用于抑制太陽(yáng)能電池劣化的涂布液和其薄膜、以及抑制太陽(yáng)能電池劣化的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明為設(shè)及太陽(yáng)能電池的保護(hù)的發(fā)明。更詳細(xì)說(shuō)來(lái)，為設(shè)及對(duì)各種太陽(yáng)能電池 的玻璃蓋片進(jìn)行涂布處理的簡(jiǎn)便且廉價(jià)的方法，尤其為防止被稱(chēng)之為PID的性能降低的方 法，W及用于運(yùn)些方法的涂布液和由該涂布液所形成的薄膜的發(fā)明。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著可再生能源的利用的增加，太陽(yáng)能電池的利用也在增加著。但是最近，尤其是 在溫度/濕度苛刻的條件下驅(qū)動(dòng)的太陽(yáng)能電池中，由于發(fā)生被稱(chēng)之為PID(Potential Induced Degradation)現(xiàn)象進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)電能力顯著下降之事已被判明。雖其原因尚未明 確，但有人提出其原因?yàn)椴Ａw片中的化離子擴(kuò)散于內(nèi)部，進(jìn)而妨礙電池（電池）的電荷移 動(dòng)所致(非專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。
[0003] 由于原因不明，因而尚無(wú)有效的對(duì)策。本領(lǐng)域的技術(shù)人員雖開(kāi)始進(jìn)行著例如替換 電池的密封劑，或?qū)﹄姵刈陨磉M(jìn)行保護(hù)涂布等的各種研究，但由于所有的太陽(yáng)能電池的主 要材料都已既定，不易更換，且考慮到由于需追加制造程序進(jìn)而導(dǎo)致成本增加，因此，基本 上處于對(duì)該P(yáng)ID尚無(wú)有效的對(duì)策手段的現(xiàn)狀。況且，現(xiàn)有的對(duì)已設(shè)置的太陽(yáng)能電池的對(duì)策， 由于內(nèi)部材料不能更換，因此也基本不能解決PID的問(wèn)題。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0006] 非專(zhuān)利文獻(xiàn)1:太陽(yáng)能電池專(zhuān)業(yè)雜志"PVeye"Vis On Press Co. ,Ltd.發(fā)行2012年 12月號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 發(fā)明要解決的問(wèn)題
[000引因此，鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于，在不變更太陽(yáng)能電池材料的條件下能夠 防止太陽(yáng)能電池的發(fā)電能力的降低。
[0009] 用于解決問(wèn)題的方案
[0010] 本發(fā)明者們通過(guò)反復(fù)深入研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn):通過(guò)在太陽(yáng)能電池的玻璃蓋片的表面 或背面形成在常溫~120°C左右容易固化的金屬氧化物的薄膜，能夠提高玻璃蓋片表面的 絕緣性，抑制漏泄電流，防止由于PID所導(dǎo)致的發(fā)電效率的降低。
[00川另外，尤其是已判明在已涂布在太陽(yáng)能電池自身的表面時(shí)，對(duì)抑制電池的性能降 低也表現(xiàn)出一定的效果。運(yùn)些預(yù)示著對(duì)于已施工完了的太陽(yáng)能電池，也能夠作為對(duì)策發(fā)揮 作用。從保護(hù)現(xiàn)有的太陽(yáng)能電池的角度來(lái)看，則具有重大的意義。
[0012] 目P，本發(fā)明為提供W下發(fā)明的發(fā)明。
[0013] 本發(fā)明第一，提供一種用于抑制太陽(yáng)能電池劣化的涂布液，其包括選自娃、侶、錯(cuò)、 錫W及鋒中的至少一種金屬的化合物的水溶液、或該金屬的氧化物的微粒分散液，W換算 成金屬氧化物計(jì)，該水溶液和該微粒分散液分別含有該化合物或該氧化物0.01~10質(zhì) 量％，并且，在該微粒分散液中，平均初級(jí)粒徑為50nmW下的微粒W分散粒徑（D50)低于 IOOnm的狀態(tài)分散。
[0014] 本發(fā)明第二，提供一種用于抑制太陽(yáng)能電池劣化的薄膜，其由所述涂布液所形成， 且包括選自娃、侶、錯(cuò)、錫W及鋒中的至少一種金屬的氧化物，所述薄膜的厚度為10~ TOOnm。
[0015] 本發(fā)明第=，提供一種抑制太陽(yáng)能電池劣化的方法，其特征在于，將所述涂布液涂 布在太陽(yáng)能電池的玻璃蓋片的表面或背面上形成涂膜，并將所形成的涂膜在常溫~200°C 的溫度下進(jìn)行干燥固化，進(jìn)而形成薄膜。
[0016] 本發(fā)明第四，提供一種劣化得到抑制的太陽(yáng)能電池，其具有將所述涂布液涂布在 太陽(yáng)能電池的玻璃蓋片的表面或背面上而形成的厚度為10~700nm的薄膜。
[0017] 發(fā)明的效果
[0018] 依據(jù)本發(fā)明，能夠用對(duì)太陽(yáng)能電池的玻璃蓋片形成金屬無(wú)機(jī)氧化物薄膜運(yùn)樣的簡(jiǎn) 便且廉價(jià)的方法，防止因 PID導(dǎo)致的各種太陽(yáng)能電池板的性能降低。
【具體實(shí)施方式】
[0019] [太陽(yáng)能電池]
[0020] 本方法所能適用的太陽(yáng)能電池的種類(lèi)無(wú)特別地限制，其只要是在表面具備有玻璃 蓋片的太陽(yáng)能電池即可。但優(yōu)選為W玻璃蓋片/密封片/電池/密封片/太陽(yáng)能電池背板的順 序進(jìn)行疊層的太陽(yáng)能電池。
[0021] [金屬無(wú)機(jī)氧化物薄膜的形成]
[0022] 得W使用于薄膜形成的金屬氧化物的涂布液，只要能滿(mǎn)足W下條件皆可適宜使 用。
[0023] 即為，在涂布后得W形成金屬無(wú)機(jī)氧化物薄膜的水溶性金屬化合物的水溶液，或 金屬氧化物的微粒分散液。
[0024] 作為W上金屬種類(lèi)可選擇娃、侶、錯(cuò)、錫、鋒等。
[0025] 作為W上金屬化合物的水溶液，可例舉W上金屬種類(lèi)的水溶性化合物的水溶液。 具體說(shuō)來(lái)，可例舉為Si化前體的水溶性娃酸鹽液(水溶性娃酸鹽的水溶液）、作為Al2〇3前體 的氯化侶水溶液、為Zr化前體的(NH4) 2Zr0 (C〇3) 2水溶液、作為化0前體的醋酸鋒水和物。
[0026] 作為W上金屬氧化物的微粒分散液，為W上金屬種類(lèi)的氧化物微粒分散在優(yōu)選為 水的溶劑中而成的分散液，所述氧化物微粒的平均初級(jí)粒徑為50nmW下、優(yōu)選為30nmW下， 使用粒子的分散粒徑小于D50 = 100nm、優(yōu)選為小于70nm、更優(yōu)選為50nmW下的分散液。
[0027] 在此，分散粒徑中的"D50"是指例如使用日機(jī)裝株式會(huì)社制造的化no化ac UPA-UZ152系列等通過(guò)采用激光的動(dòng)態(tài)光散射法所測(cè)定的體積標(biāo)準(zhǔn)的50%累積分布徑。若為D50 大于IOOnm的粒子，則在形成后的薄膜中空隙多，進(jìn)而薄膜的密度低，因此阻止所述化離子 擴(kuò)散的力減弱，也就得不到抑制發(fā)電能力降低的效果。
[0028] 所述平均初級(jí)粒徑是指使用透射電子顯微鏡（例如株式會(huì)社日立高科技制造護(hù) 9500) W150，000左右的倍率(每粒粒子都能夠確認(rèn))測(cè)定粒子大小，并且W同樣的方法對(duì)其 它任意20處視野進(jìn)行測(cè)定而得到的平均值。
[0029] 具體說(shuō)來(lái)，可例舉為，作為Si化微粒分散粒徑為I~50nm的膠體二氧化娃;具有平 均初級(jí)粒徑為50nmW下的粒子W分散粒徑小于IOOnm的狀態(tài)分散著的粒子物性的氧化侶微 粒分散液、氧化錯(cuò)微粒分散液、氧化錫微粒分散液W及氧化鋒微粒分散液。
[0030] [涂布液的形態(tài)]
[0031] 作為所述涂布液，其為含有上述金屬化合物或者金屬氧化物微粒的液體。適宜使 用的涂布液為W換算為金屬氧化物計(jì)含有所述金屬化合物或者金屬氧化物0.01質(zhì)量％~ 10質(zhì)量％左右、優(yōu)選為0.1質(zhì)量％~5質(zhì)量％的質(zhì)量的涂布液。若濃度過(guò)低，則所得到的薄膜 過(guò)薄;若濃度過(guò)高，則所得到的薄膜過(guò)厚，導(dǎo)致膜破裂，都得不到絕緣效果。
[0032] [薄膜的形成]
[0033] 可使用W往周知的任何方法將上述涂布液涂布在太陽(yáng)能電池的玻璃蓋片上。具體 說(shuō)來(lái)，可利用浸涂法、旋涂法、噴涂法、流涂、刷涂、浸潰法、滾壓法、拉絲錠涂布法、模具涂層 法、絲網(wǎng)印刷法、凹版印刷法、噴墨法等將涂膜形成在玻璃蓋片上。上述涂布液雖可涂布在 太陽(yáng)能電池的玻璃蓋片的表(正)面和/或背面，但涂布于玻璃蓋片背面的效果更佳。另外， 也可直接涂布在太陽(yáng)能電池的表面。
[0034] 為了將上述玻璃蓋片上的上述涂膜干燥固化且形成薄膜，其優(yōu)選為在常溫~200 °C的溫度范圍內(nèi)處理1~120分鐘。特別優(yōu)選為在常溫~120°C的范圍內(nèi)處理5~60分鐘。干 燥固化溫度過(guò)低或干燥固化時(shí)間過(guò)短都有可能導(dǎo)致固化不良。而干燥固化溫度過(guò)高或干燥 固化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則Na離子由于熱擴(kuò)散而滲出，有可能導(dǎo)致該薄膜的絕緣機(jī)能降低。
[0035] 所形成的薄膜厚度，其優(yōu)選為在10~700皿之間，更為優(yōu)選為在20~500皿之間，特 別優(yōu)選為在50~300nm之間。若該薄膜過(guò)薄，則有可能不能發(fā)揮絕緣效果。另外，或過(guò)厚，貝U 有可能發(fā)生破裂，同樣也有可能不能發(fā)揮絕緣效果。
[0036] 本發(fā)明的薄膜，優(yōu)選于薄膜形成前后的玻璃蓋片的總透光率的減少量(A)為5% W下，且霧度值的增量(A)為2% W下。
[0037] 于薄膜形成后的總透光率的變化(A)若降低超過(guò)10%，則透明性降低，進(jìn)而能夠 到達(dá)太陽(yáng)能電池的光減少，因此，導(dǎo)致發(fā)電效率降低。于薄膜形成后的霧度值若上升超過(guò) 2%，則于膜處產(chǎn)生渾濁，進(jìn)而由于光散射能夠到達(dá)太陽(yáng)能電池的光減少，也會(huì)導(dǎo)致發(fā)電效 率降低。
[003引【實(shí)施例】
[0039] W下，通過(guò)實(shí)施例和比較例對(duì)本發(fā)明加 W具體的說(shuō)明。但本發(fā)明不限于W下實(shí)施 例。
[0040] [實(shí)施例1~37、比較例1~2]
[0041] 在所有的例中，作為涂布液，皆使用了將W下薄膜形成用涂布材料調(diào)整為總固體 含量（W金屬氧化物換算)濃度為1質(zhì)量％的水溶液或水分散液。通過(guò)浸涂法將各涂布液涂 布在W下太陽(yáng)能電池試驗(yàn)?zāi)K的玻璃蓋片的表面或背面，且在80°C條件下干燥固化15分 鐘，進(jìn)而將表