[发明专利]包括使用具有低结块趋势的某种聚(乙烯醇缩丁醛)/薄膜双层封装层的太阳能电池及其简化的制备方法

说明书

发明领域

本发明涉及包括含有无结块聚(乙烯醇缩丁醛)的双层片材的太阳能电池模块。

发明背景

作为一种可再生的能源，太阳能电池模块的应用范围正迅速扩大。随着太阳能电池模块或层压体变得日益复杂，对具有增强功能的封装材料的需求也不断增加。太阳能电池是将光能转变为电能的装置。太阳能电池模块的典型或常规构造从顶部、或入射层(即，首先接触光的层)到底片(离入射层最远的层)由至少5个结构层组成：(1)入射层；(2)前片封装层；(3)太阳能电池层；(4)底片封装层；和(5)底片。入射层的作用是提供允许日光进入太阳能电池模块的透明保护窗口。入射层通常为玻璃板或聚合物薄膜(例如含氟聚合物或聚酯薄膜)，但也可以设想为是可完全透过日光的任何材料。

太阳能电池模块的封装层被设计用于封装和保护易碎的太阳能电池层。一般来讲，太阳能电池模块将包含夹在太阳能电池层周围的至少两个封装层。前片封装层的光学特性必须使得光能够有效地被透射至太阳能电池层。多年以来，已经开发出用于制备层压的太阳能电池产品的多种聚合物薄膜和片材。一般来讲，这些聚合物薄膜和片材必须具有多种特性的组合，所述特性包括很高的光学清晰度、低雾度、高抗冲击性、减震性、优异的耐紫外线性能、良好的长期热稳定性、与玻璃及其他太阳能电池层压层之间的优异粘合力、低紫外线透射率、低吸潮性、高防潮性和优异的长期耐侯性。广泛使用的封装材料包括基于下列物质的络合的多组分组合物：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、离聚物、聚(乙烯醇缩丁醛)(PVB)、α-烯烃与α，β-烯键不饱和羧酸的酸性共聚物、衍生自α-烯烃与α，β-烯键不饱和羧酸的部分或完全中和的酸性共聚物的离聚物、聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(如茂金属催化的线性低密度聚乙烯)、聚烯烃嵌段弹性体、乙烯-丙烯酸酯共聚物(如乙烯-丙烯酸甲酯共聚物和乙烯-丙烯酸丁酯共聚物)、硅氧烷弹性体、环氧树脂等。

例如，以下文献公开了聚(乙烯醇缩丁醛)在形成太阳能电池封装层时的用途：美国专利3,957,537、4,249,958、4,321,418、5,508,205、5,582,653、5,728,230、6,075,202、6,288,323、6,288,326、6,538,192、6,777,610、6,822,157、6,940,008；美国专利申请2004/0191422和2005/0284516；欧洲专利EP 0 343 628、EP 0 631 328、EP 1 005 096和EP 1 054 456。

然而，由于聚(乙烯醇缩丁醛)片材在环境温度下极其柔软并具有粘着性，在运输和储存过程中需要冷冻，因此在太阳能电池模块内使用聚(乙烯醇缩丁醛)片材一直非常复杂。此外，由于随着温度升高，塑化的聚(乙烯醇缩丁醛)片材的粘着性会增加，并且其向玻璃的滑动性能变差，因此往往损害其可加工性和可使用性。为了改善这种趋势并抑制潮解性，工作场所的温度必须保持在约20℃。并且在实践中，当把塑化的聚(乙烯醇缩丁醛)片材用作两片玻璃之间的夹层时，需要采用两步粘结法来制备层压体(参见例如欧洲专利EP 0 145 928第2页第30行)。

包括聚(乙烯醇缩丁醛)亚层的双层层压体已经用于玻璃装配业，并且可以商品名SpallShield从E.I.du Pont de Nemours andCompany(DuPont)，Wilmington，Delaware商购获得。通常将这种双层层压体直接施加到玻璃表面上，以制成防破坏和防盗玻璃，更具体地讲是为了防止玻璃碎裂，即防止玻璃板尤其是钢化的玻璃板破裂时锋利的玻璃碎片朝受冲击的相反侧四处飞溅。包括此类结构的玻璃制品在例如下列专利中有所公开：美国专利3,781,184、3,900,673、4,059,469、4,072,779、4,242,403、4,469,743、4,543,283、4,832,782、4,834,829、4,925,737、4,952,457、5,028,287、5,069,942、5,082.515、5,188,692、5,250,146、5,356,745、5,393,365、5,415,942、5,501,910、5,567,529、5,631,089、5,698,053、5,763,089、5,965,853、以及美国专利申请2005/0129954。