專利名稱：用于太陽能面板構件的導熱材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及為了改進的效率、更高的功率輸出和/或降低的操作溫度而在太陽能 面板和太陽能模塊中使用具有更高導熱率的材料。
背景技術：
常規的光電收集器或者太陽能器件通常包括被設置在玻璃襯底和背部電絕緣材 料之間的多個太陽能電池。使用密封劑將玻璃襯底、太陽能電池和背部電絕緣材料結合到 一起。常規的太陽能器件為了層壓而利用未填充的密封劑。通常，太陽能器件對于每一另外的1攝氏度的操作溫度損失大約0. 4%到約0. 5% 的功率。通常，太陽能器件被設置在充分直射的陽光下，由于太陽能輻射的轉換和吸收的低 效性，所述太陽能器件在高于它們的周圍溫度的溫度下操作。不期望地，太陽能器件的這些 增加的操作溫度會顯著地降低電力輸出。需要并且期望一種太陽能器件，通過經由背部或者底部材料傳導和/或耗散溫度 和/或熱而降低太陽能器件的操作溫度，該太陽能器件以更高的功率輸出和/或更高的效 率來操作。
發明內容
本發明的一個方面是通過經由和/或通過背部或者底部材料和/或層向周圍環境 轉移熱而在太陽能面板和太陽能模塊中使用具有更高導熱率的材料和/或包裝以實現更 高的功率輸出、改進的效率和/或降低的操作溫度。在維持足夠的介電性質以實現可靠的 操作時，需要具有比常規材料更高的導熱率的、在太陽能面板中使用的密封劑和/或背板。利用一種包括密封劑聚合材料和密封劑填充材料的用于光電池或者半導體的密 封劑來至少部分地實現了本發明的這些和其他方面，其中該密封劑具有大約至少0. 26瓦 特/米/開的導熱率和在60赫茲下測量的大約至少2. 0的介電常數。本發明還包括一種帶有背板聚合材料和背板填充材料的光電池或者半導體背板， 其中該背板具有在60赫茲下測量的大約至少2. 0的介電常數和比純凈形式的背板聚合材 料更高的導熱率。本發明進一步包括一種帶有前層和至少一個光電池以及密封劑的太陽能面板，其 中相對于該至少一個光電池的前側設置該前層，該密封劑接觸該至少一個光電池的后側的 至少一部分并且被至少部分地設置在該至少一個光電池和背板之間。該密封劑包括第一聚 合材料和第一導熱填充材料，從而該密封劑具有大約至少0. 26瓦特/米/開的導熱率和在 60赫茲下測量的大約至少2. 0的介電常數。
本發明進一步包括一種用于制造太陽能面板的方法，包括以下步驟提供前層，將 密封劑材料的第一板設置在前層的至少一部分之上，將至少一個光電池設置在密封劑材料 的第一板之上，將密封劑材料的第二板設置在該至少一個光電池之上。該密封劑材料的第 二板包括第一聚合材料和第一填充材料，并且該密封劑材料的第二板具有大約至少0. 26 瓦特/米/開的導熱率和在60赫茲下測量的大約至少2. 0的介電常數。該方法還包括將背板設置在密封劑材料的第二板之上的步驟。該背板包括第二聚 合材料和第二填充材料，該背板具有大約至少2. 0的介電常數和比純凈形式的第二聚合材 料更高的導熱率。該方法還包括在足夠的時間和足夠的溫度下層壓太陽能面板以實現第一 板和/或第二板的充分交聯的步驟。
結合附圖根據以下詳細說明更好地理解本發明的以上和其他特征和方面，其中圖1是根據一個實施方案的太陽能面板的橫截面分解概略圖；圖2是根據一個實施方案的導熱率的曲線圖；圖3是根據一個實施方案的氣體滲透性的曲線圖；圖4是根據一個實施方案在基準面板和帶有經填充的密封劑的面板之間的溫差 的曲線圖；圖5是根據一個實施方案在基準面板和帶有經填充的密封劑的面板之間的溫差 的曲線圖；圖6是根據一個實施方案在基準面板和帶有經填充的密封劑的面板之間的溫差 和功率差的曲線圖；以及圖7是根據一個實施方案在基準面板和帶有經填充的密封劑的面板之間的溫差 和功率差的曲線圖。
具體實施例方式如在這里所使用地，術語“密封劑”一般性地而非限制性地包括如下化合物或者材 料，其用于層壓、附著、鄰接、膠接、密封、鉚接和/或接合半導體、太陽能面板、太陽能模塊、 太陽能陣列和/或任何其他適當的組件的構件的至少一部分。如在這里所使用地，術語“背板”一般性地而非限制性地包括如下化合物或者材 料，其用于在半導體、太陽能面板、太陽能模塊、太陽能陣列和/或任何其他適當的組件的、 與太陽面向側相對的一側上的層或者蓋的至少一部分。期望地，背板具有介電性質，例如以 防止短路和/或允許裝置的可靠操作。如在這里所使用地，術語“導熱率” 一般性地而非限制性地包括傳導和/或轉移熱 或者熱能的材料性質。導熱率通常具有瓦特/米/開或者有時被稱作瓦特/米_開或者w/ mXK的單位。根據某些實施方案，在30攝氏度下在從0. 1瓦特/米/開到60瓦特/米/ 開的范圍中的導熱率是根據ASTM E1530-04 “用于利用保護熱流計技術評估對于材料熱傳 輸的阻力的標準測試方法(Standard Test Method for Evaluating the Resistance to Thermal Transmission of Materials by the Guarded Heat Flow meter Technique)”來 測量的。根據其他實施方案，導熱率是在室溫、環境溫度、太陽能面板操作溫度、大約23攝氏度和/或任何其他適當的溫度下測量的。材料的導熱率直接地影響材料轉移或者耗散熱 能的能力，例如導熱率的增加產生熱轉移的增加。如在這里所使用地，術語“介電常數”或者有時被稱作“相對靜態電容率”、“相對介 電常數”和/或“靜態介電常數”一般性地而非限制性地包括在給定狀態下集中靜電通量線 的材料性質。介電常數是無量綱數或者無單位的數。根據特定實施方案，介電常數是根據 在ASTM D150-98 “用于固體電絕緣的AC損失特性和電容率(介電常數)的標準測試方法 (Standard Test Methods for AC Loss Characteristics and Permittivity(Dielectric constant)of Solid Electrical Insulation) ” 中描述的方法來測量的。如在這里所使用地，術語“D50”粒子尺寸包括中徑，其中50%的數量由大于所述 D50的顆粒構成，并且50%的數量由小于所述D50數值的顆粒構成。如在這里所使用地，術語“熱擴散率”，有時被稱作“ a ”，是以平方米/秒為單位測 量的，并且是利用以下等式來計算的
權利要求
1.一種用于光電池或者半導體的密封劑，所述密封劑包含 聚合材料；以及填充材料；其中所述密封劑具有大約至少0. 26瓦特/米/開的導熱率和在60赫茲下測量的大約 至少2.0的介電常數。
2.根據權利要求1所述的密封劑，其中所述聚合材料選自乙烯乙酸乙烯酯、聚氨酯、有 機硅聚合物、聚丙烯、聚乙烯離聚物及它們的組合。
3.根據權利要求1所述的密封劑，其中所述聚合材料包含乙烯和乙酸乙烯酯的共聚 物，所述乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物包含約4重量％到約90重量％的乙酸乙烯酯。
4.根據權利要求1所述的密封劑，其中所述填充材料包含玻璃纖維。
5.根據權利要求1所述的密封劑，其中所述密封劑包含約0.1體積％到約30體積％的 填充材料。
6.根據權利要求1所述的密封劑，還包含至少一種硅烷偶聯劑，所述至少一種硅烷偶 聯劑用于在聚合材料中分散填充材料或者促進所述密封劑粘附到光電池或者半導體的其 他材料。
7.根據權利要求6所述的密封劑，其中所述至少一種硅烷偶聯劑包含 選自氨基、環氧基、苯基、乙烯基、烷基中的第一反應類型；以及 選自甲氧基反應基、乙氧基反應基及它們的組合中的第二反應類型。
8.根據權利要求1所述的密封劑，其中所述填充材料選自氮化鋁、碳酸鈣、硅酸鈣、滑 石、重晶石、粘土、氧化鈦、磁鐵礦、氧化鋁、二氧化硅、氮化硼、碳化硅及它們的組合。
9.根據權利要求1所述的密封劑，其中所述填充材料具有約0.001微米到約1000微米 的平均粒子尺寸。
10.根據權利要求1所述的密封劑，其中所述密封劑形成用于另外處理的小球。
11.根據權利要求1所述的密封劑，其中所述密封劑形成板或者膜。
12.根據權利要求1所述的密封劑，其中所述填充材料具有等于或者大于約1的長寬比。
13.根據權利要求1所述的密封劑，其中所述填充材料具有至少約5的長寬比。
14.根據權利要求1所述的密封劑，其中所述聚合材料包含化學交聯劑。
15.根據權利要求1所述的密封劑，其中所述密封劑具有至少1.3X10—7平方米/秒的 熱擴散率。
16.根據權利要求1所述的密封劑，其中所述導熱率是在30攝氏度下測量的。
17.一種光電池或者半導體的背板，所述背板包含 聚合材料；以及填充材料；其中所述背板具有在60赫茲下測量的大約至少2. 0的介電常數和比純凈形式的聚合 材料更高的導熱率。
18.根據權利要求17所述的背板，其中所述聚合材料選自聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二 醇酯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯及它們的組合。
19.根據權利要求17所述的背板，還包含另外的層壓層，所述另外的層壓層包括聚酯、鋁、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯及它們的組合。
20.根據權利要求17所述的背板，其中所述背板包含多層材料，所述多層材料選自聚 氟乙烯-聚酯-聚氟乙烯、聚氟乙烯-鋁-聚氟乙烯、聚氟乙烯-鋁-聚酯、聚丙烯、聚對苯 二甲酸乙二醇酯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯及它們的組合。
21.根據權利要求17所述的背板，其中所述填充材料選自碳酸鈣、硅酸鈣、滑石、重晶 石、粘土、金紅石氧化鈦、銳鈦礦氧化鈦、磁鐵礦、氧化鋁、二氧化硅、氮化鋁、氮化硼、碳化硅 及它們的組合。
22.—種太陽能面板，包含前層和至少一個光電池，所述面板包含 前層，所述前層相對于所述至少一個光電池的前側來設置；密封劑，所述密封劑接觸所述至少一個光電池的后側的至少一部分，以及被至少部分 地設置在所述至少一個光電池和背板之間，所述密封劑包含第一聚合材料和第一導熱填充 材料，所述密封劑具有大約至少0. 26瓦特/米/開的導熱率和在60赫茲下測量的大約至 少2.0的介電常數；以及 背板。
23.根據權利要求22所述的太陽能面板，其中所述背板包含第二聚合材料和第二導熱 填充材料，所述背板具有在60赫茲下測量的大約至少2. 0的介電常數和比純凈形式的第二 聚合材料更高的導熱率。
24.根據權利要求22所述的太陽能面板，其中所述背板包含玻璃板，該玻璃板具有至 少約1.4瓦特/米/開的導熱率。
25.根據權利要求23所述的太陽能面板，其中 所述第一聚合材料包含乙烯乙酸乙烯酯；以及 所述第二聚合材料包含聚對苯二甲酸乙二醇酯。
26.根據權利要求25所述的太陽能面板，其中所述乙烯乙酸乙烯酯包含乙烯和乙酸乙 烯酯的共聚物，所述乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物具有約4重量％到約90重量％的乙酸乙烯 酯以及約5克/10分鐘到約40克/10分鐘的熔體流動指數。
27.根據權利要求22所述的太陽能面板，還包含至少一個太陽能聚光器。
28.根據權利要求22所述的太陽能面板，其中所述至少一個光電池在上方直射陽光下 的操作溫度比在類似條件下操作的常規光電池或者面板低至少約2. 0攝氏度。
29.根據權利要求22所述的太陽能面板，其中所述至少一個光電池在上方直射陽光下 產生的功率比在類似條件下操作的常規光電池或者面板多至少約0. 5%。
30.一種用于制造太陽能面板的方法，包括 提供前層；將密封劑材料的第一板設置在所述前層的至少一部分之上； 將至少一個光電池設置在所述密封劑材料的第一板之上；將密封劑材料的第二板設置在所述至少一個光電池之上，所述密封劑材料的第二板包 含第一聚合材料和第一填充材料，所述密封劑材料的第二板具有大約至少0. 26瓦特/米/ 開的導熱率和在60赫茲下測量的大約至少2. 0的介電常數；將背板設置在所述密封劑材料的第二板之上，所述背板包含第二聚合材料和第二填 充材料，所述背板具有大約至少2. 0的介電常數和比純凈形式的第二聚合材料更高的導熱率；以及在足夠的時間和足夠的溫度下層壓太陽能面板以使所述第一板或所述第二板充分交聯。
31.根據權利要求30所述的方法，其中所述層壓使用真空以從所述太陽能面板除去選 自空氣、濕氣、其他揮發物及它們的組合中的一種。
32.根據權利要求30所述的方法，其中所述密封劑材料的第一板不同于所述密封劑材 料的第二板。
全文摘要
本發明涉及具有改進的密封劑和背板的太陽能面板，其通過使用具有比常規太陽能面板更高的導熱率的材料而實現更高的功率輸出和/或增加的效率。根據一些實施方案，該改進的材料在維持足夠的介電性質的情況下包括填料。根據其他一些實施方案，本發明包括在太陽能電池和改進的背板之間具有改進的密封劑的太陽能面板。本發明還包括制造包含改進的材料的太陽能面板的方法。
文檔編號H01L31/048GK102007604SQ200980113240
公開日2011年4月6日 申請日期2009年4月6日 優先權日2008年4月14日
發明者丹尼爾·W·坎寧安, 夏智勇 申請人:Bp北美公司