专利名称：用于提高封装的太阳能电池光转化效率的含聚硅氮烷的涂料的制作方法
技术领域：
本发明涉及基于聚硅氮烷的涂料用于制备陶瓷涂层的用途，该涂层降低了太阳 能电池的透明的光照侧覆盖层上的反射损失，且由此有助于提高封装的太阳能电池的光 转化效率(Lichtausbeute)。
背景技术：
用于保护免于例如气候影响的太阳能电池光照侧覆盖层的一个要求是，使得由 于反射所导致的对于太阳能电池有利的电磁太阳辐射的强度损失尽可能小。已知，界面上的反射降低了光通过透明介质的透射率。如果界面是太阳能电池 的日照侧封装体(Verkapsehmg)，那么反射作用就会导致一部分入射光不能用于转化为太 阳能电流。界面上的反射损失可以通过使用抗反射层来降低。但是，在太阳能电池的日照 侧封装体上使用抗反射层目前仅在特定情形下采用。原因在于，它们生产复杂且昂贵， 且常见的抗反射层不能经受住光伏设备的制造和安装期间的机械负荷，或者粗糙的表面 层易受到不期望的污染。干涉层的使用是一种业已确立的避免表面处反射的方法(H.A.Macleod， Thin-Film Optical Filters, Hilger Bristol, UK(1986))。在此，涂覆 1/4 层厚的光学
层，以减少具有不同折射率的两个光学介质的界面处反射的光线。一个缺点是，对于宽 波带的反射降低必需使用昂贵的多层体系，且必需复杂的方法如PVD (物理气相沉积) 和CVD (化学气相沉积)或PIAD (等离子辅助沉积)和PECVD (等离子增强化学气相沉 积)。另一缺点是该层缺乏机械强度。通过使用折射率处于空气和材料的折射率之间的层来提供通过干涉层避免表面 处反射的替换方式。为了使用单个层避免表面处的反射，已知使用折射率为1.38的氟化 镁层。缺点在于，这些层具有低机械强度(H.Anders，Dunne Schichten ffir die Optik, Wiss.Verlagsgesellschaft Stuttgart (1965))。也采用具有不同折射率的有机聚合物来避免表面处的反射。缺点是粘合问题 (当这些聚合物基于氟时)，以及对机械负荷的高敏感性(DE699 04 530 T2)。也采用例如通过溶胶-凝胶法制得的多孔层来避免表面处的反射。这里，利用 不同介质的体积份数、即孔隙度(例如通过孔径大小或密度)来调节折射率，以使得较 少的光被反身寸(“Verfahren undBeschichtungszusammensetzung zur Herstellung einerAntirefe xionsbeschichtung")，德国专利申请公开说明书DE 196 42 419A1 (1998)，或者纳米多孔 层[U.Steinert，S.Walheim, Ε. Schaffer, S.Eggert, J.Mlynek, Universitat Konstanz] (“ Verfahren zur Herstellungvon Antireflexschichten，，)，德国专利申请公开说明书 DE 198 29 172A1 (2000)。多孔层的一个缺点是，在基于溶胶_凝胶法时，这些层的形成需要对于塑料衬
4底而言并不适宜的高温。另一缺点是，这样处理的表面容易在孔隙中产生持久的污染。同样可以采用通过蚀刻而粗糙化的表面来避免表面处的反射。但是，也可以对 其刻印结构(例如蛀眼)来代替蚀刻表面。缺点在于，这种结构的形成复杂，且粗糙化 的表面易受到持久污染影响。
发明内容
本发明的目的在于，提供避免在太阳能电池透明的光照侧覆盖层上反射的涂 层，其不具有上述方法的缺点，且能以简单且经济的方式来使用。本发明实现了这个目的，且涉及一种用于制备太阳能电池上降低反射的透明涂 层的方法，以及涉及基于聚硅氮烷的溶液用于制备太阳能电池上透明的光照侧(面向光 的那侧)覆盖层的用途。令人吃惊地，现已发现，含有聚硅氮烷的溶液可以制得极薄的保护层，其折射 率位于空气和表面之间，其可以用于太阳能电池的透明光照侧覆盖层。由此，本发明提供了一种用于太阳能电池日照侧覆盖层的增强透射的涂料，其 含有至少一种具有下式1的聚硅氮烷，以及任选地溶剂和/或催化剂和一种或多种助粘合 剂，-(SiR' R” -NR"，)n-(1)其中R，、R”、R”，相同或不同且彼此独立地表示氢或者任选取代的烷基、芳 基、乙烯基或(三烷氧基甲硅烷基)烷基。其中η为整数且选择η使得聚硅氮烷的数均 分子量为150 150000g/mol。在一个优选实施方式中，使用含有至少一种式2的全氢化聚硅氮烷的溶液。
权利要求
1.用于制备太阳能电池的日照侧覆盖层的涂料溶液，其含有至少一种具有下式的聚 硅氮烷，以及任选地溶剂和/或催化剂和一种或多种助粘合剂，其中R’、R”、R”，相同或不同，且彼此独立地表示氢，或者任选取代的烷基、 芳基、乙烯基或(三烷氧基甲硅烷基)烷基，其中η为整数且选择η使得聚硅氮烷的数均 分子量为150 150000g/mol。
2.权利要求1的涂料溶液，其特征在于，使用质子惰性溶剂，特别是甲苯、二甲苯、 醚或正丁基醚作为溶剂。
3.权利要求1和/或2的涂料溶液，其特征在于，其含有1 40重量％的至少一种 式⑴的全氢化聚硅氮烷，和任选地0.001 5重量％、优选0.01 2重量％的催化剂。
4.前述权利要求中至少一项的涂料溶液，其特征在于，所述催化剂选自下列化合 物N-杂环化合物，单_、二-和三烷基胺，有机和无机酸，金属离子如Ni、Pt、Pd、 Al和Rh的乙酰丙酮化物络合物，饱和和不饱和、脂肪族或脂环族C1-C22羧酸与金属离 子如 Ni、Ti、Pt、Rh、Co、Fe、Ru、Os、Pd、Ir 和 Al 的通式(RCOO) nM 的金属羧酸 盐，其中η是金属离子的电荷，或者粒径为20 500nm的金属粉末如Au、Ag、Pd或 Ni，过氧化物，金属氯化物或者金属有机化合物如二茂铁和二茂锆。
5.前述权利要求中至少一项的涂料溶液，其特征在于，式(1)中的R’、R”、 R”，彼此独立地表示氢、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、苯基、 乙烯基或3-(三乙氧基甲硅烷基)-丙基、3-(三甲氧基甲硅烷基丙基)。
6.前述权利要求中至少一项的涂料溶液，其特征在于，所述溶液含有至少一种式(2) 的全氢化聚硅氮烷
7.前述权利要求中至少一项的涂料溶液，其特征在于，所述溶液含有至少一种式(3) 的聚硅氮烷，-(SiR' R” -NR"，) ~ (SiR * R * * -NR * * * )p- (3)其中，R，、R”、R”，、R *、R * *和R * * *彼此独立地表示氢，或者任选取代的烷基、芳基、乙烯基或(三烷氧基甲硅烷基)烷基，其中η和ρ为整数且选择η使得聚硅 氮烷的数均分子量为150 150000g/mol。
8.前述权利要求中至少一项的涂料溶液，其特征在于，式(3)中， -R，、R”，和R***表示氢，且R”、R *和R**表示甲基；-R，、R”，和R***表示氢，且R”、R *表示甲基和R **表示乙烯基；或者-R，、R”，、R *和R***表示氢，且R”和R**表示甲基。
9.前述权利要求中至少一项的涂料溶液，其特征在于，所述溶液含有至少一种式(4)的聚硅氮烷，-(SiR' R” -NR" ‘ )n_(SiR * R * * -NR * * * ^-(SiR1，R2-NR3) q_ (4)其中，R，、R”、R”，、R *、R * *、R * * *、R1、R2和R3彼此独立地表示氢，或者任选取代的烷基、芳基、乙烯基或(三烷氧基甲硅烷基)烷基，其中η、ρ和q为整数 且选择η使得聚硅氮烷的数均分子量为150 150000g/mol。
10.—种用于在透明衬底上制备太阳能电池的降低反射的光照侧透明覆盖层的方法， 其中将如权利要求1 9中至少一项的含聚硅氮烷的溶液施加到适宜衬底上，并任选地随 后通过温度作用或者通过温度作用与短波辐射结合将该涂料陶瓷化。
11.权利要求10的方法，其特征在于，通过喷涂、流涂或浸涂将该溶液施加到衬底上。
12.权利要求10和/或11的方法，其特征在于，使用隙缝式喷嘴作为施涂体系。
13.权利要求10 12中至少一项的方法，其特征在于，根据衬底的热稳定性，使用 具有范围为< 180nm_230nm的波长组成的VUV-辐射。
14.权利要求10 13中至少一项的方法，其特征在于，经固化的涂层的层厚为 0.05-10 微米。
15.权利要求10 14中至少一项的方法，其特征在于，所述衬底是由玻璃或塑料构 成的。
16.涂布有权利要求1 9中至少一项的溶液的太阳能电池。
17.权利要求16的太阳能电池，其特征在于，聚硅氮烷层被陶瓷化。
18.权利要求16的太阳能电池，其特征在于，经固化的涂层的层厚为0.05-10微米。
19.权利要求16 18中至少一项的太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池是由 玻璃或塑料构成的。
20.含有至少一种具有下式的聚硅氮烷以及任选地溶剂和/或催化剂和一种或多种助 粘合剂的溶液用于制备太阳能电池的日照侧覆盖层的用途，-(SiRR，R” -NR，，，)n- (1)其中R’、R”、R”，相同或不同，且彼此独立地表示氢，或者任选取代的烷基、 芳基、乙烯基或(三烷氧基甲硅烷基)烷基，其中η为整数且选择η使得聚硅氮烷的数均 分子量为150 150000g/mol。
21.权利要求20的用途，其特征在于，在将该溶液施涂到太阳能电池上之后，通过温 度作用或者通过温度作用与短波辐射相结合使其陶瓷化。
全文摘要
本发明涉及用于提高太阳能电池日照侧覆盖层上的光透过性的、含聚硅氮烷的涂料。该表面涂料含有至少一种式(1)，-(SiRR’R”-NR”’)n-(1)的聚硅氮烷、溶剂和催化剂，其中R’、R”、R”’相同或不同且相互独立地表示氢或任选取代的烷基、芳基、乙烯基或(三烷氧基甲硅烷基)烷基，其中n为整数且选择n使得全氢化聚硅氮烷的数均分子量为150～150000g/mol。固化后的涂层的厚度为至少0.05-10微米，优选为0.2-5微米，特别优选为0.5-1.5微米。其特别适合作为促进透射的涂层，用于太阳能电池日照侧的覆盖层。
文档编号C09D183/16GK102015936SQ200980114164
公开日2011年4月13日 申请日期2009年4月17日 优先权日2008年4月23日
发明者H·维泽尔, H·莱比, K·罗德, L·布兰肯布格, S·斯图加诺维克 申请人:科莱恩金融(Bvi)有限公司