[发明专利]包含具有高体积电阻和好的耐渗透性的塑化中间层膜的光电模块

说明书

技术领域

本发明涉及使用具有增加的体积电阻和好的耐渗透性的基于聚乙烯醇缩醛的含增塑剂的膜制造光电模块。

现有技术

光电模块由装配有透明覆盖层以提供保护免遭外部影响的光敏半导体层组成。作为光敏半导体层，可以使用单晶太阳能电池或载体的多晶薄半导体层。薄膜太阳能模块由借助于例如蒸镀、气相沉积、溅射或湿沉积施加于基材例如透明片材或柔性载体膜的光敏半导体层组成。

通常借助于透明粘结剂将两个体系层压在玻璃板与例如由玻璃或塑料制成的刚硬后覆盖板之间。

透明粘结剂必须完全包封光敏半导体层并且其的电连接，必须UV稳定和湿度不敏感，并且必须在层压工艺后完全无气泡。

作为透明粘结剂，通常使用如DE 41 22 721 C1或DE 41 28 766 A1中公开的热固性浇注树脂或可交联乙烯乙酸乙烯酯-(EVA)-基体系。在未固化状态中，可以将这些粘结剂体系调节至低粘度使得它们以无气泡的方式包封太阳能电池元件。加入固化或交联剂后，得到机械抗性的粘结层。这些粘结剂体系的缺点是在固化过程期间，通常释放侵蚀性物质例如酸，其可能破坏光敏半导体层，特别是薄膜模块。另外，由于UV辐射在几年后一些浇注树脂往往形成气泡或分层。

热固性粘合剂体系的一种替代物是使用基于聚乙烯醇缩醛，例如从复合玻璃的制造中已知的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)的含增塑剂的膜。将太阳能电池元件用一个或多个PVB膜覆盖，并且在升高的压力和升高的温度下将膜与所希望的覆盖材料粘结形成层压物。

使用PVB膜制造太阳能模块的方法例如从DE 40 26 165 C2、DE 42278 60 A1、DE 29 237 70 C2、DE 35 38 986 C2或US 4,321,418中已知。PVB膜在太阳能模块中作为复合安全玻璃的用途公开于例如DE 20 302045 U1、EP 1617487 A1和DE 35 389 86 C2中。然而，这些文献没有包含关于使用的PVB膜的机械、化学和电性能的任何信息。

随着光敏半导体层越来越高的效率和太阳能模块的全球分布，膜的电性能特别变得越来越重要。还必须避免在模块的整个寿命期间在极端天气条件例如热带温度、高空气湿度或强UV辐射下半导体层的电荷损失或者甚至短路。根据IEC 61215，使光电模块进行许多试验(湿热试验、湿漏电流试验)以减小模块的损耗电流(Verluststrom)。

已知PVB膜的电阻随着增加的水分含量而急剧降低，这强烈地促进光电模块中出现泄露电流(Leckstrom)。在光电模块的边缘区域，作为包封材料的膜暴露于环境并且经受环境条件例如高环境湿度。这里，边缘区域的膜的水含量可能强烈增加并且具有至多平衡湿度的值(约3重量％)。膜的边缘区域中增加的水含量强烈降低了其在该区域中的电阻。朝向膜的中部，水含量再次减小，但为了避免泄漏电流，因此不能将光敏半导体层设置到直至膜或模块的边缘区域。这减小了模块的和因此减小了电效率。

太阳能电池，特别是例如基于CIS(铜/铟/(二)硒化物)或铜/铟/镓/硫化物/硒化物(CIGS)的薄膜太阳能模块的光敏半导体层，或者用作电导体的薄层(TCO：透明导电氧化物)容易遭受化学腐蚀。包封材料因此必须尽可能化学惰性并且不得含腐蚀性化学添加剂，例如固化剂(Vernetzer)、交联剂或底漆。还应该避免水、碱金属离子或痕量酸的存在。

尽管通常用于光电模块的塑料被公知为有效的电绝缘材料，但没有展现出残余导电性，这通常可能归因于杂质例如水、离子催化剂残余物或盐。特别地，离子杂质与扩散进入的水之间的共同作用(这在用使用期间典型的环境湿度实践中将总是预期)是显著部分的残余导电性的原因。