量的优选粘度优选100-2000mPa.s，更优选500-1000mPa.s。
[0048]优选地，粘合剂中组分(Ai)的粘度低于前述封装剂中组分(A)的粘度。优选当使用封装剂和粘合剂二者时，封装剂包括20％至90wt％，优选25％-70％，和更优选30-60％的树脂部分，和粘合剂包括20-30wt％的树脂部分。
[0049]粘合剂也可包括对于封装剂配方来说的任何一种或多种任选的添加剂。优选地，粘合层包括合适的粘合促进剂，最优选以上相对于封装剂组合物列出的粘合促进剂之一。
[0050]可通过任何合适的工艺固化粘合剂组合物，例如组分(Bi)可与组分(Ai)和(Ci)预混合，然后在铂催化剂存在下共交联形成坚韧的网络。优选地，添加少量催化剂抑制剂，例如乙基己炔醇以延长材料的浴时间。为了确保在封装剂和所有相邻表面之间的长期粘结相互作用，添加少量的粘合促进剂，典型地烷氧基硅烷，和Si-H键与Si-链烯基键之比低于1∶1，例如0.6∶1。认为，粘合促进剂迁移到封装剂的界面上并不可逆地与相邻表面反应。这一强烈的粘合使得该组件在没有或者基本上没有脱层的情况下在宽范围的温度下发挥作用。过量的链烯基还辅助粘合剂的中间层与封装剂之间的粘结/粘合，在这一情况下，封装剂起到面漆的作用。
[0051]封装剂和视需要的粘合剂二者提供均匀和透明的硅氧烷膜，所述膜由于存在直链或者基本上直链的组分(A)的聚合物导致维持高的挠性。当固化时，封装剂具有比粘合剂高的抗撕裂性。添加防污添加剂到封装剂中，以增加材料的抗污性，且以没有显著负面影响其耐磨性的用量使用它。在例如本发明封装剂的组合物中，认为防污添加剂在制造低表面能表面的硅氧烷/空气界面处迁移并快速扩散，但仍保持对硅氧烷基质的化学粘结。在封装剂的向外侧(在与环境的界面处)污物累积与表面能成反比，表面能与在表面上的防污添加剂的含量有关。
[0052]在使用中，当防污添加剂包括在封装剂组合物内时，首先，发生表面的相分离；防污添加剂迁移到表面上，然后与交联剂反应，从而得到氟覆盖的表面。由于抑制剂蒸发，因此在表面上铂浓度增加，从而导致从表面到本体膜的梯度固化速度。总的结果提供硬得多的表面和更加光滑的本体材料，这得到在玻璃和晶片之间的应力驰豫界面。
[0053]在一方面中，本发明的特征在于由硅氧烷组合物形成的透明封装剂，它对玻璃的正面和太阳能电池提供良好的粘合性能。封装剂扮演罐装材料的作用，其显示出对互连的太阳能电池，对互连的网线和对上覆层，例如玻璃板(晶片组件)良好的粘合性。封装剂对太阳能电池的粘合要求电池的良好润湿，和有时发现希望借助优选粘度低于封装剂的粘合剂提供这种润湿。
在过氧化物固化封装剂产品的情况下，可使用任何合适的液体硅氧烷组合物。典型地，过氧化物催化剂用于在含下述的硅氧烷之间的基于自由基的反应：
≡Si-CH3基和其它≡Si-CH3基；或
≡Si-CH3基和≡Si-链烯基(典型地乙烯基)；或
≡Si-链烯基和≡Si-链烯基。对于过氧化物固化来说，上述组分A和B优选保留合适的过氧化物催化剂，和可使用以上所述的任何或所有添加剂(但对氢化甲硅烷化类型催化特定的固化抑制剂除外)。合适的过氧化物催化剂可包括但不限于过氧化2，4-二氯苯甲酰，过氧化苯甲酰，过氧化二枯烯，过苯甲酸叔丁酯。
在UV固化体系的情况下，可使用任何合适的液体硅氧烷聚合物和视需要的UV光引发剂。对于UV固化体系来说，可使用以上所述的任何或所有添加剂(但对氢化甲硅烷化类型催化特定的固化抑制剂除外)。
可使用固化有机聚硅氧烷用的任何其它合适的固化体系，条件是所使用的未固化的有机聚硅氧烷组合物适合于根据以下所述的任何一种工艺施加。
[0054]发明人还发现钝化太阳能电池和/或光电池表面的新方式，其中可通过任何体系，即使用本发明所述的组合物或者现有技术的工艺和层压技术封装所述太阳能电池和/或光电池。用三烷氧基硅烷涂布电池表面导致对电池表面和典型地对所使用的封装剂具有良好粘合性的底漆或钝化层。它钝化该表面，并进而增加电池的润湿，以便降低或避免在电池和封装剂和/或粘合剂之间形成气泡的问题。它还保护电池避免封装之后进水并腐蚀。所选的硅烷可作为预涂层施加到太阳能电池上或者可以以合适的浓度添加到封装剂组合物内。预涂层可包括单独的硅烷或者硅烷在溶剂如醇内的溶液，允许醇在施加之后蒸发。典型地，钝化涂布层可以小至2微米厚。最优选在晶片类型的太阳能电池上提供钝化层。优选硅烷具有下式：
(R1O)3SiR2
其中R1是含1-6个碳原子的烷基，R2选自含1-6个碳原子的烷氧基，含1-6个碳原子的烷基，含1-6个碳原子的链烯基，丙烯酸基或烷基丙烯酸基。优选地，三烷氧基硅烷例如是三甲氧基硅烷或三乙氧基硅烷，最优选甲基丙烯酰基丙基三甲氧基硅烷。
[0055]使用以上所述的液体硅氧烷封装剂封装的太阳能组件的优点包括：
i)组件的使用总成本下降，即考虑所有参数，其中包括材料、施加工艺、每平方米的材料用量在内的总成本下降；
ii)组件的耐用性-使用本发明所述的组合物制造的组件制造效率提高，且由于UV曝光导致老化之后的变色问题下降；
iii)由于液体硅氧烷封装剂的物理性能导致与现有技术的组件相比，阻燃性能显著改进；
iv)使用本发明所述的组合物，通过任何选择的方法例如幕涂，在室温下(但可使用一定的加热)进行封装剂和粘合剂(若使用的话)的施加。
[0056]在本发明的另一方面中，提供使用以上所述的液体硅氧烷封装剂材料封装太阳能电池组件的连续方法。
[0057]目前的标准工业方法通常使用EVA(乙基乙酸乙烯基酯)热塑性封装剂和可层压的背衬材料，例如聚酯/Tedlar，并使用层压技术制备电池或电池/组件组。典型地使用合适的层合机来层压下述“夹层”。
1)玻璃上覆层，
2)EVA
3)太阳能电池组，
4)EVA，和
5)合适背衬材料形式的基底。
[0058]标准工艺使用层合机装置，以使“夹层”在140℃区域内的温度下(所使用的实际温度根据层压的实际组合物来确定)在真空下熔融约20分钟/组件。在层压和除去超出需求的废料之后，间歇工艺的下一步通常是施加保护性密封层，以覆盖组件边缘，接着将组件框在周围框架(典型地由铝或塑料材料制造且如前所述)内。以间歇模式进行总的操作，且典型地缓慢和非常费力。
[0059]为了简化对本发明方法的说明，本发明将相对于在玻璃支持上覆层或基底上承载的电池，描述薄膜和晶片类型的太阳能电池组件这二者，但要理解，通过仅仅使本发明的方法适合于所讨论的组件的需要，该方法可用于任何合适的组件组合物中。
[0060]在本发明中，在玻璃基底或上覆层上的薄膜太阳能电池的情况下，在薄膜太阳能电池组件上，借助任何合适类型的分配设备，例如幕涂机、喷涂装置、浸涂机、口模式涂布机、挤出涂布机、刮刀式涂布机和筛涂机等，但优选借助幕涂机喷涂、涂布或分配透明的封装剂层，然后借助热或者红外辐射，合适的加热或IR辐射源例如连续烘箱或者原地加热设备如烘箱或热板或类似物、优选连续烘箱来固化所得组件。可在任何合适的温度下进行喷涂、涂布或分配步骤，但优选在从室温例如约25℃到约75℃的温度下进行，尽管优选室温。
[0061]典型地，对于薄膜太阳能电池组件来说，发明人发现，不要求额外的粘合剂，因为封装剂与太阳能电池和基底/上覆层直接充分地良好粘结。然而，对于晶片基太阳能电池来说，要求粘合层来粘合太阳能电池(即晶片)到上覆层或基底上。尽管这可以是以上所述的封装剂层形式，但优选采用以上所述的粘合剂。
[0062]设计液体封装剂和(若使用的话)粘合剂这二者，以当进行红外或热辐射时，以确定的厚度固化并硬化。使用封装剂和视需要的粘合剂能使使用者操作连续工艺，在所述连续工艺中，可借助任何合适类型的分配设备，例如幕涂机、喷涂装置、浸涂机、口模式涂布机、挤出涂布机、刮刀式涂布机和筛涂机等将液体硅氧烷封装剂施加在太阳能电池上。对于平面和硬质上覆层或基底如玻璃，可使用输送带连续供应预封装和后封装的组件，或对于挠性上覆层或基底如不锈钢箔，以卷状形式供应到辊工艺中。
[0063]本发明工艺的一个主要的优点是，在没有或者基本上没有气泡夹带的情况下，封装剂因此施加到电池表面上，而气泡夹带是目前工艺的一个主要问题，这是因为认为气泡在高湿度条件下保留湿气，和在使用中太阳能电池可经历大的温度变化。存在湿气有害于太阳能电池组件，因为它冷凝成液体水，液体水可诱导在焊剂上或者在太阳能电池上金属接触点的局部腐蚀，和此外可引起组件早期脱层。
[0064]在互连晶片类型的太阳能电池的情况下，优选借助幕涂机、喷涂装置、浸涂机、口模式涂布机、挤出涂布机、刮刀式涂布机和筛涂机等，优选幕涂机，在上覆层或基底例如玻璃板的背面上均匀喷涂、涂布或分配前述所述的粘合剂。然后，使互连的太阳能电池沉积在未固化的粘合剂之上/之内。然后借助热或者红外辐射固化/硬化粘合剂，其方式使得借助热或者红外辐射源例如连续烘箱或者原地加热设备如烘箱或热板或类似物，使粘合剂在上覆层/基底上的预定位置处固定互连的太阳能电池。然后借助幕涂机、喷涂装置、浸涂机、口模式涂布机、挤出涂布机、刮刀式涂布机和筛涂机等，优选幕涂机，均匀施加适量前面所述的封装剂以全部封装整个组件，然后借助热或者红外辐射，使用合适的加热或IR辐射源例如连续烘箱或者原地加热设备，优选连续烘箱来固化/硬化所得组件。
[0065]或者，对于晶片基太阳能电池体系来说，在玻璃上覆层/基底上均匀喷涂、涂布或分配足量的封装剂或者(若使用的话)粘合剂，然后将互连的太阳能电池仔细浸渍在额外用量的相同材料内，随后热或者红外辐射固化并硬化所得组件，和视需要在固化的粘合剂上均匀喷涂、涂布或分配视需要的封装剂的面漆，随后如上所述通过热或者红外辐射使之固化并硬化。
[0066]在本发明的一个方面中，可在封装之前且不是在完成封装工艺之后，借助现有技术的层压工艺，将框架或边缘密封材料施加到上覆层或基底上。对于其中封装剂和/或粘合剂需要以液体形式施加的情况来说，这形成了指导原则。
[0067]优选地，封装剂和粘合剂这二者的施加可在约室温下进行，但可采用加热到最多例如75℃的温度，优选不大于50℃，以便降低施加到组件上的封装剂或粘合剂的粘度。
[0068]优选地，使用任何一种以上所述的方法处理在组件内的电引线，以保护具有封装剂和/或(若使用的话)粘合剂的涂层。受护的引线可进一步粘结到在基底上的电接线盒内或者背衬层材料内，以形成完整的密封层。液体硅氧烷涂料可被密封并插入到金属、热塑性塑料或弹性体框架内，所述框架还提供额外的保护以防水在面板的边缘进入。然而，证明：在采用本发明的硅氧烷封装剂的情况下，与通过现有技术的层压型工艺制备的太阳能电池组件不同，不必须要求这种框架。
[0069]与现有技术的层压基工艺相比，一个非常重要的方面是，本发明这一方面的整个工艺可自动化为具有工艺控制的一体化的组装线内，和正因为如此，是显著不费力的。
[0070]在本发明工艺的优选实施方案中，提供一种连续工艺，其采用一种或多种涂布封装剂和粘合剂(若使用的话)的设备，例如幕涂机、喷涂装置和口模式涂布机、浸涂机、挤出涂布机、刮刀式涂布机和筛涂机等，但优选使用幕涂机，接着进行合适的固化步骤，典型地使用热或IR烘箱。
[0071]该工艺可用于有机和硅氧烷体系这二者，条件是所牵涉的涂料的粘度适合于与施加涂料的设备例如幕涂机结合使用，但该工艺优选与此处所述类型的封装剂和粘合剂配方结合使用。因此，优选未固化的组合物的粘度不大于50000mPa.s，和最优选不大于40000mPa.s。
[0072]施加封装剂和(视需要的)粘合剂的优选设备是借助幕涂机。幕涂是施加液体薄层到固体材料上的方法。幕涂机适合于以可控的速度在其涂布头的宽度上分散液体到目标上(在本申请的情况下，目标为太阳能电池组件)。所得液体的宽、薄流动类似于“幕帘”，因此命名为“幕涂机”。通过使目标(太阳能电池组件)在液体幕帘下以预定的恒定速度穿过，在目标(太阳能电池组件)上将沉积均匀的液体层。使用者控制液体流速和目标经过液体幕帘的速度这二者的能力使得可获得非常精确的涂层厚度。
[0073]封装剂或粘合剂最初保留在容器罐内，和当需要时，从罐中通过过滤器泵送到涂布头中。涂布头可加压或者不加压，这取决于所使用的涂料的粘度(但在本发明中，由于封装剂和粘合剂(若使用的话)的粘度导致通常加压)。封装剂或粘合剂流经涂布头内的染料(dye)，在重力影响下形成液体的‘幕帘’。待涂布的太阳能电池组件沿着供入(in-feed)传送带经材料的幕帘转移到供出(out-feed)传送带上。优选封装剂或粘合剂的‘幕帘’宽于待涂布的太阳能电池组件，以便所有过量的材料经供入和供出传送带之间的间隙落在收集槽内，并流回到原料罐中，从而避免任何非所需的浪费。
[0074]原料罐典型地较深且构造有隔板，以便封装剂或粘合剂必需沿着“弯曲”的路径行进，从而提供时间允许任何夹带的空气在到达泵吸收之前逃逸。
[0075]幕涂机通常用于包括粘度小得多的液体的工艺中，和对于本发明的工艺来说，必不可少的是所使用的幕涂机不引起泡沫和或起泡。要求在料罐设备中进行几个调节，以处理本发明所述粘度的封装剂和粘合剂的液体。这些主要针对降低在体系内夹带的空气量，以最小化封装剂和粘合剂(若使用的话)发泡或保留气泡的可能性。幕涂机优选装配高功率驱动的泵，因为不能使用标准的隔膜泵，这是由于它们将空气引入到体系内且对于施加液体粘度相对高，最多例如10000mPa.s的液体封装剂来说是不实际的。
[0076]优选地，幕涂机具有中心原料体系。这是因为尽管较低粘度的液体可从涂布机机头上的任何位置喂入，但当所使用的液体的粘度高于采用这类涂布机通常所预期的粘度时，导致需要比正常情况所要求的时间长的时间来流平组件内的封装剂和/或粘合剂。
[0077]优选地，幕涂机的进料器头利用表面供料以避免空气的夹带。这是因为尽管典型地通过幕涂机施加的这类较低粘度的液体从涂布头罐的底部到顶部中的任何浸渍深度的位置(z方向)供入，但通常以浸渍方式供入以控制飞溅。
[0078]优选地，幕涂机在幕帘下落的底部处具有抗飞溅的“盘”。这以辊压金属盘形式提供，其中提供所述辊压金属盘以有助于层流到出料部分并辅助防止夹带的空气。
[0079]优选地，与标准幕涂机所使用的正常原料罐相比，本发明的原料罐优选较大(总的容量)和较高，以允许夹带的气泡根据Stokes原理上升到罐的表面，并再次辅助降低夹带的空气。
[0080]优选地，与现有技术的幕涂机相比，可降低幕涂机的正常操作速度。这是优选的，因为涂布机输送体系的操作速度范围降低可允许更好控制玻璃上覆层和/或基底经过幕涂机的供应速度，从而提供更好的幕涂厚度控制。
[0081]优选地，幕涂机包括多个幕涂导向装置导引到涂布机头上，以控制幕帘的宽度和/或允许使用多个系列的幕帘。这提供涂布的灵活性并允许使用相同的涂布设备涂布许多不同尺寸的太阳能电池组件和阵列等。
[0082]优选地，幕涂机包括长的返回管道和聚结器，以除去来自该体系的粗大气泡。
[0083]幕涂机也可任选地包括加热体系，以当液体接近幕帘时加热液体。加热封装剂和粘合剂(若使用的话)到约50℃的优点是降低粘度，并提高存在于待施加的该组合物内的任何微细气泡上升到表面的可能性。
[0084]优选地，封装剂和粘合剂(若使用的话)在涂布之前脱气。可例如通过真空，利用任何合适的脱气工艺，但优选给幕涂机提供半连续的真空汽提器，以在将液体供料到涂布头或者返回到涂布头之前使液体脱气。
[0085]优选地，可将多轴的遥控装置(robot)(例如6轴)综合到该体系内以供自动化精确定位在供入输送带上的太阳能电池组件和精确插入/放置太阳能电池或系列互连的太阳能电池在基底或上覆层的合适位置上。在其中在上覆层或基底上定位电池尤其关键的晶片基太阳能电池体系的情况下，这是尤其优选的。可使用任何合适的遥控装置。用于保持并控制太阳能电池或太阳能电池组件的遥控夹具(即，连接到遥控装置的安装臂上的装置，它将控制太阳能电池或太阳能电池组件)可以是任何合适的类型，但优选是适合于保持太阳能电池或太阳能电池组件在平坦(典型地水平)平面内的一系列的真空抽吸杯。
[0086]在互连系列的太阳能电池的情况下，夹具板优选具有至少一个真空杯/电池，以避免在电池上方、下方和之间在板上的任何应力。典型地对于单一的太阳能电池来说，利用单一的真空杯向上牵引电池到达确定精确位置的四个特氟隆栓上。典型地，对于每一太阳能电池来说，利用一个或两个小的真空杯，向上牵引太阳能电池到达定位销或栓上，所述定位销或栓确定电池相对于基底或上覆层的精确位置并使电池能精确地放置在上覆层或基底上。
[0087]遥控装置可例如从固定位置托起这些太阳能电池或系列互连的太阳能电池，然后将它们放置到在上覆层或基底(玻璃板)上的薄的液体硅氧烷层内。玻璃板可用固化的密封剂挡料圈(dam)包边，以保持液体在原地。玻璃板可安装在特殊的近红外烘箱顶部，其中构造所述烘箱以当电池通过遥控装置保持在原地时，固化该液体。该遥控装置适合于控制电池，以便可确定最好的润湿方法。一般来说，在单一的太阳能电池的情况下，太阳能电池的一个边缘放置在液体内和太阳能电池的其余部分以预定的速度和角度下降，以使液体的弯液面逐渐流动到电池上并润湿电池。优选地，遥控装置包括辅助电动机，以便当电池进入到液体内的角度变得接近水平时，太阳能电池的插入速度逐渐下降。在四电池阵列沿边放置，亦即所有四个电池的排列边缘形成转向点的情况下，在没有气泡形成的情况下施加电池。
[0088]任何合适的烘箱可用于固化所施加的封装剂和粘合剂层，对于固化所施加的封装剂层来说，尤其优选连续烘箱。连续烘箱可包括短波IR发射器(波长1.2-1.4微米)，中波IR发射器(波长1.4-2.7微米)，但优选包括中波发射器，和相对于所涉及的涂层优化烘箱内温度，但典型地在约120-约200℃的范围内。优选地，在当使用粘合层的情况下，含太阳能电池或系列互连的太阳能电池的组件借助遥控装置保持在原地，并使用任何合适的加热设备如静态烘箱或热板，在介于150至250℃范围内的温度下就地固化。
[0089]施加粘合剂和封装剂这二者的方法例如包括下述步骤：
1)将合适的框架或密封材料施加到清洁的玻璃基底或上覆层面板上，优选这发生在该板事先置于其上的XY平台上。框架材料用于保护面板边缘，和重要的是提供湿气阻挡，并充当挡料圈，以在固化之前容纳液体封装剂和(若使用的话)粘合剂。
2)使所得带框架的玻璃板输送经过连续烘箱，以使框架或密封材料完全固化。
3)使具有固化的框架材料的面板输送经过施加粘合层的设备(优选借助幕涂，但也可使用以上所述的任何其它方法操作)。优选地，以非常均匀的涂层形式施加150-1000微米的层，更优选约400微米的粘合剂材料层。
4)视需要，使用例如真空杯夹具，多轴遥控装置可托起(互连太阳能电池的)太阳能电池阵列，然后在三烷氧基硅烷底漆内浸涂该太阳能电池阵列，所述底漆适合于保护电池免遭湿气。这一底漆还钝化太阳能电池的表面，以辅助避免在粘合剂的固化工艺过程中形成气泡。
5)在其中发生4步的情况下，然后优选通过使用遥控装置干燥硅烷处理过的互连的系列太阳能电池。该遥控装置然后使用例如缓慢的6轴运动，将已底涂的系列太阳能电池放置到框架面板上和粘合层内，其中在这一情况下，通过夹具上的第七轴提供最终非常精确地放置电池。优选地，这一放置在提供非常精确的放置重复性的极其平坦的“工程”平台上进行。这一平台解决了玻璃和太阳能电池固有的许多耐受度问题。优选地，这一工程平台具有建在内部的加热器，所述加热器在几分钟内固化粘合层，并因此将电池固定到永久的位置内，之后，使遥控装置适合于释放真空和面板移动到下一步。然而，或者可在连续烘箱内固化玻璃/电池/粘合剂组合体。
[0090]使所得后固化的面板“组合件”然后输送经过第二个幕涂机，在此以非常均匀的涂层形式施加20微米-1200微米，优选50微米-1000微米，更优选200微米-700微米，甚至更优选400微米-800微米，和最优选400微米-700微米的封装剂层。
[0091]使具有施加的封装剂的组件然后输送经过合适的连续(例如对流/IR)烘箱，在此封装剂固化成光滑的坚韧背衬材料。
[0092]使最终的框架面板然后输送到与已有体系相类似且可甚至相同的集结(staging)区内，在此连接电接线盒，和面板被封装或者视需要前进到达框架步骤。所使用的框架材料是热塑性材料，或者其它合适的阻尼材料也可在这一步骤中有帮助，这是因为固化的框架材料在没有任何“排挤出”的情况下栓接到铝型材上。这一过量框架保护材料的排挤是目前在工业中使用的双面胶带或密封剂的问题，这是因为它要求修整和玻璃清洗。
[0093]本发明的全部工艺是使用电子工艺控制如PLC的自动化组装线，或连续的单元-操作制造。存在传感器、输送带、限制开关和缓冲区域(以供特定单元-操作速率的任何错配)。优选地，本发明的连续工艺每分钟提供一线米的面板，这相对于目前的生产速度来说是显著的改进。
[0094]根据通过作为实例给出的一些实施方案的下述说明，参考附图，可更清楚地理解本发明，其中：
附图
图1说明了在框架内的常规太阳能电池组件；
图2说明了进一步的常规薄膜太阳能电池；
图3说明了晶片类型的太阳能电池组件；
图4说明了不具有经典周边铝框架的晶片类型的太阳能电池组件；和
图5说明了对于晶片类型的太阳能电池组件来说优选的太阳能电池组件的封装工艺。
[0095]图1和2说明了常规的晶片类型的太阳能电池组件。在图1中，提供一种具有Tedlar基底或背衬层2的晶片类型的太阳能电池。该组件还由正面的玻璃上覆层3、夹在两片EVA片材5、6之间的互连的太阳能电池4组成。可在EVA片材5、6之间提供含任何合适材料的进一步的互连层9，然而，典型地互连层9包括两片EVA片材5、6中材料的混合物。典型地，在太阳能电池组件内层压之前，预层压Tedlar基底或背衬层2到EVA片材6上。组件1用使得连接到铝框架8上的橡胶密封层7加边。在图2中，示出了常规薄膜类型的太阳能电池组件10，其具有TEFZEL上覆层11，夹在两片EVA片材14、15之间的在不锈钢基底13上的薄膜硅太阳能电池12。可在两片EVA片材14和15之间提供含合适材料的进一步的互连层16，然而，典型地，互连层16包括两片EVA片材14、15中材料的混合物。在这两种情况下，借助层压技术获得封装，以便所示的不同层与其相邻层层压在一起。该工艺可能费力和必须以间歇类型的工艺进行。
[0096]图3示出了晶片类型的太阳能电池组件20，其具有周边铝框架21、正面玻璃上覆层22、接线盒23和用本发明的固化的硅氧烷封装剂25封装的互连的太阳能电池24。在这一实例中，示出了基底26，尽管可使用它，但典型地在不需要任何这种背衬层的情况下，用于封装太阳能电池组件的本发明的封装剂应当足够，除非存在由于所牵涉的应用导致的特殊原因。
[0097]图4示出了不具有图3所示类型的经典周边铝框架21的晶片组件30。它包括正面的玻璃上覆层31和接线盒32。相对于彼此34和上覆层31，在硅氧烷粘合剂层33内在预定的位置提供互连的晶片类型的太阳能电池34。提供硅氧烷封装剂35的面漆层作为硬质表面，以保护晶片34避免环境，从而提高太阳能电池组件作为由太阳光发电的设备的寿命。以使得它们可进一步粘结到背衬层材料内，或者在此情况下粘结到硅氧烷封装剂内以形成一体的密封层的方式来涂布电引线连接的相邻晶片34。
[0098]提供图5说明本发明的封装的薄膜类型的太阳能电池组件。提供其上涂布有合适的半导电材料39的薄膜的基底或载体37。使用本发明的硅氧烷封装剂层38封装该薄膜。典型地，薄膜事先通过例如化学气相沉积或者溅射技术施加到基底37上。
[0099]图6拟辅助读者理解本发明所述的连续封装工艺。所述的工艺涉及封装要求粘合层和封装剂层的晶片类型的太阳能电池，以完全封装组件。提供三个输送带50、51、52以输送太阳能电池组件53a、53b、53c、53d、53e经过封装工艺各阶段。还提供第一幕涂机54以供施加硅氧烷粘合剂。收集器55位于幕涂机54下方，以收集未使用的硅氧烷粘合剂。提供泵(未示出)将所述未使用的硅氧烷粘合剂从收集器55返回到储存罐56，所述储存罐56供应硅氧烷粘合剂到幕涂机54中。使用6轴遥控装置57以供在硅氧烷粘合剂固化之前精确放置太阳能电池或互连的太阳能电池组到组件53b上的未固化的硅氧烷粘合剂层之上或之内。可使用任何合适数量的电连接的太阳能电池。提供第一烘箱58作为固化粘合层的设备。提供第二幕涂机59以供施加硅氧烷封装剂到组件53d的固化的粘合层上。提供收集器60以收集未使用的硅氧烷封装剂，所述封装剂将返回到储存罐61或者导引到幕涂机59以供再利用。提供第二烘箱62以固化在粘合层上的封装剂层。
[0100]在使用中，将太阳能电池组件最初放置在输送带50上并输送到传送带50的末端并经过由幕涂机54供应的液体硅氧烷粘合剂幕帘，正如组件53a所示。施加液体硅氧烷粘合剂之后，组件沿着输送带51输送到预定位置(正如组件53b所示)，在此太阳能电池或系列互连的太阳能电池通过遥控装置57精确地定位在未固化的液体粘合层之内或者之上的预定位置处。在电池定位之后，该组件继续沿着输送带51输送经过连续烘箱58(要理解，连续烘箱仅仅是固化粘合层的可供替代的方式的之一)。优选地，当使用时，烘箱为IR类型。
[0101]在粘合层于烘箱58内固化从而在组件内坚固地定位电池之后，将该组件输送到输送带51的末端到达第二幕涂机59，在此施加液体硅氧烷封装剂层(53d)。该组件然后经烘箱62输送到输送带52上，以固化在粘合层(53e)之上的封装剂层，之后，可从输送带上取下充分封装的太阳能电池并储存以供将来使用。
实施例
实施例1：制备本发明的硅氧烷组合物
[0102]紧密混合35.42g分子量为62000g/mol和乙烯基含量为0.15％的α，ω-二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷；7g含1.45％氢单元的聚(二甲基硅氧烷-共-甲基氢硅氧烷)；47.22g二甲基乙烯基化MQ树脂的对二甲苯溶液(在二甲苯内63％的树脂)，并在减压下汽提出对二甲苯。在除去溶剂之后，将0.825g二甲基氢甲硅烷氧基封端的三氟丙基倍半硅氧烷和20ppm溶解在低分子量乙烯基聚合物内的铂催化剂加入到该共混物中，制备最终的组合物。在20cm×20cm的玻璃板上涂布硅氧烷组合物，并在120℃下固化30分钟。表1给出了与相同厚度的商业EVA膜相比，200微米厚的该组合物膜的紫外光(UV)和可见光(V)透射率数值。该硅氧烷组合物在300和500nm处显示出较高的光透射和在633nm处显示出类似的光透射。所吸收的UV能量引起EVA变黄和变褐色，和已知这一效果会影响可见光的透射。
表1：对于EVA(ELVAX)和实施例1制备的硅氧烷材料来说，对比的紫外光和可见光透射率作为波长的函数
  样品   样品                       ％透射率
  633nm   500nm(499.43)   400mm(400.20)   300mm(299.67)
  EVA1(200μm)   1   78   75   70   1
  EVA3(200μm)   2   85   83   80   0
  EVA3(200μm)   3   85   83   80   1
  硅氧烷材料200(μm)   1   84   83   81   73
  硅氧烷材料200(μm)   2   83   82   80   73
此处记录的数据低于实际值，这是因为在样品表面上光的反射效果所致。
实施例2：显示出比ETFE/EVA层压体高的Taber耐磨性的硅氧烷组合物
[0103]将与实施例1中所述的组合物类似的组合物的膜样品送交到Taber磨损试验机(配有calibrase CS-10磨轮的Taber 5131)上，同时测量透光率的变化作为循环次数的函数。图1表明在40和80次循环之后，Tefzel分别损失25％和35％的透光率，而本发明的硅氧烷封装剂在100次循环之后仅仅损失8％的透光率。
表2：(1)Tefzel25微米、(2)和(3)100微米和200微米厚度的本发明的硅氧烷封装剂的透光率的损失(％)作为磨损循环(Taber5131，Calibrase CS-10)的函数。200微米厚度的EVA/TEFZEL层压体没有显示出比样品1高的耐磨性。
  循环次数   微米厚度的Tefzel25   100微米厚度的硅氧烷封装剂  200微米厚度的硅氧烷封装剂
  0   100   100  100
  5   80.6   98.3  98.3
  20   96.5  96.5
  40   76.2   -  -
  60   74.2   92.5  94.2
  80   70.4
  100   91.1  93.6
实施例3：从表面到本体显示出梯度韧性的本发明固化的硅氧烷组合物的肖氏A硬度
[0104]在铝杯内固化与实施例1中所述的组合物类似的组合物的样品，制造3mm厚的扁平样品。催化剂浓度从3.6ppm变化到7.1ppm，和使样品在120℃下固化30分钟，图2表明对于样品的顶部表面和底部表面来说肖氏A硬度的变化作为催化剂浓度的函数。在2.8ppm下，样品在表面起皮，且没有充分固化。该实施例表明，顶部表面比底部表面硬，从而显示出在表面比本体更快或完全的固化。相对高的硬度值表明高的耐磨性和良好的表面性能，而低硬度值(底部表面)代表较软的材料，对电池的保护良好。与太阳能电池表面接触的硬质材料可在电池/材料表面处诱导高的应力，因此特别是在热循环变化过程中导致潜在的过早脱层。
表3：对于在铝杯内固化的本发明硅氧烷封装剂的顶部表面和底部表面的硬度作为铂浓度的函数
  Pt催化剂  顶部表面的(肖氏A)硬度  底部表面的(肖氏A)硬度
  3.6  48.4  46.9
  4.3  49.5  46.4
  5  50.1  47.5
  5.7  50.4  47.4
  6.4  50.1  47.6
  7.1  50.2  48
实施例4：在潮热试验之后本发明封装剂对玻璃面板的粘合
[0105]将与实施例1中所述的组合物类似的组合物的硅氧烷封装剂样品涂布在20mm×20mm玻璃面板上，制成100微米厚的层。将厚度为650微米的15mm×15mm硅片浸渍在该液体封装剂内，然后该组合件在120℃下固化30分钟。固化的样品送交湿度/温度老化试验(80℃/85％相对湿度(RH))经41天。甚至在60天之后，没有观察到可见的脱层，样品仍显示出对玻璃非常良好的粘合。
实施例5：采用本发明的改性幕涂机和本发明的硅氧烷太阳能电池封装剂涂布玻璃面板
[0106]将40kg粘度为7000mPa.s的本发明的硅氧烷封装剂喂入到容纳9kg聚合物的幕涂机内和然后以5.5kg/min泵送，制造精致的幕帘。将500×500mm的玻璃面板以45m/min连续供入到该涂布机内，形成70微米的聚合物膜，在幕帘下6次经过之后，形成433微米厚的精致的聚合物膜。然后将玻璃以1m/min供入到配有4盏每盏1000瓦的灯的1米长的红外烘箱内。使样品快速硬化，结果赋予玻璃表面高的抗划性。
实施例6：采用本发明的改性幕涂机和本发明的硅氧烷太阳能电池封装剂涂布太阳能电池的玻璃面板
[0107]重复实施例5，所不同的是使用100微米的硅氧烷基粘合层，将四个互连的太阳能电池手工胶粘到玻璃面板上。使在顶侧具有互连体的太阳能电池玻璃以20m/min经过幕帘，制备200微米的顶层，重复涂布步骤一次，导致涂布有400微米封装互连体层的太阳能电池面板。然后使顶层以0.5m/min经过获自Heraeus的具有8kW IR灯的0.8米长的红外通道，来硬化顶层。
实施例7：用本发明的硅氧烷封装剂封装第一系列互连的可商购的α-Si薄膜电池
[0108]最初使用合适的溶剂(在此情况下使用丙酮)清洗玻璃基底，然后用甲基丙烯酰基丙基三甲氧基硅烷处理玻璃板/薄膜，并使用压缩空气进行干燥。所使用的封装剂包括45wt％分子量为62000g/mol和乙烯基含量为0.15％的α，ω-二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷；18.6wt％含有1.45％氢单元的二甲基硅氧烷-共-甲基氢硅氧烷的三甲氧基封端的共聚物；30.3wt％(固体)二甲基乙烯基化MQ树脂的对二甲苯溶液(63％在二甲苯内的树脂)，5wt％粘合促进剂，0.14wt％马来酸二烯丙酯固化抑制剂，0.11wt％铂催化剂和0.38wt％二甲基氢甲硅烷氧基封端的三氟丙基倍半硅氧烷。
[0109]将该封装剂手工施加到组件上并在流平之后，在标准烘箱内，在120℃的温度下固化20分钟。
[0110]在IEC 1646中所述的Humidity Freeze试验设定的老化工艺下10天之前和之后，测量电容量，所述老化工艺包括在85％的相对湿度(RH)下从-40℃变化到85℃的温度下进行24小时的10次循环，和下表4给出了结果。
表4
  名称   Pmax(W)   ΔPmax(％)/前次平均
  对照电池   调节之前的样品10天调节之后的样品   5.3895.600   3.9％
  不具有框架的样品   调节之前的样品10天调节之后的样品   5.2065.053   -2.9％
  具有框架的样品   调节之前的样品10天调节之后的样品   4.9794.908   -1.4％
[0111]所测试的样品无一显示出任何变色或者脱层，和所有样品在调节时间段之后均通过IEC 1646所定义的标准湿泄漏电流试验。
[0112]根据IEC 1646的要求，在调节之后，单独使用封装剂(即不要求任何粘合层)的本发明薄膜组件中的所有样品不应当显示出任何开路或者泄漏电流、任何视觉缺陷，和最大功率的任何下降不应当大于5％。这些结果与工业预期完全相反，和使用前面所述的硅氧烷封装剂能提供适合于太阳能电池或者光生伏打组件的保护水平。
实施例8：不同系列互连的可商购α-Si薄膜电池的湿度冷冻试验
[0113]所遵循的工序与以上实施例7中的相同且根据IEC1646制定，所不同的是用乙醇而不是丙酮洗涤玻璃，并使用不同类型的可商购太阳能电池。
样品表征：
[0114]在IEC1646中所述的湿度冷冻试验中制定的老化工艺下10天之前和之后，测量电容量，所述老化工艺包括在85％的相对湿度(RH)下从-40℃变化到85℃的温度下进行24小时的10次循环，在调节之前和之后均进行样品的电表征，和下表5概述了结果。
表5
  说明   调节   Pmax(W)   ΔPmax(％)/前次平均
  类型a
  参考没有调节   调节之前10天之后   1.131.13 -0.4％
  样品1a框架   调节之前10天调节之后   1.111.153 4.3％
  样品2a没有框架   调节之前10天调节之后   1.211.24 2.5％
  类型b
  参考   调节之前10天之后   1.141.12 -1.5％
  样品1b框架   调节之前10天调节之后   1.21.16 -0.9％
  样品2b没有框架   调节之前10天调节之后   1.251.25 -0.5％
  类型c
  参考   调节之前10天之后   1.131.14 0.4％
  样品1c框架   调节之前10天调节之后   1.111.12 0.9％
  样品2c没有框架   调节之前10天调节之后   1.151.16 0.7％
  类型d
  参考   调节之前10天之后   1.201.17 -2.3％
  样品1d框架   调节之前10天调节之后   1.171.15 -2.0％
  样品2d没有框架   调节之前10天调节之后   1.151.16 1.3％
[0115]所测试的样品无一显示出任何变色或者脱层，和所有样品在调节时间段之后均通过IEC 1646所定义的标准湿泄漏电流试验。
[0116]根据IEC 1646的要求，在调节之后，单独使用封装剂(即不要求任何粘合层)的本发明薄膜组件中的所有样品不应当显示出任何开路或者泄漏电流、任何视觉缺陷，和最大功率的任何下降不应当大于5％。
[0117]这些结果与工业预期完全相反，和使用前面所述的硅氧烷封装剂能提供适合于具有框架和不具有框架组件的太阳能电池或者光生伏打组件的保护水平。
实施例9用粘合剂和封装剂封装第1类p-Si晶片
[0118]最初使用合适的溶剂(在此情况下使用丙酮)清洗玻璃基底，然后用甲基丙烯酰基丙基三甲氧基硅烷处理玻璃板/薄膜，并使用压缩空气进行干燥。所使用的粘合剂包括27.5wt％粘度为约10000mPa.s、分子量为62000g/mol和乙烯基含量为0.15％的α，ω-二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷；45.8wt％粘度为约450mPa.s的α，ω-二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷；3wt％含有1.45％氢单元的二甲基硅氧烷-共-甲基氢硅氧烷的三甲氧基封端的共聚物；18.3wt％(固体)二甲基乙烯基化MQ树脂的对二甲苯溶液(63％在二甲苯内的树脂)，5wt％粘合促进剂，0.24wt％马来酸二烯丙酯固化抑制剂，0.19wt％铂催化剂。
[0119]使用热板，通过在120℃下加热7分钟原地固化粘合剂，或者在连续工艺中，在通过幕涂机施涂之后，在温度为120℃和速度为0.5m/min、长度为5米的Mid IR烘箱内，固化组件中的粘合剂。
[0120]该封装剂组合物与实施例7中详述的相同。将封装剂在实验室中手工或者借助幕涂机施加到固化的粘合剂上。使用热板，通过在120℃下加热7分钟原地固化封装剂，或者在连续工艺中，在通过幕涂机施加之后，在温度曲线为120℃和速度为0.5m/min、长度为5米的Mid IR烘箱内，固化组件中的封装剂。
[0121]在IEC1215中所述的湿度冷冻试验中制定的老化工艺下10天之前和之后，测量电容量，所述老化工艺包括在85％的相对湿度(RH)下从-40℃变化到85℃的温度下进行24小时的10次循环。
样品表征：
[0122]在调节之前和之后均进行样品的电表征，和下表6概述了结果。
 名称   调节  Pmax(W)   ΔPmax(％)/前次平均
 样品1   调节之前5天调节之后10天调节之后  1.711.701.73 -0.5％1.8％
 样品2   调节之前5天调节之后10天调节之后  1.291.301.42 1.1％9.2％
 样品3   调节之前5天调节之后10天调节之后  1.641.701.75 3.9％2.9％
 样品4   调节之前5天调节之后10天调节之后  1.381.401.51 1.2％7.9％
[0123]无一样品显示出任何变色或者脱层，并在调节时间段之后均通过IEC 1215所定义的湿泄漏电流试验。
[0124]根据IEC 1215的要求，在调节之后，单独使用封装剂(即不要求任何粘合层)的本发明薄膜组件中的所有样品不应当显示出任何开路或者泄漏电流、任何视觉缺陷，和最大功率的任何下降不应当大于5％。这些结果与工业预期完全相反，和使用前面所述的硅氧烷封装剂能提供适合于多晶硅片类型的太阳能电池或者光生伏打组件的保护水平。
实施例10：用粘合剂和封装剂封装第二类可商购的p-Si晶片
[0125]在此情况下，与实施例8的唯一区别在于改变所使用的太阳能电池。粘合剂与封装剂组合物如与实施例8中所述。
[0126]在IEC1215中所述的湿度冷冻试验中制定的老化工艺下10天之前和之后，测量电容量，所述老化工艺包括在85％的相对湿度(RH)下从-40℃变化到85℃的温度下进行共24小时的10次循环。
下表7概述了结果。
表7
 名称   调节  Pmax(W)   ΔPmax(％)/前次平均
 样品1   调节之前5天调节之后10天调节之后  1.701.701.70 0.0％0.0％
 样品2   调节之前5天调节之后10天调节之后  1.701.701.80 0.0％5.9％
 样品3   调节之前5天调节之后10天调节之后  1.701.701.80 0.0％5.9％
[0127]无一样品显示出任何变色或者脱层，并在调节时间段之后均通过IEC 1215所定义的湿泄漏电流试验。
[0128]根据IEC 1215的要求，在调节之后，单独使用封装剂(即不要求任何粘合层)的本发明薄膜组件中的所有样品不应当显示出任何开路或者泄漏电流、任何视觉缺陷，和最大功率的任何下降不应当大于5％。这些结果与工业预期完全相反，和使用前面所述的硅氧烷封装剂能提供适合于多晶硅片类型的太阳能电池或者光生伏打组件的保护水平。
实施例11：采用本发明的改性幕涂机和本发明的硅氧烷太阳能电池封装剂涂布玻璃面板
[0129]将40kg粘度为7000mPa.s的本发明的硅氧烷封装剂喂入到幕涂机内，然后以5.5kg/min泵送，制备合适的幕帘。将500×500mm的玻璃面板以45m/min连续供入到该涂布机内，形成70微米的聚合物膜，在幕帘下6次经过之后，形成433微米厚的封装剂膜。然后将玻璃以1m/min供入到配有4盏每盏1000瓦的灯的1米长的红外烘箱内。使封装剂快速固化以赋予玻璃表面高的抗划性。
实施例12：采用本发明的改性幕涂机和本发明的硅氧烷太阳能电池封装剂涂布太阳能电池的玻璃面板
[0130]重复实施例11，所不同的是通过施加厚度为100微米的粘合剂层，将4个互连的太阳能电池手工胶粘到玻璃面板上。使在顶侧具有互连体的太阳能电池玻璃以20m/min经过幕帘，制造200微米的顶层，重复涂布步骤一次，导致涂布有400微米封装互连体层的太阳能电池面板。然后使顶层以0.5m/min经过获自Heraeus的具有8kW IR灯的0.8米长的红外通道，来固化顶层。
实施例13
[0131]与用EVA/TEDLAR层压体技术制造的标准组件相比，对根据本发明封装的晶片类型的组件进行一系列标准电试验。根据本发明制造的组件包括浮法玻璃上覆层(尺寸200mm×200mm×3mm)和由在氮化硅中涂布的多晶硅制造的太阳能电池(尺寸125mm×125mm×350μm)。在施加粘合层之前，在实验室中，使用铝制L-型框架结合为密封组件和框架边缘而采用的合适的可固化密封剂，给所测试的所有组件制框。通过首先施加硅氧烷粘合剂层到玻璃板上，来封装本发明的每一带框架的组件。然后，通过6轴遥控装置，将太阳能电池(即硅片)放置在粘合剂之上或之内，以确保电池被恰当地放置。然后使用热板固化含有/包括电池的粘合层。然后施加封装剂层到固化的粘合层上，随后在烘箱内固化。使用具有以上实施例9所述配方的粘合剂和以上实施例7中所述的配方的封装剂，来制造本发明的封装的组件。标准对比太阳能电池是通过回火玻璃上覆层支持的用EVA/TEDLAR层压技术制造的标准组件。还如上所述使用相同的框架和密封剂给层压的组件制框。
UV调节
[0132]UV调节试验按照描述UV老化条件的日本国际标准试验“JIS C8971结晶太阳能PV组件的环境与耐用性试验方法并参考JIS B7753曝光和暴露于光和水的装置”(“JIS C8971 Enviromental andendurance test method for crystalline solar PV modules withreference to“JIS B 7753 Light-exposure andlight-and-water-exposure apparatus”)制定的“Irradiation testA-5，p13”的工序进行。在50％的相对湿度下，氙灯(波长范围340nm)在样品表面处经600小时提供连续的UV辐射：244.63W/m2。将所得老化的组件随后在室温下调节2小时，之后测试。所进行的试验顺序遵照JIS C 8917。表8(EVA/TEDLAR)和表9(本发明)提供了在起始和老化之后组件的电性能的变化，其中提供下述参数：温度、短路强度(Isc/A)，开路电压(Voc)，最大电压(Vmax)，最大电流强度(Imax)，占空因数和最大功率。为了通过试验，必须实现每一序列的试验，和起始与最终Pmax之差必须＜5％。
[0133]表8和9示出了比较标准组件(表8)和本发明组件(表9)起始和老化之后电性能的相对变化(Δ结果)。
表8：EVA/Tedlar基太阳能电池组件在UV老化600小时之后的Δ结果
  EVA/Tedlar   Isc(A)   Voc(V)   Isc(A)  Vmax(V)  Imax(A)   FF(％)  Pmax(W)   外观
  参考物   0.7   -0.8   0.3  -1.0  0.5   -0.1   -0.5   可以
  Comp A   1.1   -1.4   -0.3  -2.2  0.1   -0.3   -2.0   可以
  Comp B   1.3   -0.9   0.7  -1.9  0.7   -1.0   -1.2   可以
表9：根据本发明封装的组件在UV老化600小时之后的Δ结果
  DC封装剂和粘合剂   Isc(A)   Voc(V)   Isc(A)  Vmax(V)   Imax(A)   FF(％)  Pmax(W)   外观
  参考实施例   -1.3   -1.5   0.6  -2.3   0.1   -1.3  -2.3   可以
  实施例A   0.4   -2.4   0.4  -2.3   0.03   0.3  -2.3   可以
  实施例B   0.3   -1.9   0.7  -4.0   -0.1   -1.7  -2.3   可以
  实施例C   0.02   -0.3   -0.4  -0.4   -0.03   0.2  -0.5   可以
[0134]在标准的实验室条件下老化参考物和参考实施例。观察到Comp A和Comp B比参考物损失更多的功率和FF，然而，因老化之后变化小于5％，因此均通过该试验。
[0135]表9示出了封装本发明的所有样品，且没有起始的破坏并通过试验。功率损失通常类似于参考实施例样品的结果。一般来说，与参考物相比，进行600小时QUV老化的所有样品根本没有损失其性能。
实施例14：热循环50次循环+湿度冷冻10次循环顺序
i)对于另一系列实施例13所述类型的组件来说，比较起始和最终的电性能结果。根据IEEE 1262-1995测试工作表，p.22.(和IEC 6-125和UL1703)，遵照热循环(50次循环)+湿度冷冻(10次循环)的顺序。
[0136]表10和11提供老化之前和之后所测试的Pmax的变化百分数。Pmax大于5％的任何损失被视为失败。该试验使样品经受老化条件，所述老化条件使得能(通过热循环)评价组件当经受温度和湿度的极限条件(湿度冷冻)时耐受热膨胀和收缩以及抗水渗透的预期能力。
[0137]表10和11比较了对于标准EVA/TEDLAR层压的太阳能电池组件(表10)和根据本发明封装的太阳能电池组件来说起始值和最终值的Δ结果。
表10：在50次热循环+10次湿度冷冻循环条件之后EVA/TEDLAR的Δ结果
  EVA/Tedlar   Isc(A)   Voc(V)   Isc(A)  Vmax(V)  Imax(A)   FF(％)  Pmax(W)
  参考物   0.3   -0.9   -0.6  -2.1  -0.5   -1.2  -2.2
  Comp C   -0.5   0.4   -1.4  -0.4  -0.7   0.0  -1.1
  Comp D   -0.1   -0.6   -1.5  -1.4  -1.7   -1.1  -3.0
Comp E -0.7 -0.2 -1.5 -0.2 -0.1 1.5 -0.3
表11：在50次热循环+10次湿度冷冻循环条件之后本发明的封装剂/粘合剂的Δ结果
  封装剂/粘合剂   Isc(A)   Voc(V)   Isc(A)   Vmax(V)  Imax(A)   FF(％)  Pmax(W)
  参考物   -1.4   -0.8   -0.8   -2.1  -0.4   -0.9  -2.5
  实施例D   0.5   -1.5   -0.2   -2.7  0.5   -0.5  -2.2
  实施例E   -0.3   -0.8   -0.7   -1.8  -1.7   -2.5  -3.8
  实施例F   -0.3   -1.4   -0.2   -2.5  0.0   -0.9  -2.5
[0138]在表10和11中，认为最终的电性能结果全部通过该试验(小于5％的变化)。因此，根据上述内容，可理解到使用封装剂和(在该实施例的情况下)本发明所述的粘合剂提供更加简单和连续封装太阳能电池的方法，这与常规的间歇/层压工艺相反，和所得封装的太阳能电池组件得到良好的电性能结果。
实施例15
[0139]使实施例13所述的进一步样品接受在IEC 6-1215、IEEE1262、UL1703每一个中定义的常常被称为湿气加热调节的试验顺序。通过起始和最终电试验结果的相对变化百分数，确定表12和13所提供的结果。Pmax大于5％的任何损失被视为失败。表12和13对比了对于两种封装技术来说，起始和最终电值的结果。
表12：在湿气加热调节1000小时之后EVA/TEDLAR的Δ结果
  EVA/Tedlar   Isc(A)   Voc(V)   Isc(A)  Vmax(V)  Imax(A)   FF(％)  Pmax(W)
  参考物   0.4   -2.0   0.2  -2.9  0.2   -0.9  -2.5
  Comp F   -0.1   -0.7   1.1  0.2  1.6   1.5  1.9
  Comp G   -1.1   -0.6   0.1  -1.4  0.1   -0.8  -1.2
  Comp H   -0.8   -0.6   0.9  -0.6  0.4   -0.3  -0.2
表13：在湿气加热调节1000小时之后封装剂/粘合剂的Δ结果
  DC封装剂   Isc(A)   Voc(V)   Isc(A)  Vmax(V)  Imax(A)   FF(％)  Pmax(W)
  参考物   -1.5   -2.2   -0.1  -2.9  0.0   -0.6  -2.9
  实施例G   -0.9   -1.6   -0.6  -1.6  -0.2   0.3  -1.9
  实施例H   -1.4   -1.8   -1.2  -1.0  -0.2   1.8  -1.3
  实施例I   0.1   -1.1   0.1  -2.1  -0.2   -1.2  -2.2
[0140]表12和13表明电性能的变化通过该试验。

Claims (30)

1.一种太阳能电池组件，它包括：
iv)硬质或软质上覆层和/或基底；
v)一个或多个太阳能电池，和
vi)固化的液体硅氧烷封装剂，其选自氢化硅烷化固化反应产物，过氧化物固化反应产物和UV固化反应产物。
2.权利要求1的太阳能电池组件，其中该太阳能电池是晶片或者薄膜，和其中所述太阳能电池由下述物质制成：晶体或多晶硅或薄膜硅例如无定形、半晶硅，砷化镓，二硒化铟铜，碲化镉，二硒化镓铟铜，包括后者中任何一种或多种的混合物。
3.权利要求1或2的太阳能电池组件，其中太阳能电池是由多晶或单晶硅制造的晶片。
4.权利要求1或2的太阳能电池组件，其中太阳能电池是由薄膜硅或二硒化镓铟铜制造的薄膜。
5.前述任何一项权利要求的太阳能电池组件，其中最终液体硅氧烷封装剂组合物在25℃下测量的粘度优选为100-10000mPa.s。
6.前述任何一项权利要求的太阳能电池组件，其中液体硅氧烷封装剂包括：
组分(A)100重量份每一分子具有至少两个Si-链烯基且在25℃下粘度为100-15000mPa.s的液体二有机聚硅氧烷；
组分(B)20-50重量份含有至少两个链烯基的硅氧烷树脂；
组分(C)每一分子具有至少两个硅键合的氢原子的聚有机硅氧烷形式的交联剂，其用量使得硅键合的氢的摩尔数与硅键合的链烯基的总摩尔数之比为0.1∶1到5∶1；
组分(D)氢化硅烷化催化剂，其中以每1000000重量份组分(A)计，所述氢化硅烷化催化剂中金属的含量为0.01-500重量份。
7.权利要求6的太阳能电池组件，其中硅键合的氢的摩尔数与组分(A)中硅键合的链烯基的总摩尔数之比大于1∶1。
8.权利要求6或7的太阳能电池组件，其中所述组合物另外包括一种或多种粘合促进剂和/或防污剂和/或固化抑制剂和/或下式的硅烷：
(R1O)3SiR2
其中R1是含1-6个碳原子的烷基，R2选自含1-6个碳原子的烷氧基、含1-6个碳原子的烷基、含1-6个碳原子的链烯基、丙烯酸基或烷基丙烯酸基。
9.前述任何一项权利要求的太阳能电池组件，其中提供用于粘合太阳能电池到上覆层或基底上的含液体硅氧烷粘合剂的粘合层。
10.前述任何一项权利要求的太阳能电池组件，其中最终的液体硅氧烷封装剂组合物在25℃下测量的粘度优选为100-2000mPa.s。
11.权利要求9或10的太阳能电池组件，其中液体硅氧烷粘合剂包括：
组分(Ai)100重量份每一分子具有至少两个Si-链烯基且在25℃下粘度为100-10000mPa.s的液体二有机聚硅氧烷；
组分(Bi)20-40重量份含有至少两个链烯基的硅氧烷树脂；
组分(Ci)每一分子具有至少两个硅键合的氢原子的聚有机硅氧烷形式的交联剂，其用量使得硅键合的氢的摩尔数与硅键合的链烯基的总摩尔数之比为0.1∶1到1∶1；
组分(Di)氢化硅烷化催化剂，其中以每1000000重量份组分(Ai)计，所述氢化硅烷化催化剂中金属的含量为0.01-500重量份。
12.权利要求6的太阳能电池组件，其中硅键合的氢的摩尔数与组分(A)中硅键合的链烯基的总摩尔数之比小于1∶1。
13.权利要求11或12的太阳能电池组件，其中所述粘合剂组合物另外包括粘合促进剂和/或固化抑制剂和/或下式的硅烷：
(R1O)3SiR2
其中R1是含1-6个碳原子的烷基，R2选自含1-6个碳原子的烷氧基、含1-6个碳原子的烷基、含1-6个碳原子的链烯基、丙烯酸基或烷基丙烯酸基。
14.一种太阳能电池组件，它包括粘合剂和封装剂，其中封装剂包括20％-90wt％的树脂部分和粘合剂具有20-30wt％的树脂部分。
15.前述任何一项权利要求的太阳能电池组件，其中在没有释放挥发物的情况下固化封装剂。
16.前述任何一项权利要求的太阳能电池组件，其中固化的硅氧烷封装剂和/或粘合剂显示出基本上等于玻璃的透光率。
17.前述任何一项权利要求的太阳能电池组件，其中在粘合和/或封装之前，采用下式的硅烷预处理太阳能电池或一系列太阳能电池：
(R1O)3SiR2
其中R1是含1-6个碳原子的烷基，R2选自含1-6个碳原子的烷氧基、含1-6个碳原子的烷基、含1-6个碳原子的链烯基、丙烯酸基或烷基丙烯酸基。
18.一种连续的太阳能电池组件封装方法，它包括下述步骤：通过喷射、涂布或分配，均匀施加预定体积的液体硅氧烷封装剂到太阳能电池组件上，并借助热或者红外辐射固化所述封装剂。
19.权利要求17的连续的太阳能电池封装方法，其采用权利要求5-8任何一项的封装剂，权利要求17或18的连续的太阳能电池组件封装方法，其中使用幕涂机施加液体硅氧烷封装剂。
20.权利要求17-19任何一项的连续的太阳能电池组件封装方法，其中使液体硅氧烷封装剂在连续烘箱内固化。
21.权利要求17-20任何一项的连续的太阳能电池组件封装方法，其中所得封装剂层是厚度为20-1200微米的均匀的薄膜涂层。
22.权利要求17-20任何一项的连续的太阳能电池组件封装方法，其中在引入封装剂之前，将液体硅氧烷粘合剂施加到组件上并固化。
23.权利要求21的连续的太阳能电池组件封装方法，其中液体硅氧烷粘合剂含有权利要求11-13任何一项的组合物。
24.权利要求17-23任何一项的连续的太阳能电池组件封装方法，其中采用施加封装剂的设备，以便在组件内的太阳能电池顶部以均匀无气泡或者基本上无气泡的膜形式施加封装剂。
25.权利要求17-24任何一项的连续的太阳能电池组件封装方法，其中沉积太阳能电池或一系列的太阳能电池到第一层液体硅氧烷封装剂或液体硅氧烷粘合剂内是通过6轴遥控装置或其它自动定位装置经真空夹具控制的，并使用第7轴或其它夹具来控制太阳能电池阵列定位到100-700微米的非常薄的液体层内。
26.权利要求17-24任何一项的连续的太阳能电池组件封装方法，其中施加热塑性或者热弹性材料，以形成绕固化的组件的框架，以保护面板边缘避免进水。
27.权利要求17-24任何一项的连续的太阳能电池组件封装方法，其中在粘合和/或封装之前，使用具有下式的硅烷预处理太阳能电池或一系列太阳能电池，
(R1O)3SiR2
其中R1是含1-6个碳原子的烷基，R2选自含1-6个碳原子的烷氧基、含1-6个碳原子的烷基、含1-6个碳原子的链烯基、丙烯酸基或烷基丙烯酸基。
28.液体硅氧烷封装剂封装太阳能电池组件的用途。
29.权利要求28的用途，其中封装剂是权利要求5-9任何一项的组合物。
30.一种太阳能电池组件，它通过权利要求17-26任何一项的方法获得。
CN200480019362.XA 2003-07-07 2004-07-02 太阳能电池组件、其封装方法、和液体硅氧烷封装剂封装太阳能电池组件的用途 Expired - Lifetime CN1816916B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0315846A GB0315846D0 (en) 2003-07-07 2003-07-07 Solar cells and encapsulation thereof
GB0315846.6 2003-07-07
GB0412516.7 2004-06-04
GB0412516A GB0412516D0 (en) 2004-06-04 2004-06-04 Encapsulation of solar cells
PCT/EP2004/007807 WO2005006451A1 (en) 2003-07-07 2004-07-02 Encapsulation of solar cells

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1816916A true CN1816916A (zh) 2006-08-09
CN1816916B CN1816916B (zh) 2010-11-17

Family

ID=27741699

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200480019362.XA Expired - Lifetime CN1816916B (zh) 2003-07-07 2004-07-02 太阳能电池组件、其封装方法、和液体硅氧烷封装剂封装太阳能电池组件的用途

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN1816916B (zh)
GB (1) GB0315846D0 (zh)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100424893C (zh) * 2006-12-22 2008-10-08 天津大学 太阳电池的电热联用装置
CN100426531C (zh) * 2006-12-22 2008-10-15 天津大学 聚光形式的太阳能光电热联用装置
WO2009152672A1 (zh) * 2008-06-16 2009-12-23 东莞宏威数码机械有限公司 太阳电池的封装制备装置和封装太阳电池的方法
CN102272947A (zh) * 2008-10-31 2011-12-07 陶氏康宁公司 光生伏打电池组件和形成方法
CN102484155A (zh) * 2009-08-17 2012-05-30 第一太阳能有限公司 阻挡层
CN102522443A (zh) * 2012-01-13 2012-06-27 广东志成冠军集团有限公司 用于提升小片非晶硅薄膜太阳能电池组件使用寿命的选材及其封装技术
CN101826572B (zh) * 2009-08-20 2012-11-14 英利能源（中国）有限公司 一种光伏电池板的制备方法
CN103190011A (zh) * 2010-09-30 2013-07-03 南佛罗里达大学 具有包封的全喷雾透明有机太阳能阵列
CN104051567A (zh) * 2013-03-14 2014-09-17 台积太阳能股份有限公司 固化太阳能电池以降低层压引起的效率损失的方法
CN104220228A (zh) * 2012-03-30 2014-12-17 太阳能公司 多层反射器的组合的边缘密封和边缘保护
CN104883119A (zh) * 2014-02-27 2015-09-02 丰田自动车株式会社 太阳能电池搭载结构
CN105336804A (zh) * 2009-08-27 2016-02-17 太阳能公司 使用具有展开的uv透射曲线的密封剂的太阳能电池极化的模块级解决方案
CN108321234A (zh) * 2013-06-28 2018-07-24 太阳能公司 图案化的薄箔
CN109888056A (zh) * 2019-02-10 2019-06-14 陈应天 利用冷封装制造长寿命轻薄光伏组件的方法
CN113980588A (zh) * 2021-12-24 2022-01-28 杭州福斯特应用材料股份有限公司 封装胶膜及光伏组件
CN114005910A (zh) * 2022-01-04 2022-02-01 南京日托光伏新能源有限公司 一种mwt柔性光伏组件封装前预固定电池片的方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103321360A (zh) * 2012-03-23 2013-09-25 沙嫣 一种复合太阳能电池屋顶面板及其生产方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4056405A (en) * 1976-05-10 1977-11-01 Solarex Corporation Panel for solar energy cells

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100426531C (zh) * 2006-12-22 2008-10-15 天津大学 聚光形式的太阳能光电热联用装置
CN100424893C (zh) * 2006-12-22 2008-10-08 天津大学 太阳电池的电热联用装置
WO2009152672A1 (zh) * 2008-06-16 2009-12-23 东莞宏威数码机械有限公司 太阳电池的封装制备装置和封装太阳电池的方法
TWI513025B (zh) * 2008-10-31 2015-12-11 Dow Corning 光伏打電池模組及形成方法
CN102272947A (zh) * 2008-10-31 2011-12-07 陶氏康宁公司 光生伏打电池组件和形成方法
US9842952B2 (en) 2008-10-31 2017-12-12 Dow Corning Corporation Photovoltaic cell module and method of forming
CN102484155A (zh) * 2009-08-17 2012-05-30 第一太阳能有限公司 阻挡层
CN101826572B (zh) * 2009-08-20 2012-11-14 英利能源（中国）有限公司 一种光伏电池板的制备方法
CN105336804B (zh) * 2009-08-27 2021-02-09 太阳能公司 具有展开的uv透射曲线的密封剂的太阳能电池模块
CN105336804A (zh) * 2009-08-27 2016-02-17 太阳能公司 使用具有展开的uv透射曲线的密封剂的太阳能电池极化的模块级解决方案
CN103190011A (zh) * 2010-09-30 2013-07-03 南佛罗里达大学 具有包封的全喷雾透明有机太阳能阵列
CN102522443A (zh) * 2012-01-13 2012-06-27 广东志成冠军集团有限公司 用于提升小片非晶硅薄膜太阳能电池组件使用寿命的选材及其封装技术
CN104220228A (zh) * 2012-03-30 2014-12-17 太阳能公司 多层反射器的组合的边缘密封和边缘保护
CN104051567A (zh) * 2013-03-14 2014-09-17 台积太阳能股份有限公司 固化太阳能电池以降低层压引起的效率损失的方法
CN104051567B (zh) * 2013-03-14 2017-03-01 台湾积体电路制造股份有限公司 固化太阳能电池以降低层压引起的效率损失的方法
CN108321234A (zh) * 2013-06-28 2018-07-24 太阳能公司 图案化的薄箔
CN104883119A (zh) * 2014-02-27 2015-09-02 丰田自动车株式会社 太阳能电池搭载结构
CN109888056A (zh) * 2019-02-10 2019-06-14 陈应天 利用冷封装制造长寿命轻薄光伏组件的方法
CN109888056B (zh) * 2019-02-10 2021-10-08 陈应天 利用冷封装制造长寿命轻薄光伏组件的方法
CN113980588A (zh) * 2021-12-24 2022-01-28 杭州福斯特应用材料股份有限公司 封装胶膜及光伏组件
CN114005910A (zh) * 2022-01-04 2022-02-01 南京日托光伏新能源有限公司 一种mwt柔性光伏组件封装前预固定电池片的方法
CN114005910B (zh) * 2022-01-04 2022-04-15 南京日托光伏新能源有限公司 一种mwt柔性光伏组件封装前预固定电池片的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1816916B (zh) 2010-11-17
GB0315846D0 (en) 2003-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8847063B2 (en) Encapsulation of solar cells
CN1816916A (zh) 太阳能电池的封装
CN101548391B (zh) 封装光伏电池
CN1107984C (zh) 透光树脂密封的太阳能电池组件
CN1189700A (zh) 光伏器件
CN1095865C (zh) 用于半导体元件的保护材料、设有该保护材料的半导体元件和设有该半导体元件的半导体器件
KR101952970B1 (ko) 태양 전지 모듈의 제조 방법
KR20100124812A (ko) 광전지 모듈과 이를 형성하는 방법
CN1228614A (zh) 用于半导体的密封树脂构件及半导体元件
JP6439237B2 (ja) 新規ポリエステルポリウレタンポリオール、２液型ラミネート接着剤用ポリオール剤、樹脂組成物、硬化性樹脂組成物、２液型ラミネート用接着剤、及び太陽電池用バックシート
US9520522B2 (en) Method of manufacturing solar cell module
WO2011048895A1 (ja) 太陽電池モジュール表面保護用透明積層フィルム及び太陽電池モジュール
CN103403881B (zh) 太阳能电池用密封膜和使用其的太阳能电池
EP2587551B1 (en) Solar cell sealing material, and solar cell module using same
US9385253B2 (en) Method of manufacturing solar cell module
CN114539934B (zh) 一种耐候型光伏胶膜及其制备工艺
KR101413892B1 (ko) 광전지 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address
CP03 Change of name, title or address

Address after: michigan

Patentee after: DOW CORNING Corp.

Address before: Michigan

Patentee before: DOW CORNING Corp.

CX01 Expiry of patent term
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20101117