[发明专利]包括乙烯共聚物包封片材的太阳能电池模块

说明书

发明领域

本发明涉及包括由乙烯共聚物形成的聚合包封片材的太阳能电池模块。

发明背景

由于太阳能电池可提供可持续能源，因此其使用范围正在迅速扩大。根据所采用的光吸收材料，太阳能电池通常可分为两种，即块状或基于晶片的太阳能电池和薄膜太阳能电池。

单晶硅(c-Si)、多晶硅(poly-Si或mc-Si)和带状硅是用来形成较为传统的基于晶片的太阳能电池的最常用材料。源自基于晶片的太阳能电池的太阳能电池模块通常包括焊接在一起的一系列自承晶片(或电池)。这些晶片通常具有介于约180μm和约240μm之间的厚度。此类太阳能电池板称为太阳能电池层，并且其可进一步包括电线，诸如连接各个电池单元的交叉带状线和一端连接至电池而另一端伸出模块的汇流条。接着还可以将太阳能电池层层压到一个或多个包封层和一个或多个保护层，以形成可以使用至少20年的耐候性模块。一般来讲，按照从前朝阳面到后非朝阳面的位置顺序，源自基于晶片的太阳能电池的太阳能电池模块包括：(1)入射层(前板)，(2)前包封层，(3)太阳能电池层，(4)后包封层；以及(5)背衬层(后板)。在这类模块中，重要的是，设置在太阳能电池层的朝阳面(即入射层和前包封层)的材料具有良好的透明性以允许足够的日光到达太阳能电池。此外，一些模块可包括双面太阳能电池，该模块的太阳能电池可通过接收直射到其朝阳面上的日光和通过接收反射回其非朝阳面上的日光产生电能。在这类模块中，重要的是，太阳能电池层周围的所有材料具有充分的透明性。

日益重要的可供选择的薄膜太阳能电池由通常由包括非晶硅(a-Si)、微晶硅(μc-Si)、碲化镉(CdTe)、铜铟硒化物(CuInSe₂或CIS)、铜铟/镓二硒化物(CuIn_xGa_(1-x)Se₂或CIGS)、吸光染料、以及有机半导体的材料形成。举例而言，薄膜太阳能电池公开于例如美国专利5,507,881、5,512,107、5,948,176、5,994,163、6,040,521、6,137,048和6,258,620以及美国专利公布2007/0298590、2007/0281090、2007/0240759、2007/0232057、2007/0238285、2007/0227578、2007/0209699和2007/0079866。通过将半导体层沉积到由玻璃或柔性膜形成的覆板或基板上来制备通常厚度小于2μm的薄膜太阳能电池。制造过程通常包括激光划片工序，该工序能够使相邻的电池直接相互串联，而不需要在电池之间进行进一步焊料连接。与晶片电池一样，太阳能电池层还可包括诸如交叉带状线和汇流条的电线。同样地，再将薄膜太阳能电池层压到其他包封层和保护层上以制备耐候性和耐环境性模块。根据进行多层沉积的顺序，可将薄膜太阳能电池沉积到在最终模块中最终用作入射层的覆板上，或者可将电池沉积到在最终模块中最终用作背衬层的基板上。因此，源自薄膜太阳能电池的太阳能电池模块可具有两类构造中的一种。按照从前朝阳面到后非朝阳面的位置顺序，第一类构造包括：(1)太阳能电池层，其包括覆板和沉积在覆板的非朝阳面上的一层薄膜太阳能电池，(2)(后)包封层，和(3)背衬层。按照从前朝阳面到后非朝阳面的位置顺序，第二类构造可包括：(1)入射层，(2)(前)包封层，(3)太阳能电池层，其包括沉积到基板的朝阳面上的一个或多个薄膜太阳能电池层。

用于太阳能电池模块中的包封层被设计用于包封和保护易碎的太阳能电池。用于太阳能电池包封层的合适的聚合物材料通常具有以下特性的组合，诸如高抗冲击性、高耐穿透性、良好的耐紫外线(UV)性、良好的长期热稳定性、对玻璃和其他刚性聚合物片材具有足够的粘附强度、高防潮性以及良好的长期耐侯性。目前，乙烯/乙酸乙烯酯共聚物仍然是业内应用最广泛的包封材料。

当太阳能电池模块用于本领域时，已发现如果包封片材和其邻近层未密封严密，则水分易于进入模块并导致分层。仍然需要开发一种包封材料，其对邻近层的附着力极佳，并从而改善太阳能电池模块的耐侯性。在薄膜太阳能电池产业中情况更是如此，这是因为绕模块周边边缘提供额外的边缘密封引入了成本和工艺问题。

发明概述