[发明专利]具有高粘合强度的导电有机硅组合物

说明书

本发明提供一种导电组合物，其包含：含有至少一个乙烯基的有机硅树脂；具有至少一个Si‑H基团的有机硅交联剂；导电颗粒；溶剂；粘合促进剂；催化剂；和抑制剂，其中Si‑H基团和乙烯基基团之间的比率等于或大于1.3但等于或小于10。

技术领域

本发明涉及一种用于将太阳能电池——优选在叠瓦式光伏模块中——附接在一起的导电有机硅组合物，其中粘合剂具有所需的电学和机械特性。

背景技术

太阳能电池或光伏电池是一种通过光伏效应将光能直接转化为电的电装置。太阳能电池是光伏模块的构造单元(另外被称为太阳能电池板)，以便提高单个太阳能电池所输送的电压。图1中示例了太阳能电池的一般结构。现今生产的大多数太阳能电池(1)由晶体硅组成。金属触点——汇流条(2)和指状物(3)——均被印刷在硅晶片上。这些金属触点是收集太阳能电池产生的电流所必需的。图1a示例了具有三个汇流条的基本配置，图1b示例了具有四个汇流条的基本配置(这些图仅用于示例说明目的，并且具有不同数量的汇流条和/或指状物的不同设计是可能的)。指状物是收集电流以将其输送到汇流条的金属化的线性区域，其通过例如带状物(5)直接连接到外部引线。图2中示例了包括带状物(5)的常规太阳能电池。在常规的光伏模块中，高温烧成膏被用作指状物和汇流条材料，并且带状物(5)通过焊接法而被附接。除焊接外，可以使用导电粘合剂(4)以粘合标准电池，尤其是热敏异质结(或薄(150微米))晶体硅电池。带状物在常规光伏模块中的汇流条之上，并且可能对太阳能电池形成阴影区域，从而导致光伏模块的效率降低。

一种规避后一个问题的方式是生产在正面侧上没有或具有非常有限数量的金属触点的背接触电池。这种电池的实例是金属电极绕通(metal wrap through，MWT)太阳能电池或交叉式背接触型(interdigitated back contact,IBC)太阳能电池。可使用导电粘合剂以将此类电池连接到模块中。这可以通过如上所述的带状物来完成，其中所述带状物仅在背面上。在另一种背接触模块设计中，可以将导电粘合剂以图案化方式施用在电池的背面侧或导电背板上，并且由此将电池和导电背板电互连在一起。

一种提高常规光伏模块的功率输出的更有效方式是将太阳能电池以重叠的瓦板(shingle)图案串联连接布置。瓦板通常通过沿平行于每个晶片的长边的多条线切割/分割(dicing)晶体硅电池以形成多个矩形硅太阳能电池(每个矩形硅太阳能电池沿其长轴具有基本相同的长度)来制造。以这种方式，从原始电池中切割/分割出更多个瓦板(对于6英寸晶片(约156mm)，通常为5或6个)。电池可以是全正方形和伪正方形；在后者中，可以获得带有倒角的切割电池。第一和第二硅太阳能电池在太阳能电池的重叠部分处用导电材料(4)以瓦板结构从前到后彼此粘合。可以将导电材料以不同的图案沉积。作为用以将太阳能电池粘合在一起的材料，导电粘合剂具有以下优势：它们克服了由于光伏组件中使用的不同材料之间的CTE(热膨胀系数)不匹配而造成的机械应力。图3示例了叠瓦式光伏模块。在该图中描绘了带有汇流条(2)的瓦板，但具有中断的汇流条、伪汇流条或甚至没有汇流条的电池结构也可以使用导电粘合剂来实现，因为后者可以收集由光伏电池产生的电流。

现有技术描述了可用以使太阳能电池互连以形成光伏模块的各种导电粘合剂。这些导电粘合剂中的许多导电粘合剂是基于环氧树脂、丙烯酸酯或有机硅的粘合剂。然而，它们可能不具有正确的机械特性来克服在可靠性中产生的应力，例如在-40℃和85℃的温度之间的热循环中(其在下面也被详细描述)，或者它们可能不具有足够高的粘合强度。

光伏模块在其寿命周期中会经受温度变化和高机械应力。这些因素对光伏模块的使用寿命具有负面影响，并对太阳能电池上和/或光伏模块中使用的导电粘合剂设定了要求。

导电粘合剂组合物所需的机械特性是正确的模量、指定的玻璃化转变温度和指定的热膨胀系数，以通过为光伏模块设计的热机械负载可靠性测试。如果粘合剂材料太硬(模量太高)，则在向模块施加外部应力时(例如在施加机械负载后或热循环后)，可能会发生光伏模块的功率输出损失。