[发明专利]用于包封挠性片材边缘的改进方法

说明书

本发明是在由能源部决标的合同DE-FC36-07G01754下，利用美国政府的支持进行的。美国政府在本发明中具有确定的权利。

优先权要求

本申请要求美国临时申请61/050,341(2008年5月05日提交)的提交日的权益，该美国临时申请的内容通过引用以其整体结合在此。

发明领域

本发明涉及一种用于包封挠性片材边缘的改进方法，更具体地通过经由再注塑工艺(over molding porcess)包封挠性片材的改进方法。

背景

通常，这些年来改进挠性片材边缘的包封的尝试采取了许多形式。具有特别意义的一种挠性片材是光电池组件。这些光电(“PV”)池组件通常开始于层压体，其中用二次方法连接另外的特征(features)，以形成光电器件。典型地，整个PV池组件或者被密封在盒内，或者被结合到框架上。优选的是，至少保护PV池组件的边缘不受环境条件如水分或其它物理条件如机械负载(例如风，碎片等)。

对于用于放置在建筑物结构体上的PV器件(例如屋顶板或正面，有时称为建筑物集成光电池(building integrated photovoltaics)“BIPV”)中的PV池组件，也可能重要的是保持PV器件的几何形状和尺寸在一定范围内。在BIPV的情况下，如果PV器件模拟这些现有材料，它们可以与现有屋面材料最佳地起作用。在BIPV木瓦(shingle)的情况下，其将理想地在厚度、适应屋顶板能力的方面匹配。

将前述这些特征和特性(traits)组合成器件存在挑战。一种集成这些特征的预期方法是采用注塑工艺将PV池组件再注塑。此方法在用于对于太阳能(solar)常见的PV池体系(层压体)时具有其自身的挑战。期望保持再注塑区域尽可能小，从而使PV模块的非活化区域最小化。对于非活化区域期望的小面积存在对层压体结构的粘合和连接的挑战。为了获得最小的非活化区域，期望在层压体的两侧都进行模塑以提高粘结面积，环境保护和机械保护。然而，现有的用于再注塑的注塑原理强调层压体应当相对于模具空腔，使得高压工艺不将层压体移动到不适宜的位置，在这种情况下，使用常规方法，仅有层压体结构的单侧将与再注塑材料结合。

此困难在模拟常规挠性木瓦的挠性层压体的情况下进一步复杂。在挠性层压体的两侧上注塑通常用位置特征完成。用这些特征牢固保持层压体使得聚合物的压力不能将其移动。熔融聚合物的较高压力将起到迫使层压体到达空腔壁中的一个的作用。这是由于通常所称作的“喷泉(fountain)”流。喷泉流描述聚合物流如何在模具空腔的中心处最大，在空腔壁处有小的流或没有流。随着流进入模具的未填充区域，流在“喷泉”中分流，使得流的一半朝向相应壁中的每一个移动。在壁处，聚合物不流动，而是由于较低的金属温度冻结。通过此过程，控制挠性嵌件的大部分嵌件模塑，并且这导致迫使挠性层压体到达空腔壁中的一个。

由于此原因，通常期望在加工中在模具的一侧上具有层压体嵌件。如果没有这样，将需要足够刚性的定位针或导向器。对于结合强度和层压体边缘密封，如果聚合物在层压体的两侧上，则可以实现更大的效能。

进一步结合此问题，通常期望产品在背面是平坦的，使得其可以密封到屋顶板上，如同使用常规木瓦的情况。这提示所有再注塑都应当仅在木瓦的顶面上。木瓦的这一侧通常覆盖有低表面能材料，如ETFE或玻璃。需要此低表面能材料以防止阻碍阳光并且降低器件的功率的灰尘和水分污垢。这些相同的防污特性使得非常难以将可注塑材料与顶面结合。这还导致由于添加粘结层(tie-layers)的表面积效率降低和它们的耐性降低。将更加期望的是通过利用在器件的非活化侧上的表面积获得合适的结合强度和包封。

通过在器件的两侧上使用再注塑工艺，可以得到改善的结合强度和边缘密封，而不牺牲活性PV面积。然后可以使用注塑工艺，通过提供用于将BIPV相对于其它屋顶构件定位的装置和包封电子器件使得常规连接器，引线，接线盒，和二极管可以作为集成组件结合在器件中，进一步改善器件的功能性。

问题是开发再注塑工艺，其在层压PV池组件的两侧上安置热塑体，以密封和保护电池边缘，(不迫使层压体到达模具的边缘)并且不需要使用针或导向器将层压体悬吊在工具腔的中央。在一些情况下，优选该方法制备在器件的背侧(屋顶侧)上平坦的PV器件，从而需要层压体在模具空腔中偏移中心。

尽管上述部分集中于PV池和PV器件，但预期以下描述的本发明可用于可能需要包封的任何挠性片材(单层或多层)。