TWI461477B - 太陽能電池模組 - Google Patents
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Description
本發明係有關太陽能電池模組的製造及對應的太陽能電池模組。
太陽能電池或光伏打電池為將光中，特別是日光中的輻射能直接轉化為電能的電氣模組。此轉化的物理基礎為光伏打效應，其係內部光電效應的特定例子。
第3圖為顯示太陽能電池模組的基本結構的斷面圖。第3圖中的501指示光伏打元件，502指示固定裝置，503指示窗格，且504指示背壁。來自日光的輻射經由通過該窗格503及該固定裝置502衝擊該光伏打元件501的光敏性表面，且轉化為電能。輸出端(未顯示)用於輸出所得的電力。
該光伏打元件無法忍受極端的戶外條件，因為其容易腐蝕且非常脆。因此必須由適合的材料予以覆蓋及保護。在大部分例子中，這可藉由利用適合的固定裝置將該光伏打元件插入且疊層於透明耐候窗格，例如玻璃窗格，與背壁之間達到，該背壁具有優良的耐溼性及高電阻。
經常當作供太陽能電池用的固定裝置之材料為聚乙烯丁醛及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)。特別是，可交聯的EVA組成物在此顯現優良的性質，實例為良好的耐熱性、高耐候性、高透明度及良好的成本效率。
該太陽能電池模組預期具有高穩定性，因為其欲用於長期戶外用途。因此，該固定裝置尤其必須具有優良的耐候性及高耐熱性。然而，當該模組用於長期戶外用途，例如歷經10年時間，時經常見到的現象為該固定裝置的光誘致及/或熱誘致劣化，導致該固定裝置的黃化及/或從該光伏打元件剝離。該固定裝置的黃化導致入射光的可用比例減少，及由此造成電力水準降低。其次，從該光伏打元件剝離使得溼氣能穿透，且這將會導致該光伏打元件本身或該太陽能電池模組中的金屬零件之腐蝕，且同樣也降低由該太陽能電池模組所獲得的功率。
儘管經常使用的EVAs本身即為良好的固定裝置，但是其由於水解及/或熱解而逐漸劣化。歷經此時序，醋酸會受到熱或溼氣的作用而釋放出來。這導致該固定裝置黃化，機械強度降低及該固定裝置的黏著力降低。再者，所釋出的醋酸作用為觸媒且進一步加速劣化。另一個所引起的問題為該醋酸腐蝕該光伏打元件及/或其他該太陽能電池模組中的金屬零件。
為了解決該等問題，歐洲專利申請案EP 1 065 731 A2提議使用包含光伏打元件及聚合性固定裝置的太陽能電池模組，其中該聚合性固定裝置欲包含乙烯-丙烯酸酯-丙烯酸三聚物、乙烯-丙烯酸酯-馬來酸酐三聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯三聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸三聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯-甲基丙烯酸三聚物及/或乙烯-甲基丙烯酸酯-馬來酸酐三聚物。然而，此類型的太陽能電池模組具有受限的耐候性，還有有限的效力。
先前技藝也揭示藉由使用適合的UV吸附劑改善丙烯酸系模造組成物的耐候性。
藉由實例的方式，DE 103 11 641 A1說明包含聚甲基丙烯酸甲酯模造物的單寧酸類，該聚甲基丙烯酸甲酯模造物包含0.005重量%至0.1重量%如式(I)的UV安定劑
其中該等部分R1
及R2
獨立地為具有1至20個碳原子的烷基或環烷基部分。
然而，此公開案並未揭露有關用於製造太陽能電池模組的模造物之用途。
DE 38 38 480 A1揭示甲基丙烯酸甲酯聚合物及甲基丙烯酸甲酯共聚物，其分別包含
a)草醯替苯胺(oxanilide)化合物或2,2,6,6-四甲基吡啶化合物當作保護其免於光所造成的損壞之安定劑，及
b)耐燃性有機磷化合物。
然而，此公開案並未揭露有關用於製造太陽能電池模組的組成物之用途。
JP 2005-298748 A提供由甲基丙烯酸系樹脂所組成的模造物，且這些較佳包含100重量份的甲基丙烯酸系樹脂，其包含60至100重量%的甲基丙烯酸甲酯單元及0至40重量%的其他可共聚合的乙烯基單體單元，及0.005至0.15重量%的2-(2-羥基-4-正辛氧基苯基)-4,6-雙(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪及/或2-羥基-4-辛氧基苯甲酮。該等模造物欲具有對於UV輻射的顯著阻絕性且以介於0.5至5mm的厚度之模造物測量具有於340nm下至多20%的透明度及於380nm下至少70%的透明度。
該等模造物特別欲當作照明系統的蓋子。然而，此公開案並未揭露用於製造太陽能電池模組的模造物之用途。
因此本發明的目的在於提供減緩太陽能電池在長時期戶外使用的期間的功率降低，特別是於高溫及/或高溼下。最後，特別是要尋求能達到優良耐候性、最大耐熱性及最大透光性還有最少吸水性的方法。其他想要的特徵為釋出最少量促成腐蝕的物質，特別是酸類，及對於太陽能電池模組的不同基板元件最大的黏著力。
使用具有本專利申請專利範圍第1項的所有特徵之模造物能達到該等目的，還能達到其他雖然未明確提及但是從引言所討論的情況顯而易見的目的。再回來引用申請專利範圍第1項的附屬項特別說明本發明的有益變化例。也提供保護給對應的太陽能電池模組。
一種下列二化合物之用途，
a)至少一種聚(甲基)丙烯酸烷酯及
b)至少一種根據式(I)的化合物
其中該等部分R1
及R2
獨立地為具有1至20個碳原子的烷基或環烷基部分，該二化合物係用於製造太陽能電池模組，特別是用於製造太陽能電池模組的集光器，該方法為成功但是無法輕易預見的方法，其能將太陽能電池在長時期戶外使用期間的任何功率下降之輕緩作用最適化，特別是於高溫及/或高溼下。特別是，能達到優良的耐候性、非常高的耐熱性及非常高的透光性，還有非常低的吸水性。再者，即使長期戶外使用也不會造成促成腐蝕的物質釋出，同時對於太陽能電池模組的不同基板元件所達到的黏著力非常好。
此達到該目的的方式能有效利用可見光波長範圍中的"有用"光。同時，能有效吸收其他波長範圍，特別是UV區，其無法用以產生電力。該吸收提高該等太陽能電池模組的耐候性。再者該吸收壓抑加熱集光器的缺點，而不需要為了該等目的而使用冷卻元件，且延長該等太陽能電池模組的壽命，及提高其總輸出及其效力。
根據本發明的程序特別得到下列優點：
使用具有優良耐候性、耐熱性及耐溼性的太陽能電池模組。沒有剝離發生，即使是該模組長時期暴露於戶外條件亦同。再者能改善耐候性，因為即使於高溫及高溼也沒有酸釋出。因為沒有酸造成的光伏打元件腐蝕，所以該太陽能電池能長時期維持長效的穩定功率水準。
再者所使用的材料，其耐候性、耐熱性及耐溼性優良，且具有優良的透光性，且能製造非常好的太陽能電池模組。
為了本發明的目的，
a)至少一種聚(甲基)丙烯酸烷酯及
b)至少一種根據式(I)的化合物
其中該等部分R1
及R2
獨立地為具有1至20個碳原子的烷基或環烷基部分，係用於製造太陽能電池模組。本文中，這些成分可一起用於一組成物中，例如以混合物的形態用於模造物組成物中，藉此一起使用多於一種成分製造該太陽能電池模組的常見元件，如模造物。然而，也可分開使用各種成分製造太陽能電池模組的不同個別元件。
該聚(甲基)丙烯酸烷酯可單獨或以多種不同聚(甲基)丙烯酸烷酯的混合物使用。再者該聚(甲基)丙烯酸烷酯也可採取共聚物的形態。
為了本發明的目的，特佳為(甲基)丙烯酸C1
-C18
-烷酯的均聚物及共聚物，有益的是(甲基)丙烯酸C1
-C10
-烷酯聚合物，尤其是(甲基)丙烯酸C1
-C4
-烷酯聚合物，且這些可，適當地，也包含與其不同的單體單元。
該措辭(甲基)丙烯酸酯在此不僅意指甲基丙烯酸酯，例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯，等等，也意指丙烯酸酯，丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯，等等，還有由這兩種單體所組成的混合物。
已經證明特別成功使用含有70重量%至99重量%，特別是70重量%至90重量%的(甲基)丙烯酸C1
-C10
-烷酯之共聚物。較佳的甲基丙烯酸C1
-C10
-烷酯類包含甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸第三丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸庚酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸異辛酯及甲基丙烯酸乙基己酯、甲基丙烯酸壬酯、甲基丙烯酸癸酯，還有甲基丙烯酸環烷酯類，例如甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸降莰酯或甲基丙烯酸乙基環己酯。較佳的丙烯酸C1
-C10
-烷酯類包含丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸第三丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸庚酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸癸酯及丙烯酸乙基己酯，還有丙烯酸環烷酯類，例如丙烯酸環己酯、丙烯酸降莰酯或丙烯酸乙基環己酯。
非常特別佳的共聚物包含80重量%至99重量%的甲基丙烯酸甲酯(MMA)單元及1重量%至20重量%，較佳1重量%至5重量%，較佳的丙烯酸C1
-C10
-烷酯單元，特別是丙烯酸甲酯單元、丙烯酸乙酯單元及/或丙烯酸丁酯單元。在本文中，已證明使用可由Rhm GmbH獲得的7N聚甲基丙烯酸甲酯特別成功。
該聚(甲基)丙烯酸烷酯可藉由本身為習知的聚合方法製造而成，且特佳在此為自由基聚合法，特別是總體聚合、溶液聚合、懸浮聚合及乳化聚合法。特別適用於這些目的的起始劑包含特別是偶氮化合物，如2,2'-偶氮雙(異丁腈)或2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)；氧化還原系統，例如三級胺類與過氧化物或亞硫酸氫鈉及鉀、鈉或銨的過硫酸鹽之組合；或較佳過氧化物(其關聯參照例如H. Rauch-Puntigam,Th. Vlker,"Acryl-und Methacrylverbindungen"[Acrylic and methacrylic compounds],Springer,Heidelberg,1967，或Kirk-Othmer,Encyclopedia of Chemical Technology,Vol. 1,pages 386ff,J. Wiley,New York,1978)。特別適合的過氧化物聚合起始劑的實例為過氧化二月桂醯基、過辛酸第三丁酯、過異壬酸第三丁酯、過氧二碳酸二環己酯、過氧化二苯甲醯基及2,2-雙(第三丁基過氧基)丁烷。也可且較佳利用各種不同半衰期的聚合起始劑(實例為過氧化二月桂醯基及2,2-雙(第三丁基過氧基)丁烷)進行之混合物進行聚合反應以維持該聚合反應過程中還有於各種不同聚合溫度下持續不斷的自由基流。聚合起始劑的用量一般為以該單體混合物為基準0.01重量%至2重量%。
該聚合反應可連續或批次式進行。經過該聚合反應之後，藉由隔離及分離的習用步驟，例如過濾、凝固及噴乾獲得該聚合物。
該等聚合物或共聚物的鏈長度可經由使該單體或單體混合物在分子量調節劑存在之下聚合而予以調整，該等分子量調節劑的特定實例為習知供此目的用的硫醇類，例如正丁基硫醇、正十二基硫醇、2-巰基乙醇或硫代乙醇酸2-乙基己酯、四硫代乙醇酸季戊四醇；該等分子量調節劑的用量一般為以該單體或單體混合物為基準0.05重量%至5重量%，較佳0.1至2重量%且特佳0.2重量%至1重量%(參照，例如，H. Rauch-Puntigam,Th. Vlker,"Acryl-und Methacrylverbindungen"[Acrylic and methacrylic compounds],Springer,Heidelberg,1967；Houben-Weyl,Methoden der organischen Chemie[Methods of organic chemistry],Vol. XIV/l,page 66,Georg Thieme,Heidelberg,1961；或Kirk-Othmer,Encyclopedia of Chemical Technology,Vol. 1,pages 296ff,J. Wiley,New York,1978)。特佳以正十二癸基硫醇當作分子量調節劑。
再者，為了本發明的目的，至少一種一種根據式(I)的化合物
其中該等部分R1
及R2
獨立地為具有1至20個碳原子，特佳具有1至8個碳原子的烷基或環烷基部分，係用於製造太陽能電池模組。該脂族部分較佳為分支或可具有取代基，實例為鹵原子。
較佳的烷基為甲基、乙基、丙基、異丙基、1-丁基、2-丁基、2-甲基丙基、第三丁基、戊基、2-甲基丁基、1,1-二甲基丙基、己基、庚基、辛基、1,1,3,3-四甲基丁基、壬基、1-癸基、2-癸基、十一基、十二基、十五基及二十基。
較佳的環烷基為環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基及環辛基，其任意具有分支或未分支烷基作為取代基。
較佳為使用式(II)的化合物
此化合物在商業上可自Clariant以VSU及自Ciba Geigy以312購得。
為了本發明的目的，有時候可能有益的是添加熟於此藝之士所熟知的助劑。較佳為外部潤滑劑、抗氧化劑、耐燃劑、其他UV安定劑、流動助劑、用於遮蔽電磁輻射的金屬添加物、抗靜電劑、脫模劑、染料、顏料、黏著促進劑、氣候安定劑、可塑劑及填料等。
為了本發明之一特佳具體實施例的目的，使用至少一種位阻胺，以得到耐候性的進一步改善。當該等材料長時期暴露於戶外條件時將可達到其黃化或劣化的進一步降低。
特佳的位阻胺包括丁二酸二甲酯-1-(2-羥乙基)-4-羥基-2,2,6,6-四甲基六氫吡嗪聚縮合物、聚[{6-(1,1,3,3-四甲基丁基)胺基-1,3,5-三嗪-2,4-二基}{(2,2,6,6-四甲基-4-六氫吡啶)亞胺基}六伸甲基{(2,2,6,6-四甲基-4-六氫吡啶基)亞胺基}]、N,N'-雙(3-胺基丙基)乙二胺-2,4-雙[N-丁基-N-(1,2,2,6,6-五甲基-4-六氫吡啶基)胺基]-6-氯-1,3,5-三嗪縮合物、雙(2,2,6,6-四甲基-4-六氫吡啶基)癸二酸酯及雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-六氫吡啶基)2-(3,5-二第三-4-羥苯甲基)-2-正丁基丙二酸酯。
再者已證明使用矽烷黏著促進劑或有機鈦化合物特別成功，得到在無機材料上的黏著之進一步改善。
適合的矽烷黏著促進劑包括乙烯基三氯矽烷、乙烯基參(β-甲氧基乙氧基)矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧丙基甲基二乙氧基矽烷、N-β-(胺乙基)-γ-胺丙基三甲氧基矽烷、N-β-(胺乙基)-γ-胺丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-胺丙基三乙氧基矽烷、N-苯基-γ-胺丙基三甲氧基矽烷、γ-巰丙基三甲氧基矽烷及γ-氯丙基三甲氧基矽烷。
該聚(甲基)丙烯酸烷酯及根據式(I)的化合物的相對比例原則上可自由選擇。
其有益地一起存在於模造物組成物內。特佳的模造物組成物包含，在以其總量為基準的各個案例中，
a)90重量%至99.999重量%的聚(甲基)丙烯酸烷酯及
b)0.001重量%至0.03重量%的根據式(I)之化合物。由文獻得知的方法可用以加入該等化合物使得其一起存在於模造物組成物中，實例與該聚合物在進一步加工之前於較高溫度下混合，在其加工期間加至該聚合物的熔融物或加至被懸浮或被溶解的聚合物。其也可，若適當的話，加至用於製造該聚合物的起始材料，且其即使在其他習用光安定劑及熱安定劑、氧化劑及還原劑等存在之下也不會喪失其吸收能力。
對於本發明的目的特佳的模造物組成物之軟化點為不低於80℃(Vicat軟化點VST(ISO 306-B50))。因此其特別適合當作太陽能電池模組的固定裝置，因為即使是當該模組在使用的期間暴露於高溫時其也沒顯現任何蠕變的徵候。
其他特別有益的模造物組成物為具有相當高總透光性者且因此，特別是當該模造物組成物當作太陽能電池模組中的固定裝置時，能減緩太陽能電池的任何功率降低，那可能由於該固定裝置的光損失造成。越過400nm至小於500nm的波長範圍的總透光性較佳為至少90%。越過500nm至小於1000nm的波長範圍的總透光性較佳為至少80%(藉助於Perkin Elmer的Lambda 19光譜儀測得)。
還有其他有益的模造物組成物為其耗散電阻為1至500kΩ×cm2
者。這充分避免短路所引起的太陽能電池之功率水準的任何下降。
包含上述組成要素的模造物組成物特別適合當作太陽能電池模組的固定裝置。再者其較佳為用於製造習稱為集光器者。這些為能以非常有效的方式將光集中在最小尺寸的區域上，由此達到高照射強度的零件。在此不需要產生光源的影像。
為了本發明的目的之特別有益的集光器為會聚透鏡，其集中入射光且將該入射光聚焦於焦面。在此特別是，將平行於光軸入射的光聚焦於焦點。
會聚透鏡可為雙凸(雙側均為凸面)、平凸(1側平面，1側凸面)或凹凸(1側凹面，1側凸面，該凸面側較佳具有比該凹面側更大的曲率)。根據本發明特佳的會聚透鏡包含至少一個凸面區，且在此已證明平凸結構非常特別有益。
為了本發明之一特佳具體實施例的目的，該等聚光器具有菲涅耳透鏡(Fresnel lens)的結構。這是一般由於所用的建構原理而能提供減輕重量及體積的光學透鏡，且這在具有短焦距的大透鏡的案例中特別有效。
菲涅耳透鏡的體積減小係透過劃分為環狀區達到。該等環狀區各自的厚度減小，且因此該透鏡包含一連串環狀區。因為光只在該透鏡表面處折射，所以折射角度並非取決於厚度而是僅取決於透鏡兩個表面之間的角度。該透鏡因此保持其焦距，但是區域結構將損害影像品質。本發明第一個特佳的具體實施例使用旋轉對稱透鏡，該透鏡相對於光軸利用菲涅耳結構。該等透鏡以單一方向將光聚焦在單一點上。
為了本發明另一個特佳具體實施例的目的，使用具有菲涅耳結構的線性透鏡，及將光聚焦在單一平面內。
該太陽能電池模組的結構的其他形態可為本身為習知的結構。其較佳包含至少一個光伏打元件，有益地插入且疊層在窗格與背壁之間，其中該窗格與該背壁有益且分別藉由固定裝置固定在該光伏打元件上。在此該太陽能電池模組，特別是該窗格、該背壁及/或該固定裝置，有益地包含根據本發明所用的成分，即該聚(甲基)丙烯酸烷酯及根據式(I)的化合物。
為了本發明另一個非常特佳具體實施例的目的，該太陽能電池模組包含
a)至少一個光伏打元件
b)至少一個集光器，其包含至少一種聚(甲基)丙烯酸烷酯，及
c)至少一個透明窗格，其包含至少一種根據式(I)的化合物。
下文說明太陽能電池模組的一個特別有益的結構，必要時參照第1至2B圖。
根據本發明的太陽能電池模組較佳包含光伏打元件101、窗格103(覆蓋在該光伏打元件101的前側)、在該光伏打元件101與該窗格103之間的第一固定裝置102、背壁105(覆蓋在該光伏打元件101的反面104)及在該光伏打元件101與該背壁105之間的第二固定裝置104。
該光伏打元件較佳包含在導電基板上當作用於光轉換的第一電極的光活性半導體層及形成在該第一電極上當作第二電極的透明性導電層。
在本文中該導電基板較佳包含不鏽鋼，以進一步改善該固定裝置對於該基板的黏著力。
在該光伏打元件的光敏側，較佳有包含銅及/或銀當作組成要素的收集電極(collector electrode)，且較佳包含至少一種根據式(I)的化合物之聚(甲基)丙烯酸甲酯較佳與該收集電極接觸。
該光伏打元件的光敏性表面有益的是以較佳包含至少一種根據式(I)的化合物之聚(甲基)丙烯酸烷酯覆蓋且較佳為接著在其最外層上佈置薄氟化物聚合物膜。
該第一固定裝置102欲經由覆蓋該元件101的光敏表面之任何不平之處保護該光伏打元件101不受外部作用的影響。其亦用以將該窗格103接合於該元件101。因此除了高透明度以外，欲具有高耐候性、高黏著力及高耐熱性。再者欲顯現低吸水性及不釋出酸。為了符合這些必備條件，較佳為使用較佳包含至少一種根據式(I)的化合物之聚(甲基)丙烯酸烷酯當作第一固定裝置。
為了使達到該光伏打元件101的光量減少最小化，較佳為該第一固定裝置102對光的穿透性在400nm至800nm的可見光波長範圍中為至少80%，且特佳在400nm至小於500nm的波長範圍中為至少90%(藉助Perkin Elmer的Lambda 19光譜儀予以測量)。同樣有益的是具有1.1至2.0的折射率，有益的是1.1至1.6，以使自空氣入射的光量最大化(根據ISO 489予以測量)。
經由覆蓋該元件101的背面之任何不平之處，使用該第二固定裝置104以保護該光伏打元件101不受外部作用的影響。其亦用以將該背壁105接合於該元件101。因此該第二固定裝置，像第一固定裝置一樣，欲具有高耐候性、高黏著力及高耐熱性。因此較佳為也以較佳包含至少一種根據式(I)的化合物之聚(甲基)丙烯酸烷酯當作第二固定裝置。較佳為用於第一固定裝置的材料與用於第二固定裝置的材料相同。然而，因為透明度為可選擇的，必要時可添加填料，例如有機氧化物，至該第二固定裝置，以達到耐候性及機械性質的進一步改善，或添加顏料以將該固定裝置著色。
所用的光伏打元件101較佳包含習知的元件，特別是單晶矽電池、多晶矽電池、非晶矽及微晶矽，這些也用於薄層矽電池中。此外銅-銦-硒化物化合物及半導體化合物特別適合。
第2A及2B圖顯示較佳光伏打元件的方塊圖。第2A圖為光伏打元件的斷面視圖，而第2B圖為光伏打元件的平面視圖。在這些圖形中的編號201表示導電基板，202表示在背面上的反射層，203表示光活性半導體層，204表示透明導電層，205表示收集電極，206a及206b表示鱷魚夾，且207和208表示導電黏著糊或導電糊。
該導電基板201不僅當作該光伏打元件的基板，也當作第二電極。該導電基板201的材料較佳包含矽、鉭、鉬、鎢、不鏽鋼、鋁、銅、鈦、碳箔膜、鍍鉛鋼片、樹脂膜及/或陶瓷材料，有導電層在其上面。
在該導電基板201上，較佳提供金屬層，或金屬氧化物層，或該二者，當作反面上的反射層202。該金屬層較佳包含Ti、Cr、Mo、B、Al、Ag及/或Ni，而該金屬氧化物層較佳包含ZnO、TiO2
及SnO2
。該金屬層及該金屬氧化物層有益的是藉由氣相沉積、藉由加熱或藉由電子束或藉由濺射予以形成。
該光活性半導體層203用以進行該光電轉化程序。在本文中，較佳的材料為具有pn過渡、由非晶矽所組成的pin接面型、由微晶矽所組成的pin接面型及半導體化合物，特別是CuInSe2
、CuInS2
、GaAs、CdS/Cu2
S、CdS/CdTe、CdS/InP及CdTe/Cu2
Te，之多晶矽。在此特佳為使用由非晶矽所組成的pin接面型。
光活性半導體層的較佳製造方法利用熔融矽的形成得到箔膜，或在多晶矽的案例中利用非晶矽的熱處理，或利用電漿氣相沉積法及利用矽烷氣體當作非晶矽和單晶矽案例中的起始材料，或在半導體化合物案例中利用離子鍍著、離子束沉積、真空蒸發、濺射或電鍍。
該透明性導電層204當作該太陽能電池的上極。其較佳包含In2
O3
、SnO2
、In2
O3
-SnO2
(ITO)、ZnO、TiO2
、Cd2
SnO4
或已經摻雜高濃度雜質的結晶性半導體層。其可藉由耐熱性蒸氣沉積、濺射、噴灑、氣相沉積或雜質擴散予以形成。
另一種光伏打元件，其上面已經形成該透明性導電層204，的形態為該導電基板201表面的不平坦及/或形成該光活性半導體層的接面處之不均勻使得該導電基板與該透明性導電層之間可能引起短路。在此的結果為大的電流損失，與輸出電壓成正比。這意指該洩漏電阻(分流電阻)低。因此吾人所欲為在該透明性導電層形成之後，消除短路及進該光伏打元件進行缺陷移除的處理。美國專利案第4,729,970號詳細說明此處理類型。該處理將該光伏打元件的分流電阻從1調整至500kΩ×cm2
，較佳從10至500kΩ×cm2
。
該收集電極(柵極)可被形成在該透明性導電層204上。為了達成為有效的集電器，其較佳採取柵極、圓錐或線條等的形態。形成該收集電極205的較佳材料實例為Ti、Cr、Mo、W、Al、Ag、Ni、Cu、Sn或被稱為銀糊的導電糊。
該收集電極205較佳係以下列方式形成：藉由濺射利用遮罩圖案；藉由電阻加熱；藉由氣相沉積；藉由包含藉由氣體沉積在整個層上面形成金屬膜及利用蝕刻移除該膜的多餘部分之步驟的方法；藉由使用光化學氣相沉積以形成柵極圖案的方法；藉由包含以負像形態製造該柵極的標記圖案及鍍著該圖案化表面的步驟之方法；藉由列印施以導電糊之方法；或藉由將金屬配線焊接至經印刷的導電糊上之方法。所用的導電糊較佳為呈微細粉末形態之包含銀、金、銅、鎳或碳等的黏合劑聚合物。該黏合劑聚合物較佳包括聚酯樹脂類、乙氧樹脂類、丙烯酸系樹脂類、酚醛樹脂類、聚醋酸乙烯酯樹脂類、橡膠類、胺基甲酸酯樹脂類及/或酚樹脂類。
最後，鱷魚夾206較佳為被固定在該導電基板201或該收集電極205上，以搭接該電動力。在將該鱷魚夾206固定在該導電基板的較佳方法中，藉由點焊或焊接將金屬體，例如銅包頭，固定在該導電基板上，而該等鱷魚夾較佳為藉由利用導電糊或焊錫207及208固定在該收集電極上使金屬體與該收集電極之間形成電氣連接。
該等光伏打元件可依據想要的電壓或電流位準串聯或並聯連接。該電壓或電流位準也可藉由將該等光伏打元件引起絕緣基板內予以控制。
第1圖中的窗格103預具有最大的耐候性、最大的防污性(dirt repellency)及最大的機械強度，因為其係該太陽能電池模組的最外層。此外欲確保該太陽能電池模組有可靠的長期戶外使用性。適用於本發明的目的的窗格包括(強化)玻璃箔膜及氟化物聚合物膜。較佳可用的玻璃箔膜為具有高透光性的玻璃箔膜。適合的氟化物聚合物箔膜包含特別是四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、聚氟乙烯樹脂(PVF)、聚偏氟乙烯樹脂(PVDF)、四氟乙烯樹脂(TFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)及氯三氟乙烯(CTFE)。關於耐候性該偏氟乙烯樹脂特別適合，而關於耐候性及機械強度的組合四氟乙烯乙烯共聚物特別有益。為了改善該氟化物聚合物箔膜與該固定裝置之間的黏著力，吾人所欲為對該箔膜進行電量處理或電漿處理。同樣較佳為使用拉伸箔膜，以達到機械強度的進一步改善。
為了本發明的一個特佳具體實施例之目的，該窗格包含至少一種聚(甲基)丙烯酸烷酯，該聚(甲基)丙烯酸烷酯較佳包含至少一種根據式(I)的化合物。
此外該窗格較佳為集光器，其以高效率將光集中在該光伏打元件上，即達到高輻射照度。特佳為會聚透鏡，其集中平行的入射光及將該入射光聚焦在焦面內。在此特別的是，將平行於該光軸投射的光聚焦於焦點。
該會聚透鏡可為雙凸型、平凸型或凹凸型。然而，特佳為平凸結構。此外該窗格較佳具有菲涅耳透鏡的結構。該背壁105用於該光伏打元件101與環境之間的電絕緣，及用於改善耐候性，及當作強化材料。其較佳為由下列材料組成，該材料能可靠提供適當電絕緣性質，具有優良的長期安定性及可忍受熱膨脹和熱收縮，及具有可撓性。特別適用於這些目的的材料包括耐龍箔膜、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)箔膜及聚氟乙烯箔膜。若要求的是耐溼性，較佳為使用疊層鋁的聚氟乙烯箔膜、塗佈鋁的PET箔膜或塗佈氧化矽的PET箔膜。此外該模組的防火性可藉由使用經箔膜疊層電鍍的鐵箔膜或由不鏽鋼所組成的箔膜當作背壁而予以改善。
為了本發明的一個特佳具體實施例之目的，該背壁包含至少一種聚(甲基)丙烯酸烷酯，該聚(甲基)丙烯酸烷酯較佳包含至少一種根據式(I)的化合物。
支撐板可被固定在該背壁的外表面上，以達到該太陽能電池模組的機械強度之進一步改善或抑制溫度變化所引起的背壁的扭曲及歪斜。特佳的背壁為不鏽鋼板、塑膠板及FRP(纖維強化塑料)板。也可把建構材料固定在該背面窗格上。
此太陽能電池模組的類型可以本身為習知的方式製造。然而，下文將說明特別有益的程序。
以該固定裝置覆蓋該光伏打元件的較佳程序使用熱使該固定裝置熔融及透過狹縫擠出此固定裝置以形成箔膜，接著以熱將其固定在該元件上。該固定裝置箔膜較佳為引入該元件與該窗格之間及該元件與該背壁之間，接著合倂。
該熱合倂方法可利用習知程序進行，例如真空疊層或輥疊層。
根據本發明的太陽能電池模組之操作溫度較佳為至高80℃或更高，且特別是高溫在此能有效利用根據本發明的材料之耐熱效應。
101．．．光伏打元件
102．．．固定裝置
103．．．窗格
104．．．固定裝置
105．．．背壁
201．．．導電基板
202．．．反射層
203．．．光活性半導體層
204．．．透明性導電層
205．．．收集電極
206a．．．鱷魚夾
206b．．．鱷魚夾
207．．．導電黏著糊
208．．．導電糊或焊錫
501．．．光伏打元件
502．．．固定裝置
503．．．窗格
504．．．背壁
第1圖為根據本發明的較佳太陽能電池模組之斷面圖。
第2A及2B圖為顯示較佳用於根據第1圖的太陽能電池模組之光伏打元件的基本結構之斷面圖，及，分別地，該光伏打元件的光敏區之平面視圖。
第3圖為習用太陽能電池的斷面圖。
101．．．光伏打元件
102．．．固定裝置
103．．．窗格
104．．．固定裝置
105．．．背壁
Claims (16)
- 一種模造組成物在用於製造太陽能電池模組之用途，該模造組成物包含：a)至少一種聚(甲基)丙烯酸烷酯及b)至少一種根據式(I)的化合物
- 如申請專利範圍第1項之用途，其中該模造組成物包含至少一種(甲基)丙烯酸C1 -C18 -烷酯均聚物或(甲基)丙烯酸C1 -C18 -烷酯共聚物。
- 如申請專利範圍第2項之用途，其中該模造組成物包含至少一種共聚物，該共聚物包含80重量%至99重量%的甲基丙烯酸甲酯單元及1重量%至20重量%的丙烯酸C1 -C10 -烷酯單元。
- 如申請專利範圍第3項之用途，其中該共聚物包含丙烯酸甲酯單元及/或丙烯酸乙酯單元。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之用途，其中根據式(I)的化合物係被使用，其中該等部分R1 及R2 獨立地為具有1至8個碳原子的烷基或環烷基部分。
- 如申請專利範圍第1項之用途，其中根據式(I)的化合物係被使用，其中該等部分R1 及R2 為甲基、乙基、丙基、 異丙基、1-丁基、2-丁基、2-甲基丙基、第三丁基、戊基、2-甲基丁基、1,1-二甲基丙基、己基、庚基、辛基、1,1,3,3-四甲基丁基、壬基、1-癸基、2-癸基、十一基、十二基、十五基或二十基。
- 如申請專利範圍第5項之用途，其中根據式(I)的化合物係被使用，其中該等部分R1 及R2 為任意具有分支或未分支烷基作為取代基的環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基或環辛基。
- 如申請專利範圍第5項之用途，其中根據式(I)的化合物為根據(II)的化合物
- 一種太陽能電池模組，其包含模造物，該等模造物包含：a)至少一種聚(甲基)丙烯酸烷酯及b)至少一種根據式(I)的化合物
- 如申請專利範圍第9項之太陽能電池模組，其中該模造物為集光器。
- 如申請專利範圍第10項之太陽能電池模組，其中該模造物為會聚透鏡。
- 如申請專利範圍第11項之太陽能電池模組，其中該會聚透鏡包含凸面區。
- 如申請專利範圍第12項之太陽能電池模組，其中該會聚透鏡具有平凸結構。
- 如申請專利範圍第13項之太陽能電池模組，其中該會聚透鏡為菲涅耳透鏡(Fresnel lens)。
- 如申請專利範圍第10至14項中任一項之太陽能電池模組，其中該太陽能電池模組再者，包含光伏打元件。
- 一種太陽能電池模組，其包含：a)至少一個光伏打元件b)至少一個會聚透鏡，其包含至少一種聚(甲基)丙烯酸烷酯，及c)至少一個透明窗格，其包含至少一種根據式(I)的化合物
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