太阳能电池组件及其制造方法

太阳能电池组件及其制造方法
【专利摘要】本发明提供太阳能电池组件，包括：第一基材(1a)，包括含布置在第一基材(1a)上的金属电极层、光电转换层和透光电极层的薄膜太阳能电池(2)，与第一基材上的太阳能电池相对的透明的第二基材(1b)，设置在第一和第二基材之间的透光有机硅凝胶层(3)，以及包含围绕有机硅凝胶层外周边的不透水蒸气的橡胶系热塑性密封材料的密封件(4’)。该组件具有长期可靠性和高效率。
【专利说明】太阳能电池组件及其制造方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及太阳能电池组件及其制造方法。更具体地，本发明涉及具有封装在其 中的薄膜硅太阳能电池或薄膜太阳能电池的太阳能电池组件，所述薄膜太阳能电池使用化 合物半导体例如黄铜矿和硫属化合物半导体（如铜-铟-镓-硒化物（CIGS)或铜-铟-硒 化物（CIS)，以及由Cd，Zn，Te，S和Se组成的硫属半导体材料）的光电转换层。

【背景技术】
[0002] 为了给太阳能电池组件提供提高的转换效率和经过20-30年或甚至更长的长期 可靠性，在现有技术中已做出有关封装剂的许多报道和提案。从提高效率的观点出发，已报 道，与目前作为封止剂主流的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA)(例如参见非专利文献1)相 t匕，由于在300-400nm附近波长的透光性，有机硅材料的内部量子效率较优。实际上，已报 道使用EVA和有机硅材料作为封装剂来比较太阳能组件的输出功率的实验（例如参见非专 利文献2)。
[0003] 最初，当制造用于空间飞行器的太阳能电池时，使用有机硅材料作为封装剂已在 二十世纪70年代早期实施。历史上，在制造用于地面用途的太阳能电池组件时的阶段，有 机硅材料被EVA代替，因为有机硅材料具有包括材料成本和用于封装的加工性的突出的问 题，而EVA便宜并且以薄膜形式提供。最近，太阳能电池的效率提高和长期可靠性再次被瞩 目。因此，有机硅材料作为封装剂的性能如低模量、高透光度和耐候性再次被认为是有价值 的。新近提出几种使用有机硅材料的封装方法。
[0004] 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 保持高透光度的同时将聚硅氧烷加工成片材。例如，当将聚硅氧烷成形为约1_厚的片材 时，由于材料的"脆性"，仅特殊的成形技术如铸塑或压制可用。该成形技术不适合大规模生 产。为了改善脆性，可使填料与聚硅氧烷混合。在透光度的牺牲下填料的填充可改善可成 型性。专利文献2公开了使用多轴机器人将互联的太阳能电池布置在涂布在基体上的液体 有机硅材料上或该液体有机硅材料中。然后使液体有机硅材料固化，由此实现没有裹挟气 泡的封装。此外，在专利文献3提出了在真空中将太阳能电池置于固化或半固化的有机硅 材料上，使用具有动板的电池压机将组件挤压，由此实现没有裹挟气泡的封装。
[0005] 专利文献4公开了通过将密封化合物、太阳能电池元件和液体有机硅材料置于玻 璃基材上，然后在其上放置背面保护基材形成预层压体，以及在真空中在室温下将层压体 挤压和结合，将太阳能电池组件密封的方法。该方法应用时，具有制造实际尺寸的太阳能电 池组件的困难。
[0006] 所有上述方法极大地不同于现有使用EVA的密封步骤，在于它们需要在密封太阳 能电池步骤之前或之后涂布或设置液体有机硅材料的步骤。这是阻碍使用固化有机硅作为 在太阳能电池组件制造技术中的密封材料的主要因素。也就是不同于现有技术的太阳能电 池密封方法，上述方法用现有规模生产系统可能不可行。
[0007] 同时，使用黄铜矿化合物半导体的光电转换层的薄膜太阳能电池能够有效地将 阳光的照射光谱转换成电能，因为可通过其改变组成将黄铜矿的能带隙从1. Olev控制到 1.64eV。这符合希望将能带隙设定为高于结晶硅的带隙1. 14eV的1.7eV附近。使用黄铜 矿化合物半导体的薄膜太阳能电池被认为具有比晶体硅太阳能电池更高的有效地将阳光 转换成电能的能力。而且，由于使用黄铜矿化合物半导体的薄膜太阳能电池具有优异的光 吸收特性，甚至以薄膜形式的充足的光吸收是可能的。如果使用能一次形成大面积的薄膜 的系统，低成本生产成为可能。该技术被期望作为能够降低成本的材料技术。
[0008] 对于太阳能电池的两个因素为表示入射阳光转换成电能的百分比转化率的转化 效率和太阳能电池制造的成本。在尝试计算太阳能电池的成本时，每发电功率（W)的成本 被当做每瓦的费用（按美元）。当太阳能电池被当作发电装置时，要求具有长使用寿命。换 句话说，要求太阳能电池在电力性能方面在长期使用之后不经过或几乎不经过劣化以及最 小故障。如果太阳能电池体系具有两倍长的寿命，该系统每单位电力的花费降低到1/2。 [0009] 使用黄铜矿化合物半导体的薄膜太阳能电池通常为按顺序沉积在玻璃基板上的 金属电极层，P型CIS (铜-铟-硒化物）层，高电阻缓冲层，和η型窗口层（具有透明电极 层的功能）的层叠体，其中层叠体的最外层表面变为受光表面。为了保护受光表面，使用热 增韧玻璃，即通常所说的防护玻璃。使用热塑性树脂，将防护玻璃连接到玻璃基板使在玻璃 基板上的薄膜太阳能电池夹在其中以完成组件。
[0010] 通常，乙烯-乙酸乙烯酯（EVA)树脂和聚乙烯醇缩丁醛（PVB)树脂用作热塑性树 月旨，其中添加交联剂以赋予强度。连接步骤之后是热固化处理。特别地，将EVA或PVB组合 物的片材夹在化合物半导体薄膜太阳能电池的受光表面和防护玻璃之间，以及将组件在真 空中通过市售可得的层合机加热。由于其热塑性性质，片材熔融和结合到防护玻璃和玻璃 基板以完成组件。
[0011] 然而，EVA在酸性或碱性环境中易于水解，产生乙酸。应当指出乙酸能够在与太阳 能电池的接触界面侵蚀金属电极。不仅水解引起金属电极的腐蚀，而且EVA本身的分解导 致在结合界面的降低的结合强度，并且在最坏的情况下，称为剥离的分离可能发生。应当注 意可通过在高温/高湿度环境中施加加速应力来预计水解的发生。在高温/高湿度环境中 的加速应力的施加典型地为暴露于85°C和85%的相对湿度的环境下1000小时和2000小 时。在该环境中，EVA树脂通常进行分解来释放乙酸。加速应力环境测试的箱变得充满乙 酸气味。
[0012] 另一方面，众所周知由于其热塑性性质，EVA树脂在较低温增加其模量并在较高温 度减少其模量。因此，由于在安装太阳能电池组件的环境和天气条件下的温度改变，重复应 力被施加于太阳能电池的最外表面的接触层。该应力所致的太阳能电池降解表明在结晶硅 太阳能电池组件中本身作为集电体电极类型、典型为指状电极和汇流条电极的分离。
[0013] 与晶体硅太阳能电池类似，在长期可靠性的类似改善对于基于黄铜矿化合物半导 体并且在相同环境下使用的薄膜太阳能电池是所希望的，因为水的进入能够产生A1掺杂 ZnO透明导电膜的增高的电阻并腐蚀Al/Ni集电体电极（参见非专利文献3)。
[0014] 另外，为了抑制当暴露到400nm以下短波长的光时树脂的光降解，将紫外吸收剂 添加到EVA树脂。这阻止具有400nm以下波长的阳光成分进入太阳能电池的光电转换层。 对于薄膜太阳能电池，使用黄铜矿化合物半导体具有比晶体硅太阳能电池更宽的带隙和对 光的较短波长的最佳灵敏度，需要透射400nm以下的短波长的封装材料作为EVA的替代物。
[0015] 有机硅树脂典型地为能够保护太阳能电池最外层表面、在户外环境中保持低模量 抵抗严苛的温度改变和在UV暴露下提供高耐久性的透明材料。通常将有机硅树脂提供作 为加成固化型两份组合物并用作液体封装材料。当有机硅树脂用于形成结晶硅太阳能电池 组件时，一个典型的工序包括沿玻璃板外周边形成端面密封材料的框架，在其中浇铸有机 硅组合物，在其上设置太阳能电池，再次将有机硅组合物浇铸到其上以包埋太阳能电池，以 及加热固化有机硅组合物。在替代的已知工序中，将有机硅树脂组合物涂布到两个玻璃板， 在其中在真空中夹设一列硅太阳能电池，并且将有机硅组合物热固化。
[0016] 然而，难以将有机硅组合物在真空中分配而不在外围材料的框架中产生气泡。另 夕卜，涂布有机娃组合物、将两个涂布板结合在一起和固化有机娃组合物的工序存在与有机 硅组合物的低粘度有关的问题，如果涂布表面坚直取向，有机硅涂料将向下流动，并且该流 动引起涂料厚度的变化。如果涂布表面在涂料固化之后坚直取向，可阻止任何流动，但产生 其他问题：一旦有机硅组合物固化，当两个板配合在一起时不会形成结合。因此最终需要将 有机硅组合物在真空中分配。
[0017] 由于这些繁琐的步骤，特征为低模量的有机硅材料应用于结晶有机硅太阳能电池 的规模生产还未实施。
[0018] 引用列表
[0019] 专利文献 l:JP-A2〇〇9_5l5365(US 2〇〇8〇276983)
[0020] 专利文献 2: JP-A2007-527109 (US20060207646)
[0021] 专利文献 3: JP-A2011-514680 (US20110061724)
[0022] 专利文献 4:冊2〇〇9/〇91〇68
[0023] 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
[0024] 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 alarge scale outdoor array,，'Dow Corning Corporation
[0025] 非专利文献 3: "Fundamentals of Thin-Film Solar Cell，，'the Photovoltaic Power Generation Technology Research Association, Ed. M. Konagai, 2001


【发明内容】

[0026] 本发明的目的是提供克服上述加工问题的太阳能电池组件，其有助于具有黄铜矿 化合物半导体的光电转换层的薄膜太阳能电池组件的长期可靠性和高效率，并且用可适于 大规模生产的有机硅树脂密封。另一个目的是提供太阳能电池组件的制造方法。
[0027] 本发明提供如以下所定义的太阳能电池组件和制造方法
[0028] [1]太阳能电池组件，包括：
[0029] 具有表面的第一基材，
[0030] 包含依序布置在第一基材所述表面上的金属电极层、光电转换层和透光电极层的 薄膜太阳能电池，，
[0031] 布置在第一基材所述表面上方的透明的第二基材，
[0032] 设置在第一和第二基材之间以与该薄膜太阳能电池重叠的透光有机硅凝胶层，
[0033] 以及包含围绕和密封有机硅凝胶层外周边的不透水蒸气的橡胶系热塑性密封材 料的密封部分。
[0034] [2]太阳能电池组件，包括
[0035] 具有表面的透明的第一基材，
[0036] 包含依序布置在第一基材所述表面上的透光电极层、光电转换层、和金属电极层 的薄膜太阳能电池，
[0037] 布置在第一基材所述表面上方的第二基材，
[0038] 设置在第一和第二基材之间以与该薄膜太阳能电池重叠的有机硅凝胶层，以及
[0039] 包含围绕和密封有机硅凝胶层外周边的不透水蒸气的橡胶系热塑性密封材料的 密封部分。
[0040] [3] [1]或[2]的太阳能电池组件，其中该橡胶系热塑性密封材料是丁基橡胶。
[0041] [4] [1]_[3]任一项的太阳能电池组件，其中光电转换层包含黄铜矿化合物半导 体。
[0042] [5] [1]_[3]任一项的太阳能电池组件，其中光电转换层包含硫属化合物半导体。
[0043] [6] [1]_[3]任一项的太阳能电池组件，其中光电转换层是无定形硅层。
[0044] [7] [1]_[3]任一项的太阳能电池组件，其中光电转换层是微晶薄膜硅层。
[0045] [8] [1]_[3]任一项的太阳能电池组件，其中光电转换层是包含锗的薄膜层。
[0046] [9]制造太阳能电池组件的方法，包括步骤：
[0047] (i)在第一基材的一个表面上除了该一个表面的周边区之外依序层叠金属电极 层、光电转换层和透光电极层以构造薄膜太阳能电池，
[0048] (ii)在透明的第二基材的一个表面上除了该一个表面的周边区之外形成透光有 机硅凝胶层，
[0049] (iii)将第一和第二基材配合在一起，使第一基材带有薄膜太阳能电池的表面可 与第二基材的带有有机硅凝胶层的表面相对并且使有机硅凝胶层可与薄膜太阳能电池重 叠，同时，将密封构件设置在第一基材的未形成薄膜太阳能电池的周边区和第二基材的未 形成有机硅凝胶层的周边区之间，该密封构件包括不透水蒸气的橡胶系热塑性密封材料并 且比该有机硅凝胶层厚，以及
[0050] (iv)挤压和加热配合状态的第一和/或第二基材以形成围绕薄膜太阳能电池的 密封。
[0051] [10]制造太阳能电池组件的方法，包括步骤：
[0052] (i)在第一基材的一个表面上除了该一个表面的周边区之外依序层叠金属电极 层、光电转换层和透光电极层以构造薄膜太阳能电池，
[0053] (ii)提供具有表面和透光有机硅凝胶片的透明的第二基材，所述透光有机硅凝胶 片小于第二基材的表面并大于薄膜太阳能电池，
[0054] (iii)将第一和第二基材配合在一起，同时将有机娃凝胶片放置在第一基材的带 有薄膜太阳能电池的表面和第二基材的所述表面之间并且在该薄膜太阳能电池上方，以及 将密封构件放置在第一基材的未形成薄膜太阳能电池的周边区和第二基材的未重叠有机 硅凝胶片的周边区之间，该密封构件包括不透水蒸气的橡胶系热塑性密封材料并且比有机 硅凝胶片厚，以及
[0055] (iv)挤压和加热匹配状态的第一和/或第二基材以形成围绕薄膜太阳能电池的 密封。
[0056] [11]制造太阳能电池组件的方法，包括步骤：
[0057] (i)在透明的第一基材的一个表面上除了该一个表面的周边区之外依序层叠透光 电极层、光电转换层和金属电极层以构造薄膜太阳能电池，
[0058] (ii)在第二基材的一个表面上除了该一个表面的周边区之外形成有机硅凝胶层，
[0059] (iii)将第一和第二基材配合在一起，使第一基材的带有薄膜太阳能电池的表面 可与第二基材的带有有机硅凝胶层的表面相对并且使有机硅凝胶层可与薄膜太阳能电池 重叠，同时，将密封构件设置在第一基材的未形成薄膜太阳能电池的周边区和第二基材的 未形成有机硅凝胶层的周边区之间，该密封构件包括不透水蒸气的橡胶系热塑性密封材料 并且比有机硅凝胶层厚，以及
[0060] (iv)挤压和加热配合状态的第一和/或第二基材以形成围绕薄膜太阳能电池的 密封。
[0061] [12]制造太阳能电池组件的方法，包括步骤：
[0062] (i)在透明的第一基材的一个表面上除了该一个表面的周边区之外依序层叠透光 电极层、光电转换层和金属电极层以构造薄膜太阳能电池，
[0063] (ii)提供具有表面和有机硅凝胶片的第二基材，所述有机硅凝胶片小于第二基材 的所述表面并大于该薄膜太阳能电池，
[0064] (iii)将第一和第二基材配合在一起，同时将有机娃凝胶片放置在第一基材的带 有薄膜太阳能电池的表面和第二基材的所述表面之间并且在该薄膜太阳能电池上方，并且 将密封构件放置在第一基材的未形成薄膜太阳能电池的周边区和第二基材的未重叠有机 硅凝胶片的周边区之间，该密封构件包括不透水蒸气的橡胶系热塑性密封材料并且比有机 硅凝胶片厚，以及
[0065] (iv)挤压和加热匹配状态的第一和/或第二基材以完成围绕薄膜太阳能电池的 密封。
[0066] [13] [9]或[11]的方法，其中步骤⑴包括将固化性有机硅凝胶组合物施涂在第 二基材的所述一个表面上并使其固化以形成有机硅凝胶层。
[0067] [14] [10]或[12]的方法，其中步骤（iii)包括在第一和第二基材配合之前将预制 的有机硅凝胶片贴附到第二基材。
[0068] [15] [9]_[14]任一项的方法，其中密封构件由丁基橡胶制成。
[0069] [16] [9]-[15]任一项的方法，其中步骤（iv)包括将配合的第一和第二基材放置 在空间中，将该空间抽真空，并在真空中加热和挤压第一和第二基材以形成围绕薄膜太阳 能电池的密封。
[0070] 发明的有益效果
[0071] 为了优化用封装材料密封薄膜太阳能电池的方法，本发明有助于太阳能电池组件 的长期可靠性和高效率。由于有机硅组合物可在空气中涂布和固化而不需要在真空中分 配，用普通层合机的组件成形是可能的。本发明不限于具有黄铜矿化合物半导体的光电转 换层的薄膜太阳能电池，而可适用于具有硫属化合物半导体层、无定形硅层、微晶薄膜硅层 和含锗薄膜层的那些电池。

【专利附图】

【附图说明】
[0072] 图1为在其上形成薄膜太阳能电池的一个板的剖面图。
[0073] 图2为在其上形成有机硅凝胶层的另一个板的剖面图。
[0074] 图3为将密封构件设在带有有机硅凝胶层的表面的周边区上的另一个板的剖面 图。
[0075] 图4为一个板的带有薄膜太阳能电池的表面与另一个板的带有有机硅凝胶层的 表面相对的层叠板的剖面图。
[0076] 图5为使用真空层合机通过层合步骤密封太阳能电池组件的剖面图。

【具体实施方式】
[0077] 在以下描述中，相同的附图标记表示在附图所示的几个视图中的相同或对应部 分。这里使用的术语"第一"，"第二"等不表示任何顺序，数量或重要性，而是用来将一个构 件与另一个区分。也应当理解，术语如"上方"，"下方"，"向外"，"向内"等为便利性用语，并 不被认为是限制性术语。
[0078] 参考多个优选实施方案描述本发明的太阳能电池组件及其制造方法。
[0079] 第一实施方案
[0080] 本发明的第一实施方案是太阳能电池组件，包括：具有表面的第一基材，包括依序 布置在第一基材表面上的金属电极层、光电转换层和透光电极层的薄膜太阳能电池，布置 在第一基材所述表面上方的透明的第二基材，设置在第一和第二基材之间以与该薄膜太阳 能电池重叠的透光有机硅凝胶层，以及包含围绕和密封有机硅凝胶层外周边的不透水蒸气 的橡胶系热塑性密封材料的密封部分。
[0081] 制造太阳能电池组件的方法，限定为包括步骤：
[0082] (i)在第一基材的一个表面上除了该一个表面的周边区之外依序层叠金属电极 层、光电转换层和透光电极层以构造薄膜太阳能电池，
[0083] (ii)在透明的第二基材的一个表面上除了该一个表面的周边区之外形成透光有 机硅凝胶层，
[0084] (iii)将第一和第二基材配合在一起，使第一基材带有薄膜太阳能电池的表面可 与第二基材的带有有机硅凝胶层的表面相对并且使有机硅凝胶层可与薄膜太阳能电池重 叠，同时，将密封构件设置在第一基材的未形成薄膜太阳能电池的周边区和第二基材的未 形成有机硅凝胶层的周边区之间，该密封构件包括不透水蒸气的橡胶系热塑性密封材料并 且比该有机硅凝胶层厚，以及
[0085] (iv)挤压和加热配合状态的第一和/或第二基材以形成围绕薄膜太阳能电池的 密封。
[0086] 参见图1-5,详细描述了本发明的第一个实施方案。图1以剖面示出形成在一个 板上的示例性的薄膜太阳能电池。图2以剖面示出形成在另一个板上的示例性有机硅凝胶 层。图3以剖面示出设在另一个板的带有有机硅凝胶层的表面的外周边区上的密封构件。 图4示出带有薄膜太阳能电池的一个板，其放置在图3的所述另一个板上方。图5示出在 真空层合步骤之后的图4的两个板。
[0087] (1)形成薄膜太阳能电池的步骤（图1)
[0088] 首先，如图1所示，在一个板la的一个表面上除了该一个表面的周边区将金属电 极层、光电转换层和透光电极层按照上述顺序层叠以构造薄膜太阳能电池2。
[0089] 一个板la相应于第一实施方案中的第一基材，用作远离阳光入射侧的板，并且必 须提供太阳能电池温度的有效热分散。它可由玻璃材料、合成树脂、金属和其复合材料制 成。合适的玻璃材料包括钠钙玻璃，无色玻璃和强化玻璃。合适的合成树脂包括丙烯酸系 树脂，聚碳酸酯（PC)树脂，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)树脂和环氧树脂。合适的金属包 括铜、铝和铁。合适的复合材料包括填充有高热导率剂如二氧化硅、二氧化钛、氧化铝和氮 化铝的合成树脂。
[0090] 如果远离阳光入射侧布置的一个面板la类似于阳光射在其上的另一个板lb、为 透明的构件，则太阳能电池为透明型以致部分入射阳光和散射光可透射到远离侧。然后，在 一个实例中，太阳能电池组件安装在草地中，部分阳光到达设置在该组件下方并被其遮挡 的土地区域，这样植物甚至能在原本被遮光的区域生长。这是方便的，因为在安装组件的区 域也可以用于牧场。
[0091] 形成在一个板la上的典型的薄膜太阳能电池2为黄铜矿化合物半导体薄膜太阳 能电池。在该情况下，金属电极层为通过DC磁控溅射沉积的Mo层。光电转换层包括黄铜 矿化合物半导体如铜-铟-镓-硒化物（CIGS)或铜-铟-硒化物（CIS)的p型光吸收层， 和形成在其上的CdS的η型高电阻缓冲层。p型光吸收层可由三步蒸发法形成，并且η型 高电阻缓冲层由溶液生长方法形成。透光电极层为通过溅射形成的ΖηΟ系透明导电膜窗口 层。
[0092] 代替CIGS黄铜矿半导体层，可使用由黄铜矿半导体层和作为部分替代物的由如 Cd，Zn，Te，S和Se的组成元素组成的硫属半导体层构成的化合物半导体层。
[0093] 当板la为钠钙玻璃时，考虑到强度，其厚度优选为约1. 8mm。至于构成层的厚度， 例如Mo沉积层形式的电极层具有0. 8 μ m的厚度，CuInGaSe2的p型光吸收层具有1. 7 μ m 的厚度，CdS的η型高电阻缓冲层具有50nm的厚度，ΖηΟ半绝缘层具有0. 1 μ m的厚度，并 且透明导电膜窗口层具有0. 6 μ m的厚度。此外，其上的MgF2层形式的表面抗反射层具有 120nm的厚度，并且Ag叉指电极具有0. 6 μ m的厚度。
[0094] 还包括具有无定形硅层、微晶薄膜硅层或含锗薄膜层作为光电转换层的薄膜太阳 能电池。例如，本发明可适用于包括依序形成在基材（板la)上的电极层、薄膜硅半导体层、 透明电极层和提取电极的薄膜硅太阳能电池。
[0095] (ii)形成有机硅凝胶层的步骤（图2)
[0096] 接下来，如图2所示，通过将固化性有机硅凝胶组合物涂布和固化在另一个板lb 的一个表面上，在其上以透明构件的形式形成有机硅凝胶层3。
[0097] 另一个板lb为在阳光入射侧的透明构件。需要在户外使用期间具有透明性、耐候 性、抗冲击性和长期可靠性性能的构件，例如强化无色玻璃，丙烯酸系树脂，氟树脂或聚碳 酸酯树脂是有用的，优选具有约3-5mm厚度的强化无色玻璃板。
[0098] 有机硅凝胶层3必须具有在20年以上的户外使用期间的透明性，耐候性和长期可 靠性。为此，有机硅凝胶层3必须具有高耐UV性，低模量和对板la、lb的良好粘合。
[0099] 有机硅凝胶层3可由固化性有机硅凝胶组合物形成。组合物的交联方式可以是湿 分固化、UV固化、有机过氧化物固化和用钼催化剂的加成固化中的任一种。其中，优选加成 固化型有机硅组合物，因为没有副产物形成和几乎不变色。
[0100] 本发明中使用的固化性有机硅凝胶组合物优选定义为包括以下组分：
[0101] (A) 100重量份每分子包含至少一个与硅键合的烯基并且由以下平均组成式（1) 表示的有机聚硅氧烷：
[0102] RJ^SiCVa-bw (1)
[0103] 其中R独立地为烯基，R1独立地为1-10个碳原子的不具有脂肪族不饱和度的取 代或未取代的单价烃基团，a为0. 0001-0. 2的正数，b为1. 7-2. 2的正数，和a+b之和为 1. 9-2. 4,
[0104] (B)每分子包含至少两个与硅键合的氢原子的有机氢聚硅氧烷，以相对于每摩尔 的组分（A)中与硅键合的烯基提供0.3-2. 5摩尔与硅键合的氢的量，和
[0105] (C)催化量的加成反应催化剂。
[0106] 组分（A)用作固化性有机硅凝胶组合物的基础聚合物。它为每分子包含至少一个 与硅键合的烯基的聚有机硅氧烷，由平均组成式（1)表示。
[0107] 在式（1)中，R独立地为2-6个碳原子，优选2-4个碳原子，并且更优选2-3个碳 原子的烯基。实例包括乙烯基、烯丙基、丙烯基、异丙烯基、丁烯基和异丁烯基，最优选的是 乙稀基。
[0108] R1独立地为取代或未取代的单价烃基团，其不具有脂肪族不饱和度并且其具有 1-10个碳原子，优选1-6个碳原子。单价烃基的实例包括直链、支化或环状烷基，例如甲基、 乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基、环己基、半基和癸基；芳基，例如苯基 和甲苯基；芳烷基，例如苯甲基和苯乙基；以及通过用卤素（如氯、溴或氟）取代一些或全 部氢原子的上述基团的取代形式，例如氯甲基和3, 3, 3-三氟丙基。其中，考虑到易于合成， 优选是甲基、苯基和3, 3, 3-三氟丙基。考虑到耐紫外性，尤其是甲基为最优选的。
[0109] 下标 "a" 为 0· 0001-0. 2、并且优选 0· 0005-0. 1 的正数，b 为 1. 7-2. 2、优选 1. 9-2. 02的正数。a+b之和在1. 9-2. 4、并且优选在1. 95-2. 05的范围。
[0110] 该有机聚硅氧烷每分子应该包含至少一个与硅键合的烯基，优选每分子包含至少 两个，更优选2-50个，并且甚至更优选2-10个与硅键合的烯基。可选的a和b的值以满足 与硅键合的烯基的要求。
[0111] 有机聚硅氧烷的分子结构不受特别限制。其可以为包含例如RSi03/2单元、RSiO^ 单元和Si0 2单元的直链结构或支化结构，其中R和R1与上述定义相同。优选具有通式（la) 的有机聚娃氧烧，即基本上直链的-有机聚娃氧烧，其具有基本由-有机娃氧烧重复单兀 组成的骨架并且分子链的任一端由三有机甲硅烷氧基封端，
[0112]

【权利要求】
1. 太阳能电池组件，包括： 具有表面的第一基材， 包括依序布置在第一基材所述表面上的金属电极层、光电转换层和透光电极层的薄膜 太阳能电池，， 布置在第一基材所述表面上方的透明的第二基材， 设置在第一和第二基材之间以与该薄膜太阳能电池重叠的透光有机硅凝胶层， 以及包含围绕和密封该有机硅凝胶层外周边的不透水蒸气的橡胶系热塑性密封材料 的密封部分。
2. 太阳能电池组件，包括 具有表面的透明的第一基材， 包括依序布置在第一基材所述表面上的透光电极层、光电转换层、和金属电极层的薄 膜太阳能电池， 布置在第一基材所述表面上方的第二基材， 设置在第一和第二基材之间以与该薄膜太阳能电池重叠的有机硅凝胶层，以及 包含围绕和密封有机硅凝胶层外周边的不透水蒸气的橡胶系热塑性密封材料的密封 部分。
3. 权利要求1或2的太阳能电池组件，其中该橡胶系热塑性密封材料是丁基橡胶。
4. 权利要求1或2的太阳能电池组件，其中光电转换层包含黄铜矿化合物半导体。
5. 权利要求1或2的太阳能电池组件，其中光电转换层包含硫属化合物半导体。
6. 权利要求1或2的太阳能电池组件，其中光电转换层是无定形硅层。
7. 权利要求1或2的任一项的太阳能电池组件，其中光电转换层是微晶薄膜硅层。
8. 权利要求1或2的太阳能电池组件，其中光电转换层是包含锗的薄膜层。
9. 制造太阳能电池组件的方法，包括步骤： (i) 在第一基材的一个表面上除了该一个表面的周边区之外依序层叠金属电极层、光 电转换层和透光电极层以构造薄膜太阳能电池， (ii) 在透明的第二基材的一个表面上除了该一个表面的周边区之外形成透光有机硅 凝胶层， (iii) 将第一和第二基材配合在一起，使第一基材带有薄膜太阳能电池的表面可与第 二基材的带有有机硅凝胶层的表面相对并且使有机硅凝胶层可与薄膜太阳能电池重叠，同 时，将密封构件设置在第一基材的未形成薄膜太阳能电池的周边区和第二基材的未形成有 机硅凝胶层的周边区之间，该密封构件包括不透水蒸气的橡胶系热塑性密封材料并且比该 有机硅凝胶层厚，以及 (iv) 挤压和加热配合状态的第一和/或第二基材以形成围绕薄膜太阳能电池的密封。
10. 制造太阳能电池组件的方法，包括步骤： (i) 在第一基材的一个表面上除了该一个表面的周边区之外依序层叠金属电极层、光 电转换层和透光电极层以构造薄膜太阳能电池， (ii) 提供具有表面和透光有机硅凝胶片的透明的第二基材，所述透光有机硅凝胶片小 于第二基材的表面并大于薄膜太阳能电池， (iii) 将第一和第二基材配合在一起，同时将有机娃凝胶片放置在第一基材的带有薄 膜太阳能电池的表面和第二基材的所述表面之间并且在该薄膜太阳能电池上方，以及将密 封构件放置在第一基材的未形成薄膜太阳能电池的周边区和第二基材的未重叠有机硅凝 胶片的周边区之间，该密封构件包含不透水蒸气的橡胶系热塑性密封材料并且比该有机硅 凝胶片厚，以及 (iv)挤压和加热匹配状态的第一和/或第二基材以形成围绕薄膜太阳能电池的密封。
11. 制造太阳能电池组件的方法，包括步骤： (i) 在透明的第一基材的一个表面上除了该一个表面的周边区之外依序层叠透光电极 层、光电转换层和金属电极层以构造薄膜太阳能电池， (ii) 在第二基材的一个表面上除了该一个表面的周边区之外形成有机硅凝胶层， (iii) 将第一和第二基材配合在一起，使第一基材的带有薄膜太阳能电池的表面可与 第二基材的带有有机硅凝胶层的表面相对并且使有机硅凝胶层可与薄膜太阳能电池重叠， 同时，将密封构件设置在第一基材的未形成薄膜太阳能电池的周边区和第二基材的未形成 有机硅凝胶层的周边区之间，该密封构件包括不透水蒸气的橡胶系热塑性密封材料并且比 该有机硅凝胶层厚，以及 (iv) 挤压和加热配合状态的第一和/或第二基材以形成围绕薄膜太阳能电池的密封。
12. 制造太阳能电池组件的方法，包括步骤： (i) 在透明的第一基材的一个表面上除了该一个表面的周边区之外依序层叠透光电极 层、光电转换层和金属电极层以构造薄膜太阳能电池， (ii) 提供具有表面和有机硅凝胶片的第二基材，所述有机硅凝胶片小于第二基材的所 述表面并大于该薄膜太阳能电池， (iii) 将第一和第二基材配合在一起，同时将有机娃凝胶片放置在第一基材的带有薄 膜太阳能电池的表面和第二基材的所述表面之间并且在该薄膜太阳能电池上方，并且将密 封构件放置在第一基材的未形成薄膜太阳能电池的周边区和第二基材的未重叠有机硅凝 胶片的周边区之间，该密封构件包括不透水蒸气的橡胶系热塑性密封材料并且比有机硅凝 胶片厚，以及 (iv) 挤压和加热匹配状态的第一和/或第二基材以完成围绕薄膜太阳能电池的密封。
13. 权利要求9或11的方法，其中步骤（i)包括将固化性有机硅凝胶组合物施涂在第 二基材的所述一个表面上并使其固化以形成有机硅凝胶层。
14. 权利要求10或12的方法，其中步骤（iii)包括在第一和第二基材配合之前将预制 的有机硅凝胶片贴附到第二基材。
15. 权利要求9-12任一项的方法，其中密封构件由丁基橡胶制成。
16. 权利要求9-12任一项的方法，其中步骤（iv)包括将配合的第一和第二基材放置在 空间中，将该空间抽真空，并在真空中加热和挤压第一和第二基材以形成围绕薄膜太阳能 电池的密封。
【文档编号】H01L31/18GK104253168SQ201410299871
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】伊藤厚雄, 降簱智欣, 大和田宽人, 金亨培, 柳沼笃, 山川直树, 五十岚实, 堀田昌克, 中村勉 申请人:信越化学工业株式会社