專利名稱：有強抗?jié)裥院屯腹舛鹊膶Ｓ帽砻鎮(zhèn)雀矊拥奶柲茈姵亟M件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種尤其在抗?jié)裥院屯腹舛确矫媪己玫奶柲茈姵亟M件。更具體地說，本發(fā)明涉及一種改進的太陽能電池組件，使得有效地防止太陽能電池特性當用在高溫高溫的環(huán)境條件下長時間時，由于光電池元件的并聯(lián)電阻的減少等而變差。
近來，提出了許多太陽能電池組件。

圖1是說明這些太陽能電池組件典型例子結(jié)構(gòu)的截面圖。在圖1中，標號1101代表光電池元件(或太陽能電池)，它具有集電極1108，標號1102是表面?zhèn)忍畛湮?，標?103是表面保護層(或膜)，標號1105是后側(cè)填充物，標號1106是絕緣件，標號1107是支撐件(或背面加強件)。具體地說，表面保護層1103包括氟樹脂膜，例如乙烯-四氟乙烯共聚物膜(ETFE)或聚氟乙烯膜(PVF)；表面?zhèn)忍畛湮?102包括乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EVA)或丁醛樹脂；后側(cè)填充物1105包括EVA(和表面?zhèn)忍畛湮?102相同)或乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)；絕緣件1106包括有機樹脂例如尼龍或聚對苯二甲酸乙酯(PET)的膜或在Tedlar(商標名)之間夾有鋁箔的部件。在這種太陽能電池組件中，表面?zhèn)忍畛鋭?102也用作光電元件1101和作為表面保護層1103的氟樹脂膜之間的粘結(jié)劑，后側(cè)填充物1105也用作光電元件1101和絕緣件1106之間的粘結(jié)劑。作為表面保護層1103的氟樹脂膜和表面?zhèn)忍畛湮?102一起用來防止光電元件1101被永久地破壞和遭受外部振動。設(shè)置絕緣件1106是為了加強太陽電池組件，同時使其增加一個合適的剛度。
光電元件的集電極1108通常使用鍍有導電物質(zhì)的金屬線或借助于導電漿料的絲網(wǎng)印刷制成。
在這種太陽能電池組件中，EVA通常被用作表面?zhèn)忍畛湮?102。為了充分地封閉光電元件1101，在作為表面?zhèn)忍畛湮锏腅VA中加入交聯(lián)劑，例如2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧)己烷(1小時半衰期溫度138℃)。此外，已知使用在低溫下能夠分解的過氧化化合物作為EVA的交聯(lián)劑，其中借助于所述過氧化化合物在低溫下的分解使EVA被交聯(lián)。在使用所述過氧化化合物作為用于表面?zhèn)忍畛湮锏腅VA的交聯(lián)劑的情況下，在為生產(chǎn)太陽能電池組件而進行的層處理中，作為表面?zhèn)忍畛湮锏腅VA的交聯(lián)在高速下進行(下面參照高速EVA交聯(lián)方式進行說明)，因此，在層處理中的熱處理可在短時間內(nèi)完成，從而使后處理所需的時間減小。使用高速EVA交聯(lián)方式的其它優(yōu)點在于，因為如上所述，層處理中的熱處理可在短時間內(nèi)完成，所以在熱處理中，加于覆蓋材料上的熱能相當小，所述覆蓋材料包括作為表面?zhèn)忍畛湮锏腅VA和作為表面保護膜的氟樹脂膜，從而能夠防止覆蓋材料由于施加的熱能而變黃，因此，對于光電元件可以制成初始光學特性良好的表面?zhèn)雀矊印?br> 在具有以高速EVA交聯(lián)方式形成的良好的初始光學特性的上述表面?zhèn)雀矊拥奶柲茈姵亟M件的情況下，位于作為處于最外表面?zhèn)鹊谋砻姹Ｗo膜的表面?zhèn)雀矊觾?nèi)的氟樹脂膜，具有阻止?jié)駳庥绊懙臐M意的耐濕效果，但是只憑借氟樹脂膜難于保證滿意的阻濕功能。此外，光電元件用處于氟樹脂膜下面的高吸水性的EVA密封。因此，當太陽能電池組件被連續(xù)地用于高溫高溫的環(huán)境條件下時，太陽能電池便不能確保其長期的穩(wěn)定性。此外，在光電元件的集電極包括由含有導電材料顆粒和粘合劑樹脂的導電成分涂覆的金屬絲的情況下，金屬絲的涂層不可避免地含有存在于未被粘結(jié)劑樹脂完全填充的導電顆粒當中的間隙，使得金屬絲不能得到充分的保護以使其不和濕氣接觸。
高速EVA交聯(lián)方式的優(yōu)點在于，EVA可在短的時間內(nèi)被交聯(lián)，但是其問題在于，EVA保持為液態(tài)狀態(tài)的時間短，因此，在光電元件中存在不規(guī)則性，并且在含有由導電成分涂覆的金屬絲的集電極存在的間隙不會被EVA完全填充，從而使太陽能電池組件具有未填充的缺陷。這一情況易于引起下述的問題，當濕氣侵入太陽電池組件時，濕氣通過所述未填充的缺陷到達集電極的金屬絲，在這種情況下，金屬絲被氧化，引起串聯(lián)電阻(Rs)增加/并使金屬絲的表面的金屬被電離或/與脫落，這使得當光電元件處于施加的電壓狀態(tài)時，電離或脫落的金屬遷移；從而在光電元件的缺陷中沉淀，引起光電元件的短路(或分路)。當太陽電池組件長期用于高溫高溫的嚴重環(huán)境條件下時，這便成為使太陽電池組件的光電轉(zhuǎn)換性能變差的原因。
此外，對于含有由導電成分涂覆的金屬絲的集電極，當濕氣如上所述浸入導電成分時，則有使集電極和光電元件之間的吸附變劣的趨勢，從而使其間的接觸電阻增加，當在長時間內(nèi)使用時，則不能充分利用光電元件所產(chǎn)生的電功率。
即使在集電極通過絲網(wǎng)印刷導電金屬漿料制成的情況下，由金屬漿料制成的集電極和在集電極含有由導電成份涂覆的金屬絲的情況一樣容易具有間隙。因此，濕氣容易浸入太陽能電池組件，并具有和在集電極含有由導電成分涂覆的金屬絲的情況下相同的問題，即發(fā)生在集電極的金屬材料被電離或/或脫落，電離或脫落的金屬沉淀在光電元件的缺陷中，從而引起光電元件中的短路(或分路)。
此外，在含有EVA的表面?zhèn)忍畛湮镏邪úＡЮw維件，以便使表面?zhèn)壬w具有改進的抗裂性的情況下，容易發(fā)生的一個問題是，濕氣經(jīng)常通過玻璃纖維件的表面?zhèn)忍畛湮镏g的界面浸入，因而難于充分地保護光電元件不浸入濕氣。
現(xiàn)在，在使用EVA和常規(guī)的交聯(lián)劑相結(jié)合作為表面?zhèn)忍畛湮锷a(chǎn)太陽能電池組件的情況下，因為使EVA被交聯(lián)劑交聯(lián)的時間相當長，EVA在相當長的時間內(nèi)保持為液態(tài)。因此，在光電元件中存在的不規(guī)則性和在集電極中存在的間隙可能被EVA完全填充。然而，如果在集電極中存在的間隙不能被EVA充分填充，則如上所述，因為EVA本身具有高的吸水性，就難于使集電極免受濕氣浸入。因此，就難于獲得具有改進的抗?jié)裥缘奶栯姵亟M件。此外，當用來填充集電極的間隙的EVA和集電極的金屬絲接觸時，容易使EVA變黃，從而使到達光電元件的光的量減少，引起光電元件的光電轉(zhuǎn)換效率降低。
此外，為了獲得具有改進的抗?jié)裥缘奶柲茈姵亟M件，提出過幾種使用玻璃件作為太陽能電池組件的最外表面覆層的方法。按照這些方法，使用玻璃件作為太陽能電池組件的最外表面蓋件可以防止?jié)駳庥杀砻鎮(zhèn)冉胩栯姵亟M件，但難于完全防止?jié)駳鈴钠鋫?cè)面侵入太陽電池組件，為了防止?jié)駳鈴膫?cè)面侵入太陽能電池組件，已知的方法是用硅樹脂密封太陽能電池組件的側(cè)面。然而，這方法的問題在于，由硅樹脂密封劑密封的側(cè)面的長期抗?jié)裥圆缓茫⑶覞駳庖坏┣秩胩柲茈姵亟M件就不能釋放出來。并且，對于含有玻璃件的最外表面覆層的太陽能電池組件，存在例如柔性和抗振性差，而且重量大成本高的問題。
此外，為了獲得具有改良的抗?jié)裥缘奶柲茈姵亟M件，已知的一種方法是通過CVD濺射處理在有機膜的至少一個相對的表面上淀積SiO2、SiOx或鋁膜，來形成含有具有改良的抗?jié)裥缘挠袡C樹脂膜，例如氟樹脂膜的表面保護層。然而，在作為表面保護層的有機膜上淀積的膜通常有色，因而使其透明性差，因此，生產(chǎn)的太陽能電池組件的初始特性不好。此外，在這種情況下，淀積在作為表面保護層的有機膜上的膜通常呈高結(jié)晶狀態(tài)，因此它是硬的。因而減少了代表膜組件特點的柔性，并且淀積在作為表面保護層的有機膜上的膜，當組件被過度彎曲時，易于破裂而呈現(xiàn)允許濕氣侵入的狀態(tài)。因此，這一方式對于改善太陽能電池組件的抗?jié)裥?，并不總是有效的?br> 現(xiàn)在，太陽能電池組件經(jīng)常被安裝在建筑物的頂上進行使用。在這種情況下，為了太陽能電池組件在給定的國家內(nèi)使用，太陽能電池組件需要滿足在該國對屋頂材料按標準規(guī)定的要求。其中的一個要求是燃燒試驗。為了通過燃燒試驗，屬于可燃樹脂的在太陽電池組件中作為密封材料的EVA的量需要減少。然而，在用于上述的太陽能電池組件中的EVA的量被減少時，保護光電元件的表面?zhèn)雀矊拥谋Ｗo能力也相應地減小。為了解決這一問題，有一種通過玻璃纖維件來加強EVA的方法。在此方法中，使用一種在表面?zhèn)雀矊又性O(shè)置玻璃纖維件的方式，從而使表面?zhèn)壬w具有保護光電元件的能力。在這種情況下，需要以這樣的數(shù)量使用EVA，使得玻璃纖維件被完全裝填在表面?zhèn)壬w內(nèi)。然而，具有這各表面?zhèn)雀矊咏Y(jié)構(gòu)的太陽能電池組件難于被批準，因為它是屬于美國UL1703標準中規(guī)定的燃燒試驗中的A級屋頂材料。
本發(fā)明的目的在于提供一種具有改善的表面?zhèn)雀矊拥奶柲茈姵亟M件，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種具有尤其在抗?jié)裥院屯腹舛确矫娓纳频谋砻鎮(zhèn)雀矊拥奶柲茈姵亟M件。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種高可靠性的太陽能電池組件，它即使在高溫高溫的嚴重環(huán)境條件下長時間使用時，其并聯(lián)電阻(Rsh)只有略微的減少，而其串聯(lián)電阻(Rs)略微增加，并且連續(xù)呈現(xiàn)所需的不會變劣的光電轉(zhuǎn)換性能。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種高可靠性的太陽能電池組件，其中包括具有光接收面的光電元件(或太陽能電池)，在光接收面上設(shè)置有具有導電涂層的集電極，以及表面?zhèn)雀矊?，包括按順序?qū)盈B在所述光電元件的光入射面上的填充物和表面保護膜(包括表面透明的氟樹脂膜)，其中透明的薄的樹脂膜層被插在所述的光電元件和所述填充物之間，使得在所述集電極的導電涂層中存在的間隙被所述薄的樹脂層充滿。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種高可靠性的太陽能電池，包括具有光接收面的光電元件(或太陽能電池)，在光接收面上，設(shè)置有由導電漿料制成的集電極，以及含有按順序?qū)盈B在所述光電元件的光入射面上的填充物和表面保護膜(包括透明的氟樹脂膜)的表面?zhèn)雀矊?，其中透明的薄樹脂層被插在所述光電元件和所述填充物之間，使得在由所述導電漿料制成的集電極中存在的間隙完全被所述薄樹脂層充滿。
在本發(fā)明中，在太陽能電池組件的表面?zhèn)雀矊又惺褂锰囟ǖ谋渲瑢泳哂邢率龅母鱾€優(yōu)點。
(1)可以獲得用于太陽能電池組件的表面?zhèn)雀矊印＞唧w地說，通過在光電元件(或太陽能電池)上提供給定液體樹脂可以形成特定的透明薄樹脂層，所述光電元件具有集電極，其中包括金屬絲，所述金屬絲上涂覆含導電顆粒的導電成分和粘合劑樹脂從而形成涂層并使所述涂層固化。在這種情況下，在集電極的涂層中存在的未被粘合劑填滿的間隙被液態(tài)樹脂充滿，然后在所述間隙中的液態(tài)樹脂被固化，從而使在集電極的涂層中存在的間隙被完全充滿。這樣，防止集電極被侵入濕氣。更詳細地說，構(gòu)成集電極的金屬絲被防止因侵入的濕氣而氧化，從而使集電極不僅免受并聯(lián)電阻(Rsh)的減少，而且免受串聯(lián)電阻(Rs)的增加。在集電極使用導電漿料(金屬漿料)制成的情況下也提供相似的優(yōu)點。具體地說，有效地防止?jié)駳馇秩爰姌O，此外，還有效地防止金屬離子的沉淀和金屬的遷移。
(2)可以獲得初始半透光度良好的表面?zhèn)壬w。具體地說，可以選擇地使用合適的樹脂作為表面?zhèn)忍畛鋭⒖稍诙虝r間內(nèi)完成在層疊處理中用于生產(chǎn)太陽能電池組件的熱處理，避免用于形成太陽能電池組件所用的材料在層疊處理中著色。因而，可以獲得具有良好初始半透光度的改善的表面?zhèn)雀矊拥奶柲茈姵亟M件。
此外，可以使用能在低溫下分解的交聯(lián)劑用于交聯(lián)表面?zhèn)忍畛湮铩Ｔ谶@種情況下，在層疊處理之后未被分解仍留在表面?zhèn)忍畛湮飪?nèi)的交聯(lián)劑的數(shù)量被大大地減少，因此，可以獲得沒有由于剩余的交聯(lián)劑而染色的問題的用于太陽能電池組件的表面?zhèn)雀矊印?br> 此外，可以在表面?zhèn)雀矊又泻捅┧針渲澈蟿┮黄鹗褂貌ＡЮw維件。在這種情況下，可以防止作為表面?zhèn)忍畛鋭┑腅VA被染色。
(3)可以獲得耐熱性好的用于太陽能電池組件的表面?zhèn)雀矊印＞唧w地說，在表面?zhèn)雀矊又惺褂脤Ｓ玫耐该鞅渲瑢犹峁┑膬?yōu)點在于，可以獲得具有改善的表面物理強度的表面?zhèn)雀矊?，并且可以減少用作表面?zhèn)忍畛湮锏腅VA的量，從而獲得理想的太陽能電池組件，可允許使用屬于在美國UL1703標準中規(guī)定的燃燒試驗中的A級屋頂材料。
(4)可以獲得用于太陽能電池組件的具有改善的抗裂性的表面?zhèn)雀矊印?br> (5)可以獲得用于太陽能電池組件的具有改善的電絕緣性能的表面?zhèn)雀矊印＞唧w地說，在光入射側(cè)的太陽能電池組件的表面的濕氣侵入被有效地阻止了，因此，有效地阻止了對外部的電流泄漏。
(6)可以獲得用于太陽能電池組件的具有良好的柔性的表面?zhèn)雀矊印＞唧w地說，可以獲得不使用玻璃件，淀積膜或柔性差的類似物的用于太陽能電池組件的具有足夠抗?jié)裥缘谋砻鎮(zhèn)雀矊印Ｒ蚨?，可以獲得重量輕抗振性和抗?jié)裥院玫乃璧奶柲茈姵亟M件。
(7)可以獲得用于太陽能電池組件的外觀良好的表面?zhèn)雀矊?。具體地說，使用上述的液體樹脂形成特定透光度的薄膜樹脂層。形成這一透明的薄膜樹脂層時，光電元件的不均勻的表面可被弄平，因此，可以獲得外觀良好的表面?zhèn)雀矊?。因此，即使在上述高速EVA交聯(lián)方式下，其中使用短的使EVA保持為液態(tài)的時間間隔，也可以獲得沒有裂紋缺陷的外觀良好的表面覆層。
此外，構(gòu)成集電極的金屬絲永遠不和作為表面?zhèn)忍畛湮锏腅VA接觸，因此，EVA不會被染色。因而，可以獲得具有理想的表面?zhèn)雀矊拥奶柲茈姵亟M件，因為表面?zhèn)雀矊拥某煞植粫蝗旧?，所以可以獲得具有不會變壞的良好外觀的所需的表面?zhèn)雀矊拥奶柲茈姵亟M件，因而太陽能電池組件一直呈現(xiàn)所需的光電轉(zhuǎn)換性能而不會變壞。
圖1是常規(guī)的太陽能電池組件的一個例子的截面圖。
圖2是本發(fā)明的太陽能電池組件的一個例子的截面圖。
圖3是可在本發(fā)明中使用的光電元件(或太陽能電池)的例子的截面圖。
圖4是形成在本發(fā)明的集電極上的薄膜樹脂層的結(jié)構(gòu)的一個例子的示意的截面圖。
圖5是按照本發(fā)明的太陽能電池組件的另一個例子的示意截面圖。
現(xiàn)在參照下述的實施例詳細說明本發(fā)明。應當理解、本發(fā)明不限于這些實施例。
圖2是按照本發(fā)明的太陽能電池組件的一個例子的結(jié)構(gòu)的示意截面圖。
在圖2中，標號101代表具有集電極108的光電元件(或太陽能電池)，標號102是透明的薄樹脂層，標號103是其中含有玻璃纖維的表面?zhèn)忍畛鋭?，標?04是透明的或基本透明的位于最外表面的膜(這膜以后稱為表面保護膜或表面保護層)，標號105是光電元件101的后側(cè)上的填充劑(這填充劑下面稱為背側(cè)填充劑)，標號106是絕緣膜(或背面保護膜)，標號107是背面加強件。背面加強件107并不總是需要使用。在需要的情況下它可被使用。
在圖2所示的太陽能電池組件中，光100通過表面保護膜104的一側(cè)照射，并且照射的光通過表面保護膜104，表面?zhèn)忍畛湮?03和透明的薄的樹脂層102到達光電元件101內(nèi)。在光電元件101內(nèi)產(chǎn)生的光電電動勢通過輸出端(未示出)輸出。
光電元件101包括至少一個位于導電基片上的作為光電轉(zhuǎn)換件的半導體光反應層。
圖3是說明這種光電元件的結(jié)構(gòu)的示意的截面圖。
在圖3中，標號201代表導電基片，標號202代表背面反射層，標號203是光反應半導體層，標號204是透明的導電層，標號205是集電極(或柵極)，標號206是使用導電漿料涂在集電極205上而成的涂層。
圖3所示的光電元件包括背反射層202，光反應半導體層203，透明的導電層204，它們以所說的順序設(shè)置在半導體基片201上。具有涂層206的集電極205被設(shè)置在透明導電層204的表面上。圖3所示的光電元件具有一對功率輸出端(未示出)。兩個功率輸出端的一個和集電極205電氣相連，由一個絕緣件(未示出)絕緣從集電極205延伸，另一個功率輸出端和導電基片201電氣相連，在這種結(jié)構(gòu)中，根據(jù)光反應半導體層的結(jié)構(gòu)，正側(cè)功率輸出端和負側(cè)功率輸出端可以變成負側(cè)功率輸出端和正側(cè)功率輸出端。
圖4是說明在透明的薄樹脂層102(見圖2)被形成在圖3所示的光電元件的光接收表面上，從而用涂層206封閉集電極205的情況下的結(jié)構(gòu)例子的示意圖。如圖4所示，透明的薄樹脂層102被這樣形成使得涂層206中存在的間隙被透明的薄樹脂層充滿。只要涂層206中存在的間隙被透明薄樹脂層充滿，透明薄樹脂層不一定在光電元件的光接收面的整個區(qū)域上形成。對于透明薄樹脂層的厚度，可根據(jù)有關(guān)情況適當?shù)卮_定。例如，它可以小于包括涂層的集電極的厚度。具體地說，透明薄樹脂層希望這樣形成，使得它覆蓋集電極的涂層的厚度在0.5至150μm的范圍內(nèi)。
下面說明按照本發(fā)明的太陽電池組件每一個組成部分。
如上所述，作為按照本發(fā)明的太陽能電池組件中的光電元件101，希望使用具有如圖3所示的結(jié)構(gòu)的光電元件。
下面對圖3所示的光電元件進行詳細說明。
導電基片201不僅作為光電元件的基片，而且作為底電極。關(guān)于導電基片201，只要它具有導電表面，并沒有具體的限制。具體地說，它可以包括金屬例如Ta，Mo，W，Cu，Ti，Al之類，或作為不銹鋼的這些金屬的合金。除此之外，導電基片可以包括碳片或鍍Pb的鋼片。另外，導電基片可以是合成樹脂制成的膜或片或由陶瓷作成的片。在這種情況下，基片用 SnO2，ZnO2，ITO，或其類似物在其表面上淀積。
設(shè)置在導電基片201上的背反射層202可以包括金屬層，金屬氧化物層，或包括金屬層和金屬氧化物層的兩層結(jié)構(gòu)。金屬層可以包括金屬例如Ti，Cr，Mo，W，Al，Ag，Ni或其類似物。金屬氧化物層可以包括所述金屬的任何氧化物，或其它金屬的氧化物例如ZnO，SnO2或其類似物。
背反射層202需要具有粗糙的表面，以便使入射光被充分地利用。
背反射層202可以用常規(guī)的成膜技術(shù)例如耐熱蒸發(fā)，電子束蒸發(fā)，或濺射形成。
光反應半導體層203用于進行光電轉(zhuǎn)換。光反應半導體層可以由單晶硅半導體材料，非單晶硅半導體材料例如無定形硅半導體材料(包括微晶硅半導體材料)或聚晶硅半導體材料或化合物半導體材料制成。在任何情況下，由任何這些半導體材料構(gòu)成的光反應半導體層可以是具有pin結(jié)，pn結(jié)或肖特基型的結(jié)的層疊結(jié)構(gòu)。
化合物半導體材料的具體例子是CuInSe2，CuInS2，GaAs，CdS/Cu2S，CdS/CdTe，CdS/InP，CdTe/Cu2Te及類似物。
由任何上述半導體材料構(gòu)成的光反應半導體層可用常規(guī)的成膜技術(shù)制成。例如，非單晶硅光反應半導體層可由常規(guī)的化學汽相生成技術(shù)例如等離子體CVD，或能給予硅原子的合適的成膜原料氣體例如硅烷的光致CVD，或常規(guī)的物理汽相生成技術(shù)例如使用Si靶的濺射形成。由多晶硅半導體材料構(gòu)成的光反應半導體層可借助于提供熔融硅材料并對其進行成膜處理的常規(guī)的多晶硅成膜方法或借助于對無定型硅材料進行熱處理的另一種常規(guī)的多晶硅成膜方法形成。
由上述任何化合物半導體材料構(gòu)成的光反應半導體層可通過常規(guī)的離子涂鍍、離子束淀積、真空蒸發(fā)、濺射或借助于電解合適的電解液而形成沉淀的電解技術(shù)形成。
透明的導電層204作為上電極。透明的導電層可以包括In2O3，SnO2，ITO(In2O3-SnO2)，ZnO，TiO2，或Cd2SnO4。除此之外，還包括以高濃度摻有雜質(zhì)的結(jié)晶體半導體層。
由上述任何材料構(gòu)成的透明的導電層可通過常規(guī)的電阻加熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)、濺射、噴涂或CVD制成。
作為透明導電層的上述摻雜質(zhì)的晶體半導體層可由常規(guī)的雜質(zhì)擴散成膜處理形成。
此外，對于借助于按所述順序在導電基片上形成背反射層、光反應半導體層和透明導電層而獲得的光電元件，由于導電基片或/與光反應半導體層在其形成期間產(chǎn)生的不均勻性，有時會在導電基片和透明導電層之間發(fā)生局部短路。對于具有這種短路缺陷的光電元件，則呈現(xiàn)小的漏電阻(或小的分流電阻)，這使得流過和輸出電壓成比例的大的漏電流。美國專利No.4，729，970中披露了一種消除存在于光電元件中的短路現(xiàn)象的一種方法。它能夠使具有這種短路缺陷的光電元件通過按照該專利文件所述的方法進行制造來消除這種缺陷。一般地說，只要光電元件具有所需的并聯(lián)電阻例如1KΩ·cm2或更多，最好為10KΩ·cm2或更多，便可使用。
集電極(或柵極)205被設(shè)置在透明的導電層204上，以便有效地收集電流。
在圖3所示的光電元件中，集電極205覆蓋有導電層206。這可通過提供一個電阻為10-4Ω·cm，用金屬例如Al，Ag，Au，Ni，Cu，Sn，或Pt制成的金屬絲作為集電極205，并用導電膏(作為導電涂層206)涂覆所述金屬絲制成，所述導電漿料包括分散在粘合劑樹脂中的導電材料的顆粒(以后稱為導電顆粒)。作為導電顆粒，可以提及的有Ag細粉末、Au細粉末、Cu細粉末，Ni細粉末和碳細粉末。作為粘合劑樹脂，可以提及的有聚酯樹脂，環(huán)氧樹脂，丙烯酸樹脂，醇酸樹脂，聚乙酸乙烯酯，橡膠，聚氨酯樹脂，酚樹脂，丁醛樹脂以及苯氧基樹脂。
關(guān)于涂層206的厚度，最好在從1μm到100μm的范圍內(nèi)，在從1μm到50μm的范圍內(nèi)更好。在其厚度小于1μm的情況下，出現(xiàn)的問題是難于用高效粘合劑把含有金屬絲的集電極205固定在透明的導電層204上，在涂層206的厚度超過100μm的情況下，容易出現(xiàn)的問題是光電元件的光接收表面被過分屏蔽，因此，照入到光電元件的光的數(shù)量被減少，從而減少光電轉(zhuǎn)換效率。
在本發(fā)明中使用的光電元件的集電極不限于圖3所示的集電極，它可以是用其它方式制造的集電極。
具體地說，可以是使用掩模圖形由絲網(wǎng)印刷導電的金屬膏例如Ti，Cr，Mo，W，Al，Ag，Ni，Cu或Sn所形成的集電極；可以是借助于焊劑把上述的金屬絲固定到絲網(wǎng)印刷的導電漿料所形成的集電極；以及通過常規(guī)的濺射或CVD處理在整個表面上形成上述任何金屬的金屬膜并把金屬膜進行蝕刻處理形成所需圖形所制成的集電極。
上述的一對功率輸出端子(圖中未示出)用于輸出電動勢。兩個功率輸出端子中的一個例如通過導電漿料被電氣地連接到集電極上。另外，在這種情況下的電連接也可以在使用合適的連接金屬體和導電膏或焊劑進行。
剩下的一個功率輸出端子例如用焊劑被電氣地連接到導電基片上。另外，在這種情況下的電連接可以通過點焊或焊接一個合適的金屬體例如鋼片來完成。
提供了多個具有上述結(jié)構(gòu)的光電元件，根據(jù)所需的電壓或電流把它們串聯(lián)連接或并聯(lián)連接成為一個整體。可以把所形成的整體安置在一個絕緣件上，從而獲得所需的電壓和電流。
現(xiàn)在說明除圖2中光電元件1101之外的其它組成部分。
表面保護膜表面保護膜104位于太陽能電池組件的最外表面上。因此，表面保護膜要求具有良好的透明性、耐磨性、耐濕性、抗污染性和物理強度。此外，在太陽能電池組件被用于戶外的情況下，要求表面保護膜能保證太陽能電池組件在長期連續(xù)使用條件下具有足夠的耐久性。
因此，表面保護膜由滿足這些要求的足夠透明的樹脂膜構(gòu)成。這種膜可以包括氟樹脂膜，例如ETFE(四氟乙烯-乙烯共聚物)，PVF(聚氟乙烯樹脂)，PVDF(聚偏二氟乙烯樹脂)，TFE(聚四氟乙烯樹脂)，F(xiàn)EP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)，以及CTFE(聚氯三氟乙烯樹脂)。其中，PVF膜的耐磨性好，F(xiàn)EP膜和CTFE膜抗?jié)裥院茫珽TFE膜的耐磨性和物理強度好。
為了進一步改善表面保護膜對表面?zhèn)忍畛湮锏母街裕捅砻鎮(zhèn)忍畛湮锝佑|的表面保護膜的給定的表面需要借助于電暈放電處理、等離子體處理、臭氧處理、UV照射處理、電子束輻射處理或火焰處理進行表面處理。
表面?zhèn)忍畛湮锉砻鎮(zhèn)忍畛湮?03用來覆蓋光電元件的表面上存在的不規(guī)則性，從而阻止光電元件受外界因素的影響，例如外部環(huán)境中的溫度變化或/與濕度變化，外部施加的沖擊等，以便獲得光電元件和表面保護膜之間的足夠的附著力。因而，要求表面?zhèn)忍畛湮锸歉叨韧腹獾?，尤其是具有良好的耐磨性、附著性、填充性、耐熱性、耐污性和抗沖擊性。為了使表面?zhèn)忍畛湮餄M足這些要求，表面?zhèn)忍畛湮锟梢杂蓮陌ê幸蚁┖筒伙柡椭舅狨サ墓簿畚飿渲慕M中選擇的樹脂構(gòu)成。這些共聚物樹脂的具體例子是EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物)，EMA(乙烯-丙烯酸甲酯共聚物)，EEA(乙烯-丙烯酸乙酯共聚物)，EBA(乙烯-丙烯酸丁酯共聚物)，EMM(乙烯-異丁烯酸甲酯共聚物)和EEM(乙烯-異丁烯酸乙酯共聚物)。這些樹脂當中，EVA是最理想的，因為它用作表面?zhèn)忍畛湮飼r，呈現(xiàn)良好的適用于太陽能電池的綜合的物理性能。
上述可用作表面填充物的任何樹脂(這樹脂以后叫作填充劑樹脂)的熱變形溫度低，因而在高溫下容易變形或蠕變。因此，需要用合適的交聯(lián)劑交聯(lián)填充劑樹脂，使其耐熱性和附著性增加。作為這種交聯(lián)劑，可以提及的有異氰酸酯，蜜胺和有機過氧化物。
在本發(fā)明中，希望使用這樣的交聯(lián)劑，它具有足夠長的適用期，在交聯(lián)填充劑樹脂時，能夠快速地發(fā)生交聯(lián)反應，并不產(chǎn)生自由材料或只產(chǎn)生微量的自由材料，因為表面保護膜被層疊于作為表面?zhèn)忍畛湮锏奶畛鋭渲稀?br> 使用含有有機過氧化物的交聯(lián)劑是最合適的，因為它可以理想地滿足上述條件。
因此，將以使用有機過氧化物作為交聯(lián)劑進行說明。
使用有機過氧化物作為交聯(lián)劑對用作表面?zhèn)忍畛湮锏奶畛錁渲慕宦?lián)借助于依靠從有機過氧化物中產(chǎn)生的自由基提取樹脂中的氫原子或鹵原子從而形成C-C鍵來完成。
為了使這種有機過氧化物在交聯(lián)填充樹脂時產(chǎn)生這種自由基，需要使用熱分解處理、氧化還原分解處理，或離子分解處理對有機過氧化物進行激活。這些處理當中，熱分解處理是最合適的。
關(guān)于有機過氧化物的分解溫度，希望處于從100℃到130℃的范圍內(nèi)。在分解溫度小于100℃的情況下，當用EVA作表面?zhèn)忍畛湮飼r，容易產(chǎn)生的問題是，因為EVA的分解溫度接近有機過氧化物的分解溫度，所以EVA保持為液態(tài)的時間太短，覆蓋不住在所需狀態(tài)下光電元件的表面上存在的不規(guī)則性。在有機過氧化物的分解超過130℃時，容易產(chǎn)生的問題是，在為生產(chǎn)太陽能電池組件而進行的層處理中用于交聯(lián)EVA的熱處理溫度需要提高，用于熱處理所需的時間需要延長，使得對EVA施加過量的熱能，因此，EVA容易變黃。
用作交聯(lián)劑的有機過氧化物的優(yōu)選實例是叔丁基過氧異丁烯碳酸酯，1，1-二-(叔丁基過氧)-3，3，5-三甲基環(huán)己烷，和二叔丁基過氧四氫化四鄰苯二甲酸酯。
象交聯(lián)劑這樣的有機過氧化物被作為表面?zhèn)忍盍霞拥教畛錁渲械臄?shù)量相對于填充樹脂最好是在0.1至5wt％范圍內(nèi)。
作為交聯(lián)劑的有機過氧化物可與填充樹脂一起使用，其在熱壓粘合的填料不作為表面?zhèn)忍盍希渲刑盍吓c光電元件接合還與表面保護層粘合同時與有機過氧化物交聯(lián)。在這種情況下，進行熱壓粘合處理的溫度條件和時間周期可根據(jù)所用有機過氧化物的熱分解溫度而適當?shù)卮_定。然而，通常這些條件可適當?shù)卮_定，使得在填充樹脂中60％或更高或最好是95％或更高的有機過氧化物被熱分解，其中填充樹脂經(jīng)過熱壓粘合到光電元件上和表面保護層上，同時進行交聯(lián)。熱壓粘合處理可通過使用加熱輥或熱壓的壓制方法或通過使用空氣反向系統(tǒng)的層壓裝置的熱壓方法來進行，其中是將待處理物放于空氣反向系統(tǒng)中，并且將空氣反向系統(tǒng)內(nèi)部抽真空，以便借助氣壓壓制物體。
為了便于作為表面?zhèn)忍盍系奶畛錁渲柚诮宦?lián)劑進行交聯(lián)反應，可以將交聯(lián)促進劑如三烯丙基氰尿(triallyl cyanurate)與交聯(lián)劑一起使用。就添加所述交聯(lián)促進劑的數(shù)量來說，最好相對于作為表面?zhèn)忍盍系奶畛錁渲臄?shù)量在0.1至5wt％的范圍內(nèi)。
再有，作為表面?zhèn)忍盍系奶畛錁渲砂m量的防熱氧化劑(下面稱作抗氧劑)，以便使填充樹脂在高溫條件下保持在穩(wěn)定狀態(tài)。就為此目的而添加抗氧劑的數(shù)量來說，最好是相對于100份重量作為表面?zhèn)忍盍系奶畛錁渲?.1至1份重量的范圍內(nèi)。
這種抗氧劑可包括單酚系列抗氧劑，雙酚系列抗氧劑，高分子酚系列抗氧劑，硫系列抗氧劑，和磷系列抗氧劑。
單酚系列抗氧劑的特定實例是2，6-二叔丁基對苯甲酚(2，6-di-tert-butyl-p-cresol)，丁基化羥基甲氧基苯酚，和2，6-二叔丁基-4-乙基苯酚。
雙酚系列抗氧劑的特定實例為2，2’-亞甲雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，2，2’-亞甲雙(4-乙基-6-叔丁基苯酚)，4，4’-硫代雙(3-甲基-6-叔丁基苯酚)，4，4’-亞丁雙(3-甲基-6-叔丁基苯酚)，和3，9-雙[1，1-二甲基-2-β-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基·苯基)丙氧基乙基] 2，4，8，10-四惡焦[ 5，5]十一烷。
高分子酚系列抗氧劑的特定實例為1，1，3-三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁基苯酚)丁烷，1，3，5-三甲基-2，4，6-三-(3，5-二叔丁基-4-羥芐基)苯，四-亞甲基-3-(3’，5’-二叔丁基-4’-羥芐基)丙酸甲烷，雙3，3’-二-(4′-羥基-3′叔丁基苯基)丁酸葡萄糖酯，1，3，5-三(3′，5′-二叔丁基-4′-羥芐基)-均三嗪-2，4，6-(1H，3H，5H)三酮，和生育酚(維生素E)。
硫系列抗氧劑的特定實例為二月桂基硫二丙酸酯，二肉豆蔻基硫二丙酸酯，和二硬脂酰硫丙酸酯。
磷系列抗氧劑的特定實例為磷酸三苯酯，二苯基異癸磷酸酯，苯基二異癸基磷酸酯，4，4′-亞丁基-雙-(3-甲基-6-叔丁苯基-二-十三烷基)磷酸酯，環(huán)季戊烷四雙(十八烷基磷酸酯)，三(單或雙)苯基磷酸酯，二異癸基季戊四醇二磷酸酯，9，10-二氫-9-噁-10-磷雜環(huán)戊二烯蒽烯-10-氧化物，10-(3，5，-二叔丁基-4-羥芐基)-9，10-二氫-9-噁-10-磷雜環(huán)戊二烯蒽烯-10-氧化物，10-癸氧基-9，10-二氫-9-噁-10-膦苯蒽烯，環(huán)季戊烷四雙(2，4-二叔丁苯基)磷酸酯，環(huán)季戊烷四雙(2，6-二叔甲苯基)磷酸酯，和2，2-亞甲基雙(4，6-叔丁苯基)辛基磷酸酯。
這些抗氧劑可以單獨地使用，或是將它們的兩種或兩種以上結(jié)合使用。
進-步地，為了獲得對于表面?zhèn)忍盍线M一步改善的耐氣候性，使得它可以進一步有效地防止遭受光能降低，并且也為了有效地保護處于表面?zhèn)忍盍舷碌膶?，作為表面?zhèn)忍盍系奶畛錁渲砂m當?shù)腢V吸收劑。對于所添加的UV吸收劑的數(shù)量來源，希望其相對于100份重量的填充樹脂處于0.1至0.5份重量的范圍內(nèi)。
對于這種UV吸收劑，可以使用化合物用作為UV吸收劑。對于這種化合物，可提及地是水楊酸系列化合物，二苯酮系列化合物，苯并三唑系列化合物，和腈基丙烯酸酯系列化合物。
所述水楊酸系列化合物的特定實例為水楊酸苯酯，對叔丁基水楊酸酯，和對辛基苯基水楊酸酯。
所述二苯酮系列化合物的特定實例為2，4-二羥基二苯酮，2-羥基-4-甲氧基二苯酮，2-羥基-4-辛氧基二苯酮，2-羥基-4-十二烷氧基二苯酮，2，2′-二羥基-4-甲氧基二苯酮，2，2′-二羥基-4，4′-二甲氧基二苯酮，2-羥基-4-甲氧基-5-硫二苯酮，和雙(2-甲氧基-4-羥基-5-二苯酮)甲烷。
所述苯并三唑系列化合物的特定實例為2-(2′-羥基-5′-甲苯基)苯并三唑，2-(2′-羥基-5′-叔丁苯基)苯并三唑，2-(2′-羥基-3′，5′-二叔丁苯基)苯并三唑，2-(2′-羥基-3′-叔丁基-5-甲苯基)-5-氯苯并三唑，2-(2′-羥基-3′，5′-二叔丁苯基)-5-氯苯并三唑，2-(2′-羥基-3′，5′-二叔戊苯基)苯并三唑，2-[2′-羥基-3′-(3＂，4＂，5＂，6＂-四氫化鄰苯二甲亞氨甲基-5′-甲苯基]苯并三唑，和2，2-亞甲雙[4-(1，1，3，3-四甲基丁基)-6-(2H-苯并三唑-2-甲基(yl))苯酚]。
所述腈基丙烯酸酯系列化合物的特定實例為2-乙基己基-2-腈基-3，3′-二苯基丙烯酸酯，和乙基-2-腈基-3，3′-脫苯基丙烯酸酯。
這些作為UV吸收劑的化合物可以單獨地使用，或是它們中的兩種或兩種以上結(jié)合使用。
除了UV吸收劑以外，對于作為表面?zhèn)忍盍系奶畛錁渲瑏碚f，可以包含適量的受阻胺系列光穩(wěn)定劑，以便賦予表面?zhèn)忍盍细倪M的耐氣候性。
雖然受阻胺系列光穩(wěn)定劑不象UV吸收劑那樣吸收紫外線，而通過將受阻胺系列光穩(wěn)定劑與UV吸收劑結(jié)合使用就可獲得突出的優(yōu)點。
就所添加的受阻胺系列光穩(wěn)定劑的數(shù)量來說，期望相對于100份重量的作為表面?zhèn)忍盍系奶畛錁渲?.1至0.3份重量的范圍內(nèi)。
除受阻胺系列光穩(wěn)定劑以外，還公知有其它光穩(wěn)定劑。然而，這些光穩(wěn)定劑不適用于表面?zhèn)忍盍现?，因為它們大多著色?br> 上述受阻胺系列光穩(wěn)定劑的特定實例為丁二酸二甲基-1-(2-羥乙基)-4-羥基-2，2，6，6-四甲基哌啶縮聚產(chǎn)物，聚[{6-(1，1，3，3-四甲基丁基)氨基-1，3，5-三嗪-2，4-二基}{(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基亞氨基}-環(huán)己烷}{2，2，6，6，-四甲基-4-哌啶基)亞氨基}]，N，N′-雙(2-氨丙基)亞乙基二胺-2，4-雙[N-丁基-N-(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-6-氯-1，3，5-三嗪縮聚產(chǎn)物，雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，和2-(3，5-二-叔丁基-4-羥芐基)-2-正丁基丙二酸雙(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)。
順便說說，考慮到對于使用了上述表面?zhèn)忍盍系奶柲茈姵亟M件的使用環(huán)境條件，期望任何上述UV吸收劑，光穩(wěn)定劑和抗氧劑均具有低揮發(fā)性。
在嚴格環(huán)境條件下使用太陽能電池組件的情況下，期望不僅是在表面?zhèn)忍盍虾凸怆娫g而且在表面?zhèn)忍盍虾捅砻姹Ｗo膜之間均具有明顯的粘結(jié)劑。
為了使表面?zhèn)忍盍暇哂羞@種粘著性，在作為表面?zhèn)忍盍系奶畛錁渲邪羞m量的硅烷偶合劑或有機異氰酸酯是有效的。
這種硅烷偶合劑的特定實例為乙烯基三氯硅烷，乙烯基三(β-甲氧基)硅烷，乙烯基三環(huán)氧硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷，γ-甲基丙烯酸丙氧基(metacryloxypropyl)三甲氧基硅烷，β-(3，4-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷，γ-縮水甘油丙氧基甲基二環(huán)氧基硅烷，N-β(氨乙基)γ-氨丙基三甲氧基硅烷，N-β(氨乙基)γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，γ-氨丙基三環(huán)氧基硅烷，N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，γ-巰基丙基三甲氧基硅烷，和γ-氯丙基三甲氧基硅烷。
現(xiàn)在，為了防止到達光電元件上的入射光量的降低，所以期望表面?zhèn)忍盍匣旧鲜峭该鞯?。特別是，期望表面?zhèn)忍盍显?00nm至800nm可見光波長區(qū)域內(nèi)具有最好80％或以上或更好是90％或以上的光透射率。另外，為了便于外部光明顯地射入光電元件，表面?zhèn)忍盍峡芍瞥墒沟闷渚哂性?5℃溫度下最好1.1至2.0或更好是1.1至1.6的折射率。薄樹脂層薄樹脂層102可設(shè)置在光電元件101的光接收表面上，使得至少集電極108是由一定狀態(tài)下的透明樹脂層覆蓋，在集電極中存在的間隙可由透明樹脂層充分地加以填充，使得即使在水分要由太陽能電池組件的表面侵入時，也可防止水分進入集電極，同時還可防止其侵入光電元件。因此，期望薄樹脂層102在透光度方面優(yōu)異，另外還期望在耐溫性方面較高，并且在水分滲透性方面足夠低。特別是，期望薄樹脂層在40℃和90％RH的氣氛中具有0.01至20g/m2·天或更小的水分滲透率。
再有，對于薄樹脂層來說，不期望其表現(xiàn)出阻礙光到達光電元件上的特性。為此目的，期望薄樹脂層在400nm至800nm可見光波長范圍內(nèi)具有最好80％或以上或更好是90％或以上的光透射率。進一步地，為了便于使外部光明顯地照射到光電元件上，薄樹脂層可以制成使其具有在25℃溫度下最好1.1至2.0或更好為1.1至1.6的折射率。
薄樹脂層102可以由一種樹脂材料組成，其可選自下列材料組成的組中，即丙烯酸樹脂，硅氧烷樹脂，含氟樹脂和這些樹脂的混合物，以及無機化合物，如無機聚合物。這里的無機聚合物可以包括有機硅氧烷聚合物。
為了使薄樹脂層102具有足夠的抗溫性，可期望薄樹脂層包括一硫化膜，其中具有交聯(lián)網(wǎng)絡分子結(jié)構(gòu)。這種硫化膜可借助于濕氣硫化，采用異氰酸酯硫化或采用塊狀異氰酸酯加熱硫化來制成。在一優(yōu)選實施例中，薄樹脂層可通過丙烯酸樹脂和由有機硅氧烷聚合物組成的無機聚合物與由結(jié)塊劑而成塊狀的異氰酸酯的熱交聯(lián)而制成。就結(jié)塊劑來說，期望其具有80℃至220℃的離解溫度，當離解溫度低于80℃時，所得樹脂容易在爐中脆化，當離解溫度高于220℃時，含有所得樹脂中丙烯酸樹脂的成分容易熱變質(zhì)并變色，從而導致對光電元件產(chǎn)生不良影響。對于受熱離解之后的結(jié)塊劑來說，其部分地包含在所得樹脂中，因此，有必要選擇使用適當?shù)慕Y(jié)塊劑，其即使在所得樹脂中含有結(jié)塊劑的殘余物也不會引起所得樹脂組成的變色。為了使薄樹脂層具有改進的粘合性，可以使用硅烷系列，鈦系列或鋁系列偶合劑，其相對于樹脂成分的量在0.05至10wt％數(shù)量范圍。在一優(yōu)選實施例中，硅烷系列偶合劑可相對于樹脂成分的量使用0.05至8.0wt％的數(shù)量。
在光電元件上形成薄樹脂層可以通過如將一定涂覆液由常用噴涂法，旋涂法或一定涂覆方式施加到光電元件上，隨后進行干燥以除去溶劑，然后進行固化處理的方式進行。在這種情況下，薄樹脂層的這樣的狀態(tài)形成于光電元件的光接收表面上，使得在集電極導電涂層上具有的間隙可理想地由薄樹脂層填充。背側(cè)填料背側(cè)填料105用以在光電元件101和絕緣膜106(或背面保護膜)之間獲得足夠的粘合力。在使用了背面加強元件107的情況下，它可用于獲得在絕緣膜106和背面加強元件107之間足夠的粘合力。背側(cè)填料105期望包括有能夠充分保證光電元件101導電襯底與絕緣膜106之間的粘合性的材料，其在使用壽命上壽命，可經(jīng)受熱膨脹和熱收縮，并且在柔軟生(nexibility)上優(yōu)異。這種材料的特定實例是熱熔材料，如EVA，EEA，和聚乙烯醇縮丁醛，以及具有柔軟性的環(huán)氧粘合劑。除此之外，雙層覆帶也是可以使用的。
再有，背側(cè)填料105可以包括與表面?zhèn)忍盍?03所用相同的樹脂材料。絕緣膜絕緣膜106(或背側(cè)保護膜)可設(shè)置用于使光電元件101的導電襯底與外部電氣隔離的目的。絕緣膜106期望由一定材料組成，它能夠充分地電氣絕緣光電元件的導電襯底，并且在使用壽命上優(yōu)異，可經(jīng)受熱膨脹、熱收縮，并且柔軟。這種材料的特定實例為聚烯烴系列樹脂，丙烯酸系列樹脂，苯乙烯系列樹脂，尼龍，和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。背面加強元件在本發(fā)明中，背面加強元件107并不是必須加以使用的，它可以在有必要使用的情況下使用，例如，其可取決于安裝的位置。如圖2中所示，背面加強元件107可通過背側(cè)填料105而設(shè)置在絕緣膜106外側(cè)。背面加強元件107的使用是為了改善太陽能電池組件的物理強度，還為了防止太陽能電池組件由于環(huán)境溫度的變化而歪曲或翹曲。背面加強元件可包括鋼板，塑料板，或玻璃纖維塑料板(或所謂FRP板)。太陽能電池組件的生產(chǎn)下面描述生產(chǎn)按照本發(fā)明，使用了上述光電元件，透明有機聚合樹脂，和表面保護膜太陽能電池組件的方法。
為了用表面?zhèn)忍盍?03覆著光電元件101的光接收面，可進行下列方式(a)將由溶解在溶劑中的填充材料組成的涂覆液施加到光電元件的表面上，并且蒸發(fā)掉所施加涂覆液中的溶劑，(b)將粉末狀填充材料均勻地淀積在光電元件的表面上，并將所淀積的粉末狀填充材料進行熱熔，(c)提供填充材料的熱熔產(chǎn)物并通過窄縫將熱熔產(chǎn)物施加到光電元件的表面上，或(d)提供一層使用填充材料熱熔產(chǎn)物所獲得的填充材料，并將該層借助于熱壓接合層疊在光電元件的表面上。
在方式(a)的情況下，在將填充材料溶解于溶劑中以前，可將上述有機過氧化物，硅烷偶合劑，UV吸收劑，抗氧劑和類似物中的一種或多種首先與溶劑混合，并將所得產(chǎn)物施加到光電元件的表面上，隨后進行干燥。在方式(b)和(c)的任何一種情況下，可將這些添加劑首先與原始填充材料進行混合。
在光電元件101表面上首先形成了表面?zhèn)忍盍?03的情況下，通過在光電元件光接收面?zhèn)壬蠈盈B表面保護膜104，并按該順序在光電元件背面層疊背側(cè)填料105和絕緣膜106而獲得一疊層體，并將疊層體進行熱壓接處理，從而獲得太陽能電池組件。在試圖設(shè)置背面加強元件107的情況下，可以借助于粘合劑(背側(cè)填料105)將其層疊在絕緣膜106上。這種情況下的層疊可以采用上述熱壓接處理來進行，或者是它可以采用適當?shù)膶盈B方式單獨地進行。
在使用薄層狀表面?zhèn)忍盍系那闆r下，以上述方式獲得疊層體，其可被插入在光電元件和表面保護膜之間，隨后進行熱壓接處理，由此獲得太陽能電池組件。
熱壓接處理可采用常用真空層疊工藝，輥壓層疊工藝，或類似工藝來進行。
下面將參照實例更為詳細地描述本發(fā)明，其只作說明的目的，不作為對本發(fā)明范圍的限制。例1在該例中，要制備一種具有圖5所示結(jié)構(gòu)的太陽能電池組件，它包括光電元件301(一種太陽能電池)，其提供具有圖4所示結(jié)構(gòu)的集電極307，其中集電極包括金屬線作為芯，其涂覆有導電涂層，其中在光電元件301的前面?zhèn)壬系闹付樞驅(qū)盈B具有相對薄厚度的特定透明樹脂層308，表面?zhèn)忍盍?02和表面保護膜303，并且在光電元件301的背面?zhèn)壬系闹付樞驅(qū)盈B第一背側(cè)填料304，絕緣膜305(或背面保護膜)，第二背側(cè)填料304，和背面加強元件306。還有在集電極307的暴露表面上可覆蓋透明樹脂層308，使得在導電涂層上存在的間隙可由透明樹脂層來填充。在圖5中，參考數(shù)字300表示射入太陽能電池組件中的光。
太陽能電池組件可按下列方式制備。
1、就光電元件301來說，要提供具有圖3中所示構(gòu)成的光電元件，光電元件可按下列方式制備
(1)制備象圖5中所示集電極307那樣的集電極首先，提供由Cu制成的金屬線，將其繞在可釋放線軸上。
然后，按下列制備用于涂覆金屬線的導電漿料。將由2.5g乙酸乙酯和2.5g異丙醇組成的混合溶劑引入分散搖勻容器中，并將22.0g的聚氨酯樹脂作為主要成分加入到混合溶劑中，隨后使用球磨(ball mill)進行均勻混合。然后，將1.1g塊狀異氰酸酯和10g碎玻璃加入到分散搖勻容器的混合物中，隨后將具有0.05μm平均原始粒徑的碳黑粉末2.5g(作為導電材料)添加到分散搖勻容器的混合物中。之后，將分散搖動容器借助于涂料搖動器(由T0hyoseiki Seisakusho Kabushiki Kaisha生產(chǎn))搖動10小時，以制成一漿料，其中碳黑微小顆粒作為導電材料均勻分散在分散搖勻容器中。將所得漿料從分散搖勻容器中取出，并將碎玻璃從漿料中取出。由此，可獲得導電漿料。
上述金屬線可使用常用導線涂覆機用所得導電漿料按下列方式涂覆。供給繞在放線軸上的金屬線，并且將所供金屬線順序地收在收線軸上，其中涂線器工作以連續(xù)地將導電漿料施加到由放線軸向收線軸移動的金屬線上，同時干燥并固化施加在金屬線上的導電漿料。
由此，可獲得集電極，其具有芯，它是由涂覆了導電材料的Cu線組成。切割所得集電極以獲得多個集電極。
(2)光電元件的制備首先提供一擦洗得十分干凈的不銹鋼板作為襯底。在襯底上，可借助于常規(guī)的濺射工藝形成兩層背反射層，其包括5000埃厚Al膜和5000埃厚ZnO膜，隨后在背反射層上形成具有nip/nip結(jié)構(gòu)的串聯(lián)型光電轉(zhuǎn)換半導體層，它包括150埃厚n型層/4000埃厚i型層/100埃厚p型層/100埃厚n型層/800埃厚i型層/100埃厚P型層，其借助于常規(guī)等離子CVD方式以指定順序由襯底側(cè)層疊，其中作為每個n型層的n型a-Si膜是由SiH4氣，PH3氣和H2氣的混合物制成；作為每個i型層的i型a-Si膜是由SiH4氣和H2氣的混合物制成；和作為每個P型層的P型μC-Si膜是由SiH4氣，BF3氣和H2氣的混合物制成。然后，在光電轉(zhuǎn)換半導體層上，借助于常規(guī)熱阻蒸發(fā)工藝形成700埃厚In2O3膜作為透明導電層，其中在O2氣氛中蒸發(fā)In源。
在透明導電層的表面上，將按上述步驟(1)所獲得的集電極以等間距安置，隨后進行熱壓處理，由此將集電極固定在透明導電層的表面上。
如此在透明導電層上形成的集電極可通過將導線母線連接到集電極上而串聯(lián)連接。就所得產(chǎn)物來說，可將銅柱作為負側(cè)電源輸出端借助于焊接而固定到襯底上，并且將錫箔帶作為正側(cè)電源輸出端而固定到集電極上。
以這種方式，便可獲得用作光電元件301的光電元件(太陽能電池)。
2、薄樹脂層的形成以下列方式形成薄樹脂層308。
將52份重量的由2-羥乙基丙烯酸甲酯組成的丙烯酯樹脂，30份重量的由ε-己內(nèi)酰胺結(jié)塊的1，6-己二異氰酸酯，13份重量的有機硅氧烷聚合物，和5份重量的γ-縮水甘油丙氧基三甲氧基硅烷與以1∶1的混合比由二甲苯和甲基異丁基酮組成的混合溶劑進行混合，以獲得具有35wt％樹脂含量的涂覆液。將涂覆液以一定量施加在按上述步驟1所獲得的光電元件301的光接收面上，以提供在固化時25μm的厚度，其借助于常用的噴涂工藝以覆蓋集電極307，將施加到光電元件上的涂覆液在室溫下干燥15分鐘，隨后在200℃下進行10分鐘的固化處理。由此，在光電元件的光接收面上形成25μm厚透明樹脂層作為透明樹脂層308，以便覆蓋集電極。
3、對于表面?zhèn)忍盍?02和第一和第二背側(cè)填料304中的每個來說，可提供按下列方法制備的460μm厚樹脂層。
將100份重量的EVA(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；乙酸乙烯酯含量33wt％，熔化流動速度30dg/min.)，1.5份重量的2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧化)己烷作為交聯(lián)劑，0.3份重量的2-羥基-4-正辛氧基苯酮作為UV吸收劑，0.2份重量的三(單一壬基苯基)磷酸酯作為抗氧劑，和0.1份重量的(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯作為光穩(wěn)定劑進行良好的混合，隨后注入玻璃纖維。將所得產(chǎn)物進行T模擠出，由此獲得460μm厚樹脂層。
以這種方法，可獲得三個具有460μm厚的樹脂層，其可用作表面?zhèn)忍盍?02和第一和第二背側(cè)填料304。
4、對于表面保護膜303來說，可提供50μm厚非定向乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)膜，其表面可提供電暈放電處理以便與表面?zhèn)忍盍?02相接。
5、對于絕緣膜305來說，可提供50μm厚的尼龍膜(商標名稱DARTEC，由杜邦公司生產(chǎn))，其相對兩面可提供電暈放電處理。
6、對于背面加強元件306來說，可提供0.27mm厚鍍鋅鋼板(商標名稱TAIMACOLAR，由Daidokohan Kabushiki Kaisha生產(chǎn))。
7、太陽能電池組件的制備在鋁板的表面上，以指定順序?qū)盈B鍍鋅鋼板作為背面加強元件306，樹脂層作為第二背側(cè)填料304，尼龍膜作為絕緣膜305，樹脂層作為第一背側(cè)填料304，其上形成有薄樹脂層的光電元件301，樹脂層作為表面?zhèn)忍盍?02，和ETFE膜作為表面保護膜303，以形成疊層體。接著，在疊層體上疊上耐熱有機硅橡膠層，用以封閉疊層體。還有在鋁板和有機硅橡膠層之間疊層體所包含的空間可使用O形環(huán)來密封(這里所建立的體將被稱作層疊元件)。然后，使用真空泵，將疊層體所包含的所述空間抽真空，使得疊層體內(nèi)部成為10mmHg。在疊層體內(nèi)部抽足真空之后，將層疊元件引入爐中保持在150℃下，并且在連續(xù)抽真空操作條件下保持45分鐘。此后，在連續(xù)抽真空操作時，將疊層元件由爐中取出，隨后冷卻至室溫。
此后，將疊層元件的內(nèi)部壓力恢復至大氣壓力，以獲得經(jīng)真空處理的疊層體。由此，獲得太陽能電池組件。
重復上述步驟，以獲得許多太陽能電池組件。
在這里，可隨機選擇太陽能電池組件中的一個，并且就太陽能電池組件來說，可以進行檢查，是否在每個集電極307的導電涂層上存在的間隙由薄樹脂層308覆蓋。結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，每個集電極導電涂層上存在的間隙已充分地由透明樹脂層所填充。評價使用所得太陽能電池組件，就(1)初始特性，(2)耐熱性，(3)耐濕性，(4)耐劃痕性，(5)耐氣候性，和(6)電絕緣特性進行評價。
所獲得的評價結(jié)果將集中示于表1中。
對于每個上述評價項將以下列方式進行評價。(1)初始特性的評價使用太陽能電池模擬器(AM1.5)，使太陽能電池組件經(jīng)受100mW/cm2的準太陽光照射，其中檢查其初始特性。將所獲得的檢查結(jié)果與還未變成組件的光電元件進行比較，比較結(jié)果基于下列標準示于表1中。◎發(fā)現(xiàn)略有變化的情況，和○發(fā)現(xiàn)有區(qū)別的變化但它是在實際中可接受的情況。(2)耐熱的評價將太陽能電池組件暴露于150℃氣氛中15小時，此后，觀察其外表情況。將觀察結(jié)果基于下列標準示于表1中?！虬l(fā)現(xiàn)無實質(zhì)變化的情況，和○發(fā)現(xiàn)略有變化但其在實際中是可接受的情況。(3)耐濕性的評價(i)使用太陽能電池模擬器(AM1.5)，將100mW/cm2準太陽光照射到太陽能電池組件的光接收面?zhèn)?4小時，同時將其底部區(qū)域浸于水中，然后檢查其特性。將所獲得的檢查結(jié)果與試驗前太陽能電池組件所得結(jié)果進行比較。
(ii)將太陽能電池組件保持在85℃/85％RH氣氛中10小時，以后對太陽能電池組件施加10小時的0.85V反向偏壓。此后，檢查其特性，將所獲得的檢查結(jié)果與試驗以前太陽能電池組件所得結(jié)果進行比較。
在上述(i)和(ii)所得結(jié)果的基礎(chǔ)上，根據(jù)串聯(lián)電阻(Rs)的增加和并聯(lián)電阻(Rsh)的降低來觀察太陽能電池組件的特性。
將觀察結(jié)果基于下列標準示于表1中○發(fā)現(xiàn)太陽能電池組件特性略有降低的情況，和×發(fā)現(xiàn)太陽能電池組件特性明顯降低，并且其在實際中是不可接收的情況。(4)耐劃痕的評價將1mm厚碳鋼板通過其角與太陽能電池組件表面的不規(guī)則支承部分相接，然后拉動碳鋼板同時對碳鋼板施加2磅的負載，以形成劃痕。對如此處理的太陽能電池組件進行評價，看是否表面覆蓋的其劃痕部分在將光電元件與外部絕緣方面仍電氣絕緣。進行的這種評價可通過將處理后的太陽能電池組件浸于3000Ω·cm的電解溶液中，并在太陽能電池組件的光電元件與電解液之間施加2200V電壓，以觀察出現(xiàn)的泄漏電流。將評價結(jié)果基于下列標準示于表1中○泄漏電流為50μA或以下的情況，和×泄漏電流明顯地在50μA以上的情況。(5)耐氣候性的評價將太陽能電池組件放于碳弧日光氣象表中，其中在63℃黑色控制板溫度下保持108分鐘的周期和純水落下12分鐘的周期交替重復的條件下，用準太陽光照射5000小時。此后，觀察其外表情況。
將觀察結(jié)果基于下列標準示于表1中○發(fā)現(xiàn)無實質(zhì)性變化的情況，和×發(fā)明有阻礙可靠性的缺陷如層脫落，破裂或類似狀況出現(xiàn)的情況。(6)電氣絕緣性能的評價將太陽能電池組件的表面?zhèn)仍?5℃/85％RH的氣氛中保持1000小時，隨后借助于連接電纜將正和負側(cè)端電氣連接，以使它們短路。將如此處理的太陽能電池組件浸于包含在其內(nèi)設(shè)置有反電極的容器中的3000Ω·cm電導率的電解液中，將連接電纜與D.C.電源的一端子進行電氣連接，并且將D.C.電源的另一端與反電極進行電氣連接，并且接通D.C.電源，以施加2200VD.C.電壓，其中測量所流電流(泄漏電流)。將測量結(jié)果基于下列準示于表1中○泄漏電流為50μA或以下的情況，和×泄漏電流明顯在50μA以上的情況。例2重復例1的步驟，只是作為集電極芯的Cu線用Ag包線代替，由此獲得許多太陽能電池組件。
使用所得太陽能電池組件，針對初始特性，耐熱性，耐溫性，耐劃痕性，耐氣候性，和電氣絕緣特性，以與例1相同的方式進行評價。
將所獲得的評價結(jié)果集中示于表1中。例3重復例1的步驟，只是將作為集電極芯的Cu線用Al包線代替，由此獲得許多太陽能電池組件。
使用所得太陽能電池組件，針對初始特性，耐熱性，耐濕性，耐劃痕性，耐氣候性，和電氣絕緣特性，以與例1相同的方式進行評價。
將所獲得的評價結(jié)果集中示于表1中。例4重復例1的步驟，只是將在步驟2的薄樹脂層形成中的塊狀異氰酸酯是用由ε-己內(nèi)酰胺結(jié)塊的1，3-雙(異氰酸甲基)環(huán)己烷代替，由此獲得多個太陽能電池組件。
使用得到的太陽能電池組件，針對初始特性，耐熱性，耐濕性，耐劃痕性，耐氣候性，和電氣絕緣特性，以與例1相同的方法進行評價。
將所獲得的評價結(jié)果集中示于表1中。例5
重復例1的步驟，只是將2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧化)己烷作為交聯(lián)劑用于步驟3中的EVA，并且步驟7的熱壓處理是在150℃下進行100分鐘，由此獲得許多太陽能電池組件。
使用所得太陽能電池組件，針對初始特性，耐熱性，耐溫性，耐劃痕生，耐氣候性，和電氣絕緣特性，以與例1相同的方式進行評價。
將所獲得的評價結(jié)果集中示于表1中。例6重復例1的步驟，只是步驟2形成薄樹脂層中的塊狀異氰酸酯用由甲基乙基酮肟結(jié)塊的1，6-己二異氰酸酯來代替，由此獲得許多太陽能電池組件。
使用所得太陽能電池組件，針對初始特性，耐熱性，耐濕性，耐劃痕性，耐氣候性，和電氣絕緣特性，以與例1中相同的方式進行評價。
將所獲得的評價結(jié)果集中示于表1中。比較例1重復例1的步驟，只是不形成薄樹脂層，由此獲得許多太陽能電池組件。
使用所得太陽能電池組件，針對初始特性，耐熱性，耐濕性，耐劃痕性，耐氣候性，和電氣絕緣特性，以與例1中相同的方式進行評價。
將所獲得的評價結(jié)果集中示于表1中。比較例2重復例5的步驟，只是不形成薄樹脂層，由此獲得許多太陽能電池組件。
使用所得太陽能電池組件，針對初始特性，耐熱性，耐溫性，耐劃痕性，耐氣候性，和電氣絕緣特性，以與例1中相同的方式進行。
將所獲得的評價結(jié)果集中示于表1中。比較例3
重復例2的步驟，只是不形成薄樹脂層，由此獲得許多太陽能電池組件。
使用所得太陽能電池組件，針對初始特性，耐熱性，耐濕性，耐劃痕性，耐氣候性，和電氣絕緣特性，以與例1中相同的方式進行評價。
將所獲得的評價結(jié)果集中示于表1中。比較例4重復例3的步驟，只是不形成薄樹脂層，由此獲得許多太陽能電池組件。
使用所得太陽能電池組件，針對初始特性，耐熱性，耐溫性，耐劃痕性，耐氣候性，和電氣絕緣特性，以與例1中相同的方式進行評價。
將所獲得的評價結(jié)果集中示于表1中。
表1
根據(jù)表1中所示結(jié)果，可以知道，屬于本發(fā)明的上述實例中所獲得的太陽能電池組件，其中特定的薄樹脂層，其具有達到太陽能電池組件所要求的所有特性，因此，它們具有高可靠性。
另一方面，在上述比較例中所獲得的太陽能電池組件，其未使用特定的薄樹脂層(本發(fā)明中所采用的)，在初始特性和耐熱性方面是令人滿意的，但是在耐濕性，耐劃痕性，耐氣候性，和電氣絕緣特性方面明顯較差。特別是，在比較例中所獲得的任何太陽能電池組件均不能勝任耐濕性，其中當濕氣由其爐而侵入時，濕氣易于通過集電極導電覆層中所存在的間隙，并達到由集電極的金屬線組成的芯，在其中金屬線由濕氣而氧化，從而引起串聯(lián)電阻(Rs)的增加或/和芯的表面被離化并遷移，從而引起并聯(lián)電阻(Rsh)的降低。再有，由表1所示結(jié)果可以清楚地看到，比較例中所獲得的任何太陽能電池組件，其中未使用特定薄樹脂層(本發(fā)明所使用)，明顯在耐濕性，耐劃痕性，耐氣候性，和電氣絕緣特性方面遜于本發(fā)明所屬實例中所獲得的任何太陽能電池組件。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池組件，它包括光電元件，其具有光接收面，其上具有導電涂層的集電極，和表面?zhèn)雀矊?，它包括在所述光電元件光入射?cè)上順序?qū)盈B的填料和表面保護膜，其中在所述光電元件和所述填料之間插入薄樹脂層，使得在所述集電極導電涂層上所存在的間隙由所述薄樹脂層填充。
2.按照權(quán)利要求1的太陽能電池組件，其中填料可由具有100℃至300℃1小時半衰期溫度的有機過氧化物來交聯(lián)。
3.按照權(quán)利要求1的太陽能電池組件，其中填料由乙烯-乙酸乙烯酯共聚物組成。
4.按照權(quán)利要求1的太陽能電池組件，其中導電涂層是由導電漿料制成的。
5.按照權(quán)利要求1的太陽能電池組件，其中集電極是由金屬線組成，并且所述金屬線由導電涂料來涂覆。
6.按照權(quán)利要求5的太陽能電池組件，其中導電涂層是由導電漿料制成。
7.按照權(quán)利要求5的太陽能電池組件，其中金屬線具有由銀或銅構(gòu)成的表面。
8.按照權(quán)利要求4或6的太陽能電池組件，其中導電漿料是由導電顆粒和粘合樹脂組成。
9.按照權(quán)利要求1的太陽能電池組件，其中薄樹脂層可通過在光電元件的光入射側(cè)上施加由溶劑稀釋的由透明樹脂組成的涂覆液，并固化所施加的涂覆液來制成。
10.按照權(quán)利要求1的太陽能電池組件，其中導電涂層具有1μm至100μm的厚度。
11.按照權(quán)利要求1的太陽能電池組件，其中薄樹脂層具有0.5μm至150μm的厚度。
12.按照權(quán)利要求1的太陽能電池組件，其中薄樹脂層包含透明有機樹脂。
全文摘要
一種太陽能電池組件，它包括光電元件，其具有光接收面，其上具有導電涂層的集電極，和表面?zhèn)雀矊樱ㄔ谒龉怆娫墓馊肷鋫?cè)上順序?qū)盈B的填料和表面保護膜，其中在所述光電元件和所述填料之間插入薄樹脂層，使得在集電極所述導電涂層上存在的間隙由所述薄樹脂層填充。
文檔編號H01L31/0224GK1168541SQ97102920
公開日1997年12月24日 申請日期1997年1月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月10日
發(fā)明者鹽秀則, 森隆弘, 片岡一郎, 山田聰, 鹽綾子 申請人:佳能株式會社