[发明专利]太阳能电池模组的制造

说明书

技术领域

本发明涉及通过将太阳能电池阵列用树脂封装来制造太阳能电池模组的方法。

背景技术

为提供具有提高的转化效率和20-30年或更久的长期的可靠性的太阳能电池模组，现有技术中做出了许多关于封装剂的报道和提案。从效率提高的观点出发，报道了有机硅材料，因在约300-400nm波长的透光性，其与当前是封装剂主流的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)相比，内部量子效率较优(例如参见非专利文献1)。事实上，将使用EVA和有机硅材料作为封装剂的太阳能电池模组的输出功率比较的实验已有报道(例如参见非专利文献2)。从长期可靠性的观点出发，报道过使用有机硅作为封装剂的模组甚至在29年的户外暴露后仅经历低至-0.22％/年的最大功率的百分比劣化(例如参见非专利文献3)。

最初，在制造用于宇宙航空器的太阳能电池模组的20世纪70年代的早期，已经实施有机硅材料作为封装剂的使用。历史上，在制造地上应用的太阳能电池模组的阶段，用EVA代替有机硅材料，因为有机硅材料具有包括材料成本和封装的可操作性的显著的问题，而EVA并不昂贵并且以膜形式提供。近年来，再次强调太阳能电池的效率提高和长期可靠性。因此，有机硅材料作为封装剂的性质，如低模量、高透明性和耐候性被再次认为是有价值的。新近提出了几种使用有机硅材料的封装方法。

关于有机硅片材的使用，例如，专利文献1公开了使用有机聚硅氧烷系热熔材料的片材的封装。然而，难以将聚硅氧烷加工成片材同时保持高透明性。将聚硅氧烷成型为大约1mm厚度的片材时，例如，由于材料的“脆性”，仅特定的成型技术如铸塑或模压可应用。这种成型技术不适合大规模生产。专利文献2提出了由聚硅氧烷-脲系共聚物制成热塑性有机硅片材。该共聚物可能在短波长侧的透明性、以及共聚物制备需要的更多成本上劣于聚硅氧烷。

关于液态有机硅材料的使用，专利文献3公开了使用多臂机器人将相互连接的太阳能电池设置在基体上涂布的液态有机硅材料之上或之中。接着将液态有机硅材料固化，由此实现未裹挟气泡的封装。此外，专利文献4提出，将太阳能电池放置在真空中，并且使用具有移动板的电池压机(cell press)将部件压缩，由此实现未裹挟气泡的封装。由于这些方法的任意一种与常规太阳能电池封装方法区别显著，因此存在着不能使用现有的规模生产系统的可能性。

另一种已知封装方法是通过用有机硅组合物涂布两块玻璃板，在真空中将太阳能电池阵列夹置于涂布的玻璃板之间，并将组合体加热以固化。然而，涂布有机硅组合物、重叠涂层以及固化的工艺具有几个问题。因为有机硅组合物粘度低，如果将涂布表面垂直朝下，涂层将流动，导致涂层厚度变化。因此，涂布和固化处理必须在水平压板上进行，并且规模制造中使用的装置变成大尺寸。当涂层在固化后朝下时，抑制涂层流动。但是，一旦有机硅组合物涂层固化，它们即使重叠也不会粘结一起。最终，需要在真空中分配有机硅组合物和引入大尺寸装置。

因为上述提到的工艺复杂性，将有机硅材料应用到太阳能电池模组的规模生产从而利用有机硅材料的低模量的尝试没有进一步的发展。

引用文献列表

专利文献1:JP-A 2009-515365(US 20080276983)

专利文献2:JP-A 2010-505670

专利文献3:JP-A 2007-527109

专利文献4:JP-A 2011-514680(US 20110061724)

非专利文献1:S.Ohl，G.Hahn，Increased internal quantum efficiency of encapsulated solar cell by using two-component silicone as encapsulant material，Proc.23rd，EU PVSEC，Valencia(2008).pp.2693-2697

非专利文献2:Barry Ketola，Chris Shirk，Phillip Griffith，Gabriela Bunea，Demonstration of the benefits of silicone encapsulation of PV modules in a large scale outdoor array，Dow Corning Corporation