專利名稱：包含高熔體流動(dòng)速率的聚(乙烯醇縮丁醛)包封材料的太陽(yáng)能電池模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含具有高熔體流動(dòng)速率的聚(乙烯醇縮丁醛)包封材料的太陽(yáng)能電 池模塊及其制備方法。
背景技術(shù)：
由于太陽(yáng)能電池可提供持續(xù)性的能源，因此其應(yīng)用得以迅速發(fā)展。根據(jù)所使用的 光吸收材料，太陽(yáng)能電池通常分為兩種類型，即塊狀或晶片基太陽(yáng)能電池和薄膜太陽(yáng)能電 池。單晶硅(C-Si)、多晶硅(poly-Si或mc-Si)和帶狀硅是形成較傳統(tǒng)的晶片基太陽(yáng) 能電池時(shí)最常用的材料。來(lái)源于晶片基太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池模塊通常包含一系列焊接 在一起的180和240 μ m厚的自承晶片(或電池)。此類太陽(yáng)能電池板稱為太陽(yáng)能電池層， 它還可以包含電線，如連接各個(gè)電池單元的交叉帶和一端連接電池、另一端伸出模塊的母 線。這些電線最多可以達(dá)到200μπι厚，IOmm寬。然后將太陽(yáng)能電池層進(jìn)一步層壓到包封材 料層(一層或多層)和保護(hù)層(一層或多層)上，形成可以使用長(zhǎng)達(dá)25至30年的抗風(fēng)化 模塊。按照從頂部受光面到背部非受光面的順序，來(lái)源于晶片基太陽(yáng)能電池(一個(gè)或多個(gè)) 的太陽(yáng)能電池模塊通常包含(1)入射層，(2)前包封材料層，(3)太陽(yáng)能電池層，(4)后包 封材料層，以及(5)背襯層。對(duì)于越來(lái)越重要的替代性薄膜太陽(yáng)能電池而言，常用的材料包括非晶硅(a-Si)、 微晶硅(μ c-Si)、碲化鎘(CdTe)、銅銦硒化物(CuInSe2或CIS)、銅銦/鎵二硒化物 (CuInxGa(1_x)Se2或CIGS)、吸光染料、以及有機(jī)半導(dǎo)體。例如，薄膜太陽(yáng)能電池在例如美國(guó) 專利 5，507，881,5, 512，107,5, 948，176,5, 994，163,6, 040，521,6, 137，048 和 6，258，620， 以及美國(guó)專利公布 20070298590、20070281090、20070240759、20070232057、20070238285、 20070227578,20070209699和20070079866中有所公開(kāi)。通過(guò)將半導(dǎo)體材料層沉積到由玻 璃或柔性膜形成的覆板或基板上，形成厚度通常小于2μπι的薄膜太陽(yáng)能電池。與晶片電池 一樣，太陽(yáng)能電池層還可以包含電線，如交叉帶和母線。在某些實(shí)施方案中，薄膜太陽(yáng)能電 池的制備過(guò)程中包括激光劃片步驟，其能夠使相鄰的電池直接相互串聯(lián)，而無(wú)需再進(jìn)行電 池之間的焊料連接。在此類實(shí)施方案中，太陽(yáng)能電池層還可以包含將電力弓丨導(dǎo)至模塊之外 的母線和連接線。與晶片電池相似，可以將薄膜太陽(yáng)能電池進(jìn)一步層壓到其他包封材料和 保護(hù)層上，形成抗風(fēng)化和在各種環(huán)境下堅(jiān)固耐用的模塊。然而，根據(jù)進(jìn)行多層沉積的順序， 可以將電池沉積到在最終模塊中最后用作入射層的覆板上，也可以將電池沉積到在最終模 塊中用作背襯層的基板上。因此，來(lái)源于薄膜太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池模塊可以具有兩種 構(gòu)造中的一種。按照從頂部受光面到背部非受光面的順序，第一類包括(1)非受光面處的 太陽(yáng)能電池(一個(gè)或多個(gè))層，其包括覆板和沉積在覆板上的薄膜太陽(yáng)能電池層，(2)(背 面)包封材料層，以及(3)背襯層。按照從頂部受光面到背部非受光面的順序，另一類可以 包括(1)入射層，(2)(前)包封材料層，以及(3)受光面處的太陽(yáng)能電池層，其包括沉積在 基底上的薄膜太陽(yáng)能電池(一個(gè)或多個(gè))層。
太陽(yáng)能電池模塊中所用的包封材料層設(shè)計(jì)用于包封和保護(hù)易碎的太陽(yáng)能電池。太 陽(yáng)能電池包封材料層中所用的合適聚合材料通常具有以下性能的組合如高透明性、低霧 度、高抗沖擊性、高耐穿透性、良好的抗紫外光性、良好的長(zhǎng)期熱穩(wěn)定性、足以粘附玻璃和其 他硬質(zhì)聚合物板的粘附強(qiáng)度、高耐水性、以及良好的長(zhǎng)期耐侯性。此外，前包封材料層的光 學(xué)性能應(yīng)使得光能夠有效地傳輸至太陽(yáng)能電池層。已公開(kāi)的是，塑化的聚(乙烯醇縮丁醛)組合物可以用作太陽(yáng)能電池包封材料層 的材料。參見(jiàn)例如美國(guó)專利 3，957，537,4, 249，958,4, 321，418,5, 508，205,US 5，582，653、 5，728，230,6, 075，202,6, 288，323,6, 288，326,6, 538，192,6, 777，610,6, 822，157 和 6，940，008，美國(guó)專利公布 20040191422 和 20050284516，以及歐洲專利 EP 0 343 628,EP 0 631328、EP 1 005 096和EP 1 054 456。在這些專利申請(qǐng)中，塑化的聚(乙烯醇縮丁醛) 組合物主要用作可包封和保護(hù)太陽(yáng)能電池的熱熔性粘合劑。為了延長(zhǎng)太陽(yáng)能電池模塊的使用壽命并防止分層，重要的是在層壓過(guò)程中使組分 層之間充分除氣，尤其是包封材料與太陽(yáng)能電池層之間。例如，為了充分除氣，有利的是包 封材料易于在電池周圍流動(dòng)并填充各個(gè)晶片基太陽(yáng)能電池之間的空隙。對(duì)于薄膜太陽(yáng)能電 池而言，因?yàn)榇嬖诒入姵?厚度小于2μπι)厚得多的電線，如交叉帶和母線(厚度150至 250 μ m)，因此更重要的是包封材料易于在電線周圍流動(dòng)，以便使包封材料層與太陽(yáng)能電池 層之間充分除氣。此外，為了用作太陽(yáng)能電池的有效保護(hù)層，包封材料在一般操作條件下應(yīng) 該不會(huì)蠕變或流動(dòng)。目前使用的塑化聚(乙烯醇縮丁醛)包封材料不能充分滿足這些要求。發(fā)明概述本發(fā)明提供了包含太陽(yáng)能電池層和聚(乙烯醇縮丁醛)片的太陽(yáng)能電池模塊，其 中(a)太陽(yáng)能電池層包含一個(gè)或多個(gè)電互連的太陽(yáng)能電池；(b)太陽(yáng)能電池層具有受光面 和非受光面；(c)聚(乙烯醇縮丁醛)片具有根據(jù)ASTM1238(150°C，5kg載荷，2mm孔口 )測(cè) 得的0. 8至2g/10min的熔體流動(dòng)速率(MFR)，并包含聚(乙烯醇縮丁醛)樹(shù)脂和增塑劑； 以及(d)聚(乙烯醇縮丁醛)片被層壓在太陽(yáng)能電池層的兩個(gè)面中的一個(gè)面上。在一個(gè)實(shí)施方案中，聚(乙烯醇縮丁醛)片具有1至1. 7g/10min的MFR。在另一個(gè)實(shí)施方案中，聚(乙烯醇縮丁醛)片具有1. 1至1. 3g/10min的MFR。在另一個(gè)實(shí)施方案中，聚(乙烯醇縮丁醛)片具有0.25至1.52mm的厚度。在另一個(gè)實(shí)施方案中，聚(乙烯醇縮丁醛)片具有0.38至1. 14mm的厚度。在另一個(gè)實(shí)施方案中，聚(乙烯醇縮丁醛)樹(shù)脂具有30，000至600，000的重均分 子量，并包含以聚乙烯醇(PVOH)計(jì)算的12至23重量％的羥基基團(tuán)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，聚(乙烯醇縮丁醛)樹(shù)脂具有200，000至300，000的重均 分子量，并包含以聚乙烯醇(PVOH)計(jì)算的15至19重量％的羥基集團(tuán)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，聚(乙烯醇縮丁醛)片包含按聚(乙烯醇縮丁醛)樹(shù)脂的 干重計(jì)每百份5至80份(pph)的增塑劑。在另一個(gè)實(shí)施方案中，聚(乙烯醇縮丁醛)片包含按聚(乙烯醇縮丁醛)樹(shù)脂的 干重計(jì)每百份30至40份(pph)的增塑劑，并且其中增塑劑選自三乙二醇二-2-乙基己酸 酯、四乙二醇二正庚酸酯、癸二酸二丁酯，以及它們中的兩種或更多種的混合物。在另一個(gè)實(shí)施方案中，聚(乙烯醇縮丁醛)片被直接層壓在太陽(yáng)能電池層上。在另一個(gè)實(shí)施方案中，模塊包含被層壓在太陽(yáng)能電池層的受光面上的前包封材料
4層和被層壓在太陽(yáng)能電池層的非受光面上的后包封材料層，其中前后包封材料層中的一者 為上文所述的聚(乙烯醇縮丁醛)片，前后包封材料層中的另一者包含聚合材料，所述聚合 材料選自酸性共聚物、離聚物、聚(乙烯-乙酸乙烯酯)、聚(乙烯醇縮醛)、聚氨酯、聚氯乙 烯、聚乙烯、聚烯烴嵌段共聚物彈性體、聚(α -烯烴-co-α，乙烯不飽和羧酸酯)共聚 物、硅氧烷彈性體、環(huán)氧樹(shù)脂，以及它們的組合。在另一個(gè)實(shí)施方案中，模塊包含兩個(gè)上文所述的聚(乙烯醇縮丁醛)片，其中前后 包封材料層中的每一個(gè)是兩聚(乙烯醇縮丁醛)片中的一者。在另一個(gè)實(shí)施方案中，模塊還包含入射層和/或背襯層，其中入射層為模塊的最 外表層，其位于太陽(yáng)能電池層的受光面上，并且其中背襯層為模塊的最外表層，其位于太陽(yáng) 能電池層的非受光面上。在另一個(gè)實(shí)施方案中，入射層選自(i)玻璃板；(ii)聚合物片，其包含聚碳酸酯、 丙烯酸類、聚丙烯酸酯、環(huán)狀聚烯烴、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、含氟聚合物或它們中的兩種 或更多種的組合，或由以上物質(zhì)制備而成；以及(iii)聚合物膜，其包含聚酯、聚碳酸酯、聚 烯烴、降冰片烯聚合物、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚砜、 尼龍、聚氨酯、丙烯酸類、乙酸纖維素、玻璃紙、聚(氯乙烯)、含氟聚合物，或它們中的兩種 或更多種的組合，或由以上物質(zhì)制備而成；并且其中背襯層選自(iv)玻璃板；(ν)聚合物 片；(vi)聚合物膜；(vii)金屬片；以及(viii)陶瓷板；并且其中聚合物片包含聚碳酸酯、 丙烯酸類、聚丙烯酸酯、環(huán)狀聚烯烴、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、含氟聚合物，或它們中的兩種 或更多種的組合，或由上述物質(zhì)制備而成；并且聚合物膜包含聚酯、聚碳酸酯、聚烯烴、降冰 片烯聚合物、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚砜、尼龍、聚氨 酯、丙烯酸類、乙酸纖維素、玻璃紙、聚(氯乙烯)、含氟聚合物，或它們中的兩種或更多種的 組合，或由上述物質(zhì)制備而成。在另一個(gè)實(shí)施方案中，太陽(yáng)能電池為晶片基太陽(yáng)能電池，其選自結(jié)晶硅(C-Si)和 多晶硅(mc-Si)基太陽(yáng)能電池。此類模塊按照位置順序可以基本上由以下各層組成(i)入 射層，( )層壓在太陽(yáng)能電池層的受光面上的前包封材料層，(iii)太陽(yáng)能電池層，(iv)層 壓在太陽(yáng)能電池層的非受光面上的后包封材料層，以及(ν)背襯層，其中前后包封材料層 中的一者為上文所述的聚(乙烯醇縮丁醛)片。作為另外一種選擇，此類模塊可以包含兩 個(gè)上文所述的聚(乙烯醇縮丁醛)片，其中前后包封材料層中的每一個(gè)包含兩個(gè)聚(乙烯 醇縮丁醛)片中的一者。在另一個(gè)實(shí)施方案中，太陽(yáng)能電池為薄膜太陽(yáng)能電池，其選自非晶硅(a-Si)、微晶 硅(μ c-Si)、碲化鎘(CdTe)、銅銦/硒化物(CIS)、銅銦鎵二硒化物(CIGS)、吸光染料和有 機(jī)半導(dǎo)體基太陽(yáng)能電池。此類模塊按照位置順序可以基本上由以下各層組成(i)入射層， ( )包含上述聚(乙烯醇丁縮醛)片的前包封材料層，以及(iii)太陽(yáng)能電池層，其中太陽(yáng) 能電池層還包含基板，薄膜太陽(yáng)能電池沉積在所述基板上，并且所述基板的位置使得基板 成為模塊的最外表面，并被布置在太陽(yáng)能電池層的非受光面上。作為另外一種選擇，模塊按 照位置順序可以基本上由以下各層組成(i)太陽(yáng)能電池層，( )包含上述聚(乙烯醇縮丁 醛)片的后包封材料層，以及(iii)背襯層，其中太陽(yáng)能電池層還包含覆板，薄膜太陽(yáng)能電 池沉積在所述覆板上，并且所述覆板的位置使得覆板成為模塊的最外表面，并被布置在太 陽(yáng)能電池層的受光面上。
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本發(fā)明還提供了制備太陽(yáng)能電池模塊的方法，所述方法包括(i)提供包含上述 太陽(yáng)能電池模塊中的所有組件層的組合件，以及(ii)將該組合件進(jìn)行層壓以形成太陽(yáng)能 電池模塊。在一個(gè)實(shí)施方案中，層壓步驟是通過(guò)使組合件經(jīng)受熱和任選地真空或壓力進(jìn)行 的。附圖簡(jiǎn)述

圖1為未按比例繪制的本文所公開(kāi)的晶片基太陽(yáng)能電池模塊的剖面圖。圖2為未按比例繪制的本文所公開(kāi)的一個(gè)具體薄膜太陽(yáng)能電池模塊的剖面圖。圖3為未按比例繪制的本文所公開(kāi)的另一個(gè)薄膜太陽(yáng)能電池模塊的剖面圖。發(fā)明詳述除非另外指明，本文所用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)均與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員通常所理解的意思相同。如發(fā)生矛盾，以說(shuō)明書(shū)及其包括的定義為準(zhǔn)。盡管在本發(fā)明的實(shí)踐或測(cè)試中可以使用與本文所述類似或等同的方法和材料，但 本文描述了合適的方法和材料。除非另行指出，所有百分?jǐn)?shù)、份數(shù)、比率等均按重量計(jì)。當(dāng)數(shù)量、濃度或其他數(shù)值或參數(shù)以范圍、優(yōu)選范圍或優(yōu)選上限數(shù)值和優(yōu)選下限數(shù) 值的列表形式給出時(shí)，其應(yīng)理解為具體地公開(kāi)由任何范圍上限或優(yōu)選數(shù)值和任何范圍下限 或優(yōu)選數(shù)值的任何一對(duì)所構(gòu)成的所有范圍，而不管所述范圍是否被單獨(dú)地公開(kāi)。凡在本文 中給出某一數(shù)值范圍之處，該范圍均旨在包括其端點(diǎn)，以及位于該范圍內(nèi)的所有整數(shù)和分 數(shù)，除非另行指出。當(dāng)定義一個(gè)范圍時(shí)，不旨在將本發(fā)明的范圍限定于所列舉的具體數(shù)值。當(dāng)術(shù)語(yǔ)“大約”用于描述一個(gè)值或范圍的端點(diǎn)時(shí)，應(yīng)將本公開(kāi)理解為包括提及的具 體值或端點(diǎn)。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“包含”、“包括”、“特征在于”、“具有”、“含有”或它們的任何其他
變型旨在涵蓋非排他性的包括。例如，包含要素列表的工藝、方法、制品或設(shè)備不一定僅限 于那些要素，還可以包含其他未明確列出或此類工藝、方法、制品或設(shè)備所固有的要素。此 外，除非明確指出相反的意思，“或”是指包含性的或，而不是指排他性的或。連接短語(yǔ)“基本上由...組成”將權(quán)利要求的范圍限制為具體的材料或步驟以及 不會(huì)顯著影響受權(quán)利要求保護(hù)的本發(fā)明的基本和新型特征的那些。如果申請(qǐng)人已經(jīng)用例如“包含”等開(kāi)放式術(shù)語(yǔ)定義了本發(fā)明或其一部分，則應(yīng)理解 為(除非另行指出)說(shuō)明書(shū)應(yīng)被解釋為還用術(shù)語(yǔ)“基本上由..·組成”描述了該發(fā)明?！耙粋€(gè)”或“一種”用于描述本發(fā)明的元件和組件。這僅是出于方便目的，并提供本 發(fā)明的一般含義。該描述應(yīng)被理解為包括一個(gè)或至少一個(gè)，并且單數(shù)也包括復(fù)數(shù)，除非另外 明確地指出。在描述某些聚合物時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解，申請(qǐng)人有時(shí)會(huì)通過(guò)用于制備聚合物的單體或用 于制備聚合物的單體的數(shù)量來(lái)表示聚合物。盡管此類描述可以不包括用于描述最終聚合物 的具體術(shù)語(yǔ)，或者不包含方法限定產(chǎn)品的術(shù)語(yǔ)，但對(duì)單體和數(shù)量的任何此類提及應(yīng)被解釋 為聚合物由這些單體或這些數(shù)量的單體制成，還指相應(yīng)的聚合物以及它們的組合物。在描述本發(fā)明和/或本發(fā)明的權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“共聚物”是指包含兩種或更多種 單體的共聚單元的聚合物。術(shù)語(yǔ)“有限量”和“有限值”是指大于0的數(shù)量。
就本專利申請(qǐng)的目的而言，互換使用的術(shù)語(yǔ)“聚(乙烯醇縮丁醛)組合物”、“聚 (乙烯醇縮丁醛)樹(shù)脂組合物”和“塑化的聚(乙烯醇縮丁醛)組合物”是指包含有限量的 聚(乙烯醇縮丁醛)和有限量的增塑劑的組合物。此外，上文所定義的聚(乙烯醇縮丁醛) 可以包含一種增塑劑或增塑劑的混合物。然而，出于方便，當(dāng)描述聚(乙烯醇縮丁醛)組合 物時(shí)，增塑劑的混合物也可以稱為“增塑劑”。也就是說(shuō)，本文所用的單數(shù)形式的術(shù)語(yǔ)“增塑 齊U”可以表示使用一種增塑劑或兩種或更多種增塑劑的混合物?；Q使用的術(shù)語(yǔ)“塑化的聚(乙烯醇縮丁醛)片”和“聚(乙烯醇縮丁醛)片”是 指包含上文所定義的聚(乙烯醇縮丁醛)組合物的聚合物片。本發(fā)明提供了包含某些高熔體流動(dòng)速率的聚(乙烯醇縮丁醛)片或由其制成的太 陽(yáng)能電池包封材料片，該聚(乙烯醇縮丁醛)片具有根據(jù)ASTM 1238 (150°C，5kg載荷，2mm 孔口)測(cè)得的0. 8至2g/10min的熔體流動(dòng)速率(MFR)。高熔體流動(dòng)速率的聚(乙烯醇縮 丁醛)片優(yōu)選具有根據(jù)ASTM 1238 (150°C，5kg載荷，2mm孔口)測(cè)得的0. 9至1. 8g/10min 的MFR，或更優(yōu)選1至1. 7g/10min或還更優(yōu)選1. 1至1. 3g/10min的MFR。本領(lǐng)域技術(shù)人員 將會(huì)知道，在本發(fā)明中，聚合物片和聚合物片材料中包含的總聚合物組合物均具有相同的 MFR0因此，本文所公開(kāi)的MFR值既表示聚(乙烯醇縮丁醛)片的MFR值，也表示片材中包 含的總聚(乙烯醇縮丁醛)組合物的MFR值。聚(乙烯醇縮丁醛)為通過(guò)聚(乙烯醇)與丁醛的縮合獲得的乙烯基樹(shù)脂。聚 (乙烯醇縮丁醛)可以通過(guò)水劑或溶劑中的縮醛作用制備。在溶劑方法中，在存在足夠熔劑 的情況下進(jìn)行縮醛作用，這些溶劑可以溶解聚(乙烯醇縮丁醛)并在縮醛作用結(jié)束時(shí)形成 均勻溶液。通過(guò)用水沉淀固體顆粒將聚(乙烯醇縮丁醛)從溶液中分離出來(lái)，然后進(jìn)行洗 滌和干燥。使用的溶劑為低脂族醇，如乙醇。在水劑方法中，通過(guò)以下步驟進(jìn)行縮醛作用 在約20°C至約100°C下和酸性催化劑存在下將丁醛加入到聚(乙烯醇)水溶液中，攪拌混 合物，使中間體聚(乙烯醇縮丁醛)以細(xì)分形式沉淀，并繼續(xù)攪拌，同時(shí)進(jìn)行加熱，直到反應(yīng) 混合物達(dá)到所需的終點(diǎn)，然后中和催化劑，分離、穩(wěn)定化并干燥聚(乙烯醇縮丁醛)。例如， 可以按照US 3，153，009和US 4，696，971中所公開(kāi)的方法制備聚(乙烯醇縮丁醛)。高熔體流動(dòng)速率聚(乙烯醇縮丁醛)片中包含的聚(乙烯醇縮丁醛)樹(shù)脂可以 具有采用尺寸排阻色譜法使用低角度激光散射測(cè)得的30，000至600，000,優(yōu)選45，000至 300，000，或更優(yōu)選200，000至300，000的重均分子量。聚(乙烯醇縮丁醛)可以包含以聚乙 烯醇(PVOH)計(jì)算的12至23重量％，優(yōu)選14至21重量％，更優(yōu)選15至19. 5重量％，或最優(yōu) 選15至19重量％的羥基基團(tuán)?？梢园凑諛?biāo)準(zhǔn)方法確定羥基數(shù)量，如ASTM D1396-92 (1998)。 此外，優(yōu)選的聚(乙烯醇縮丁醛)可以包含以聚乙烯酯(通常為乙酸酯基)計(jì)算的最多 10%，或更優(yōu)選最多3%的殘余酯基團(tuán)，剩余為丁醛縮醛(butyraldehyde acetal) 0除丁縮 醛以外，聚(乙烯醇縮丁醛)還可以包含少量乙縮醛基團(tuán)，例如美國(guó)專利5，137，954中所公 開(kāi)的2-乙基己醛。除聚(乙烯醇縮丁醛)以外，每100份本發(fā)明的高熔體流動(dòng)速率聚(乙烯醇縮丁 醛)片還包含按聚(乙烯醇縮丁醛)樹(shù)脂重量計(jì)15至80份(pph)的增塑劑。薄片組合 物中優(yōu)選包含按聚(乙烯醇縮丁醛)樹(shù)脂重量計(jì)25至45pph，更優(yōu)選30至40pph，或最優(yōu) 選33至38pph的增塑劑。增塑劑可提高聚(乙烯醇縮丁醛)片的柔韌性和可加工性。適 于聚(乙烯醇縮丁醛)組合物的增塑劑是本領(lǐng)域已知的(參見(jiàn)例如美國(guó)專利3，841，890、4，144，217,4, 276，351,4, 335，036,4, 902，464,5, 013，779 和 5，886，075)。這些增塑劑中常
用的增塑劑為多元酸或多元醇的酯。優(yōu)選的增塑劑包括但不限于三甘醇或四甘醇與具有6 至10個(gè)碳原子的脂族羧酸反應(yīng)所得的二酯；癸二酸與具有1至18個(gè)碳原子的脂族醇反應(yīng) 所得的二酯；低聚乙二醇二 -2-乙基己酸酯；四乙二醇二正庚酸酯；己二酸二己酯；己二酸 二辛酯；己二酸庚酯與己二酸壬酯的混合物；癸二酸二丁酯；磷酸三丁氧乙酯；磷酸異癸苯 酯；亞磷酸三異丙酯；聚合物增塑劑，如油改性的癸二醇酸；磷酸酯與己二酸酯的混合物； 己二酸酯與鄰苯二甲酸烷基芐基酯的混合物；以及它們的混合物。更優(yōu)選的增塑劑包括三 乙二醇二 -2-乙基己酸酯、四乙二醇二正庚酸酯、癸二酸二丁酯，以及它們的混合物。更優(yōu) 選的增塑劑包括三乙二醇二-2-乙基己酸酯、四乙二醇二正庚酸酯，以及它們的混合物。最 優(yōu)選的增塑劑為三乙二醇二 -2-乙基己酸酯。一般來(lái)講，為了獲得具有一定MFR的聚(乙烯醇縮丁醛)片，工序通常包括(a)調(diào) 節(jié)制備未塑化的聚(乙烯醇縮丁醛)樹(shù)脂所用的聚(乙烯醇)的分子量或MFR，和/或(b) 調(diào)節(jié)聚(乙烯醇縮丁醛)片組合物中所包含的增塑劑含量。具體地講，來(lái)源于具有較低分 子量或較高M(jìn)FR的聚(乙烯醇)的未塑化聚(乙烯醇縮丁醛)樹(shù)脂也往往具有較低的分子 量或較高的MFR，并且當(dāng)與增塑劑混合時(shí)，可產(chǎn)生具有較高M(jìn)FR的塑化聚(乙烯醇縮丁醛)。 在另一方面，聚(乙烯醇縮丁醛)片中的增塑劑含量越高，薄片的MFR越高。任何技術(shù)人員 都能通過(guò)調(diào)節(jié)其中包含的未塑化聚(乙烯醇縮丁醛)樹(shù)脂的分子量或MFR，和/或調(diào)節(jié)其中 包含的增塑劑含量來(lái)制備上述高熔體流動(dòng)速率的塑化聚(乙烯醇縮丁醛)片。優(yōu)選的是， 通過(guò)調(diào)節(jié)未塑化聚(乙烯醇縮丁醛)樹(shù)脂的分子量或MFR獲得上述高熔體流動(dòng)速率聚(乙 烯醇縮丁醛)片的MFR。更優(yōu)選的是，通過(guò)調(diào)節(jié)未塑化聚(乙烯醇縮丁醛)樹(shù)脂的分子量 或MFR，同時(shí)保持上文給定的最優(yōu)選的增塑劑含量來(lái)獲得上述高熔體流動(dòng)速率聚(乙烯醇 縮丁醛)片的MFR。確定高熔體流動(dòng)速率聚(乙烯醇縮丁醛)片的MFR的下限，以便在層壓過(guò)程中薄 片材料可充分流動(dòng)并完全包封太陽(yáng)能電池(一個(gè)或多個(gè))和電線(如交叉帶和母線)。目 前本領(lǐng)域使用的具有較低MFR的聚(乙烯醇縮丁醛)包封材料片在層壓條件下不能充分流 動(dòng)。改進(jìn)此類缺陷的嘗試通常包括(i)在層壓過(guò)程中施加更大的壓力，這通常會(huì)導(dǎo)致入射 層、背襯層和/或太陽(yáng)能電池(一個(gè)或多個(gè))損壞或破裂，和/或(ii)增大聚(乙烯醇縮 丁醛)包封材料片的厚度，這會(huì)形成不理想的較厚和較重的太陽(yáng)能電池模塊。確定高熔體流動(dòng)速率聚(乙烯醇縮丁醛)片的MFR的上限，以便為易碎的太陽(yáng)能 電池(一個(gè)或多個(gè))提供足夠的保護(hù)，并防止薄片材料在層壓過(guò)程中或太陽(yáng)能電池模塊20 至30年的預(yù)期壽命中伸出太陽(yáng)能電池模塊的邊緣。薄片組合物中還可以包含例如用于控制太陽(yáng)能電池模塊中的高熔體流動(dòng)速率聚 (乙烯醇縮丁醛)片與其他組件層之間的粘附性的粘附性控制添加劑。此類添加劑通常為 有機(jī)酸和無(wú)機(jī)酸的堿金屬或堿土金屬鹽。它們優(yōu)選為具有2至16個(gè)碳原子的有機(jī)羧酸的 堿金屬或堿土金屬鹽。更優(yōu)選的是，它們?yōu)榫哂?至16個(gè)碳原子的有機(jī)羧酸的鎂鹽或鉀 鹽。粘附性控制添加劑的具體實(shí)例包括例如乙酸鉀、甲酸鉀、丙酸鉀、丁酸鉀、戊酸鉀、己酸 鉀、2-乙基丁酸鉀、庚酸鉀、辛酸鉀、2-乙基己酸鉀、乙酸鎂、甲酸鎂、丙酸鎂、丁酸鎂、戊酸 鎂、己酸鎂、2-乙基丁酸鎂、庚酸鎂、辛酸鎂、2-乙基己酸鎂等，以及它們的混合物。粘附性 控制添加劑的用量按組合物的總重量計(jì)通常在0. 001至0. 5重量％的范圍內(nèi)。
聚(乙烯醇縮丁醛)片組合物中還可以包含表面張力控制劑，如Trans 290或 Trans 296 (Trans-Chemco Company, Bristol, WI)或 Q- 23183 (The Dow Chemical Company, Midland, MI)。高熔體流動(dòng)速率的聚(乙烯醇縮丁醛)片還可以包含本領(lǐng)域已知的其他添加劑。 添加劑可以包括但不限于加工助劑、流速增強(qiáng)劑、潤(rùn)滑劑、顏料、染料、阻燃劑、抗沖改性齊U、 成核劑、抗粘連劑(如二氧化硅)、熱穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、紫外線穩(wěn)定劑、分散劑、表面活 性劑、螯合劑、偶聯(lián)劑、增強(qiáng)劑(如玻璃纖維)、填料等。一般來(lái)講，可以降低組合物光學(xué)透明 度的添加劑(如增強(qiáng)劑和填料)用于那些用作后包封材料的薄片?？墒褂迷诒绢I(lǐng)域內(nèi)廣泛公開(kāi)的熱穩(wěn)定劑。任何已知的熱穩(wěn)定劑均可用于本發(fā)明。 優(yōu)選的一般類別的熱穩(wěn)定劑包括但不限于酚類抗氧化劑、烷基化一元酚、烷硫基甲基苯酚、 對(duì)苯二酚、烷基化對(duì)苯二酚、生育酚、羥基化硫代二苯醚、亞烷基雙酚、0-，N-和S-芐基化合 物、羥基芐基化丙二酸酯、芳族羥基芐基化合物、三嗪化合物、氨基酸類抗氧化劑、芳胺、二 芳基胺、聚芳基胺、酰氨基酚、草酰胺、金屬減活化劑、亞磷酸鹽、亞膦酸鹽、芐基膦酸鹽、抗 壞血酸(維生素C)、可破壞過(guò)氧化物的化合物、羥胺、硝酮、硫代增效劑、苯并呋喃酮、吲哚 酮等，以及它們的混合物。更優(yōu)選的是，熱穩(wěn)定劑為雙酚抗氧化劑。已發(fā)現(xiàn)此類組合物特別 適于制備塑化聚(乙烯醇縮丁醛)，尤其是與三乙二醇二 -2-乙基己酸酯增塑劑一起使用 時(shí)。合適的具體雙酚抗氧化劑包括2，2’-亞乙基二(4，6_ 二-叔丁基苯酚)；4，4’_亞丁基 二(2-叔丁基-5-甲基苯酚)；2，2’_異亞丁基二(6-叔丁基-4-甲基苯酚)；以及2，2’_亞 甲基二(6-叔丁基-4-甲基苯酚)。雙酚抗氧化劑可以商品名Anox 29以及Lowinox 22M46、44B25 禾口 22IB46 (Great Lakes Chemical Corporation, Indianapolis, IN)商購(gòu)獲 得。高熔體流動(dòng)速率聚(乙烯醇縮丁醛)片可以包含任何有效量的熱穩(wěn)定劑。熱穩(wěn)定劑的 使用是任選的，在某些情況下不是優(yōu)選的。當(dāng)使用時(shí)，聚(乙烯醇縮丁醛)片包含按薄片組 合物的總重量計(jì)至少0. 05重量％，至多10重量％，更優(yōu)選至多5重量％，并最優(yōu)選至多1 重量％的熱穩(wěn)定劑?？墒褂米贤饩€吸收劑，這也是本領(lǐng)域內(nèi)廣泛公開(kāi)的。任何已知的紫外線吸收劑均 可用于本發(fā)明。優(yōu)選的一般類別的紫外線吸收劑包括但不限于苯并三唑衍生物、羥基二苯 甲酮、羥基苯基三嗪、取代和未取代的苯甲酸的酯等，以及它們的混合物。高熔體流動(dòng)速率 聚(乙烯醇縮丁醛)片可以包含任何有效量的紫外線吸收劑。紫外線吸收劑的使用是任選 的，在某些情況下不是優(yōu)選的。當(dāng)使用時(shí)，聚(乙烯醇縮丁醛)片包含按薄片組合物的總重 量計(jì)至少0. 05重量％，至多10重量％，更優(yōu)選至多5重量％，并最優(yōu)選至多1重量％的紫 外線吸收劑?？梢允褂檬茏璋饭夥€(wěn)定劑(HALS)，這也是本領(lǐng)域內(nèi)廣泛公開(kāi)的。一般來(lái)講，公開(kāi)的 受阻胺光穩(wěn)定劑為仲、叔、乙?；腘-烴氧基取代的，羥基取代的N-烴氧基取代的，或其他 基團(tuán)取代的環(huán)胺，所述環(huán)胺可以摻入空間位阻，其一般來(lái)源于與胺官能團(tuán)相鄰的碳原子上 的脂族取代。高熔體流動(dòng)速率聚(乙烯醇縮丁醛)片可以包含任何有效量的受阻胺光穩(wěn)定 劑。受阻胺光穩(wěn)定劑的使用是任選的，在某些情況下不是優(yōu)選的。當(dāng)使用時(shí)，聚(乙烯醇縮 丁醛)片包含按薄片組合物的總重量計(jì)至少0. 05重量％，至多10重量％，更優(yōu)選至多5重 量％，并最優(yōu)選至多1重量％的受阻胺光穩(wěn)定劑?？赏ㄟ^(guò)任何已知的方法來(lái)制備高熔體流動(dòng)速率聚(乙烯醇縮丁醛)片。一般通過(guò)擠出鑄塑工藝來(lái)制備聚(乙烯醇縮丁醛)片。薄片可以具有平滑或粗糙的表面。聚(乙烯 醇縮丁醛)片優(yōu)選具有粗糙表面，從而有利于在層壓過(guò)程中除氣。例如，可通過(guò)以下方法來(lái)制備高熔體流動(dòng)速率聚(乙烯醇縮丁醛)片首先將聚 (乙烯醇縮丁醛)與適量的增塑劑混合，然后通過(guò)片材成型模具擠出組合物，即，迫使熔融 的塑化聚(乙烯醇縮丁醛)組合物通過(guò)水平方向長(zhǎng)、垂直方向窄的模具開(kāi)口，其中模具開(kāi) 口的長(zhǎng)度和寬度基本上與形成的薄片一致。通常在225°C至245°C的溫度下擠出塑化的 聚(乙烯醇縮丁醛)組合物。優(yōu)選通過(guò)設(shè)計(jì)模具開(kāi)口并設(shè)置擠出物通過(guò)的模具出口表面 的溫度來(lái)提供擠出薄片一面或兩面上的粗糙表面，如美國(guó)專利4，281，980中所公開(kāi)。制備 擠出的聚(乙烯醇縮丁醛)片上的優(yōu)選粗糙表面的替代技術(shù)涉及對(duì)聚合物分子量分布、水 含量和熔融溫度中的一者或多者進(jìn)行控制。塑化聚(乙烯醇縮丁醛)片的形成在例如美 國(guó)專利 2，904，844,2, 909，810,3, 679，788,3, 994，654,4, 161，565,4, 230，771,4, 292，372、 4，297，262,4, 575，540,5, 151，234 和 5，886，675 以及歐洲專利 EP 0 185 863 中有所公開(kāi)。 作為另外一種選擇，擠出的聚(乙烯醇縮丁醛)片可以從緊鄰模具出口的特制模具輥表面 上通過(guò)，該輥表面可以使熔融聚合物的一個(gè)面具有所需的優(yōu)選表面特性。因此，當(dāng)此類輥表 面具有微小的凸起和凹陷時(shí)，由澆鑄在該表面上的聚合物形成的薄片在接觸輥的面上可具 有粗糙表面，該表面通常分別與輥表面的凹陷和凸起相對(duì)應(yīng)。此類模具輥在例如美國(guó)專利 4，035，549中有所公開(kāi)。粗糙薄片表面是優(yōu)選的，其可簡(jiǎn)化層壓過(guò)程并提供優(yōu)異的太陽(yáng)能電 池模塊。應(yīng)當(dāng)理解，此類粗糙表面只是暫時(shí)的，其具體功能在于在層壓過(guò)程中方便除氣，之 后，它會(huì)在與熱壓處理和其他層壓方法相關(guān)的高溫和壓力下熔融，從而變得平滑。高熔體流動(dòng)速率聚(乙烯醇縮丁醛)片的厚度可以為10至60mil(0.25至 1.52mm)。高熔體流動(dòng)速率聚(乙烯醇縮丁醛)片的厚度優(yōu)選為15至45mil (0. 38至 1. 14mm)，更優(yōu)選為 15 至 40mil (0. 38 至 1. 02mm)，更優(yōu)選為 15 至 35mil (0. 38 至 0. 89mm)， 更優(yōu)選為20至35mil(0. 51至0. 89mm)，以便在盡可能減少包封材料用量的情況下為太陽(yáng)能 電池提供足夠的保護(hù)。盡量減小厚度可以提高薄片的透明度和透光率，繼而提高組成相同 的太陽(yáng)能電池模塊的效率。還可以有利地減小最終太陽(yáng)能電池模塊的厚度和重量。另一方 面，高熔體流動(dòng)速率聚(乙烯醇縮丁醛)片還需要具有足夠的厚度，以便環(huán)繞流動(dòng)并包封太 陽(yáng)能電池和電線(如交叉帶和母線)。本發(fā)明還提供了包括至少一個(gè)上述高熔體流動(dòng)速率聚(乙烯醇縮丁醛)片層和由 一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池構(gòu)成的太陽(yáng)能電池層的太陽(yáng)能電池模塊。太陽(yáng)能電池優(yōu)選地電互連 和/或排列在平面內(nèi)。術(shù)語(yǔ)“太陽(yáng)能電池”旨在包括可以將光轉(zhuǎn)化成電能的任何制品?？捎糜诒景l(fā)明的 太陽(yáng)能電池包括但不限于晶片基太陽(yáng)能電池(如上文發(fā)明背景部分中所述的c-Si或mc-Si 基太陽(yáng)能電池)和薄膜太陽(yáng)能電池(如上文背景部分中所述的a-Si、μ (^丄(11^或(1(6) S基太陽(yáng)能電池)。太陽(yáng)能電池優(yōu)選在太陽(yáng)能電池層內(nèi)電互連。此外，太陽(yáng)能電池層還可以 包含電線，如交叉帶和母線。太陽(yáng)能電池模塊通常包含至少一個(gè)高熔體流動(dòng)速率聚(乙烯醇縮丁醛)片層，其 被層壓在太陽(yáng)能電池層上并充當(dāng)包封材料層。所謂“層壓”是指在層壓板結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)層被 直接(即，兩層之間無(wú)任何附加材料)或間接(即，兩層之間具有附加材料，如夾層或粘合 材料)結(jié)合在一起。優(yōu)選的是，高熔體流動(dòng)速率聚(乙烯醇縮丁醛)片被直接層壓或結(jié)合到太陽(yáng)能電池層上。太陽(yáng)能電池模塊還可包含附加的包封材料層，所述包封材料層包含或由其他聚合 材料制成，例如酸性共聚物(即，α-烯烴與α，烯鍵式不飽和羧酸的共聚物)、離聚物 (即，通過(guò)部分或全部中和α-烯烴和α，β-烯鍵式不飽和羧酸的酸性共聚物制備的共聚 物)、聚(乙烯-乙酸乙烯酯)、聚(乙烯醇縮醛)(包括聲級(jí)聚(乙烯醇縮醛))、聚氨酯、 聚(氯乙烯)、聚乙烯(如線性低密度聚乙烯)、聚烯烴嵌段共聚物彈性體、α-烯烴-α， β“烯鍵式不飽和羧酸酯共聚物(例如乙烯_丙烯酸甲酯共聚物和乙烯_丙烯酸丁酯共聚 物)、硅氧烷彈性體、環(huán)氧樹(shù)脂，以及它們中的兩種或更多種的組合。除高熔體流動(dòng)速率聚(乙烯醇縮丁醛)片外的各個(gè)包封材料層的厚度可獨(dú)立地 為1至120mil(0. 026mm至3mm)，優(yōu)選為1至40mil(0. 026至1. 02mm)，或更優(yōu)選為1至 20mil (0. 026至0. 51mm)。太陽(yáng)能電池模塊中包含的所有包封材料層可具有光滑或粗糙表 面。包封材料層優(yōu)選具有粗糙表面，從而有利于在層壓過(guò)程中除氣。太陽(yáng)能電池模塊還可包含分別用作受光面處和非受光面處的模塊最外層的入射 層和/或背襯層。太陽(yáng)能電池模塊的外層，即入射層和背襯層，可以來(lái)源于任何合適的薄片或膜。合 適的薄片可以是玻璃或塑料片，如聚碳酸酯、丙烯酸類、聚丙烯酸酯、環(huán)狀聚烯烴(如乙烯 降冰片烯聚合物)、聚苯乙烯(優(yōu)選為茂金屬催化的聚苯乙烯)、聚酰胺、聚酯、含氟聚合物， 或它們中的兩種或更多種的組合。此外，也可用金屬薄片(如鋁、鋼、鍍鋅鋼或陶瓷板)來(lái) 形成背襯層。術(shù)語(yǔ)“玻璃”不僅包括窗玻璃、平板玻璃、硅酸鹽玻璃、玻璃片、低鐵玻璃、鋼化玻 璃、鋼化無(wú)氧化鈰玻璃和浮法玻璃，還包括彩色玻璃、特種玻璃(如包含可控制太陽(yáng)能加熱 的成分的玻璃)、鍍膜玻璃(如用金屬(如銀或氧化銦錫)噴鍍的用于日照控制目的的玻 璃)、E-玻璃、Toroglass、S0lex 玻璃(PPG Industries,Pittsburgh,PA)和Starphire 玻璃(PPG Industries)。此類特種玻璃在例如美國(guó)專利4，615，989,5, 173，212,5, 264，286、 6，150，028,6, 340，646,6, 461，736和6，468，934中有所公開(kāi)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，用于具體模 塊的玻璃類型的選擇取決于預(yù)期用途。合適的膜層可以是聚合物，所述聚合物包括但不限于聚酯(如聚對(duì)苯二甲酸乙二 醇酯和聚(萘二甲酸乙二醇酯))、聚碳酸酯、聚烯烴(如聚丙烯、聚乙烯和環(huán)狀聚烯烴)、降 冰片烯聚合物、聚苯乙烯(如間同立構(gòu)聚苯乙烯)、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯腈-苯乙 烯共聚物、聚砜(如聚醚砜、聚砜等)、尼龍、聚(氨基甲酸酯)、丙烯酸類、乙酸纖維素(如乙 酸纖維素、三乙酸纖維素等)、玻璃紙、聚(氯乙烯)(如聚(偏二氯乙烯))、含氟聚合物(如 聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、乙烯_四氟乙烯共聚物等)，以及它們中的兩種或更多 種的組合。聚合物膜可以是雙軸向取向的聚酯膜(優(yōu)選為聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)膜) 或含氟聚合物膜(如了6(11&,0^『261@和丁6{"1011@膜，得自￡.1.(111 Pont de Nemours and Company, Wilmington, DE(DuPont))0對(duì)于某些應(yīng)用而言，優(yōu)選的是含氟聚合物-聚酯-含 氟聚合物(如“TPT”)膜。金屬膜(如鋁箔)也可以用作背襯層。太陽(yáng)能電池模塊還可以包含嵌入模塊中的其他功能膜或薄片層(如介電層或 阻擋層)。此類功能層可以來(lái)源于上述聚合物膜或涂覆有附加功能涂層的聚合物膜中的 任何一種。例如，涂覆有金屬氧化物涂層的聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)膜(如美國(guó)專利
116，521，825和6，818，819以及歐洲專利EPl 182710中所公開(kāi)的膜)可以用作層壓體中的氧 氣和水分阻擋層。如果需要，太陽(yáng)能電池層與包封材料之間還可以包括非織造玻璃纖維(稀松布) 層，從而有利于在層壓過(guò)程中除氣或用于加固包封材料。此類稀松布層的用途在例如美國(guó) 專利 5，583，057,6, 075，202,6, 204，443,6, 320，115 和 6，323，416 以及歐洲專利 EP0769818 中有所公開(kāi)。位于太陽(yáng)能電池層受光面上的膜或薄片層優(yōu)選由透明材料制成，以便日光能夠有 效地透射到太陽(yáng)能電池中。太陽(yáng)能電池層的受光面有時(shí)可以稱為頂面或正面，在實(shí)際使用 條件下，其一般面向光源。太陽(yáng)能電池層的非受光面有時(shí)可以稱為底面或背面，在實(shí)際使用 條件下，其一般背離光源?？梢园瓤捎米靼獠牧蠈?，又可用作外層的特殊膜或薄片。 還可設(shè)想，模塊中包括的任何膜或薄片層可以是預(yù)成形的單層或多層膜或薄片的形式。如果需要，可以在層壓過(guò)程之前對(duì)入射層膜和薄片、背襯層膜和薄片、包封材料層 以及太陽(yáng)能電池模塊中包括的其他層的一個(gè)或兩個(gè)表面進(jìn)行處理，以增強(qiáng)與其他層壓層的 粘附力。這種粘附性增強(qiáng)處理可以采用本領(lǐng)域已知的任何形式，包括火焰處理(參見(jiàn)例如 美國(guó)專利2，632，921,2, 648，097,2, 683，894和2，704，382)、等離子處理(參見(jiàn)例如美國(guó)專 利4，732，814)、電子束處理、氧化處理、電暈放電處理、化學(xué)處理、鉻酸處理、熱空氣處理、 臭氧處理、紫外光處理、噴砂處理、溶劑處理，以及它們中的兩種或更多種的組合。此外，還 可以通過(guò)在層壓層的表面上涂覆粘合劑或底漆涂料來(lái)進(jìn)一步提高粘附強(qiáng)度。例如，美國(guó)專 利4，865，711公開(kāi)了具有改善的粘結(jié)性的膜或薄片，其具有沉積在一個(gè)或兩個(gè)表面上的薄 碳層。其他示例性的粘合劑或底漆可以包括硅烷、聚(烯丙胺)基底漆(參見(jiàn)例如美國(guó)專 利5，411，845,5, 770，312,5, 690，994和5，698，329)，以及基于丙烯酸類的底漆(參見(jiàn)例如 美國(guó)專利5，415，942)。粘合劑或底漆涂層可以采用單層粘合劑或底漆的形式，其厚度為 0. 0004 至 Imil (0. 00001 至 0. 03mm)，或優(yōu)選為 0. 004 至 0. 5mil (0. 0001 至 0. 013mm)，或更 優(yōu)選為 0. 004 至 0. Imil (0. 0001 至 0. 003mm)。在一個(gè)特定實(shí)施方案中(參見(jiàn)圖1)，太陽(yáng)能電池來(lái)源于晶片基自承太陽(yáng)能電池單 元，太陽(yáng)能電池模塊(20)按照從頂部受光面到背部非受光面的順序可以包括(a)入射層 (10)，(b)前包封材料層(12)，(c)由一個(gè)或多個(gè)電互連的太陽(yáng)能電池構(gòu)成的太陽(yáng)能電池層 (14)，(d)后包封材料層(16)，以及(e)背襯層(18)，其中前后包封材料層(12禾Π 16)中的 至少一者或兩者包括高熔體流動(dòng)速率聚(乙烯醇縮丁醛)片或由其制成。然而，太陽(yáng)能電池模塊優(yōu)選來(lái)源于薄膜太陽(yáng)能電池，并且(i)在一個(gè)實(shí)施方案 中(圖2中的30)，其按照從頂部受光面到背部非受光面的順序可以包括(a)透明入射層 (10)，(b)包括高熔體流動(dòng)速率聚(乙烯醇縮丁醛)片或由其制成的(前)包封材料層 (12)，以及(c)太陽(yáng)能電池層(14a)，其包括一層設(shè)置在受光面處的基板(24)上的薄膜太 陽(yáng)能電池(22)，或者(ii)在一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方案中(圖3中的40)，其可以包括(a)太 陽(yáng)能電池層(14b)，其按照從頂部受光面到背部非受光面的順序包括覆板(26)和設(shè)置在非 受光面處的覆板上的一層薄膜太陽(yáng)能電池(22)，(b)包括高熔體流動(dòng)速率聚(乙烯醇縮丁 醛)片或由其制成的(后)包封材料層(16)，以及(c)背襯層(18)。此外，還可將一系列上述太陽(yáng)能電池模塊連接起來(lái)，形成可產(chǎn)生所需電壓和電流 的太陽(yáng)能電池陣列。
示例性的太陽(yáng)能電池模塊按照從頂部受光面到背部非受光面的順序可以具有以 下層壓板結(jié)構(gòu)，其中HMF-PVB為高熔體流動(dòng)速率聚(乙烯醇縮丁醛)片的縮寫(xiě)·玻璃/HMF-PVB/太陽(yáng)能電池/HMF-PVB/玻璃；·玻璃/HMF-PVB/太陽(yáng)能電池/HMF-PVB/含氟聚合物膜(如Ted 1 ar 膜)；
·含氟聚合物膜/HMF-PVB/太陽(yáng)能電池/HMF-PVB/玻璃；·含氟聚合物膜/HMF-PVB/太陽(yáng)能電池/HMF-PVB/含氟聚合物膜；·玻璃/HMF-PVB/太陽(yáng)能電池/HMF-PVB/聚酯膜(如聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯) 膜)；·含氟聚合物膜/HMF-PVB/太陽(yáng)能電池/HMF-PVB/聚酯膜；·玻璃/HMF-PVB/太陽(yáng)能電池/HMF-PVB/阻隔膜/HMF-PVB/玻璃；·玻璃/離聚物片/太陽(yáng)能電池/HMF-PVB/阻隔膜/HMF-PVB/含氟聚合物膜； 含氟聚合物膜/HMF-PVB/阻隔膜/HMF-PVB/太陽(yáng)能電池/HMF-PVB/阻隔膜/ HMF-PVB/含氟聚合物膜；·玻璃/HMF-PVB/太陽(yáng)能電池/HMF-PVB/鋁板錠；·含氟聚合物膜/HMF-PVB/太陽(yáng)能電池/HMF-PVB/鋁板錠；·玻璃/HMF-PVB/太陽(yáng)能電池/HMF-PVB/鍍鋅鋼板； ·玻璃/HMF-PVB/太陽(yáng)能電池/HMF-PVB/聚酯膜/HMF-PVB/鋁板錠；·含氟聚合物膜/HMF-PVB/太陽(yáng)能電池/HMF-PVB/聚酯膜/HMF-PVB/鋁板錠；·玻璃/HMF-PVB/太陽(yáng)能電池/HMF-PVB/聚酯膜/HMF-PVB/鍍鋅鋼板；·含氟聚合物膜/HMF-PVB/太陽(yáng)能電池/HMF-PVB/聚酯膜/HMF-PVB/鍍鋅鋼板；·玻璃/HMF-PVB/太陽(yáng)能電池/隔音聚(乙烯醇縮丁醛)片/玻璃；·玻璃/HMF-PVB/太陽(yáng)能電池/聚(乙烯醇縮丁醛)片/含氟聚合物膜；·含氟聚合物膜/離聚物片/太陽(yáng)能電池/HMF-PVB/玻璃；·含氟聚合物膜/HMF-PVB/太陽(yáng)能電池/酸性共聚物片/含氟聚合物膜；·玻璃/HMF-PVB/太陽(yáng)能電池/聚(乙烯-乙酸乙烯酯)片/聚酯膜；·含氟聚合物膜/HMF-PVB/太陽(yáng)能電池/乙烯-丙烯酸甲酯共聚物片/聚酯膜；·玻璃/乙烯-丙烯酸丁酯共聚物片/太陽(yáng)能電池/HMF-PVB/阻隔膜/乙烯-丙 烯酸丁酯共聚物片/玻璃；·承載在剛性薄片覆板上的薄膜太陽(yáng)能電池/HMF-PVB/剛性片；·承載在玻璃板覆板上的薄膜太陽(yáng)能電池/HMF-PVB/玻璃板；等等，其中術(shù)語(yǔ) “HMF-PVB”代表上文所述的高熔體流動(dòng)速率聚(乙烯醇縮丁醛)片。此外，除了得自DuPont 的Tedlar 膜之外，合適的含氟聚合物膜還包括含氟聚合物/聚酯/含氟聚合物多層 膜(如Tedlar /PET/Tedlar 或 TPT 層壓膜，得自 Isovolta AG.，Austria 或 Madico， Woburn, ΜΑ)?？梢杂帽绢I(lǐng)域已知的任何層壓方法(如熱壓器法或非熱壓器法)來(lái)制備太陽(yáng)能電 池模塊。在一個(gè)示例性方法中，太陽(yáng)能電池模塊的組件層以所需的順序疊放，形成預(yù)層壓 組合件。然后將組合件放入能夠保持真空的袋子(“真空袋”)中，通過(guò)真空管或其他裝置 抽出袋子中的空氣，密封袋子，同時(shí)保持真空(如至少27至28英寸汞柱(689至711毫米汞柱))，然后將密封的袋子放入高壓釜中，在150至250psi(11.3至18.8巴)的壓力下和 130°C至 180°C，或 120°C至 160°C，或 135°C至 160°C，或 145°C至 155°C 的溫度下保持 10 至 50min，或20至45min，或20至40min，或25至35min。真空環(huán)可以替代真空袋。一類合適 的真空袋在美國(guó)專利3，311，517中有所公開(kāi)。在熱和壓力循環(huán)后，冷卻高壓釜中的空氣，并 且無(wú)需添加額外的氣體以保持高壓釜中的壓力。冷卻約20min后，釋放過(guò)剩的空氣壓力，并 從高壓釜中取出層壓體。作為另外一種選擇，可以將預(yù)層壓組合件放入烘箱中，在80°C至120°C，或90°C至 100°C下加熱20至40min，然后使加熱的組合件通過(guò)一組夾輥，以便擠出各層之間的空隙空 間內(nèi)的空氣，然后密封組合件的邊緣。該階段的組合件稱為預(yù)壓件。然后將預(yù)壓件放入空氣高壓釜中，將溫度升至120°C至160°C，或135°C至160°C， 壓力為100至300psi (6. 9至20. 7巴)，或優(yōu)選為200psi (13. 8巴)。將這些條件保持15至 60min,或20至50min，然后冷卻空氣，高壓釜內(nèi)無(wú)需添加更多空氣。冷卻20至40min后，釋 放過(guò)剩的空氣壓力，并從高壓釜中取出層壓產(chǎn)品。還可以通過(guò)非熱壓方法來(lái)制備太陽(yáng)能電池模塊。此類非熱壓方法在例如美國(guó) 專利 3，234，062,3, 852，136,4, 341，576,4, 385，951,4, 398，979,5, 536，347,5, 853，516、 6，342，116 和 5，415，909 ；美國(guó)專利公布 20040182493 ；歐洲專利 EP1235683 Bi，以及PCT 專 利公布W09101880和W003057478中有所公開(kāi)。一般來(lái)講，非熱壓方法包括加熱預(yù)層壓組合 件，以及施加真空、壓力或兩者。例如，可以使組合件相繼通過(guò)加熱烘箱和夾輥。層壓方法的這些實(shí)例并不是限制性的?；旧峡梢允褂萌魏螌訅悍椒āＨ绻枰?，可用本領(lǐng)域所公開(kāi)的任何方法來(lái)密封太陽(yáng)能電池模塊的邊緣，以減少 水分和空氣侵入，并減少對(duì)太陽(yáng)能電池效率和壽命的潛在降低效應(yīng)。合適的封邊材料包括 但不限于丁基橡膠、多硫化物、硅氧烷、聚氨酯、聚丙烯彈性體、聚苯乙烯彈性體、嵌段共聚 物彈性體、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物(SEBS)等。在某些實(shí)施方案的以下實(shí)施例中對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例以下實(shí)施例旨在說(shuō)明本發(fā)明而不是以任何方式限制本發(fā)明的范圍。比較實(shí)施例CE1-2和實(shí)施例E1-2。在每個(gè)比較實(shí)施例CE1-2和實(shí)施例E1-2中，制備12X12英寸(305 X 305mm)的層 壓板結(jié)構(gòu)并進(jìn)行烘烤測(cè)試，所述層壓板結(jié)構(gòu)按照從頂面到底面的順序包括頂部玻璃板、雙 軸向取向的聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)膜片、具有多種MFR水平的聚(乙烯醇縮丁醛)片 和底部玻璃板。在此類層壓板結(jié)構(gòu)中，所包含的膜片用于模擬太陽(yáng)能電池和/或太陽(yáng)能電 池電線，烘烤測(cè)試結(jié)果顯示出其間具有膜片時(shí)，聚(乙烯醇縮丁醛)片層壓到頂部玻璃板的 穩(wěn)定程度。具體地講，制備層壓體時(shí)，要用50°C的磷酸三鈉(5g/l)去離子水溶液將 305X305X2. 6mm浮法玻璃板洗滌5分鐘，然后用去離子水徹底清洗5分鐘，并干燥。然后， 在底部玻璃板的中央放置5mm寬、12英寸(305mm)長(zhǎng)和2mil (0.05mm)厚的雙軸向取向的 聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)膜片、30mil(0. 76mm)厚的聚(乙烯醇縮丁醛)片，然后放置頂 部玻璃板。按照ASTM測(cè)試方法1238 (在150°C下使用5kg的載荷和2mm的孔口)測(cè)定每個(gè)聚(乙烯醇縮丁醛)片的MFR水平。結(jié)果列于表1中。此外，還按照ASTM測(cè)試方法1238 在150°C下使用2. 26kg的載荷測(cè)試El中使用的聚(乙烯醇縮丁醛)夾層片。在該條件下 測(cè)得其MFR為0.3g/10min。然后通過(guò)如下夾輥方法來(lái)制備層壓體。具體地講，首先將以上 獲得的預(yù)層壓組合件放入105°C的強(qiáng)制通風(fēng)烘箱中保持20分鐘，然后使其通過(guò)夾輥間隙設(shè) 置為4. 3mm的一組夾輥。通過(guò)夾輥后，再將組合件放入空氣高壓釜中，在15分鐘內(nèi)將環(huán)境 溫度和壓力升至135°C和13. 8巴。將該溫度和壓力保持30分鐘，然后通過(guò)冷卻空氣使高壓 釜冷卻，并且無(wú)需向高壓釜添加更多的空氣。冷卻20分鐘后(或當(dāng)空氣溫度達(dá)到50°C以下 時(shí))，釋放多余的壓力，并從高壓釜中取出最終層壓體。在烘烤測(cè)試中，將每個(gè)層壓體放入強(qiáng)制通風(fēng)烘箱，在105°C下保持2小時(shí)，然后數(shù) 出層壓體中形成的氣泡總數(shù)。結(jié)果列于表1中。然后將層壓體重新放入烘箱中，并在120°C 下保持2小時(shí)。然后，再次數(shù)出氣泡總數(shù)。結(jié)果列于表1中。再次將層壓體放回烘箱中，并 在135°C下保持2小時(shí)。然后數(shù)出氣泡總數(shù)。結(jié)果列于表1中。將層壓體放回烘箱，并在 150°C下再保持2小時(shí)。然后數(shù)出氣泡總數(shù)。結(jié)果列于表1中。表權(quán)利要求
太陽(yáng)能電池模塊，所述太陽(yáng)能電池模塊包含太陽(yáng)能電池層和聚(乙烯醇縮丁醛)片，其中(a)所述太陽(yáng)能電池層包含一個(gè)或多個(gè)電互連的太陽(yáng)能電池；(b)所述太陽(yáng)能電池層具有受光面和非受光面；(c)所述聚(乙烯醇縮丁醛)片具有根據(jù)ASTM 1238(150℃，5kg載荷，2mm孔口)測(cè)得的0.8至2g/10min的熔體流動(dòng)速率(MFR)，并包含聚(乙烯醇縮丁醛)樹(shù)脂和增塑劑；以及(d)所述聚(乙烯醇縮丁醛)片被層壓在所述太陽(yáng)能電池層兩面中的一個(gè)面上。
2.權(quán)利要求1的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述聚(乙烯醇縮丁醛)片具有1至 1.7g/10min 的 MFR。
3.權(quán)利要求1或2的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述聚(乙烯醇縮丁醛)片具有1.1至 1.3g/10min 的 MFR。
4.權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述聚(乙烯醇縮丁醛)片具有 0. 25至1. 52mm的厚度。
5.權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述聚(乙烯醇縮丁醛)片具有 0. 38至1. 14mm的厚度。
6.權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述聚(乙烯醇縮丁醛)樹(shù)脂具 有30，000至600，000的重均分子量，并包含以聚乙烯醇(PVOH)計(jì)算的12至23重量％的 羥基基團(tuán)。
7.權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述聚(乙烯醇縮丁醛)樹(shù)脂具 有200，000至300，000的重均分子量，并包含以聚乙烯醇(PVOH)計(jì)算的15至19重量％的羥基基團(tuán)。
8.權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述聚(乙烯醇縮丁醛)片包含 按聚(乙烯醇縮丁醛)樹(shù)脂的干重計(jì)每百份5至80份(pph)的增塑劑。
9.權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述聚(乙烯醇縮丁醛)片被直 接層壓在所述太陽(yáng)能電池層上。
10.權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)的太陽(yáng)能電池模塊，所述太陽(yáng)能電池模塊還包含入射層 和/或背襯層，其中所述入射層為所述模塊的最外表層并且被布置在所述太陽(yáng)能電池層的 受光面上，并且其中所述背襯層為所述模塊的最外表層并且被布置在所述太陽(yáng)能電池層的 非受光面上。
11.權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述太陽(yáng)能電池為選自結(jié)晶硅 (C-Si)和多晶硅(mc-Si)基太陽(yáng)能電池的晶片基太陽(yáng)能電池。
12.權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述太陽(yáng)能電池為選自非晶硅 (a-Si)、微晶硅(μ C-Si)、碲化鎘(CdTe)、銅銦硒化物(CIS)、銅銦/鎵二硒化物(CIGS)、吸 光染料、和有機(jī)半導(dǎo)體基太陽(yáng)能電池的薄膜太陽(yáng)能電池。
13.制備太陽(yáng)能電池模塊的方法，所述方法包括(i)提供包含權(quán)利要求1至12中任一 項(xiàng)所述的所有組件層的組合件，以及(ii)將所述組合件進(jìn)行層壓以形成所述太陽(yáng)能電池 模塊。
14.權(quán)利要求13的方法，其中所述層壓步驟是通過(guò)使所述組合件經(jīng)受熱和任選地真空 或壓力進(jìn)行的。
全文摘要
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池模塊及其制備方法，所述太陽(yáng)能電池模塊包含太陽(yáng)能電池層和包封材料層，所述太陽(yáng)能電池層由一個(gè)或多個(gè)電互連的太陽(yáng)能電池構(gòu)成，所述包封材料層包含具有根據(jù)ASTM 1238(150℃，5kg載荷，2mm孔口)測(cè)得的0.8至2g/10min的熔體流動(dòng)速率(MFR)的聚(乙烯醇縮丁醛)或由其制成。
文檔編號(hào)H01L31/048GK101983433SQ200980111841
公開(kāi)日2011年3月2日 申請(qǐng)日期2009年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月4日
發(fā)明者K·普魯斯特, R·A·海斯, R·L·史密斯 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司