TWI691097B

TWI691097B - 光伏模組

Info

Publication number: TWI691097B
Application number: TW101128313A
Authority: TW
Inventors: 柯洛爾馬克法蘭西斯; 韋伯詹姆斯恩尼斯特; 阿提肯布魯斯Ｇ
Original assignee: 康寧公司
Priority date: 2011-08-04
Filing date: 2012-08-06
Publication date: 2020-04-11
Also published as: TW201316528A; US10347782B2; US20140158201A1

Abstract

描述一種基於矽晶圓的光伏模組，該基於矽晶圓的光伏模組包括第一外部保護層及第二外部保護層，其中兩個外部保護層皆包含低鈉或無鈉玻璃或低鹼或無鹼組成。光伏模組顯示對水侵入的抗性、沒有或減少的電位誘發鈉離子漂移及降低的電位誘發降級。

Description

光伏模組

相關申請案之交叉引用

本申請案根據專利法主張在2011年8月4日提出申請的美國臨時申請案第61/515,042號及在2011年11月30日提出申請的美國臨時申請案第61/565,050號的優先權之權益，本申請案依賴該等美國臨時申請案之內容，且該等美國臨時申請案以引用之方式全部併入本文。

實施例係關於光伏(photovoltaic；PV)模組及光伏模組之製程。

光伏模組用於將太陽光轉換成電。現今兩種被使用或發展中的主要類型是晶圓式模組(「晶圓式模組」或「晶圓式矽模組」或「晶圓式矽元件」-可互換使用所有該等術語)及薄膜模組，該等晶圓式模組使用連接在一起的多個矽晶圓，該等薄膜模組使用碲化鎘(CdTe)、銅銦鎵二硒(CIGS)或薄膜(非晶及微晶)矽。用於晶圓式模組的典型封裝100具有一個保護玻璃層10(諸如，鹼石灰玻璃)、聚合物背片12、矽晶圓16及介於保護玻璃層與背片之間的囊封層20及視需要的邊緣密封18、金屬框架14及電接觸件22，如第1A圖中的橫截面所示。用於薄膜模組的典型封裝101具有兩個保護玻璃層10(諸如，鹼石灰)、一或更多個薄膜17、介於兩個玻璃片之間的囊封層20、邊緣密封18及電接觸件22，如第1B圖中的橫截面所示。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(Ethylene vinyl acetate；EVA)、聚乙烯醇縮丁醛(polyvinyl butyral；PVB)或其他囊封常見用於將兩個玻璃片黏結在一起。諸如在模組周邊的丁基密封劑之密封材料用於增加抗濕性。

在發電工業中，持續存在著一股驅動力使PV技術能與既存的生產電力方法(例如，水力、燃煤、核能、風力等)競爭。為此，製造成本、轉換效率及效率降級是需要解決的一些設計挑戰。

希望在模組壽命內具有高初始轉換效率及低降級速率以增加所產生的電量及減小所產生的電之平準成本(levelized cost of electricity；LCOE)或美元/千瓦時。第2圖圖示此等兩個領域中之改良。藉由線24圖示的初始模組效率之改良可藉由電池效能之改良產生。對於給定模組尺寸而言，改良初始模組效能的其他方式包括最大化電池孔隙。邊緣刪除區域及為了產生電池至電池電路而藉由劃線消耗的區域使用薄膜模組中原本可用以發電的區域。邊緣刪除區域可主要用於濕氣屏障，以使得該邊緣刪除區域在兩側上與玻璃直接接觸。邊緣刪除區域之寬度基本上可藉由獲取滿意的抗濕性效能所必需的路徑長度決定。濕氣屏障選擇可為影響邊緣刪除區域之寬度以及藉由線26圖示的壽命內的降級之因素。

晶圓式光伏模組與薄膜光伏模組兩者在該晶圓式光伏模組及該薄膜光伏模組壽命內皆展示效能之連續降級，其中薄膜模組降級更迅速。此降級可與眾多問題有聯繫，該等問題包括元件材料之離子遷移、水侵入及光降解。此外，電位(電壓)可為造成此降級之加速機制。第3圖為圖示分別由線28及線30圖示的晶圓式模組及薄膜模組的1%及2%年降級速率之效應的曲線圖。在30年壽命結束時，此舉導致晶圓式模組效能降級26%且薄膜模組效能降級45%。

所揭示實施例增加模組之壽命內的能量輸出。理想情況下，將不存在任何降級，第3圖中所示的曲線上方區域有此可能性。可能使晶圓式模組之壽命內的能量輸出增加約15%或更多。當將預期的面板壽命增加至50年時，此增加量增加至約30%，增加至約30%已被認為是工業之目標。若降級速率較高，則進一步改良LCOE的可能性增加。上文描述的降級速率之一些原因與固有的電池降級及由環境濕氣、材料含有的濕氣及玻璃中離子之遷移率的存在造成的加速有聯繫。舉例而言，來自玻璃的鈉可在光伏元件中移動，甚至到達(例如)矽晶圓之背側。

根據本揭示案之一個態樣，光伏模組將低鈉或無鈉或低鹼或無鹼的專用玻璃用於晶圓式矽元件。根據本揭示案之另一態樣，晶圓式模組由兩片低鈉或無鈉或低鹼或無鹼的專用玻璃組成。

根據本揭示案之另一態樣，一種光伏模組包含：第一外部保護層，該第一外部保護層包含玻璃片；第二外部保護層，該第二外部保護層包含玻璃片；以及至少一個結晶矽太陽能電池晶圓，該至少一個結晶矽太陽能電池晶圓介於第一外部保護層與第二外部保護層之間；其中玻璃片之組成包含：

在另一態樣中，一種光伏模組包含：第一外部保護層，該第一外部保護層包含玻璃片；第二外部保護層，該第二外部保護層包含玻璃片；以及至少一個結晶矽太陽能電池晶圓，該至少一個結晶矽太陽能電池晶圓介於第一外部保護層與第二外部保護層之間；其中玻璃片之組成包含：

在另一態樣中，以上列出的光伏模組具有改良的可靠性。在以上列出的光伏模組之一些實施例中，當根據IEC 61215量測準則測試濕漏電流時，光伏模組展示大於400MΩ．m²的絕緣電阻值。在其他實施例中，當根據IEC 61215量測準則測試濕漏電流時，模組展示大於4000MΩ．m²的絕緣電阻值。在其他實施例中，當曝露於按照 IEC 61215濕熱標準的85℃/85%濕度及-1000V偏壓應力近似2500小時時，光伏模組展示小於10%的輸出功率降級。在其他實施例中，當曝露於按照IEC 61215濕熱標準的85℃/85%濕度及-1000V偏壓應力近似2500小時時，光伏模組展示小於5%的輸出功率降級。在其他實施例中，當曝露於按照IEC 61215濕熱標準的85℃/85%濕度及-1000V偏壓應力近似2500小時時，以上列出的光伏模組展示小於10%的填充因子降級。在其他實施例中，當曝露於按照IEC 61215濕熱標準的85℃/85%濕度及-1000V偏壓應力近似2500小時時，模組展示小於5%的填充因子降級。在其他實施例中，當曝露於按照IEC 61215濕熱標準的85℃/85%濕度及-1000V偏壓應力近似2500小時時，光伏模組展示小於10%的串聯電阻增加。在其他實施例中，當曝露於按照IEC 61215濕熱標準的85℃/85%濕度及-1000V偏壓應力近似2500小時時，光伏模組展示小於5%的串聯電阻增加。

在以上列出的光伏模組之另一態樣中，光伏模組進一步包含沿著邊緣且介於第一外部保護層與第二外部保護層之間的氣密/水密密封，以形成包含至少一個結晶矽太陽能電池晶圓之氣密密封腔。

在以上列出的光伏模組之另一態樣中，玻璃片中之至少一個玻璃片具有≦20Å、較佳地≦10Å的平均表面粗糙度(Ra)，其中玻璃片未經拋光。在以上列出的光伏模組之另一態樣中，玻璃基板中之至少一個玻璃基板具有低於3mm的厚度，且玻璃基板具有小於0.5微米/cm²的曲率變形W，該曲率變形W藉由方程式W=D/L²描述，其中D為玻璃基板以μm計的最大曲率，且L為玻璃基板以cm計的對角線長度。

在以上列出的光伏模組之另一態樣中，至少一個玻璃片具有1.8mm或更小的厚度。在以上列出的光伏模組之另一態樣中，玻璃片中之至少一個玻璃片具有0.5mm或更小的厚度。在一些實施例中，具有0.5mm或更小的厚度的玻璃片能夠在捲軸式(roll-to-roll)的條件下被處理。在以上列出的光伏模組之另一態樣中，模組進一步包含含有Na之結構玻璃片，該含有Na之結構玻璃片具有大於1.5mm的厚度。在以上列出的光伏模組之另一態樣中，玻璃組成進一步包含>0-1重量% CeO₂、Fe₂O₃或TiO₂。

在以下詳細描述中，可闡述眾多特定細節，以提供本發明之實施例的透徹理解。然而，熟習此項技術者將明白此時可在不具有此等特定細節的一些或全部的情況下實踐本發明之實施例。在其他情況下，可不詳細描述熟知的特徵或製程，以便不會不必要地使本發明混淆。此外，類似或相同的元件符號可用以識別共同或類似的元件。此外，除非另有定義，否則本文所使用的所有技術術語及科學術語皆具有與由本發明所屬之技術中之一般技術者通常所理解的意義相同的意義。在衝突的情況下，將以包括本文定義之本說明書為準。

儘管其他方法可用於實踐或測試本發明，但本文描述某些適合的方法及材料。

所揭示的為材料、化合物、組成及組分，該等材料、化合物、組成及組分可用於所揭示的方法及組成、可結合所揭示的方法及組成使用、可用於製備為所揭示的方法及組成或為所揭示的方法及組成之實施例。本文揭示此等及其他材料，且應理解，當揭示此等材料之組合、子集、相互作用、群組等時，儘管此等化合物之每一各種個別及共同組合及排列的特定引用可能並未明確地揭示，但本文特定地設想及描述每一特定引用。

因此，若揭示替代物A、B及C之類別以及替代物D、E及F之類別，且揭示組合實施例A-D之實例，則個別地及共同地設想每一實例。因此，在此實例中，特定地設想組合A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E及C-F中之每一者，且該等組合中之每一者應視為由A、B及/或C；D、E及/或F之揭示揭露；以及示例性組合A-D之揭示內容揭示組合A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E及C-F。同樣地，亦特定地設想及揭示此等之任何子集或組合。因此，例如，特定地設想A-E、B-F及C-E之子群組，且該子群組應視為由A、B及/或C；D、E及/或F之揭示揭露；以及示例性組合A-D之揭示內容揭示A-E、B-F及C-E之子群組。此概念適用於本揭示案之全部態樣，該等態樣包括(但不限於)組成之任何組分及製造及使用所揭示組成之方法中的步驟。因此，若存在可被執行的各種額外步驟，則應理解，此等額外步驟中之每一額外步驟可用所揭示方法之任何特定實施例或實施例的組合執行，且特定地設想且應視為揭示每一此種組合。

此外，在本文敍述包含上限值及下限值的數值範圍的情況下，除非另在特定情形下敍述，否則該範圍意欲包括該範圍之端點及該範圍內的全部整數及分數。並不意欲將本發明之範疇限於在定義範圍時敍述的特定值。此外，當給定量、濃度或其他值或參數作為範圍、一或更多個較佳範圍或較佳上限值及較佳下限值之列表時，此舉應被理解為特定地揭示由任何上限或較佳值與任何下限或較佳下限值之任何對形成的所有範圍，無論此等對是否被單獨地揭示皆如此。最後，當術語「約」用於描述值或範圍之端點時，本揭示案應理解為包括特定值或所涉及的端點。

如本文所使用的，術語「約」意謂量、尺寸、配方、參數及其他數量及特性並不且不必精確，但在必要時可近似及/或較大或較小地反映公差、轉換因子、捨入、量測誤差及類似物及熟習此項技術者已知的其他因素。大體而言，無論是否明確地敍述為此狀況，量、尺寸、公式、參數或其他數量或特性皆為「約」或「近似」。

如本文所使用的，術語「或」為包括性的；更特定言之，用語「A或B」意謂「A、B或A與B兩者」。例如，互斥「或」在本文藉由諸如「A或B中的任一者」「A或B中之一者」之術語來指定。

不定冠詞「一」及「一個」用以描述本發明之元件及組分。此等冠詞之使用意謂存在此等元件或組分中的一個或至少一個。如本文所使用的，儘管習知此等冠詞用以表示所修飾的名詞為單數名詞，但除非另在特定情況下敍述，否則冠詞「一」及「一個」亦包括多個。類似地，如本文所使用的，除非又另在特定情況下敍述，否則定冠詞「該」亦表示所修飾的名詞可為單個或多個。

出於描述實施例之目的，注意到，本文對作為參數之「函數」的變數或另一變數的引用並不意欲表示該變數僅能為所列出參數或變數之函數。相反地，本文對作為所列出參數之「函數」的變數的引用意欲為端點開放性的，以使得該變數可為單一參數或複數個參數之函數。

注意到，在本文使用「較佳地」、「常見」及「通常」之術語時，該等術語並非被用來限制所主張發明之範疇或暗示某些特徵對於所主張發明之結構或功能是關鍵的、基本的，乃至重要的。相反地，此等術語僅意欲識別本揭示案之實施例之特定態樣或強調可或不可用於本揭示案之特定實施例中的替代性或額外特徵。

出於描述及定義所主張發明之目的，應注意到，本文利用術語「實質上」及「近似」來表示可能由任何定量比較、值、量測或其他表示造成的固有的不確定度。本文亦利用術語「實質上」及「近似」來表示定量表示在不導致所討論的標的之基本功能改變的情況下可由所敍述的參考值變化的程度。

應注意到，請求項中之一或更多個請求項可利用術語「其中」作為過渡用語。出於定義本發明之目的，應注意到，在請求項中引入此術語作為端點開放性的過渡用語，該過渡用語用以引入一系列結構特性之敍述且應以與更常用的端點開放性的前導術語「包含」類似的方式來闡釋。

由於用以產生本發明之玻璃組成的原材料及/或裝備，非故意添加的某些雜質或組分可存在於最終玻璃組成中。此等材料以較小量存在於玻璃組成中且在本文中稱為「雜質材料」。

如本文所使用的，具有0重量%之化合物的玻璃組成定義為意謂並非有目的地向組成添加化合物、分子或元素，但組成仍可包含通常為雜質量或痕量的化合物。類似地，「無鈉」、「無鹼」、「無鉀」或類似用語定義為意謂並非有目的地向組成添加化合物、分子或元素，但組成仍可包含鈉、鹼或鉀，只不過為近似雜質量或痕量。

模組壽命內的光伏(PV)模組效能降級有兩個主要的驅動因素：來自用以建構模組的玻璃的鈉污染，及經由周邊密封或者經由模組面中的一個面或兩個面的水侵入。本文所述的實施例有效利用某些薄的專用玻璃(亦即，針對精確應用特別設計的玻璃)的優點，以藉由減少鈉污染及水侵入破壞模式來改良PV模組之長期可靠性，因此改良晶圓式Si與薄膜技術兩者之產生能量的能力。

如本文所使用的，術語「太陽能電池」、「光伏電池」、「PV電池」、「太陽能模組」、「光伏模組」、「PV模組」、「太陽能元件」、「光伏元件」、「PV元件」或「元件」是指可將光轉換成電能的任何製品。適合的太陽能電池包括基於晶圓式太陽能電池(例如，包含選自以下之材料的太陽能電池：結晶Si(c-Si)、帶狀Si或多晶Si(mc-Si)(亦稱為多晶Si)及上述之混合物)。太陽能電池總成可包含一個或複數個太陽能電池。複數個太陽能電池可電氣互連或佈置成平坦平面。此外，太陽能電池總成可進一步包含沈積於太陽能電池上之導電膏或電線。

單晶矽(c-Si)或多晶矽(mc-Si)及帶狀矽為最常見的用於形成基於晶圓的太陽能電池的材料。由基於晶圓的太陽能電池製成的太陽能電池模組通常包含焊接在一起的一系列自支撐的晶圓(或電池)。晶圓具有大體介於約180μm與約240μm之間的厚度。經焊接太陽能電池之面板視需要與沈積於太陽能電池上的導電膏及/或電線(諸如，導線及匯流排)層一起常稱為太陽能電池層或總成。為形成耐風雨模組，通常將太陽能電池總成夾在或疊層於兩個外部保護層之間。此等第一外部保護層及第二外部保護層將太陽能電池與環境隔絕及/或向模組提供機械支撐。

外部保護層包含玻璃片且可視需要進一步包含聚合物、有機塗層或無機塗層、表面改質或其他改質，以使該等外部保護層適用於光伏應用。其他改質可包括邊緣預加工、孔或狹槽以用於邊緣密封、接線箱、托架或框架等。

形成玻璃時所涉及的氧化物SiO₂作用以穩定化玻璃之網路結構。在一些實施例中，玻璃組成包含自約0重量%至約70重量%的SiO₂。在一些實施例中，玻璃組成包含自約0重量%至約45重量%的SiO₂。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約35重量%至約45重量%的SiO₂。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約40重量%至約70重量%的SiO₂。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約50重量%至約70重量%的SiO₂。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約55重量%至約65重量%的SiO₂。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約40重量%至約70重量%、約40重量%至約65重量%、約40重量%至約60重量%、約40重量%至約55重量%、約40重量%至50重量%、約40重量%至45重量%、50重量%至約70重量%、約50重量%至約65重量%、約50重量%至約60重量%、約50重量%至約55重量%、約55重量%至約70重量%、約60重量%至約70重量%、約65重量%至約70重量%、約55重量%至約65重量%或約55重量%至約60重量%的SiO₂。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約0重量%至約45重量%、約0重量%至約40重量%、約0重量%至約35重量%、約0重量%至約30重量%、約0重量%至25重量%、約0重量%至20重量%、約0重量%至約15重量%、約0重量%至約10重量%、約0重量%至約5重量%、約5重量%至約45重量%、約5重量%至約40重量%、約5重量%至約35重量%、約5重量%至約30重量%、約5重量%至約25重量%、約5重量%至約20重量%、約5重量%至約15重量%、約5重量%至約10重量%、約10重量%至約45重量%、約10重量%至約40重量%、約10重量%至約35重量%、約10重量%至約25重量%、約10重量%至約20重量%、約10重量%至約15重量%、約15重量%至約45重量%、約15重量%至約40重量%、約15重量%至約35重量%、約15重量%至約30重量%、約15重量%至約25重量%、約15重量%至約20重量%、約20重量%至約45重量%、約20重量%至約45重量%、約20重量%至約40重量%、約20重量%至約35重量%、約20重量%至約30重量%、約20重量%至約25重量%、約25重量%至約45重量%、約25重量%至約40重量%、約25重量%至約35重量%、約25重量%至約30重量%、約30重量%至約45重量%、約30重量%至約40重量%、約30重量%至約35重量%、約35重量%至約45重量%、約35重量%至40重量%或約40重量%至45重量%的SiO₂。在一些實施例中，玻璃組成包含約0重量%、1重量%、2重量%、3重量%、4重量%、5重量%、6重量%、7重量%、8重量%、9重量%、10重量%、11重量 %、12重量%、13重量%、14重量%、15重量%、16重量%、17重量%、18重量%、19重量%、20重量%、21重量%、22重量%、23重量%、24重量%、25重量%、26重量%、27重量%、28重量%、29重量%、30重量%、31重量%、32重量%、33重量%、34重量%、35重量%、36重量%、37重量%、38重量%、39重量%、40重量%、41重量%、42重量%、43重量%、44重量%、45重量%、46重量%、47重量%、48重量%、49重量%、50重量%、51重量%、52重量%、53重量%、54重量%、55重量%、56重量%、57重量%、58重量%、59重量%、60重量%、61重量%、62重量%、63重量%、64重量%、65重量%、66重量%、67重量%、68重量%、69重量%或70重量%的SiO₂。

Al₂O₃可提供用於：a)維持最低可能液相溫度；b)降低膨脹係數；或c)增強應變點。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約0重量%至約35重量%的Al₂O₃。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約0重量%至約30重量%的Al₂O₃。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約8重量%至約20重量%的Al₂O₃。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約5重量%至約15重量%的Al₂O₃。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約0重量%至約35重量%、約0重量%至約30重量%、約0重量%至25重量%、約0重量%至20重量%、約0重量%至約15重量%、約0重量%至約10重量%、約0重量%至約5重量%、約5 重量%至約35重量%、約5重量%至約30重量%、約5重量%至約25重量%、約5重量%至約20重量%、約5重量%至約15重量%、約5重量%至約10重量%、約10重量%至約35重量%、約10重量%至約25重量%、約10重量%至約20重量%、約10重量%至約15重量%、約15重量%至約35重量%、約15重量%至約30重量%、約15重量%至約25重量%、約15重量%至約20重量%、約20重量%至約35重量%、約20重量%至約30重量%、約20重量%至約25重量%、約25重量%至約35重量%、約25重量%至約30重量%或約30重量%至約35重量%的Al₂O₃。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約8重量%至約20重量%、約8重量%至約18重量%、約8重量%至約15重量%、約8重量%至約12重量%、約8重量%至約10重量%、約10重量%至約20重量%、約10重量%至約18重量%、約10重量%至約15重量%、約10重量%至約12重量%、12重量%至約20重量%、約12重量%至約18重量%、約12重量%至約15重量%、約15重量%至約20重量%、約15重量%至約18重量%或約18重量%至約20重量%的Al₂O₃。在一些實施例中，玻璃組成可包含約0重量%、1重量%、2重量%、3重量%、4重量%、5重量%、6重量%、7重量%、8重量%、9重量%、10重量%、11重量%、12重量%、13重量%、14重量%、15重量%、16重量%、17重量%、18重量%、19重量%、20重量%、21重量%、22重量%、 23重量%、24重量%、25重量%、26重量%、27重量%、28重量%、29重量%、30重量%、31重量%、32重量%、33重量%、34重量%或35重量%的Al₂O₃。

B₂O₃可用作助熔劑以軟化玻璃，從而使得B₂O₃較容易熔融，B₂O₃亦可與非橋接氧原子(non-bridging oxygen atoms；NBOs)反應，從而經由形成BO₄四面體將NBO轉換成橋接氧原子，此舉藉由最小化弱的NBO之數目來增加玻璃之韌性。B₂O₃亦降低玻璃之硬度，降低的硬度在與較高韌性相結合時減少脆性，藉此產生機械耐用的玻璃，此舉可對於光伏應用中使用的基板有利。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約0重量%至約30重量%的B₂O₃。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約10重量%至約30重量%的B₂O₃。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約5重量%至約20重量%的B₂O₃。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約7重量%至約17重量%的B₂O₃。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約0重量%至約30重量%、約0重量%至25重量%、約0重量%至20重量%、約0重量%至約15重量%、約0重量%至約10重量%、約0重量%至約5重量%、約5重量%至約30重量%、約5重量%至約25重量%、約5重量%至約20重量%、約5重量%至約15重量%、約5重量%至約10重量%、約10重量%至約25重量%、約10重量%至約20重量%、約10重量%至約15重量%、約15重量%至約30重量%、約15重量%至約25重量%、約15重量 %至約20重量%、約20重量%至約30重量%、約20重量%至約25重量%、約25重量%至約30重量%或約30重量%至約35重量%的B₂O₃。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約5重量%至約20重量%、約5重量%至約18重量%、約5重量%至約15重量%、約5重量%至約12重量%、約5重量%至約10重量%、約5重量%至約8重量%、約8重量%至約20重量%、約8重量%至約18重量%、約8重量%至約15重量%、約8重量%至約12重量%、約8重量%至約10重量%、約10重量%至約20重量%、約10重量%至約18重量%、約10重量%至約15重量%、約10重量%至約12重量%、12重量%至約20重量%、約12重量%至約18重量%、約12重量%至約15重量%、約15重量%至約20重量%、約15重量%至約18重量%或約18重量%至約20重量%的B₂O₃。在一些實施例中，玻璃組成可包含約0重量%、1重量%、2重量%、3重量%、4重量%、5重量%、6重量%、7重量%、8重量%、9重量%、10重量%、11重量%、12重量%、13重量%、14重量%、15重量%、16重量%、17重量%、18重量%、19重量%、20重量%、21重量%、22重量%、23重量%、24重量%、25重量%、26重量%、27重量%、28重量%、29重量%或30重量%的B₂O₃。

由於MgO、CaO及BaO在減小較高溫度下玻璃的黏度及增強較低溫度下玻璃的黏度方面有效，故MgO、CaO及BaO可用於改良熔融性質及增強應變點。然而，若使用過量MgO與CaO兩者，則存在傾向於玻璃之相分離及失透的增加趨勢。如本文所定義的，RO包含重量%之MgO、CaO、SrO及BaO。在一些實施例中，玻璃組成可包含自0重量%至約68重量%的RO。在一些實施例中，玻璃組成可包含自0重量%至約50重量%的RO。在一些實施例中，玻璃組成可包含自0重量%至約25重量%的RO。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約10重量%至約25重量%的RO。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約10重量%至約25重量%的RO。在一些實施例中，玻璃組成包含自約30重量%至約68重量%的RO。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約20重量%至約40重量%的RO。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約0重量%至約25重量%的RO。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約10重量%至約20重量%的RO。在一些實施例中，玻璃組成可包含自0重量%至約50重量%、約0重量%至約45重量%、約0重量%至約40重量%、約0重量%至約35重量%、約0重量%至約30重量%、約0重量%至25重量%、約0重量%至20重量%、約0重量%至約15重量%、約0重量%至約10重量%、約0重量%至約5重量%、約5重量%至約50重量%、約5重量%至約45重量%、約5重量%至約40重量%、約5重量%至約35重量%、約5重量%至約30重量%、約5重量%至約25重量%、約5重量%至約20重量%、約5重量%至約15重量%、約5重量%至約10重量%、約10重量%至約50重量%、約10重量%至約45重量%、約10重量%至約40重量%、約10重量%至約35重量%、約10重量%至約25重量%、約10重量%至約20重量%、約10重量%至約15重量%、約15重量%至約50重量%、約15重量%至約45重量%、約15重量%至約40重量%、約15重量%至約35重量%、約15重量%至約30重量%、約15重量%至約25重量%、約15重量%至約20重量%、約20重量%至約50重量%、約20重量%至約45重量%、約20重量%至約45重量%、約20重量%至約40重量%、約20重量%至約35重量%、約20重量%至約30重量%、約20重量%至約25重量%、約25重量%至約50重量%、約25重量%至約45重量%、約25重量%至約40重量%、約25重量%至約35重量%、約25重量%至約30重量%、約30重量%至約50重量%、約30重量%至約45重量%、約30重量%至約40重量%、約30重量%至約35重量%、約35重量%至約50重量%、約35重量%至約45重量%、約35重量%至約40重量%、約40重量%至約50重量%、約40重量%至約45重量%或約45重量%至約50重量%的RO。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約30重量%至約68重量%、約30重量%至約65重量%、約30重量%至約60重量%、約30重量%至約55重量%、約30重量%至約50重量%、約30重量%至約45重量%、約30重量%至約40重量%、約30重量%至約35重量%、約40重量%至約68重量%、約40重量%至約65重量%、約40重量%至約60重量%、約40重量%至約55重量%、約40重量%至約50重量%、約40重量%至約45重量%、50重量%至約68重量%、約50重量%至約65重量%、約50重量%至約60重量%、約50重量%至約55重量%、約55重量%至約68重量%、約60重量%至約68重量%、約65重量%至約68重量%、約55重量%至約65重量%或約55重量%至約60重量%的RO。在一些實施例中，玻璃組成可包含約0重量%、1重量%、2重量%、3重量%、4重量%、5重量%、6重量%、7重量%、8重量%、9重量%、10重量%、11重量%、12重量%、13重量%、14重量%、15重量%、16重量%、17重量%、18重量%、19重量%、20重量%、21重量%、22重量%、23重量%、24重量%、25重量%、26重量%、27重量%、28重量%、29重量%、30重量%、31重量%、32重量%、33重量%、34重量%、35重量%、36重量%、37重量%、38重量%、39重量%、40重量%、41重量%、42重量%、43重量%、44重量%、45重量%、46重量%、47重量%、48重量%、49重量%、50重量%、51重量%、52重量%、53重量%、54重量%、55重量%、56重量%、57重量%、58重量%、59重量%、60重量%、61重量%、62重量%、63重量%、64重量%、65重量%、66重量%、67重量%或68重量%的RO。

在一些實施例中，在MgO與其他鹼土金屬化合物(例如，CaO、SrO及BaO)組合使用時，可向玻璃添加MgO 以降低熔融溫度、增加應變點或調整CTE。在一些實施例中，玻璃可包含約0重量%至約12重量%的MgO。在一些實施例中，玻璃組成可包含大於約0重量%至約5重量%的MgO。在一些實施例中，玻璃組成可包含大於約0重量%至約5重量%的MgO。在一些實施例中，玻璃組成可包含約0重量%至約12重量%、約0重量%至約10重量%、約0重量%至約8重量%、約0重量%至約5重量%、0重量%至約4重量%、約0重量%至約3重量%、約0重量%至約2重量%、約0至約1重量%、約1重量%至約12重量%、約1重量%至約10重量%、約1重量%至約8重量%、約1重量%至約5重量%、約1重量%至約4重量%、約1重量%至約3重量%、約1重量%至約2重量%、約2重量%至約12重量%、約2重量%至約10重量%、約2重量%至約8重量%、約2重量%至約5重量%、約2重量%至約4重量%、約2重量%至約3重量%、約3重量%至約12重量%、約3重量%至約10重量%、約3重量%至約8重量%、約3重量%至約5重量%、約3重量%至約4重量%、約4重量%至約12重量%、約4重量%至約10重量%、約4重量%至約8重量%、約4重量%至約5重量%、約5重量%至約12重量%、約4重量%至約10重量%、約5重量%至約8重量%、約8重量%至約12重量%、約8重量%至約10重量%、約10重量%至約12重量%的MgO。在一些實施例中，玻璃組成可包含約0重量%、1重量%、 2重量%、3重量%、4重量%、5重量%、6重量%、7重量%、8重量%、9重量%、10重量%、11重量%或12重量%的MgO。

在一些實施例中，CaO可有助於提高應變點、降低密度及降低熔融溫度。更大體而言，CaO可為某些可能的失透相尤其是鈣長石(CaAl₂Si₂O₈)之組分，且此相具有完全固溶體，該完全固溶體具有類似的鈉相鈉長石(NaAlSi₃O₈)。CaO源包括便宜的材料石灰石，因此在體積及低成本為因素的程度上，在一些實施例中，石灰石可用於使得CaO可相對於其他鹼土金屬氧化物達成合理含量。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約0重量%至約67重量%的CaO。在一些實施例中，玻璃組成包含自約0重量%至約35重量%的CaO。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約0重量%至約25重量%的CaO。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約0重量%至約10重量%的CaO。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約>0重量%至約10重量%的CaO。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約30重量%至約68重量%、約30重量%至約65重量%、約30重量%至約60重量%、約30重量%至約55重量%、約30重量%至約50重量%、約30重量%至約45重量%、約30重量%至約40重量%、約30重量%至約35重量%、約40重量%至約68重量%、約40重量%至約65重量%、約40重量%至約60重量%、約40重量%至約55重量%、約40重量%至約50重量%、約40重量%至約45重量%、50重量%至約68重量%、約50重量%至約65重量%、約50重量%至約60重量%、約50重量%至約55重量%、約55重量%至約68重量%、約60重量%至約68重量%、約65重量%至約68重量%、約55重量%至約65重量%或約55重量%至約60重量%的CaO。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約0重量%至約50重量%、約0重量%至約45重量%、約0重量%至約40重量%、約0重量%至約35重量%、約0重量%至約30重量%、約0重量%至約25重量%、約0重量%至約20重量%、約0重量%至約15重量%、約0重量%至約10重量%、約0重量%至約5重量%、約5重量%至約50重量%、約5重量%至約45重量%、約5重量%至約40重量%、約5重量%至約35重量%、約5重量%至約30重量%、約5重量%至約25重量%、約5重量%至約20重量%、約5重量%至約15重量%、約5重量%至約10重量%、約10重量%至約50重量%、約10重量%至約45重量%、約10重量%至約40重量%、約10重量%至約35重量%、約10重量%至約25重量%、約10重量%至約20重量%、約10重量%至約15重量%、約15重量%至約50重量%、約15重量%至約45重量%、約15重量%至約40重量%、約15重量%至約35重量%、約15重量%至約30重量%、約15重量%至約25重量%、約15重量%至約20重量%、約20重量%至約50重量%、約20重量%至約45重量%、約20重量%至約45重量%、約20重量%至約40重量%、約20重量%至約35重量%、約20重量%至約30重量%、約20重量%至約25重量%、約25重量%至約50重量%、約25重量%至約45重量%、約25重量%至約40重量%、約25重量%至約35重量%、約25重量%至約30重量%、約30重量%至約50重量%、約30重量%至約45重量%、約30重量%至約40重量%、約30重量%至約35重量%、約35重量%至約50重量%、約35重量%至約45重量%、約35重量%至約40重量%、約40重量%至約50重量%、約40重量%至約45重量%或約45重量%至約50重量%的CaO。在一些實施例中，玻璃組成可包含約0重量%、1重量%、2重量%、3重量%、4重量%、5重量%、6重量%、7重量%、8重量%、9重量%、10重量%、11重量%、12重量%、13重量%、14重量%、15重量%、16重量%、17重量%、18重量%、19重量%、20重量%、21重量%、22重量%、23重量%、24重量%、25重量%、26重量%、27重量%、28重量%、29重量%、30重量%、31重量%、32重量%、33重量%、34重量%、35重量%、36重量%、37重量%、38重量%、39重量%、40重量%、41重量%、42重量%、43重量%、44重量%、45重量%、46重量%、47重量%、48重量%、49重量%、50重量%、51重量%、52重量%、53重量%、54重量%、55重量%、56重量%、57重量%、58重量%、59重量%、60重量%、61重量%、62重量%、63重量%、64重量%、65重量%、66重量%或67重量%的CaO。

在一些實施例中，玻璃可包含0重量%至10重量%的SrO。SrO可有助於提高熱膨脹係數，且SrO與CaO之相對比例可經控制以改良液相溫度，且因此改良液相黏度。在一些實施例中，玻璃可包含自約0重量%至約20重量%的SrO。在一些實施例中，玻璃可包含自約0重量%至約15重量%的SrO。在一些實施例中，玻璃可包含自約0重量%至約10重量%的SrO。在其他實施例中，玻璃可包含大於0重量%至約10重量%的SrO。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約0重量%至約20重量%、約0重量%至約18重量%、約0重量%至約15重量%、約0重量%至約12重量%、約0重量%至約10重量%、約0重量%至約8重量%、約0重量%至約5重量%、約0重量%至約3重量%、約3重量%至約20重量%、約3重量%至約18重量%、約3重量%至約15重量%、約3重量%至約12重量%、約3重量%至約10重量%、約3重量%至約8重量%、約3重量%至約5重量%、約5重量%至約20重量%、約5重量%至約18重量%、約5重量%至約15重量%、約5重量%至約12重量%、約5重量%至約10重量%、約5重量%至約8重量%、約8重量%至約20重量%、約8重量%至約18重量%、約8重量%至約15重量%、約8重量%至約12重量%、約8重量%至約10重量%、約10重量%至約20重量%、約10重量%至約18重量%、約10重量%至約15重量%、約10重量%至約12重量%、約12重量%至約20重量%、約12重量%至約18重量%、約12重量%至約15重量%、約15重量%至約20重量%、約15重量%至約18重量%或約18重量%至約20重量%的SrO。在一些實施例中，玻璃組成可包含約0重量%、1重量%、2重量%、3重量%、4重量%、5重量%、6重量%、7重量%、8重量%、9重量%、10重量%、11重量%、12重量%、13重量%、14重量%、15重量%、16重量%、17重量%、18重量%、19重量%或20重量%的BaO。

在一些實施例中，玻璃組成可包含自約0重量%至33重量%的BaO。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約0重量%至25重量%的BaO。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約大於20重量%至約30重量%的BaO。在一些實施例中，玻璃組成可包含自>0重量%至10重量%的BaO。在一些實施例中，玻璃組成可包含約0重量%至約33重量%、約0重量%至約30重量%、約0重量%至約25重量%、約0重量%至約23重量%、約0重量%至約20重量%、約0重量%至約18重量%、約0重量%至約15重量%、約0重量%至約12重量%、約0重量%至約10重量%、約0重量%至約8重量%、約0重量%至約5重量%、約0重量%至約3重量%、約3重量%至約33重量%、約3重量%至約30重量%、約3重量%至約25重量%、約3重量%至約23重量%、約3重量%至約20重量%、約3重量%至約18重量%、約3重量%至約15重量%、約3重量%至約12重量%、約3重量%至約10 重量%、約3重量%至約8重量%、約3重量%至約5重量%、約5重量%至約33重量%、約5重量%至約30重量%、約5重量%至約25重量%、約5重量%至約23重量%、約5重量%至約20重量%、約5重量%至約18重量%、約5重量%至約15重量%、約5重量%至約12重量%、約5重量%至約10重量%、約5重量%至約8重量%、約8重量%至約33重量%、約8重量%至約30重量%、約8重量%至約25重量%、約8重量%至約23重量%、約8重量%至約20重量%、約8重量%至約18重量%、約8重量%至約15重量%、約8重量%至約12重量%、約8重量%至約10重量%、約10重量%至約33重量%、約10重量%至約30重量%、約10重量%至約25重量%、約10重量%至約23重量%、約10重量%至約20重量%、約10重量%至約18重量%、約10重量%至約15重量%、約10重量%至約12重量%、約12重量%至約33重量%、約12重量%至約30重量%、約12重量%至約25重量%、約12重量%至約23重量%、約12重量%至約20重量%、約12重量%至約18重量%、約12重量%至約15重量%、約15重量%至約33重量%、約15重量%至約30重量%、約15重量%至約25重量%、約15重量%至約23重量%、約15重量%至約20重量%、約15量%至約18重量%、約18重量%至約33重量%、約18重量%至約30重量%、約18重量%至約25重量%、約18重量%至約23重量%、約18重量%至約20重量%、約20重量%至約33重量%、約20重量%至約30重量%、約20重量%至約25重量%、約20重量%至約23重量%、約23重量%至約33重量%、約23重量%至約30重量%、約23重量%至約25重量%、約25重量%至約33重量%、約25重量%至約30重量%或約30重量%至約33重量%的BaO。在一些實施例中，玻璃組成包含約0重量%、1重量%、2重量%、3重量%、4重量%、5重量%、6重量%、7重量%、8重量%、9重量%、10重量%、11重量%、12重量%、13重量%、14重量%、15重量%、16重量%、17重量%、18重量%、19重量%、20重量%、21重量%、22重量%、23重量%、24重量%、25重量%、26重量%、27重量%、28重量%、29重量%、30重量%、31重量%、32重量%或33重量%的BaO。

大體而言，鹼金屬陽離子可急劇地增加CTE而且可降低應變點，且取決於添加鹼金屬陽離子之方式，鹼金屬陽離子可增加熔融溫度。用於增加CTE之有效性最低的鹼金屬氧化物為Li₂O，且用於增加CTE之最有效的鹼金屬氧化物為Cs₂O。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約0重量%至約5重量%的M₂O，其中M為鹼金屬陽離子Na、Li、K、Rb及Cs中之一或更多者。在一些實施例中，M₂O可僅包含痕量Na₂O。在一些實施例中，M₂O可僅包含痕量Na₂O及K₂O。在某些實施例中，所討論的鹼金屬可為Li、K及Cs或上述之組合。在一些實施例中，玻璃組成實質上無鹼，例如，鹼金屬含量可為約 1重量%或更少、0.5重量%或更少、約0.25重量%或更少、約0.1重量%或更少或0.05重量%或更少。根據一些實施例，玻璃片可實質上無故意添加的鹼金屬陽離子、化合物或金屬。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約0重量%至約5重量%、約0重量%至約4重量%、約0重量%至約3重量%、約0重量%至約2重量%、約0重量%至約1重量%、約1重量%至約5重量%、約1重量%至約4重量%、約1重量%至約3重量%、約1重量%至約2重量%、約2重量%至約5重量%、約2重量%至約4重量%、約2重量%至約3重量%、約3重量%至約5重量%、約3重量%至約4重量%或約4重量%至約5重量%的M₂O。在一些實施例中，玻璃組成可包含約0重量%、1重量%、2重量%、3重量%、4重量%或5重量%的M₂O。

鈉可為常用於標準窗鈉鈣玻璃組成中的可遷移元素或離子。由於在PV模組壽命內，鈉可在施加場下漂移出玻璃之外且遷移至模組之活性元件層上且使效能隨時間降級，故鈉之遷移可能對於PV模組之長期可靠性造成問題。第4圖圖示實施例，其中晶圓式矽模組之頂部玻璃與底部玻璃兩者及薄膜模組之頂部玻璃與底部玻璃兩者由含有低鈉或不含有鈉的專用玻璃替換。在兩種情況下，與標準窗玻璃相比較，專用玻璃可具有顯著減小的厚度，且結果，顯著地減輕了模組之重量。藉由用不含有添加的鈉或在某些實施例中不含有添加的鹼之專用玻璃替換PV模組中含鈉或鹼的玻璃，鈉遷移的破壞模式可最小化。第4A圖中所示的晶圓式矽模組之示例性光伏模組400具有至少兩個無鈉或低鈉的玻璃片11、至少一個矽晶圓16及插入玻璃片之間的至少一個囊封層20。模組可進一步包含邊緣密封18、金屬框架14及電接觸件22，如第4A圖中的橫截面所示。第4B圖中所示的薄膜光伏模組之示例性光伏模組401具有至少兩個無鈉或低鈉的玻璃片11、薄膜光伏結構17及插入玻璃片之間的至少一個囊封層20。模組可進一步包含邊緣密封18、金屬框架14及電接觸件22，如第4B圖中的橫截面所示。

玻璃片實質上無鈉，例如，當Na₂O含量為約0.5重量%或更少、約0.25重量%或更少、約0.1重量%或更少、約0.05重量%或更少、約0.001重量%或更少、約0.0005重量%或更少或約0.0001重量%或更少時。根據一些實施例，玻璃片無故意添加的鈉。在一些實施例中，玻璃可包含自約0重量%至約1重量%的Na₂O。在其他實施例中，玻璃可包含大於約0重量%至約1重量%的Na₂O。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約0重量%至約1重量%、約0重量%至約0.9重量%、約0重量%至約0.8重量%、約0重量%至約0.7重量%、約0重量%至約0.6重量%、0重量%至約0.5重量%、約0重量%至約0.4重量%、約0重量%至約0.3重量%、約0重量%至約0.2重量%、約0重量%至約0.1重量%、約0.001重量%至約1重量%、約0.001重量%至約0.9重量%、約0.001重量%至約0.8重量%、約0.001重量%至約0.7重量%、約0.001重量%至約0.6重量%、約0.001重量%至約0.5重量%、約0.001重量%至約0.4重量%、約0.001重量%至約0.3重量%、約0.001重量%至約0.2重量%、約0.001重量%至約0.1重量%、約0.001重量%至約0.01重量%、約0.01重量%至約1重量%、約0.01重量%至約0.9重量%、約0.01重量%至約0.8重量%、約0.01重量%至約0.7重量%、約0.01重量%至約0.6重量%、約0.01重量%至約0.5重量%、約0.01重量%至約0.4重量%、約0.01重量%至約0.3重量%、約0.01重量%至約0.2重量%、約0.01重量%至約0.1重量%、約0.1重量%至約1重量%、約0.1重量%至約0.9重量%、約0.1重量%至約0.8重量%、約0.1重量%至約0.7重量%、約0.1重量%至約0.6重量%、約0.1重量%至約0.5重量%、約0.1重量%至約0.4重量%、約0.1重量%至約0.3重量%、約0.1重量%至約0.2重量%、約0.2重量%至約0.10重量%、約0.2重量%至約0.9重量%、約0.2重量%至約0.8重量%、約0.2重量%至約0.7重量%、約0.2重量%至約0.6重量%、約0.2重量%至約0.5重量%、約0.2重量%至約0.4重量%、約0.2重量%至約0.3重量%、約0.3重量%至約1重量%、約0.3重量%至約0.9重量%、約0.3重量%至約0.8重量%、約0.3重量%至約0.7重量%、約0.3重量%至約0.6重量%、約0.3重量%至約0.5重量%、約0.3重量%至約0.4重量%、0.4重量%至約1重量%、約0.4重量%至約0.9重量%、約0.4重量%至約0.8重量%、約0.4重量%至約0.7重量%、約0.4重量%至約0.6重量%、約0.4重量%至約0.5重量%、0.5重量%至約1重量%、約0.5重量%至約0.9重量%、約0.5重量%至約0.8重量%、約0.5重量%至約0.7重量%、約0.5重量%至約0.6重量%、0.6重量%至約1重量%、約0.6重量%至約0.9重量%、約0.6重量%至約0.8重量%、約0.6重量%至約0.7重量%、0.7重量%至約1重量%、約0.7重量%至約0.9重量%、約0.7重量%至約0.8重量%、0.8重量%至約1重量%、約0.8重量%至約0.9重量%或約0.9重量%至約1重量%的Na₂O。在一些實施例中，玻璃可包含約0重量%、0.0001重量%、0.00025重量%、0.0005重量%、0.00075重量%、0.001重量%、0.002重量%、0.003重量%、0.004重量%、0.005重量%、0.01重量%、0.02重量%、0.03重量%、0.04重量%、0.05重量%、0.06重量%、0.07重量%、0.08重量%、0.09重量%、0.1重量%、0.2重量%、0.3重量%、0.4重量%、0.5重量%、0.6重量%、0.7重量%、0.8重量%、0.9重量%或1重量%的Na₂O。

與鈉一樣，鉀亦為常見於標準窗鈉鈣玻璃組成中的具有相當大的遷移性且可能漂移出玻璃之外的元素或離子。在一些實施例中，玻璃可包含自約0重量%至約5重量%的K₂O。在一些實施例中，玻璃組成可包含大於0 重量%至約5重量%的K₂O。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約0重量%至約5重量%、約0重量%至約4重量%、約0重量%至約3重量%、約0重量%至約2重量%、約0重量%至約1重量%、約1重量%至約5重量%、約1重量%至約4重量%、約1重量%至約3重量%、約1重量%至約2重量%、約2重量%至約5重量%、約2重量%至約4重量%、約2重量%至約3重量%、約3重量%至約5重量%、約3重量%至約4重量%或約4重量%至約5重量%的K₂O。在一些實施例中，玻璃組成可包含自約0重量%至約1重量%、約0重量%至約0.9重量%、約0重量%至約0.8重量%、約0重量%至約0.7重量%、約0重量%至約0.6重量%、約0重量%至約0.5重量%、約0重量%至約0.4重量%、約0重量%至約0.3重量%、約0重量%至約0.2重量%或約0重量%至約0.1重量%的K₂O。在一些實施例中，玻璃組成包含約0重量%、1重量%、2重量%、3重量%、4重量%或5重量%的K₂O。

額外組分可併入至玻璃組成中以提供額外益處。舉例而言，可添加額外組分作為澄清劑(例如，促進自用以生產玻璃的熔融批料移除氣態包含物)及/或用於其他目的。在一些實施例中，玻璃可包含用作紫外線輻射吸收劑的一或更多種化合物。在一些實施例中，玻璃可包含3重量%或更少的TiO₂、MnO、ZnO、Nb₂O₅、MoO₃、Ta₂O₅、WO₃、ZrO₂、Y₂O₃、La₂O₃、HfO₂、CdO、SnO₂、Fe₂O₃、 CeO₂、As₂O₃、Sb₂O₃、Cl、Br或上述之組合。在一些實施例中，玻璃可包含自約0重量%至約3重量%、約0重量%至約2重量%、約0重量%至約1重量%、約0重量%至約0.5重量%、約0重量%至約0.1重量%、約0重量%至約0.05重量%或約0重量%至約0.01重量%的TiO₂、MnO、ZnO、Nb₂O₅、MoO₃、Ta₂O₅、WO₃、ZrO₂、Y₂O₃、La₂O₃、HfO₂、CdO、SnO₂、Fe₂O₃、CeO₂、As₂O₃、Sb₂O₃、Cl、Br或上述之組合。在一些實施例中，玻璃可包含自約0重量%至約3重量%、約0重量%至約2重量%、約0重量%至約1重量%、約0重量%至約0.5重量%、約0重量%至約0.1重量%、約0重量%至約0.05重量%、約0重量%至約0.01重量%的TiO₂、CeO₂或Fe₂O₃或上述之組合。

根據一些實施例，玻璃組成(例如，以上論述的玻璃中之任何玻璃)可包括F、Cl或Br，例如，如在玻璃包含Cl及/或Br作為澄清劑的情況下。

根據一些實施例，玻璃組成可包含BaO。在某些實施例中，玻璃可包含小於約5重量%、小於約4重量%、小於約3重量%、小於約2重量%、小於約1重量%、小於約0.5重量%或小於約0.1重量%的BaO。

在一些實施例中，玻璃可實質上無Sb₂O₃、As₂O₃或上述之組合。舉例而言，玻璃可包含約0.05重量%或更少的Sb₂O₃或As₂O₃或上述之組合，玻璃可包含0重量%的Sb₂O₃或As₂O₃或上述之組合，或玻璃可為(例如) 無任何故意添加的Sb₂O₃、As₂O₃或上述之組合。

根據一些實施例，玻璃可進一步包含常見於商業製備的玻璃中的污染物。此外，或者，雖然對其他玻璃組分進行調整，但在不損害玻璃組成之熔融或形成特性的情況下，可添加各種其他氧化物(例如，TiO₂、MnO、ZnO、Nb₂O₅、MoO₃、Ta₂O₅、WO₃、ZrO₂、Y₂O₃、La₂O₃、P₂O₅及類似物)。在根據一些實施例玻璃進一步包括此等其他一或更多種氧化物的彼等情況下，此等其他氧化物中之每一種氧化物通常存在的量不超過約3重量%、約2重量%或約1重量%，且該等氧化物的總組合濃度通常小於或等於約5重量%、約4重量%、約3重量%、約2重量%或約1重量%。在一些情形下，只要所使用的量未將組成置於上文描述的範圍之外，則可使用較高量。根據一些實施例，玻璃亦可包括與批料相關聯及/或由用以生產玻璃的熔融、澄清及/或形成裝備引入至玻璃中的各種污染物(例如，ZrO₂)。

在一些實施例中，玻璃組成可包含：

適合的玻璃組成之某些實施例顯示(以近似重量%計)於表1中：

在一些實施例中，玻璃組成可包含：

適合的玻璃組成之某些實施例顯示(以近似重量%計)於表2中：

在一些實施例中，玻璃組成可包含：

在一些實施例中，玻璃組成可包含：

適合的玻璃組成之某些實施例(以近似重量%計)顯示於表3中：

在一些實施例中，玻璃組成可包含：

在一些實施例中，玻璃組成包含：

在一些實施例中，玻璃組成包含：

在一些實施例中，玻璃組成可包含：

在一些實施例中，玻璃組成包含：

用於外部保護層中的玻璃片可為可合理地用於所描述實施例之任何厚度。然而，通常理想的是使得PV模組儘可能輕，同時仍保持結構剛性。此外，使用較薄玻璃導致材料中之較少光損失。可使用任何適合的玻璃厚度。玻璃片實施例的厚度可為約4mm或更小、約3mm或更小、約2.9mm或更小、約2.8mm或更小、約2.7mm或更小、約2.6mm或更小、約2.5mm或更小、約2.4mm或更小、約2.3mm或更小、約2.2mm或更小、約2.1mm或更小、約2.0mm或更小、約1.9mm或更小、約1.8mm或更小、約1.7mm或更小、約1.6mm或更小、約1.5mm或更小、約1.4mm或更小、約1.3mm或更小、約1.2mm或更小、約1.1mm或更小、約1.0mm或更小、約0.9mm或更小、約0.8mm或更小、約0.7mm或更小、約0.6mm或更小、約0.5mm或更小、約0.4mm或更小、約0.3mm或更小、約0.2mm或更小、約0.1mm或更小、約900μm或更小、約800μm或更小、約700μm或更小、約600μm或更小、約500μm或更小、約400μm或更小、約300μm或更小、約200μm或更小、約100μm或更小、約90μm或更小、約80μm或更小、約70μm或更小、約80μm或更小、約70μm或更小、約60μm或更小或約50μm或更小。

根據一些實施例，玻璃可被下拉，亦即，玻璃能夠使用下拉方法形成玻璃片，該等下拉方法諸如(但不限於)熟習玻璃製造技術者已知的融合拉製方法及狹槽拉製方法。此等下拉製程用於大規模製造平板玻璃，例如，顯示器玻璃或可離子交換玻璃。

融合拉製製程使用iso管道(isopipe)，該iso管道具有用於接受熔融玻璃原料之通道。通道具有堰，該等堰在通道之兩側沿通道之長度在頂部處開口。當通道填滿熔融材料時，熔融玻璃溢出堰。歸因於重力，熔融玻璃沿iso管道之外表面向下流動。此等外表面向下且向內延伸，使得此等外表面在拉製槽下方的邊緣處接合。兩個流動的玻璃表面在此邊緣處接合，以融合及形成單一流動的玻璃片。融合拉製方法提供以下優點：由於流經通道的兩個玻璃膜融合在一起，故所得玻璃片之外表面皆不與設備之任何部分接觸。因此，表面性質未受此接觸的影響。

狹槽拉製方法與融合拉製方法不同。此處向導管提供熔融原料玻璃。導管之底部具有開口狹槽，該開口狹槽在一個維度中比延伸狹槽之長度的噴嘴的另一維度更寬。熔融玻璃流經狹槽/噴嘴，且熔融玻璃經由狹槽/噴嘴被向下拉製為連續片且進入退火區域中。與融合拉製製程相比較，狹槽拉製製程提供更薄片，因為僅單一玻璃片經由狹槽拉製，而非如在融合下拉製程中兩個片融合在一起。

為了與下拉製程相容，本文描述之玻璃組成可具有高液相黏度。在一些實施例中，玻璃組成的液相黏度可為約10,000泊或更大、約20,000泊或更大、約30,000泊或更大、約40,000泊或更大、約50,000泊或更大、約60,000泊或更大、約70,000泊或更大、約80,000泊或更大、約90,000泊或更大、約100,000泊或更大、約 110,000泊或更大、約120,000泊或更大、約130,000泊或更大、約140,000泊或更大、約150,000泊或更大、約160,000泊或更大、約170,000泊或更大、約180,000泊或更大、約190,000泊或更大、約200,000泊或更大、約225,000泊或更大、約250,000泊或更大、約275,000泊或更大、約300,000泊或更大、約325,000泊或更大、約350,000泊或更大、約375,000泊或更大、約400,000泊或更大、約425,000泊或更大、約450,000泊或更大、約475,000泊或更大或約500,000泊或更大。

在一些實施例中，玻璃組成的應變點可為約500℃或更大、約510℃或更大、約520℃或更大、約530℃或更大、約540℃或更大、約550℃或更大、約560℃或更大、約570℃或更大、約580℃或更大、約590℃或更大、約600℃或更大、約610℃或更大、約620℃或更大、約630℃或更大、約640℃或更大、約650℃或更大、約660℃或更大、約670℃或更大、約680℃或更大、約690℃或更大或約690℃或更大。

在一些實施例中，玻璃的熱膨脹係數可為約25×10^-7或更大、約26×10^-7或更大、約27×10^-7或更大、約28×10^-7或更大、約29×10^-7或更大、約30×10^-7或更大、約31×10^-7或更大、約32×10^-7或更大、約33×10^-7或更大、約34×10^-7或更大、約35×10^-7或更大、約36×10^-7或更大、約37×10^-7或更大、約38×10^-7或更大、約39×10^-7或更大、約40×10^-7或更大、約41×10^-7或更大、約42×10^-7或更大、約43×10^-7 或更大、約44×10^-7或更大、約45×10^-7或更大、約46×10^-7或更大、約47×10^-7或更大、約48×10^-7或更大、約49×10^-7或更大、約50×10^-7或更大、約51×10^-7或更大、約52×10^-7或更大、約53×10^-7或更大、約54×10^-7或更大、約55×10^-7或更大、約56×10^-7或更大、約57×10^-7或更大、約58×10^-7或更大、約59×10^-7或更大、約60×10^-7或更大、約61×10^-7或更大、約62×10^-7或更大、約63×10^-7或更大、約64×10^-7或更大、約65×10^-7或更大、約66×10^-7或更大、約67×10^-7或更大、約68×10^-7或更大、約69×10^-7或更大、約70×10^-7或更大、約71×10^-7或更大、約72×10^-7或更大、約73×10^-7或更大、約74×10^-7或更大、約75×10^-7或更大、約76×10^-7或更大、約77×10^-7或更大、約78×10^-7或更大、約79×10^-7或更大、約80×10^-7或更大、約81×10^-7或更大、約82×10^-7或更大、約83×10^-7或更大、約84×10^-7或更大、約85×10^-7或更大、約86×10^-7或更大、約87×10^-7或更大、約88×10^-7或更大、約89×10^-7或更大或約90×10^-7或更大。

在一些實施例中，玻璃片的特性可為具有≧540℃的應變點、自6.5ppm/℃至10.5ppm/℃的熱膨脹係數及超過50,000泊的液相黏度。因而，該等玻璃片理想地適合於藉由融合製程形成玻璃片。

或者，可經由此項技術中已知的浮動或滾動製程形成玻璃組成。

本文所使用的β-OH為藉由紅外光譜量測的玻璃中羥基含量的度量，且使用玻璃的基頻羥基吸收來測定含量可在玻璃組成特性方面起作用且可能影響元件效能。在一些實施例中，玻璃組成包含的β-OH值為自約0.1至約1、約0.1至約0.9、約0.1至約0.8、約0.1至約0.7、約0.1至約0.6、約0.1至約0.5、約0.1至約0.4、約0.1至約0.3、約0.1至約0.2、約0.2至約0.10、約0.1至約0.9、約0.2至約0.8、約0.2至約0.7、約0.2至約0.6、約0.2至約0.5、約0.2至約0.4、約0.2至約0.3、約0.3至約1、約0.3至約0.9、約0.3至約0.8、約0.3至約0.7、約0.3至約0.6、約0.3至約0.5、約0.3至約0.4、約0.4至約1、約0.4至約0.9、約0.4至約0.8、約0.4至約0.7、約0.4至約0.6、約0.4至約0.5、0.5至約1、約0.5至約0.9、約0.5至約0.8、約0.5至約0.7、約0.5至約0.6、0.6至約1、約0.6至約0.9、約0.6至約0.8、約0.6至約0.7、約0.7至約1、約0.7至約0.9、約0.7至約0.8、0.8至約1、約0.8至約0.9或約0.9至約1。在一些實施例中，β-OH值為約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1。

光伏模組之實施例可進一步包含密封劑、囊封劑、填料、乾燥劑、紫外線輻射吸收劑及其他材料。在一些實施例中，PV模組可進一步包含聚合物材料，該等聚合物材料可充當密封劑、囊封劑、填料、紫外線輻射吸收劑及其他材料。在此等實施例中的一些實施例中，在PV模組將被曝露的所有溫度下，作用以防止濕氣侵入的聚合物在該等聚合物的玻璃轉變溫度下。在一些實施例中，包含囊封劑、密封劑或填料的聚合物材料的玻璃轉變溫度可大於60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃或95℃。用於PV模組中的聚合物中的一些聚合物可降解形成的產物(諸如，在水的存在下可降解成醋酸的聚(醋酸乙烯酯共聚物))，此降解可能潛在地危害元件。在一些實施例中，所使用的聚合物可包含材料，該等材料減少熱誘導或紫外線輻射誘導降解成腐蝕性材料或可能危害元件的其他材料。

實施例可包含囊封劑，諸如，共聚物，醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚(乙烯醇縮醛)(例如，聚(乙烯醇縮丁醛)(PVB))、聚胺酯、聚(氯乙烯)、聚乙烯(例如，線性低密度聚乙烯)、聚烯烴嵌段共聚物彈性體、α-烯烴及α,β-乙烯系不飽和羧酸酯之共聚物(例如，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物及乙烯-丙烯酸丁酯共聚物)、聚矽氧彈性體、環氧樹脂，及此等聚合物材料中的兩種或兩種以上聚合物材料之組合；及離聚物，諸如，DUPONT」s^® PV5400、PV5300、PV5200或PV8600。實施例亦可包含密封材料(諸如，丁基密封劑或聚矽氧密封劑)以減少或防止模組周邊或接線箱處的濕氣侵入。實施例亦可包含黏接劑或膠(諸如，環氧樹脂或聚矽氧)，該等黏接劑或膠可以液體、膏或固體形式(諸如，卷或帶)應用。

另一實施例可解決水侵入的破壞模式。第5A圖及第5B圖圖示可減少水侵入的光伏模組之特徵500及特徵501之示意圖。光伏模組可具有至少兩個無鈉或低鈉的玻璃片11、薄膜光伏結構17或至少一個矽晶圓16。用邊緣密封18替換薄膜模組及矽晶圓模組中的基於聚合物的周邊密封，該邊緣密封18包含融合玻璃或玻璃粉(frit)，因此產生實質上氣密水屏障。此舉可能很重要，因為水侵入很難使用聚合物管控(manage)，且水侵入通常產生實體上較厚的密封以獲取充分的效能。然而，基於聚合物的密封可能取決於該等基於聚合物的密封經受的環境條件而固有地不可靠。融合玻璃/玻璃粉密封在各種環境條件下為惰性且穩定，且融合玻璃/玻璃粉密封理想地用於消除諸如此處描述的全玻璃封裝方案之全玻璃封裝方案中的水侵入。

應強調，一些實施例中所示的實質上氣密封裝表示模組可靠性中之顯著改良。藉由將無鈉或低鈉的專用玻璃與實質上氣密融合玻璃/玻璃粉密封組合，可最小化兩種最有害的破壞模式鈉遷移及水侵入。此外，藉由使用較薄專用玻璃，可顯著地減小模組重量。藉由用兩個0.7 mm專用玻璃片替換兩個3.2 mm鈉鈣玻璃片，1平方米模組的重量可自32.5磅減小至7磅；重量減小78%。最終，由於可使用較薄密封，故融合玻璃/玻璃粉密封之氣密本質實現增加模組之活性區域。舉例而言，薄膜模組通常使用厚度為12 mm的聚合物周邊密封。藉由將1 m×1 m模組的密封厚度減小至3 mm，模組之活性區域可自94%增加至98%，在假定活性區域效率為12%的情況下，對應於模組效率自11.3%增加至11.7%。

實質上氣密封裝之一個態樣可為用於電氣連接至PV模組之活性層的饋通。在此情況下，可能需要邊緣安裝的接線箱，且因而，應將電接觸件經由模組之側向外拉線。第6圖圖示完成此拉線之實施例。在此情況下，電接觸件32，例如，金屬接觸件可藉由陰影遮蔽及某種形式的物理氣相沈積而沈積於可為模組中的底部玻璃片11A之玻璃片中的一個玻璃片上。金屬接觸件可拉線至底部玻璃片之邊緣，在底部玻璃片之該邊緣處，金屬接觸件在實體上可用於連接至接線箱。在接觸件通過融合玻璃/玻璃粉邊緣密封18的邊緣處維持氣密性可能很重要。

在一些實施例中，功能層可設置於第一外部保護層之玻璃基板上。功能層可選自：防眩層、防汙層、自清潔層、防反射層、防指紋層、紫外線保護層、光學散射層及上述之組合。

在一些實施例中，一或更多個額外玻璃片可在外部保護層中之一個外部保護層與太陽能電池晶圓相反的側上併入至PV模組中。額外片用作結構組件且在該額外片之組成中可具有鈉或可不具有鈉。額外玻璃片可具有足以向元件添加結構穩定性的厚度。在一些實施例中，額外玻璃片的厚度可為約1.5 mm、約1.6 mm、約1.7 mm、約1.8 mm、約1.9 mm、約2.0 mm、約2.1 mm、約2.2 mm、約2.3 mm、約2.4 mm、約2.5 mm、約2.6 mm、約2.7 mm、約2.8 mm、約2.9 mm、約3.0 mm、約3.1 mm、約3.2 mm、約3.3 mm、約3.4 mm或約3.5 mm。

當與先前的元件相比較時，本文實施的光伏模組可顯示顯著更佳的效能。已建立各種方法來測試模組穩定性及效能。一個測試為濕漏電流測試。(參見國際標準IEC 61215，Crystalline silicon terrestrial photovoltaic(PV)modules-Design qualification and type approval，第77-79頁，International Electrotechnical Commission(第二版，2005年4月)，以引用之方式全部併入本文)。IEC 61215。濕漏電流測試之目的為評估在潮濕操作條件(雨、霧、露、熔融雪)下模組防止濕氣滲透的絕緣，以避免腐蝕、接地故障及因此避免電擊危險。將模組在淺槽中浸入至覆蓋除並非針對浸入設計的接線箱之電纜入口之外的所有表面的深度(低於IPX7)。將測試電壓施加於短路輸出連接器與水浴溶液之間直至模組之最高系統電壓達2分鐘。面積大於0.1 m²的模組之每一平方米的絕緣電阻應不小於40 MΩ。濕漏電流測試被列為在測試實驗室處PV鑑定期間最能重複發生的失敗中的一種。在一些實施例中，按照IEC 61215量測準則，用600 V執行濕漏電流測試達2分鐘。

測試模組穩定性及效能的另一方法為濕熱測試(「DH」)。(參見國際標準IEC 61215，Crystalline silicon terrestrial photovoltaic(PV)modules-Design qualification and type approval，第73-75頁，International Electrotechnical Commission(第二版，2005年4月)，以引用之方式全部併入本文)。濕熱測試為環境測試，該環境測試藉由將模組曝露於非常惡劣的條件及監視各種效能標準，來模擬PV模組較長的現場使用時間。可執行DH測試達任何小時數，但通常執行1000小時或2500小時以下。目的為藉由施加85℃±2℃之溫度及85%±5%之相對濕度達1000(DH1000)小時或2500(DH2500)小時，來測定模組耐受長期曝露於濕氣滲透的能力，且可在所施加電壓(諸如，-1000 V)下執行該測定。DH1000測試為最「惡性」的測試，且在一些實驗室中失效率最高，DH1000測試佔c-Si模組的總失效之高達40-50%。使用薄膜亦可觀察到DH1000之類似失效率。DH2500甚至更嚴酷，因為時間被延長額外的150%。此測試之嚴格性尤其挑戰疊層製程及防止濕氣的邊緣密封。由於濕氣滲透，可觀察到電池零件之分層及腐蝕。甚至在DH1000之後偵測到無主要缺陷的情況下，常常模組已被加壓至模組變得「脆弱」且不能通過後續機械負載測試的程度。在一些實施例中，執行濕熱測試達1000小時。在其他實施例中，執行濕熱測試達2500小時。在其他實施例中，執行濕熱測試達多於2500小時。在一些實施例中，在-1000 V下執行濕熱測試。

可直接量測由濕熱測試造成的輸出功率降級。在一些實施例中，當PV模組曝露於-1000 V下85℃±2℃、85%±5%之相對濕度達1000小時的濕熱測試時，PV模組的輸出功率降級可小於約15%、小於約14%、小於約 13%、小於約12%、小於約11%、小於約10%、小於約9%、小於約8%、小於約7%、小於約6%、小於約5%、小於約4%、小於約3%或小於約2%。在一些實施例中，當PV模組曝露於-1000 V下85℃±2℃、85%±5%之相對濕度達2500小時的濕熱測試時，PV模組的輸出功率降級顯示小於約15%、小於約14%、小於約13%、小於約12%、小於約11%、小於約10%、小於約9%、小於約8%、小於約7%、小於約6%、小於約5%或小於約4%。

填充因子為可量測為濕熱測試之函數的另一性質。填充因子直接影響模組輸出功率。影響填充因子的機制為自模組玻璃至矽電池區域的離子(諸如，鈉離子)遷移，該離子遷移導致分流且最終導致填充因子之非所要的減小。在一些實施例中，當PV模組曝露於-1000 V下85℃±2℃、85%±5%之相對濕度達1000小時的濕熱測試時，PV模組的填充因子降級可顯示小於約15%、小於約14%、小於約13%、小於約12%、小於約11%、小於約10%、小於約9%、小於約8%、小於約7%、小於約6%、小於約5%、小於約4%、小於約3%或小於約2%。在一些實施例中，當PV模組曝露於-1000 V下85℃±2℃、85%±5%之相對濕度達2500小時的濕熱測試時，PV模組的填充因子降級顯示小於15%、小於14%、小於13%、小於12%、小於11%、小於10%、小於9%、小於8%、小於7%、小於6%、小於5%或小於4%。

串聯電阻為可量測為濕熱測試之函數的另一性質。串聯電阻可使模組能夠以較高效率執行，因此產生較大輸出功率。(諸如)經由聚合物背片的濕氣侵入可導致電極腐蝕，該電極腐蝕增加模組串聯電阻且最終降級模組輸出功率。在一些實施例中，當PV模組曝露於-1000 V下85℃±2℃、85%±5%之相對濕度達1000小時的濕熱測試時，串聯電阻的增加小於約15%、小於約14%、小於約13%、小於約12%、小於約11%、小於約10%、小於約9%、小於約8%、小於約7%、小於約6%、小於約5%、小於約4%、小於約3%或小於約2%。在一些實施例中，當PV模組曝露於-1000 V下85℃±2℃、85%±5%之相對濕度達2500小時的濕熱測試時，低串聯電阻的增加小於約15%、小於約14%、小於約13%、小於約12%、小於約11%、小於約10%、小於約9%、小於約8%、小於約7%、小於約6%、小於約5%或小於約4%。

可在PV模組可靠性方面起作用的一個因素為元件品質。不良品質的玻璃基板可導致製造的不一致性及後續不良的元件效能及可靠性。在一些實施例中，玻璃片中的至少一個玻璃片之平均表面粗糙度為約20 Å或更小、約19 Å或更小、約18 Å或更小、約17 Å或更小、約16 Å或更小、約15 Å或更小、約14 Å或更小、約13 Å或更小、約12 Å或更小、約11 Å或更小或約10 Å或更小，該平均表面粗糙度藉由SEMI STD D15-1296 FPD玻璃基板表面波度量測方法所量測。在一些實施例中，可在玻璃片上用無研磨或拋光或其他後成形製程實現此平均表面粗糙度。

可在PV模組可靠性方面起作用的另一因素為玻璃片之彎曲或翹曲。可藉由處理或塗覆膜或材料於內表面或者外表面，來使較薄玻璃片變形。變形可能引起囊封劑、黏接劑或密封劑黏附的問題，該等問題最終導致降級。在一些實施例中，至少一個外部保護層的翹曲變形量W可為約3 mm/cm²或更小、約2 mm/cm²或更小、約1.5 mm/cm²或更小、約1.0 mm/cm²或更小、約0.9 mm/cm²或更小、約0.8 mm/cm²或更小、約0.7 mm/cm²或更小、約0.6 mm/cm²或更小、約0.5 mm/cm²或更小、約0.4 mm/cm²或更小、約0.3 mm/cm²或更小、約0.2 mm/cm²或更小或約0.1 mm/cm²或更小，其中W經由公式W=D/L²得到，其中D為玻璃基板以微米計的最大翹曲，且L為外部保護層以厘米計的對角線長度。

模組效率降級速率之改良可用以增加上文描述的模組壽命內所產生的總功率。模組效率降級速率之改良亦可實現可串聯置放的模組的數目增加。第7圖圖示多個串聯連接的PV模組34。鏈之一個末端可在接地電位36處。取決於如何設計系統，另一末端可具有較高的正電位或負電位38。在鏈之經歷此較高電位的此末端處的模組的降級速率將比較低電位41處的彼等模組的降級速率更高。由使用較薄專用玻璃及氣密密封產生的減小的降級速率可以可接受的降級速率實現較長模組鏈。電路可具有AC輸出44及反相器42。

根據實施例的光伏模組800示意性地圖示於第8圖中，且該光伏模組800包含複數個光伏晶圓(例如，矽晶圓16(例如，結晶矽晶圓))、一個囊封層20(例如，晶圓囊封)、至少兩個無鈉玻璃片(例如，第一外部保護層40、第二外部保護層50)及額外玻璃層60。光伏晶圓16界定光伏模組800之活性區域25，且該光伏晶圓16至少部分地由第一外部保護層40與第二外部保護層50之間的晶圓囊封圍繞。

第一外部保護層40及第二外部保護層50可包含超薄可撓性(UltraThin Flexible；UTF)專用玻璃，該等專用玻璃具有約100 μm或更小的厚度，且因而，該第一外部保護層40及第二外部保護層50在光伏模組之實質整個活性區域25上的厚度小於近似100 μm，且在一些實施例中，第一外部保護層40及第二外部保護層50界定對於呈卷形式的無損儲存可能足夠的可撓度。可由各種習知及尚待開發的UTF專用玻璃獲得第一外部保護層40及第二外部保護層50之各別玻璃組成，其中限制適合的玻璃將實質上無鈉。舉例而言(而非以限制之方式)，適合的UTF包含鋁矽酸鹽玻璃、鋁硼矽酸鹽玻璃及硼矽酸鹽玻璃。所得模組可為高度氣密性的，且因此所得模組抗水侵入、重量可極輕且可在不超過典型的安裝重量限制的情況下擴大至較大的尺寸形式。

額外玻璃層60可為Na基玻璃，該Na基玻璃定義為包含多於近似1重量%的Na，且該Na基玻璃的厚度及制的情況下擴大至較大的尺寸形式。

額外玻璃層60可為Na基玻璃，該Na基玻璃定義為包含多於近似1重量%的Na，且該Na基玻璃的厚度及剛性大於第一外部保護層40及第二外部保護層50的厚度及剛性。額外玻璃層60可直接緊固至第二外部保護層50且因而界定該額外玻璃層60與第二外部保護層50之間的無PV結構的區域。

在所示的實施例中，光伏晶圓可藉由第二外部保護層50自額外玻璃層60分隔，以在額外玻璃層60與光伏晶圓16之間形成Na遷移屏障。然而，光伏晶圓可藉由第一外部保護層40或第二外部保護層50自額外玻璃層60分隔。在兩種情況中的任一情況下，所得雜質屏障將阻礙雜質自額外玻璃層60遷移至模組之UTF囊封的部分中。雜質可尤其為鹼金屬，該等鹼金屬擴散出強化結構玻璃之外且進入活性元件層中，且因此降級元件效能。所得PV模組可製造為高效率薄膜模組且提供低成本PV模組的途徑，該途徑有效利用UTF專用玻璃之封裝益處與製造益處兩者。

PV晶圓可以各種形式存在，該等形式包括(但不限於)晶圓式Si PV應用。或者，光伏模組1000圖示於第10圖中，其中用相同元件符號圖示相同結構，PV晶圓(例如，矽晶圓16)可由薄膜PV結構16'替換，該薄膜PV結構16'包括(但不限於)CdTe、Si串列、非晶Si及銅銦鎵(二)硒化物(CIGS)薄膜結構。儘管本文主要在與構的各種PV應用。

在本揭示案之一些實施例中，第一外部保護層40及第二外部保護層50可經選擇以界定可撓度，該可撓度可足以減緩由第一外部保護層40與第二外部保護層50之間構形變化引起的模組厚度之增加。舉例而言，可使用可商購囊封材料(諸如，EVA、PVB、離聚物等)及標準PV模組疊層裝備及技術來裝配CIGS電池之個別片在UTF專用玻璃上。典型的囊封材料片為約0.5 mm厚且允許鄰接玻璃片之某種構形變化。UTF專用玻璃第一外部保護層40及第二外部保護層50之可撓性可提供進一步順應第一外部保護層40與第二外部保護層50之間平坦度的小偏差之手段且因此實現使用較薄(0.25 mm或更薄)囊封片，從而進一步降低模組成本。

舉例而言，在某些實施例中，外部保護層之可撓度對於本身加壓、實質上無失效(小於1%的失效機率)的彎曲半徑小於近似100 cm的彎曲而言可足夠。在主要關注可撓性的更限制性情況下，外部保護層之可撓度對於本身加壓、實質上無失效的彎曲半徑小於近似30 cm的彎曲而言可足夠。

儘管吾人在上文注意到，UTF專用玻璃在光伏模組之實質整個活性區域25上的厚度通常小於近似0.7 mm厚，且更大體而言，小於近似2.0 mm，但一些實施例可為第一外部保護層40及/或第二外部保護層50之玻璃片，該等玻璃片在光伏模組之實質整個活性區域25上的厚度介於近似0.05 mm與近似0.3 mm之間。在一些實施例中，玻璃片厚度可小於或等於近似0.3 mm。玻璃片之不同厚度可用以最佳化最終總成之整體強度及最小化成本。

在一些實施例中，可藉由使用外部保護層之實質上無鹼的玻璃組成，來增強操作效率且最小化元件降級。在一些實施例中，第一外部保護層40及第二外部保護層50之玻璃組成的特徵可在於與光伏晶圓的熱膨脹係數匹配的熱膨脹係數-至少在光伏模組之操作溫度範圍(亦即，自約-45℃至約150℃)內。此CTE匹配可實現使用很薄的Si晶圓以最小化成本。CTE匹配亦可實現消除一個囊封層，最可能為晶圓與基板UTF玻璃之間的層，以降低製造複雜性及成本。

在許多情況下，額外玻璃層60可包含鈉鈣玻璃組成。然而，額外玻璃層60可大體視為高透射的強化結構玻璃(如回火的低Fe鈉鈣玻璃)或適合於形成可易於部署的基於UTF專用玻璃的晶圓式Si模組之任何結構玻璃。

第9圖為根據本揭示案的製造光伏模組之方法900之示意圖。如吾人在上文注意到，PV模組實施例可包含複數個光伏晶圓(例如，矽晶圓16)、囊封層20(例如，晶圓囊封)、第一外部保護層40、第二外部保護層50及額外玻璃層60。根據製程，以卷的形式提供第一外部保護層40及第二外部保護層50。複數個光伏晶圓定位於第一外部保護層40之展開部分內，以界定光伏模組之活性區域。用晶圓囊封劑囊封如此定位的光伏晶圓，且第二外部保護層50之展開部分可定位於光伏晶圓、晶圓囊封及第一外部保護層40內。隨後，將額外玻璃層60定位於第二外部保護層50內。製程進一步包含在第9圖中70處示意性圖示的切割操作，在該切割操作中，產生分立的模組子總成，隨後將額外玻璃層60定位於外部保護層上。

實例 實例1

玻璃中電荷之傳導主要由於回應於所施加電壓的離子造成。使用已建立的樣本製備議定及量測技術獲取第11圖中所示玻璃之體電導率(該體電導率為電阻率之倒數)。根據在ASTM D257中描述製備測試中的玻璃樣本，其中，將平坦樣本光製成經界定面積及厚度，隨後在相對的平坦表面上使金電極燃燒(fire)以形成平行板電容器。隨後對樣本進行電氣連接且置放於爐中，如ASTM C657所描述。使用阻抗頻譜分析儀量測平行板電極樣本之阻抗，且使用電阻率ρ(Ω．cm)之以下兩種描述計算電導率：(1)ρ=R．(A/t)，其中R為電阻(Ω)，且A及t分別為樣本之有效面積及厚度；以及(2)ρ=ρ₀．e^(-E _A ^/k _B ^T)，其中ρ₀為指前因子(Ω．cm)，E_A為活化能(eV)，k_B為波茲曼常數，且T為溫度(K)。

實例2

按照IEC 61215量測準則，在+600 V下執行濕漏測試且穩定化達2分鐘。模組之最小量測要求為40 MΩ．m²。

其中「SLG」為標準鹼石灰玻璃前片，且背片包含泰德拉(Tedlar)聚合物。由吾人之量測，鹼石灰玻璃(soda lime glass；SLG)/聚合物封裝通過IEC要求。所實施的PV模組封裝包含組成106之前片及背片玻璃片組成(表3)。所實施的PV模組封裝以較佳效能邊限>3個數量級通過。來自所實施的PV封裝之較高電阻部分地歸因於玻璃106相對SLG高3個數量級的電阻率。

實例3

經由濕熱測試對大量光伏模組測試電位誘發降級(「PID」)，以比較實施例之可靠性、效能及穩定性。將標準結晶Si模組設計用於包含來自結構1或者結構2的組件的所有元件(參見表4)。模組皆包含結晶Si電池、囊封塗層、前片及背片組件、框架墊圈、擠壓鋁框架、接線箱及接線箱黏接劑。

來自結構列表1的組件用以製造五種不同的PV模組：1)鹼石灰玻璃前片/聚合物背片；2)鹼石灰玻璃前片/鹼石灰玻璃背片；3)組成106前片/聚合物背片；4)組成106前片/鹼石灰玻璃背片；以及5)組成106前片/組成106背片。在無偏壓下(第12A圖)及在-1000 V偏壓下(第12B圖)執行濕熱量測達3000小時。如可在第13圖中看出，鹼石灰玻璃前片及背片迅速地屈服於嚴酷的測試條件。聚合物背托模組表現較佳，但仍在2000+小時處顯示顯著的降級。明顯地，所實施的具有低鈉玻璃組成的PV模組一直顯示很少降級至無降級直到3000小時。

表5顯示所實施的包含組成106及使用結構1組件的PV模組之功率、填充因子FF及串聯電阻R_s的百分比變化：

來自結構列表2的組件用以製造四種不同的PV模組：1)鹼石灰玻璃前片/聚合物背片；2)鹼石灰玻璃前片/鹼石灰玻璃背片；3)組成106前片/聚合物背片；以及4)組成106前片/組成106背片。在無偏壓下(第14A圖)及在-1000 V偏壓下(第14B圖)執行濕熱量測達3000小時。此等測試之結果類似於使用結構1組件的彼等測試結果。此外，如可在第15圖中看出，鹼石灰玻璃前片及背片在嚴酷的測試條件下顯示顯著的降級。聚合物背托模組表現較佳，但仍在2500+小時處顯示顯著的降級。明顯地，所實施的具有低鈉玻璃組成的PV模組一直顯示很少降級至無降級直到3000小時。

在已詳細地且參閱本揭示案之特定實施例描述本揭示案之標的，應注意到，甚至在特定元件圖示於隨附本描述的圖式中之每一圖式中的情況下，本文所揭示的各種細節亦不應視為暗示此等細節係關於作為本文描述的各種實施例之基本組件的元件。相反地，附加於此的申請專利範圍應視為本揭示案之寬度及本文描述的各種發明之相應範疇的唯一表示。此外，應顯而易見的是，在不脫離附加申請專利範圍中定義的本發明之範疇的情況下修改及變化是可行的。更特定言之，儘管本揭示案之一些態樣在本文識別為較佳或尤其有利的，但所主張的發明及揭示內容不限於此等態樣。

10‧‧‧保護玻璃層

11‧‧‧玻璃片

1A‧‧‧底部玻璃片

12‧‧‧聚合物背片

14‧‧‧金屬框架

16‧‧‧矽晶圓/光伏晶圓

16'‧‧‧薄膜PV結構

17‧‧‧薄膜

18‧‧‧邊緣密封

20‧‧‧囊封層

22‧‧‧電接觸件

24‧‧‧線

25‧‧‧活性區域

26‧‧‧線

28‧‧‧線

30‧‧‧線

32‧‧‧電接觸件

34‧‧‧PV模組

36‧‧‧接地電位

38‧‧‧電位

40‧‧‧第一外部保護層

41‧‧‧電位

42‧‧‧反相器

44‧‧‧AC輸出

50‧‧‧第二外部保護層

60‧‧‧額外玻璃層

100‧‧‧封裝

101‧‧‧封裝

400‧‧‧光伏模組

401‧‧‧光伏模組

500‧‧‧特徵

501‧‧‧特徵

800‧‧‧光伏模組

900‧‧‧方法

1000‧‧‧光伏模組

結合以下圖式閱讀時，可更好地理解一些實施例之以下詳細描述，其中用相同元件符號指示相同結構，且在該等圖式中：第1A圖及第1B圖分別圖示晶圓式模組及薄膜模組之習知橫截面示意圖。

第2圖為改良所產生的電力及減小所產生的LCOE或$/kwh之途徑。

第3圖圖示50年內在1%及2%的降級速率下的模組效率。

第4A圖及第4B圖為基於專用玻璃的晶圓式(左)模組及薄膜(右)模組的實施例的橫截面示意圖。

第5A圖及第5B圖為晶圓式PV模組與薄膜PV模組兩者的全玻璃氣密封裝的橫截面。

第6圖為圖示拉線至光伏模組邊緣以連接至接線箱的接觸件的示意圖。

第7圖為圖示串聯連接至反相器的多個模組的示意圖。

第8圖為根據本揭示案之一個實施例的光伏模組之示意圖。

第9圖為根據本揭示案之一個實施例的光伏模組製程之示意圖。

第10圖為根據本揭示案之替代性實施例的光伏模組之示意圖。

第11圖為體電導率相對溫度之曲線圖。

第12A圖及第12B圖圖示具有各種覆蓋材料的某些光伏模組(稱為「結構1」)之效能降級。該等圖圖示無偏壓下(第12A圖)及-1000 V偏壓下(第12B圖)的光伏模組。

第13圖提供形象地圖示在第12B圖中繪成曲線的光伏模組效能的一系列影像。

第14A圖及第14B圖圖示具有各種覆蓋材料的某些光伏模組(稱為「結構2」)之效能降級。該等圖圖示無偏壓下(第14A圖)及-1000 V偏壓下(第14B圖)的光伏模組。

第15圖提供形象地圖示在第14B圖中繪成曲線的光伏模組效能的一系列影像。

11‧‧‧玻璃片

16‧‧‧矽晶圓/光伏晶圓

18‧‧‧邊緣密封

500‧‧‧特徵

Claims

一種光伏模組，該光伏模組包含：一第一外部保護層，該第一外部保護層包含一玻璃片；一第二外部保護層，該第二外部保護層包含一玻璃片；以及至少一個結晶矽太陽能電池晶圓，該至少一個結晶矽太陽能電池晶圓介於該第一外部保護層與該第二外部保護層之間；其中該等玻璃片之至少一者的組成包含：
且其中該光伏模組展示下列至少一種特性：(i)當根據IEC 61215量測準則測試濕漏電流時，該光伏模組展示大於近似400MΩ．m²之一絕緣電阻值；(ii)當曝露於按照IEC 61215濕熱標準的85℃/85%濕度及-1kV偏壓應力近似2500小時時，展示小於10%的輸出功率降級； (iii)當曝露於按照IEC 61215濕熱標準的85℃/85%濕度及-1kV偏壓應力近似2500小時時，展示小於10%的填充因子降級；(iv)當曝露於按照IEC 61215濕熱標準的85℃/85%濕度及-1kV偏壓應力近似2500小時時，展示小於10%的串聯電阻增加。
如請求項1所述之模組，其中當根據該等IEC 61215量測準則測試該濕漏電流時，該模組展示大於4000MΩ．m²之一絕緣電阻值。
如請求項1所述之模組，該模組進一步包含沿著邊緣且介於該第一外部保護層與該第二外部保護層之間的一密封，以形成包含該至少一個結晶矽太陽能電池晶圓之一實質上密封腔。
如請求項1所述之模組，其中該等玻璃片具有自約0.2mm^-1至約0.9mm^-1之一β-OH值。
如請求項1所述之模組，其中該等玻璃片中的至少一個玻璃片具有≦20Å的一平均表面粗糙度(R_a)，其中該玻璃片未被拋光。
如請求項1所述之模組，其中該等玻璃基板中之至少一個玻璃基板具有低於3mm的一厚度，且該玻璃基板具有小於0.5微米/cm²的一曲率變形W，該曲率變形W藉由方程式W=D/L²描述，其中D為玻璃基板以μm計的最大曲率，且L為玻璃基板以cm計的對角線長度。
如請求項1所述之模組，其中至少一個玻璃片具有1.8 mm或更小的一厚度。
如請求項7所述之模組，其中該等玻璃片中之至少一個玻璃片具有0.5mm或更小的一厚度。
如請求項8所述之模組，其中具有0.5mm或更小的一厚度之該玻璃片能夠在捲軸式的條件下被處理。
如請求項7所述之模組，該模組進一步包含一含有Na之結構玻璃片，該含有Na之結構玻璃片具有大於1.5mm的一厚度。
如請求項1所述之模組，該模組進一步包含>0-1重量%的CeO₂、Fe₂O₃或TiO₂。
如請求項1所述之模組，其中當曝露於按照IEC 61215濕熱標準的85℃/85%濕度及-1kV偏壓應力近似2500小時時，該模組展示小於5%的輸出功率降級。
如請求項1所述之模組，其中當曝露於按照IEC 61215濕熱標準的85℃/85%濕度及-1kV偏壓應力近似2500小時時，該模組展示小於5%的填充因子降級。
如請求項1所述之模組，其中當曝露於按照IEC 61215濕熱標準的85℃/85%濕度及-1kV偏壓應力近似2500小時時，該模組展示小於5%的串聯電阻增加。