专利名称：光伏组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种光伏组件。
背景技术：
光伏电池或太阳能电池是ー种当暴露于光时，通过使用光电转换元件(其能够产生光伏能量)能够将光能转换成电能的电池。当光伏电池暴露于光时，光伏电池通过其端子产生电压并引起电子流。该电子流的大小与形成于电池表面上的光伏电池结上光的碰撞強度成比例。光伏电池的种类包括硅晶片光伏电池和薄膜光伏电池。硅晶片光伏电池包括使用单晶硅锭或多晶硅锭制得的光电转换元件，薄膜光伏电池中使用的光电转换元件利用例如 溅射法或沉积法的方法沉积在基板或铁电材料上。因为光伏电池是易碎的，所以光伏电池需要用干支撑电池的支撑元件。支撑元件可以是设置于光电转换元件上的透光性前基板。而且，支撑元件还可以是设置于光电转换元件后部的背板。光伏电池可以包括透光性前基板和背板。一般而言，前基板或背板可以由例如玻璃的刚性材料、例如金属膜或金属片的挠性材料或例如聚酰亚胺的聚合物塑性材料制成。一般而言，背板是保护光伏电池的后表面的刚性背面壳体的形式。已知可以应用于这样的背板的多种材料，例如，包括铁电材料，比如玻璃；有机含氟聚合物，比如こ烯四氟こ烯(ETFE);或聚酯，比如聚(对苯ニ甲酸こニ醇酯)(PET)。这样的材料可以单独应用或者在用例如SiOx的材料涂布之后应用。光伏电池包括一个光电转换元件或彼此电连接的多个光电转换元件，即，光电转换元件阵列。所述光电转换元件或光电转换元件阵列用密封剂密封。密封剂用于密封所述元件以保护这些元件免受外部环境的破坏，并且用于形成整体式组件。常用的密封剂是こ烯こ酸こ烯酯(EVA)。然而，EVA对组件中的其它元件具有较低的粘合強度。因此，如果长时间使用EVA，容易引起脱层，以及由于水分渗透而引起效率降低或腐蚀。另外，EVA由于其较低的耐紫外光性而变色并使组件的效率降低。而且，EVA具有由于在固化过程中产生的内应カ而对元件造成损害的问题。
发明内容
技术问题本发明的ー个目的是提供ー种光伏组件。技术方案本发明涉及ー种光伏组件，其包括支撑基板；前基板；和密封剂，该密封剂将所述支撑基板和所述前基板之间的光电转换元件密封，并且该密封剂包含含有与硅原子连接的芳基的有机硅树脂，其中，所述芳基(Ar)相对于所述有机硅树脂中的全部硅原子(Si)的摩尔比(Ar/Si)大于O. 3。
在下文中，将更详细地描述所述光伏组件。所述光伏组件包括前基板和后基板，以及还包括在前基板和后基板之间的光电转换元件，该光电转换元件用密封剂密封。所述密封剂包含有机硅树脂，具体地，包含含有与硅原子连接的芳基的有机硅树脂。在密封光电转换元件的所述密封剂具有两层或更多层的多层结构的情形中，这些层中的至少ー层，优选所有的层，可以包含如上所述的有机硅树脂。所述光电转换元件可以是能够将光转换成电信号的任何种类的元件，该光电元件的例子可以包括块型或薄膜型硅光电转换元件和化合物半导体光电转换元件等。所述密封剂中包含的有机硅树脂显示出对组件中包括的与该密封剂接触的各个元件和材料的优异的粘合強度。另外，所述密封剂显示出优异的耐湿性、耐候性和耐光性。在一个实施方案中，密封剂可以通过使用包含芳基、特别是与硅原子连接的芳基的有机硅树脂来形成，该密封剂具有优异的耐湿性、耐侯性和粘合強度，并且还对所述光电 转换元件显示出优异的透光效率。所述与硅原子连接的芳基的具体例子没有特别限制，但优选苯基。在一个实施方案中，在所述有机娃树脂中，与娃原子连接的芳基(Ar)相对于该有机硅树脂中的全部硅原子(Si)的摩尔比(Ar/Si)大于O. 3。此外，该摩尔比(Ar/Si)可以优选为大于O. 5，且更优选为O. 7或大于O. 7。如果将该摩尔比(Ar/Si)调整至大于O. 3，则可以保持所述密封剂的优异的耐湿性、耐候性和硬度，以及可以提高所述光伏组件的发电效率。该摩尔比(Ar/Si)的上限没有限制，但，例如，可以是I. 5或小于I. 5，或者可以是I. 2或小于I. 2。在一个实施方案中，所述有机硅树脂可以由下面式I的平均组成式来表示。[式I](R3SiOl72) a (R2SiO272) b (RSiO372) c (SiO472) d其中，在R中的至少ー个表示芳基的情况下，R是与硅原子直接连接的取代基，并且独立地表示氢、羟基、环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、异氰酸酯基、烷氧基或一价烃基；在a+b+c+d为I,并且b和c不同时为O的情况下，a是O至O. 6, b是O至O. 95, c是O至
O.8，d 是 O 至 O. 4。在本说明书中，由特定平均组成式表示的有机硅树脂是指以下情形该树脂包含由所述特定平均组成式表示的単一树脂组分；和该树脂包含至少两种树脂组分的混合物，该至少两种树脂组分的平均组成由所述特定平均组成式表示。在式I中，R是与硅原子直接连接的取代基，且各个R可以相同或不同，各自独立地表示氢、羟基、环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、异氰酸酯基、烷氧基或ー价烃基。在这种情形下，如果必要，R可以被ー个或两个或更多个取代基取代。在式I中，所述烷氧基可以是具有I至12个碳原子，优选I至8个碳原子，且更优选I至4个碳原子的直链、支链或环状烷氧基。特别是，所述烷氧基可以包括甲氧基、こ氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基或叔丁氧基。另外在式I中，所述ー价烃基的例子可以包括烷基、链烯基、芳基或芳基烷基，且可以优选烷基、链烯基或芳基。在式I中，所述烷基可以是具有I至12个碳原子，优选I至8个碳原子，且更优选I至4个碳原子的直链、支链或环状烷基，且可以优选甲基。此外，在式I中，所述链烯基可以是具有2至12个碳原子，优选2至8个碳原子，且更优选2至4个碳原子的链烯基，且可以优选こ烯基。另外，在式I中，所述芳基可以是具有6至18个碳原子，优选6至12个碳原子的芳基，且可以优选苯基。此外，在式I中，所述芳基烷基可以是具有6至19个碳原子，优选6至13个碳原子的芳基烧基，且可以优选节基。
在式I中，R中的至少ー个可以是芳基，优选是苯基，在所述有机硅树脂中可以包含取代基以满足上述摩尔比(Ar/Si)。另外在式I中，R中的至少ー个可以优选是羟基、环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基或こ烯基，且更优选是环氧基。这样的官能团可以起到进ー步提高密封剂的粘合強度的作用。在式I中，a、b、C和d分别表示硅氧烷单元的摩尔分数，且a、b、c和d的总和是
I。另外在式I中，在b和c不同时为O的情况下，a可以是O至O. 6,优选是O至O. 5, b可以是O至O. 95，优选是O至O. 8，c可以是O至O. 8，优选是O至O. 7，d是O至O. 4，优选是O 至 O. 2。所述有机硅树脂可以优选包含由下面式2和式3表示的硅氧烷単元中的至少ー种。[式2]R1R2SiO272[式3]R3SiO372其中，在R1和R2中的至少ー个是芳基的情况下，Rw和R2各自独立地表示烷基或芳基；R3表不芳基。式2的硅氧烷单元可以是包含至少ー个与硅原子连接的芳基的硅氧烷单元。在此种情形下，所述芳基可以优选是苯基。另外，在式2的硅氧烷単元中的烷基可以优选是甲基。式2的硅氧烷单元可以是选自式4和式5的硅氧烷单元中的至少ー种单元。[式4](C6H5) (CH3) SiO272[式5](C6H5)2SiO272另外，式3的硅氧烷单元可以是包含与硅原子连接的芳基的三官能硅氧烷单元，并且优选是由下面式6表示的硅氧烷単元。[式6](C6H5) SiO372在所述有机硅树脂中，与该有机硅树脂中的全部硅原子连接的芳基优选包含在式2或式3的硅氧烷单元中。在此种情形中，式2的硅氧烷单元优选是式4或式5的硅氧烷单元，式3的硅氧烷单元优选是式6的硅氧烷单元。
在一个实施方案中，所述有机娃树脂的分子量可以是500 100，000,优选是1，000 100，000。如果将所述树脂的分子量调整至上述范围，则所述密封剂可以具有优异的硬度，并且还可以显示出优异的加工性。在本说明书中，除非本说明书另外規定，否则术语“分子量”是指重均分子量(Mw)。另外，重均分子量是指相对于标准聚苯こ烯转换的值，并且可以由凝胶渗透色谱法(GPC)来測定。在一个实施方案中，所述有机硅树脂可以是下面式7 20表示的有机硅树脂中的任何ー种，但不限于此。[式7](ViMe2SiOl72) 2 (MePhSiO272) 30[式8](ViMe2SiOl72) 2 (Ph2SiO272) 10 (Me2SiO272) 10 [式9](ViMe2SiOl72) 2 (Ph2SiO272) 15 (Me2SiO272) 15 (MeEpSiO272) 5[式10](ViMe2SiOl72) 3 (PhSiO372) 10[式11](ViMe2SiOl72) 3 (PhSiO372) 10 (MeSiO372) 2[式12](ViMe2SiOl72) 3 (PhSiO372) 10 (MeEpSiO272) 5[式⑶(HMe2Si01/2) 3 (PhSi 03/2) 10[式14](ViMe2SiOl72) 2 (EpSiO372) 3 (MePhSiO272) 20[式I5](HMe2SiOl72) 3 (PhSi03/2) 10 (MeEpSiO272) 5[式I6](HMe2SiOl72) 2 (Ph2SiO272) L 5[式17](PhSi03/2) io (MePhSiO272) 10 (Me2SiO272) 10[式I8](PhSi03/2) 5 (EpMeSiO272) 2 (Me2SiO272) 10[式19](PhSiO372) 5 (AcSiO372) 5 (MePhSiO272) 10[式20](PhSiO372) 10 (AcSiO372) 5 (ViMe2Si01/2) 5在式7 20中，“Me”表示甲基，“Ph”表示苯基，“Ac”表示丙烯酰基，“Ep”表示环氧基。这样的有机硅树脂可以由本领域已知的各种方法制得。例如，该有机硅树脂可以例如使用可加成固化的硅材料、可缩合固化或可缩聚固化的硅材料、可紫外光致固化的硅材料或过氧化物硫化的硅材料而制得，并且优选使用可加成固化的硅材料、可缩合固化或可缩聚固化的硅材料或可紫外光致固化的硅材料而制得。所述可加成固化的硅材料可以通过氢化硅烷化而固化。这种可加成固化的材料至少包括具有至少ー个与硅原子直接连接的氢原子的有机硅化合物和具有至少ー个不饱和脂族基(例如こ烯基)的有机硅化合物。所述有机硅化合物在催化剂存在下彼此反应而固化。所述催化剂的例子可以包括元素周期表中第VIII族金属；所述金属被负载在载体(例如氧化铝、ニ氧化硅或炭黑)上的催化剂；或所述金属的盐或络合物。可以用于此处的第VIII族金属包括钼、错或钌,优选钼。使用可缩合固化或可缩聚固化的硅材料的方法包括通过具有可水解官能团(例如卤素原子或烷氧基)的硅化合物或其水解产物(例如硅烷或硅氧烷)的水解和缩合来 制备有机硅树脂。可用于该方法中的単元化合物可以包括硅烷化合物，例如Ra3Si (ORb)、Ra2Si (ORb)2、RaSi (ORb)3和Si (ORb)4。在所述硅烷化合物中，(ORb)可以表示具有I 8个碳原子的直链或支链烷氧基，并且更具体地，可以是甲氧基、こ氧基、正丙氧基、正丁氧基、异丙氧基、异丁氧基、仲丁氧基或叔丁氧基。另外在上述硅烷化合物中，Ra是与硅原子连接的官能团，并且可以考虑所需有机硅树脂中的取代基来进行选择。使用可紫外光致固化的硅材料的方法包括使具有紫外光反应性的基团(例如丙烯酰基)的硅化合物或其水解产物(例如，硅烷或硅氧烷)进行水解和缩合来制备树脂，然后通过对该有机硅树脂进行紫外光照射来制备所需树脂。所述可加成固化的硅材料、可缩合固化或可缩聚固化的硅材料或者可紫外光致固化的硅材料在本领域是熟知的，并且根据所需的有机硅树脂，使用这些对于本领域技术人员已知的材料可以容易地制得所需树脂。在一个实施方案中，所述密封剂除了所述有机硅树脂之外可以还包含光转换材料。该光转换材料可以吸收进入的光中波长在UV(紫外光)范围的光，可以将被吸收的光转换成波长在可见光或近红外光范围的光，然后可以发射被转换的光。因此，如果所述密封剂包含这种光转换材料，则可以使所述光伏组件的发电效率最大化。特别是，在所述密封剂中，所述有机硅树脂不吸收UV波长内的光，因此可以使利用光转换材料的效果最大化。可用于本发明中的光转换材料可以包括任何能够吸收波长在紫外光范围内的光，然后能够发射波长在可见光或近红外光范围内的光的材料，但不特别限于此。在一个实施方案中，所述光转换材料可以由下面式21表示[式21]EuwYxOySz其中，w是O. 01至O. 2，X是2至3，y是2至3，以及z是O至I。在所述密封剂中，相对于100重量份的所述有机硅树脂，所述光转换材料的含量可以是O. I重量份至10重量份，优选是O. I重量份至5重量份，且更优选是O. 2重量份至5重量份。如果将所述光转换材料的含量调整至该范围内，则可以防止由于光扩散而导致的光子效率降低，并且可以使光转换效果最大化。在整个说明书中，术语“重量份”是指重量比，除非本说明书另外規定。除了所述有机硅树脂和所述光转换材料之外，所述密封剂可以还包含任何已知的组分，例如填料。
所述光伏组件可以以多种形状来形成。图I和图2是显示示例性光伏组件的示意图。图I显示根据ー个实施方案的包括晶片元件作为光电转换元件的光伏组件(I)。图I所示的光伏组件一般可以包括前基板(11)，其由铁电材料(例如玻璃)制成；背板
(14)，其可以是Tedlar或PET/SiOx-PET/Al的层压板；硅晶片光电转换元件(13);和密封剂(12a和12b)，其将光电转换元件(13)密封。在此情形中，所述密封剂可以包括上密封层(12a)和下密封层(12b)，上密封层(12a)粘附于前基板(11)上以将光电转换元件(13)密封，下密封层(12b)粘附于支撑基板(14)上以将光电转换元件(13)密封。在此情形中，上密封层和下密封层(12a和12b)之一可以包含如上所述的组分；然而，优选上密封层和下密封层(12a和12b)都可以包含如上所述的组分。图2是根据另ー个实施方案的薄膜光伏组件(2)的示意图。如图2所示，在薄膜光伏组件(2)中，光电转换元件(23)可以通过例如沉积法形成于前基板(21)上。 在本发明中，制备如上所述的各种光伏组件的方法没有特别限制，可以适当应用本领域中已知的各种方法。例如，光伏组件可以通过如下步骤来制备由所述密封剂中包含的组分制备密封板，然后对该密封板进行层压法以制备组件。例如，光伏组件可以通过如下步骤来制备根据所需的组件结构层压前基板、光电转换元件、背板和密封板，然后对该层压板进行加热和压制。作为另ー种方法，所述光伏组件可以由包括以下步骤的方法来制备在光电转换元件周围涂布包含所述光转换材料的液化有机硅树脂组合物，然后使涂布的组合物固化以形成密封剂。在此种情形下，所述有机硅树脂组合物可以包含由如上所述的式I的平均组成式表示的有机硅树脂，或者可以包含可以形成所述有机硅树脂的可加成固化的硅材料、可缩合固化或可缩聚固化的硅材料或者可紫外光致固化的硅材料。有益效果所述光伏电池中的密封剂具有优异的耐湿性、耐候性和耐光性，并且还显示出对光伏电池的其它元件优异的粘合強度。另外，所述密封剂可以起到如下作用有效地将入射光传输到光电转换元件，并且将该入射光转换成适合用于光电转换元件的波长的光。因此，可以提供具有优异的耐久性和发电效率的光伏电池。
图I和图2显示示例性的光伏组件。
具体实施例方式在下文中，參照根据本发明的实施例和没有根据本发明的对比例将进ー步详细描述本发明；然而，本发明并不限于实施例。在实施例和对比例中，符号“Vi”表示こ烯基，符号“Me”表示甲基，符号“Ph”表示苯基，符号“Ep”表示环氧基。实施例I用于密封剂的组合物(A)的制备
将由已知方法合成的并分别由下面式A、B、C和D表示的有机硅氧烷化合物混合，以制备能够通过氢化硅烷化而固化的硅氧烷组合物(混合量化合物A 100g，化合物B10g，化合物C 200g，化合物D 6(^)。然后，以？バ0)在上述硅氧烷组合物中的含量为20ppm的量混入催化剂(钼(O)-I, 3- ニこ烯基-1，I, 3，3-四甲基ニ硅氧烷)，并进行均匀混合，制得树脂组合物(A)。[式A](ViMe2SiOl72) 2 (Ph2SiO272) 10 (Me2SiO272) 10[式B](ViMe2SiOl72) 2 (EpSiO372) 3 (MePhSiO272) 15 [式C](ViMe2SiOl72) 3 (MePhSiO272)! (PhSiO372) 9[式D](HMe2SiOl72) 2 (Ph2SiO272) L 5光伏组件的制备将上述用于密封剂的组合物(A)涂布在用于光伏组件的玻璃基板上，然后在100°C下固化I小吋。随后，将光电转换元件置于固化的组合物上，接着将用于密封剂的组合物⑷涂布在上述光电转换元件上。随后，将涂布的组合物⑷在150°C下固化I小时，然后热压背板，制得光伏组件。对比例I用于密封剂的组合物(B)的制备将使用已知方法合成的并由下面式E至G表示的有机硅氧烷化合物一起混合，以制备能够通过氢化硅烷化而固化的硅氧烷组合物(混合量化合物ElOOg，化合物F 20g，化合物G 50g)。然后，将催化剂(钼(0)-1,3-ニこ烯基-1，1，3，3-四甲基ニ硅氧烷)(以Pt(O)在上述硅氧烷组合物中的含量为IOppm的量)与上述硅氧烷组合物混合，然后进行均匀混合，制得树脂组合物(B)。[式E](ViMe2SiOl72) 2 (ViMeSiO272) 15 (MeSiO372) 5 (Me2SiO272) 50[式F](ViMe2SiOl72)2(MeSiO372)6[式G](HMe2SiOl72) 2 (HMeSiO272) 2 (Me2SiO272) 10光伏组件的制备将上述用于密封剂的树脂组合物⑶涂布在与实施例I中所用的相同的用于光伏组件的玻璃基板上，然后在100°C下固化I小吋。随后，将与实施例I中所用的相同的光电转换元件置于固化的树脂组合物上，然后将用于密封剂的树脂组合物(B)涂布在上述光电转换元件上。随后，将涂布的树脂组合物(B)在150°C下固化I小吋，然后热压与实施例I中所用的相同的背板，制得光伏组件。对比例2用于密封剂的组合物(C)的制备
将使用已知方法合成的并由下面式H至J表示的有机硅氧烷化合物一起混合，以制备能够通过氢化硅烷化而固化的硅氧烷组合物(混合量化合物HlOOg，化合物I 20g，化合物J 50g)。然后，以Pt(O)在上述硅氧烷组合物中的含量为20ppm的量混入催化剂(钼
(0)-1, 3-ニこ烯基-1，I, 3，3-四甲基ニ硅氧烷)，然后进行均匀混合，制得树脂组合物(C)。[式H](ViPh2SiOl72) 2 (Me2SiO272) 20[式I](ViPh2SiOl72) 3 (MeSiO372) 10[式J]
(HMe2SiOl72) 2 (HMeSiO272) 2 (Me2SiO272) 10光伏组件的制备将所述用于密封剂的树脂组合物(C)涂布在与实施例I中所用的相同的用于光伏组件的玻璃基板上，然后在100°C下固化I小吋。随后，将与实施例I中所用的相同的光电转换元件置于固化的树脂组合物上，然后将用于密封剂的树脂组合物(C)涂布在上述光电转换元件上。随后，将涂布的树脂组合物(C)在150°C下固化I小时，并压制与实施例I中所用的相同的背板，制得光伏组件。对比例3除了使用用于密封剂的EVA板(其已经通常用作光伏组件的密封剂)代替实施例I中制得的用于密封剂的组合物(A)之外，按照与实施例I描述的相同的方式制备光伏组件，从而将光电转换元件密封。I.光伏组件发电的评价使用加法模拟器(sum simulator)评价实施例和对比例制备的光伏组件的效率。更具体而言，用大约IkW的光源照射光伏组件的玻璃基板相同的一段时间，測量光伏组件的发电能力。测量结果总结并列于下面表I中。[表 I]
权利要求
1.一种光伏组件，该光伏组件包括 支撑基板； 如基板；和 密封剂，该密封剂将所述支撑基板和所述前基板之间的光电转换元件密封，并且该密封剂包含含有与硅原子连接的芳基的有机硅树脂，其中，所述芳基相对于所述有机硅树脂中的全部硅原子的摩尔比大于0. 3。
2.根据权利要求I所述的光伏组件，其中，所述与硅原子连接的芳基相对于所述有机硅树脂中包含的全部硅原子的摩尔比大于0. 5。
3.根据权利要求I所述的光伏组件，其中，所述与硅原子连接的芳基相对于所述有机硅树脂中包含的全部硅原子的摩尔比大于0. 7。
4.根据权利要求I所述的光伏组件，其中，所述有机硅树脂中包含的芳基为苯基。
5.根据权利要求I所述的光伏组件，其中，所述有机硅树脂由式I的平均组成式表示 [式I] (R3SiOl72) a (R2SiO272) b (RSiO372) c (SiO472) d 其中，R是与硅原子直接连接的取代基，在R中的至少一个表示芳基的情况下，R独立地表示氢、羟基、环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、异氰酸酯基、烷氧基或一价烃基；在a+b+c+d为I,并且b和c不同时为0的情况下，a是0至0.6,b是0至0.95,c是0至0.8,d是0至0. 4。
6.根据权利要求5所述的光伏组件，其中，所述R中的至少一个是羟基、环氧基、丙烯酰基、甲基丙稀酸基或乙稀基。
7.根据权利要求5所述的光伏组件，其中，所述R中的至少一个是环氧基。
8.根据权利要求5所述的光伏组件，其中，所述由式I的平均组成式表示的有机硅树脂包含式2或式3的硅氧烷单元 [式2] R1R2SiO272 [式3] R3SiO372 其中，在R1和R2中的至少一个表示芳基的情况下，R1和R2各自独立地表示烷基或芳基；R3表示芳基。
9.根据权利要求8所述的光伏组件，其中，与所述有机硅树脂中的硅原子连接的全部芳基包含在所述式2或所述式3的硅氧烷单元中。
10.根据权利要求8所述的光伏组件，其中，所述式2的硅氧烷单元是选自下面的式4和式5的硅氧烷单元中的至少一种 [式4] (C6H5)CH3SiO272 [式5] (C6H5)2SiO272 0
11.根据权利要求8所述的光伏组件，其中，所述式3的硅氧烷单元是下面式6的硅氧烧单元[式6]
12.根据权利要求I所述的光伏组件，其中，所述有机硅树脂的重均分子量是500 100，000。
13.根据权利要求I所述的光伏组件，其中，所述密封剂还包含光转换材料。
14.根据权利要求13所述的光伏组件，其中，所述光转换材料由下面式21表示[式 21] 其中，w是0.01至0.2，X是2至3，y是2至3，z是0至I。
15.根据权利要求13所述的光伏组件，其中，相对于100重量份的所述有机硅树脂，所述密封剂包含0. I重量份至10重量份的所述光转换材料。
全文摘要
本发明提供了一种光伏组件。所述光伏组件具有优异的发电效率和耐久性。
文档编号H01L31/048GK102812562SQ201180006979
公开日2012年12月5日 申请日期2011年1月25日 优先权日2010年1月25日
发明者高敏镇 申请人:Lg化学株式会社