TW201119969A - Photovoltaic module - Google Patents

Description

201119969 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關具有覆蓋物、基板或上基板玻璃之光電模 組，以及特定玻璃在光電模組中作爲覆蓋物、基板或上基 板玻璃的有利用途。 【先前技術】 在光電裝置或在太陽能電池中，使用覆蓋物、基板及 上基板玻璃。覆蓋物玻璃具有保護該太陽能電池之敏感主 動組件不受外在環境影響（例如風、雨、雪、冰雹、灰塵 等）的任務。基板玻璃係用於沉積光電材料之薄層。上基 板玻璃在一體中執行基板玻璃與覆蓋物玻璃之任務。該等 玻璃必須符合的需求條件視個別模組槪念而定。因此’彼 等視所使用之半導體材料、視作爲基板、覆蓋物或上基板 玻璃等之功能而定。該覆蓋物與基板玻璃必須在個別相關 範園中顯示出高總透射率。此處，若可能的話，應避免在 表画上之反射損失及玻璃中之輻射吸收。 該等玻璃之透明度係與個別半導體匹配。如此，例如 以結晶矽（單晶或多晶）爲基底之模組在約400至1 2〇〇 nm 之波長範圍中具有最大敏感度。因此’在該範圍內之透射 率應最佳化。此外，由於該等玻璃係曝於連續改變的環境 應力下，故必須確保充足化學抗性。視該太陽能模組裝配 的場所而定，環境應力可能相當不同。因此所使用之玻璃 必須對於水、酸與鹼具有良好抗性。變化的溫度條件或結 -5- 201119969 霜亦造成特定需求。爲此，對於太陽能模組進行例如天候 條件的模擬改變（參見「濕熱測試」）。 基板與上基板玻璃另外必須承受塗層材料沉積作用中 的熱與化學應力。彼等必須承受例如導電透明層以及沉積 在其上之光電材料的沉積作用。此意指充分之耐熱性與對 於真空處理之抗性。 在先前技術中，由於鈉鈣玻璃之製造特別便宜，故廣 泛使用該等玻璃。然而，當用於製造光電模組或太陽能電 池時，彼#玻璃具有某些關鍵性缺點： - 鈉鈣玻璃之折射指數相當高，其nd爲約1.52。此 導致表面（特別是在玻璃空氣界面）之反射所造成的可用 輻射損失大； - 玻璃中之雜質導致可用輻射被該玻璃吸收。此處 ’鐵含量與鐵離子上之電荷特別重要。雖然該玻璃中之

Fe3 +於約3 80 nm顯示出較弱及窄吸光作用，但同樣存在目 前所使用之所有太陽能玻璃中的Fe2 +離子導致在紅光至紅 外線波長範圍內之廣且強吸光作用。因此該等吸光帶造成 太陽光譜之可用輻射的顯著損失。爲此，使用特別純因而 昂貴之低鐵原料用作爲太陽能玻璃。 - 鈉鈣玻璃於以陽光照射（太陽能化）時具有透射 率損失。添加於玻璃中之多價離子（諸如鈽）特別易於產 生太陽能化。 根據EP 1 28 1 687 A1，使用具有低氧化鐵含量且額外 具備0.02 5至0 · 2重量％之氧化鈽的特純玻璃獲致高透射率 201119969 。此處’ FeO對Fe2〇3之特定比率及特別添加氧化铈相當重 要。 然而，維持特定Fe2 + /Fe3 +比率係相當難且昂貴的工作 。此外’特定含铈玻璃具有強烈太陽能化傾向。在極端實 例中’於強烈照射之後觀察到淡黃至淡棕色變色。 根據EP 1 29 1 3 3 0 A2，將具有低於0.020%之Fe203之 同樣具有低氧化鐵含量且添加0.0 0 6至2重量％氧化鋅的鈉 鈣玻璃用於太陽能電池。添加氧化鋅以對抗硫化鎳（NiS )的形成。最佳透明度需要氧化鐵對氧化鋅以及氧化铈之 特定比率》 如此又需要使用特定昂貴原料。較高氧化鈽含量亦會 具有反效果。 特別是，已發現高氧化鈽含量（例如參考EP 0 26 1 8 85 A1 )不利於強烈照射時之太陽能化。因此，具有至少 2重量％之氧化姉含量的此等玻璃被視爲不適用於太陽能 電池應用或光電應用。 於US 20〇7/0 1 44576 A1中提出使用鐵含量特別低之摻 雜銻的鈉鈣玻璃。特別是結合摻雜铈時，於強烈照射時此 處會出現因太陽能化所致之缺點。 【發明內容】 根據該背景，本發明目的係提出用作光電模組之覆蓋 物、基板或上基板玻璃的經改良玻璃及提出包含此種玻璃 之經改良光電模組。 201119969 在具有藉由添加受玻璃之鐵含量影響的特定最少含量 氟化物而含有氟化物之覆蓋物、基板或上基板玻璃的光電 模組中獲致本目的。此處，鐵含量對氟含量的重量比X = Fe/F爲至少0.001，較佳爲至少0.002，更佳爲至少0.005， 特佳爲至少〇.〇1。 以此種方式完全獲致本發明目的。已意外發現添加氟 化物分別導致該基底玻璃組成物的透射率改良；特別是， 可減少或補償該玻璃中存在氧化鐵的缺點。含氟化物玻璃 於未太陽能化狀態及太陽能化狀態之透射率高於具有其他 組成相同的習用無氟玻璃。經添加測量之氟離子明顯地造 成與氧化鐵之相互作用，其使得能消除或補償氧化鐵對於 透射表現的不利影響。 在本發明有利具體實例中，重量比X較佳係不大於0.6 ，更佳係不大於0.4，更佳係不大於0.2，特佳係不大於0.1 〇 特別是在受氧化鐵含量影響之氟化物精確計量添加中 ，該玻璃性質可超比例地提高且添加氟化物之缺點（例如 成本提高及因腐蝕性侵襲增加而導致之槽操作期限減少） 並未變明顯。基本上，可設定氟化物含量對鐵雜質含量之 最佳比率。若該比率低於此最佳値，則僅可獲致相當少之 正面透射率效果。若該比率高於此最佳値，則可觀察到該 透射率無進一步提高，且前文提及之負面效果佔優勢。 本發明之覆蓋物、基板或上基板玻璃較佳係具有0.02 至0.6之重量比率X。在該特定範圍內，於未太陽能化狀態 201119969 及太陽能化狀態二者的透射率均比其他組成相同之玻璃提 高。 除了前文提及之明確減少鐵雜質的負面效果之外，添 加氟化物形成進一步優點： - 氟化物降低玻璃之折射指數。此降低表面之反射 損失。如此，更大比例之可用輻射到達該太陽能電池。在 表I之實例中，觀察到之總透射率提高約1 /3係由此效果所 貢獻。 -•此外，已發現與習用鈉鈣玻璃相較之下，藉由添 加氟化物使熔性獲得改善。氟化物於此處係作爲熔融助劑 。以此種方式，該熔融溫度以及相關之能量成本可降低。 - 最後，藉由氟化物安定該玻璃。所觀察到之對於 環境影響（水、酸、鹼之侵襲）的意外高抗性可歸因於此 。此外，玻璃/聚合物膜界面明顯地受到正面影響。 將本發明含氟化物之玻璃用於太陽能電池或光電模組 首先可用以最大化效率。其次，藉由使用具有適當鐵含量 的較便宜之習用原料可能降低原料成本。特定鐵含量對於 玻璃熔體通常是有利的。因此，使用氟化物使得製造成本 更適宜及該等玻璃之良好透射性質最佳化。在節省成本的 同時’因添加氟化物使得熔融溫度降低因而造成較低能量 消耗，故而改善生態平衡。 在本發明第一具體實例中，該玻璃係已添加氟化物之 鈉鈣玻璃。 此可含有例如40至80重量。/。之Si02、0至50重量°/。之 201119969

Al2〇3、3至30重量％之R2〇、3至30重量％之R'O ’以及數量 爲〇至1〇重量％之其他成分，其中R係選自Li、Na及K所組 成之群組中的至少—種元素，且R'係選自Mg、Ca、Sr、 B a及Zn所組成之群組中的至少一種元素。 更佳者係使用含有5〇至76重量％之Si〇2、〇至5重量％ 之Al2〇3、6至25重量％之R2〇、6至25重量％之R'〇及數量爲 〇至1 〇重量％之其他成分且另外與氟化物摻合的鈉銘玻璃 〇 較佳者係添加至少〇. 1重量％，較佳係至少0.5重量％之 Al2〇3，主要係改良該玻璃之化學抗性以及其對於反玻化 之抗性。 此外，該含氟化物玻璃可爲例如已添加氟化物之硼矽 玻璃。 其可含有例如60至85重量％2Si〇2、1至10重量％之 Ah〇3、5至20重量％之B2〇3、2至10重量°/〇之尺2〇’及〇至1〇 重量％之其他成分，其中R係選自Li、N a及K所組成之群組 中的至少一種元素。 特別是，此可爲含有70至83重量％2Si02、1至8重量 %之Al2〇3、6至1 5重量％之B203、3至9重量％之R2〇 ’及〇 至1 0重量％之其他成分且已另外與氟化物摻合的玻璃。 此外，本發明之玻璃可爲例如含氟化物之鋁矽玻璃。 其通常可含有55至70重量％2Si〇2、10至25重量％之 A1203、0至5重量％2B2〇3、0至2重量％之R2〇、3至25重量 %之ΙΓΟ及數量爲0至1 〇重量％之其他成分’其中R係選自Li -10· 201119969 、Na及K所組成之群組中的至少一種元素，且R'係選自Mg 、C a、S r、B a及Ζ η所組成之群組中的至少一種元素。 此處，Β 2 Ο 3之添加較佳可爲至少〇 . 5重量％。此舉特別 在化學抗性及對於環境影響之抗性方面獲致進一步改善。 在本發明玻璃中，氧化鐵含量較佳可在0.005至0.25 重量％之範圍內。 在此範圍內，氧化鐵含量的負面影響大部分可由適當 之氟添加所補償。 此外，本發明之玻璃較佳可具有至少0.001重量％之氧 化姉含量，其較佳係侷限於不多於〇. 2 5重量％。以此種方 式，可改善本發明之玻璃的UV安定性而不會發生過度太 陽能化。 當然本發明之玻璃具有依光電模組之構造而定的適當 形狀。其可爲，例如平面玻璃或圓柱形或球面玻璃。亦可 能有其他形狀。 【實施方式】 實施例 表1顯示呈鈉鈣玻璃形式與硼矽玻璃形式之兩種不同 玻璃作爲對照實例1與對照實例2。彼等係慣用於光電模組 的玻璃。此外，本發明之實例分別爲實施例1之鈉鈣玻璃 及實施例2之硼矽玻璃。在實施例1中，已於其他成分中添 加0.3 g之氟，而在實施例2中，已於其他成分中添加0.5 g 之氟。應注意該表中之特徵並非以重量百分比計而是以絕 -11 - 201119969 對値計；轉換成重量百分比時會導致數値梢微改變。 比率X (即，鐵對氟之比率）係列於最後一行。亦列 出透射率，其顯示所有實例中該透射率均因添加氟化物而 提高。若使用具有較高氧化鐵含量之原料，則添加氟化物 比無添加氟化物之玻璃獲致更顯著改善。 從下圖1與2可更明顯看出添加氟化物對於透射率的影 響，該等圖式顯示對照實例1與實施例1以及對照實例2與 實施例2之透射率，各實例均於未太陽能化狀態及太陽能 化狀態。特別是在波長範圍爲400- 1 300 nm內，可觀察到 顯著改良之透射率。 鈉鈣玻璃 硼矽玻璃 玻璃成分（重量以g計） 對照實例1 實施例1 對照實例2 實施例2 Si02 71 71 81 81 Al2〇3 1 1 2 2 B2〇3 13 13 Li20 Na20 14 14 3 3 K20 1 1 MgO 4 4 CaO 10 10 Fe2〇3 0.012 0.012 0.008 0.008 Ce〇2 0.005 0.005 0.1 0.1 F 0.3 0.5 澄清劑 0.5 0.5 0.5 0.5 總計 100.517 100.817 100.608 101.108 廳率[%]丁 (400-1200)非太陽能化 91.22 91.52 92.96 93.05 透射率[%]丁 (400-1200)太陽能化 90.54 90.95 92.32 92.53 Fe X-—— F - 0.028 - 0.011 表1 201119969 【圖式簡單說明】 圖1顯示對照實例1與實施例1之透射率 圖2顯示對照實例2與實施例2之透射率 -13-

Claims (1)

1. 201119969 七、申請專利範圍： 1 · ~種光電模組，其具有含氟化物之覆蓋物、基板或 上基板:玻璃’該玻璃中鐵含量對氟含量的重量比X = Fe/F 爲至少0.001 ’較佳爲至少〇.0〇2，更佳爲至少〇.〇〇5，特佳 爲至少0.01。 2 ·如申請專利範圍第1項之光電模組，其具有鐵含量 對氟含量之重量比X不大於0.6，較佳係不大於0.4，更佳 係不大於0.2，特佳係不大於〇.1之玻璃。 3 ·如申請專利範圍第〗項之光電模組，其具有已添加 氟化物的鈉鈣玻璃。 4 ·如申請專利範圍第3項之光電模組，其中該玻璃含 有40-80重量°/。之Si02，0-5重量％之人12〇3，3-30重量％之 R20，3-30重量％之11’0，及數量爲〇-1〇重量％之其他成分 ，其中R係選自Li、Na及K所組成之群組中的至少一種元 素，且R'係選自Mg、Ca、Sr、Ba及Zri所組成之群組中的 至少一種元素。 5 .如申請專利範圍第3項之光電模組，其中該玻璃含 有50-76重量％之Si〇2，0-5重量％之Al2〇3，6-25重量％之 R20，6-25重量％之R’O，及數量爲0-10重量％之其他成分 ，其中R係選自Li、Na及K所組成之群組中的至少一種元 素，且R'係選自Mg、Ca、Sr、Ba及Zn所組成之群組中的 至少一種元素。 6.如申請專利範圍第3項之光電模組，其中該玻璃含 有至少0 · 1重量％之A12 Ο 3，較佳係至少0 · 5重量％之A12 0 3。 -14 - 201119969 7 .如申請專利範圍第1項之光電模組’其具有已添加 氟化物的硼矽玻璃。 8 .如申請專利範圍第7項之光電模組，其中該玻璃含 有 60-85 重量 ％2Si02，1-1〇重量％之 Al2〇3 ’ 5-20 重量 ％之 B2〇3，2-10重量％之尺2〇及〇 -丨〇重量％之其他成分，其中R 係選自Li、N a及K所組成之群組中的至少一種元素。 9.如申請專利範圍第8項之光電模組，其中該玻璃含 有7 0 - 8 3重量％之S i Ο 2，1 - 8重量％之A12 Ο 3，6 -1 4重量％之 B203，3..9重量％之R2〇及〇-1〇重量％之其他成分，其中R係 選自Li、Na及K所組成之群組中的至少一種元素。 1 〇 .如申請專利範圍第1項之光電模組，其具有已添加 氟叱物的鋁矽玻璃。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項之光電模組，其中該玻璃 包含5 5-70重量％之Si02，1 0-25重量％之Al2〇3，0-5重量％ 之B2〇3，0-2重量％之1120，3-25重量％之R'O及數量爲〇-1〇 重量％之其他成分，其中R係選自Li、Na及K所組成之群組 中的至少一種元素，且R'係選自Mg' Ca、Sr、Ba及Zn所 組成之群組中的至少一種元素。 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項之光電模組，其中該玻璃 含有至少〇·5重量％之b2o3。 1 3 ·如申請專利範圍第1至1 2項中任一項之光電模組， 其中該玻璃具有之氧化鐵含量爲〇·〇〇5至〇.25重量％。 1 4 ·如申請專利範圍第1至1 2項中任—項之光電模組， 其中該玻:离具有之氧化姉含量爲至少〇 · 〇 〇 1重量。/。。 -15- 201119969 1 5 .如申請專利範圍第1至1 2項中任—項之光電模組， 其中該，玻璃具有之氧化姉含量不多於0.2 5重量％。 1 6.如申請專利範圍第1至1 2項中任一項之光電模組， 其中該玻璃爲平坦狀或爲圓柱或球面彎曲狀。 1 7 ·—種如申請專利範圍第1項之含氟化物玻璃的用途 ’其係作爲光電模組用之覆蓋物、基板或上基板玻璃。 1 8 .如申請專利範圍第1 7項之用途，其中該玻璃之鐵 含量對氟含量的重量比X = Fe/F爲至少0.001，較佳爲至少 0.002，更佳爲至少0.005，特佳爲至少〇.〇1。 19.如申請專利範圍第17或18項之用途，其中該玻璃 之鐵含量對氟含量的重量比X不大於0.6，較佳係不大於 〇 . 4，更佳係不大於0.2，特佳係不大於〇. 1。 -16-