专利名称：具有聚合物垫的光伏器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及具有聚合物垫的光伏器件以及制造具有聚合物垫的光伏器件的方法。
背景技术：
光伏器件将太阳能转变成电能。已知的光伏器件使用密封剂和厚的背衬材料提供电绝缘、物理完整性、抗穿刺性、抗切割性、长期耐用性和可靠性。然而，尽管存在已知的光伏器件，但对于具有能够提供改进的电绝缘、物理完整性、抗穿刺性、抗切割性、长期耐用性和可靠性的背衬层的光伏器件，仍存在着需求和期待。发明概述本发明涉及具有聚合物垫的光伏器件以及制造具有聚合物垫的光伏器件的方法。 本发明包括带有背衬层的光伏器件，所述背衬层具有良好的电绝缘、物理完整性、抗穿刺性、抗切割性、长期耐用性和可靠性。根据第一个实施方案，本发明包括用于将太阳能转变成电的光伏器件。所述光伏器件包括用于接收太阳能的透明层和置于透明层下方的至少一块光伏电池。所述光伏器件还包括置于所述至少一块光伏电池下方的聚合物垫，以及置于聚合物垫下方的背板。所述光伏器件还包括粘合透明层、所述至少一块光伏电池、聚合物垫和背板的密封剂。根据第二个实施方案，本发明包括用于制造光伏器件的方法。方法包括提供透明层的步骤，和将第一片密封剂置于透明层的至少一部分上的步骤。方法还包括将至少一块光伏电池置于第一片密封剂材料上的步骤，和将聚合物垫置于所述至少一块光伏电池上的步骤。方法还包括将第二片密封剂置于所述至少一块光伏电池上的步骤，和将背板置于第二片密封剂材料上的步骤。方法还包括将光伏器件层合足够的时间和足够的温度以充分粘合所述第一片与第二片的步骤。
合并在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图，说明了本发明的实施方案， 并与描述一起，用于解释本发明的特点、优点和原理。在图中图1显示了一个实施方案的光伏器件的示意性侧视分解截面图；图2显示了一个实施方案的织造材料；图3显示了一个实施方案的非织材料；图4显示了一个实施方案的模塑材料；
图5显示了一个实施方案的热粘合结构；图6显示了一个实施方案的物理缠结结构；图7显示了一个实施方案的化学交联结构；图8显示了一个实施方案的剥离强度的图；图9显示了一个实施方案的湿绝缘电阻的图；图10显示了一个实施方案的干绝缘电阻的图；图11显示了一个实施方案的功率变化的图；图12显示了一个实施方案的占空因数变化的图；图13显示了一个实施方案的开路电压变化的图；以及图14显示了一个实施方案的短路电流变化的图。详细描述本发明涉及具有聚合物垫的光伏器件和制造具有聚合物垫的光伏器件的方法。为了确保光伏器件的可靠性，即使在温度升高和/或湿度增加的条件下也应维持密封剂与背板之间的粘附强度。高粘附强度能够阻止长期环境攻击，并提高光伏器的耐久性以及可靠性。为了增加粘附强度，可以在密封剂和/或背板两者中使用底涂剂或粘附促进剂。粘附促进剂或偶联剂可以是具有不同官能团的任何适合的反应性分子，例如有机硅烷。例如，Y"甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷可用作密封剂的粘附促进剂，缩水甘油醚氧基硅烷可以用作背板的粘附促进剂。密封剂与背板之间的粘附可以受到粘附促进剂反应性的影响。在光伏器件层合过程中，Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的烯烃末端能够与乙烯-乙酸乙烯酯(密封剂)缠结，因为乙烯-乙酸乙烯酯包括聚烯烃部分。硅烷部分能够被水解并与外表面例如背板反应。一种增强材料可以包括主体玻璃纤维以及乙烯-乙酸乙烯酯和粘合剂材料例如聚乙烯醇。粘合剂材料的适合水平可以是以质量计约8%。富含羟基的粘合剂材料能够与密封剂中的粘附促进剂预先反应。粘合剂材料与粘附促进剂的反应能够消耗粘附促进剂， 并能降低密封剂与背板之间的粘合强度。不受操作理论的限制，在有机硅烷存在下，不含粘合剂材料的增强材料、特别是不含羟基的增强材料，由于例如可用于粘合的粘附促进剂的量更大，因此能够提供密封剂与背板之间的粘合强度增加。根据一个实施方案，本发明可以包括用于光伏器件的100%的非织聚酯垫。因为聚酯垫不含亲水性粘合剂材料，因此与具有粘合剂材料的器件相比，可以提高密封剂和背板两者中的硅烷的效能。当密封剂与背板之间的粘附增加时，光伏器件的可靠性也增加。此外，光伏器件由于不存在粘合剂材料可以较少发黄，并具有改进的机械性质、改进的湿绝缘电阻、容易制造等等。图1显示了根据一个实施方案的光伏器件10在例如组装期间的示意性侧视分解截面图。光伏器件10包括透明层12以及位于透明层12下方的多块光伏电池14。光伏器件10包括位于多块光伏电池14下方的聚合物垫16。光伏器件10包括位于聚合物垫16下方的背板18。密封剂20将例如包括透明层12、多块光伏电池14、聚合物垫16和背板18的光伏器件10粘合或层合在一起。密封剂20包括透明层12与多块光伏电池14之间的第一片或第一层密封剂22。密封剂20包括聚合物垫16与背板18之间的第二片或第二层密封剂24。在备选方案中，第二片密封剂M可以在多块光伏电池14与聚合物垫16之间。任选地，光伏器件10可以包括未显示的其他密封剂20层。在层合后，密封剂20可能遍及光伏器件10的部件和/或在其周围流动和/或熔接，例如不再形成如图1中所示的分离的和 /或分立的层。图2显示了一个实施方案的织造材料观。织造材料观包括以至少总体有序的模式排列的大量纤维。经线和/或纬线的任何适合的组合都能形成织造材料观。图3显示了一个实施方案的非织材料30。非织材料30包括以至少总体无序、随机和/或混乱的模式排列的具有任何适合长度的一个或多个纤维。任选地和/或附加地，非织材料30可以包括印花图案，例如图3中所示的菱形。图4显示了一个实施方案的模塑材料32。模塑材料32可以包括洞、正方形、矩形、 穿孔、孔隙、凹窝和/或任何大小和/或形状适合的其他。模塑部件可以来自于任何适合的塑料模塑方法，例如压塑、注塑、浇塑、吹塑等。图5显示了一个实施方案的热粘合结构34。热粘合结构34可以通过将纤维的至少一部分升温至和/或高于软化点温度来形成。纤维可以使用具有不同熔点或软化点的组分来形成。图6显示了一个实施方案的物理缠结结构36。物理缠结结构36可以通过一个或多个纤维的扭转、卷绕等来形成。图7显示了一个实施方案的化学交联结构38。交联结构38可以通过将任何适合的交联剂在一个或多个纤维之间进行反应来形成。光伏器件可以将太阳能或其他适合的光子源转变成电。光伏器件广义上可以包括无定形硅、单晶硅、多晶硅、近多晶硅、几何多晶硅、碲化镉、铜铟镓(二)硒化物、其他适合的光伏材料等。取决于例如构造技术和/或制造材料，光伏器件可以是至少总体刚性的和 /或至少总体柔性的。光伏器件可以包括太阳能板、太阳能模块、太阳能阵列等。太阳能广义上是指电磁波谱的任何适合部分，例如红外线、可见光、紫外线等。太阳能可以来自于任何适合的来源，例如恒星和/或太阳。根据一个实施方案，本发明可以包括用于将太阳能转变成电的光伏器件。所述光伏器件可以包括用于接收太阳能的透明层和置于透明层下方的至少一块光伏电池。所述光伏器件可以包括置于所述至少一块光伏电池下方的聚合物垫，以及置于聚合物垫下方的背板。所述光伏器件可以包括将透明层、所述至少一块光伏电池、聚合物垫和背板粘合和/或层合在一起的密封剂。透明层广义上是指能够通过和/或透过至少一部分来自电磁波谱的输入辐射的材料。根据一个实施方案，透明层能够通过与透明层的表面接触的至少约60%的太阳能、与透明层的表面接触的至少约80%的太阳能、与透明层的表面接触的至少约90%的太阳能等。透明层可以包括任何适合的涂料和/或添加剂，例如抗反射涂料、过滤紫外线的添加剂寸。透明层可以包括任何适合的大小、形状和/或材料。根据一个实施方案，透明层包括聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、玻璃等。透明层可以是例如刚性和/或柔性的。理想地，透明层包括能够接收太阳能、例如至少总体朝着太阳取向的光伏器件表面。至少一个广义上是指一个以上，例如至少约2、至少约10、至少约20、至少约50、至少约100个等。光伏电池广义上是指用于将光子转变成电力的任何适合装置，例如硅太阳能电池等。光伏电池可以取任何适合的构型排列，例如并联和/或串联，以产生所需电压水平和/ 或所需电流。光伏器件可以包括任何适合数量的光伏电池，例如至少约1、至少约10、至少约36、至少约72、至少约144、至少约250、至少约500等。布置广义上是指放置在位和/或安置成例如总体上彼此物理邻近。相对于彼此布置的物项可以具有直接的相互物理接触，具有间接的相互物理接触等。根据一个实施方案， 相对于彼此布置的物项可以在其间具有居间材料。下方广义上是指在之下或在下面，并且当在权利要求书的情形中使用时，能够提供物项和/或层彼此之间的相对位置。材料的相对位置可以在制造等过程中使用，但是在安装好的光伏器件中材料的最终位置可以不同。例如，为了易于制造，在组装光伏器件时可以将透明层用作底层或第一层，将其他材料放置在透明层上。但是在完成和/或安装后，透明层变成顶层，例如朝向太阳。垫广义上是指用于为光伏器件提供至少一部分结构、电和/或机械性质的材料。 垫可以包括任何适合的制造和/或形成方法，例如铸造垫、模塑垫、吹制垫、挤出垫、纺纱垫、纺织垫、非织垫、编织垫、毡制垫、针织垫、缠结垫等。垫可以具有任何适合的尺寸、形状和/或颜色。在备选方案中，垫可以具有分层结构，例如具有一个以上材料层。分层结构可以将垫和背板包括在例如单一部件中。可以在光伏器件中使用任何适合的层合制品，例如粘合剂粘合的层合制品、颈粘合的(neclcbonded)层合制品、缝合的层合制品、拉伸粘合的层合制品、热粘合的层合制品等。聚合物广义上是指任何适合的天然、合成的相对高分子量的化合物和/或其组合，其典型地但不是必需包括一个或多个重复单元。聚合物材料的类型可以包括但不限于下列类型和下列类型的组合(1)聚烯烃，例如聚乙烯、聚丙烯、乙烯和丙烯共聚物、聚乙烯离聚物、乙烯和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、交联的聚乙烯等；(2)聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯等；(3)聚酰胺，例如尼龙等；(4)丙烯酸酯，例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯等；(5)弹性体，例如热塑性聚氨酯、聚丁二烯、有机硅、聚异戊二烯、天然橡胶等；(6)含氟聚合物，例如聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、聚四氟乙烯等；(7)生物可降解聚合物，例如聚乳酸、聚羟基丁酸酯、聚羟基烷酸酯等；(8)乙烯基聚合物，例如聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚苯乙烯等；(9)聚砜，例如聚醚砜、聚芳基砜、聚苯基砜等；(10)芳香族聚酯液晶聚合物等；(11)聚醚，例如聚乙二醇等；
(12)聚酰亚胺，例如聚G，4'-氧基二亚苯基-均苯四酰亚胺)等；(13)聚氨酯，例如通过聚异氰酸酯与多元醇之间的反应形成的含有氨基甲酸连键的聚氨酯等；以及(14)其他，例如酚醛树脂、各种各样的热塑性树脂、热固性树脂、塑性材料和/或任何其他适合的链状分子。理想地，聚合物材料包括适合的热、机械、化学和/或电学性质。聚合物材料可以包括适合的填充材料和/或纤维，从而改进性能。背板广义上是指用于光伏器件与透明层相反的一侧上的至少一部分层或覆盖物的化合物或材料。背板可以是片、薄膜、膜等。背板可以是柔性的和/或刚性的。背板可以包括任何适合的材料。理想地，背板包括适合的介电性质，从而防止光伏器件的短路和/或允许其可靠运行。背板也可以提供防止或抵抗水或湿气进入光伏器件。根据一个实施方案， 背板可以包括聚酯片材，例如任选具有硅烷粘附促进剂的聚对苯二甲酸乙二酯。密封剂广义上是指用于将光伏器件的至少一部分部件层合、融合、粘附、贴连、胶粘、密封、填缝、粘合、熔接、连接等的化合物或材料。密封剂可以将透明层、所述至少一块光伏电池、聚合物垫、背板等粘合或层合成总体上一体的装置。密封剂可以包括任何适合的材料或化合物，例如乙烯-乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸甲酯、乙烯-乙酸丁酯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、有机硅、聚氨酯、热塑性烯烃、离聚物、丙烯酸系树脂、聚乙烯醇缩丁醛等。任选地，密封剂可以包括粘附促进剂，例如硅烷材料。光伏器件可以包括任何适合的密封剂材料层和/或安排。例如，单个密封剂层可以为包括透明层、所述至少一块光伏电池、聚合物垫、背板等的整个光伏器件提供足够的层合。理想地、但不是必需地，密封剂材料在层合过程中流动到材料周围和/或遍及材料，可从而允许密封剂接触在层合之前不存在固体密封剂片的材料之间的区域。在备选方案中，可以将第一片密封剂置于透明层与所述至少一块光伏电池之间， 并可以将第二片密封剂置于聚合物垫与背板之间。用于光伏器件的密封剂层的其他配置和 /或位置，也在本发明的范围之内。粘合广义上是指使用例如物理力、化学力、机械力等连接或固定。适合的化学力可以包括强力和/或弱力，例如离子键、共价键、氢键、范德华力等。根据一个实施方案，粘合包括官能团、例如粘附促进剂的硅烷分子之间的适量的交联。根据一个实施方案，聚合物垫可以包括织造材料、非织材料、模塑材料等。织造材料可以具有任何适合的织法，例如纤维总体上彼此邻接或接触的紧密织法、纤维之间具有孔或缝隙的松散织法等。非织材料可以具有任何适合的安排，例如从连续纤维、短纤维、切段纤维、散纤维等制成。模塑材料可以具有任何适合的特征，例如总体片状形状、有孔片、网状物(web)、筛状物(mesh)、罗状物(net)等。适合用于聚合物垫的纤维可以包括直纤维、 机械卷曲纤维、热卷曲纤维等。聚合物垫可以包括任何适合的孔面积，例如约0%、约0至约3%之间、约2%至约 10%之间、小于约40%、至少40%等。聚合物垫部分可以是至少总体无孔和/或不可渗透的，以便不允许密封剂流入聚合物垫。任选地和/或替代地，部分聚合物垫可以是至少总体有孔和/或可渗透的，从而允许密封剂流入聚合物垫。
根据一个实施方案，聚合物垫可以包括热粘合结构、物理缠结结构、化学交联结构等。热粘合结构可以使用任何适合的方法和/或设备、例如热空气、压延辊等来制造。物理缠结结构可以使用任何适合的方法和/或设备、例如水力喷射、机械装置等来制造。化学交联结构可以使用任何适合的方法和/或设备、例如具有反应性连键和/或基团的交联剂来制造。反应性连键可以包括双键等。可以将相同类型和/或不同类型的材料、例如两种或多种不同纤维类型组合来形成垫。在备选方案中，用于垫的纤维可以包括多组分纤维，例如将各自具有不同物理性质的两种聚合物纺织在同一纤维中的双组份纤维。根据一个实施方案，聚合物垫可以包括聚酯、聚砜、聚烯烃、液晶聚合物、聚乙烯醇、聚氯乙烯、酚醛树脂、丙烯酸系统树脂、聚醚、聚酰胺、聚苯乙烯、聚酰亚胺、含氟聚合物、 聚氨酯等。根据一个实施方案，聚合物垫可以包括非织聚酯材料，例如聚对苯二甲酸乙二酯、 聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚萘二甲酸乙二酯等。聚合物垫材料可以包括任何适合的物理性质，例如基准重量、厚度、密度、抗张强度、延长率、边缘撕裂度、孔隙度、熔点、软化点、玻璃化转变温度等。根据一个实施方案，聚合物垫材料的熔点或软化点可以高于密封剂的加工温度、 比密封剂的加工温度高至少约2°C、比密封剂的加工温度高至少约5°C、比密封剂的加工温度高至少约10°C、比密封剂的加工温度高至少约15°C等。密封剂的加工温度可以是用于层合、交联等的温度。在备选方案中，聚合物垫材垫可以具有至少约150°C、至少约200°C、至少约240°C 等的熔点。根据一个实施方案，聚合物垫不包含粘合剂材料，例如聚乙烯醇等。光伏器件可以满足和/或超过任何适合的针对例如安全性、可靠性、性能等的工业标准和/或测试。根据一个实施方案，光伏器件当在最低6000伏特下按照IEC 61730 (第 2部分，2004版)中所规定的绝缘耐压测试进行测量时，能够没有介电击穿或表面电痕化。 任选地和/或替代地，光伏器件当在1000伏特下如IEC 61215(2005版)中所规定进行测量时，测量到的湿绝缘电阻乘以光伏器件的面积可以是至少超过40兆欧姆平方米。IEC 61730(第2部分，2004版)和IEC 61215(2005版)的全部讲授内容在本说明书中引为参考。IEC是指中心办公室位于瑞士日内瓦的国际电工委员会(International Electrotechnical Commission)0根据一个实施方案，按照IEC 61215 (2005版)中所规定，光伏器件在约85°C和约 85%相对湿度下老化约1000小时后，在1000伏特下测试时具有至少40兆欧姆平方米的湿绝缘电阻。根据一个实施方案，光伏器件可以具有适合的抗切割性和/或抗穿刺性。具体来说，光伏器件能够通过IEC 61730第2部分第10. 3节中规定的剪切敏感度测试MST 12。根据一个实施方案，本发明可以包括用于制造光伏器件的方法。方法可以包括提供透明层的步骤，和将第一片密封剂置于透明层的至少一部分上的步骤。方法可以包括将至少一块光伏电池置于第一片密封剂材料上的步骤，和将聚合物垫置于所述至少一块光伏电池上的步骤。方法可以包括将第二片密封剂置于所述至少一块光伏电池上的步骤，和将背板置于第二片密封剂材料上的步骤。方法可以包括将光伏器件层合足够的时间和足够的温度以使第一片与第二片与其他材料充分粘合的步骤。足够的时间和/或足够的温度可以随着不同材料、不同厚度等而变。足够的时间可以包括任何适合的时间量或时间长度，例如约1分钟至1小时之间、约2分钟至约40分钟之间、少于约15分钟等。足够的温度可以包括任何适合的量或温度，例如约100°C至约 500°C之间、约100°C至约180°C之间等。充分粘合可以包括任何适合的强度和/或交联。例如，光伏器件可以包括背板与密封剂之间的90°的剥离强度在约85°C和约85%相对湿度下老化约500小时后为至少约 3千克/线性厘米、在约85°C和约85%相对湿度下老化约500小时后为至少约8千克/线性厘米、在约85°C和约85%相对湿度下老化约500小时后为至少约12千克/线性厘米等。 例如，光伏器件可以包括密封剂与背板之间至少约50%的交联官能团、至少约70%的交联官能团、至少约90%的交联官能团等的交联。层合和/或熔化也可以包括使用压力和/或力，例如来自于机械压力机和/或辊。 层合还可以包括使用真空，从而协助从光伏器件除去水汽、挥发物、空气、气体等。真空广义上是指减压，例如低于大气压、小于约8厘米汞柱绝对值等。根据一个实施方案，在方法中使用的聚合物垫可以包括织造材料、非织材料、模塑材料等。附加和/或任选地，在方法中使用的聚合物垫可以包括热粘合结构、物理缠结结构、化学交联结构等。根据一个实施方案，在方法中使用的聚合物垫可以包括聚酯、聚砜、聚烯烃、液晶聚合物、聚乙烯醇、聚氯乙烯、酚醛树脂、丙烯酸系树脂、聚醚、聚酰胺、聚苯乙烯、聚酰亚胺、 含氟聚合物、聚氨酯等。根据一个实施方案，在方法中使用的聚合物垫可以是非织聚酯。根据一个实施方案，制造所述光伏器件的方法可以包括从太阳能板的至少一个边缘裁剪掉过量聚合物垫的步骤。一般来说，理想地，垫材料可以提供层合过程中空气或气体的排出通路，从而减少可能降低剥离强度的夹带的气泡。然而，对于一些芯吸性垫材料来说，用于气体排出的同一通路可以成为水或湿气进入的通路，其可能使光伏器件的包装材料分层和/或腐蚀材料。光伏器件制造可以在层合之前将垫材料(例如玻璃纤维)裁剪得比透明层小，并在组装光伏器件时小心使用以防止垫材料伸出透明层的边缘(完全包裹型玻璃纤维垫)。本文描述的聚合物垫材料可以至少有些许疏水性，并减少水分芯吸到光伏器件中。因此，高可靠性的光伏器件可以使用过量垫材料(以允许更好地排气并且不需要对齐步骤)，其中过量的垫材料可以在层合后裁剪(不完全包裹型聚合物垫)。根据一个实施方案，第一片密封剂和第二片密封剂可以包含相同和/或不同类型的材料。任选地，可以提前将聚合物垫用密封剂浸渍，从而减少制造期间使用的层数。根据一个实施方案，本发明可以包括通过本文中公开的任何方法制造的光伏器件。理想地，通过本文公开的方法制造的光伏器件当在最低6000伏特下按照IEC 61730(第 2部分，2004版)中所规定的绝缘耐压测试进行测量时，能够没有介电击穿或表面电痕化， 并且当在1000伏特下如IEC 61215(2005版)中所规定进行测量时，测量到的湿绝缘电阻乘以光伏器件的面积为至少约40兆欧姆平方米。此外，理想地，通过本文公开的方法制造的光伏器件按照IEC 61215(2005版)中所规定在约85°C和约85%相对湿度下老化约1000 小时后，在1000伏特下测试时具有至少40兆欧姆平方米的湿绝缘电阻。
实施例实施例1根据一个实施方案，将非织聚对苯二甲酸乙二酯垫层合在没有光伏电池的模拟光伏器件中。非织聚对苯二甲酸乙二酯垫不含具有羟基官能团的粘合剂材料，因此降低了羟基与粘附促进剂之间可能的反应。换言之，因为没有粘合剂材料来消耗一部分粘附促进剂， 所有的粘附促进剂都能反应以增加密封剂与背板之间的粘附。非织聚对苯二甲酸乙二酯垫具有34克/平方米的基准重量以及0. 146克/立方厘米的密度。非织聚对苯二甲酸乙二酯垫具有31牛顿/25毫米的纵向抗张强度和18牛顿 /25毫米的横向抗张强度。非织聚对苯二甲酸乙二酯垫在200帕斯卡下具有6498升/平方米/秒的孔隙度。使用玻璃透明层、第一层乙烯-乙酸乙烯酯密封剂、非织聚对苯二甲酸乙二酯垫、 第二层乙烯-乙酸乙烯酯密封剂和聚酯背板来组装模拟光伏器件。密封剂和背板两者各自包含硅烷粘附促进剂或底涂剂。将模拟光伏器件层合以活化或固化密封剂层。图8显示了根据一个实施方案，具有非织聚对苯二甲酸乙二酯垫(A)的模拟光伏器件以千克/厘米为单位的剥离强度的图。模拟光伏器件在85°C和85%相对湿度下测试1250小时。比较例1与实施例1中相同制备了模拟光伏器件，区别在于将聚对苯二甲酸乙二酯垫用非织玻璃纤维垫代替。图8显示了在实施例1中所述条件下，具有非织玻璃纤维垫(B)的模拟光伏器件千克/厘米为单位的剥离强度的图。非织玻璃纤维垫根据TAPPI T-1011具有22. 5克/平方米的基准重量以及根据 ASTM D1505具有0. 18克/立方厘米的表观密度。非织玻璃纤维垫具有28牛顿/25毫米的纵向抗张强度和16牛顿/25毫米的横向抗张强度。非织玻璃纤维垫在200帕斯卡下具有 4982升/平方米/秒的孔隙度。图8显示，在500小时时，两种模拟光伏器件之间密封剂与背板粘附的剥离强度提高了几乎加倍。更令人吃惊和意外的是，在750小时时，图显示出剥离强度增加超过四倍。实施例2制造了具有玻璃层、第一层乙烯-乙酸乙烯酯密封剂、72个硅光伏电池、非织聚酯垫、第二层乙烯-乙酸乙烯酯密封剂(与第一层密封剂具有相同组成)和聚酯背板结构的光伏器件。非织聚酯垫触及或到达玻璃层的边缘，从而不完全包裹非织聚酯垫。比较例2A按照实施例2制造了光伏器件，区别在于将非织聚酯垫用非织玻璃纤维垫代替。 非织玻璃纤维垫触及或到达玻璃层的边缘，从而不完全包裹非织玻璃纤维垫。比较例2B按照实施例2制造了光伏器件，区别在于将非织聚酯垫用非织玻璃纤维垫代替。 非织玻璃纤维的尺寸比玻璃层的边缘小15毫米，并且不触及或到达玻璃层的边缘，从而完全包裹非织玻璃纤维垫。实施例2结果的讨论图9显示了实施例2(X)、比较例2A⑴和比较例2B(Z)的光伏器件在长达1250小时的湿热下，在1千伏下以兆欧姆平方米为单位的湿绝缘电阻的对数标度图。图9显示，比较例2A的光伏器件在湿热测试500小时后失效。IEC 61215 (2005版)为合格器件设定的 1千伏下最小湿绝缘电阻是40兆欧姆平方米。实施例2和比较例2B的光伏器件具有相似的湿绝缘性能。因此，带有延伸到玻璃边缘的聚酯垫的光伏器件与带有完全包裹的玻璃纤维垫的光伏器件，具有相似的湿绝缘电阻。图10显示了实施例2 (X)、比较例2A(Y)和比较例2B(Z)的光伏器件在长达1250 小时的湿热下，在1千伏下以兆欧姆平方米为单位的干绝缘电阻的对数标度图。同样地， 比较例2A的光伏器件在500小时后失效，但是实施例2和比较例2B的光伏器件具有高于 1000兆欧姆平方米的干绝缘电阻值。图11显示了实施例2(X)、比较例2A(Y)和比较例2B(Z)的光伏器件在长达1250 小时的湿热下，功率变化的百分率的图。图12显示了实施例2(X)、比较例2A(Y)和比较例2B(Z)的光伏器件在长达1250 小时的湿热下，占空因数变化的百分率的图。图13显示了实施例2(X)、比较例2A(Y)和比较例2B(Z)的光伏器件在长达1250 小时的湿热下，开路电压变化的百分率的图。图14显示了实施例2 (X)、比较例2A(Y)和比较例2B(Z)的光伏器件在长达1250 小时的湿热下，短路电流变化的百分率的图。概括来说，图11-14显示，实施例2(X)、比较例2A⑴和比较例2B(Z)的光伏器件都通过了 IEC 61215(2005版)的电性能测试。当在本文中使用时，术语“具有”、“含有”和“包括”是开放和包含性表述。反之， 术语“由……构成”是封闭和排他性表述。如果在权利要求书或说明书中的任何术语的解释中存在任何意义不明确之处，起草者的意图倾向于开放和包含性表述。对于方法或过程中步骤的次序、数量、顺序和/或重复的限度来说，除非明确提供，否则起草者不打算暗示步骤的次序、数量、顺序和/或重复的限度属于本发明的范围。对于范围来说，范围应该被解释为包括上限和下限值之间的所有点，从而为上限和下限值之间包含的所有可能的范围、包括不具有上界和/或下界的范围提供支持。对于本技术领域的专业人员来说，显然在所公开的结构和方法中可以进行各种修改和改变，而不背离本发明的范围或精神。具体来说，任一实施方案的描述可以与其他实施方案的描述自由组合，以产生两种或多种要素或限制的组合和/或变化。对于本技术领域的专业人员来说，从本文公开的本发明的详细说明和实践考虑，本发明的其他实施方案是显而易见的。详细说明和实施例的意图仅被视为是示例性的，本发明的真实范围和精神由权利要求书指明。
权利要求
1.用于将太阳能转变成电的光伏器件，所述光伏器件包含 用于接收太阳能的透明层；置于透明层下方的至少一块光伏电池； 置于所述至少一块光伏电池下方的聚合物垫； 置于聚合物垫下方的背板；以及粘合透明层、至少一块光伏电池、聚合物垫和背板的密封剂。
2.权利要求1的光伏器件，其中聚合物垫包含织造材料、非织材料或模塑材料。
3.权利要求1的光伏器件，其中聚合物垫包含热粘合结构、物理缠结结构或化学交联结构。
4.权利要求1的光伏器件，其中聚合物垫包含聚酯、聚砜、聚烯烃、液晶聚合物、聚乙烯醇、聚氯乙烯、酚醛树脂、丙烯酸系树脂、聚醚、聚酰胺、聚苯乙烯、聚酰亚胺、含氟聚合物、聚氨酯或其组合。
5.权利要求1的光伏器件，其中聚合物垫包含非织聚酯材料。
6.权利要求5的光伏器件，其中聚酯材料包含聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、或其组合。
7.权利要求1的光伏器件，其中聚合物垫的材料具有高于密封剂的加工温度的熔点或软化点。
8.权利要求1的光伏器件，其中聚合物垫不含粘合剂材料。
9.权利要求1的光伏器件，其中密封剂包含乙烯-乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸甲酯、乙烯-乙酸丁酯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、有机硅、聚氨酯、热塑性聚烯烃、离聚物、丙烯酸系树脂、聚乙烯醇缩丁醛、或其组合。
10.权利要求1的光伏器件，其中所述光伏器件具有当在最低6000伏特下按照IEC 61730 (第2部分，2004版)中所规定的绝缘耐压测试进行测量时，没有介电击穿或表面电痕化；以及当在1000伏特下按照IEC 61215(2005版)中所规定进行测量时，测量到的绝缘电阻乘以光伏器件的面积为至少约40兆欧姆平方米。
11.权利要求1的光伏器件，其中所述光伏器件按照IEC61215(2005版)中所规定在约85°C和约85%相对湿度下老化约1000小时后，在1000伏特下测试时具有至少40兆欧姆平方米的湿绝缘电阻。
12.用于制造光伏器件的方法，所述方法包含 提供透明层；将第一片密封剂置于透明层的至少一部分上； 将至少一块光伏电池置于第一片密封剂材料上； 将聚合物垫置于所述至少一块光伏电池上； 将第二片密封剂置于所述至少一块光伏电池上； 将背板置于第二片密封剂材料上；以及所述光伏器件层合足够的时间和足够的温度以充分粘合所述第一片和第二片。
13.权利要求12的方法，其中聚合物垫包含 织造材料、非织材料或模塑材料；以及热粘合结构、物理缠结结构或化学交联结构。
14.权利要求12的方法，其中聚合物垫包含聚酯、聚砜、聚烯烃、液晶聚合物、聚乙烯醇、聚氯乙烯、酚醛树脂、丙烯酸系树脂、聚醚、聚酰胺、聚苯乙烯、聚酰亚胺、含氟聚合物、聚氨酯或其组合。
15.权利要求12的方法，其中聚合物垫包含非织聚酯。
16.权利要求12的方法，其还包含从太阳能板的至少一个边缘裁剪过量的聚合物垫。
17.权利要求12的方法，其中第一片密封剂和第二片密封剂包含相同类型的材料。
18.通过权利要求12的方法制造的光伏器件。
19.权利要求18的光伏器件，其中所述光伏器件具有当在最低6000伏特下按照IEC 61730 (第2部分，2004版)中所规定的绝缘耐压测试进行测量时，没有介电击穿或表面电痕化；以及当在1000伏特下按照IEC 61215(2005版)中所规定进行测量时，测量到的湿绝缘电阻乘以光伏器件的面积为至少约40兆欧姆平方米。
20.权利要求18的光伏器件，其中所述光伏器件按照IEC61215 (2005版)中所规定在约85°C和约85%相对湿度下老化约1000小时后，在1000伏特下测试时具有至少40兆欧姆平方米的湿绝缘电阻。
全文摘要
本发明涉及具有聚合物垫的光伏器件以及制造具有聚合物垫的光伏器件的方法。所述光伏器件包括用于接收太阳能的透明层以及置于透明层下方的至少一块光伏电池。所述光伏器件还包括置于所述至少一块光伏电池下方的聚合物垫，以及置于聚合物垫下方的背板。所述光伏器件还包括粘合透明层、所述至少一块光伏电池、聚合物垫和背板的密封剂。
文档编号H01L31/048GK102449782SQ201080024133
公开日2012年5月9日 申请日期2010年5月26日 优先权日2009年6月1日
发明者丹尼尔·W·昆宁哈姆, 夏智勇, 约翰·H·沃尔格穆特 申请人:Bp北美公司