专利名称：用于太阳能面板构件的导热材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及为了改进的效率、更高的功率输出和/或降低的操作温度而在太阳能 面板和太阳能模块中使用具有更高导热率的材料。
背景技术：
常规的光电收集器或者太阳能器件通常包括被设置在玻璃衬底和背部电绝缘材 料之间的多个太阳能电池。使用密封剂将玻璃衬底、太阳能电池和背部电绝缘材料结合到 一起。常规的太阳能器件为了层压而利用未填充的密封剂。通常，太阳能器件对于每一另外的1摄氏度的操作温度损失大约0. 4%到约0. 5% 的功率。通常，太阳能器件被设置在充分直射的阳光下，由于太阳能辐射的转换和吸收的低 效性，所述太阳能器件在高于它们的周围温度的温度下操作。不期望地，太阳能器件的这些 增加的操作温度会显著地降低电力输出。需要并且期望一种太阳能器件，通过经由背部或者底部材料传导和/或耗散温度 和/或热而降低太阳能器件的操作温度，该太阳能器件以更高的功率输出和/或更高的效 率来操作。
发明内容
本发明的一个方面是通过经由和/或通过背部或者底部材料和/或层向周围环境 转移热而在太阳能面板和太阳能模块中使用具有更高导热率的材料和/或包装以实现更 高的功率输出、改进的效率和/或降低的操作温度。在维持足够的介电性质以实现可靠的 操作时，需要具有比常规材料更高的导热率的、在太阳能面板中使用的密封剂和/或背板。利用一种包括密封剂聚合材料和密封剂填充材料的用于光电池或者半导体的密 封剂来至少部分地实现了本发明的这些和其他方面，其中该密封剂具有大约至少0. 26瓦 特/米/开的导热率和在60赫兹下测量的大约至少2. 0的介电常数。本发明还包括一种带有背板聚合材料和背板填充材料的光电池或者半导体背板， 其中该背板具有在60赫兹下测量的大约至少2. 0的介电常数和比纯净形式的背板聚合材 料更高的导热率。本发明进一步包括一种带有前层和至少一个光电池以及密封剂的太阳能面板，其 中相对于该至少一个光电池的前侧设置该前层，该密封剂接触该至少一个光电池的后侧的 至少一部分并且被至少部分地设置在该至少一个光电池和背板之间。该密封剂包括第一聚 合材料和第一导热填充材料，从而该密封剂具有大约至少0. 26瓦特/米/开的导热率和在 60赫兹下测量的大约至少2. 0的介电常数。
本发明进一步包括一种用于制造太阳能面板的方法，包括以下步骤提供前层，将 密封剂材料的第一板设置在前层的至少一部分之上，将至少一个光电池设置在密封剂材料 的第一板之上，将密封剂材料的第二板设置在该至少一个光电池之上。该密封剂材料的第 二板包括第一聚合材料和第一填充材料，并且该密封剂材料的第二板具有大约至少0. 26 瓦特/米/开的导热率和在60赫兹下测量的大约至少2. 0的介电常数。该方法还包括将背板设置在密封剂材料的第二板之上的步骤。该背板包括第二聚 合材料和第二填充材料，该背板具有大约至少2. 0的介电常数和比纯净形式的第二聚合材 料更高的导热率。该方法还包括在足够的时间和足够的温度下层压太阳能面板以实现第一 板和/或第二板的充分交联的步骤。
结合附图根据以下详细说明更好地理解本发明的以上和其他特征和方面，其中图1是根据一个实施方案的太阳能面板的横截面分解概略图；图2是根据一个实施方案的导热率的曲线图；图3是根据一个实施方案的气体渗透性的曲线图；图4是根据一个实施方案在基准面板和带有经填充的密封剂的面板之间的温差 的曲线图；图5是根据一个实施方案在基准面板和带有经填充的密封剂的面板之间的温差 的曲线图；图6是根据一个实施方案在基准面板和带有经填充的密封剂的面板之间的温差 和功率差的曲线图；以及图7是根据一个实施方案在基准面板和带有经填充的密封剂的面板之间的温差 和功率差的曲线图。
具体实施例方式如在这里所使用地，术语“密封剂”一般性地而非限制性地包括如下化合物或者材 料，其用于层压、附着、邻接、胶接、密封、铆接和/或接合半导体、太阳能面板、太阳能模块、 太阳能阵列和/或任何其他适当的组件的构件的至少一部分。如在这里所使用地，术语“背板”一般性地而非限制性地包括如下化合物或者材 料，其用于在半导体、太阳能面板、太阳能模块、太阳能阵列和/或任何其他适当的组件的、 与太阳面向侧相对的一侧上的层或者盖的至少一部分。期望地，背板具有介电性质，例如以 防止短路和/或允许装置的可靠操作。如在这里所使用地，术语“导热率” 一般性地而非限制性地包括传导和/或转移热 或者热能的材料性质。导热率通常具有瓦特/米/开或者有时被称作瓦特/米_开或者w/ mXK的单位。根据某些实施方案，在30摄氏度下在从0. 1瓦特/米/开到60瓦特/米/ 开的范围中的导热率是根据ASTM E1530-04 “用于利用保护热流计技术评估对于材料热传 输的阻力的标准测试方法(Standard Test Method for Evaluating the Resistance to Thermal Transmission of Materials by the Guarded Heat Flow meter Technique)”来 测量的。根据其他实施方案，导热率是在室温、环境温度、太阳能面板操作温度、大约23摄氏度和/或任何其他适当的温度下测量的。材料的导热率直接地影响材料转移或者耗散热 能的能力，例如导热率的增加产生热转移的增加。如在这里所使用地，术语“介电常数”或者有时被称作“相对静态电容率”、“相对介 电常数”和/或“静态介电常数”一般性地而非限制性地包括在给定状态下集中静电通量线 的材料性质。介电常数是无量纲数或者无单位的数。根据特定实施方案，介电常数是根据 在ASTM D150-98 “用于固体电绝缘的AC损失特性和电容率(介电常数)的标准测试方法 (Standard Test Methods for AC Loss Characteristics and Permittivity(Dielectric constant)of Solid Electrical Insulation) ” 中描述的方法来测量的。如在这里所使用地，术语“D50”粒子尺寸包括中径，其中50%的数量由大于所述 D50的颗粒构成，并且50%的数量由小于所述D50数值的颗粒构成。如在这里所使用地，术语“热扩散率”，有时被称作“ a ”，是以平方米/秒为单位测 量的，并且是利用以下等式来计算的
权利要求
1.一种用于光电池或者半导体的密封剂，所述密封剂包含 聚合材料；以及填充材料；其中所述密封剂具有大约至少0. 26瓦特/米/开的导热率和在60赫兹下测量的大约 至少2.0的介电常数。
2.根据权利要求1所述的密封剂，其中所述聚合材料选自乙烯乙酸乙烯酯、聚氨酯、有 机硅聚合物、聚丙烯、聚乙烯离聚物及它们的组合。
3.根据权利要求1所述的密封剂，其中所述聚合材料包含乙烯和乙酸乙烯酯的共聚 物，所述乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物包含约4重量％到约90重量％的乙酸乙烯酯。
4.根据权利要求1所述的密封剂，其中所述填充材料包含玻璃纤维。
5.根据权利要求1所述的密封剂，其中所述密封剂包含约0.1体积％到约30体积％的 填充材料。
6.根据权利要求1所述的密封剂，还包含至少一种硅烷偶联剂，所述至少一种硅烷偶 联剂用于在聚合材料中分散填充材料或者促进所述密封剂粘附到光电池或者半导体的其 他材料。
7.根据权利要求6所述的密封剂，其中所述至少一种硅烷偶联剂包含 选自氨基、环氧基、苯基、乙烯基、烷基中的第一反应类型；以及 选自甲氧基反应基、乙氧基反应基及它们的组合中的第二反应类型。
8.根据权利要求1所述的密封剂，其中所述填充材料选自氮化铝、碳酸钙、硅酸钙、滑 石、重晶石、粘土、氧化钛、磁铁矿、氧化铝、二氧化硅、氮化硼、碳化硅及它们的组合。
9.根据权利要求1所述的密封剂，其中所述填充材料具有约0.001微米到约1000微米 的平均粒子尺寸。
10.根据权利要求1所述的密封剂，其中所述密封剂形成用于另外处理的小球。
11.根据权利要求1所述的密封剂，其中所述密封剂形成板或者膜。
12.根据权利要求1所述的密封剂，其中所述填充材料具有等于或者大于约1的长宽比。
13.根据权利要求1所述的密封剂，其中所述填充材料具有至少约5的长宽比。
14.根据权利要求1所述的密封剂，其中所述聚合材料包含化学交联剂。
15.根据权利要求1所述的密封剂，其中所述密封剂具有至少1.3X10—7平方米/秒的 热扩散率。
16.根据权利要求1所述的密封剂，其中所述导热率是在30摄氏度下测量的。
17.一种光电池或者半导体的背板，所述背板包含 聚合材料；以及填充材料；其中所述背板具有在60赫兹下测量的大约至少2. 0的介电常数和比纯净形式的聚合 材料更高的导热率。
18.根据权利要求17所述的背板，其中所述聚合材料选自聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二 醇酯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯及它们的组合。
19.根据权利要求17所述的背板，还包含另外的层压层，所述另外的层压层包括聚酯、铝、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯及它们的组合。
20.根据权利要求17所述的背板，其中所述背板包含多层材料，所述多层材料选自聚 氟乙烯-聚酯-聚氟乙烯、聚氟乙烯-铝-聚氟乙烯、聚氟乙烯-铝-聚酯、聚丙烯、聚对苯 二甲酸乙二醇酯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯及它们的组合。
21.根据权利要求17所述的背板，其中所述填充材料选自碳酸钙、硅酸钙、滑石、重晶 石、粘土、金红石氧化钛、锐钛矿氧化钛、磁铁矿、氧化铝、二氧化硅、氮化铝、氮化硼、碳化硅 及它们的组合。
22.—种太阳能面板，包含前层和至少一个光电池，所述面板包含 前层，所述前层相对于所述至少一个光电池的前侧来设置；密封剂，所述密封剂接触所述至少一个光电池的后侧的至少一部分，以及被至少部分 地设置在所述至少一个光电池和背板之间，所述密封剂包含第一聚合材料和第一导热填充 材料，所述密封剂具有大约至少0. 26瓦特/米/开的导热率和在60赫兹下测量的大约至 少2.0的介电常数；以及 背板。
23.根据权利要求22所述的太阳能面板，其中所述背板包含第二聚合材料和第二导热 填充材料，所述背板具有在60赫兹下测量的大约至少2. 0的介电常数和比纯净形式的第二 聚合材料更高的导热率。
24.根据权利要求22所述的太阳能面板，其中所述背板包含玻璃板，该玻璃板具有至 少约1.4瓦特/米/开的导热率。
25.根据权利要求23所述的太阳能面板，其中 所述第一聚合材料包含乙烯乙酸乙烯酯；以及 所述第二聚合材料包含聚对苯二甲酸乙二醇酯。
26.根据权利要求25所述的太阳能面板，其中所述乙烯乙酸乙烯酯包含乙烯和乙酸乙 烯酯的共聚物，所述乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物具有约4重量％到约90重量％的乙酸乙烯 酯以及约5克/10分钟到约40克/10分钟的熔体流动指数。
27.根据权利要求22所述的太阳能面板，还包含至少一个太阳能聚光器。
28.根据权利要求22所述的太阳能面板，其中所述至少一个光电池在上方直射阳光下 的操作温度比在类似条件下操作的常规光电池或者面板低至少约2. 0摄氏度。
29.根据权利要求22所述的太阳能面板，其中所述至少一个光电池在上方直射阳光下 产生的功率比在类似条件下操作的常规光电池或者面板多至少约0. 5%。
30.一种用于制造太阳能面板的方法，包括 提供前层；将密封剂材料的第一板设置在所述前层的至少一部分之上； 将至少一个光电池设置在所述密封剂材料的第一板之上；将密封剂材料的第二板设置在所述至少一个光电池之上，所述密封剂材料的第二板包 含第一聚合材料和第一填充材料，所述密封剂材料的第二板具有大约至少0. 26瓦特/米/ 开的导热率和在60赫兹下测量的大约至少2. 0的介电常数；将背板设置在所述密封剂材料的第二板之上，所述背板包含第二聚合材料和第二填 充材料，所述背板具有大约至少2. 0的介电常数和比纯净形式的第二聚合材料更高的导热率；以及在足够的时间和足够的温度下层压太阳能面板以使所述第一板或所述第二板充分交联。
31.根据权利要求30所述的方法，其中所述层压使用真空以从所述太阳能面板除去选 自空气、湿气、其他挥发物及它们的组合中的一种。
32.根据权利要求30所述的方法，其中所述密封剂材料的第一板不同于所述密封剂材 料的第二板。
全文摘要
本发明涉及具有改进的密封剂和背板的太阳能面板，其通过使用具有比常规太阳能面板更高的导热率的材料而实现更高的功率输出和/或增加的效率。根据一些实施方案，该改进的材料在维持足够的介电性质的情况下包括填料。根据其他一些实施方案，本发明包括在太阳能电池和改进的背板之间具有改进的密封剂的太阳能面板。本发明还包括制造包含改进的材料的太阳能面板的方法。
文档编号H01L31/048GK102007604SQ200980113240
公开日2011年4月6日 申请日期2009年4月6日 优先权日2008年4月14日
发明者丹尼尔·W·坎宁安, 夏智勇 申请人:Bp北美公司