專利名稱:太陽能電池密封組件的結(jié)構(gòu)的制作方法
本發(fā)明涉及一個(gè)太陽能電池，具體地說，涉及一個(gè)Ⅱ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體太陽能電池的封裝結(jié)構(gòu)。
近年來，借助太陽光發(fā)電作為替代現(xiàn)有能源的一個(gè)措施一直吸引著人們的注意，將太陽的輻射能量轉(zhuǎn)換為人們所希望的電能的不同類型太陽能電池已經(jīng)發(fā)展起來并已投入了實(shí)際應(yīng)用。按照晶格結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)，將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的太陽能電池可歸納為三種類型即，單晶型，多晶型和非晶體型。另一方面，太陽能電池的材料可歸納為以下三種類型即，Ⅳ族元素，和Ⅲ-Ⅴ族化合物以及Ⅱ-Ⅵ族化合物。在這些太陽能電池之中，由Ⅱ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體制成，通常是由一個(gè)N型Cds膜和P型CdTe膜的異質(zhì)結(jié)所構(gòu)成的太陽能電池，被認(rèn)為是最有前途的，因?yàn)樗淳哂猩a(chǎn)成本低并適于大量生產(chǎn)，又具有生產(chǎn)大面積元件的可能性。采用在玻璃基片上進(jìn)行網(wǎng)板印刷然后進(jìn)行燒結(jié)而產(chǎn)生的這種類型的太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率約為8%。
以下參照?qǐng)D1具體說明上述類型太陽能電池元件的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程。標(biāo)號(hào)101表示一個(gè)玻璃基片，該基片通常為非堿性硼硅玻璃。標(biāo)號(hào)102表示一個(gè)構(gòu)成N型層的Cds燒結(jié)膜。形成該層的過程所包括的步驟為在含有1Wt%KCL和6Wt%CdCl2作為助熔劑的Cds細(xì)粉末中加入適量的丙烯乙二醇，并將其攪拌以制備成糊劑，用網(wǎng)板印刷法將該糊劑涂在玻璃基片101上，干燥該糊劑并在含有微量氧的氮?dú)猸h(huán)境中約700℃條件下對(duì)其進(jìn)行焙燒。標(biāo)號(hào)103表示一個(gè)構(gòu)成P型層的CdTe燒結(jié)膜。形成該膜的過程所包括的步驟為在CdTe細(xì)粉末中加入CdCl2作為助熔劑在其混合物中再加入適量的丙烯乙二醇并對(duì)其進(jìn)行攪拌以準(zhǔn)備成糊劑，經(jīng)有選擇地網(wǎng)板印刷將該糊劑涂在Cds燒結(jié)膜102上，干燥該糊劑并在氮?dú)猸h(huán)境中約630℃的條件下對(duì)其進(jìn)行焙燒。標(biāo)號(hào)104表示在Cds焙燒膜上形成的一個(gè)電極。更具體地講，這一電極是由Ag-In層構(gòu)成的一個(gè)負(fù)電極，該層是用網(wǎng)板印刷法涂上含有In的Ag涂料然后在約為490℃條件下焙燒而形成的。標(biāo)號(hào)105表示在CdTe燒結(jié)膜103上形成的一層碳膜。形成該碳膜的過程所包括的步驟為將含有100PPm Cu離子的石墨碳粉和有機(jī)燒結(jié)劑一起攪拌以制成糊劑，用網(wǎng)板印刷法涂敷該糊劑隨后進(jìn)行干燥，并且將干燥后的糊劑在氮?dú)猸h(huán)境中約300℃的條件下進(jìn)行焙燒。由于印刷和焙燒的結(jié)果，碳膜中的Cu離子在作為受體的CdTe燒結(jié)膜103內(nèi)擴(kuò)散。標(biāo)號(hào)106表示一個(gè)由Ag層構(gòu)成的正電極。該電極簡(jiǎn)化了電流的引出過程，并且其形成過程所包括的步驟為準(zhǔn)備導(dǎo)電的Ag糊劑，該糊劑通過在人造樹脂例如環(huán)氧樹脂中摻入Ag粉而制成，在約150℃的條件下印刷并硬化該糊劑以形成一個(gè)碳膜和電阻層。標(biāo)號(hào)107表示在Cds燒結(jié)膜102上的電極(Ag-In層)的引線，而108表示在CdTe燒結(jié)膜103上的電極(Ag層)的引線。這些引線可以是普通的導(dǎo)電材料如銅，并且由一種導(dǎo)電的粘結(jié)劑固定在相應(yīng)電極的適當(dāng)位置上，例如在一種人造樹脂如環(huán)氧樹脂中摻入細(xì)Ag粉末可制作該粘結(jié)劑。標(biāo)號(hào)110表示一個(gè)元件保護(hù)膜，該膜由一種人造樹脂構(gòu)成，例如環(huán)氧樹脂，聚酯樹脂或類似物，并涂在由上述過程制成的元件表面以此來保護(hù)該元件并獲得更高的絕緣性能。上面已對(duì)制造一個(gè)Cds/CdTe異質(zhì)結(jié)型的太陽能電池元件的基本過程作了說明。這種太陽能電池元件，如一個(gè)具有圖2所示結(jié)構(gòu)的密封組件是可以在市場(chǎng)上買到的。
在圖2中，標(biāo)號(hào)201表示經(jīng)由上文說明的印刷和焙燒工藝在玻璃基片上形成的一個(gè)太陽能電池元件。雖然圖2所示為該元件的一種簡(jiǎn)化的形式，其結(jié)構(gòu)與圖1所示的相同。標(biāo)號(hào)203和204表示從元件的正、負(fù)電極引出的引線，而標(biāo)號(hào)205表示一個(gè)由金屬板如鋁或不銹鋼板制成的背板。該背板205作為一個(gè)結(jié)構(gòu)上的支撐基底從機(jī)械上支撐玻璃基片上的太陽能電池元件。引線通過在背板205上形成的孔引出背板205。絕緣體206實(shí)現(xiàn)了背板205和引線之間的絕緣。玻璃基片上的太陽能電池元件與背板之間的空間內(nèi)填有像橡膠一樣有彈性的合成樹脂層，例如一層硅酮樹脂，聚氨基甲酸酯樹脂，聚乙烯和聚乙酸乙烯酯的共聚樹酯，或丁縮醛樹脂。該填充樹脂層作為一個(gè)粘合劑使玻璃基片上的太陽能電池元件和背板粘結(jié)為一個(gè)整體，同時(shí)將大氣中的潮氣和腐蝕性氣體的滲透減到最小，因而使燒結(jié)膜的腐蝕及由此而引起的特性下降減至最小。標(biāo)號(hào)208表示一個(gè)用諸如鋁，不銹鋼等等金屬材料予制成的框架?？蚣?08例如通過嵌塞固定以包繞背板，并且由填充樹脂層與元件構(gòu)成一個(gè)整體，這樣使作為商品的太陽能電池密封組件具有更高的牢固性并易于維護(hù)。
如上所述，由Ⅱ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體利用印刷制成的太陽能電池可通過易于進(jìn)行的重復(fù)印刷而獲得。運(yùn)用這種方法，在具有所希望尺寸的玻璃基片上的主體區(qū)域內(nèi)經(jīng)印刷可容易地制成Cds和CdTe燒結(jié)膜，這樣可便于大量生產(chǎn)具有較大面積的元件。
本發(fā)明的發(fā)明人為了產(chǎn)生一種具有更高的實(shí)用性更高的性能和可靠性，以及可以低成本大量生產(chǎn)的太陽能電池密封組件而進(jìn)行了認(rèn)真的研究，并且發(fā)現(xiàn)上述類型的太陽能電池密封組件仍然不能令人滿意，因?yàn)樗軠囟群蜐穸茸兓挠绊懱蟛⑶也痪哂凶銐虻臋C(jī)械強(qiáng)度以承擔(dān)常規(guī)運(yùn)行期間所施加的外力。該先有技術(shù)的問題或說缺陷可歸納如下(1)當(dāng)留在室外一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間后，該太陽能電池密封組件表現(xiàn)出由于大氣中的水份而造成的逐漸衰變。因此，要求其即使是在高溫和高濕條件下也能長(zhǎng)時(shí)間維持原有性能。圖3顯示了在80-85℃的干燥環(huán)境中和同一溫度范圍內(nèi)90到95%RH(相對(duì)濕度)的潮濕環(huán)境中對(duì)圖2所示的傳統(tǒng)太陽能電池密封組件進(jìn)行的加速壽命試驗(yàn)的結(jié)果，以便檢查轉(zhuǎn)換效率的時(shí)效變化。具體地說，圖中的曲線(b)表示在80-85℃的干燥環(huán)境中觀察到的轉(zhuǎn)換效率的變化，而曲線(a)表示在80-85℃和90-95%RH的環(huán)境中觀察到的轉(zhuǎn)換效率的變化。由此可見，這種類型的太陽能電池密封組件雖然相對(duì)于溫度是相當(dāng)穩(wěn)定的，但在潮濕的條件下卻表現(xiàn)出轉(zhuǎn)換效率的迅速下降。為了改進(jìn)這種太陽能電池密封組件的實(shí)用性，最好能排除由水份引起的性能下降。
(2)燒結(jié)膜的裂縫，以及往往由于熱膨脹系數(shù)不同造成的變形所引起的剝脫和分離特別是在承受環(huán)境氣溫發(fā)生急劇變化的時(shí)候。為了避免這一問題，適當(dāng)?shù)倪x擇材料并改進(jìn)樹脂注入方法是必須的。
(3)必須增加背板和框架的機(jī)械強(qiáng)度，以保護(hù)玻璃基片免遭外力-例如該太陽能電池密封組件作為商品在一段使用中所能接受的彎曲力和扭轉(zhuǎn)力。然而為滿足這一要求的途徑，不應(yīng)引起產(chǎn)品的重量和尺寸的增加。
(4)在元件和背板之間必須獲得一個(gè)高的絕緣電阻，以使太陽能電池密封組件可承受異常電壓例如雷電的沖擊，從實(shí)際考慮，耐壓強(qiáng)度最低應(yīng)是2KV。
(5)太陽能電池密封組件的結(jié)構(gòu)應(yīng)能在玻璃基片破碎的情況下，避免擴(kuò)散和逸出任何環(huán)境污染物，例如Cds和CdTe。
(6)該結(jié)構(gòu)還應(yīng)在如下方面進(jìn)行改進(jìn);即使其能夠以低成本大量生產(chǎn)并使其生產(chǎn)過程自動(dòng)化。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種新穎太陽能電池密封組件，該密封組件易于減小尺寸和重量，以低成本進(jìn)行大量生產(chǎn)，由于對(duì)元件的高度保護(hù)和可靠性，該密封組件可在嚴(yán)酷的條件下經(jīng)得住長(zhǎng)時(shí)間的使用，同時(shí)保持高的能量轉(zhuǎn)換效率。
為了達(dá)到這一目的，根據(jù)本發(fā)明所提供的太陽能電池密封組件包括一個(gè)玻璃基片，在與其受光面相反的一面制成了一個(gè)太陽能電池元件;一個(gè)背板，與玻璃基片受光面的反面相對(duì)安置，并在兩者之間留有一定的空間;一個(gè)框架，該框架在其邊緣部份與玻璃基片和背板連接;一個(gè)樹脂密封層，該層設(shè)置在背板的邊緣部份和框架的相應(yīng)部份之間以使上述空間與外界隔離;一個(gè)干燥劑層，該層置于背板上并用于吸收水份;另有將太陽能電池元件產(chǎn)生的電能導(dǎo)出的引線。
干燥劑是由一種在很寬的溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)了高吸濕能力的材料制成。這種干燥劑的一個(gè)典型例子是結(jié)晶沸石(分子篩)，它是由一種合成結(jié)晶的結(jié)晶水受熱分解而制成，該合成結(jié)晶是含水金屬鹽，表達(dá)式為M2/nO·Al2O3·XSiO2·yH2O2其中M代表金屬陽離子，n代表化合價(jià)，x，y代表系數(shù)。
適于作密封樹脂材料的樹脂，具有較強(qiáng)的粘著力以便牢固的粘結(jié)在玻璃基片和背板上，并且透濕率低。用熱熔丁基樹脂作密封樹脂時(shí)可獲得很好的效果。
背板最好由薄金屬板制成，它被加工成一個(gè)盒狀，在其底部形成用于盛干燥劑的槽，這樣在槽中形成干燥劑層。為了防止干燥劑散出，在槽的上邊覆蓋一層合成樹脂膜，膜上留有小孔，通過小孔，空間里的濕氣被引入干燥劑層并與其接觸。背板的邊緣最好彎成J型，這樣它可以很容易的與邊緣也是J型的框架連接。
引線在密封組件內(nèi)沿著密封樹脂的長(zhǎng)度灌封在密封樹脂層內(nèi)然后引到外界。有了這種結(jié)構(gòu)，從外部施加到引線上的任何拉力就不會(huì)傳到引線和太陽能電池元件之間的連接部位上。
本發(fā)明的上述以及其它目的，特征和優(yōu)點(diǎn)將通過以下適用實(shí)施方案的描述并附圖而得到理解。
圖1是用Ⅱ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體制成的一個(gè)半導(dǎo)體太陽能電池元件的截面圖;
圖2是一個(gè)常規(guī)的太陽能電池密封組件的截面圖;
圖3是圖2中所示的太陽能電池密封組件所表現(xiàn)出的轉(zhuǎn)換效率的長(zhǎng)期變化;
圖4表示典型干燥劑的吸濕能力與溫度關(guān)系的變化曲線;
圖5是根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池密封組件的一個(gè)實(shí)施方案的截面圖;
圖6是本發(fā)明的太陽能電池密封組件端部截面的放大圖，說明密封組件端部制作方式;
圖7A是本發(fā)明的太陽能電池密封組件的部份剖開的透視圖，觀察方向是從上側(cè);
圖7B是從下往上看的該太陽能電池密封組件的部份剖開透視圖，以及圖8表示裝配了根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池密封組件的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的時(shí)效變化。
以下參照顯示密封組件截面的圖5，詳細(xì)說明本發(fā)明的太陽能電池密封組件的特征。
根據(jù)第一個(gè)特征，在構(gòu)成太陽能電池元件的玻璃基片1和背板2之間形成一個(gè)空間S。另外，玻璃基片1，背板2，框架4和填充樹脂材料5通過被稱作“分子篩”的結(jié)晶沸石顆粒3結(jié)為一體。分子篩3是通過含水硅酸鋁金屬鹽的結(jié)晶水受熱分解，然后制成直徑為1-2mm顆粒而獲得，其表達(dá)式為M2/nO·Al2O3·XSiO2·yH2O(M金屬陽離子，n化合價(jià)，X，Y系數(shù))。分子篩3對(duì)水分子表現(xiàn)出很強(qiáng)的吸收力，因而能吸收通過填充樹脂層5進(jìn)入太陽能電池密封組件的水份，這樣改善了防潮性能和保護(hù)了太陽能電池元件。
圖4表示分子篩的吸水性能。分子篩是一種類似于常規(guī)使用的硅膠和活化鋁土的干燥劑。然而，與其它干燥劑相比，分子篩即使在高溫條件下仍表現(xiàn)出較高的吸水性能。這是由于以下的事實(shí)。即，由結(jié)晶水熱分解而制成的分子篩所具有的化學(xué)結(jié)構(gòu)在結(jié)晶水去除后留有空腔。該空腔的腔壁可吸收大小在3-10
之間的分子，主要是水分子，以及其它物質(zhì)如氨，硫化氫，酒精和苯。本發(fā)明的第一個(gè)特征，采用裝在密封組件內(nèi)的分子篩，不僅能吸收水份，還能吸收任何沉積在元件表面可能破壞元件特性的氣體物質(zhì)。本發(fā)明的發(fā)明人所采用的產(chǎn)品，如結(jié)晶沸石，即分子篩，是由Union Showa Kabushiki Kaisha生產(chǎn)，其商品名為3A，4A和13A。
本發(fā)明的第二個(gè)特征如下。在本發(fā)明的太陽能電池密封組件中，玻璃基片上的太陽電池元件1和背板2之間的空間沒有用合成樹脂完全充滿。即，在玻璃板的邊緣部份或說端部與背板的相應(yīng)部份之間填入類似于橡膠的具有一定彈性的合成樹脂5，以此在太陽能電池元件1和背板2之間形成一個(gè)如上所述的空間S。根據(jù)本發(fā)明，一種通常稱為“熱熔丁基橡膠”的物質(zhì)，主要含有聚異丁烯并顯示出能將基底材料(如玻璃基片和背板)粘在一起的粘著力，適合于用作類似橡膠的合成樹脂5。表1所示是由本發(fā)明的發(fā)明人測(cè)試的熱熔丁烯橡膠與典型的常規(guī)填充樹脂材料透潮性的比較。
從該表中可以看出，熱熔丁基橡膠表現(xiàn)出一種優(yōu)于常規(guī)的填充樹脂材料的性能。
由于這種較小的透濕性，甚至可通過局部的填充該充填材料的獲得與常規(guī)太陽能電池密封組件等效的防潮性。然而，本發(fā)明的第二個(gè)特征并非為了節(jié)約充填材料，而是為了使分子篩3的應(yīng)用獲得最大的效果，這一應(yīng)用構(gòu)成了第一個(gè)特征。即，對(duì)元件造成損害的潮氣和有害氣體透過充填樹脂材料進(jìn)入密封組件后，被引入上述空間并使水份和氣體被結(jié)晶沸石(而不是元件的表面)吸收掉，從而在這一空間內(nèi)維持一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的干凈的環(huán)境。結(jié)果是，由于這一吸收作用元件性能的損害被制止，使該性能可長(zhǎng)期保持。
在常規(guī)的太陽能電池密封組件中，元件和背板之間的空間被完全填滿了樹脂填充材料，由于在長(zhǎng)期使用中溫度的反復(fù)變化，結(jié)果造成反復(fù)的張力使太陽能電池元件的燒結(jié)膜易于破碎。根據(jù)本發(fā)明，這種由張力引起的破碎趨勢(shì)被顯著地制止了。
以下說明本發(fā)明的第三個(gè)特征。背板2用薄板金屬材料制成，如不銹鋼和鋁，厚度為0.2到0.5mm。板材予先用壓力機(jī)制成具有復(fù)數(shù)個(gè)用于容納結(jié)晶沸石的凹槽即槽P1的盒狀結(jié)構(gòu)。一層電氣絕緣樹脂膜6，例如厚度為50-100mm，絕緣強(qiáng)度約為30KV/mmt的聚乙烯對(duì)苯二酸酯膜(PET)用樹脂粘著劑牢固地粘著在背板與太陽能電池元件相對(duì)的表面上。這一絕緣樹脂膜6在基片上的太陽能電池元件1和金屬背板2之間提供了一個(gè)較大的絕緣強(qiáng)度，還被用作覆蓋或掩閉，以防止結(jié)晶沸石顆粒從槽P1中散落出來。
這樣，絕緣樹脂膜6在槽P1之上的部份配有小孔H，這些小孔小到足以防止結(jié)晶沸石顆粒穿過小孔而進(jìn)入空間S。在槽P1中的結(jié)晶沸石通過這些小孔吸收氣體和水份這樣保持空間S中的空氣清潔并且干燥。正像將要在以下關(guān)于本發(fā)明的第四個(gè)特征給予說明的，盒狀背板的端面由壓力機(jī)制成J形以構(gòu)成一個(gè)槽。另外，背板上將引線引出外部的部分是用壓力機(jī)制成，這將在以下聯(lián)系本發(fā)明的第五個(gè)特征給予說明。這些沖壓工件可由壓力機(jī)一次完成。
以下說明本發(fā)明的第四個(gè)特點(diǎn)。在本發(fā)明的太陽能電池密封組件中，制好的框架4是在背板和玻璃基片由熱熔丁基粘為一體之后分別與盒狀背板和載有元件的玻璃基片組裝起來?？蚣?具有外端E2，每一外端均沿背板的J形端E1彎曲并在其上嵌緊。如同背板一樣，框架4可用諸如厚度為0.3-0.5mm的鋁或不銹鋼等金屬板制成，利用壓力機(jī)可將框架4與背板2嵌緊，該壓力機(jī)采用一個(gè)扣住盒形背板的整個(gè)J形邊緣端部份的模具，如圖6中的放大圖所示。
參見圖6，標(biāo)號(hào)51表示一個(gè)下模，52表示一個(gè)上模，1表示玻璃基片，在其上制成太陽能電池元件，4表示框架，9表示熱熔丁基。當(dāng)上模52下降時(shí)，框架的端部沿上模52上槽的弧度R彎曲，以使框架的端部沿背板的端部壓緊。根據(jù)這種安排，本發(fā)明的太陽能電池密封組件，由于利用了薄而輕的金屬板的優(yōu)點(diǎn)，與常規(guī)封裝板相比，可具有較大的機(jī)械強(qiáng)度，如圖2中所示，在常規(guī)密封組件中玻璃基片，背板和框架是由充填樹脂材料粘結(jié)為一體的。
第五個(gè)特征在于使負(fù)電極(Ag-In)和正電極(Ag層)的引線7和8引出密封組件外的結(jié)構(gòu)。如前面關(guān)于第二個(gè)特征所作的說明，通過填充具有很小透潮性的熱熔丁基樹脂，將滲入的水份減至最小，根據(jù)第五個(gè)特征，引線是通過熱熔丁基樹脂層引出，從而有效地防止了水份沿引線的表面進(jìn)入密封組件。
更具體地說，如圖5所示，從電極引出的引線7和8在特定部位沿其長(zhǎng)度埋入熱熔丁基樹脂層9。9′之中，并引入由沖壓形成的用于容納熱熔丁基樹脂的另一個(gè)槽P2之中，槽P2有一在其底部加工成的開口。以下。槽P2將被稱為“端子槽”，由能夠承受室外使用的絕緣層，如聚氯乙烯，聚乙烯，硅酮樹脂等所包裹的電線10，11通過(例如)低溫焊接與引線7，8相連。然后，引線7，8通過襯套12引出背板，該襯套是予先在端子槽上制成。絕緣襯套12是由絕緣材料諸如環(huán)氧樹脂，聚酯樹脂等樹脂制成，并在引線和端子槽之間提供高的電氣絕緣。無須說明，引線7，8可直接通過絕緣襯套引出，而不必焊接電線10，11作為延伸線。
第五個(gè)特征的另一個(gè)要點(diǎn)如下。即，參見圖5，一個(gè)厚度為50-100μm，用具有很小的透濕性和高電氣絕緣的材料如PET或聚酰亞胺樹脂制成的絕緣膜14通過中間的熱熔丁基樹脂層覆蓋在背板的上表面，其覆蓋的方式，使得從形成太陽能電池元件的玻璃基片的同一側(cè)看，足以覆蓋整個(gè)端子槽區(qū)。這一絕緣膜14與熱熔丁基樹脂配合，有效地防止了通過端子槽進(jìn)入的水份。正象前面已說明的覆蓋在背板上的絕緣板的情況一樣，這一絕緣膜在背板和太陽能電池元件之間提供了高的電氣絕緣并有助于形成一定的空間S。
將引線引出背板之后，再次在端子槽P2填入熱熔丁基樹脂，并用與背板相同材料制成的蓋板13封上端子槽的開口，用合成樹脂粘著劑如環(huán)氧樹脂粘牢。端子槽P2內(nèi)的空間并不直接與太陽能電池元件的表面連通。另外，其中延伸出的引線已由熱熔丁基樹脂固定。因此，端子槽P2中的空間可用合成樹脂如液態(tài)聚合硬化型環(huán)氧樹脂，聚氨脂等類似物填充。通過這種填充，引出背板的引線基部得到加強(qiáng)，這樣即使引線受到很強(qiáng)的外力牽拉，這一外力由基部承擔(dān)并且不會(huì)傳到由Ag糊劑將引線與太陽能電池元件連接的部份。
本發(fā)明的第六個(gè)特征如下。當(dāng)太陽能電池元件萬一被跌落或被風(fēng)吹來的小石子擊中時(shí)，有把玻璃基片打碎的危險(xiǎn)。在這種情況下，含有重金屬元素如Cds和CdTe的燒結(jié)膜即被散出。如果散落的重金屬元素未被適當(dāng)?shù)氖占饋恚瑫?huì)造成污染。破碎的玻璃片本身也可造成傷害。為了避免這一問題，按照第五個(gè)特征，如圖5所示，一層厚度為50-100μm由透明合成樹脂制成的保護(hù)膜15用適當(dāng)?shù)臉渲辰Y(jié)劑粘在玻璃基片的入射面上。保護(hù)膜15所采用的樹脂材料具有高透光性和很好的氣候防護(hù)特性因而它不會(huì)由于陽光中紫外線成份的照射而變脆或變黃。這種合成樹脂例如是硅樹脂，聚砜，聚酯等等。這一保護(hù)膜有效地防止了太陽能電池的玻璃和其它材料的散落，即使是在玻璃基片由某種原因而破碎的情況下也如此。為了確認(rèn)保護(hù)膜15的這種效果，本發(fā)明人進(jìn)行了以下試驗(yàn)使一個(gè)直徑為30mm的鋼球落在其玻璃基片上粘有70μm厚的聚酯保護(hù)膜的太陽能電池封裝組件上。結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，盡管玻璃基片被打碎，卻避免了玻璃碎片的散落，因此肯定了該保護(hù)膜的保護(hù)功能。
至此，已對(duì)本發(fā)明的基本特征均作了說明。由本發(fā)明的發(fā)明人制成的本發(fā)明的太陽能電池密封結(jié)構(gòu)的一個(gè)具體的實(shí)施方案中包括了上述的全部特征。
圖7A是在該實(shí)施方案中從陽光入射一側(cè)觀察的示意性透視圖，而圖7B則是從相反的一側(cè)觀察的透視圖。該實(shí)施方案所采用的基本部件與圖5中所示的基本配置部件相同。因此，其功能也相同。即，在圖7A和7B中，標(biāo)號(hào)1表示玻璃基片，在其上制成了用平面圖示的太陽能電池元件C，2表示一個(gè)盒狀背板，E1表示背板的J形端部，3表示裝在背板上形成的槽P1中的結(jié)晶沸石，4表示框架，E2表示框架的端部，5表示填入背板的J形部?jī)?nèi)的熱熔丁基，6表示一層電氣絕緣樹脂膜，該膜覆蓋在背板上，其覆蓋方式是在太陽能電池元件的表面和背板之間提供電氣絕緣，同時(shí)用于覆蓋裝入槽內(nèi)的結(jié)晶沸石。數(shù)字7表示引線，9表示熱熔丁基層，其中包埋了引線7，10和11表示在端子槽P2中通過焊接與引線7和8(圖中只標(biāo)出7)的端點(diǎn)連接的連線。數(shù)字12表示一個(gè)絕緣襯套，13表示填充了熱熔丁基(圖7B中未表示)之后槽上的蓋板，14表示一個(gè)絕緣層(樹脂膜)，該層用于防止水份通過端子槽進(jìn)入密封組件并產(chǎn)生與絕緣樹脂膜6相同的效果。數(shù)字15表示覆蓋在玻璃基片的光線入射面上的一層透明保護(hù)膜，以便在玻璃破碎時(shí)防止玻璃的散落。
由本發(fā)明的發(fā)明人制成的太陽能電池密封組件具有以上說明的結(jié)構(gòu)。在其上形成太陽能電池元件的玻璃基片可為邊長(zhǎng)為300mm的正方形，厚度為3mm。以該基片制成的太陽能電池密封組件的最終尺寸可為邊長(zhǎng)為310mm的正方形，厚度為10mm并且重量約1Kg。這樣，根據(jù)本發(fā)明，有可能生產(chǎn)出較薄和較輕的太陽能電池密封組件。
由于綜合了以上各特征，該太陽能電池密封組件可呈現(xiàn)的總的優(yōu)點(diǎn)，概括如下(1)圖8表示由于裝填結(jié)晶沸石而產(chǎn)生的顯著效果。由溫度為80-85℃濕度為90-95%RH的條件下進(jìn)行的加速壽命試驗(yàn)的結(jié)果可知，本發(fā)明的太陽能電池密封組件在高溫和高濕環(huán)境中表現(xiàn)出極小的特性變化，并在長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)保持良好的特性。這一顯著效果是由于填入熱熔丁基樹脂和在密封組件內(nèi)留有空間而產(chǎn)生的多種優(yōu)點(diǎn)。用一件沒有充入結(jié)晶沸石的試驗(yàn)品在高溫和高濕的環(huán)境下進(jìn)行了一次試驗(yàn)。即使這樣一件試驗(yàn)品也顯示了比常規(guī)太陽能電池密封組件更高的穩(wěn)定性能。在圖8中，曲線(a)表示填充了結(jié)晶沸石的整個(gè)產(chǎn)品所表現(xiàn)出的特性，而曲線(b)表示未填充結(jié)晶沸石的試驗(yàn)產(chǎn)品的特性。
(2)由于熱熔丁基樹脂的粘著力大，使其在很寬的實(shí)用溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)了良好的粘力和彈性。因此，當(dāng)它被粘在具有不同熱膨脹系統(tǒng)的材料如玻璃基片，金屬背板或框架上時(shí)，它有效地抵消了由溫度變化引起的機(jī)械應(yīng)變。另外，熱熔丁基樹脂表現(xiàn)出很低的透濕性，這樣不必在密封組件內(nèi)的整個(gè)空間中充填上熱熔丁基樹脂。這就顯著地節(jié)約了制造成本。另外，在填充熱熔丁基樹脂的過程中無須特殊的硬化處理，這使本發(fā)明的太陽能電池密封組件易于進(jìn)行大批量生產(chǎn)。
(3)背板為盒狀并經(jīng)與玻璃片嵌塞于框架而結(jié)為一體。使用薄金屬板如鋁板或不銹鋼板做背板和框架，能夠得到具有高機(jī)械強(qiáng)度及輕小重量的太陽能電池密封組件。該底板雖然是由薄金屬板制成，但因借助壓力機(jī)制成的J形彎曲緣和凹槽。使其對(duì)一般稱為“工件硬化”現(xiàn)象所引起的扭曲和彎曲仍表現(xiàn)出很大的承受力，同一結(jié)構(gòu)也適用于框架。由這種背板和框架與玻璃基片結(jié)為一體而構(gòu)成的密封組件結(jié)構(gòu)完全不同于常規(guī)的處置，后者的玻璃基片和底板僅利用合成樹脂結(jié)為一體。
(4)盡管背板材料采用的是金屬材料，但通過具有高電氣絕緣性能并覆蓋在背板內(nèi)表面的樹脂膜以及在太陽電池元件的表面和背板之間保留的空間內(nèi)的樹脂膜的共同作用。而獲得了足夠高的電氣絕緣性能以及大的電涌絕緣強(qiáng)度。
(5)引線在引出密封組件之前被部份地包埋在熱熔丁基樹脂層之中，這樣有效地防止了所不希望的水份沿引線表面滲入。引線在引出時(shí)穿過絕緣襯套，它也防止了水份進(jìn)入密封組件，并對(duì)可能施加給引線的任何拉力提供足夠高的對(duì)拉力。
(6)采用了覆蓋在玻璃基片的光線接收面上并具有較大透光性的合成樹脂膜的密封結(jié)構(gòu)可在無論何種原因引起玻璃基片碎時(shí)，防止重金屬元素的散落，這樣避免了由重金屬元素散出而引起的污染。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由網(wǎng)板印刷和Ⅱ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體的燒結(jié)可獲得具有較大面積并易于大量生產(chǎn)的太陽電池密封組件，這就符合了當(dāng)前對(duì)太陽電池的需求。
雖然本發(fā)明已對(duì)根據(jù)由Ⅱ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體制成的太陽電池密封組件作了說明，但很顯然，對(duì)于那些同行業(yè)內(nèi)的熟練人員來說，本發(fā)明也可用其它類型的半導(dǎo)體元件，例如單晶，多晶和非晶態(tài)的Ⅳ族或Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體等元件制成。
權(quán)利要求
1.一個(gè)太陽能電池密封組件包括一個(gè)玻璃基片，該基片具有一個(gè)在其光線接收面的反面上形成的太陽能電池元件；一個(gè)背板，該背板與上述玻璃基片光線接收面的反面相對(duì)安裝并在其間保留一個(gè)空間；一個(gè)框架，該框架在其邊緣部分與上述玻璃基片和上述背板連接；一個(gè)樹脂密封層，該密封層置于上述背板的邊緣部分和上述框架的相應(yīng)部分之間以實(shí)現(xiàn)上述空間與外界的隔離；一個(gè)干燥劑層，該干燥劑層置于上述背板內(nèi)用于吸收水分；以及將上述太陽能電池元件中產(chǎn)生的電能引出的引線。
2.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1的太陽能電池密封組件，其中所述干燥劑層是結(jié)晶沸石，該結(jié)晶沸石是通過含水金屬鹽結(jié)晶水的熱分解而制成，該金屬鹽的表達(dá)式為M2/nO·Al2O3·xSiO2·yH2O，其中M代表一個(gè)金屬陽離子，n代表化合鍵，x，y代表系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1的太陽能電池密封組件，其中所述密封樹脂層主要由聚異丁烯組成的熱熔丁基樹脂構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1的太陽能電池密封組件，其中所述背板上制有填入上述干燥劑的凹槽。
5.根據(jù)權(quán)項(xiàng)4的太陽能電池密封組件，其中所述凹槽上覆蓋了一層合成樹脂膜以防止所述干燥劑進(jìn)入上述空間，所述合成樹脂膜上留有小孔，通過這些小孔使所述空間內(nèi)的水分被吸入上述干燥劑層。
6.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1的太陽能電池密封組件，其中所述背板具有其邊緣端形成丁形的一個(gè)盒狀結(jié)構(gòu)，并且其中一層電氣絕緣合成樹脂膜由適當(dāng)?shù)恼持绞秸持谏鲜霰嘲迮c所述太陽能電池元件相對(duì)的表面上，由此加強(qiáng)上述背板和所述太陽能電池元件之間的電涌絕緣強(qiáng)度。
7.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1的太陽能電池密封組件，其中所述背板上形成了一個(gè)端子槽并具有一層較小透濕性的電氣絕緣合成樹脂膜置于上述端子槽之上，所述絕緣膜和所述背板之間的空間填入一層密封材料，所述引線沿其長(zhǎng)度至少有一部分包埋在該層密封材料中然后引出到外界。
8.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1的太陽能電池密封組件，進(jìn)一步包括覆蓋在上述玻璃基片的光線接收面上的一層透明合成樹脂保護(hù)膜。
9.一個(gè)太陽能電池密封組件包括一個(gè)玻璃基片，該基片具有一個(gè)在其光線接收面的反面上形成的太陽能電池元件，該太陽能電池元件是由Ⅱ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體制成;一個(gè)金屬背板，該金屬背板與上述玻璃基片光線接收面的反面相對(duì)安裝并在其間保留一個(gè)空間;一個(gè)金屬框架，該金屬框架在其邊緣部分與上述玻璃基片和上述背板連接;一個(gè)樹脂密封層，該密封層置于上述背板的邊緣部分和上述框架的相應(yīng)部分之間以實(shí)現(xiàn)上述空間與外界的隔離;一個(gè)干燥劑層，該干燥劑層置于上述背板內(nèi)用于吸收水分;以及將上述太陽能電池元件中產(chǎn)生的電能引出的引線。
10.根據(jù)權(quán)項(xiàng)9的太陽能電池密封組件，其中所述干燥劑層是結(jié)晶沸石，該結(jié)晶沸石是通過含水金屬鹽結(jié)晶水的熱分解而制成，該金屬鹽的表達(dá)式為M2/nO·Al2O3·xSiO2·yH2O，其中M代表一個(gè)金屬陽離子，n代表化合鍵，x，y代表系數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)項(xiàng)9的太陽能電池密封組件，其中所述密封樹脂層主要由聚異丁烯組成的熱熔丁基樹脂構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)項(xiàng)9的太陽能電池密封組件，其中所述背板上制有填入上述干燥劑的凹槽。
13.根據(jù)權(quán)項(xiàng)12的太陽能電池密封組件，其中所述凹槽上覆蓋了一層合成樹脂膜以防止所述干燥劑進(jìn)入所述空間，所述合成樹脂膜上留有小孔，通過這些小孔所述空間內(nèi)的水分被吸入所述干燥劑層。
14.根據(jù)權(quán)項(xiàng)9的太陽能電池密封組件，其中所述背板具有其邊緣形成J形的一個(gè)盒狀結(jié)構(gòu)，并且其中一層電絕緣合成樹脂膜由適當(dāng)?shù)恼持质秸持谒霰嘲迮c所述太陽能電池元件相對(duì)的表面上，由此加強(qiáng)所述背板和所述太陽能電池元件之間的電涌絕緣強(qiáng)度。
15.根據(jù)權(quán)項(xiàng)9的太陽能電池密封組件，其中所述背板上形成了一個(gè)端子槽并將一層具有較小透濕性的電絕緣合成樹脂膜被置于上述端子槽之上，所述絕緣膜和所述背板之間的空間填入一層密封材料，所述引線沿其長(zhǎng)度至少有一部分包埋在該層密封材料之中然后引出到外界。
16.根據(jù)權(quán)項(xiàng)9的太陽能電池密封組件，進(jìn)一步包括覆蓋在所述玻璃基片的光線接收面上的一層透明合成樹脂保護(hù)膜。
專利摘要
本發(fā)明為一太陽能電池密封組件，包括在其一面上形成由Ⅱ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的太陽電池元件的玻璃基片；與該電池元件相對(duì)安裝并在其間留有一空間的金屬背板；周邊部分與玻璃基片和背板相連的金屬框架；背板和框架相應(yīng)部分之間有一熱熔丁基樹脂密封層使該空間與外界隔絕；背板上成型的槽內(nèi)裝有一層干燥劑如晶狀沸石，以吸收水份；以及將電池元件產(chǎn)生的電能輸出的引線，該引線通過一樹脂密封層引出以避免潮氣沿其表面進(jìn)入密封組件。
文檔編號(hào)H01L31/04GK85102909SQ85102909
公開日1986年7月16日 申請(qǐng)日期1985年4月18日
發(fā)明者大井戶彥文, 林祥剛, 山本稔, 村田淳 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan