[发明专利]具有聚合物垫的光伏器件及其制造方法

说明书

本发明是在美国能源部(Department of Energy)裁定与国家可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory)的主合同下的合作协议No.DE-FC36-007GO17049下，利用美国政府的支持做出的。政府在本发明中具有一定权力。

背景

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。

附图说明

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，γ-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，γ-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。