专利名称：：光伏器件的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种光伏器件，即使在带电工人接触时它也能得到保护，免受静电电压的影响。最近几年，全世界的环境问题意识增强。其中特别是由于CO2的释放使全球变暖现象更加受重视，无污染能源的需求日益增长。目前，由于太阳能电池的安全性和容易处理，它被认为是无污染能源的希望之一。典型太阳能电池有很多种，例如，结晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、铜铟硒太阳能电池、化合物半导体太阳能电池等等。其中，薄膜结晶硅太阳能电池、化合物半导体太阳能电池、和非晶硅太阳能电池由于它们能以低成本大面积形成，所以，近来在很多领域的研究与开发特别活跃。但是目前太阳能电池的成本仍很高，因此需要再降低其成本。为此，需要解决下面问题。(i)电力产生区的有效利用(ii)降低连接部分的连接部件的成本和用于连接的劳动力成本为了解决上述问题(i)，需要增加电力产生区相对于安装太阳能电池的面积的百分比。为了解决上述问题(ii)，需要增加太阳能电池的面积。图8A和8B是在上述问题(i)和(ii)方面有所改进的常规光伏器件的示意图。在图8A和8B中，参考数字800代表光伏器件、801表示柔性基片、802表示半导体层、803为透明电极层、804为正电极汇流条、805为收集电极、806为负电极汇流条、807为绝缘胶带、808为焊料。一个光伏器件的正电极汇流条804的一端焊接到另一个相邻光伏器件的负电极汇流条806的一部分，由此连接这两个光伏器件。对多个光伏器件重复这种连接以得到太阳能电池组件。但是，上述光伏器件的耐静电电压低，由此产生了下面问题。本发明所说的耐静电电压指这样的电压值，当给光接收表面的电力产生区加任意电压时，在200勒克斯条件下使用前后Voc降低10％时所加的电压。(1)和正负电极汇流条的导线都在光接收侧的情况相比，如图8A和8B所示的电极汇流条导线结构可以减小光接收表面侧的非电力产生区的面积。但是，为了使串联连接步骤时光伏器件的光接收表面上焊接所用的焊剂的影响最小，需要在保持光伏器件的光接收表面侧朝下情况下进行串联连接。此时，用于串联连接的工具会摩擦光伏器件的光接收表面，从而产生静电。当带电工具或工人接触光伏器件时，有时会将电释放到光伏器件上。这样，有时会导致光伏器件的半导体层的损坏。(2)为了用树脂密封光伏器件，填充薄膜或玻璃纤维堆叠在光接收表面侧，然后移动填充薄膜来调节对准、或重新进行堆叠，所以，会产生静电。这有时会导致光伏器件的半导体层的损坏，因而不能得到足够的电特性。目前的情况是解决静电问题依赖的如腕带(wristband)、工作台垫(tablemat)、地板垫(floormat)、或进行接地安装以防止带电，但这些远远不够。(3)光伏器件在用树脂密封前，有时需要包装和运输。此时，在光伏器件之间插有薄衬纸或泡沫衬垫。因为当移动或取出光伏器件时摩擦会产生静电。使用防止带电的薄衬纸或泡沫衬垫是成本增加的原因，因为这些东西很难再使用。由此本发明的一个目的是提供一种光伏器件及其制备方法，该器件有高的耐静电电压和高的可靠性，这种方法在用树脂密封光伏器件步骤之前的生产工艺中能获得高成品率。本发明人进行了大量深入细致的研究和开发以解决上述问题，发现下面结构最好。(1)本发明的太阳能电池组件是通过进行如用树脂片等密封光伏器件等的树脂密封(下文简称为“层叠”)得到的太阳能电池组件，所述光伏器件包括至少一个作为光电转换部件的半导体光敏层、和形成在上述半导体光敏层光接收表面侧上的收集电极，其中层叠之前的光伏器件有不小于5KV的耐静电电压。由于层叠之前的光伏器件有不小于5KV的耐静电电压，当带电工人、制备或测试仪器接触半导体层而导致放电时，可以防止光伏器件的半导体层受损坏。由此，在光伏器件的生产步骤中其成品率增加。在树脂密封(层叠)步骤，为了实现光伏器件和树脂之间的对准，需在光伏器件上移动填充薄膜或/和无纺玻璃纤维织物，或需重新堆叠它们，此时会产生静电，但本发明的光伏器件可以防止这种静电的损害。(2)由于至少在光伏器件的光接收表面侧的电力产生区有薄膜树脂层，光伏器件可以有不小于5KV的耐静电电压。在以串联或并联方式连接光伏器件的工作中，光伏器件可以得到保护，防止通常被认为会毁坏器件的机械或热冲击，如镊子掉在光伏器件上，或与焊料接触。(3)以串联或并联连接至少两个上述光伏器件，可以在形成大面积光伏器件阵列后进行层叠。这样可以避免对小面积光伏器件多次重复层叠时很差的可操作性。它还可以降低非电力产生区相对于安装面积的比例。(4)用薄膜敷层法形成薄膜树脂层，由此，薄膜树脂层可以选择地形成在光伏器件的部分光接收表面侧。(5)根据本发明的太阳能电池组件的生产方法是一种用树脂密封有薄膜树脂层的光伏器件制备太阳能电池组件的方法，该生产方法包括下面步骤在支撑基片上放置光伏器件，使光伏器件的光接收表面侧朝上，然后，在光伏器件的光接收表面侧顺序堆叠填充物和氟塑料薄膜，并在真空中进行加热，以实现树脂密封。因此，可以降低填平光伏器件所需的树脂量。即通过降低极易燃的树脂的量可以得到有极好防火性能的太阳能电池组件的生产方法。由于可以降低所用树脂的量，也就可以降低成本。图1是作为样品的光伏器件的耐静电电压与光电转换效率降低率小于10％的样品的百分比之间的关系曲线图；图2A和2B是表示本发明太阳能电池组件中所用光伏器件的结构的剖面示意图；图3A和3B是本发明光伏器件的收集电极与其表面的接触部分的剖面示意图；图4是本发明太阳能电池组件结构的剖面示意图；图5A和5B本发明太阳能电池组件所用光伏器件结构的平面和剖面示意图；图6是本发明例1的太阳能电池组件结构的剖面示意图；图7A和7B是测量开路电压(Voc)时的平面和剖面示意图；图8A是用于常规太阳能电池组件的光伏器件的结构的剖面示意图，图8B是两个连接的常规光伏器件的平面示意图；图9是表示光伏器件用于本发明太阳能电池组件时所加电压和开路电压之间关系的图。下面说明本发明的实施例。(光伏器件)本发明的光伏器件最好有第一电极、在第一电极上并提供电力的半导体层、作为收集极设于在半导体层的光入射表面侧的第二电极。如果需要，还可以在半导体的光入射表面侧和收集电极之间提供透明导电层，以防止反射和降低表面电阻。本发明光伏器件的第一电极设置在半导体层的背面侧，且通过如丝网印刷法或汽相淀积法由金属构成。可以合适地选择任何与半导体有良好欧姆特性的金属。当半导体层为非晶硅薄膜时，需要柔性基片。可以用绝缘或导电基片作为柔性基片。当柔性基片为绝缘基片时，第一电极淀积在基片上。可以采用如不锈钢或铝等金属基片，它们同时用作第一电极和柔性基片，但第一电极可以是汽相淀积在如玻璃、聚合物树脂、或陶瓷等绝缘基片上的如铬、铝或银等金属。在结晶硅太阳能电池情况下，可以用丝网印刷银膏等在结晶硅上形成第一电极，不需基片。半导体层的结构需要包括如pn结、pin结、或肖特基结等半导体结；和选自下面的合适的材料，包括含元素周期表中IV族元素的IV族半导体，如结晶硅、多晶硅、薄膜多晶硅、非晶硅等；含元素周期表中II族和VI族元素的II-VI族半导体，如CdS、或CdTe等；含元素周期表中III族和V族元素的III-V族半导体，如GaAs等。关于半导体层，可以是带有多个pin结或pn结的串联单元和三层单元，不限于单个单元。串联单元结构的具体实例为，其一是，堆叠每层具有包括非晶硅(此后称为α-Si)i型层的pin结的顶层和底层；另一种是，堆叠包括i型α-Si层的pin结的顶层、和包括i型非晶SiGe层(此后称为α-SiGe层)的pin结的底层。这些实例还包括这样的结构，即，顶层具有包括i型α-Si层的pin结，底层具有包括薄膜多晶的pn结。三层单元结构的具体实例为，其一是，顶层和中间层有包括i型α-Si层的pin结，而底层有包括i型α-SiGe层的pin结，堆叠这样的顶层、中间层和底层的结构；另一种是，顶层有包括i型α-Si层的pin结，中间层有包括i型α-SiGe层的pin结，底层有包括i型α-SiGe层的pin结，堆叠这样的顶层、中间层和底层的结构。透明导电层的材料选自众所周知的材料如ITO、SnO2、或In2O3。如图5A和5B所示，收集电极置于透明电极层206上，收集电极的端部穿过绝缘部件505。放置方法最好这样进行，使收集电极以合适间隔平行设置，以减少阴影(shadow)损耗和收集电力时的电阻导致的损耗的总和。例如，如果透明电极层的薄层电阻约为100Ω/mm2，收集电极的间隔最好为约5mm。如果收集电极为小直径导线，则间距应设置得较窄；如果收集电极为大直径导线，则间距应设置得较宽。这样的优化可以实现最高效率。图2A和2B为本发明的三单元型非晶光伏器件的实例的剖面示意图。图2A和2B中，参考数字200代表光伏器件，201为柔性基片，202为第一电极，203、213和223为n型半导体层，204、214、和224为i型半导体层，205、215和225为p型半导体层，206为透明导电层，207为收集电极，208为粘附层，209为正电极汇流条。图2A为该结构的形成电极汇流条部分的剖面图，图2B为在光伏器件电力产生区的表面上形成上述收集电极的区域的剖面图。用本发明的薄膜树脂层230覆盖光伏器件电力产生区的表面。图2A和2B表示的是三单元结构，不用说具有一个半导体结的单个单元结构和具有两个半导体结的串联单元结构都包括在本发明的结构中。(光伏器件的制备方法)按本发明的光伏器件的制备方法，最好用热或压力或热压等连接方法，在光入射侧将收集电极连接到半导体层或透明导电层上。加热温度最好等于或高于导电树脂的敷层软化并粘附到光伏器件表面的温度。压力最好设置为使敷层适度变形，但必须低于损坏光伏器件的压力。具体地，对于薄膜光伏器件，如非晶硅器件，压力较好为0.1kg/cm2到1.0kg/cm2。连接方法可以是在将要进行连接的部分或整个导线上加粘附剂，或用丝网印刷等方法在光伏器件表面形成条形或所需点状形粘附层图形，然后放置将要进行连接的导线。当敷层为热熔型时，可以通过加热将其软化来将导线连接到太阳能电池，在连接时还可以加适当压力。当敷层为热塑树脂时，可以通过加热软化；当为热固树脂时，也可以只干燥熔剂而不固化涂到导线上或印刷到太阳能电池基片上的树脂，最后加热固化树脂进行连接。图3A和3B是金属线连接到光伏器件表面的状态的剖面示意图。在图3A和3B中，参考数字300代表收集电极，301代表光伏器件，302代表金属线，303代表导电粘合层。310代表本发明的薄膜树脂层。图3A是表示涂有导电粘合剂的金属线连接到光伏器件的表面的状态的剖面图。图3B为表示放置金属线且局部放置导电粘合剂以将导线连接到光伏器件表面的状态的剖面图。(薄膜树脂层)本发明的薄膜树脂层230至少设置在光伏器件的光接收表面侧的电力产生区，且有保护光伏器件防止由工人身上或相邻设备上的电荷导致的静电的功能。薄膜树脂层容许光伏器件有不小于5KV的耐静电电压，在常规层叠工作中它能保护光伏器件。相反地，本发明人发现，如果耐静电电压小于5KV，层叠工作后光电转换效率明显降低。光伏器件的耐静电电压取决于薄膜树脂层的厚度。因此希望其平均厚度不小于5μm。如图3A和3B所示，薄膜树脂层310容易聚集在电极300附近。另一方面，在电极300顶部，薄膜树脂层310很薄，或者不存在。然而，当其平均厚度不小于5μm时，本发明人发现此时光伏器件的耐静电电压不小于5KV。这是可能的，因为电极300为良导体，即使薄膜树脂层非常薄，它也不影响其下的半导体层。因此，根据本发明，薄膜树脂层不是必须大于为了覆盖收集电极的顶部的厚度。太大的厚度将降低与后面将说明的透明有机聚合物树脂的粘附性。另外，需要薄膜树脂层有好的抗水汽能力和低的水渗透率，以防止水浸入穿过太阳能电池组件的表面，它还应该透明。希望水渗透率在40℃和90％RH下最好为每天0.01到20g/m2。如果水汽渗透率小于每天0.01g/m2，则需要的结晶性太高，以致不能提供可弯曲太阳能电池组件。如果水汽渗透率大于每天20g/m2，则根本起不到防水薄膜的效果。为了尽可能地防止到达光伏器件的光量的降低，希望薄膜树脂层的透光率不小于80％，在400nm到800nm的可见光波长范围最好不小于90％。为了使环境中的光容易入射，其折射率较好为1.1到2.0，更好为1.2到1.6。薄膜树脂的具体材料是主要成分为丙烯酸树脂、硅酮树脂、或氟树脂的树脂。作为不同的固化类型，可以是如水汽固化型或异氰酸酯固化型的两部分型涂料，也可以是用阻断异氰酸酯的一部分型涂料。当用两部分型涂料时，树脂和固化剂必须在使用前即时混合。设备将变得更复杂，且所收集的已经用过的树脂不能再利用，这样成本会增高。因此优选材料是通过用阻断异氰酸酯(blockingisocyanate)热交联丙烯酸树脂和无机聚合物所得到的树脂构成的一部分型涂料。用来交联丙烯酸树脂和无机聚合物的作为阻断剂的阻断异氰酸酯的分解温度较好在80℃到220℃之间。如果低于80℃，会缩短树脂本身的适用期，降低其存储性能；如果高于220℃，如丙烯酸树脂等成分将因热而退化或变黄，且固化时的加热可能对半导体层有不良影响。由于在热分解后至少有一部分阻断剂残留在涂料薄膜中，因此应该选择那些即使残留在涂料薄膜中也不变色，且不与敷层成分反应的材料。为了提供粘附特性，可以在树脂中加0.01％到10％的硅烷、钛、或铝耦合剂。最好加0.05-8％的硅烷耦合剂。具体的涂料薄膜(即薄膜树脂层)形成方法是通过例如喷涂机、旋涂机、幕涂、或薄膜敷层等将涂料加到光伏器件上的方法。薄膜敷层方法最好。通常在干燥溶剂后，在200℃下加热10分钟来固化敷层膜。(薄膜敷层)上述本发明的薄膜敷层是将空气送到枪中使涂料以薄膜形状放出的同时，将涂料从喷枪中以薄膜形式喷出的方法。这种方法可以通过调节薄膜的宽度来部分涂敷所要涂敷的物体。在涂敷过程中，物体可以移动而固定喷枪；或者移动喷枪而固定物体。可以平行使用多个枪来大面积涂敷涂料。(太阳能电池组件)下面将详细说明本发明用来覆盖光伏器件的覆盖部件的结构。如图4所示，本发明的太阳能电池组件包括光伏器件401、薄膜树脂层402、表面保护和增强材料403、表面密封材料404、表面部件405、背面密封材料406、背面绝缘材料407、和背面部件408。为了覆盖图2A所示光伏器件的汇流条209，在其上放置装饰带409。下面详细说明置于光伏器件401的上(或前)表面侧的覆盖部件。(装饰带)装饰带409置于正电极汇流条504上。另外，它也置于串联连接光伏器件所用的焊料上。这些正电极汇流条突出在基片上。因此正电极汇流条上的覆盖部件的厚度薄，所以它抗外界冲击能力差。如果汇流条的金属部件接触有机聚合物树脂，并且暴露在光下面，将会加速金属部件上树脂的退化、或者树脂的分解产物会侵蚀金属部件。为了解决这些问题，可以用聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、聚碳酸酯等硬质膜作为装饰带。而且，为了隔断光，希望所用薄膜为黑色或暗棕色薄膜，具体地，可以是300nm到800nm波长范围内所有光的透光率不大于5％的薄膜。为了覆盖薄膜下的金属部件，需要在薄膜下提供EVA、EEA等有机聚合物树脂。(表面保护和增强材料403)希望表面保护和增强材料403小于背面部件408使之在太阳能电池组件的边缘不存在。如果表面保护和增强材料403等于或大于背面部件408，从而延伸到组件的边缘，水将从外面浸入其中，从而加剧了覆盖部件的退化并导致剥落。水的浸入将使光伏器件内外的电绝缘性退化。这是因为表面保护和增强材料403与表面密封材料404之间的粘附力很弱，水沿表面保护和增强材料403的表面穿过它们之间的界面作为流动通道而浸入。表面保护和增强材料403与表面密封材料404之间的粘附力可以通过将它们之一或两者一起进行如硅烷耦合处理等表面处理来大大增强。但是增强有限度，长时间户外暴露或温度-湿度循环实验后耦合剂将退化，因而粘附力退化。本发明中所用表面保护和增强材料403需要以少量的填充物确保抗划伤能力，同时达到防火性能。另外，在屋顶或墙壁安装型等大太阳能电池组件中，层叠时对组件里面充分除气是非常有效的。通常用无纺玻璃纤维织物作表面保护和增强材料。另外，为了增强表面保护和增强材料403与表面密封材料404之间的粘附力，需要对表面保护和增强材料的表面进行硅烷耦合处理。(表面密封材料)必需用表面密封材料404以用树脂涂敷光伏器件401的不平，保护器件不受严酷外界环境如温度变化、湿度、和冲击等的影响，并确保表面薄膜和器件的连接。因此，要求有耐气候性、粘附能力、填充能力、耐热特性、耐冷特性、和抗冲击特性。满足这些要求的树脂的实例包括如乙烯乙酸乙酯共聚物(EVA)、乙烯丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、乙烯丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、和聚乙烯醇缩丁醛等聚烯烃类树脂；尿烷树脂；硅酮树脂；氟树脂等。其中通常用EVA，因为它对太阳能电池的应用有很好的物理均衡特性。但是，它在最初形式时有低的热变形温度，在高温使用下容易变形或蠕变。因此需要交联以增强其耐热特性。EVA通常用有机过氧化物交联。其交联是这样的有机过氧化物产生的自由基从树脂中拉走氢原子或卤族原子以形成C-C键。激活有机过氧化物的常规方法是热分解、氧化还原分解、和离子分解。热分解最常用。有机过氧化物的具体实例有过氧化氢、二烃基(烯丙基)过氧化物、二酰基过氧化物、过氧缩酮、过氧脂、过氧碳酸酯、和过氧化酮。在100份密封树脂的重量中所加有机过氧化物的量为0.5到5份。上述有机过氧化物与表面密封材料结合，在真空中热压可以实现交联和热压连接。可以根据每个有机过氧化物的热分解温度特性来决定加热温度和时间。通常在热分解进行90％时的温度和时间下终止热压，更好在完成95％以上再终止。可以测量凝胶比来检查密封树脂的交联，为了防止高温下密封树脂的变形，希望达到70％凝胶比的交联。为了有效地进行上述交联反应，可以使用称为交联辅助剂的三烯丙基异氧脲酸酯(isocyanurate)(TAIC)。通常在100份密封树脂的重量中所加交联辅助剂的量为1到5份。用于本发明的表面密封材料有极好的耐气候特性，但是还必须加紫外线吸收剂以改进耐气候性或保护表面密封材料下面的层。紫外线吸收剂选择众所周知的化合物，考虑太阳能电池组件的工作环境，最好选用低挥发性的紫外线吸收剂。具体实例是包括水杨酸类化合物、二苯酮类化合物、苯并三唑类化合物、和腈基丙烯酸酯类化合物的各种有机化合物。如果和紫外线吸收剂一起还加光稳定剂，密封剂将对光更稳定。通常的光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。与紫外线吸收剂不同，受阻胺类光稳定剂不吸收紫外线，但当它与紫外线吸收剂一起使用时有很好的协同效果。当然也可以用受阻胺光稳定剂以外的其他光稳定剂，但多数都有颜色，因此不适于作本发明的密封材料。上述紫外线吸收剂和光稳定剂相对于密封树脂来说所加的量希望分别为0.1到1.0wt％和0.05到1.0wt％。另外，为了改进耐热特性和热工作性能，还可以加抗氧化剂。抗氧化剂可以是单酚型、双酚型、聚合酚型、硫型和磷酸型。最好按填充树脂重量的0.05-1.0％的比例加入这种抗氧化剂。当太阳能电池组件用于严酷环境时，最好增强填充剂与光伏器件或表面树脂薄膜之间的粘附性。另外，当用无机化合物纤维作表面覆盖材料时，其粘附强度需要增强。为此目的，用硅烷耦合剂处理是有效的。硅烷耦合剂的具体实例有三氯乙烯硅烷(vinyltrichlorosilane)、三乙烯基(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯三乙氧基硅烷(vinyltriethoxysilane)、乙烯三甲氧基硅烷(vinyltrimethoxysilane)、γ-甲基丙烯酸丙氧基三甲氧基硅烷(γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane)、β(3，4-环氧己基)-乙基三甲氧基硅烷(ethyltrimethoxysilane)、γ-缩水甘油丙基甲基二乙氧基硅烷(γ-glycidoxy-propylmethyldiethoxysilane)、N-β(氨基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷(aminopropyltrimethoxysilane)、N-β(氨基)-γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷(aminopropylmethyldimethoxysilane)、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(γ-aminopropyltriethoxysilane)、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷(N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane)、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷(γ-mercaptopropyltrimethoxysilane)、γ-氯丙基三甲氧基硅烷(γ-chloropropyltrimethoxysilane)等。按重量计，较好按100份密封树脂中0.1到3份来添加这种硅烷耦合剂，最好按0.25到1份。另一方面，为了使到达光伏器件的光量的减弱尽可能减小，表面密封材料必须透明。更具体地，对于400-800nm的可见光波长范围，要求表面密封材料有80％以上的透光率，较好有90％的透光率。为了让穿过大气的光容易进入，其折射率在25℃下较好为1.1到2.0，更好为1.1到1.6。已经有用于太阳能电池的商业化EVA片，它是通过将混合有上述添加剂的EVA模压为片状得到的。将这些薄片插在光伏器件和表面部件之间，并热压，由此可以容易地提供太阳能电池组件。(表面部件405)由于用于本发明的表面部件405置于太阳能电池组件的最外表面层，因此需要它具有确保太阳能电池组件暴露于户外的长时间可靠性，包括透明度、耐气候性、耐污染性和机械强度。适合用于本发明的材料有白片回火玻璃、氟树脂薄膜或丙烯酸树脂薄膜等。由于白片回火玻璃具有高透明度、高的抗冲击性能并不易破碎，所以，被广泛用作太阳能电池组件的表面部件。但是，最近，很多情况下要求组件轻且能弯折。此时，用树脂薄膜作为表面部件。其中，因为氟树脂薄膜有极好的气候稳定性和抗污染性能，所以，通常选用氟树脂薄膜。氟树脂的具体实例包括聚偏氟乙烯树脂、聚氟乙烯树脂、和四氟乙烯-乙烯共聚物等。聚偏氟乙烯树脂有极好的气候稳定性，四氟乙烯-乙烯共聚物在透明度与耐气候性、机械强度上很均衡。为了确保机械强度，表面部件应该有一定的厚度，但从生产成本来看又不应该太厚。具体地，厚度可以为20到200μm，更好为30到100μm。为了改善与密封材料的粘附性，最好对树脂薄膜的一面进行电晕处理、等离子处理、臭氧处理、UV光辐照处理、电子束辐照处理、或火焰处理(flametreatment)等表面处理。其中，电晕放电处理最适合，因为该处理可以用较简单的装置进行快速处理，并对粘附性有显著改善。下面将详细说明置于光伏器件401的背面(下)侧的覆盖部件。(背面密封材料406)不接收光的表面侧使用的背面密封材料406可以和表面密封材料相同，背面密封材料所需的性能如下，当进行光或热、户外工作或温度-湿度循环试验时，宁愿要求光伏器件与背面绝缘材料和背面部件的粘附性不降低，而不要求在受光、被加热时光接收侧需要的不着色特性。例如，当背面部件由涂漆镀锌钢片构成时有很差的粘附强度(其中钢片表面的耐气候性和防锈性好，且涂敷有树脂)，从而在长期可靠性上有问题。作为涂敷钢片的树脂，可以用下面的树脂，如乙烯乙酸乙酯共聚物(EVA)、乙烯丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、乙烯丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、聚乙烯或丁醛树脂等聚烯烃类树脂；尿烷树脂；硅酮树脂；或柔性环氧树脂粘结剂。为了增强粘附强度，涂敷钢片的树脂还涂敷或连接背面密封材料。优选背面密封材料为聚烯烃类树脂，如乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、乙烯丙烯酸乙酯共聚物(EEA)和丁醛树脂；尿烷树脂；硅酮树脂等，其中混有粘性剂树脂即增粘剂、苯并呋喃-茚树脂、酚醛树脂、聚戊烯(polypentene)树脂、二甲苯甲醛树脂、聚丁烯、松香、松香-季戊四醇酯、松香-甘油酯、氢化松香、氢化松香甲酯、氢化松香季戊四醇酯、氢化松香三甘醇酯、聚合松香酯、脂族石油树脂、脂环族石油树脂、戊二烯树脂、α-蒎烯、β-蒎烯、二聚戊烯类树脂、和萜烯酚树脂等。另外，为了简化步骤，在背面绝缘部件的两面预先层叠其中有上述背面密封材料的粘附层的整体层叠材料。(背面绝缘部件)需要背面绝缘部件407以保持光伏器件401的导电基片与外界电绝缘。优选材料是能确保导电基片充分电绝缘、有长期耐久性和耐热膨胀和热收缩性能、并能弯折的材料。合适的薄膜有尼龙、或聚对苯二甲酸乙二醇酯。(背面部件)背面部件408最好大于光伏器件401。当太阳能电池组件安装在屋顶或墙壁上时，或者当太阳能电池组件与屋顶材料为一体时，组件最好能够折叠后使用。折叠可以使组件在不需附着于框架等的情况下安装，可以通过降低框架及其附件所需材料的成本、和减少框架连接步骤，由此容易且廉价地生产和安装太阳能电池组件。为此，背面部件408最好大于光伏器件，因而可以在不给光伏器件401加应力的情况下进行复杂操作。需要背面部件408以增加太阳能电池组件的机械强度，或防止由于温度的变化而引起的扭曲或翘曲。具体地，背面部件的优选材料为钢片、塑料片和FRP(玻璃纤维增强塑料)片。特别地，钢片背面部件具有极好的可加工性，如弯折性能，不用以前所用的附加框架也能形成产品。太阳能电池组件可以与房顶或墙壁材料构成一体。这对降低生产成本和简化生产步骤非常有利。另外，用敷有树脂的钢片作增强材料时，可以得到具有极好抗气候性和防锈蚀性能的高可靠性的太阳能电池组件。现参照图4来说明用上述光伏器件、表面保护和增强材料、表面密封材料、表面部件、背面密封材料、背面绝缘部件、和背面部件来形成太阳能电池组件的方法。通常用将表面密封材料404制备为片状，并将其热压在光伏器件401的上下表面的方法将光伏器件401的光接收表面敷层。太阳能电池组件的敷层结构如图4所示。具体地，按图4的顺序或相反的顺序堆叠光伏器件401、薄膜树脂层402、表面保护和增强材料403、表面密封材料404、表面部件405、背面密封材料406、背面绝缘部件407、背面密封材料406、背面部件408并热压以形成组件。装饰带409置于正电极汇流条505上。但是最好按图4的顺序堆叠各层，使表面部件405堆叠在上面位置，以用少量填充物质来涂敷光伏器件。确定热压连接时的加热温度和加热时间，在所确定的条件下应能进行充分地交联反应。热压连接方法可以选自各种常规方法，包括双真空抽空方法、单真空抽空方法、辊压层叠。其中用单真空抽空方法进行热压连接较好，因为可以用廉价的装置来容易地制备太阳能电池组件。下面将参照附图详细说明本发明的实例，但是应该注意本发明并不限于这些实例。(例1)在本例中，在形成图6所示太阳能电池组件的光伏器件的电力产生区形成薄膜树脂层。在工人将形成于半导体层上的薄膜树脂层充电或镊子掉在薄膜树脂层上后，可以测量其分流电阻来检查半导体层是否被损坏。薄膜树脂层为丙烯酸尿烷树脂薄膜。薄膜树脂层的厚度根据需要而变化，以改变光伏器件的耐静电电压。下面根据制备流程来说明形成光伏器件的方法。(1)按下面方法制备碳膏，以形成导电粘合剂303，用来形成收集电极的涂敷层，如图3A和3B所示。(i)把2.5g乙酸乙酯和2.5g的IPA混合溶剂作为溶剂放进用来分散的烧瓶中。(ii)把将变为主要成分的22.0g尿烷树脂加到烧瓶中，用球磨充分搅拌进行混合。(iii)将1.1g作为固化剂的阻断异氰酸酯和10g用于分散的玻璃珠加到上述溶液中。(iv)将具有导电颗粒且原平均颗粒尺寸为0.05μm的2.5g碳黑加到上述溶液中。(2)如上述(1)将材料放入烧瓶后，用涂料搅拌器分散10小时。然后取出用于分散的玻璃珠，由此制备导电粘合剂。导电粘合剂的平均颗粒尺寸约为1μm。用球磨机代替涂料搅拌器也得到同样的结果。(3)在固化剂的标准固化条件下，即160℃，30分钟下，固化上述(2)得到的导电粘合剂，然后测量其体电阻率为10Ωcm，确认其电阻足够低。(4)用图中未示出的导线涂敷机涂导电粘合剂303，将其作为导线上的涂敷层，然后干燥，由此形成收集电极。涂敷速率为40m/min，停留时间为2sec，干燥炉的温度为120℃。进行五次分开的涂敷。用于搪瓷涂敷的模具的孔径为150μm到200μm。溶剂挥发时涂敷导线302的导电粘合剂303处于没有固化的状态。导电粘合剂303的层厚平均为20μm，在涂敷100m长的情况下厚度偏差为±1.5μm。(5)用上述步骤(4)制备的收集电极300来制备图2A和2B所示的光伏器件。柔性基片201为SUS430BA基片。用图中未示出的DC溅射装置，在去过油并清洗过的柔性基片201上形成作为第一电极202的400nm厚的Ag层和400nm厚的ZnO层。(6)用图中未示出的微波等离子体增强CVD装置在第一电极202上形成下面将说明的三单元型半导体层。(i)在第一电极202上按顺序淀积n型层203、i型层204、p型层205，由此形成底层。此时i型层204为α-SiGe。(ii)在底层上按顺序淀积n型层213、i型层214、p型层215，由此形成中间层。和底层一样，i型层214为α-SiGe。(iii)在中间层上按顺序淀积n型层223、i型层224、p型层225，由此形成顶层。i型层为α-Si。(7)在半导体层的光入射侧即顶层，用图中未示出的电阻加热汽相淀积装置形成ITO透明导电层作为透明电极206。通过上述步骤，制备光伏器件200。(8)关于步骤(7)所得到的光伏器件200，利用市场能买得到的印刷机用腐蚀膏去除透明导电层的不需要部分，膏的主要成分为氯化铁，由此使光伏器件(电池)的尺寸为30cm×30cm，有效面积为900cm2。(9)在步骤(8)所得到的光伏器件的非光接收侧的一部分上，用点焊方法设置100μm厚的铜箔作为负电极汇流条。(10)如图5A和5B所示，绝缘带粘结到步骤(9)得到的光伏器件501的光入射侧的非电力产生区上，以5.5mm的间隔设置要固定在粘附材料上的收集电极503。(11)用银板覆盖软铜得到的铜箔构成正电极汇流条504，正电极汇流条504形成在收集电极503和粘附材料505上。(12)为了将收集电极503连接到光伏器件的电池表面，用图中未示出的加热设备进行热压。加热条件为200℃，1分钟，1kg/cm2的压力。(13)为了将收集电极503连接到正电极汇流条504，用图中未示出的加热设备进行热压。加热条件为200℃，15秒，5kg/cm2的压力。(14)在上述步骤(13)所得到的光伏器件的电力产生区上，用没有空气的旋涂法将丙烯酸尿烷涂料加到光伏器件的光吸收表面侧，干燥溶剂后，在200℃加热10分钟进行硬化，由此形成薄膜树脂层510。(i)用上述方法，用厚度为0.5、1、5、10、20、30μm的薄膜树脂层510各制备100个样品。在700Lux下测量各样品的光电转换效率。然后，按下面方法将这些样品进行“串联连接”和“组件形成”，评估工作后的光电转换效率的降低速率。下面是完成上述评估后通过串联连接光伏器件制备光伏器件阵列的方法。将器件排列成行，然后，将一个器件的正电极汇流条焊接到另一个器件的负电极汇流条来连接相邻器件。由此串联连接两个光伏器件。此时，在外面端连接到器件输出端子的铜条通向器件的底表面，使输出端子能够从后面要说明的背面覆盖层的孔中引出。这样，在温度为22℃和湿度为35％RH的环境中，以两个为单元在不导电的工作台垫子上串联连接光伏器件。下面参照图6说明通过给上述光伏器件阵列敷层制备太阳能电池组件的方法。在图6中，参考数字601代表光伏器件阵列，602代表表面保护和增强材料(80g/m2)，603为表面密封材料，604为表面部件，605为背面覆盖材料，607为背面部件，608为装饰带，609为透明、薄膜树脂层。堆叠这些层制备太阳能电池组件。(表面保护和增强部件)表面增强部件(80g/m2)602为含4.0％的丙烯酸树脂粘附剂的无纺玻璃纤维织物，无纺玻璃纤维织物的比重为80g/m2，厚度为400μm，纤维直径为10μm。(表面密封材料)表面密封材料603为460μm厚的片，它由含100份重量的乙烯乙酸乙酯(乙酸乙酯重量为33％，熔流率30)作为填充材料、1.5份重量的2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧)己烷作交联剂、0.3份重量的2-羟基-4-n-八氧羟苯酮(octoxybenzophenone)作UV吸收剂、0.2份重量的三(单-诺卜苯基(mono-nonylphenyl))亚磷酸盐作抗氧化剂、和0.1份重量的(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)瑟瓦酸酯(cevatate)作光稳定剂的混合物构成。(表面部件)表面部件604为非定向乙烯-四氟乙烯薄膜(50μm厚)。将要连接到表面密封材料603的表面部件的表面预先进行等离子体处理。(背面覆盖材料薄膜)作为背面覆盖材料薄膜的绝缘薄膜605为背面密封材料和背面绝缘部件的整体叠层。背面密封材料为乙烯乙酸乙酯共聚物(EEA，200μm厚)和聚乙烯(PE)树脂(25μm厚)，背面绝缘部件为双轴聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(PET，50μm厚)。按EEA/PE/PET/PE/EEA顺序一起堆叠得到厚度为500μm的整体叠层。(背面部件)用聚酯类涂料涂敷镀锌钢片(一种铝-锌合金板钢片，含铝55％、锌43.4％、硅1.6％)的一面，用加玻璃纤维的聚酯类涂料覆盖其另一面，由此得到的钢片制备背面部件607，钢片厚度为400μm。(装饰带)装饰带608为EVA/PET/EVA薄膜，其中乙烯乙酸乙酯共聚物(460μm厚)成一体地置于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜(50μm厚，黑色)的两边。(各部件的尺寸)制备表面保护和增强材料602，使其每边比光伏器件大5mm。制备背面覆盖材料605使其每边比光伏器件大15mm。制备背面部件607，使其每边比光伏器件大80mm。制备表面密封材料603和表面部件薄膜604，使其每边比光伏器件大90mm。制备装饰带608，使其宽度为20mm，并与光伏器件一样长。(层叠步骤)下面说明在20℃的室温和35％RH的湿度环境下进行层叠的步骤。(1)按表面部件薄膜604/表面密封材料603/表面保护和增强材料(80g/m2)602/光伏器件601/背面覆盖材料605/背面部件607的顺序堆叠各部件以得到堆叠体。装饰带608放在收集电极上。在堆叠过程中，为了调节对准，要置于光伏器件上的表面部件604、表面密封材料603、和表面保护和增强材料(80g/m2)602进行重新堆叠和移动操作。(2)将堆叠体放入单真空室系统的层叠装置的板上，使表面部件(ETFE薄膜)604面朝上，板上放置硅酮树脂橡胶片。(3)然后通过抽空管用真空泵抽空，由此将橡胶附着在板上。此时抽空速率为76Torr/sec，且在里面真空度为5Torr时连续抽空30分钟。(4)将该板放入预先设置为150℃气氛的热空气炉子中。当板的温度增加到150℃后，保持该温度30分钟，以进行用作表面密封材料的EVA的熔化和交联反应。(5)然后，从炉子中取出该板，并用风扇吹空气，以将板冷却到约40℃。然后停止抽空，取出太阳能电池组件。(6)取出后，在背面部件的边缘切割比背面部件大的覆盖材料，并弯折背面材料的纵向边。输出端子预先放在光伏器件的背面，使得层叠后输出端子能够通过预先形成在电镀钢片的端子出口引出。(评估)表1是上述(14)，(i)所述样品的光电转换效率的测量结果，以及薄膜树脂层的平均厚度与光电转换效率降低速率之间的关系。在表1中，结果行中的符号○表示所有样品的降低速率小于10％，△表示95％或以上的样品的降低速率小于10％，×表示少于95％的样品的降低速率小于10％。表1从表1看出当薄膜树脂层的平均厚度不小于5μm时，改善了降低速率，特别是当平均厚度不小于10μm时效果更显著。(2)用0.5、1、5、10、20、30μm厚的薄膜树脂层来制备光伏器件的样品，如图7A和7B所示，用探针705给光伏器件701的电力产生区上的薄膜树脂层704加1KV的电压，在700Lux下测量开路电压(Voc)。然后按1KV一个台阶增加所加电压，当开路电压从原来值降低10％时所加的电压定义为耐静电电压。表2表示各样品的耐静电电压。图1表示耐静电电压与光电转换效率降低小于10％的样品的百分比之间的关系，该结果从表1和表2得到。可以看出，耐静电电压不小于5KV的样品在层叠后其光电转换效率没有降低或降低很少。表2图9表示所加电压与开路电压(Voc)的关系，其中薄膜树脂层有20μm的平均厚度。作为比较例，该图还示出了没有薄膜树脂层的情况。可以证实，随着薄膜树脂层厚度的增加，耐静电电压相应增大，特别是当厚度为20μm或以上时，可以得到20KV或以上的高耐静电电压。基于以上结果，用上述步骤(14)制备的样品，对薄膜树脂层的平均厚度为20、30、40、50、60、80或100μm的样品进行如下初始性能评估。评估(a)对所有样品测量电压-电流特性，从原点附近的斜率来确定其分流电阻。结果良好，电阻在200KΩcm2到500KΩcm2之间。在个别样品中，即使加5KV电压后分流电阻和开路电压(Voc)的降低仍小于10％。评估(b)用人工太阳光源(此后称为“模拟器”)，在AM1.5的整个阳光谱和100mW/cm2的光强下，测量太阳能电池的性能，得到光电转换效率。光电转换效率为8.5％±0.02％，显示很好的性能，偏差很小。完成上述层叠步骤后对太阳能电池组件进行下面评估。评估(c)观察其初始外观。用填充树脂完全填充太阳能电池器件上的不平，由此得到很好的结果。评估(d)将所有样品放进温度和湿度可控的恒温恒湿器中。在85℃的温度和85％RH的相对湿度环境下存储样品，并加0.7V的正向偏压以观测分流电阻的变化。如果光电转换效率从初始值平均降低2％，则表示没有严重损坏。评估(e)对所有样品进行温度-湿度循环实验1000小时，然后观察其外观。厚度超过60μm的样品中，薄膜树脂层和透明有机聚合物树脂层之间观察到剥落。从上述结果可知，显然至少在光伏器件的光接收表面侧的电力产生区设置平均厚度为20μm到60μm的薄膜树脂层，能得到有良好耐静电电压的太阳能电池组件。(例2)本例和例1的不同在于在光伏器件层叠时先后堆叠各层，同时使光伏器件的光接收表面朝下。所用薄膜树脂层为丙烯酸尿烷树脂薄膜(平均厚度为20到30μm)。除了上面不同外，按例1相同的方法制备太阳能电池组件。进行例1一样的评估，同样得到了良好的结果；初始分流电阻为300到400KΩcm2；初始转换效率为8.3±0.15％；串联连接后分流电阻和转换效率的降低都不超过2％；层叠后分流电阻和转换效率相对于初始值的降低也不大于2％。但是对于本例的太阳能电池组件，层叠后的外观是这样的，光伏器件的不平没有被充分填充。(例3)本例和例1的不同在于在串联连接光伏器件前进行层叠，且层叠后将光伏器件串联。所用薄膜树脂层为丙烯酸尿烷树脂薄膜(平均厚度为20到30μm)。除了上面不同外，按例1相同的方法制备太阳能电池组件。进行例1一样的评估，同样得到了良好的结果；初始分流电阻为200到600KΩcm2；初始转换效率为8.2±0.08％；层叠后分流电阻和转换效率相对初始值的降低都不超过1％。但是对于本例的太阳能电池组件，光接收表面上非电力产生区所占百分比增加，所以，单位面积所产生的电力比例1和例2小。(比较例1)该比较例和例1的不同在于没有形成薄膜树脂层。除了上面不同外，按例1相同的方法制备太阳能电池组件。进行例1一样的评估，关于光伏器件的初始特性，同样能得到良好的结果。但是串联连接后，200Lux下Voc降低40到60％，分流电阻降低50到90％。转换效率也降低3到5％。甚至层叠后这些值也没有变化。(比较例2)该比较例和例1的不同在于用CVD方法形成SiO2薄膜层来代替薄膜树脂层。除了上面不同外，按例1相同的方法制备太阳能电池组件。进行例1一样的评估，关于初始特性，同样得到了良好的结果。但是用CVD方法蒸发SiO2不能得到足够的厚度，发现薄膜不够起绝缘保护膜的作用。串联连接后分流电阻降低40到70％。转换效率也降低1到4％。甚至层叠后这些值也没有变化。上述实例1到3和比较例1到2的所有评估结果示于表3中。表3比较各实例和比较例发现下面各点。(a)由于光伏器件层叠前有不小于5KV的耐静电电压，所以即使带电工人接触光伏器件的半导体层而放电，也可以防止半导体层受损坏。(b)在层叠步骤中，为了实现光伏器件和覆盖材料之间的对准，树脂或/和无纺玻璃纤维织物要在光伏器件上移动或重新设置，此时会产生静电，但本发明光伏器件能受到保护而不被其损害。(c)在光伏器件的串联或并联中，可以保护光伏器件不受机械或热冲击的损坏，这种冲击包括镊子掉在光伏器件上或焊接操作。(d)合并为大面积光伏器件后，串联或并联至少两个光伏器件，可以进行层叠。这会改进由于层叠多个小面积光伏器件所导致的低工作效率。还可以减少非电力产生区相对于安装面积的百分比。(e)由于用薄膜敷层方法形成薄膜树脂层，可以在光伏器件的光接收表面侧的一部分选择形成薄膜树脂层。(f)在用树脂密封其上有薄膜树脂层的光伏器件得到太阳能电池组件的制备方法中，因为光伏器件置于支撑基片上，且光接收表面朝上，然后表面密封材料和表面部件相继堆叠在光伏器件的光接收表面侧，然后通过真空加热进行层叠，所有可以减少填充光伏器件上的不平所需的树脂量。这意味着减少了极易燃烧的树脂，因而可得到有极好防火性能的太阳能电池组件的制备方法。所用树脂量的减少还降低了成本。如上所述，本发明能提供太阳能电池组件及其制备方法，即使在带电工人或设备接触光伏器件并放电时，也能保护半导体层并维持高的可靠性。因此可以增加生产成品率。另外本发明还能提供高抗水汽能力的太阳能电池组件。权利要求1.一种光伏器件，具有不小于5KV的耐静电电压。2.如权利要求1的光伏器件，其特征为在所说光伏器件的光接收表面侧的电力产生区上设有薄膜树脂层。3.如权利要求2的光伏器件，其特征为所说薄膜树脂层的主要成分选自由丙烯酸树脂、硅酮树脂、和氟树脂构成的组中的树脂。4.如权利要求2的光伏器件，其特征为所说薄膜树脂层是通过用阻断异氰酸酯热交联丙烯酸树脂和无机聚合物所得到的层。5.如权利要求2的光伏器件，其特征为在所说光伏器件的光接收表面侧有收集电极，且所说收集电极的顶部的所说薄膜树脂层比顶部以外的地方薄，或此处没有树脂层。6.如权利要求2的光伏器件，其特征为在所说光伏器件的光接收表面上有收集电极，所说收集电极连接到汇流条，所说汇流条不用所说薄膜树脂层覆盖。7.如权利要求2的光伏器件，其特征为所说薄膜树脂层的平均厚度不小于5μm。8.如权利要求2的光伏器件，其特征为用喷涂机、旋涂机、幕涂、或薄膜敷层等形成所说薄膜树脂层。9.一种光伏器件阵列，通过电连接多个上述权利要求1到8的任一个所述的光伏器件制备。10.一种太阳能电池组件，通过用填充树脂密封上述权利要求1到8的任一个所述的光伏器件制备。11.如权利要求10的太阳能电池组件，其特征为在所说填充树脂中含有无纺玻璃纤维织物。全文摘要包括光伏器件的太阳能电池组件及其制备方法。有高的耐静电电压和高可靠性,能实现高的成品率。用树脂密封光伏器件,在光接收表面侧上形成收集电极,其中树脂密封前的光伏器件有不小于5KV的耐静电电压。太阳能电池组件的制备方法包括:用树脂密封带有薄膜树脂层的光伏器件,其中光伏器件置于支撑基片上,且光接收表面侧朝上,然后在光伏器件的光接收表面侧上相继堆叠填充树脂和氟薄膜,通过在真空中加热实现树脂密封。文档编号H01L31/048GK1189700SQ9810400公开日1998年8月5日申请日期1998年1月21日优先权日1997年1月21日发明者盐冢秀则,森隆弘,片冈一郎,山田聪,盐冢绫子申请人:佳能株式会社