[发明专利]具有低雾度包封层的太阳能电池模块

说明书

发明领域

本发明涉及具有表现出低雾度的包封片层的太阳能电池模块。具体地讲，本发明涉及包括包封片材的太阳能电池模块，其中该包封片材包含至少一个钠离聚物组合物层。

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，块状或晶片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晶片太阳能电池的最常用材料。源自晶片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，并且其还可以包括电线，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。然后，再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上，从而形成可以最多使用25至30年的耐候性模块。一般来讲，源自一个或多个晶片太阳能电池的太阳能电池模块按从前受光面到后非受光面的位置顺序包括：(1)入射层，(2)前包封层，(3)太阳能电池层，(4)后包封层和(5)背衬层。

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(CuInxGa(1-x)Se2或CIGS)、光吸收染料、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20070298590、20070281090、20070240759、20070232057、20070238285、20070227578、20070209699和20070079866。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具有小于2μm的厚度的薄膜太阳能电池。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。第一类构造按从前受光面到后非受光面的位置顺序包括：(1)太阳能电池层，其包括覆板和在非受光面处沉积在其上的一个或多个薄膜太阳能电池层；(2)(后)包封层；和(3)背衬层。第二类构造按从前受光面到后非受光面的位置顺序包括：(1)入射层；(2)(前)包封层；(3)太阳能电池层，其包括在其受光面处沉积在基板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。此外，前包封层应足够透明以使阳光可有效到达太阳能电池，从而使太阳能电池产生可能的最高功率输出。因此，非常期望用于前包封层的聚合物材料呈现出低雾度和高透明度的组合。

离聚物为通过使前体(也称为“母体”)酸共聚物酸部分的氢原子部分或完全由离子部分取代而制备的聚合物。这通常通过中和母体酸共聚物，例如包含α-烯烃和α，β-烯键式不饱和羧酸的共聚单元的共聚物来实现。存在于此类母体或前体共聚物中的羧酸基团的中和通常通过使共聚物与碱(例如氢氧化钠或氢氧化镁)反应来实现，通过该反应使得羧酸的氢原子被碱的阳离子取代。由此形成的离聚物为完全或部分中和的离子组合物，其包含具有源自羧酸与碱反应的阳离子的羧酸盐基团。离聚物在本领域中为人们所熟知，此类物质包括这样的聚合物：其中离聚物羧酸盐基团的阳离子为金属阳离子，包括碱金属阳离子、碱土金属阳离子以及过渡金属阳离子。可商购获得的离聚物包括具有钠阳离子、镁阳离子、铝阳离子、锌阳离子和铁阳离子的那些。