专利名称：太阳能电池模块和其制备方法
太阳能电池模块和其制备方法本发明涉及一种用于制备太阳能电池模块的方法，其中在载体上涂以光电层，并用透明层覆盖。此外，本发明还涉及一种通过该方法可制备的太阳能电池模块，以及一种漆在制备这种模块时的应用。太阳能电池模块是一种电构件，用该电构件可将含于光中的辐射能直接转换成电能。其物理原理是光电效应。光电效应需要p-n-结，光作用在该结上时发生电荷分离。所引起的电压降可用于产生有用的电能。在常规的太阳能电池模块中，通常有由结晶硅制成的光电层，该层在一种昂贵复杂的工艺中由硅块切割制成。因为光不可非常深地进入这种层(仅约10 ym)，所以重要的是由结晶硅制备有尽可能小厚度的光电层。但在使用现有的切割法或锯切法切割硅块层时，在这一点上形成了一些限制。在所谓的薄层电池中存在极薄的光电层。这种薄层例如可通过气相淀积直接施加在载体上。可使用如玻璃、金属薄板或柔性材料如塑料作为载体。在柔性载体上淀积时，所得的太阳能电能模块也具有一定的柔性，由此展示出有益的应用领域。优选可用非晶形硅作为薄层电池中的光电层的材料。除此之外，微结晶硅、镓-砷化物、镉-碲化物或铜-铟-(镓)-硫-硒-化合物，尤其是铜-(铟-镓)-硒-化合物 (CIGS-系)也特别适用。与太阳能电池模块的类型完全无关，该光电层总需要加以保护以免受损。光电层由于其小的层厚，所以特别易受机械影响。此外，也需尽可能避免各种氧化效应。因此，常规是将光电层配置在玻璃板下面。这不仅提供优异的机械防护又可确保在能量上所要应用的辐射线有足够的透明度。近来，特别是为保护薄层电池，通常是应用塑料作为柔性透明保护基底。其可通过具有粘附特性的中间层(如由乙烯-乙酸乙烯酯-共聚物形成的中间层)粘合或层压在光电层上。但过去在使用膜时会出现各种问题。如在通过太阳辐射受到强加热时该膜会软化，这使其对机械作用呈小的耐受性。此外，许多种膜随时间会失去膜中所加的增塑剂，这使膜变脆并可导致受损。膜的耐候性也随时间而减弱。用膜作为透明防护基底的太阳能电池模块具有相应较低的预期寿命。因此，如前所述，就需要一种对太阳能电池模块的光电层实施保护的有效办法。本发明的目的在于提供一种可满足此需要的技术解决方案。该方案可提供具有高的预期寿命的太阳能电池模块，以致不出现或仅很小程度上出现现有技术的问题。本发明的目的是通过具有权利要求1的特征的方法，具有权利要求7的特征的太阳能电池模块和具有权利要求10的特征的应用达到的。本发明方法和本发明的太阳能电池模块的优选实施方案列于从属权利要求2-6以及8和9中。本发明的应用的优选实施方案列于从属权利要求11-20中。所有权利要求的字句通过引用引入本说明书的内容。本发明的目的是提供一种用于制备太阳能电池模块的方法，在该方法中，将光电层涂于载体上。例如这可通过气相淀积法进行，相应的程序(如CVD-法和PVD-法)是本领域技术人员所已知的。在另一步骤中，用透明层覆盖在载体上的光电层。该透明层用于保护光电层。该透明层对通过光电层的在能量上所要应用的辐射线至少部分地，优选完全是透过的。特别是本发明方法的特征在于，涂敷可硬化的漆作为透明层以代替前述的保护膜。该方法程序组合了多个有利的效应。一方面该可硬化漆即具有柔软性，该柔软性至少与膜相同。另一方面，该漆可通过硬化比较软的塑料处于更为耐受机械作用的状态。特别优选提供呈柔性层状复合物的漆来涂敷透明层。该层状复合物具有暂时的载体膜，在该膜上配置有由可硬化的漆形成的层。为施加可硬化的漆，将具有其上配置有漆层的面的层状复合物压在具有光电层的载体上。在另一步骤中除去该暂时的载体膜，由此该漆层作为透明层保留在光电层上。在该优选的程序中，该透明层不是首先在光电层上形成，而是借助于暂时的载体膜转移到光电层上。这种“转移涂层法”的主要优点在于，在施用现场甚至仅需少量的溶剂用量。由此可确保均勻的层厚。而应用本身也可非常简单地进行。特别优选使用所谓的“双重-固化-漆”来制备漆层。双重-固化-漆以两步过程硬化。一方面其具有可热交联的组分，另一方面具有可自由基交联的组分。该漆不仅需热硬化也需光诱发硬化。在本发明的方法中，特别优选一种漆用作漆层，该漆包含有含双键的OH-官能团的成分A、含双键的NCO-官能团的成分B以及任选的含双键的成分C。这种优选可使用的漆还将在下面详述。特别优选使用该在暂时载体膜上的漆层经热预硬化的层状复合物。在优选实施方案中，在去除暂时的载体膜前对该漆层进行最终硬化。该最终硬化优选由光诱发，特别是用UV-光进行。特别是在制备例如仅具有薄的柔性膜作为光电层的载体的柔性太阳能电池模块时，使用部分硬化的漆层是有利的。因此经热预硬化的漆层通常仍具有高的柔性。具有这种漆层的太阳能电池模块可弯曲和形变，而不会导致漆层的受损。该漆层后来通过最终硬化转变成硬的稳定形态。 此外，优选该漆层不宜直接施加于光电层上。而优选在光电层上预先涂敷中间层， 特别是具有粘附性的中间层。这类中间层是本领域技术人员原则已知的。后面还有详述。本发明的目的还在于提供按所述方法制备的或可制备的太阳能电池模块。本发明的太阳能电池模块包含载体、载体上所涂敷的光电层和覆盖光电层的透明层。载体可以是例如膜或由玻璃、由金属如铝成或由塑料(如氟树脂)形成的板。适用的载体是本领域技术人员所已知的。其中特别优选使用由膜，特别是由塑料形成的柔性载体。 因此在优选实施方案中，本发明的太阳能电池模块是柔性太阳能电池模块。原则上可使用上述已提及的所有层作为光电层。透明层是由硬化的漆，特别是由硬化的双重-固化-漆(下面还将详述)形成的层。如已所述的，在优选实施方案中，在光电层和透明层之间可配置中间层，特别是具有粘附性的中间层。因此，本发明的太阳能电池模块在光电层和透明层之间优选具有这种中间层。此外，就层序看，载体/光电层也同样适用。在该两层之间也可配置具有粘附性的中间层。
原则上可使用本领域技术人员用于将膜粘合在基底上的所有粘附介质作为这种中间层。在这一点上，特别优选是由乙烯-乙酸乙烯酯-共聚物形成的中间层。现在对在本发明方法中可使用的和以硬化形式构成本发明的太阳能电池模块的组分的漆进行已提及的描述。与上述提及的那些方案相一致，在制备本发明的太阳能电池模块时包括应用漆， 特别是下面要描述的漆。本发明中，特别优选使用双重-固化-漆。具有含双键的OH-官能团的成分A、含双键的NCO-官能团的成分B和任选的含双键的成分C的双重-固化-漆是特别合适的。这里，各成分A、B和C优选具有下列特性 成分A =
-固体含量为30-100重量％，
-双键密度为2-5 val/kg，特别是3-4 val/kg (在固含量为100 %时)和 -OH-含量为4-8重量％ 成分B =
-固体含量为30-100重量％，
-双键密度为1-4 val/kg，特别是1-2 val/kg (在固含量为100 %时)和 -NCO-含当为4-8重量％ 成分C =
-玻璃转化温度Tg为-10至20°C，特别是-5至5°C， -固体含量为30-100重量％和
-双键密度为3-6 mol/kg，特别是4-4. 5 mol/kg (在固含量为100 %时)。所以每种成分可具有一定比例的溶剂(至多70重量％，见上面)。除此之外，存本发明所用的漆中还可加入一种或多种附加的溶剂。此外，该漆可含一种或多种助剂作为任选的组分，优选是漆-助剂-组合。原则上可使用在制备漆(除漆原料外)时通常所需的所有市售的助剂，其中特别是用于调节和稳定漆特性的助剂。其实例是表面添加剂如流动剂和去泡沫剂、乳化剂和网络剂和分散剂。在扩展方案中，本发明的漆优选有下列组成
5-15重量％的成分A，
10-45重量％的成分B，
0-35重量％的成分C，
0-8重量％的至少一种漆助剂，
0-60重量％的溶剂。要指明的是，该比例优选总和达100重量％。至少一种附加的溶剂特别是有机溶剂。在优选的实施方案中，其包括至少一种酯和/或至少一种酮。例如乙酸丁酯或甲基异丁基酮(MIBK)是特别适用的。成分A特别是基于含双键的多元醇，尤其是基于含双键的OH-官能团的聚酯甲基丙烯酸酯的粘合剂。优选是平均分子量为100-5000 Da的含双键的多元醇。如以g/mol表示，该特别优选的平均分子量值为500-600 g/mol，尤其是约550 g/mol。成分B优选基于NCO-官能团的丙烯酸聚氨酯(toethanacrylat )，特别是基于脂族的丙烯酸聚氨酯。特别优选平均分子量为800-5000 Da的丙烯酸聚氨酯，如以g/mol表示， 该特别优选的平均分子量值为1000-1400 g/mol，尤其是约1140 g/mol。特别优选使用基于丙烯酸聚氨酯的粘合剂作为成分C，其中该丙烯酸聚氨酯的平均分子量特别是为1000-3000 Da，尤其是1400-2000 Da。该漆经硬化后对化学试剂如硫酸或氢氧化钠溶液具有高的耐受性。酶如胰酶通常也不会导致漆表面受损。该漆对气候特别稳定，并特别好的适于预定的应用。此外，其还具有优异的机械性能，特别是具有非常高的耐划刻性。在本发明中，该漆特别优选以已提及的柔性层状复合物的形式使用。在此层状复合物中，该漆配置在暂时的经施加漆后可除去的载体膜上。所以，本发明的目的是这种层状复合物在制备太阳能电池模块中的应用。这种暂时的载体膜原则上可由大量的各件塑料制成。其特别优选由氟聚合物如乙烯-四氟乙烯(ETFE)、由聚对苯二甲酸乙二酯、由聚烯烃、由聚碳酸酯、由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、由丙烯(Acryl)-苯乙烯-丙烯腈(ASA)、由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯/ 聚碳酸酯(ABS/PC)、由丙烯-苯乙烯-丙烯腈/聚碳酸酯(ASA/PC)、由聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二酯(PC/PBT)、由聚丙烯酸酯、由聚苯乙烯、由聚甲基丙烯酸甲酯和/或由聚乙酸乙烯酯形成。本发明可使用的柔性层状复合物详述于本申请人的尚未公开的DE 102007040376. 5中。在此文件中其相应的关于柔性层状复合的方案和其优选特征在此通过引用加入本说明书。本发明的其它特征由与从属权利要求相关到实例给出。这里，在本发明的实施方案中可实施各个特征本身或多个特征的相互组合。所述的优选实施方案仅用于阐述和更好地理解本发明，决不意指对本发明构成任何限制。
实施例 本发明可用的漆由下列组分组成
权利要求
1.用于制备太阳能电池模块的方法，在该方法中，将光电层涂于载体上，并用透明层覆盖，其中为施加该层 提供柔性层状复合物，该层状复合物具有暂时的载体膜，在该膜上配置有漆层， 将具有其上配置有漆层的面的层状复合物压在光电层上，和 除去该暂时的载体膜，其中该漆层作为透明层保留在光电层上。
2.权利要求1的方法，其特征在于，使用所谓双重-固化漆作为漆层。
3.权利要求1或权利要求2的方法，其特征在于，包含有含双键的OH-官能团的成分 A、含双键的NCO-官能团的成分B和任选的含双键的成分C的漆用于漆层。
4.上述权利要求之一的方法，其特征在于，该在暂时的载体膜上的漆层经热预硬化。
5.上述权利要求之一的方法，其特征在于，在去除暂时的载体膜前对该漆层进行最终硬化，特别是用UV-光进行。
6.上述权利要求之一的方法，其特征在于，在施加漆层前，在光电层上涂敷具有粘附性的中间层。
7.太阳能电池模块，其包含载体、载体上所施加的光电层和覆盖光电层的透明层，其中透明层是由硬化的双重-固化漆形成的层。
8.权利要求7的太阳能电池模块，其由权利要求1-6之一的方法制备或可由其制备。
9.权利要求7或权利要求8的太阳能电池模块，其特征在于，在载体和光电层之间和/ 或在光电层和透明层之间配置具有粘附性的中间层。
10.双重-固化漆在制备太阳能电池模块，特别是上述权利要求之一的太阳能电池模块中的应用。
11.权利要求10的应用，其特征在于，该双重-固化漆包含有含双键的OH-官能团的成分A、含双键的NCO-官能团的成分B和任选的含双键的成分C，其中各成分具有下列特性成分A:-固体含量为30-100重量％，-双键密度为2-5 val/kg，特别是3-4 val/kg (在固含量为100 %时)和 -OH-含量为4-8重量％ 成分B =-固体含量为30-100重量％，-双键密度为1-4 val/kg，特别是1-2 val/kg (在固含量为100 %时)和 -NCO-含当为4-8重量％ 成分C =-玻璃转化温度Tg为-10至20°C，特别是-5至5°C， -固体含量为30-100重量％和-双键密度为3-6 mol/kg，特别是4-4. 5 mol/kg (在固含量为100 %时)。
12.权利要求10或11的应用，其特征在于，该漆含 5-15重量％的成分A， 10-45重量％的成分B， 0-35重量％的成分C， 0-8重量％的至少一种漆助剂， 0-60重量％的溶剂，其中该比例优选总和达100重量％。
13.权利要求10-12之一的应用，其特征在于，成分A是基于含双键的多元醇的粘合剂。
14.权利要求13的应用，其特征在于，该含双键的多元醇的平均分子量Mn为300-5000Da0
15.权利要求10-14之一的应用，其特征在于，成分B是丙烯酸聚氨酯，特别是脂族丙烯酸聚氨酯。
16.权利要求15的应用，其特征在于，该丙烯酸聚氨酯的平均分子量Mn为800-5000Da0
17.权利要求10-16之一的应用，其特征在于，成分C是基于丙烯酸聚氨酯的粘合剂。
18.权利要求17的应用，其特征在于，该丙烯酸聚氨酯的平均分子量Mn为1000-3000 Da，特别是 1400-2000 Da。
19.权利要求10-18之一的应用，其特征在于，该双重-固化漆以具有暂时的载体膜的柔性层状复合物的形式使用。
20.权利要求19的应用，其特征在于，该暂时的载体膜由塑料制成，特别是由氟聚合物如乙烯-四氟乙烯(ETFE)、由聚对苯二甲酸乙二酯、由聚烯烃、由聚碳酸酯、由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、由丙烯-苯乙烯-丙烯腈(ASA)、由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯/聚碳酸酯(ABS/PC)、由丙烯-苯乙烯-丙烯腈/聚碳酸酯(ASA/PC)、由聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二酯(PC/PBT)、由聚丙烯酸酯、由聚苯乙烯、由聚甲基丙烯酸甲酯和/或由聚乙酸乙烯酯形成。
全文摘要
本发明涉及一种用于制备太阳能电池模块的方法，在该方法中，将光电层涂于载体上，并用透明层覆盖，为施加该层，制备柔性层状复合物，该层状复合物具有暂时的载体膜，在该膜上配置有漆层；将具有其上配置有漆层的面的层状复合物压贴在光电层上；和除去该暂时的载体膜，该漆层作为透明层保留在光电层上。此外，本发明还涉及如此制备的具有由硬化漆形成的透明层的太阳能电池模块和一种漆在制备这种模块时的应用。
文档编号B32B37/14GK102365761SQ201080008280
公开日2012年2月29日 申请日期2010年2月11日 优先权日2009年2月19日
发明者瓦塔 H., 德朱奈迪 T. 申请人:卡尔·沃瓦格漆料和颜料制造有限责任两合公司