[发明专利]具有特制背面覆盖材料的太阳能电池组件及其制造方法

说明书

本发明涉及一种改进的高可靠的太阳能电池组件，特别是涉及一种由具有作为光电变换元件的光敏半导体层的光电元件构成的改进的太阳能电池组件；所述光电变换元件由表面覆盖材料(也可以称之为表面覆盖元件)和背面覆盖材料(也可以称之为背面覆盖元件)所包覆；所述背面覆盖材料具有特制的发泡材料。这种太阳能电池组件不易被连续的光辐射使之劣化，结构上缓冲性能优越，而且即使在其上有外部的压力作用也不易变形。

近来，已经提出了许多薄膜太阳能电池的方案，一个典型的这种薄膜太阳能电池是非晶质硅(a-Si)薄膜太阳能电池，有关a-Si太阳能电池，一种公知的结构是把作为光电变换元件的a-Si半导体薄膜设置在一个导电基片上，并把一层透明导电层覆盖在所述的导电基片上。这样构成的薄膜太阳能电池的优点是其柔性特别好，而且重量也轻。

一种公知的太阳能电池组件的结构是把具有上述优点的多个薄膜太阳能电池串联起来构成一个组件，并用表面覆盖材料和背面覆盖材料(以下将临时把这两种覆盖材料称之为覆盖材料)覆盖住组件的相对的两个表面，每一层覆盖材料都是由有机树脂材料构成的，这种太阳能电池组件的优点是可以按照要求弯曲，可以携带，并能在户外享受业余生活情况下使用。

然而，这种太阳能电池也有缺点，以下将予以描述。即：太阳能电池组件被反复弯曲时，容易发生的问题是在处于弯曲处的电连接部分有时会断裂；另外，就太阳能电池组件而言，为了减轻其重量使之便于携带，通常都把用有机树脂材料构成的覆盖材料减薄，因此，太阳能电池组件的物理强度就不够大，这样，当把这种太阳能电池组件放在不平坦的地方时，如沙地或沙滩上，并且人们踩踏在其上时，容易发生的问题是包含在太阳能电池组件内的太阳能电池会被损坏而失去光电变换性能或/和覆盖材料被穿孔而产生漏电流。

为了避免人们踩踏在太阳能电池组件上而由于这种外力损坏包含在太阳能电池组件内的太阳能电池，一种公知的结构是设计一种包含发泡材料的覆盖在太阳能电池的后面的覆盖材料，这样，当把这种太阳能电池组件放在上述不平坦的地方并被人们踩踏在其上时，这种构成的太阳能电池组件就能避免由加在太阳能电池组件上的外力而导致其内的太阳能电池的损坏。因为这种构成的太阳能电池组件的重量轻，所以它能够漂浮在水面上。

在a-Si太阳能电池(a-Si光电元件)的情况下，由于所谓Staebler-Wronski衰退效应而使光电变换效率降低到某种水平，但是，通过在连续的户外使用期间所产生的热退火会使光电变换效率恢复；而且，即使在高温下，a-Si太阳能电池的光电变换效率的衰退也是轻微的，所以，a-Si太阳能电池不必具有像把结晶的光电变换元件构成为组件的情况下所采用的那么复杂的冷却结构。

就a-Si太阳能电池而言，即使当光电变换元件的厚度是几微米，它也呈现可用的光电变换特性，因此，把给定的a-Si太阳能电池设置在一个适当的耐热支撑元件上就能生产a-Si太阳能电池组件。这样的支撑元件可以包括钢片、金属涂敷钢片、不锈钢片以及由像聚酰亚胺这样的耐热树脂构成的树脂薄膜。这样制成的a-Si太阳能电池组件具有良好的柔性，因此，包含a-Si太阳能电池的太阳能电池(光电元件)无须使用刚性玻璃板(例如：3mm厚的)就能免遭损坏。

特别是在制造采用a-Si太阳能电池(或a-Si光电元件)的太阳能电池组件的情况下，可以任选采用各种覆盖结构，例如：可以不用这样的玻璃板而用塑料薄膜覆盖a-Si太阳能电池。在对太阳能电池组件增大刚性的情况下，可以使用合适的钢片，具有钢片或类似物作为支撑元件且其上没有玻璃板的太阳能电池组件可以说它在刚性、防火、阻燃以及经济等综合方面是满意的。并且，这种太阳能电池组件有类似于建筑物的金属屋顶结构，因此，太阳能电池组件能够容易地安置在这种屋顶上而无须使用复杂的元件和进行特殊的操作。

然而，钢片具有0.5J/cm.s.K的高导热率，使用它把热量散到空气中，或通过固定它的元件散热。因此，对于在户外使用期间对被热退火的a-Si太阳能电池来说，钢片的不理想的。为了不出现这样的问题，就要求在a-Si太阳能电池和钢片之间设置具有大约4×10^-4J/cm.s.K的导热率的发泡材料，其导热率比钢片的导热率大约小1000倍。

通常，根据使用环境和安装方法的不同，在采用了具有导热率为1×10^-3J/cm.s.K或更小的发泡材料的太阳能电池组件的情况下，当太阳能电池组件被放置在建筑物屋顶上时，包含在其内的太阳能电池的温度比不具有发泡材料的太阳能电池的情况下的温度大约高10到30度。