DE69532620T2

DE69532620T2 - Eine mit einem lichtdurchlässigem Harz versiegelte Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE69532620T2
Application number: DE69532620T
Authority: DE
Inventors: Ichiro Kataoka; Takahiro Mori; Satoru Yamada; Hidenori Shiotsuka; Ayako Komori
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-04-30
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2015-04-29
Also published as: EP0680098A3; EP0680098B1; JPH07302925A; ES2214486T3; CN1071497C; KR950030400A; AU1770995A; JP3397443B2; US5597422A; DE69532620D1; KR100228973B1; AU692522B2; EP0680098A2; CN1119787A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen lichtdurchlässigen harzversiegelten Halbleiter und ein Herstellungsverfahren für diesen, und insbesondere bezieht sie sich auf ein Solarzellmodul und ein Herstellungsverfahren für dieses. Das Solarzellmodul umfasst einen fotoelektrischen Transducer, in welchen eine fotoaktive Halbleiterschicht als ein Lichtumwandlungselement und eine leitende Schicht auf einem Substrat mit einer leitenden Oberfläche ausgebildet sind. Das Solarzellmodul besitzt insbesondere einen herausragenden Wärmewiderstand und Flammwiderstand.
In letzter Zeit haben Umweltprobleme weltweit zunehmend Beachtung gefunden. Insbesondere globale Erwärmung, die durch CO₂-Emission verursacht wird, hat besonderes Augenmerk gefunden, und der Bedarf nach sauberer Energie ohne CO₂-Ausstoß wird stärker. Solarzellen gelten als eine saubere Energiequelle wegen ihrer Sicherheit und Leichtigkeit der Handhabung.
Es gibt verschiedene Typen von Solarzellen; typische Beispiele beinhalten eine kristalline Siliciumsolarzelle, polykristalline Siliciumsolarzelle, Solarzelle vom amorphen Siliciumtyp, Kupfer-Indium-Selenid-Solarzelle, und Verbindungshalbleitersolarzelle. Unter diesen sind eine dünnfilmkristallines Siliciumsolarzelle, Verbindungshalbleitersolarzelle und Solarzelle vom amorphen Siliciumtyp Gegenstand von aktiver Forschung und Entwicklung auf verschiedenen Gebieten gewesen, da eine große Fläche bei relativ geringen Kosten realisiert werden kann.
Insbesondere eine Dünnfilmsolarzelle, typischerweise dargestellt durch eine Solarzelle vom amorphen Siliciumtyp, in welcher Silicium auf ein Metallsubstrat mit einer leitenden Oberfläche abgeschieden ist und eine transparente leitende Schicht darauf gebildet ist, ist leichtgewichtig und besitzt einen herausragenden Stoßwiderstand und Flexibilität, und gilt als eine hoffnungsvolle Modulform unter den zuvor erwähnten Solarzellen. Ein Solarzellmodul, das flexibel ist, benötigt Schutz für interne Solarzellen, in dem die Oberfläche der Lichteinfallseite mit einem transparenten Beschichtungsmaterial bedeckt wird, nicht wie im Fall der Siliciumabscheidung auf einem Glassubstrat.
Bezüglich eines derartigen Oberflächenbeschichtungsmaterial kann eine Konstruktion in Betracht gezogen werden, in der ein transparenter Dünnfilm aus einem Fluoridpolymer, wie etwa ein Fluorharzfilm oder Fluorharzbeschichtung auf der obersten Oberfläche vorgesehen wird und verschiedene transparente organische thermoplastische Kunststoffe auf der Innenseite vorgesehen werden. Diese Konstruktion basiert auf den Tatsachen, dass ein Fluoridpolymer eine herausragende Wetterfestigkeit und Wasserabstoßung besitzt, die die Reduktion der Umwandlungseffizienz des Solarzellmoduls durch die Abnahme der Lichtdurchlässigkeit aufgrund von Vergilbung bzw. Gelbfärbung, Trübung oder Faulen der Oberfläche verursacht wird, verringert und, dass ein transparenter organischer thermoplastischer bzw. warm verformbarer Kunststoff kostengünstig ist und in einer großen Menge für einen Füllstoff verwendet werden kann, der ein photovoltaisches Element, welches ein Halbleiter ist, schützt.
6 zeigt ein Beispiel für ein Solarzellmodul. Dieses Solarzellmodul umfasst eine Dünnfilmschicht 601 aus einem Fluoridpolymer, ein thermoplastisches transparentes organisches Harz 602, ein photovoltaisches Element 603 und eine isolierende Schicht 604. In der Konstruktion dieses Solarzellmoduls, wird das organische Harz der Lichtempfangsoberfläche auch in der rückseitigen Oberfläche verwendet.
Im Einzelnen ist die Fluoridpolymerdünnfilmschicht 601 aus einem Fluorharzfilm, wie etwa einen Ethylen/Tetrafluorethylen-Copolymer (ETFE) Film oder Polyvinylfluorid (PVF), zusammengesetzt; das thermoplastische transparente organische Harz 602 ist aus Ethylen/Vinylacetat-Copolymer (EVA), Butyralharz oder dergleichen hergestellt; und die isolierende Schicht 604 ist aus verschiedenen organischen Harzfilmen ausgewählt, die Nylonfilm und aluminiumlaminierten Tedlarfilm einschließt. In diesem Solarzellmodul, fungiert das thermoplastische transparente organische Harz 602 als der Klebstoff, der das photovoltaische Element 603 an den Fluorharzfilm 601 und die isolierende Schicht 604 befestigt und als der Füllstoff, der die Solarzellen gegen äußeres Kratzen und Stoß schützt.
Jedoch wird in einem Solarzellmodul mit einer derartigen Struktur, wie vorstehend beschrieben, die ein Oberflächenbeschichtungsmaterial aufweist, das thermoplastische transparente organische Harz, das als der Füllstoff verwendet wird, aufgrund teilweiser Gelierung des Harzes während der Aussetzung gegenüber Umwelteinflüssen für einen Zeitraum von so lang wie 20 Jahren trüb, und Gelbfärbung bzw. Vergilbung tritt in dem Harz durch Zunahme von konjugierten Doppelbindungen in den chemischen Bindungen auf. Dies verursacht unvermeidlicher Weise die Abnahme von Lichtdurchlässigkeit des Harzes und Umwandlungseffizienz des Solarzellmoduls. Dieses Problem wirkt sich noch gravierender in Anwendungen aus, in denen das Modul mit Dach- oder anderem Konstruktionsmaterial eingebaut wird und die Modultemperatur weiter erhöht wird.
Darüber hinaus ist bekannt, dass eine Beschleunigung der Vergilbung einsetzt, wenn das Modul Bedingungen von mehr als 80° oder höher im Fall von EVA Füllstoff zum Beispiel unterzogen wird. Im Fall von Butyralharzfüllstoff, ist die Hygroskopizität relativ hoch und Feuchtigkeit attackiert leicht defekte Teile von photovoltaischen Elementen. Die Feuchtigkeit und das elektrische Feld des photovoltaischen Elements könnte dazu führen, dass ein Metall, das die Sammelelektrode oder dergleichen zusammensetzt, durch Wiederholung von Ionisierung und Ausfällung wächst; wenn derartige Reaktionen weiter voranschreiten, können Kurzschlüsse unter den photovoltaischen Elementen gebildet werden und es kann keine separierte Ladung nach draußen geführt werden, was die Umwandlungseffizienz herabsenkt. Butyralharz besitzt das zusätzliche Problem, dass die Transparenz unter hohen Temperatur- und hohen Feuchtigkeitsbedingungen verloren geht.
Für diese Probleme offenbart das Japanische Patent JP-A-6110108 einen Schutzfilm mit einer Komponente eines Derivats aus Harz, welches Perfluoralkylengruppen und aktiven Wasserstoff umfasst, für eine Solarzelle vom CdS/CdTe-Typ, die auf einem Substrat und für das Substrat gebildet ist. Bezüglich des Harzes, das Perfluoralkylengruppen und aktiven Wasserstoff umfasst, wird ein Produkt (Handelsname: Lumiflon) von Asahi Glass Co., Ltd.) erwähnt. Gemäß dem Japanischen Patent JP-A-61101083, ist Lumiflon ein fluorhaltiges Polymer mit einer zahlenbezogenen durchschnittlichen Molekulargewicht von 20 000 bis 80 000 normalerweise und enthält Perfluoralkylengruppen und anhängigen aktiven Wasserstoff (genauer OH-Gruppen), welches ein vernetztes Polymer (Derivat) durch Reaktion mit Melamin oder einer Verbindung mit Isocyanatgruppen herstellt.
Zudem offenbart das Japanische Patent JP-A-6110108 auch in der Beschreibung des Beispiels einen Schutzfilm, der einen herausragenden Feuchtigkeitswiderstand besitzt, erhalten durch Vernetzen des erwähnten Lumiflons mit einem Isocyanat oder einem Phenolharz vom Resoltyp. Jedoch benötigt das Beschichtungsverfahren, das darin offenbart ist, die Beschichtung auf der obersten Oberfläche einer Solarzelle zu platzieren; das heißt, die Lebensdauer des Harzes, die mit dem erwähnten Vernetzen vermischt worden ist, wird im Allgemeinen kurz, und es ist keines mit einer langen, nach dem Vernetzen vermischt wird, bekannt. In der Praxis wird die Lebensdauer verlängert, indem das Isocyanat mit einem Blockiermittel geschützt wird. Jedoch verursacht die Anwendung der Beschichtungsstruktur, wie vorstehend erwähnt, wo der Oberflächenfilm auf das Harz laminiert wird, ein derartiges Problem, dass die Vernetzungsreaktion nicht voranschreitet, da das Blockiermittel nicht dissoziiert, und so sich während dem Harzvernetzen verflüchtigt.
Andererseits ist die Laminierung des Oberflächenfilms nach dem Vernetzen des Harzes schwierig, da das vernetzte Produkt kein Klebrigwerden und Haftvermögen aufweist. Wenn darüber hinaus Melamin das Vernetzungsmittel ist, sind keine effektiven Blockiermittel bekannt. So sollte das vorstehend erwähnte Harz auf der obersten Oberfläche des Solarzellmoduls verwendet werden. Jedoch ist die Oberflächenhärte des Harzes gering und wird durch in der Umwelt vorhandenen Sand und Staub beschädigt, welches auf dem beschädigten Teil akkumulieren wird; wodurch das Sonnenlicht abgeschirmt werden könnte. Abhängig von der Art der Harzlaminierung, könnte einfacher Anwendung der Beschichtung Nadellöcher schaffen und könnte Staub einschließen; Feuchtigkeit und Sauerstoff können in das photovoltaische Element eindringen. Es ist darüber hinaus bekannt, dass eine dicke Beschichtung mit einem Material mit einer Kautschukelastizität, um das Solarzellmodul zu schützen, zur Verhinderung des Schadens am Solarzellmodul effektiv ist, was durch Biegen und Unterschied der thermischen Expansion aufgrund von Änderung der Temperatur verursacht wird; Jedoch ist das Dickmachen des Beschichtungsharzes im wesentlichen durch Auftragen der Beschichtung schwierig, kann das Element beschädigen, und ergibt keinen ausreichenden Schutz für konkave und konvexe Teile in der Solarzellenoberfläche, die durch elektrische Verdrahtungen oder anderes mitgebracht wird. Zudem besitzt Lumiflon, das vorstehend erwähnt wurde, keine Kautschukelastizität.
So sind irgendwelche organischen Oberflächenbeschichtungsmaterialien tatsächlich nicht bekannt gewesen, die sowohl Wetterfestigkeit als auch Feuchtigkeitswiderstand auf hohem Niveau besitzen.
EVA ist exklusiv bekannt gewesen, aufgrund von:

1) langer Lebensdauer,
2) relativ herausragender Wetterfestigkeit,
3) Haftvermögen an verschiedene Substrate,
4) Leichtigkeit des Vernetzens, und
5) günstigen Kosten;

Jedoch ist EVA wie viele andere transparente organische Harze leicht entflammbar. Die Entflammbarkeit ist für das Auftragen in dicht besiedelten Gebieten nicht nur im Fall von Solarzellmodulen, die mit Dachmaterialien integriert eingebaut sind, sondern auch im Fall von Solarzellenanordnungen, die auf einem Rahmen installiert sind, unerwünscht. Es wird vorausgesagt, dass es beim Herstellen von Solarzellmodulen sehr wichtig sein wird, Solarzellmodulen, die in Zukunft beim gewöhnlichen Hausbau vorherrschen, Flammenwiderstand oder entflammbarkeitsverzögernde Fähigkeiten zu verleihen.
Bedecken mit Glas würde am meisten geeignet sein, um diese Probleme zu überwinden; so ist vielfach versucht worden, Solarzellen mit Glas zu versiegeln. Jedoch führt Beschichten mit Glas zu Problemen in Bezug auf Flexibilität, Stoßwiderstand, Gewichtsreduktion, und Kosten. Zudem könnten sogar mit Glasbeschichtung, die Solarzellenelemente auf der Rückseite durch Flammen befallen werden, wenn die Rückseite nicht aus hitzewiderstandsfähigen Materialien hergestellt ist; dieses kann kein nicht verbrennbares Material sein.
Angesichts dieser Gegebenheiten, kann Fluorkautschuk ein Kandidat für Hochleistungsfüllstoff für Solarzellen sein.
In einem Bericht in 1979 von Jet Propulsion Laboratory, US Department of Energy, mit dem Titel „Investigation of Test Methods, Materials, Properties and Processes für Solar Cell Encapsulation.", wird die Verwendung eines Fluorkautschuks (Handelsname: Viton, hergestellt von Du Pont) für ein Versiegelungsmaterial von Solarzellmodulen offenbart. Jedoch wird beim vorstehend erwähnten Viton in dem zitierten Bericht berichtet, dass Vergilben und Abschälen aufgrund von schlechter Adhäsion, von dem Oberflächenmaterial, in dem Wetterfestigkeitstests unter Verwendung des Sunshine Weather-O-Messgeräts auftritt. So ist sogar in heutiger Zeit, die kommerzielle Verwendung von Fluorkautschuk zur Solarzellenversiegelung nicht im Begriff umgesetzt zu werden.
In dem Fall von Viton, wie vorstehend, wird effektives Vernetzen mit einem Polyamin oder Polyol hergestellt; es ist bekannt, verschiedene Metalloxide und Salze, als Säurerezeptoren, zuzugeben, welche saure Substanz neutralisieren, die in dem Vernetzungsverfahren des Fluorkautschuks erzeugt wird, das eine Art von Polyol- oder Polyaminvernetzen ist. Zum Beispiel wird Bleioxid oder Kalziumhydrid zum Vernetzen zugegeben; jedoch sind bekannte Säurerezeptoren im allgemeinen, die Polyol und Polyamin einschließen, nicht transparent, so ist diese Art von vernetztem Fluorkautschuk nicht für Solarzellen geeignet. Das heißt der Fluorkautschuk, der mit Polyamin oder Polyol vernetzt wird, wird optisch undurchsichtiger Kautschuk, wenn als Füllstoff für Solarzellen verwendet; wodurch die Umwandlungseffizienz von Solarzellen abnimmt. Sogar wenn der Säurerezeptor transparent ist, treten Reaktionen, die durch die Entfernung von HF verursacht werden, auf und der resultierende Fluorkautschuk wird braun. Da die vernetzte Stelle zudem Brom ist, ist die Wetterfestigkeit schlecht; dies wird als Grund für das Vergilben in dem beschleunigten Test durch das vorstehend erwähnte Sunshineweather-O-Messgerät betrachtet.
Wenn andererseits der vorstehend erwähnte Fluorkautschuk ohne Vernetzen verwendet wird, wird optisch transparenter Füllstoff sicher erhalten; jedoch wird die Temperaturbeschleunigung durch Einfallen des Lichts ein Problem. Das heißt, die Temperatur von Solarzellmodulen, die auf dem Dach lokalisiert sind oder in einem heißen Gebiet vorgesehen sind, ist bekannt, 80° oder höher zu werden, und der Füllstoff wird Kriechen unterzogen, wenn unter derartigen Bedingungen für eine lange Zeitdauer verwendet. Mit anderen Worten, der Fluorkautschuk, der vorstehend erwähnt wurde, tritt aus der richtigen Stelle der photovoltaischen Elemente, da er nicht vernetzt ist, und schließlich kann das Beschichtungsmaterial sich abschälen.
Daher ist es ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, diese Probleme zu überwinden und ein Solarzellmodul und Herstellungsverfahren hierfür mit einem Oberflächenbeschichtungsmaterial bereitzustellen, genauer, ein Füllstoffharz, das den Raum zwischen dem Film und der Lichtempfangsoberfläche und den Elementen füllt, welches Beschichtungsmaterial eine herausragende Wetterfestigkeit und Wärmewiderstand besitzt, herausragendes Haftvermögen an dem Oberflächenfilm, die Verschlechterung der Langzeitleistung der photovoltaischen Elemente durch Feuchtigkeitseindringen auf ein Minimum begrenzt, genug Kautschukelastizität mit einer ausreichenden Dichte besitzt, um Solarzellelemente zu schützen, und flammwiderstandsfähig oder nicht verbrennbar ist.
EP-A-0 658 943, welches eine Druckschrift gemäß Artikel 54(3) EPC ist, zeigt einen lichtdurchlässigen harzversiegelten Halbleiter, der ein Beschichtungsmaterial umfasst, das einen Füllstoff und eine Oberflächenschicht umfasst, wobei die Oberflächenschicht vorzugsweise Fluorelement in einer Menge von 38 bis 60% enthält. Spezifische Beispiele für das Material beinhalten ein Harzpolymer, das Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen enthält.
In JP 60 066 871 A , wird Vinylidenfluoridpolymer als ein Bindemittel zum Druckverbinden von Halbleiterpulver aneinander verwendet, um eine Platte zu formen.
EP-A-0 507 468 handelt allgemein von modifizierten Fluorkohlenwasserstoffpolymeren.
Die vorstehende Aufgabe wird erreicht, indem ein lichtdurchlässiger harzversiegelter Halbleiter gemäß Anspruch 1 und ein Herstellungsverfahren hierfür gemäß Anspruch 11 bereitgestellt wird. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen jeweils dargelegt.
Die Erfinder haben jeweils als Ergebnis aufwendiger Forschung und Entwicklung das folgende Solarzellmodul entwickelt.
Das heißt, in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Solarzellmodul erhalten werden, in welchem ein Beschichtungsmaterial, das auf der Oberfläche der Lichteinfallseite eines photovoltaischen Elementes vorgesehen ist und zwei Schichten umfasst, die einen transparenten Füllstoff und ein transparentes Oberflächenblatt, das auf der äußersten Oberfläche des Füllstoffs vorgesehen ist, umfasst, wobei der Füllstoff ein vernetztes Multikomponentencopolymer (Copolymer, das zwei oder mehr Sorten von Comonomeren aufweist) umfasst, das Fluor in einer Menge von 60 bis 80% enthält, und Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen als die Hauptkomponenten enthält, und das Oberflächenblatt einen Film von 40 bis 60% Fluorgehalt umfasst.
Das Herstellungsverfahren für einen versiegelten Halbleiter gemäß Anspruch 11 besteht darin, den Halbleiter mit dem vorstehend erwähnten Aufbau herzustellen und umfasst die Schritte, die nachstehend beschrieben werden.
Der versiegelte Halbleiter gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem vorstehend erwähnten Aufbau besitzt die folgenden Funktionen.

(1) Ein Beschichtungsmaterial wird erhalten, das eine herausragende Flammverzögerung sogar mit einer Dicke besitzt, die ausreichende mechanische Festigkeit ergibt. Es sei angemerkt, dass hierbei EVA, das herkömmlicherweise verwendet wird, eine Verbrennungswärme so hoch wie 48,2 J/kg besitzt, sobald das Beschichtungsmaterial entflammt ist, Selbst-Auslöschen durch EVA selbst kann nicht erwartet werden. Zum Verbessern einer derartigen Verbrennungseigenschaft, sind Gegenmaßnahmen zum Vermindern der Menge von EVA unternommen worden; dies bedeutet, die Dicke von EVA zu verringern, welches wiederum die mechanische Festigkeit herabsetzt und offensichtlich den Widerstand gegenüber externer Kraft.
(2) Das Beschichtungsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt im wesentlichen eine herausragende Wetterfestigkeit, wahrscheinlich aufgrund der Verwendung eines Fluorharzes. Vergilben tritt auch bei Langzeit-Verwendung nicht auf, wie dieses bei herkömmlichen EVA auftritt, und die Umwandlungseffizienz wird in den Solarzellelementen nicht herabgesetzt.
(3) Der Füllstoff gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt im wesentlichen einen herausragenden Feuchtigkeitswiderstand, da der Fluorgehalt 60% oder mehr beträgt. So greift Feuchtigkeit die Solarzellelemente nicht leicht an, anders als bei herkömmlichem Polyvinylbutyralharz, welches Feuchtigkeit unter feuchten Bedingungen absorbiert, und Kurzschlüsse treten in den Solarzellelementen selten auf. Darüberhinaus tritt keine Devitrifikation bzw. Entglasung, welches der erheblichste Effekt von Polyvinylharzen ist, nicht auf, und die Umwandlungseffizienz von Solarzellen wird nicht herabgesetzt.
(4) Da ein vernetztes Produkt eines Copolymers, das mehr als zwei Sorten von Comonomer enthält, verwendet wird, wird das Problem des Abschälens aufgrund des Erweichens des Füllstoffs, wenn eine hohe Temperatur verwendet wird, verhindert. Da in dem Füllstoff gemäß der vorliegenden Erfindung ein Fluorharz verwendet wird, würde das Oberflächenbeschichtungsmaterial im Wesentlichen einen herausragenden Wärmewiderstand besitzen. Anders als im Fall der Verwendung von herkömmlichen EVA, in welchem Vergilben beschleunigt wird, nachdem das Antioxidationsmittel oder andere, die in Kombination verwendet werden, während des Dienstes bei einer hohen Temperatur verflüchtigt wird, wird die Umwandlungseffizienz der Solarzellenelemente nicht verringert. Darüber hinaus wird das Haftvermögen verbessert, wenn ein Kupplungsmittel in dem Füllstoff eingeschlossen ist.
(5) Die Beschichtung besitzt eine herausragende Wetterfestigkeit, da Ethylentetrafluorid/Ethylen-Copolymer in dem Oberflächenfilm verwendet wird, welcher selbst eine herausragende Wetterfestigkeit besitzt und, kombiniert mit dem Fluorharz in dem Füllstoff, die Wetterfestigkeit, vergrößert.
(6) Zudem führt die Beschichtung, die eine herausragende Verarbeitbarkeit bei Nachbehandlungsergebnissen besitzt, wenn der Oberflächenfilm keiner Zugbehandlung unterzogen wird und aus Ethylentetrafluorid/Ethylen-Copolymer zusammengesetzt ist; das heißt, Risse oder Bruch in dem Oberflächenfilm wird verhindert, wenn die Endteile der Solarzellmodule bei Verarbeitungsvorgängen gebogen werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Schnittansicht, die am Beispiel der lichtdurchlässigen harzversiegelten Halbleitervorrichtung veranschaulicht;
2A und 2B zeigen Beispiele der Basiskonstruktion des fotoelektrischen Transducers, der in dem Solarzellmodul, das in 1 gezeigt wird, verwendet wird und 2A ist eine schematische Schnittansicht und 2B ist eine Draufsicht;
3 ist eine schematische Schnittansicht eines Solarzellmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine schematische Schnittansicht eines anderen Solarzellmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine schematische Schnittansicht eines Solarzellmoduls, das für den Zweck des Vergleichs gezeigt wird; und
6 ist eine schematische Schnittansicht für ein anderes Solarzellmodul, das für den Zweck des Vergleichs gezeigt wird.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Nun wird der lichtdurchlässige harzversiegelte Halbleiter gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen erläutert.
1 zeigt einen Entwurf der Konstruktion eines Solarzellmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung. Dieses Solarzellmodul umfasst ein photovoltaisches Element 101, welches ein fotoelektrischer Transducer ist, Oberflächenfüllstoff 102, Oberflächenfilm 103, rückseitiger Oberflächenfüllstoff 104, rückseitiger Oberflächenbeschichtungsfilm 105, und Verstärkungsplatte 106. In diesem Solarzellmodul dringt Licht von außen in den Oberflächenfilm 103 ein und erreicht das photovoltaische Element 101; die elektromotorische Kraft, die in dem photovoltaischen Element 101 erzeugt wird, wird von außen zu einem Ausstoßanschluss (nicht gezeigt) abgeführt.
Photovoltaisches Element 101
In dem photovoltaischen Element 101 in der vorliegenden Erfindung ist eine fotoaktive Halbleiterschicht als das Lichtumwandlungselement auf wenigstens einem leitenden Substrat ausgebildet und ein Beispiel wird in 2A und 2B für deren schematische Strukturen gezeigt. Wie in 2A und 2B gezeigt, umfasst das photovoltaische Element 101 Substrat 201 mit einer leitenden Oberfläche, rückwärtige Oberflächenreflektionsschicht 102, fotoaktive Halbleiterschicht 203, transparente leitende Schicht 204, und leitende Elektrode 205.
Leitendes Substrat 201
Leitendes Substrat 201 ist das Substrat vom photovoltaischen Element und dient gleichzeitig als die untere Elektrode. Leitendes Substrat 201 kann sein aus Silicium, Tantal, Molybdän, Wolfram, rostfreier Stahl, Aluminium, Kupfer, Titan, Kohlenstoffblatt, bleiplattierte Stahlplatte, und Harzfilme und Keramiken, die eine leitende Schicht bilden. Auf der leitenden Schicht 201, kann eine Metallschicht oder Metalloxidschicht, oder eine Metallschicht und Metalloxidschicht als rückwärtige reflektierende Oberflächenschicht 202 ausgebildet sein. Die Metallschicht kann aus Ti, Cr, Mo, W, Al, Ag, Ni und Cu hergestellt sein. Die Metalloxidschicht kann aus ZnO, TiO₂, SnO₂ und ITO hergestellt sein. Beispiele für das Ausbildungsverfahren für die Metallschicht und Metalloxidschicht, die vorstehend erwähnt wurden, beinhalten Widerstandserhitzungsdampfabscheidung, Elektrodenstrahldampfabscheidung und Sputtering.
Fotoaktive Halbleiterschicht 203
Fotoaktive Halbleiterschicht 203 ist der Teil, wo die fotoelektrische Umwandlung durchgeführt wird. Beispiele für das Material für die fotoaktive Halbleiterschicht 203 beinhalten polykristallines Silicium vom pn Junction Typ, amorphes Silicium vom pin Junction Typ und homologe (einschließlich feiner Kristalle, a-SiGe und a-SiC), und Verbindungshalbleiter, wie etwa CuInSe₂, CuInS₂, GaAs, CdS/Cu₂S, CdS/CdTe, CdS/InP und CdTe/Cu₂Te. Das Ausbildungsverfahren für die fotoaktive Halbleiterschicht 203 ist Ausbilden von geschmolzenen Silicium als ein Blatt oder Wärmebehandeln von amorphen Silicium für den Fall von polykristallinem Silicium; Plasma CVD wird für amorphes Silicium unter Verwendung, als ein Ausgangsmaterial, Silangas oder was Silangasfähigkeit steuert, wie etwa Diboran und Phosphingas für den Fall von amorphen Silicium angewendet; und Ionenplattieren, Ionenstrahlabscheidung, Vakuumverdampfung, Sputtern und elektrische Abscheidung werden für den Fall von Verbindungshalbleiter verwendet.
Leitende Schicht 204
Die leitende Schicht 204 dient als eine Seite der Elektroden der Solarzelle. Beispiele für das Material für die leitende Schicht 204 auf der Seite des einfallenden Lichtes beinhalten In₂O₃, SnO₂, In₂O₃-SnO₂(ITO), ZnO, TiO₂, Cd₂SnO₄ und eine kristalline Halbleiterschicht, wo eine Verunreinigung in einer hohen Konzentration dotiert ist. Beispiel für das Ausbildungsverfahren einer transparenten Halbleiterschicht 204 beinhalten Widerstandserhitzungsdampfabscheidung, Sputtering, Sprühen, CVD und Verunreinigungsdiffusion.
Auf der transparenten leitenden Schicht 204, kann eine Sammelelektrode 205 (Gitter) in der Form eines Rostes oder dergleichen zum Zweck des Sammelns des elektrischen Stroms auf eine effiziente Weise bereitgestellt werden. Beispiele für das Material für die Sammelelektrode 205 beinhalten: Ti, Cr, Mo, W, Al, Ag, Ni, Cu, Sn, und deren Legierungen; und verschiedene leitende Pasten, wie etwa Silberpaste. Beispiele für das Formungsverfahren einer Sammelelektrode 205 beinhalten: Sputtern unter Verwendung eines Massenmusters;
Widerstandserhitzungsdampfabscheiden; CVD; ein Verfahren, das Dampfabscheiden eines Metallfilms in der gesamten Oberfläche und Entfernen nicht notwendigerweise danach, indem geätzt wird, um ein Muster herzustellen, umfasst; ein Verfahren zum Ausbilden eines Gitterelektrodenmusters direkt durch Foto-CVD; ein Verfahren, das ausbildende Maske eines negativen Musters einer Gitterelektrode und Plattieren nach umfasst; und ein Verfahren zum Drucken einer leitenden Paste und Ermöglichen des Härtens. Die leitende Paste, die gewöhnlicher Weise verwendet wird, enthält feines Pulver aus Silber, Gold, Kupfer, Nickel oder Kohlenstoff, die in einem Bindemittelpolymer dispergiert sind. Beispiele für das Bindemittelpolymer beinhalten Harze, wie etwa Polyester, Epoxid, Acryl, Alkyd, Polyvinylacetat, Kautschuk, Urethan und Phenol.
Ausstoßanschluss 206a, 206b
Schließlich ist ein Ausstoßanschluss 206 zum Abnehmen der elektromotorischen Kraft an das leitende Substrat 201 und die Sammelelektrode 205 installiert. In diesem Verfahren ist ein metallischer Körper, wie etwa Kupferstab, an das leitende Substrat 201 durch Punktschweißen oder Löten gebunden, und ein metallischer Körper ist elektrisch an die Sammelelektrode 205 mit einer leitenden Paste oder Lötmittel gebunden.
Das wie vorstehend erwähnt hergestellte photovoltaische Element 101 ist in Serie und/oder parallel abhängig von der gewünschten Spannung oder dem Strom gebunden. Das photovoltaische Element kann auf einem isolierten Substrat integriert sein, um Spannung oder Strom, sofern erwünscht, zu bekommen.
Rückwärtiger Oberflächenbeschichtungsfilm 105
Der rückwärtige Oberflächenbeschichtungsfilm 105 ist zum Zweck des Sicherstellens einer elektrischen Isolierung zwischen dem leitenden Substrat des photovoltaischen Elementes 101 und draußen vorgesehen. Das Material ist vorzugsweise das, was eine genügende elektrische Isolierung gegen das leitende Substrat sicherstellen kann, thermischer Expansion und Kontraktion widerstehen kann, und eine Haltbarkeit für eine lange Zeitdauer und Flexibilität besitzt. Geeignete Beispiele für den Film beinhalten Nylon und Polyethylenterephthalat.
Rückwärtiger Oberflächenfüllstoff 104
Der rückwärtige Oberflächenfüllstoff 104 ist zum Verbinden des photovoltaischen Elementes 101 mit dem rückwärtigen Oberflächenbeschichtungsfilm 105. Bevorzugtes Material für den rückwärtigen Oberflächenfüllstoff 104 ist das, was Haftvermögen mit dem leitenden Substrat, Widerstand gegen thermische Expansion und Kontraktion, herausragend lange Haltbarkeit, und Flexibilität sicherstellen kann. Beispiel für ein geeignetes Material beinhalten heiße geschmolzene Materialien, wie etwa EVA und Polyvinylbutyral, doppelbeschichtetes Band, und flexible Epoxidklebemittel.
Vernetzen ist zum Herstellen einer starken Adhäsion bei hoher Temperatur bevorzugt, wenn das Solarzellmodul bei erhöhten Temperaturen verwendet werden muss, wie etwa ein Typ, der mit einem Dachmaterial integriert ist. Es ist allgemein üblich, ein organisches Peroxid zum Vernetzen von EVA und dergleichen zu verwenden.
Eine Verstärkungsplatte 106 kann an die Außenseite des rückwärtigen Beschichtungsfilms 105 zum Verstärken der mechanischen Festigkeit des Solarzellmoduls oder zum Verhindern der Verzerrung und Biegung, die durch Temperaturänderung verursacht wird, befestigt werden. Es kann zum Beispiel eine Stahlplatte, Kunststoffplatte, oder glasfaserverstärkter Kunststoff (FRP) Platte als Verstärkungsplatte 106 verwendet werden.
Oberflächenfüllstoff 102
Nun wird der Oberflächenfüllstoff 102, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, im Detail erläutert werden.
Der Oberflächenfüllstoff 102 ist zum Beschichten des konkaven und konvexen photovoltaischen Elementes 101 und Sicherstellen des Haftvermögens an den Oberflächen 103 notwendig; so werden Wetterfestigkeit, Haftvermögen und Wärmewiderstand für den Oberflächenfüllstoff 102 benötigt. Zum Erfüllen dieser Anforderungen, ist die Hauptharzkomponente ein vernetztes Copolymer, das zwei oder mehr Sorten von Comonomer (Multikomponentencopolymer), Fluor in einer Menge enthält, die 60 bis 80% entspricht, und Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen als die Hauptkomponenten enthält. Wenn der Fluorgehalt in dem Multikomponentencopolymer 60 oder mehr beträgt, entwickelt sich die Wetterfestigkeit des Fluorharzes ausreichend und der Flammwiderstand kann genauso realisiert werden. Wenn der Fluorgehalt in dem Multikomponentencopolymer andererseits 80% oder weniger beträgt, kann genügend Haftvermögen an der Grenzfläche der transparenten Oberfläche des photovoltaischen Elementes und dem Oberflächenfilm beibehalten werden. Wenn das Haftvermögen unzureichend ist, wird die Zuverlässigkeit des Solarzellmoduls verschlechtert, das heißt Abschälen könnte aufgrund des Dienstes für eine lange Zeitdauer auftreten und Feuchtigkeit könnte eintreten. Es könnte in Betracht gezogen werden, derartiges Abschälen zu verhindern, indem bei einer Temperatur von 240°C oder höher erhitzt wird, wenn thermisches Binden hergestellt wird; jedoch könnte dies das Solarzellenelement durch die Wärme beschädigen und kann nicht angewendet werden.
Das Verhältnis von Komonomeren, Vinylidenfluorid (nachstehend als VDF abgekürzt) zu Hexafluorpropylen (nachstehend als HFP abgekürzt), wird so eingestellt, dass das Copolymer ein Kautschukpolymer ist. Gewöhnlich wird das VDF-HFP-Copolymer ein guter Kautschuk, wenn der VDF-Gehalt 50–80 Mol% beträgt. Wenn der VDF-Gehalt hoch ist, tendiert der Glasübergangspunkt, dazu, herabgesenkt zu werden und der niedrige Temperaturwiderstand wird verbessert. Jedoch tendiert die VDF-Einheit zum Koagulieren oder Kristallisieren aufgrund von Wasserstoffbindungen und die Anführung der HFP-Einheit in einer Menge, die ein bestimmtes Niveau übersteigt, ist zum Erhalten eines hochtransparenten amorphen Kautschuks, der zum Beschichten von Solarzellen geeignet ist, notwendig. So ist die Einführung der HFP-Einheit in einer Menge von ungefähr 20 Mol% oder mehr zum Bereitstellen einer ausreichenden Kautschukelastizität und Transparenz zur Verwendung geeignet.
Darüber hinaus ist ein Terpolymer zum Zweck des Verbesserns des Wärmewiderstands und chemischen Widerstands anwendbar, indem Tetrafluorethylen (TFE) zu VDF und HFP gegeben wird. In diesem Fall werden die physikalischen Eigenschaften verbessert, während die Kautschukelastizität beibehalten wird, indem die VDF-Einheit durch die TFE-Einheit ersetzt wird; das Verhältnis des Ersatzes beträgt vorzugsweise 1 bis 30 Mol%.
Nun werden die organischen Peroxide, die zum Vernetzen des Füllstoffes der vorliegenden Erfindung verwendet werden, im Detail erläutert. Vernetzen mit einem organischen Peroxid wird dadurch durchgeführt, dass freie Radikale, die aus dem organischen Peroxid erzeugt werden, Wasserstoff und/oder Halogenatome entfernen, um C-C-Bindungen auszubilden. Bekannte Aktivierungsverfahren für organische Peroxide sind thermische Zersetzung, Redoxzersetzung und ionische Zersetzung und die thermische Zersetzung ist im Allgemeinen am meisten bevorzugt.
Auf der Basis der chemischen Struktur, können die organischen Peroxide in folgende Kategorien eingeteilt werden: Hydroperoxide, Dialkyl(allyl)peroxide, Diacylperoxide, Peroxyketale, Peroxyester, Peroxycarbonate, und Ketonperoxide.
Beispiele für Hydroperoxide beinhalten: t-Butylperoxid, 1,1,3,3-Tetramethylbutylperoxid, p-Menthanhydroperoxid, Cumolhydroperoxid, p-Cymolhydroperoxid, Diisopropylbenzolperoxid, 2,5-Dimethylhexan-2,5-didihydroperoxid, Cyclohexanperoxid und 3,3,5-Trimethylhexanonperoxid.
Beispiele für Dialkyl(allyl)peroxide beinhalten:
Di-t-Butylperoxid, Dicumylperoxid und
t-Butylcumylperoxid.
Beispiele für Diacylperoxide beinhalten Diacetylperoxid, Dipropionylperoxid, Diisibutyrylperoxid, Dioctanoylperoxid, Didecanoylperoxid, Dilauroylperoxid, Bis(3,3,5-trimethylhexanoyl)peroxid, Benzoylperoxid, m-Toluylperoxid, p-Chlorobenzoylperoxid, 2,4-Dichlorobenzoylperoxid und Peroxysuccinat.
Beispiele für Peroxyketale beinhalten
2,2-Di-t-butylperoxybutan,
1,1-Di-t-butylperoxycyclohexan,
1,1-Di-(t-Butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexan,
2,5-Dimethyl-2,5-di(-t-butylperoxy)hexan,
2,5-Dimethyl-2,5-di-(t-butylperoxy)hexyn-3,
1,3-Di(t-butylperoxyisopropyl)benzol,
2,5-Dimethyl-2,5-dibenzoylperoxyhexan,
2,5-Dimethyl-2,5-di(peroxybenzoyl)hexyn-3, und
n-Butyl-4,4-bis(t-butylperoxy)valerat.
Beispiele für Peroxyester beinhalten:
t-Butylperoxyacetat, t-Butylperoxyisobutylat,
t-Butylperoxybivalerat, t-Butylperoxyneodecanoat,
t-Butylperoxy-3,3,5-trimethylhexanoat,
t-Butylperoxy-2-ethylhexanoat,
(1,1,3,3-Tetrametyhlbutylperoxy)2-ethylhexanoat,
t-Butylperoxylaurat, t-Butylperoxybenzoat,
Di(t-butylperoxy)adipat,
2,5-Dimethyl-2,5-di(peroxy-2-ethylhexanoyl)hexan,
Di(t-butylperoxy)isophthalat, t-Butylperoxymaleat, und
Acetylcyclohexylsulphonylperoxid.
Beispiele für Peroxycarbonate beinhalten:
t-Butylperoxyisopropylcarbonat,
Di-n-Propylperoxydicarbonat,
Di-sec-butylperoxydicarbonat,
Di(isopropylperoxy)dicarbonat,
Di(2-ethylhexylperoxy)dicarbonat,
Di(2-ethoxyethylperoxy)dicarbonat,
Di(methoxidpropylperoxy)carbonat,
Di(3-methoxybutylperoxy)dicarbonat und
Bis-(4-t-butylcyclohexylperoxy)dicarbonat.
Beispiele für Ketonperoxide beinhalten:
Acetylacetonperoxid, Methylethylketonperoxid,
Methylisobutylketonperoxid und Ketonperoxid.
Andere Strukturen, wie etwa Vinyltris(t-butylperoxy)silan sind genauso gut bekannt.
Die Menge der vorstehend erwähnten organischen Peroxide, die zugegeben wird, beträgt 0,5 bis 5 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Füllstoffharzes. Die organischen Peroxide können in Kombination mit dem Füllstoff verwendet werden, um Vernetzen und Binden unter Druck mit Wärme voranzuschreiten. Die Erwärmungstemperatur und Zeitdauer wird gemäß der Temperatur der thermischen Zersetzung der jeweiligen organischen Peroxide eingestellt. Im Allgemeinen wird die Anwendung von Wärme und Druck bei der Temperatur und Zeitdauer beendet, wo die thermische Zersetzung 90% oder mehr voranschreitet, vorzugsweise 95% oder mehr.
Zum Zweck des Voranschreitens der Vernetzungsreaktion auf eine effiziente Weise ist die Verwendung von Triallylisocyanurat (TAIC), welches Vernetzungshilfsmittel genannt wird, bevorzugt. Die Menge des Vernetzungshilfsmittels beträgt im Allgemeinen 1 bis 5 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Füllstoffharzes.
Während das Material, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, als der Füllstoff eine herausragende Wetterfestigkeit besitzt, kann ein Ultraviolettabsorptionsmittel in Kombination zum Zweck des Verbesserns der Wetterfestigkeit ferner und Schützens der Schicht unterhalb (von der Seite des einfallenden Lichtes) des Füllstoffes verwendet werden. Irgendwelche bekannten Ultraviolettabsorptionsmittel können verwendet werden, jedoch ist ein wenig flüchtiges Ultraviolettabsorptionsmittel angesichts der Umwelt, wo das Solarzellmodul verwendet wird, bevorzugt. Gleichzeitige Zugabe eines Lichtstabilisierungsmittels mit dem Ultraviolettabsorptionsmittel wird einen Füllstofffilm vorsehen, der weiter gegen Licht stabilisiert ist.
Ein Fluorharz im Allgemeinen soll einen relativ schlechten Lärmwiderstand besitzen, verglichen mit der Wetterfestigkeit; Zugabe eines Antioxidationsmittels kann möglich sein.
Wenn das Solarzellmodul unter schweren Umweltbedingungen angewendet werden soll, ist es bevorzugt, das Haftvermögen des Füllstoffes an das photovoltaische Element oder den äußersten Oberflächenfilm zu verbessern. Für diesen Zweck kann ein Silankupplungsmittel oder organische Titanat-Verbindung zu dem Füllstoff zugegeben werden. Die Menge, die in diesem Fall zugegeben wird, beträgt vorzugsweise 0,1 bis 3 Gewichtsteile, weiter bevorzugt 0,25 bis 1 Gewichtsteile, pro 100 Gewichtsteile des Füllstoffharzes. Beispiele für Silankupplungsmittel beinhalten: Vinyltrichlorsilan, Vinyltris(β-methoxyethoxy)silan, Vinyltriethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan,
γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan,
β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan,
γ-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan,
N-β(Aminoethyl)γ-aminopropyltrimethoxysilan,
N-β(Aminoethyl)-γ-aminopropylmethyldimethoxysilan,
γ-Aminopropylmethyldimethoxysilan,
γ-Aminopropyltriethoxysilan,
N-Phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilan,
γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan und
γ-Cmlorpropyltrimethoxysilan.
Nicht gewebte Materialien, wie etwa Glasfaser, können zum Zweck des Erhöhens der Festigkeit des Füllstoffes zugegeben werden.
Oberflächenfilm 103
Der äußerste Oberflächenfilm 103, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist in der äußersten Schicht des Solarzellmoduls positioniert und muss eine Leistung haben, die eine Langzeitzuverlässigkeit bei Aussetzen des Solarzellmoduls gegenüber den Umweltbedingungen besitzen; die benötigte Leistung beinhaltet Wetterfestigkeit, Wasserabweisungsfähigkeit, Widerstand gegenüber Faulen, und mechanische Festigkeit. Ein geeignetes Material zum Zweck der vorliegenden Erfindung ist Poly(vinylidenfluorid)harz oder Ethylentetrafluorid/Ethylen-Copolymer. Während Poly(vinylidenfluorid) im Hinblick auf die Wetterfestigkeit überlegen ist, ist Ethylentetrafluorid/Ethylen-Copolymer im Hinblick auf die Kompatibilität der Wetterfestigkeit und mechanischen Festigkeit überlegen. Koronabehandlung und Plasmabehandlung gegenüber dem Oberflächenfilm sind zum Verbessern des Haftvermögens zwischen dem äußersten Film und dem Füllstoff bevorzugt.
Als Mittel zum Fixieren des Solarzellmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung, z. B., wenn auf einem Dach installiert, kann Herstellung mit Biegen der Enden der Solarzelle ausgeführt werden.
Einachsige Zugbehandlung wird für einige Ethylentetrafluorid/Ethylen-Copolymere zum Verbessern der mechanischen Festigkeit des äußersten Films vorgenommen; kennzeichnend für einen derartigen Film ist eine niedrigere Bruchdehnung und höhere Bruchzugfestigkeit in der Richtung der Zugbehandlung als in der Richtung ohne Zugbehandlung wo er verglichen mit dem Film, der nicht einer Zugbehandlung unterzogen wurde.
Wenn eine Biegeherstellung unter Verwendung des einachsig gezogenen Films vorgenommen wird, besteht die Tendenz, dass Bruch oder Risse sich an dem biegenden Teil entwickeln. Es ist notwendig gewesen, um den Defekt, der aus dem Biegen resultiert, zu verhindern, mit einer großen Krümmung zu biegen oder bei einer erhöhten Temperatur; so ist eine aufwendige Verarbeitung für die Biegeverarbeitung für eine lange Zeitdauer notwendig gewesen. Gemäß der vorliegenden Erfindung hat sich nun herausgestellt, dass die Verwendung des Films, der keiner Zugbehandlung unterzogen wurde, von einer derartigen aufwendigen Verarbeitung befreit.
Nun wird das Verfahren zum Herstellen des Solarzellmoduls unter Verwendung des photovoltaischen Elementes, Füllstoffes, Oberflächenfilms, und rückwärtigen Oberflächenbeschichtungsmaterials, das vorstehend erwähnt wurde, erläutert.
Als das Verfahren zum Beschichten der Lichtempfangsoberfläche des photovoltaischen Elementes 101 mit dem Oberflächenfüllstoff 102, gibt es: ein Verfahren des Verdampfens des Lösungsmittels nach dem Beschichten des Füllstoffes, der in einem Lösungsmittel aufgelöst ist; ein Verfahren, das Ausbilden einer Füllstoffschicht auf dem Oberflächenfilm zuvor und Aufbringen von diesem unter Druck auf das photovoltaische Element mit Erhitzen; und ein Verfahren, das Ausbilden des Füllstoffes in einer Plattform zunächst und Aufbringen von diesem unter Druck auf das photovoltaische Element mit Erhitzen.
In dem Fall des Auflösens des Füllstoffes 102 im Lösungsmittel, wie vorstehend beschrieben, wird der Füllstoff gleichzeitig mit verschiedenen Arten von Zusatzstoffen vermischt, wie etwa Vernetzungsmittel, Silankupplungsmittel, UV-Absorptionsmittel; Antioxidationsmittel und dergleichen. Die Mischung wird auf das photovoltaische Element beschichtet und bei einer derartigen Temperatur trocknen gelassen, das die Vernetzungsreaktion nicht in Gang kommt. Genauso werden im Fall des Ausbildens des Füllstoffs in einer Plattform Zusatzstoffe mit dem Füllstoff zuerst vermischt; es muss die Ausbildungstemperatur bei einer derartigen Temperatur eingestellt werden, dass die Vernetzungsreaktion nicht in Gang kommt.
Im Fall, dass der Füllstoff entweder auf dem photovoltaischen Element 101 oder auf dem Oberflächenfilm 103 vorläufig gebildet wird, wird ein Solarzellmodul erhalten, indem der rückwärtige Oberflächenfüllstoff 104 und rückwärtige Oberflächenbeschichtungsfilm 105 auf der rückwärtigen Oberfläche übereinander gelagert wird und unter Druck mit Hitze aufgebracht wird und, in dem der Oberflächenfilm 103 auf der Frontoberfläche überlagert wird und unter Druck mit Hitze aufgebracht wird. Im Fall des Bereitstellens einer Verstärkungsplatte 106, ist es genug, die Platte an den rückwärtigen Oberflächenbeschichtungsfilm 105 über einen rückwärtigen Oberflächenfüllstoff 104 oder ein davon verschiedenes Klebemittel unter Druck zu setzen und zu befestigen. Dieses Verfahren kann gleichzeitig mit oder nach dem zuvor beschriebenen Verfahren vorgenommen werden. Im Fall, dass der Füllstoff in einer Plattform geformt ist, kann dieser zwischen dem photovoltaischen Element 101 und dem Oberflächenfilm 103, der genauso thermisch unter Druck angebracht wird, eingeschoben werden, um ein Solarzellmodul herzustellen. Die Temperatur des Erhitzens bei dem Befestigungsschritt unter Druck sollte es ermöglichen, dass die Vernetzungsreaktion ausreichend voranschreitet und die Zeitdauer dieses Schritts sollte zudem dieses Erfordernis erfüllen.
Das Verfahren der Adhäsion unter Druck kann Vakuumlaminierung, Walzenlaminierung und dergleichen sein.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand von Beispiele erläutert.
Beispiel 1
Ein Verfahren zum Herstellen einer amorphen Silicium(a-Si)Solarzelle (photovoltaisches Element) wird erläutert, indem ein schematisches Modell von 2A und 2B verwendet wird.
Eine Al-Schicht (Filmdicke: 500 nm) und ZnO-Schicht (Filmdicke: 500 nm) als rückwärtige Oberflächenreflexionsschicht 202 werden in dieser Reihenfolge auf einem gereinigten rostfreien Stahlsubstrat (leitendes Substrat 201) durch ein Sputteringverfahren gebildet. Als nächster Schritt wurde eine a-Si-Schicht vom n-Typ aus Mischungsgasen aus SiH₄, PH₃ und H₂, hergestellt, eine a-Si-Schicht vom i-Typ wurde aus einer Mischung von Gasen aus SiH₄ und H₂ hergestellt, und eine mikrokristalline μc-Si-Schicht vom p-Typ wurde aus der Mischung von Gasen aus SiH₄, BF₃ und H₂ hergestellt, jeweils durch ein Plasma-CVD-Verfahren. Es wurde eine a-Si(amorphe Siliciumtyp) fotoelektrische Umwandlungshalbleiterschicht (fotoaktive Halbleiterschicht 203), die aus einer n-Schicht von 15 nm Filmdicke/i-Schicht von 400 nm Filmdicke/p-Schicht von 10 nm Filmdicke/n-Schicht von 10 nm Filmdicke/i-Schicht von 80 nm-Filmdicke/p-Schicht von 10 nm Filmdicke gebildet. Dann wurde ein Dünnfilm, als transparente leitende Schicht 204, aus In₂O₃ (Filmdicke-70 nm) durch Verdampfen von In unter O₂-Atmosphäre durch ein Widerstandserwärmungsverfahren. Ferner wurde eine Gitterelektrode für den elektrischen Kollektor (elektrische Sammelelektrode 205 durch ein Siebdruckverfahren unter Verwendung einer Silberpaste gebildet. Schließlich wurde ein Kupferstab als Minusseitenanschluss 206b auf dem rostfreien Stahlsubstrat angebracht, in dem rostfreies Stahllötmittel 208 verwendet wurde. Als plusseitiger Anschluss 206, wurde ein Silberfolienband auf der elektrischen Sammelelektrode 208 angebracht, indem ein leitendes Klebemittel 207 verwendet wurde, um den Ausstoßanschluss bereitzustellen. Ein photovoltaisches Element wurde so hergestellt.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Solarzellmoduls aus diesem photovoltaischen Element wird anhand von 3 erläutert.
In einem Lösungsmittel, welches eine Mischung als Aceton und Methylethylketon im Verhältnis von 3 : 2 ist, wurden 100 Gewichtsteile eines VDF-HFP Fluorkautschuks (ein Copolymer von ungefähr 80 Mol% VDF von ungefähr 20 Mol% HFP, Fluorgehalt 66%: Jodvernetzungsstelle), 1,5 Gewichtsteile 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxid)hexan als das Vernetzungsmittel, 4,0 Gewichtsteile Triarylisocyanurat als das Hilfsvernetzungsmittel, 0,5 Gewichtsteile γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan als das Silankupplungsmittel, 0,3 Gewichtsteile 2-Hydroxy-4-n-octoxybenzophenon als das UV-Absorptionsmittel, und 0,2 Gewichtsteile Tris(monononylphenyl)phosphit als das Antioxidationsmittel aufgelöst, um eine 50%ige Gewichtslösung des Fluorkautschuks herzustellen. Die Lichtempfangsoberfläche des photovoltaischen Elementes 301 wurde mit der Lösung beschichtet und bei 60°C für 30 Minuten getrocknet. Dieses Verfahren zum Beschichten/Trocknen wurde wiederholt bis Füllstoffschicht 302 von ungefähr 200 μ Filmdicke gebildet wurde.
Zum Herstellen des Moduls
Auf der Lichteinfallsseitenoberfläche des photovoltaischen Elementes 301, das mit dem vorstehend erwähnten Füllstoff bedeckt war, wurde ein Oberflächenfilm 303 (Filmdicke: 50 μ) eines nicht orientierten ETFE-Films mit einer Oberfläche, die durch Korona entladen behandelt wurde, auf eine derartige Weise bereitgestellt, dass die behandelte Oberfläche den Füllstoff kontaktieren kann; auf der Rückseite, wurden Füllstoff 304 (von 460 μ Filmdicke, hergestellt von Mobay), das EVA-Blatt enthielt, rückwärtige Oberflächenbeschichtungsfilm 305, der aus einem Nylonfilm zusammengesetzt ist (aus 63,5 μ Filmdicke, Handelsname: Dartech, hergestellt von du Pont), Verstärkungsplatte 306, hergestellt aus Galvariumstahlblatt (galvanisiertes Stahlblatt) übereinander gelagert, so dass die Reihenfolge war: photovoltaisches Element 301/ rückwärtiger Oberflächenfüllstoff (EVA) 304/rückwärtige Oberflächenbeschichtungsfilm (Nylon) 305/rückwärtiger Oberflächenfüllstoff (EVA) 304/Verstärkungsplatte (Galvariumstahlblatt) 306. Ein Solarzellmodul mit der Lichtempfangsoberfläche, die mit dem Fluorkautschuk bedeckt war, wurde hergestellt, indem bei 160°C für 20 Minuten erhitzt wurde, während Unterdruck durch eine Vakuumlaminierungsvorrichtung entgast wurde. Der Ausstoßanschluss wurde auf der rückwärtigen Oberfläche des photovoltaischen Elementes zuvor eingestellt, so dass, nach Laminierung der Ausstoß aus dem Ausstoßanschlussauslass, der zuvor in das Galvariumblatteisen geöffnet wurde, eingeführt werden könnte. Schließlich wurde ein zusätzliches Galvariumblatteisen, das aus dem photovoltaischen Element vorgeschoben war, mit laminierten Materialien bei 90° an die rückwärtige Oberflächenseite zusammengebogen, so dass Modulfestigkeit und Leichtigkeit bei der Installation als Modul vom Dach eingebauten Typ verbessert werden könnte.
Das Solarzellmodul, dass durch das vorstehende Verfahren hergestellt wurde, wurde im Bezug auf die nachstehend beschriebenen Gegenstände bewertet.
Beispiel 2
Beispiel 2 gemäß der vorliegenden Erfindung wird anhand von 4 erläutert.
Ein photovoltaisches Element wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Zu 100 Gewichtsteilen des Fluorkautschuks, der genauso wie im Beispiel 1 war, wurden 1,5 Gewichtsteile 2,5-Dimethyl-2,5-Di(tertiäres Butylperoxid)Hexan als das Vernetzungsmittel, 4 Gewichtsteile Triallylisocyanurat (TAIC) als das Vernetzungshilfsmittel, 0,5 Gewichtsteile γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan als das Silankupplungsmittel vermischt, um ein Fluorkautschukblatt herzustellen. Das heißt, der VDF-HFP-Fluorkautschuk wurde auf Knetwalzen gewunden, die bei 70 bis 80°C erwärmt wurden, danach wurde TAIC und das Silankupplungsmittel in kleinen Portionen aufgenommen; Kneten wurde durchgeführt; das geknetete Produkt wurde aus den Walzen auf einmal entfernt; die Walzen wurden auf 50°C abgekühlt, dann wurde der Kautschuk um die Walzen gewunden; und das Vernetzungsmittel wurde darin zugegeben und gleichförmig geknetet. Von dort wurde ein Teil des Produktes herausgenommen und in ein Blatt von ungefähr 2 mm Dicke ausgebildet.
Vorstehendes Fluorkautschukblatt 402 wurde auf der Oberfläche des photovoltaischen Elementes 401 vorgesehen; darauf wurde Oberflächenfilm 403 (50 Mikrondicke), der nicht gezogenes ETFE umfasst, von welchem eine Oberfläche Koronabehandlung unterzogen wurde, überlagert, so dass die behandelte Oberfläche in Kontakt mit dem Füllstoff kam; und die Laminierung und Passbehandlung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 ausgeführt, um ein Solarzellmodul zu bekommen. Bezugszeichen 401, 403 bis 408 in 4 entsprechen jeweils 301, 303 bis 308 in 3.
Beispiel 3
Ein Solarzellmodul wurde auf die gleiche Weise wie in dem Beispiel 1 hergestellt, bis darauf, dass der Fluorkautschuk, der verwendet wurde, ein Copolymer-VDF-HFP-Fluorkautschuk war, der 71% Fluor, ungefähr 50 Mol% VDF und ungefähr 50 Mol% HFP (vernetzte Stelle: Brom) enthielt.
Beispiel 4
Ein Solarzellmodul wurde auf die gleiche Weise wie Beispiel 2 hergestellt, bis darauf, dass der verwendete Fluorkautschuk ein Kopolymer-VDF-HFP-Fluorkautschuk war, der 71% Fluor, ungefähr 50 Mol% VDF und ungefähr 50 Mol% HFP (vernetzte Stelle: Brom) enthielt.
Beispiel 5
Ein Solarzellmodul wurde auf die gleiche Weise wie Beispiel 1 hergestellt, bis darauf, dass das Beschichtungsmaterial die gleiche Struktur besaß, wie Beispiel 2, wobei die Beschichtung der Fluorkautschuklösung auf dem photovoltaischen Element 301 durch die Beschichtung auf dem Oberflächenfilm 303 ausgetauscht wurde.
Vergleichsbeispiel 1
Vergleichsbeispiel 1 wird Bezug nehmend auf 5 erläutert, um die Effekte der durchgeführten Beispiele deutlicher zu demonstrieren.
Oberflächenfüllstoff 502a (hergestellt von Mobay, 460 Mikrondicke), das ein EVA-Blatt umfasste, Oberflächenbeschichtungsfilm 503 (50 Mikrondicke), das keinen gezogenen ETFE-Film umfasste, von welchem eine Oberfläche auf der Lichtempfangsseite des photovoltaischen Elementes 501 vorgesehen war, das auf die gleiche Weise wie vorstehend erwähnt hergestellt wurde; in der Rückseite, wurde eine Verstärkungsplatte 504, die aus dem rückseitigen Oberflächenfüllstoff 502b zusammengesetzt ist, der EVA-Blatt (hergestellt von Mobay, 460 Mikrondicke) umfasste, rückwärtige Oberflächenfilm 505, der Nylonfilm (hergestellt von du Pont, Handelsname Datech, 63,5 Mikrondicke) umfasste, und Verstärkungsplatte 504, die Galvariumstahlblatt (zinkplattiertes Stahlblatt) umfasste, bereitgestellt; und die Reihenfolge der Übereinanderlagerung war Oberflächenbeschichtungsfilm (ETFE) 503, Oberflächenfüllstoff (EVA) 502a/photovoltaisches Element 501/rückwärtiger Oberflächenfüllstoff (EVA) 502b/rückwärtiger Oberflächenbeschichtungsfilm (Nylon) 505/rückwärtiger Oberflächenfüllstoff (EVA) 502b/ Verstärkungsplatte (Stahlblatt) 504. Der Zusammenbau wurde in einer Vakuumlaminierungsvorrichtung laminiert. Danach wurde Biegeverarbeitung wie in Beispiel 1 durchgeführt, um ein Solarzellmodul zu erhalten.
Vergleichsbeispiel 2
Im Fall von Beispiel 1 wurde das VDF-HFP-Kopolymer-Fluorkautschuk, der 66% Fluor, ungefähr 80 Mol% VDF und ungefähr 20 Mol% HFP (vernetzte Stelle: Jod) durch VDF-HFP-Copolymer-Fluorkautschuk, der 66% Fluor, ungefähr 80 Mol% VDF und ungefähr 20 Mol% HFP (vernetzte Stelle: Brom) enthielt, ersetzt. Zudem wurde die Vernetzung unter Verwendung, als das Vernetzungsmittel, 6 Gewichtsteile Calciumhydroxid und 3 Gewichtsteile n,n-Dicyanamiliden-1,6-Hexandiamin pro 100 Gewichtsteile Fluorkautschuk hergestellt. Die anderen Verfahren waren die gleichen wie im Beispiel 1 und ein Solarzellmodul wurde so hergestellt.
Vergleichsbeispiel 3
In dem Fall von Beispiel 2, wurde das Vernetzungsmittel nicht zugegeben. Bis hierauf, wurde Beispiel 2 wiederholt um ein Solarzellmodul zu erhalten.
Für die in den vorstehenden Beispielen 1 bis 5 und in Vergleichsbeispielen 1 bis 3 hergestellten Solarzellmodule wurden die folgenden Gegenstände bewertet. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
(1) Umwandlungseffizienz
Die Umwandlungseffizienz des Moduls wurde unter Verwendung einer AM 1,5 Lichtquelle ermittelt. Die Umwandlungseffizienz wurde mit relativen Werten bewertet, die die Umwandlungseffizienz vom Vergleichsbeispiel 1 Einheit annehmen.
(2) Flammwiderstand
Eine Flamme, die 750° Temperatur aufwies und durch einen Brenner für Verbrennungsgase erzeugt wurde, wurde an das Modul für 10 Minuten angelegt, danach wurde die Brennerflamme entfernt und die Verbrennfähigkeit des Moduls wurde beobachtet. Wenn der verbrannte Bereich klein war und das die Flamme vom Modul sofort nach dem Entfernen der Brennerflamme ausging, wurde die Flammverzögerungsfähigkeit mit „gut (G)" bewertet; wenn der verbrannte Bereich ein Meter Länge oder länger betrug, oder Selbstausgehen nach Entfernen der Brennerflamme nicht beobachtet wurde, wurde die Flammwiderstandsfähigkeit mit „schlecht (P)" bewertet; und wenn die Bedingung zwischen (G) und (P) lag, wurde der Flammwiderstand mit „ordentlich (F)" bewertet.
(3) Wetterfestigkeit
Das Solarzellmodul wurde in einen Dew Cycle Weather-O-Messgerät gefüllt, und ein beschleunigter Wettertest wurde mit einem Zyklus oder Lichtbestrahlung und Regen durchgeführt: die Änderung der Erscheinung nach 5000 Stunden wurde bewertet. Wenn keine Änderung beobachtet wurde, wurde die Wetterfestigkeit mit „gut (G)" bewertet.
(4) Wärmewiderstand
Das Solarzellmodul wurde in einer Atmosphäre von 150°C für 24 Stunden stehen gelassen und die Änderung der Erscheinung wurde beobachtet. Wenn keine Änderung beobachtet wurde, wurde die Wetterfestigkeit mit „gut" (G) bewertet.
(5) Kriechwiderstand
Das Solarzellmodul wurde vertikal in einen Ofen bei einer Temperatur von 100°C gestellt und für eine Stunde stehen gelassen. Es wurde beobachtet, um zu überprüfen, ob das Modul kroch und Abschälen beobachtet wurde oder nicht. Wenn Kriechen oder Abschälen beobachtet wurde, wurde der Kriechwiderstand mit „schlecht (P)" beobachtet; wenn nicht mit „gut (G)".
(6) Temperaturzyklus
Ein Temperaturzyklus, der von –40°C für eine Stunde und 85°C für eine Stunde bestand, wurde 50 Mal wiederholt. Nach dem Testlauf wurde das Solarzellmodul auf eine Änderung der Erscheinung hin beobachtet. Wenn keine Änderung beobachtet wurde, wurde der Temperaturzyklus mit „gut (G)" bewertet.
(7) Temperatur-Feuchtigkeitszyklus
Ein Temperatur-Feuchtigkeitszyklus, der aus –40°C für eine Stunde oder 85°C bei einer relativen Feuchtigkeit von 85% für vier Stunden bestand, wurde 20 Mal wiederholt. Nach dem Testlauf wurde das Solarzellmodul auf eine Änderung der Erscheinung beobachtet. Wenn keine Änderung beobachtet wurde, wurde der Temperaturzyklus mit „gut (G)" bewertet.
(8) Feuchtigkeitswiderstand
Das Solarzellmodul wurde in einer Atmosphäre von 85°C und 85% relativer Feuchtigkeit bereitgestellt und die Bestrahlung wurde durch einen Sonnensimulator angewendet; Pseudosonnenlicht wurde auf die Lichtempfangsoberfläche gestrahlt. Nach 24 Stunden wurde die Leistung der Solarzelle in Bezug auf das relative Absenken der Umwandlungseffizienz bewertet; Fotoverschlechterung des photovoltaischen Elements wurde von der Bewertung ausgeschlossen.
Tabelle 1
Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, besitzen die Solarzellmodule von Beispielen 1 bis 5, die die Füllstoffe aus vernetzten Produkten von Fluorkautschuk besitzen, die von Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen abgeleitet sind, einen herausragenden Flammwiderstand; und sie besitzen auch eine herausragende Wetterfestigkeit und Wärmewiderstand, wie sich aus dem Wetterfestigkeitstest und dem Erwärmungstest ergab, wo kein Vergilben, Trüben, und Deformierung des Harzes beobachtet wurde. Darüber hinaus zeigten die vernetzten Fluorkautschuke eine herausragende Eigenschaft im Kriechtest bei erhöhter Temperatur. In dem Temperaturzyklustest und Temperatur-Feuchtigkeitszyklustest, die schwere Arbeitsbedingungen unter Umweltbedingungen annehmen, wurden keine Änderungen der Erscheinung beobachtet. Es zeigte sich, dass die Fluorkautschuke einen herausragenden Feuchtigkeitswiderstand aufwiesen, indem ein Absenken der Umwandlungseffizienz verhindert wurde, indem der Effekt der Feuchtigkeit auf die Elemente auf ein minimales Ausmaß begrenzt wurde. Im Gegensatz dazu zeigte Vergleichsbeispiel 1, wo EVA, herkömmlicher Weise in geeigneter Weise verwendet wird, verwendet wurde und vorstehende Tests unter schwerwiegenden Bedingungen durchgeführt wurden, insbesondere hohe Verbrennbarkeit; der Flammenwiderstand wurde nicht mit der in Vergleichsbeispiel 1 getesteten Dicke realisiert. Es traten Probleme einer wesentlichen Vergilbung aufgrund von Wärme und geringer Feuchtigkeitswiderstand auf. Flammenwiderstand und Hitzewiderstand waren im Vergleichsbeispiel 1 niedriger als in anderen Fällen.
In Vergleichsbeispiel 2 wo Brom die Stelle des Vernetzees in dem getesteten Fluorkautschuk war, stellte sich heraus, dass die anfängliche Umwandlungseffizienz des Fluorkautschuks des vernetzten Polyamins gering war.
Im Vergleichsbeispiel 3, wo nicht vernetzter Kautschuk verwendet wurde, war der Kriechwiderstand gering, obwohl Verschlechterung des Wetterfestigkeitstests nicht beobachtet wurde und das Problem von Grenzflächenabschälen in dem Zyklustest nicht auftrat; der Füllstoff deformierte und leicht bei der erhöhten Temperatur kroch und die Gestalt genau nach der Laminierung schwierig beizubehalten war. So ist es wesentlich, zu vernetzen, um die Kautschuke als den Füllstoff für das Solarzellmodul zu verwenden.
Das Solarzellmodul und dessen Herstellung gemäß der vorliegenden Erfindung sind nicht auf vorstehende Weise auf irgendeine Weise begrenzt, und können natürlich auf verschiedene Weisen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung modifiziert werden.
In dem Solarzellmodul gemäß der vorliegenden Erfindung, in welchem ein Beschichtungsmaterial, das auf der Oberfläche der Lichteinfallsseite eines photovoltaischen Elementes vorgesehen ist, und vorzugsweise zwei Schichten umfasst, kann die einen transparenten Füllstoff und ein transparentes Oberflächenblatt umfassen, das bei der äußersten Oberfläche des Füllstoffs vorgesehen ist, wobei der Füllstoff ein vernetztes Multikomponentenkopolymer umfasst, das mehr als 60 bis 80% Fluor enthält und das Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen als die Hauptkomponenten enthält; und das Oberflächenblatt umfasst einen Film mit 40 bis 60% Fluorgehalt. Hierdurch ist die Langzeitzuverlässigkeit des Oberflächenbeschichtungsmaterials, welches herkömmlicher Weise ein Problem war, in dem Dienst unter Umweltbedingungen wesentlich verbessert worden, die Flammwiderstand, Wetterfestigkeit, Wärmewiderstand und Kriechwiderstand einschließen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen lichtdurchlässigen harzversiegelten Halbleiter bereitzustellen, der eine herausragende Wetterfestigkeit, Wärmewiderstand und Flammwiderstand besitzt, die Leistungsverschlechterung des photovoltaischen Elementes für eine lange Zeit aufgrund von Feuchtigkeitseindringen auf ein minimales Ausmaß begrenzt, Kautschukelastizität besitzt, die zum Schützen des Halbleiterelementes notwendig ist, und ein Oberflächenbeschichtungsmaterial aufweist, das nicht verbrennbar ist, oder flammhemmend. Diese Aufgabe wird durch einen wie im Beispiel 1 definierten Aufbau erreicht, wobei ein Beschichtungsmaterial, das auf der Oberfläche der Lichteinfallsseite des photovoltaischen Elementes 101 vorgesehen ist, einen transparenten Füllstoff 102 umfasst, der ein vernetztes Multikomponentencopolymer ist, das Fluor und Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen als die Hauptkomponenten enthält.

Claims

Lichtdurchlässiger harzversiegelter Halbleiter, der ein Abdeckmaterial (102, 103) umfasst, das auf der Oberfläche der Lichteinfallsseite eines photoelektrischen Transducers (101) vorgesehen ist, wobei das Abdeckmaterial ein vernetztes Multikomponentencopolymer umfasst, das Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen als die Hauptkomponenten enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Multikomponentencopolymer Fluor in einer Menge von mehr als 60 Gew.-% aber nicht mehr als 80 Gew.-% enthält.
Lichtdurchlässiger harzversiegelter Halbleiter gemäß Anspruch 1, wobei das Multikomponentencopolymer ist: ein binäres Copolymer, das 50 bis 85 Mol-% Vinylidenfluorid und 15 bis 50 Mol-% Hexafluorpropylen umfasst, oder ein Terpolymer, das 50-x bis 85-x Mol-% Vinylidenfluorid, 15 bis 50 Mol-% Hexafluorpropylen und x Mol-% Tetrafluorethylen (x = 1 bis 30) umfasst, oder deren Mischung.
Lichtdurchlässiger harzversiegelter Halbleiter gemäß 5 Anspruch 1, wobei das Multikomponentencopolymer ein Bromatom am Ende der Polymerkette besitzt und durch ein organisches Peroxid mit der Vernetzungsstelle des Bromatoms vernetzt ist.
Lichtdurchlässiger harzversiegelter Halbleiter gemäß Anspruch 1, wobei das Abdeckmaterial ein Silankupplungsmittel enthält.
Lichtdurchlässiger harzversiegelter Halbleiter gemäß Anspruch 1, wobei ein Oberflächenfilm, der 40 bis 60 Gew.-% Fluor enthält, auf dem Abdeckmaterial vorgesehen ist.
Lichtdurchlässiger harzversiegelter Halbleiter gemäß Anspruch 5, wobei der Oberflächenfilm ein Ethylentetrafluorid-Ethylencopolymer ist.
Lichtdurchlässiger harzversiegelter Halbleiter gemäß Anspruch 6, wobei der Oberflächenfilm nicht-orientiert ist.
Lichtdurchlässiger harzversiegelter Halbleiter gemäß Anspruch 1, wobei ein photovoltaisches Element mit einer photoaktiven Halbleiterschicht als ein Lichtumwandlungselement und einer transparenten leitenden Schicht auf einem leitenden Substrat ausgestattet ist.
Lichtdurchlässiger harzversiegelter Halbleiter gemäß Anspruch 8, wobei die photoaktive Halbleiterschicht ein nicht-monokristalliner Halbleiterdünnfilm ist.
Lichtdurchlässiger harzversiegelter Halbleiter gemäß Anspruch 9, wobei der nicht-monokristalline Halbleiterdünnfilm amorphes Silizium ist.
Verfahren zur Herstellung eines lichtdurchlässigen harzversiegelten Halbleiters, in welchen ein Abdeckmaterial, das auf der Oberfläche der Lichteinfallsseite eines photoelektrischen Transducers (101) vorgesehen ist, zwei Schichten umfasst, die einen Füllstoff (102) und ein Oberflächenfilm (103), der auf der äußersten Oberfläche des Füllstoffs (102) vorgesehen ist, umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: in einem ersten Schritt wird ein Harz, das hauptsächlich aus einem fluorhaltigen Multikomponentencopolymer zusammengesetzt ist, das Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen als die Hauptkomponenten enthält, mit einem Vernetzungsmittel zusammengegeben und in einen Film geformt, um eine Füllstoffschicht (102) herzustellen; und in einem zweiten Schritt werden die Füllstoffschicht (102) und ein Oberflächenfilm (103), der ein Fluorharz umfasst, auf den photoelektrischen Transducer (101) laminiert, danach werden wenigstens der Füllstoff (102) und der Oberflächenfilm (103) thermisch gebunden und gleichzeitig wird der Füllstoff (102) vernetzt, wobei der Füllstoff (102) Fluor in einer Menge von 61 bis 80 Gew.-% enthält.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei: in dem ersten Schritt das Harz und das Vernetzungsmittel in einem Lösungsmittel aufgelöst werden und das Resultierende auf dem photoelektrischen Transducer (101) beschichtet wird und danach getrocknet wird, um einen Füllstoff (102) auf dem photoelektrischen Transducer (101) zu bilden; und in dem zweiten Schritt ein Oberflächenfilm, der ein Fluorharz umfasst, auf den Füllstoff (101) laminiert wird, und danach der Füllstoff (102) und der Oberflächenfilm (103) thermisch gebunden werden und gleichzeitig der Füllstoff (102) vernetzt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei: in dem ersten Schritt das Harz und das Vernetzungsmittel in einem Lösungsmittel aufgelöst werden, um ein Füllstoffmaterial (102) herzustellen, und das Füllstoffmaterial (102) auf dem Oberflächenfilm (103) beschichtet wird und danach getrocknet wird, um das Füllstoffmaterial (102) auf dem Oberflächenfilm (103) in Laminierung zu bilden; und in dem zweiten Schritt das Füllstoffmaterial (102) und der Oberflächenfilm (103) auf dem photoelektrischen Transducer (101) laminiert werden, so dass das Füllstoffmaterial (102) in Kontakt mit dem photoelektrischen Transducer (101) ist, wonach das Füllstoffmaterial (102) und der photoelektrische Transducer (101) thermisch gebunden werden.
Verfahren zum Herstellen eines lichtdurchlässigen harzversiegelten Halbleiters gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Multikomponentencopolymer ist: ein binäres Copolymer, das 50 bis 85 Mol-% Vinylidenfluorid und 15 bis 50 Mol-% Hexafluorpropylen umfasst, oder ein Terpolymer, das 50-x bis 85-x Mol-% Venylidenfluorid, 15 bis 50 Mol-% Hexafluorpropylen und x Mol-% Tetrafluorethylen (x = 1 bis 30) umfasst, oder deren Mischung.
Verfahren zum Herstellen eines lichtdurchlässigen harzversiegelten Halbleiters gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Füllstoff durch ein organisches Peroxid zur Zeit des thermischen Bindens vernetzt wird.
Verfahren zum Herstellen eines lichtdurchlässigen harzversiegelten Halbleiters gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei ein Silankupplungsmittel zu dem Füllstoff zugegeben wird.
Verfahren zum Herstellen eines lichtdurchlässigen harzversiegelten Halbleiters gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Oberflächenfilm ein Copolymer aus Ethylentetrafluorid und Ethylen ist.
Verfahren zum Herstellen eines lichtdurchlässigen harzversiegelten Halbleiters gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Oberflächenfilm nicht einer Zugbehandlung unterzogen wird.
Verfahren zum Herstellen eines lichtdurchlässigen harzversiegelten Halbleiters gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der photoelektrische Transducer gebildet wird, in dem mit einer photoaktiven Halbleiterschicht als ein Lichtumwandlungselement und einer transparenten leitenden Schicht auf einem leitenden Substrat ausgestattet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei die photoaktive Halbleiterschicht ein nicht-monokristalliner Halbleiterdünnfilm ist.
Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei der nichtmonokristalline Halbleiterdünnfilm amorphes Silicium ist.