包括光定向介質(zhì)的光伏組件及其制備方法
【專利摘要】本公開一般涉及光伏組件和制備光伏組件的方法。一種示例性光伏組件包括：多個(gè)光伏電池，該多個(gè)光伏電池包括彼此間隔開以形成不含光伏電池的區(qū)域的第一光伏電池和第二光伏電池；電連接器，該電連接器連接至少第一光伏電池和第二光伏電池；以及光定向介質(zhì)，該光定向介質(zhì)定位在第一光伏電池的至少一部分上。
【專利說(shuō)明】包括光定向介質(zhì)的光伏組件及其制備方法

【背景技術(shù)】
[0001]可再生能源是指來(lái)源于可補(bǔ)充的自然資源諸如陽(yáng)光、風(fēng)、雨、潮汐以及地?zé)岬哪芰俊ｋS著技術(shù)的進(jìn)步和全球人口的增長(zhǎng)，對(duì)可再生能源的需求大幅提高。盡管當(dāng)今化石燃料提供了絕大部分的能量消耗，但這些燃料是不可再生的。對(duì)這些化石燃料的全球性依賴不僅帶來(lái)關(guān)于其耗盡的擔(dān)憂，還帶來(lái)對(duì)于與燃燒這些燃料所致的排放有關(guān)的環(huán)境擔(dān)憂。由于這些擔(dān)憂，世界各國(guó)一直都在倡導(dǎo)對(duì)大規(guī)模和小規(guī)模可再生能源的開發(fā)。當(dāng)今前景較好的能源之一為陽(yáng)光。目前全世界有數(shù)百萬(wàn)的家庭從太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)獲得電力。對(duì)太陽(yáng)能電力不斷增長(zhǎng)的需求伴隨著對(duì)能夠滿足這些應(yīng)用要求的器件和材料的不斷增長(zhǎng)的需求。
[0002]利用陽(yáng)光產(chǎn)生動(dòng)力可以通過(guò)使用用于光電轉(zhuǎn)化的光伏電池(太陽(yáng)能電池)(例如硅光伏電池)實(shí)現(xiàn)。光伏電池尺寸相對(duì)較小，并且通常被組合到具有對(duì)應(yīng)更大功率輸出的物理集成光伏組件(太陽(yáng)能電池組件)中。光伏組件一般由2 “串”或更多“串”光伏電池形成，其中每串由成排布置并使用鍍錫扁平銅線(也稱為電連接器、接片條帶(tabbingribbon)或匯流線)串聯(lián)地電連接的多個(gè)電池組成。這些電連接器通常通過(guò)焊接過(guò)程附著至光伏電池。
[0003]光伏組件通常包括由封裝劑圍繞的光伏電池，諸如美國(guó)專利公布2008/0078445 (Patel等人)大致所述，該專利的公開內(nèi)容以引用方式并入本文。在一些實(shí)施例中，光伏組件包括位于光伏電池兩側(cè)上的封裝劑。兩個(gè)玻璃(或其它合適的聚合物材料)面板被定位成與封裝劑的前側(cè)和后側(cè)相鄰，并粘合至該前側(cè)和后側(cè)。兩個(gè)面板對(duì)太陽(yáng)能輻射是透明的，并且通常稱為前側(cè)層和后側(cè)層或背板。前側(cè)層和背板可由相同或不同的材料制成。封裝劑是包封光伏電池的對(duì)光透明的聚合物材料，并且還粘合至前側(cè)層和背板以將電池物理密封起來(lái)。這種層合構(gòu)造提供對(duì)電池的機(jī)械支撐，并且還保護(hù)它們免于因諸如風(fēng)、雪和冰的環(huán)境因素而造成的損壞。光伏組件通常配合到金屬框架中，其中密封劑覆蓋由金屬框架接合的組件的邊緣。金屬框架保護(hù)組件的邊緣、提供附加的機(jī)械強(qiáng)度并且促使該組件與其它組件組合以便形成更大的陣列或太陽(yáng)能電池板，該陣列或太陽(yáng)能電池板可安裝至合適支架，所述合適支架以適當(dāng)角度保持組件來(lái)最大化太陽(yáng)能輻射的接收。
[0004]制備光伏電池并將它們組合以制備層合組件的技術(shù)例如在以下美國(guó)專利中例舉:美國(guó)專利 4, 751, 191 (Gons1rawski 等人);美國(guó)專利 5, 074, 920 (Gons1rawski 等人);美國(guó)專利5, 118, 362 (St.Angelo等人);美國(guó)專利5, 178, 685 (Borenstein等人);美國(guó)專利5，320，684 (Amick等人)；以及美國(guó)專利5，478，402 (Hanoka)。這些專利的教導(dǎo)內(nèi)容全文并入本文。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]光伏組件中的電連接器形成非活性陰影區(qū)域(即，入射到其上的入射光未被吸收用于光伏或光電轉(zhuǎn)化的區(qū)域)。由于存在這些非活性陰影區(qū)域，總的表面活性面積(即，入射光被用于光伏或光電轉(zhuǎn)化的總面積)少于100%。因此，由于非活性陰影區(qū)域增加，電連接器的數(shù)量或?qū)挾鹊脑黾邮沟霉夥M件可生成的電流量減少。
[0006]本申請(qǐng)的發(fā)明人尋求增加光伏組件的功率輸出。具體地，本申請(qǐng)的發(fā)明人尋求研發(fā)一種包括一個(gè)或多個(gè)光定向介質(zhì)的光伏組件，這些光定向介質(zhì)將否則就會(huì)入射在非活性陰影區(qū)域上的光引導(dǎo)至活性區(qū)域上。以此方式，可增加光伏組件的總功率輸出。在一些實(shí)施例中，本申請(qǐng)的發(fā)明人對(duì)光定向介質(zhì)進(jìn)行定位，以將本來(lái)將會(huì)入射在電連接器上的光引導(dǎo)到光伏組件的活性區(qū)域中。在一些實(shí)施例中，這涉及將光定向介質(zhì)定位成與電連接器相鄰。與沒(méi)有光重定向介質(zhì)的光伏組件相比，光重定向介質(zhì)的存在使光伏電池陣列的總活性表面面積增加。此外，本發(fā)明人尋求研發(fā)用于制備這些光伏組件的方法。
[0007]一些實(shí)施例涉及一種光伏組件，該光伏組件包括:多個(gè)光伏電池，該多個(gè)光伏電池包括彼此間隔開以形成不含光伏電池的區(qū)域的第一光伏電池和第二光伏電池；電連接器，該電連接器連接至少第一光伏電池和第二光伏電池；以及光定向介質(zhì)，該光定向介質(zhì)定位在第一光伏電池的至少一部分上。在一些實(shí)施例中，光重定向介質(zhì)還定位在第二光伏電池上或與第二光伏電池相鄰，并且延伸穿過(guò)不含光伏電池的區(qū)域的至少一部分。
[0008]一些實(shí)施例涉及一種制備光伏組件的方法，該光伏組件包括多個(gè)光伏電池，該多個(gè)光伏電池包括彼此間隔開以形成不含光伏電池的區(qū)域的第一光伏電池和第二光伏電池，該方法包括:將光定向介質(zhì)定位成與第一光伏電池的至少一部分相鄰。在一些實(shí)施例中，光重定向介質(zhì)還定位在第二光伏電池上或與第二光伏電池相鄰，并且延伸穿過(guò)不含光伏電池的區(qū)域的至少一部分。
[0009]一些實(shí)施例涉及一種制備光伏組件的方法，該方法包括:在平坦表面上形成多個(gè)光伏電池，該多個(gè)光伏電池在成排和成列的陣列中彼此間隔開來(lái)，多個(gè)不含光伏電池的區(qū)域處在相鄰的排和列之間；將電連接器定位在第一光伏電池的至少一部分上；將粘合劑組合物施加至電連接器上；以及將光定向介質(zhì)定位成與粘合劑組合物相鄰，使得入射在包括電連接器在內(nèi)的光伏組件的一部分上的光入射在光定向介質(zhì)上，而不是入射在電連接器上。在一些實(shí)施例中，光重定向介質(zhì)還定位在第二光伏電池上或與第二光伏電池相鄰，并且延伸穿過(guò)不含光伏電池的區(qū)域的至少一部分。一些實(shí)施例還包括以下步驟:加熱光伏組件以熔融粘合劑并將光定向介質(zhì)有效地附著至電連接器。
[0010]在一些實(shí)施例中，光定向介質(zhì)與電連接器直接相鄰和/或附著至電連接器。在一些實(shí)施例中，光定向介質(zhì)使用粘合劑附著至電連接器。在一些實(shí)施例中，粘合劑是熱熔性粘合劑和/或壓敏粘合劑之一。在一些實(shí)施例中，電連接器是帶涂層的銅線。在一些實(shí)施例中，光定向介質(zhì)是將入射光引導(dǎo)至多個(gè)光伏電池中的至少一個(gè)光伏電池的光學(xué)活性區(qū)域上的柔性聚合物膜。在一些實(shí)施例中，柔性聚合物膜以連續(xù)條的形式提供。在一些實(shí)施例中，光定向介質(zhì)包括與結(jié)構(gòu)化主表面相反的大致平坦的主表面。在一些實(shí)施例中，光伏組件還包括反射涂層。在一些實(shí)施例中，光定向介質(zhì)為多層構(gòu)造，其包括:大致平坦的柔性聚合物層；以及結(jié)構(gòu)化層。在一些實(shí)施例中，光伏組件還包括反射涂層。在一些實(shí)施例中，入射在包括電連接器在內(nèi)的光伏組件的一部分上的光入射在光定向介質(zhì)上，而不是入射在電連接器上。
[0011]本申請(qǐng)的其它特征和優(yōu)點(diǎn)在以下將結(jié)合四幅附圖的詳細(xì)說(shuō)明書中描述或提及。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]本公開可結(jié)合附圖并結(jié)合以下對(duì)本公開的各種實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明得到更全面地理解。
[0013]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的整體式光定向介質(zhì)的示意圖。
[0014]圖2是根據(jù)本文教導(dǎo)內(nèi)容的光伏組件的一個(gè)實(shí)施例的縱剖面圖。
[0015]圖3是根據(jù)本文教導(dǎo)內(nèi)容的光伏電池的一個(gè)實(shí)施例的剖面圖。
[0016]圖4是根據(jù)本文教導(dǎo)內(nèi)容的光定向介質(zhì)的一個(gè)實(shí)施例的剖面圖。
[0017]附圖未必按比例繪制。應(yīng)當(dāng)理解，在給定附圖中用于指示部件的標(biāo)號(hào)并不旨在限制在另一附圖中具有相同標(biāo)號(hào)的部件。

【具體實(shí)施方式】
[0018]在以下詳細(xì)說(shuō)明中，可參考形成本說(shuō)明一部分的一組附圖，并且在附圖中通過(guò)例證的方式示出若干具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，設(shè)想并可做出其它實(shí)施例。
[0019]包括結(jié)構(gòu)化主表面11和大致平坦的相反主表面12的現(xiàn)有技術(shù)整體式圖案化電連接器10已在美國(guó)專利公布2007/0125415 (Sachs)中描述，并在圖1中示出。結(jié)構(gòu)化表面11表現(xiàn)為光定向介質(zhì)以將光反射回到光伏電池。與這種類型的構(gòu)造相關(guān)聯(lián)的一個(gè)缺點(diǎn)涉及用于將電連接器附接至光伏電池的焊接過(guò)程。當(dāng)焊料接觸整體式電連接器10的結(jié)構(gòu)化表面11時(shí)，它損毀結(jié)構(gòu)的至少一部分，從而形成非活性區(qū)域。
[0020]整體式(即，結(jié)構(gòu)化表面與平坦的主表面相鄰并與其成整體)構(gòu)造的另一個(gè)缺點(diǎn)涉及柔性。在一些情況下，希望平坦的主表面是柔性的并且結(jié)構(gòu)化表面的柔性較小以提供足夠耐候特性。另外，在一些實(shí)施例中，希望平坦的主表面(其與光伏電池相鄰定位)具有對(duì)光伏電池的良好粘附性，并且因此可由不同于結(jié)構(gòu)化表面的材料制成。
[0021]本發(fā)明人尋求例如研發(fā)一種克服以上所確定的缺點(diǎn)的光伏組件。本發(fā)明人還尋求例如研發(fā)一種實(shí)現(xiàn)效率增加、能量產(chǎn)生增加以及活性區(qū)域增加中的至少一者的光伏組件。本專利申請(qǐng)的光伏組件包括不會(huì)被焊接過(guò)程損壞的電連接器和光定向介質(zhì)。本發(fā)明人還尋求研發(fā)用于制備這些光伏組件的方法。
[0022]圖2是根據(jù)本申請(qǐng)的光伏組件的一個(gè)示例性實(shí)施例的剖面圖。光伏組件20包括多個(gè)矩形光伏電池22a、22b、22c。任何光伏電池都可用于本專利申請(qǐng)的光伏組件。光伏電池的一些示例包括薄膜光伏電池(像銅銦鎵二砸化物(CIGS)XIS(CuInSe2)電池、a_Si (非晶硅)電池、c-Si (結(jié)晶硅)以及有機(jī)光伏器件(OPV)。最常見(jiàn)的是通過(guò)銀墨的絲網(wǎng)印刷將金屬化圖案施加至光伏電池。這種圖案由細(xì)平行柵格線(也稱為指狀物)的陣列(未示出)組成。示例性光伏電池包括基本上如美國(guó)專利4，751，191 (Gons1rawski等人)、美國(guó)專利 5, 074, 920 (Gons1rawski 等人)、美國(guó)專利 5, 118, 362 (St.Angelo 等人)、美國(guó)專利5，320, 684 (Amick等人)以及美國(guó)專利5，478，402 (Hanoka)中所示和所描述而制備的那些，以上專利均全文并入本文。電連接器24設(shè)置在光伏電池上方并通常焊接至光伏電池以從指狀物收集電流。在一些實(shí)施例中，電連接器24以帶涂層的(例如，鍍錫)銅線形式提供。雖然未示出，但是應(yīng)當(dāng)理解，在一些實(shí)施例中，每個(gè)光伏電池都包括位于其后表面上的后部觸點(diǎn)。
[0023]一般來(lái)講，光定向介質(zhì)23將入射陽(yáng)光反射回到光伏電池的一個(gè)或多個(gè)活性區(qū)域上。在一些實(shí)施例中，光重定向介質(zhì)23定位成與一個(gè)或多個(gè)電連接器24或電連接器24的一部分相鄰。例如，光重定向介質(zhì)可與一個(gè)或多個(gè)光伏電池上的電連接器相鄰，或可與不含光伏電池的區(qū)域相鄰以及與一個(gè)或多個(gè)光伏電池相鄰。
[0024]示例性合適的光定向介質(zhì)包括例如由熱塑性膜制成的那些，所述熱塑性膜具有涂覆了光反射涂層的多個(gè)平行凹槽。在一些實(shí)施例中，光定向介質(zhì)23粘結(jié)至電連接器24。在一些實(shí)施例中，它們使用粘合劑25來(lái)粘結(jié)。在一些實(shí)施例中，粘合劑是熱活化的(例如，熱熔性粘合劑)。在一些實(shí)施例中，粘合劑是壓敏粘合劑(PSA)。在一些實(shí)施例中，在光定向介質(zhì)粘附到電連接器24上之前將粘合劑層合至光定向介質(zhì)。在一些實(shí)施例中，在施加一個(gè)或多個(gè)光定向介質(zhì)23之前將粘合劑施加在電連接器24上方。
[0025]光伏組件20還包括背部保護(hù)器構(gòu)件，通常呈背板28形式。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，背板28是電絕緣材料，諸如玻璃、聚合物層、用強(qiáng)化纖維(例如，玻璃、陶瓷或聚合物纖維)加固的聚合物層，或木材刨花板。在一些實(shí)施例中，背板28包括玻璃或石英類型。在一些實(shí)施例中，玻璃是熱回火的。一些示例性玻璃材料包括基于鈉鈣硅的玻璃。在其它實(shí)施例中，背板28是聚合物膜。示例性背板包括多層聚合物膜。背板的一個(gè)可商購(gòu)獲得的示例是可從明尼蘇達(dá)州圣保羅市的3M公司(3M Company, Saint Paul, Minnesota)商購(gòu)獲得的3MTMScotchshield?膜。示例性背板為包括擠出PTFE的那些。背板可連接至建筑材料，諸如屋頂材料膜(例如，在建筑一體化光伏電池(BIPV)中)。
[0026]覆蓋光伏電池22a、22b、22c的是大致平坦的、透光的且不導(dǎo)電的前側(cè)層30，它還提供對(duì)光伏電池的支撐。在一些實(shí)施例中，前側(cè)層30包括玻璃或石英類型。在一些實(shí)施例中，玻璃是熱回火的。一些示例性玻璃材料包括基于鈉鈣硅的玻璃。在一些實(shí)施例中，前側(cè)層具有低鐵含量(例如，小于約0.10%總鐵，更優(yōu)選地小于約0.08%,0.07%或0.06%總鐵)和/或其上具有防反射涂層以優(yōu)化透光率。在其它實(shí)施例中，前側(cè)層是阻隔層。一些示例性阻隔層是例如在以下專利中描述的那些:美國(guó)專利7，186，465 (Bright)、美國(guó)專利 7，276，291 (Bright)、美國(guó)專利 5，725，909 (Shaw 等人)、美國(guó)專利 6，231，939 (Shaw 等人)、美國(guó)專利6，975，067 (McCormick等人)、美國(guó)專利6，203，898 (Kohler等人)、美國(guó)專利6，348，237(Kohler等人)、美國(guó)專利7，018，713 (Padiyath等人)以及美國(guó)專利公布2007/0020451和2004/0241454，以上所有專利均全文以引用方式并入本文。
[0027]在一些實(shí)施例中，介于背板28、前側(cè)層30、圍繞電池22a、22b、22c以及電連接器24之間的是封裝劑32，該封裝劑由合適的對(duì)光透明的不導(dǎo)電材料制成。在一個(gè)實(shí)施例中，封裝劑32是乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、或離聚物。在一個(gè)示例性方法中，封裝劑32以離散片材的形式提供，這些離散片材定位在光伏電池22a、22b、22c陣列的下方和/或上方，其中那些部件繼而夾在背板28與前側(cè)層30之間。隨后，層合構(gòu)造在真空下受熱，使得封裝劑片材充分液化以在光伏電池周圍流動(dòng)并將光伏電池包封起來(lái)，在此同時(shí)填充前側(cè)層與背板間之間的空間中的任何空隙。在冷卻時(shí)，液化的封裝劑凝固。在一些實(shí)施例中，封裝劑另外可原位固化以形成透明的固體基質(zhì)。封裝劑附著至前側(cè)層30和背板28以形成層合子組件。
[0028]任何封裝劑都可用于本公開的方法和構(gòu)造。一些示例性封裝劑類型包括可固化的熱固性材料、熱固性含氟聚合物以及丙烯酸類樹脂。一些示例性封裝劑包括乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、聚烯烴、熱塑性聚氨酯、透明聚氯乙烯以及離聚物。一種示例性可商購(gòu)獲得的聚烯烴封裝劑是由3M公司銷售的P08500?。熱塑性聚烯烴封裝劑和熱固性聚烯烴封裝劑均可使用。在一些實(shí)施例中，可使用在美國(guó)專利申請(qǐng)61/555，892和N0.61/555，912中大致描述的類型的封裝劑，以上專利申請(qǐng)中每個(gè)的公開內(nèi)容均全文以引用方式并入本文。在一些實(shí)施例中，封裝劑可施加在光伏電池和關(guān)聯(lián)電路上或它們周圍。
[0029]如圖2所示，第一光伏電池22a通過(guò)電連接器24電連接至第二電池22b。在圖2所示的具體實(shí)施例中，第一電池和第二電池彼此直接相鄰，但是不直接相鄰的電池也落入本申請(qǐng)的范圍內(nèi)。在圖2所示的具體實(shí)施例中，電連接器24橫跨第一電池22a的整個(gè)長(zhǎng)度延伸并在第一電池22a的上方延伸，從而延伸超過(guò)第一電池22a的邊緣并向下彎曲直到第二電池22b下方。隨后，電連接器24橫跨第二電池22b的整個(gè)長(zhǎng)度延伸并在第二電池22b的下方延伸。光定向介質(zhì)23定位成與電連接器24相鄰。在一個(gè)實(shí)施例中，光定向介質(zhì)23以柔性聚合物膜的連續(xù)條形式提供，它被置于光伏組件20的整個(gè)長(zhǎng)度上方。在另一個(gè)實(shí)施例中，光定向介質(zhì)被提供為具有電池長(zhǎng)度尺寸。
[0030]圖3是根據(jù)本專利申請(qǐng)的光伏組件50的示例性實(shí)施例的剖面圖。光伏組件50包括多個(gè)電連接器24。在一些實(shí)施例中，電連接器24設(shè)置在光伏電池的整個(gè)長(zhǎng)度上方。光定向介質(zhì)23設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)電連接器24上方。在一些實(shí)施例中，光定向介質(zhì)23與電連接器24完全重疊以最大化光伏組件的效率。在另選的實(shí)施例中，光定向介質(zhì)23并未完全重疊電連接器24。在一些實(shí)施例中，光定向介質(zhì)以略寬于電連接器的連續(xù)條形式提供。在一些實(shí)施例中，每個(gè)電連接器的寬度為約1.5mm，并且每個(gè)光定向介質(zhì)的寬度為約1.5mm。在一些實(shí)施例中，光定向介質(zhì)的寬度范圍是從約1.5mm至約3.0mm。
[0031]任何光定向介質(zhì)都可用于本申請(qǐng)中，包括但不限于美國(guó)專利5, 994, 641 (Kardauskas)、美國(guó)專利 4, 235, 643 (Amick)、美國(guó)專利 5, 320, 684 (Amick 等人)、美國(guó)專利4，246，042 (Knasel等人)和美國(guó)專利公布2006/0107991 (Baba)、美國(guó)專利利公布2010/0200046 (Sauar等人)以及美國(guó)專利公布2010/0330726 (Gons1rawski)中描述的那些，以上專利中每一個(gè)的公開內(nèi)容均全文以引用方式并入本文。一種示例性光定向介質(zhì)是多層構(gòu)造，如圖3和圖4所示。光定向介質(zhì)23包括柔性聚合物層34，該柔性聚合物層34具有第一大致平坦的主表面35a和第二大致平坦的主表面35b。結(jié)構(gòu)化表面36與柔性聚合物層34的第一主表面35a相鄰。在一些實(shí)施例中，柔性聚合物層34是聚烯烴(例如，聚乙烯、聚丙烯)、聚酯(例如，聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET))以及聚丙烯酸酯(例如，聚(甲基)丙烯酸甲酯(PMMA))之一。在一些實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)化表面36由熱塑性聚合物和可聚合樹脂之一制備。在一些實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)化表面還包括反射涂層38，諸如金屬化層(例如，鋁、銀)。
[0032]可使用任何期望寬度的光定向膜。在一些實(shí)施例中，光定向膜的最佳寬度可基于例如以下因素中的至少一個(gè)來(lái)確定:刻面(facet)設(shè)計(jì)、玻璃與封裝劑之間的折射率匹配、以及前側(cè)玻璃或前側(cè)材料的厚度。在一些實(shí)施例中，光定向介質(zhì)具有在5mm和約30mm之間的寬度。在一些實(shí)施例中，光定向介質(zhì)具有在約1mm和約25mm之間的寬度。在一些實(shí)施例中，光定向介質(zhì)具有在約12mm和約20mm之間的寬度。在一些實(shí)施例中，光定向介質(zhì)具有在約13mm和約18mm之間的寬度。
[0033]適于形成結(jié)構(gòu)化表面的可聚合樹脂包括光引發(fā)劑與至少一種含丙烯酸酯基的化合物的共混物。優(yōu)選地，該樹脂共混物含有單官能、雙官能或多官能的化合物以確保在受輻射時(shí)形成交聯(lián)聚合物網(wǎng)。能夠通過(guò)可用于本發(fā)明的自由基機(jī)制聚合的示例性樹脂的示例包括:衍生自環(huán)氧樹脂、聚酯、聚醚與聚氨酯的丙烯酸類樹脂；烯鍵不飽和化合物；含有至少一個(gè)丙烯酸側(cè)基的異氰酸酯衍生物、除丙烯酸化環(huán)氧樹脂之外的環(huán)氧樹脂、以及它們的混合物與組合物。本文所用術(shù)語(yǔ)“丙烯酸酯”包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯兩者。美國(guó)專利4，576, 850 (Martens)(全文并入本文)公開了可用于形成光定向介質(zhì)23的結(jié)構(gòu)化表面的交聯(lián)樹脂的示例。在一些實(shí)施例中，樹脂是非鹵化樹脂。使用非鹵化樹脂的一些益處包括以下事實(shí):它們更環(huán)保并且不會(huì)侵蝕金屬。
[0034]光定向介質(zhì)的一些實(shí)施例包括反射涂層。在一些實(shí)施例中，反射涂層是鏡面涂層。反射涂層或鏡面涂層具有若干優(yōu)點(diǎn)。例如，這些涂層可以提供入射陽(yáng)光的反射性，并因此可阻止入射陽(yáng)光入射在聚合物材料(其可能因紫外線曝光而降解)上。可使用任何期望的反射涂層或鏡面涂層厚度。一些示例性厚度按光密度或透射百分比來(lái)測(cè)量。顯然，較厚涂層阻止較多紫外線光。然而，太厚的涂層可能引起涂層內(nèi)的應(yīng)力增加，從而導(dǎo)致涂層開裂。另夕卜，當(dāng)暴露于濕熱測(cè)試和/或壓力鍋測(cè)試下時(shí)，較厚涂層通常不太耐用。一些光定向介質(zhì)具有在約35nm至約60nm之間的反射涂層或鏡面涂層厚度。
[0035]一種制備如本文所述的光伏組件的示例性方法包括以下步驟:提供成串的光伏電池；將電連接器焊接在光伏電池上方；以及將光定向介質(zhì)附著至電連接器上方。
[0036]在光伏組件的層合過(guò)程中可能重要的是保持電連接器與光定向介質(zhì)之間的對(duì)準(zhǔn)。在本申請(qǐng)的一種制造光伏組件的示例性方法中，光定向介質(zhì)先前用粘合劑層合。在一些實(shí)施例中，粘合劑為熱熔性粘合劑。在一些實(shí)施例中，熱熔性粘合劑是乙烯乙酸乙烯酯聚合物(EVA) ο其它類型的合適的熱熔性粘合劑包括聚烯烴。光定向介質(zhì)定位在電連接器上方，并且將熱量施加至其上以熔融熱熔性粘合劑，從而將光定向介質(zhì)有效地粘合至電連接器。在一些實(shí)施例中，其它層可在加熱步驟之前層合或涂覆到光伏組件(例如，背板、封裝劑、前側(cè)層)上。加熱步驟可使用任何合適的加熱機(jī)構(gòu)諸如熱風(fēng)槍或紅外加熱器進(jìn)行。在一些實(shí)施例中，加熱機(jī)構(gòu)置于層合構(gòu)造下方(例如，與背板相鄰)。在一些實(shí)施例中，加熱機(jī)構(gòu)置于層合構(gòu)造上方(例如，與光定向介質(zhì)相鄰)。
[0037]在一些實(shí)施例中，粘合劑是壓敏粘合劑(PSA)。合適類型的PSA包括但不限于丙烯酸酯、硅氧烷、聚異丁烯、尿素類以及它們的組合。在一些實(shí)施例中，PSA是丙烯酸類樹脂或丙烯酸酯PSA。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“丙烯酸類樹脂”或“丙烯酸酯”包括具有丙烯酸或甲基丙烯酸基團(tuán)中的至少一者的化合物?？捎玫谋┧犷悩渲琍SA可以通過(guò)例如合并至少兩種不同的單體(第一單體和第二單體)來(lái)制備。示例性合適的第一單體包括2-甲基丙烯酸丁酯、2-乙基丙烯酸己酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸正癸酯、4-甲基-2-戊基丙烯酸酯、丙烯酸異戊酯、丙烯酸仲丁酯以及丙烯酸異壬酯。示例性合適的第二單體包括(甲基)丙烯酸(例如，丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、馬來(lái)酸和富馬酸)、(甲基)丙烯酰胺(例如，丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N-羥乙基丙烯酰胺、N-辛基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N，N- 二甲基丙烯酰胺、N，N- 二乙基丙烯酰胺和N-乙基-N- 二羥乙基丙烯酰胺)、(甲基)丙烯酸酯(例如，2-羥乙基丙烯酸酯或2-羥乙基甲基丙烯酸酯、丙烯酸環(huán)己酯、丙烯酸叔丁酯或丙烯酸異冰片酯)、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己內(nèi)酰胺、α -烯烴、乙烯基醚、烯丙基醚、苯乙烯系單體、或馬來(lái)酸酯。丙烯酸PSA還可通過(guò)在配方中包括交聯(lián)劑來(lái)制備。
[0038]在一些實(shí)施例中，將粘合劑選擇性地施加至電連接器，其中光定向介質(zhì)的寬度等于或略大于電連接器的寬度。優(yōu)選地，粘合劑是透明的。期望的透明度對(duì)于可見(jiàn)光而言為至少80%的透明度。在一些實(shí)施例中，期望的透明度對(duì)于可見(jiàn)光而言為至少90%。在其它實(shí)施例中，透明的粘合劑施加在光伏電池的整個(gè)表面上(例如，覆膜)。光定向介質(zhì)隨后被仔細(xì)定位在電連接器上并與之對(duì)準(zhǔn)。隨后，整個(gè)結(jié)構(gòu)被加熱以熔融粘合劑并確保將光定向介質(zhì)充分粘合至電連接器。
[0039]本文所提及的所有參考文獻(xiàn)均以引用方式并入。
[0040]如本文所使用，詞語(yǔ)“在……上”和“與……相鄰”涵蓋以下兩者:層直接和間接位于某物上，其它層有可能位于兩者之間。
[0041]如本文所使用，術(shù)語(yǔ)“主表面”和“多個(gè)主表面”是指在具有三組相反表面的三維形狀上具有最大表面積的一個(gè)或多個(gè)表面。
[0042]除非另外指明，否則本發(fā)明和權(quán)利要求書中用來(lái)表述特征尺寸、數(shù)量和物理特性的所有數(shù)字在所有情況下均應(yīng)理解為附有修飾詞“約”。因此，除非有相反的說(shuō)明，否則在上述說(shuō)明書和所附權(quán)利要求書中列出的數(shù)值參數(shù)均為近似值，這些近似值可根據(jù)本領(lǐng)域的技術(shù)人員利用本文所公開的教導(dǎo)內(nèi)容所尋求獲得的所需特性而改變。
[0043]除非本文內(nèi)容以其它方式明確說(shuō)明，否則本說(shuō)明書和所附權(quán)利要求書中使用的單數(shù)形式“一個(gè)”、“一種”和“所述”涵蓋具有多個(gè)指代物的實(shí)施例。如本發(fā)明和所附權(quán)利要求書中所用，術(shù)語(yǔ)“或”的含義一般來(lái)講包括“和/或”，除非該內(nèi)容明確地表示其它含義。
[0044]公開了本發(fā)明的各種實(shí)施例和具體實(shí)施。所公開的實(shí)施例僅為舉例說(shuō)明而不是限制之目的而給出。上述具體實(shí)施以及其它具體實(shí)施均在以下權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)知道，本發(fā)明可以通過(guò)除所公開的那些實(shí)施例和具體實(shí)施之外的實(shí)施例進(jìn)行實(shí)施。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)知道，可以在不脫離本發(fā)明基本原理的前提下對(duì)上述實(shí)施例和具體實(shí)施的細(xì)節(jié)做出多種更改。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不旨在用本文所述的示例性實(shí)施例和實(shí)例進(jìn)行不當(dāng)?shù)叵拗?，并且上述?shí)施例和實(shí)例僅以舉例的方式提出，本發(fā)明的范疇旨在僅由本文如下所述的權(quán)利要求限定。另外，在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的前提下，對(duì)本發(fā)明的各種修改和更改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的。因此，本申請(qǐng)的范圍應(yīng)當(dāng)僅由以下權(quán)利要求書確定。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏組件，包括: 多個(gè)光伏電池，所述多個(gè)光伏電池包括彼此間隔開以形成不含光伏電池的區(qū)域的第一光伏電池和第二光伏電池； 電連接器，所述電連接器連接至少所述第一光伏電池和所述第二光伏電池；以及 光定向介質(zhì)，所述光定向介質(zhì)定位在所述第一光伏電池的至少一部分上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏組件，其中所述光定向介質(zhì)定位在所述第一光伏電池的所述至少一部分上和所述第二光伏電池的至少一部分上，并且橫跨所述不含光伏電池的區(qū)域的至少一部分延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光伏組件，其中所述光定向介質(zhì)與所述電連接器直接相鄰和/或附著至所述電連接器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的光伏組件，其中所述光定向介質(zhì)使用粘合劑附著至所述電連接器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光伏組件，其中所述粘合劑是熱熔性粘合劑和/或壓敏粘合劑之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的光伏組件，其中所述電連接器是帶涂層的銅線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的光伏組件，其中所述光定向介質(zhì)是將入射光引導(dǎo)至所述多個(gè)光伏電池中的至少一個(gè)所述光伏電池的光學(xué)活性區(qū)域上的柔性聚合物膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光伏組件，其中所述柔性聚合物膜以連續(xù)條的形式提供。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的光伏組件，其中所述光定向介質(zhì)包括與結(jié)構(gòu)化主表面相對(duì)的大致平坦的主表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光伏組件，還包括反射涂層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的光伏組件，其中所述光定向介質(zhì)為包括下列的多層構(gòu)造: 大致平坦的柔性聚合物層；以及 結(jié)構(gòu)化層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光伏組件，還包括反射涂層。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的光伏組件，其中入射在包括所述電連接器在內(nèi)的所述光伏組件的一部分上的光入射在所述光定向介質(zhì)上，而不是入射在所述電連接器上。
14.一種制備光伏組件的方法，所述光伏組件包括多個(gè)光伏電池，所述多個(gè)光伏電池包括彼此間隔開以形成不含光伏電池的區(qū)域的第一光伏電池和第二光伏電池，所述方法包括: 將光定向介質(zhì)定位成與所述第一光伏電池的至少一部分相鄰。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括: 將所述光定向介質(zhì)定位成與所述第二光伏電池相鄰，并且延伸穿過(guò)所述不含光伏電池的區(qū)域的至少一部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括用電連接器來(lái)電連接所述第一光伏電池和所述第二光伏電池。
17.根據(jù)權(quán)利要求14或15中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述光定向介質(zhì)與所述電連接器直接相鄰和/或附著至所述電連接器。
18.根據(jù)權(quán)利要求14-16中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述光定向介質(zhì)是使用粘合劑附著至所述電連接器的膜連續(xù)條。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述粘合劑是熱熔性粘合劑。
20.根據(jù)權(quán)利要求17或18中任一項(xiàng)所述的方法，還包括以下步驟: 加熱所述光伏組件以熔融所述粘合劑并將所述光定向介質(zhì)有效地附著至所述電連接器。
21.根據(jù)權(quán)利要求14-20中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述光定向介質(zhì)是將入射光引導(dǎo)至所述多個(gè)光伏電池之一的光學(xué)活性區(qū)域上的柔性聚合物膜。
22.根據(jù)權(quán)利要求14-21中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述光定向介質(zhì)包括與結(jié)構(gòu)化主表面相反的大致平坦的主表面。
23.根據(jù)權(quán)利要求13-22中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述光定向介質(zhì)是包括下列的多層膜: 大致平坦的柔性聚合物層；以及 結(jié)構(gòu)化層。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述光定向介質(zhì)還包括反射涂層。
25.—種制備光伏組件的方法，包括: 在平坦表面上形成多個(gè)光伏電池；所述多個(gè)光伏電池在排和列的陣列中彼此間隔開來(lái)；多個(gè)不含光伏電池的區(qū)域處在相鄰的排和列之間； 將電連接器定位在第一光伏電池的至少一部分上； 將粘合劑組合物施加至所述電連接器上；以及 將光定向介質(zhì)定位成與所述粘合劑組合物相鄰，使得入射在包括所述電連接器在內(nèi)的所述光伏組件的一部分上的光入射在所述光定向介質(zhì)上，而不是入射在所述電連接器上。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，還包括: 將所述光定向介質(zhì)定位成與所述第二光伏電池相鄰，使得所述光重定向介質(zhì)延伸穿過(guò)不含光伏電池的區(qū)域的一部分。
【文檔編號(hào)】H01L31/05GK104471722SQ201380016857
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月27日
【發(fā)明者】陳定遠(yuǎn), 馬家穎 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司