CN104417008A - 太阳能电池模组的制造 - Google Patents
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Abstract
通过用树脂将包括在透明板和背板之间的多个电连接的太阳能电池部件的太阳能电池阵列封装来制造太阳能电池模组。该方法包括(i)将生硅橡胶片材的两表面压花(ii)放置透明板(13a)、硅橡胶片材(11)、太阳能电池阵列(14)、硅橡胶片材(11)、和背板(13b)以形成多层组合体，以及(iii)加热和加压组合体以真空层合，从而形成太阳能电池阵列周围的密封。
Description
技术领域
本发明涉及通过将太阳能电池阵列用树脂封装来制造太阳能电池模组的方法。
背景技术
为提供具有提高的转化效率和20-30年或更久的长期的可靠性的太阳能电池模组，现有技术中做出了许多关于封装剂的报道和提案。从效率提高的观点出发，报道了有机硅材料，因在约300-400nm波长的透光性，其与当前是封装剂主流的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)相比，内部量子效率较优(例如参见非专利文献1)。事实上，将使用EVA和有机硅材料作为封装剂的太阳能电池模组的输出功率比较的实验已有报道(例如参见非专利文献2)。从长期可靠性的观点出发，报道过使用有机硅作为封装剂的模组甚至在29年的户外暴露后仅经历低至-0.22％/年的最大功率的百分比劣化(例如参见非专利文献3)。
最初，在制造用于宇宙航空器的太阳能电池模组的20世纪70年代的早期，已经实施有机硅材料作为封装剂的使用。历史上，在制造地上应用的太阳能电池模组的阶段，用EVA代替有机硅材料，因为有机硅材料具有包括材料成本和封装的可操作性的显著的问题，而EVA并不昂贵并且以膜形式提供。近年来，再次强调太阳能电池的效率提高和长期可靠性。因此，有机硅材料作为封装剂的性质，如低模量、高透明性和耐候性被再次认为是有价值的。新近提出了几种使用有机硅材料的封装方法。
关于有机硅片材的使用，例如，专利文献1公开了使用有机聚硅氧烷系热熔材料的片材的封装。然而，难以将聚硅氧烷加工成片材同时保持高透明性。将聚硅氧烷成型为大约1mm厚度的片材时，例如，由于材料的“脆性”，仅特定的成型技术如铸塑或模压可应用。这种成型技术不适合大规模生产。专利文献2提出了由聚硅氧烷-脲系共聚物制成热塑性有机硅片材。该共聚物可能在短波长侧的透明性、以及共聚物制备需要的更多成本上劣于聚硅氧烷。
关于液态有机硅材料的使用，专利文献3公开了使用多臂机器人将相互连接的太阳能电池设置在基体上涂布的液态有机硅材料之上或之中。接着将液态有机硅材料固化，由此实现未裹挟气泡的封装。此外，专利文献4提出，将太阳能电池放置在真空中，并且使用具有移动板的电池压机(cell press)将部件压缩，由此实现未裹挟气泡的封装。由于这些方法的任意一种与常规太阳能电池封装方法区别显著，因此存在着不能使用现有的规模生产系统的可能性。
另一种已知封装方法是通过用有机硅组合物涂布两块玻璃板，在真空中将太阳能电池阵列夹置于涂布的玻璃板之间，并将组合体加热以固化。然而，涂布有机硅组合物、重叠涂层以及固化的工艺具有几个问题。因为有机硅组合物粘度低，如果将涂布表面垂直朝下，涂层将流动，导致涂层厚度变化。因此，涂布和固化处理必须在水平压板上进行，并且规模制造中使用的装置变成大尺寸。当涂层在固化后朝下时，抑制涂层流动。但是，一旦有机硅组合物涂层固化，它们即使重叠也不会粘结一起。最终，需要在真空中分配有机硅组合物和引入大尺寸装置。
因为上述提到的工艺复杂性，将有机硅材料应用到太阳能电池模组的规模生产从而利用有机硅材料的低模量的尝试没有进一步的发展。
引用文献列表
专利文献1:JP-A 2009-515365(US 20080276983)
专利文献2:JP-A 2010-505670
专利文献3:JP-A 2007-527109
专利文献4:JP-A 2011-514680(US 20110061724)
非专利文献1:S.Ohl，G.Hahn，"Increasedinternal quantum efficiency ofencapsulated solar cell byusing two-component silicone asencapsulant material"，Proc.23rd，EU PVSEC，Valencia(2008).pp.2693-2697
非专利文献2:Barry Ketola，Chris Shirk，Phillip Griffith，Gabriela Bunea，"Demonstration of the benefitsof silicone encapsulation of PVmodules in a large scale outdoorarray"，Dow Corning Corporation
非专利文献3:A.Ito，H.Owada，T.Furihata，T.Kim，N.Yamakawa，A.Yaginuma，T.Imataki，M.Watanabe，andS.Sakamoto，pre-prints of 9thnext generation solar powersystem symposium，2012，p.54
发明内容
本发明的目的为提供在防止气泡被裹挟并且不会引起对太阳能电池部件的损伤的同时，通过用生硅橡胶片材作为封装剂将两块板之间的太阳能电池部件(solar cell components)的阵列(matrix)封装来制造具有改善的耐久性的太阳能电池模组(solar cell module)的方法，该方法能使用现有的太阳能电池模组制造装置。
本发明提供如下定义的制造太阳能电池模组的方法。
[1]利用树脂将设置在透明板和第二板或背板之间的太阳能电池阵列(solar cell matrix)封装来制造太阳能电池模组的方法，所述太阳能电池阵列包括多个电连接的太阳能电池部件，所述方法包括步骤：
(1)通过将可混炼的硅橡胶组合物的生硅橡胶片材层合至该透明板的一个表面来提供第一层合体，该硅橡胶片材在其表面上具有预定的凹进和凸起图案，
(2)通过将可混炼的硅橡胶组合物的生硅橡胶片材层合至第二板或背板的一个表面来提供第二层合体，该硅橡胶片材在其表面上具有预定的凹进和凸起图案，以及
(3)将第一和第二层合体匹配在一起，使得硅橡胶片材的图案化的表面可以彼此相对，将太阳能电池阵列放置在第一和第二层合体之间，将层合体周围的空间抽至真空，在真空中对第一和第二层合体加压并加热以将硅橡胶片材固化而形成太阳能电池阵列周围的密封。
[2].[1]的方法，其中步骤(1)包括将硅橡胶组合物的生硅橡胶片材的至少一个表面压花并将压花的硅橡胶片材层合至透明板的表面，使得硅橡胶片材的压花表面可以远离透明板放置。
[3].[1]或[2]的方法，其中步骤(2)包括将硅橡胶组合物的生硅橡胶片材的至少一个表面压花并将压花的硅橡胶片材层合至第二板或背板的表面，使得硅橡胶片材的压花表面可以远离第二板或背板放置。
[4].[2]或[3]的方法，其中将生硅橡胶片材的两个表面压花。
[5].[4]的方法，其中压花步骤通将过两个具有图案化表面的片状模板压靠在生硅橡胶片材的相对表面来进行。
[6].[5]的方法，进一步在步骤(3)之前包括步骤：将一个模板从生硅橡胶片材的任意一个表面分离，将生硅橡胶片材的压花表面层合至透明板、第二板或背板使得压花结构的凹进可不塌陷，接着将另一模板从生硅橡胶片材的另一相对表面分离。
[7].[1]的方法，其中步骤(1)包括将硅橡胶组合物的生硅橡胶片材层合至透明板的一个表面和将层合至透明板的硅橡胶片材的表面压花。
[8].[1]或[7]的方法，其中步骤(2)包括将硅橡胶组合物的生硅橡胶片材层合至第二板或背板的一个表面和将层合至第二板或背板的硅橡胶片材的表面压花。
[9].[7]或[8]的方法，其中将生硅橡胶片材层合至透明板、第二板或背板的步骤使用包括压辊的层压机进行。
[10].[7]-[9]任一项的方法，其中将生硅橡胶片材层合至透明板、第二板或背板的步骤在真空中进行。
[11].[7]-[10]任一项的方法，其中压花步骤包括使用具有图案化表面的辊作为模板和将该辊压靠生硅橡胶片材。
[12].[1]-[11]任一项的方法，其中生硅橡胶片材具有0.3-2mm的厚度。
[13].[1]-[12]任一项的方法，其中步骤(3)包括将太阳能电池阵列置放在第一或第二层合体的硅橡胶片材上，将第一和第二层合体匹配使硅橡胶片材在内侧，在真空中对第一和第二层合体加热和加压以固化硅橡胶片材，从而形成太阳能电池阵列周围的密封。
[14].[1]-[13]任一项的方法，其中步骤(3)包括在70-150℃的温度下加热。
[15].[1]-[14]任一项的方法，其中背板为两个表面上涂布有氟乙烯树脂膜的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂膜构成的复合片材。
[16].[1]-[15]任一项的方法，其中硅橡胶组合物包括
(A)100重量份的每分子包含至少两个烯基并具有至少100的聚合度的有机聚硅氧烷，由平均组成式(I)表示，
R1 aSiO(4-a)/2 (I)
其中R1独立地为取代或未取代的单价烃基，并且a为1.95-2.05的正数，
(B)10-150重量份的具有至少50m2/g的比表面积的增强二氧化硅，以及
(C)将组分(A)固化的足够量的固化剂。
[17].[16]的方法，其中组分(C)为有机氢聚硅氧烷与氢化硅烷化催化剂的组合，或者有机过氧化物。
发明的有利效果
在根据本发明的制造太阳能电池模组的方法中，在真空(或减压)中将太阳能电池部件的阵列夹置于层合至透明板和第二板或背板的生硅橡胶片材之间，同时，提供有预定的凹进和凸起图案的生硅橡胶片材的表面即压花表面邻接太阳能电池阵列。压该夹层结构。由此，将太阳能电池阵列封装，同时防止裹入气泡(即孔形成)并且不引起对太阳能电池部件的损伤。在真空中对具有与其层合的生硅橡胶片材的透明板和具有与其层合的生硅橡胶片材的第二板或背板加热和加压，这导致硅橡胶片材固化从而紧紧地将太阳能电池阵列封装在内。该密封防止湿气或气体通过模组的侧面边缘任意地侵入。由此制造具有改善的耐久性的太阳能电池模组。本发明的方法可通过适用于EVA膜的现有的太阳能电池模组制造装置、典型地为真空层压机(或模组层压机)来实施。由此，可在不需要能涂布液态有机硅材料的新设计的装置下制造太阳能电池模组。
另外，将生硅橡胶片材压花时，将具有压花图案的片或辊形状的模板压靠生硅橡胶片材以将压花图案转印至硅橡胶片材。接着可将未固化状态的柔性的生硅橡胶片材在不对其引起任何损伤下均匀压花。
附图说明
图1为根据本发明的第一实施方式的制造太阳能电池模组的方法中将硅橡胶片材压花的步骤的截面图，(a)示出压花之前的片材和(b)示出经压花的片材。
图2示意性地图示了模板上一个示例性的压花图案，(a)为图案的平面图和(b)为一个压花单元的放大图。
图3为根据本发明的第一实施方式的制造太阳能电池模组的方法中将硅橡胶片材层合至板的步骤的截面图，(a)示出层合前的片材和(b)示出经层合的片材。
图4为根据本发明的第一实施方式的制造太阳能电池模组的方法中太阳能电池模组部件的示例性的多层配置的截面图。
图5为根据本发明的第一实施方式的制造太阳能电池模组的方法中用真空层压机的层合步骤得到的树脂封装的太阳能电池阵列的截面图。
图6为根据本发明的第二实施方式的制造太阳能电池模组的方法中使用的玻璃层压机的立体图。
图7示出将层合至透明板的硅橡胶片材表面压花的步骤的截面图。
图8为根据本发明的第二实施方式的制造太阳能电池模组的方法中使用的膜层压机的透视图。
图9示出将层合至背板的硅橡胶片材表面压花的步骤的截面图。
图10为根据本发明的第二实施方式的制造太阳能电池模组的方法中太阳能电池模组部件的示例性多层配置的截面图。
图11为实施例1中太阳能电池模组部件的多层配置的截面图。
图12为比较例1中太阳能电池模组部件的多层配置的截面图。
图13为参考例1中太阳能电池模组部件的多层配置的截面图。
图14为参考例2中太阳能电池模组部件的多层配置的截面图。
图15为参考例3中太阳能电池模组部件的多层配置的截面图。
图16为参考例4中太阳能电池模组部件的多层配置的截面图。
具体实施方式
在以下的描述中，在附图中示出的几张图中相同的附图标记表示相应或相同的部件。本文中使用的术语"第一"、"第二"等并不表示任何顺序、质量或重要性，而是用于将一个元件与其他相区别。还应理解，术语如“上方”、“下方”、“向外”、“向内”等为便利性词语，并不应视为限制性术语。本文中使用的术语“生”表示未固化或未硫化。
本发明涉及利用树脂将包括规则地设置在透明板和第二板或背板之间的多个电连接的太阳能电池部件的太阳能电池阵列封装来制造太阳能(或光伏)电池模组的方法。该方法特征在于包括步骤：
(1)通过将可混炼的硅橡胶组合物的生硅橡胶片材层合至该透明板的一个表面来提供第一层合体，该硅橡胶片材在其表面上具有预定的凹进和凸起图案，
(2)通过将可混炼的硅橡胶组合物的生硅橡胶片材层合至第二板或背板的一个表面来提供第二层合体，该硅橡胶片材在其表面上具有预定的凹进和凸起图案，以及
(3)将第一和第二层合体匹配在一起，使得硅橡胶片材的图案化的表面可以彼此相对，将太阳能电池阵列放置在第一和第二层合体之间，将层合体周围的空间抽至真空，在真空中对第一和第二层合体加压并加热以将硅橡胶片材固化而形成太阳能电池阵列周围的密封。
参考附图来描述根据本发明的制造太阳能电池模组的方法的优选实施方式。
第一实施方式
在根据本发明的制造太阳能电池模组的方法的第一实施方式中，步骤(1)包括将硅橡胶组合物的生硅橡胶片材的至少一个表面压花并将压花的硅橡胶片材层合至透明板的表面，使得硅橡胶片材的压花表面可以远离透明板放置。另外，步骤(2)包括将硅橡胶组合物的生硅橡胶片材的至少一个表面压花并将压花的硅橡胶片材层合至第二板或背板的表面，使得硅橡胶片材的压花表面可以远离第二板或背板放置。
在根据本发明的第一实施方式中利用树脂将包括规则地设置在透明板和第二板之间或透明板和背板之间的多个电连接的太阳能电池部件的太阳能电池阵列封装来制造太阳能电池模组。优选地，该方法包括步骤：
(i)将硅橡胶组合物制成的两个生硅橡胶片材各自的至少一个表面压花，该硅橡胶组合物包括
(A)100重量份的每分子包含至少两个烯基并具有至少100的聚合度的有机聚硅氧烷，由平均组成式(I)表示：
R1 aSiO(4-a)/2 (I)
其中R1独立地为取代或未取代的单价烃基，并且a为1.95-2.05的正数，
(B)10-150重量份的具有至少50m2/g的比表面积的增强二氧化硅，以及
(C)将组分(A)固化的足够量的固化剂
(ii)将一个压花的硅橡胶片材层合至透明板的一个表面，使得硅橡胶片材的压花表面可以远离透明板放置，并将另一压花的硅橡胶片材层合至第二板或背板的一个表面，使得硅橡胶片材的压花表面可以远离第二板或背板放置，以及
(iii)将太阳能电池阵列置放在透明板或第二板或背板上的硅橡胶片材上，将透明板与第二板或背板重叠为多层组合体使得硅橡胶片材可以为内侧，在真空中对该组合体加热和加压以固化硅橡胶片材，从而形成太阳能电池阵列周围的密封。
(i)压花步骤
如图1所示，压花步骤(i)通过将片状模板20压靠生硅橡胶片材10的至少一个表面，优选将两个片状模板20压靠生硅橡胶片材10的相对表面。
生硅橡胶片材由包括(A)有机聚硅氧烷、(B)增强二氧化硅和(C)固化剂的可混炼的硅橡胶组合物制成。
组分(A)为每分子包含至少两个烯基并具有至少100的聚合度的有机聚硅氧烷，由平均组成式(I)表示，
R1 aSiO(4-a)/2 (I)
其中R1独立地为取代或未取代的单价烃基，并且a为1.95-2.05的正数。
在式(1)中，R1各自独立地为取代或未取代的单价烃基，典型地具有1-12个碳原子、优选1-8个碳原子。单价烃基的实例包括烷基如甲基、乙基、丙基、丁基、己基和辛基，环烷基如环戊基和环己基，烯基如乙烯基、烯丙基和丙烯基，环烯基，芳基如苯基和甲苯基，芳烷基如苄基和2-苯基乙基，以及部分或全部氢原子被卤素原子(例如，氟、溴和氯)、氰基等取代的上述基团的取代形式。特别地，优选甲基、乙烯基、苯基和三氟丙基，最优选甲基和乙烯基。
优选其中构成主链的二有机甲硅烷氧基单元(R1 2SiO2/2其中R1如上定义)的重复结构由二甲基硅氧烷单元组成的那些有机聚硅氧烷，和其中引入具有取代基如苯基、乙烯基或3，3，3-三氟丙基的二有机硅氧烷单元，例如二苯基硅氧烷单元、甲基苯基硅氧烷单元、甲基乙烯基硅氧烷单元或甲基-3，3，3-三氟丙基硅氧烷单元作为由构成主链的二甲基硅氧烷重复单元组成的二甲基聚硅氧烷结构的一部分上述有机聚硅氧烷的改性形式。
另外优选地，分子链在两端用三有机甲硅烷氧基(R1 3SiO1/2)如三甲基甲硅烷氧基、二甲基苯基甲硅烷氧基、乙烯基二甲基甲硅烷氧基、二乙烯基甲基甲硅烷氧基或三乙烯基甲硅烷氧基或羟基二有机甲硅烷氧基(R1 2(HO)SiO1/2)如羟基二甲基甲硅烷氧基封端。特别地，三乙烯基甲硅烷氧基因为较高的反应性而最优选。
作为组分(A)的有机聚硅氧烷应每分子具有至少两个硅键合的烯基。它典型地包含2-50个、特别是2-20个烯基，具体为乙烯基。优选烯基占全部R1的0.01-20mol％、尤其为0.02-10mol％。烯基可以与分子链末端的硅原子或分子链中途(或非末端)位置的硅原子、或者这两种硅原子键合。优选烯基至少与分子链末端的硅原子键合。
下标“a”为1.95-2.05、优选1.98-2.02、和更优选1.99-2.01的数。希望，全部R1的至少90mol％、优选至少95mol％，并且更优选不包括烯基的全部R1为烷基，尤其为甲基。
有机聚硅氧烷可以由一种或多种的有机卤硅烷的(共)水解缩合或环状聚硅氧烷(例如，硅氧烷三聚体或四聚体)在碱性或酸性催化剂的存在下的开环聚合而得到。得到的产物基本为线形二有机聚硅氧烷，尽管组分(A)可以为具有不同分子量(聚合度)或分子结构的两种或更多种的有机聚硅氧烷的混合物。
有机聚硅氧烷应具有至少100、具体为100-100,000、优选2,000-50,000，和更优选3,000-20,000的聚合度。优选地它在室温(25℃)不显示自流动，即，它是胶状或非液体。如果聚合度太低，得到的化合物倾向于粘辊并且干扰辊压操作。需要注意的是，利用使用甲苯作为展开溶剂的凝胶渗透色谱(GPC)相对于聚苯乙烯标准物，测定聚合度作为重均聚合度。
组分(B)为添加其以对硅橡胶组合物提供提高的机械强度和透明性的增强二氧化硅。
为了赋予机械强度，二氧化硅应当具有至少50m2/g、优选100-450m2/g，并且更优选100-300m2/g的通过BET吸附法测定的比表面积。如果表面积少于50m2/g，固化物可能具有低的机械强度。为对固化的硅橡胶提供在300nm或更短的波长下的高透明性，表面积优选为至少200m2/g，并且更优选至少250m2/g。在该范围的表面积确保2mm厚度的硅橡胶组合物的固化片具有至少90％的全光线透过率和10以下的雾度值。
增强二氧化硅的实例包括气相二氧化硅(或干法二氧化硅)和沉淀二氧化硅(或湿法二氧化硅)。也使用用氯硅烷或六甲基二硅氮烷表面处理为疏水性的二氧化硅。其中，最优选具有动态疲劳耐久性的气相二氧化硅。组分(B)可以单独或以两种以上的混合物使用。
作为组分(B)的增强二氧化硅可以为市售可得的二氧化硅。例如，未经或已经疏水性表面处理的亲水性或疏水性气相二氧化硅以来自Nippon Aerosil Co.，Ltd.的130，200，300，R-812，R-972和R-974，来自Cabot Corp.的MS-5和MS-7，来自TokuyamaCorp.的QS-102，QS-103和MT-10的商品名市售可得。未经或已经疏水性表面处理的沉淀二氧化硅以来自Tokuyama Corp.的US-F，以及来自Nippon Silica Co.Ltd.的SS和LP系列的商品名市售可得。
相对每100重量份的作为组分(A)的有机聚硅氧烷，以10-150重量份、优选50-120重量份、并且更优选70-100重量份的量使用作为组分(B)的增强二氧化硅。在该范围之外，较少用量的组分(B)可能实现不足的增强效果并且减损固化的硅橡胶配混物的透明性，而太多量的组分(B)可能难以在有机硅聚合物中分散并且不利地影响加工性和机械强度。
组分(C)为固化剂，其并不特别限定，只要可将组分(A)固化。可以为任何公知的橡胶固化剂，优选(a)加成反应或氢化硅烷化固化剂即有机氢聚硅氧烷(或交联剂)与氢化硅烷化催化剂的组合，或者(b)有机过氧化物。
在加成反应或氢化硅烷化固化剂(a)中，有机氢聚硅氧烷用作交联剂。其可以为任何公知的有机氢聚硅氧烷，其每分子具有至少两个硅键合的氢原子(即SiH基团)并且由以下平均组成式(II)表示。
R2 bHcSiO(4-b-c)/2 (II)
此处，R2各自独立地为取代或未取代的单价烃基，b为0.7-2.1的正数，c为0.01-1.0的正数，并且b和c之和为0.8-3.0。
此处，R2为1-8个碳原子、并且优选不具有脂肪族不饱和度的取代或未取代的单价烃基。实例包括烷基如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基和己基，环烷基如环己基，芳基如苯基，芳烷基如苄基，和其中部分或全部氢原子被卤素原子(例如氟、氯和溴)、氰基等取代的上述烃基的取代形式，如3，3，3-三氟丙基和氰基甲基。下标b为0.7-2.1、优选0.8-2.0的正数，c为0.01-1.0、优选0.1-1.0、更优选0.18-1.0、并且甚至更优选0.2-1.0的正数并且b+c为0.8-3.0、优选1.0-2.5。
有机氢聚硅氧烷的分子结构可以为线形、环状、支化或三维网状。优选室温(25℃)下为液体并且每分子具有许多硅原子或者聚合度为2-300、尤其为4-200的那些有机氢聚硅氧烷。硅键合的氢即SiH基团可以位于分子链的末端或中途或者这两者。优选每分子含至少2个SiH基团(具体为2-300个SiH基团)，优选至少3个SiH基团(具体为3-200个SiH基团)，并且更优选4-150个SiH基团的那些有机氢聚硅氧烷。
有机氢聚硅氧烷的示例性实例包括1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷，甲基氢环聚硅氧烷，甲基氢硅氧烷/二甲基硅氧烷环状共聚物，三(二甲基氢甲硅烷氧基)甲基硅烷，三(二甲基氢甲硅烷氧基)苯基硅烷，两端三甲基甲硅烷氧基-封端的甲基氢聚硅氧烷，两端三甲基甲硅烷氧基-封端的二甲基硅氧烷/甲基氢硅氧烷共聚物，两端二甲基氢甲硅烷氧基-封端的二甲基聚硅氧烷,两端二甲基氢甲硅烷氧基-封端的二甲基硅氧烷/甲基氢硅氧烷共聚物,两端三甲基甲硅烷氧基-封端的甲基氢硅氧烷/二苯基硅氧烷共聚物，两端三甲基甲硅烷氧基-封端的甲基氢硅氧烷/二苯基硅氧烷/二甲基硅氧烷共聚物，环状甲基氢聚硅氧烷，环状甲基氢硅氧烷/二甲基硅氧烷共聚物，环状甲基氢硅氧烷/二苯基硅氧烷/二甲基硅氧烷共聚物，(CH3)2HSiO1/2单元和SiO4/2单元的共聚物，以及(CH3)2HSiO1/2单元、SiO4/2单元和(C6H5)SiO3/2单元的共聚物。还包括部分或全部的甲基被烷基如(乙基和丙基)或芳基(如苯基)取代的上述有机氢聚硅氧烷的改性形式。有机氢聚硅氧烷的具体实例由以下结构式示出。
此处k为2-10的整数，s和t各自为0-10的整数。
优选地，有机氢聚硅氧烷在25℃下具有利用旋转粘度计测定的0.5-10,000mPa·s、更优选1-300mPa·s的粘度。
共混有机氢聚硅氧烷，其量使得有机氢聚硅氧烷中的硅键合的氢(即SiH基团)与组分(A)中的硅键合的脂肪族不饱和基团(如烯基)的摩尔比可以落在0.5-10mol/mol、优选0.8-6mol/mol、并且更优选1-5mol/mol的范围内。如果(SiH基团)/(脂肪族不饱和基团)的比例小于0.5mol/mol，可能得不到充分的机械强度。如果该比例超过10mol/mol，固化的物理性能可能降低，特别是耐热性和压缩永久变形性大大劣化。
不同地指出，以有效量使用有机氢聚硅氧烷以使有机聚硅氧烷(A)固化，其对应于优选地0.1-30重量份、更优选0.1-10重量份、并且甚至更优选0.3-10重量份，相对于100重量份的有机聚硅氧烷(A)。
使用氢化硅烷化催化剂以在加成或氢化硅烷化反应(a)中诱发交联反应。催化剂促进组分(A)中的脂肪族不饱和基团(如烯基)与作为交联剂的有机氢聚硅氧烷中的硅键合的氢原子(即SiH基团)的加成反应。合适的氢化硅烷化催化剂包括铂族金属系催化剂、典型地为单独的铂族金属(铂族金属单体)和其化合物。可使用作为加成反应固化性硅橡胶组合物的催化剂已知的那些化合物。实例包括吸附于载体如二氧化硅、氧化铝和硅胶的微粒铂金属，氯化铂、氯铂酸、氯铂酸六水合物的醇溶液、钯催化剂和铑催化剂。特别地，优选铂和铂化合物。
氢化硅烷化催化剂可以催化量，即足以促进加成反应的量使用。典型地，基于组分(A)的重量以提供1ppm–1重量％，优选10-500ppm的铂族金属的量使用催化剂。少于1ppm的添加量可能不足以促进加成反应，导致固化不足。超过1wt％的量可能不经济，因为不会进一步影响反应性。
除了催化剂，为调节固化速率还可添加加成交联调节剂。合适的调节剂为乙炔基环己醇和四甲基四乙烯基环四硅氧烷。
有机过氧化物(b)的实例包括过氧化苯甲酰，2,4-二氯苯甲酰基过氧化物，对甲基苯甲酰基过氧化物,邻甲基苯甲酰基过氧化物，2,4-二枯基过氧化物，2,5-二甲基-双(2,5-叔丁基过氧)己烷，过氧化二叔丁基，过苯甲酸叔丁基酯，和双-叔丁基过氧碳酸1,6-己二醇酯。
优选地，相对于每100重量份的组分(A)，以0.1-15重量份，更优选0.2-10重量份的量使用有机过氧化物。在该范围之外，较少量的过氧化物可能无法促进交联反应到完全程度，导致差的物理性能，具体地为低硬度、不足的橡胶强度和增加的压缩永久变形。过量的过氧化物不经济，并且以较多量生成固化剂的分解产物，不利地影响物理性能(例如增加的压缩永久变形)和促进片材的变色。
另外，为了改善对透明板、第二板和背板的粘结可以按常规添加硅烷偶联剂。
硅橡胶组合物可以通过称量预定量的组分(A)、(B)和(C)并且将它们在混合机如双辊开炼机、捏合机或Banbury混炼机中混炼得到。
由此得到的硅橡胶组合物应优选具有根据JIS K6249测定的150-1,000，更优选200-800，和甚至更优选250-600的塑性。如果塑性小于150，片材可能变得更粘并且可加工性小并且干扰后续的对片材压花并且分离压花的片材的步骤。此外，对压花的硅橡胶片材变得难以维持压花结构的凹进/凸起设计。如果塑性超过1,000，则片材自身变脆并且难以压花。
任意的常规技术如压延、注射成形和模压成型可以用于将硅橡胶组合物成形为片材。组合物优选成形为具有0.3-2.0mm、更优选0.3-1.0mm厚度的硅橡胶片材。厚度小于0.3mm的片材可能很软并且在后续的压花步骤过程中容易有裂纹，而大于2.0mm的厚度的片材可能难以通过压延成形，并且不经济。以该方式，得到具有平坦表面和压敏粘合性的生硅橡胶片材10(图1)。
其次，描述将生硅橡胶片材压花的步骤。如图1所示，压花步骤使用在其表面(压花用表面)上具有凹进和凸起图案的片状模板(有时为压花用片材)20。将模板20以其压花用表面压靠上述定义的硅橡胶组合物的硅橡胶片材10以将模板20的压花图案转印至硅橡胶片材10。优选地，将硅橡胶片材10夹置在两个模板20之间，由此将硅橡胶片材10的相对表面压花一次。常规的模压装置，典型地为橡胶辊可以用于将模板20压靠硅橡胶片材10。压花结束时，模板20对硅橡胶片材11(即，双面压花的片材)的两个压花的表面起到保护性片材的作用。
下文，将描述其中对硅橡胶片材的相对表面压花的实施方式。
压花步骤可以在室温下进行。较高的温度可以促进橡胶片材组合物的硫化，而较低的温度可能干扰压花图案的转印。典型地，压花步骤为不需要加热器的室温操作。
制成模板20的材料并不特别限制，只要其容易从硅橡胶片材分离。例如，可以使用聚乙烯的压花用片材。模板20优选具有0.08-0.3mm的厚度。如果厚度小于0.08mm，压花图案可能在将模板20压靠硅橡胶片材10时塌陷。如果厚度大于0.3mm，成本可能增加。
尽管模板20上的压花图案并不特别限定，模板20的压花图案或压花用表面优选包括直线连接以限定倾斜的格栅的凸起21a，如图2(a)的平面图所观察的，并且具体地，由凹进21b和凸起21a的菱形单元组成。该设计意欲用于在将压花的硅橡胶片材11层合至板等并且进一步经历后面所述的真空层合时气泡的快速释放。具体地，在后续的将硅橡胶片材11压花的步骤中，将模板20的压花用表面上的凸起21a转印至硅橡胶片材11以形成相互连接的凹进11b(图3)；并且相互连接的凹进11b限定气泡逸出的通道。在真空抽吸时，相互连接的凹进11b限定空气逸出的通道。这确保了空气从片材11和太阳能电池阵列14之间以及片材11和透明板13a(或第二板或背板13b)之间的空间的快速排出，防止孔形成。通过真空抽吸排出的气体包括全部流出的气体，其不仅仅包括空气，还包括空气中的水蒸气，来自生硅橡胶片材生成的水蒸气和低分子量硅氧烷气体。将空气作为这些气体的代表。如果排气不充分，因气泡所致未粘结的部分或者孔在太阳能电池阵列和生硅橡胶片材之间形成。于是太阳能电池阵列周围的密封不足，使得水蒸气在太阳能电池模组的户外暴露(工作)期间通过孔而侵入。接着，太阳能电池的电极可能被腐蚀，并且太阳能电池模组丧失长期的可靠性。
模板20上的压花图案(或凹进/凸起图案)并不特别限定，只要通过压花形成在硅橡胶片材11中的凹进11b限定空气通道。示例性的图案包括相互连接的菱形压花单元的钻石图案，相互连接的矩形压花单元的格栅图案，相互连接的圆形压花单元的网状图案，相互连接的六角形压花单元的六角形图案，相互连接的波纹压花单元的波浪图案，以及相互连接的闭合线形压花单元的不规则图案。还使用由格栅状槽限定并且由四条边槽刻画的方形或矩形凸起或凹进图案。此外，还可接受各自在中心处设有圆柱形或椭圆形凹进或凸起的方形或矩形区域的图案。凹进和凸起的形状并不特别限定。
现在提及图2中的钻石形状的压花图案21作为模板20的压花用表面上的典型的压花图案。图2(a)为示出整个钻石形状的压花图案的平面图，并且图2(b)为构成图2(a)的图案的一个压花单元的放大的平面图。在钻石形状的压花图案中，由优选具有2-5mm长度L的四个外边刻画菱形压花单元21p(图2(b)中)。如果一边的长度L小于2mm，则其可能难以精确转印压花图案。如果一边的长度L超过5mm，则压花图案可能在将模板20压靠生硅橡胶片材10时塌陷。此外，如果一边的长度L小于2mm，则作为凹进21b转印的结果在硅橡胶片材11中形成的凸起11a较小，以致与透明板13a、第二板或背板13b的层合面积可能变得较小，存在取决于凸起21a的宽度硅橡胶片材11被分离的可能性。相反地，如果一边的长度L大于5mm，则硅橡胶片材11的层合面积增加，并且硅橡胶片材11中的凹进11b的面积相对减少，显示真空层合步骤中脱气不足的风险。同样的原因，优选矩形压花单元由具有2-5mm长度的四边刻画，以及圆形压花单元由具有2-5mm半径的圆刻画。
对于由四边刻画的菱形压花单元21p(图2(b)中)，两边之间包括的锐角α优选为40-70度。如果α角小于40°，则可能难以精确地将压花图案转印至生硅橡胶片材。如果α角大于70°，则压花图案在将模板20压靠生硅橡胶片材10时可能塌陷。
菱形压花单元21p由优选具有0.2-1mm的宽度W的菱形凸起21a刻画。如果宽度W小于0.2mm，则可能难以精确地将凸起21a转印至生硅橡胶片材。如果宽度W大于1mm，则难以精确地将凹进21b转印至生硅橡胶片材。同样地原因，优选矩形或圆形压花单元由具有0.2-1mm宽度的凸起刻画。
菱形压花单元21p的凸起21a优选具有0.1-0.5mm高度。值得注意的是，凸起21a的高度等于凹进21b的深度。如果凸起的高度小于0.1mm，则硅橡胶片材11中压花的凸起11a的高度太小，无法得到在真空层合步骤中的真空抽吸时的空气的通道。如果凸起高度大于0.5mm，则硅橡胶片材11中的凸起11a变得很高，以至于在真空层合步骤期间片材与相邻物体(太阳能电池阵列、透明板、第二板或背板)之间的空间甚至在对它们施压时也可能不容易填满。同样地原因，优选矩形或圆形压花单元由具有0.1-0.5mm高度的凸起刻画。
将模板20的压花用表面压靠生硅橡胶片材10后，将模板20由其分离。得到具有作为模板20的压花用表面上的凹进/凸起图案的真实的逆反的凹进/凸起图案的硅橡胶片材11(图3(a))。即，硅橡胶片材11具有对应于模板20上的凸起21a的形状和尺寸的凹进11b，和对应于模板20上的凹进21b的形状和尺寸的凸起11a。
(ii)硅橡胶片材的层合(图3)
该步骤中，将压花的硅橡胶片材的一个层合至透明板的一个表面使得压花的表面远离透明板放置，并且将另一压花的硅橡胶片材层合至第二板或背板的一个表面使得压花的表面远离第二板或背板放置。
即，如图3中所示，将模板20从硅橡胶片材11的压花表面的一个分离(图3(a))，将硅橡胶片材11的露出表面(压花结构的凸起11a)与透明板13a(或第二板或背板13b)紧密接触，并且将露出表面层合至透明板13a(或第二板或背板13b)使得凹进(压花结构的凹进11b)可不塌陷(图3(b))。
此时，透明板为提供阳光的入射表面(受光面)并且也被称为受光侧板的透明构件。需要具有透明性、耐候性和耐冲击性以及户外工作期间的长期可靠性的构件。例如，强化无色玻璃、丙烯酸系树脂、含氟树脂或聚碳酸酯树脂的板是合适的，并且优选具有约3-5mm厚度的强化无色玻璃板。
将第二板或背板与透明板对向放置。第二板必须满足从太阳能电池部件的高效的热散失并且可以由玻璃材料、合成树脂、金属材料或其复合材料制成。合适的玻璃材料包括钠钙玻璃、无色玻璃和强化玻璃。合适的合成树脂包括丙烯酸系树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂、和环氧树脂。合适的金属材料包括铜、铝和铁。合适的复合材料包括装载有高热导率填料如二氧化钛、氧化铝或氮化铝的合成树脂。将第二板远离阳光入射表面放置时，第二板优选为透明构件如阳光入射侧的板。于是部分的入射阳光和散射光可以被传送到远离侧。接着，在将太阳能电池模组安装在草地中的实例中，部分阳光到达设置在该模组下方并被其遮挡的土地区域，以致植物甚至能在原本被遮光的区域生长。这是方便的，因为模组安装的区域也可用于牧场。
背板可以选自含氟树脂膜如乙烯-四氟乙烯(ETFE)共聚物膜，或聚氟乙烯(PVF)膜，或具有夹置在PVF片材之间的铝箔或PET的层合片材。
层合硅橡胶片材的一个示例性方法为通过将保持压至步骤(i)得到的压花硅橡胶片材11的相对表面的模板20的一个分离(图3(a))，使硅橡胶片材11的露出表面与透明板13a接触，并且用橡胶辊等对它们加压以由此将硅橡胶片材11层合至透明板13a(图3(b))。此时，将橡胶片材11层合至透明板13a时，硅橡胶片材11上的压花图案的凸起11a邻靠于板13a，并被稍微压平，但是凹进11b(压花的表面中的槽)可不塌陷。如果凹进11b(压花的表面中的槽)塌陷，在后续的真空层合步骤期间气泡可能找不到逸出路径。类似地，将另一硅橡胶片材11层合至将要与透明板相对的第二板或背板13b。
(iii)真空层合步骤
接下来，将模板20从硅橡胶片材11的相对侧分离，将太阳能电池阵列12置放在背板13b或第二板或透明板13a上的硅橡胶片材11上，并且将透明板13a叠置在第二板或背板13b上使硅橡胶片材11在内侧，如图4所示。即，将透明板13a，压花的硅橡胶片材(双面压花的片材)11，太阳能电池阵列14，压花的硅橡胶片材11和背板13b按照所述顺序层叠。此时，放置硅橡胶片材11以覆盖整个太阳能电池阵列14。
需要注意的是，仅仅对硅橡胶片材的一个表面压花时，放置硅橡胶片材使其压花的表面面向太阳能电池阵列。
使用真空层压机(或模组层压机)，对太阳能电池模组部件的多层组合体在真空中加压和加热以固化硅橡胶片材，由此形成太阳能电池阵列周围的密封。
使用选自单晶硅和多晶硅或者两者的硅材料(或硅基体)形成太阳能或光伏电池部件。太阳能电池阵列14通过以行和列设置多个太阳能电池部件和将它们电连接来构建。典型地，太阳能电池阵列14通过将太阳能电池部件经联接件如搭接线串联地电连接以形成太阳能电池串，平行设置多个这样的串并将这些串串联电连接来构建。典型地，太阳能电池阵列14由2-60个太阳能电池部件组成。在太阳能电池部件为双面受光型的情形下，不仅板13a，而且与板13a对向的第二板或背板13b也是透明的。
本发明中使用的真空层压机可以为常用于太阳能电池模组制造中的包括两个通过柔性构件分隔的相邻真空罐的真空层压机。
例如，将如图4所示的包括板13a和背板13b的太阳能电池模组部件的前驱组合体放在一个罐中，抽吸两个罐直到形成实质上的真空。此时，由于生硅橡胶片材为压敏粘合性，如果将平坦的生硅橡胶片材直接层叠为上述的前驱组合体，生硅橡胶片材部分地粘结于太阳能电池阵列并且在真空抽吸期间彼此阻挡空气通道。没有被排除的残留在那里的空气作为气泡留下，产生未粘结区或孔。通过真空抽吸排除的气体包括不仅包括空气而且包括空气中的水蒸气、自生硅橡胶片材释放的低分子量的硅氧烷气体和水蒸气的全部的气体。空气被描述为之前所述的典型的气体。如果产生未粘结区，太阳能电池阵列的密封变得不足，使得在户外暴露期间水蒸气侵入太阳能电池模组中，这导致电池电极的腐蚀和长期可靠性受损。将太阳能电池模组典型地构建为约1.6m长和约1m宽的大板时，如果由于气泡的结果几个未粘结区或孔形成在其中，模组并不完善。这样的孔的产生对制造工艺带来严重的问题。根据本发明，在真空层压机的真空抽吸期间，可将透明板13a和硅橡胶片材11之间、太阳能电池阵列14和硅橡胶片材11之间、以及硅橡胶片材11和背板13b之间的空间中的气体(空气)通过由压花的凹进11b限定的槽道可被除去或排气。此时，减压程度或真空度满足在加压期间可以充分填满层之间的间隙而不留下气泡。其次，将其中放置包括透明板13a和背板13b的太阳能电池模组部件的前驱组合体的那个罐保持在真空中的同时，将另一个罐释放至大气压或者甚至保持在施加的压力下，由此，用膜将透明板13a和背板13b沿其厚度方向加压。此时，因为层间的完全排气，所以层之间的间隙紧密地填充以硅橡胶。该步骤中，将透明板13a和背板13b在70-150℃、优选90-130℃，并且更优选110-120℃下加热，并且在该温度下压1-30分钟。于是，将两个生硅橡胶片材11熔合在一起，固化并且固定地粘结于太阳能电池阵列14、透明板13a和背板13b。即，将太阳能电池阵列14用作为硅橡胶组合物的固化物的封装剂12封装在透明板13a和背板13b之间，如图5所示。封装剂12形成密封，防止湿气和气体从其端面侵入太阳能电池模组中。得到的太阳能电池模组因此具有充分的耐久性能。
如果加热温度低于70℃，硅橡胶片材11的硫化反应可能不会进行至完全。如果加热温度高于150℃，硫化反应速率可能变得很高以至于硅橡胶片材11可能提前固化，无法形成完全的密封并在透明板13a和背板13b之间留下间隙。
最后，将框构件安装在经压粘的透明板与第二板或背板的外围，完成太阳能电池模组。
框构件优选由铝合金、不锈钢或具有抗冲击、风压或雪沉积的强度、耐候性以及轻质的相似的材料制成。安装这样的材料的框构件以将板的组合体的外围封闭，太阳能电池阵列夹置在所述板之间并且用螺钉(未示出)固定于所述板。
由此构建的太阳能电池模组特点在于高效率和长久的可靠性，因为利用平坦的透明板和第二板或背板通过固化的硅橡胶来保持太阳能电池阵列。根据本发明的方法，可容易地大规模制造具有稳定性能的太阳能电池模组。
第二实施方式
在制造太阳能电池模组的方法的第二实施方式中，步骤(1)包括将硅橡胶组合物的生硅橡胶片材层合至透明板的一个表面和将层合至透明板的生硅橡胶片材的表面压花；并且步骤(2)包括将硅橡胶组合物的生硅橡胶片材层合至第二板或背板的一个表面和将层合至第二板或背板的生硅橡胶片材的表面压花。
详细描述第二实施方式中的步骤。需要注意的是，第二实施方式中使用的硅橡胶片材10，透明板13a，以及第二板或背板13与第一实施方式相同。
步骤(1-i):硅橡胶片材的层合(图6)
该步骤(1-i)中，首先，制备硅橡胶片材10，即可混炼的硅橡胶组合物的生(压敏粘合性)硅橡胶片材。使用如图6所示的包括用于压粘的辊的层压机(玻璃层压机30)，将生硅橡胶片材层合至透明板13a。
如图6所示，玻璃层压机30包括用于通过进料辊31将透明板13a进料同时水平地支撑其的进料机构；用于将来自硅橡胶片材卷10r的覆盖有保护性膜22的硅橡胶片材10h解缠绕并将其进料在压辊32之间的片材供应机构；用于将透明板13a和硅橡胶片材10压粘到一起的一对聚氨酯或硅橡胶压辊32；以及设置在压辊32输出侧的用于将保护性膜22从硅橡胶片材10剥离并将其绕成膜卷22r的拾取机构。图6中，在右方描述输入侧，在左方描述输出侧，并且箭头表示辊和卷的旋转方向。
由于硅橡胶片材10对应于太阳能电池模组的尺寸(例如约1.6m长，约1m宽)并且具有压敏粘合性，难以直接处理硅橡胶片材10。因此，优选将保护性膜22施加在硅橡胶片材10的一个表面或两个表面使得该片材易于处理。任意的膜可用作保护性膜22，只要其既不会引起裂纹也不污染硅橡胶片10，保持压敏粘合性，并且能容易地从硅橡胶片材10剥离。例如包括，聚乙烯或以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为代表的聚酯制成的平坦的(未经压花的)和柔性的膜，以及通过将这样的平坦膜用如图2(a)所示的压花图案压花得到的压花膜。在示出的实施方式中，提供通过将保护性膜22施加到硅橡胶片材10的一个表面并将其缠绕成卷而得到的硅橡胶片材卷10r作为用于该步骤的起始材料。
使用图6所示的玻璃层压机30如下进行本步骤。操作进料辊31以将透明板13a从图中右方向左进料。同时，将覆盖有保护性膜22的硅橡胶片材10h从放置在系统输入侧和上侧的的硅橡胶卷10r解缠绕使得硅橡胶片材10h的带有保护性膜22的表面可以面向上并且其露出面可以面向下，并且进料在透明板13a上。接着，将透明板13a和带有保护性膜22的硅橡胶片材10h以叠置的方式插入压辊32，32之间。通过压辊32，32，将透明板13a和带有保护性膜22的硅橡胶片材10h压粘在一起成为层合体。此时，不加热压辊32，即层合在室温下进行。在压辊32的输出侧，将保护性膜22从层合体剥离并作为保护性膜卷22r拾取。得到由透明板13a和与其粘结的硅橡胶片材10组成的层合体130a。在该层合体130a中，透明板13a和硅橡胶片材10紧密接触下紧紧地粘结而没有留孔，即没有裹挟气泡。
需要注意的是，层合处理可以在大气压下进行，但优选在减压下，因为通过差式抽吸实现的减压对防止气泡被裹挟在透明板13a和硅橡胶片材10之间有效。在板为小尺寸的情形下，可以通过将硅橡胶片材10h人工叠置在透明板13a上，将其插入压辊32，32(旋转驱动)之间以由此将其层合一起，并将保护性膜22从其剥离，制造层合体130a。
步骤(1-ii):压花(图7)
该步骤中，如图7所示，使由此得到的层合体130a的硅橡胶片材10的表面经压花加工。图7中示出平板51和作为辊形状的模板的压花辊52。
压花辊52优选由金属材料如不锈钢或刚性塑料材料如聚乙烯或聚醚醚酮(PEEK)、并且更优选可容易从硅橡胶片材分离的材料制成。和第一实施方式中同样，提供压花辊52，在其外周表面上具有压花图案(或凹进和凸起图案)。
图7中，将第一层合体130a置放在平板51上，使硅橡胶片材10面向上。将压花辊52在其外周表面上压在硅橡胶片材10的表面上并且旋转运动，以由此将压花图案(或凹进和凸起图案)转印至硅橡胶片材10的表面。硅橡胶片材10的整个一个表面由此具有预定的凹进和凸起图案。得到其中具有预定的凹进和凸起图案的硅橡胶片材11'层合至透明板13a的一个表面的第一层合体131。
需要注意的是，压花步骤并不限定于所示方法。例如，如第一实施方式所述，模板20可以压靠层合体130a的硅橡胶片材10以对其转印压花图案。
步骤(2-i):硅橡胶片材的层合(图8)
该步骤中，首先，制备硅橡胶片材10，即具有压敏粘合性的可混炼的硅橡胶组合物的生硅橡胶片材。使用图8中所示的具有压辊的层压机，即膜层压机40将生硅橡胶片材层合至背板13b。
如图8所示，膜层压机40包括用于从背板卷13br将背板13b解缠绕并将其向压辊42进料同时用下支撑辊41支撑其的第一片材进料机构；用于将来自硅橡胶片材卷10r的覆盖有保护性膜22的硅橡胶片材10h解缠绕并将其向压辊42进料同时用上支撑辊41支撑其的第二片材进料机构；用于将背板13b和硅橡胶片材10压粘到一起以层合的一对聚氨酯或硅橡胶压辊42；以及设置在压辊42输出侧的用于将保护性膜22从硅橡胶片材10剥离并将其绕成膜卷22r的拾取机构。图8中，在右方描述输入侧，在左方描述输出侧，并且箭头表示辊和卷的旋转方向。
使用图8中所示的膜层压机40如下进行本步骤。首先，将背板13b从放置在系统的输入侧和下侧的背板卷13br解缠绕并利用第一片材进料机构向前进料。同时，将覆盖有保护性膜22的硅橡胶片材10h从放置在系统的输入侧和上侧的硅橡胶卷10r解缠绕使得硅橡胶片材10h的带有保护性膜22的表面可以面向上并且其露出面可以面向下，并且进料在背板13b上。接着，将背板13b和其上叠置的带有保护性膜22的硅橡胶片材10h插入压辊42，42之间。通过压辊42，42，将背板13b和带有保护性膜22的硅橡胶片材1Oh压粘在一起成为层合体。此时，不加热压辊42，即层合在室温下进行。在压辊42的输出侧，将保护性膜22从层合体剥离并缠绕为保护性膜卷22r。得到由背板13b和与其粘结的硅橡胶片材10组成的层合体130b。在该层合体130b中，背板13b和硅橡胶片材10紧密接触下紧紧地粘合而没有留孔，即没有裹挟气泡。
将部分的背板13b和硅橡胶片材10h压粘在压辊42,42之间时，优选将背板13b和硅橡胶片材10h进料使背板13b和硅橡胶片材10h的垂直于压粘方向的截面可以等速移行的同时将反向张力朝向背板卷13br和硅橡胶片材卷10r施加于背板13b和硅橡胶片材10h。于是背板13b和硅橡胶片材10紧密接触下紧紧地层合而没有留孔，即没有裹挟气泡。
需要注意的是，层合处理可以在大气压下进行，但优选在减压下，因为通过差式抽吸实现的减压对防止气泡被裹挟在背板13b和硅橡胶片材10之间有效。
步骤(2-ii):压花(图9)
该步骤中，如图9所示，使由此得到的层合体130b的硅橡胶片材10的表面经压花加工。图9中示出支撑辊61和作为辊形状的模板的压花辊62。压花辊62可以与前述实施方式中的压花辊52相同，但是设置在固定的位置以与支撑辊61匹配从而将层合体130b夹置在其之间，由此对层合体130b加压。
图9中，首先将层合体130b从图中设置在右侧的层合体卷130br解缠绕使硅橡胶片材10面向上，并且进料在压花辊62和支撑辊61之间。在压花辊62以与层合体130b的移动速度相等的外周速度旋转的同时，压花辊62的外周表面压靠层合体130b的硅橡胶片材10的表面，以由此将压花图案(凹进和凸起图案)转印至硅橡胶片材10的表面。硅橡胶片材10的整个一个表面由此具有预定的凹进和凸起图案。得到其中具有预定的凹进和凸起图案的硅橡胶片材11'层合至背板13b的一个表面的第二层合体132。该实施方式中，将第二层合体132拾取成第二层合体卷132r，由其裁出预定尺寸的片状片材形式的第二层合体132用于后续的真空层合步骤。
在板为小尺寸的情形下，可以通过将层合体130b人工插入压花辊62和支撑辊61(均驱动旋转)之间以由此将层合体的硅橡胶片材10压花，制造层合体132。
尽管示出的实施方式提及一定长度的背板从其卷解缠绕的连续处理，本发明并不限于其。例如，可以处理背板或板的裁切片。该情形中，处理可以与透明板13a的上述处理即步骤(1-i)和(1-ii)相同。
步骤(3):真空层合
如图10所示，放置上述得到的第一层合体131和第二层合体132使压硅橡胶片材11'的压花表面彼此面对，同时，将太阳能电池阵列14夹置在其间。可得到包括从上到下按照所述顺序配置的透明板13a、压花的硅橡胶片材(一面压花的片材)11'、太阳能电池阵列14、压花的硅橡胶片材11'、和背板13b的前驱组合体。
和第一实施方式中同样地，使用真空层压机，将层叠的太阳能电池模组部件的层状组合体在真空中加热并加压以固化硅橡胶片材，从而形成太阳能电池阵列周围的密封。
更具体地，将如图10所示的包括透明板13a和背板13b的太阳能电池模组部件的前驱组合体放在一个罐中，并抽吸两个罐直到形成实质上的真空。在真空层压机的真空抽吸期间，透明板13a上的硅橡胶片材11'与太阳能电池阵列14之间、以及太阳能电池阵列14和背板13b上的硅橡胶片材11'之间的空间中的气体(空气)可通过由硅橡胶片材11'上的压花的凹进11b限定的槽道通过并且排气。其次，将其中放置包括透明板13a和背板13b的太阳能电池模组部件的前驱组合体的那个罐保持在真空中，将另一个罐释放至大气压或者甚至保持在施加的压力下，由此，用膜将透明板13a和背板13b沿其厚度方向加压。此时，因为层间的完全排气，所以层之间的任何空间紧密填充以硅橡胶。透明板13a和硅橡胶片材11'与背板13b和硅橡胶片材11'紧紧邻接，因为通过上述层合步骤已将它们紧密接触地放置。此时，将透明板13a和背板13b在70-150℃、优选90-130℃，并且更优选110-120℃下加热，并且在该温度下压1-30分钟。接着，将两个生硅橡胶片材11'熔合在一起，固化并且固定地粘结于太阳能电池阵列14、透明板13a和背板13b。即，将太阳能电池阵列14用作为硅橡胶组合物的固化物的封装剂12封装在透明板13a和背板13b之间，如图5所示。封装剂12形成密封，防止湿气和气体从其端面侵入太阳能电池模组。得到的太阳能电池模组因此具有充分的耐久性能。
最后，将框构件安装在经压粘的透明板与第二板或背板的外围，完成太阳能电池模组。
由此构建的太阳能电池模组特点在于高效率和长久的可靠性，因为利用平坦的透明板和第二板或背板通过固化的硅橡胶来保持太阳能电池阵列。根据本发明，可容易地大规模制造具有稳定性能的太阳能电池模组。
实施例
以下通过示例的方式而非限制的方式给出本发明的实施例。所有的份以重量计。室温(RT)为25℃。重均聚合度(DOP)通过凝胶渗透色谱(GPC)相对聚苯乙烯标准物而测定。
实施例1
如下制造太阳能电池模组。
首先，将100份的由99.825mol％二甲基硅氧烷单元、0.15mol％甲基乙烯基硅氧烷单元和0.025mol％二甲基乙烯基硅氧烷单元组成并具有平均DOP～8,000的有机聚硅氧烷，与80份具有BET表面积200m2/g的干法二氧化硅(Aerosil 200，Nippon Aerosil Co.，Ltd.制造)，以及5份的在两端具有硅烷醇基团和在25℃下的29mPa·s粘度的二甲基聚硅氧烷在捏合机中混炼，在180℃下热处理2小时，生成基础橡胶配混物。
向该基础橡胶配混物中，加入0.5份的铂催化剂C-25A和2.0份的有机氢聚硅氧烷C-25B作为加成固化剂，两者均可得自Shin-EtsuChemical Co.Ltd.。将混合物在双辊开炼机中混炼以形成5mm厚的硅橡胶片材。得到的硅橡胶组合物具有根据JIS K6249测定的430的塑性。
使用压延机(Nippon Roll Co.，Ltd.制造)，将5mm厚的硅橡胶片材在RT下压延成1mm厚的硅橡胶片材。使用橡胶辊，在RT下将具有如图2所示的钻石形状压花图案的片状的模板，即钻石压花用膜(Ishijima Chemical Industries Co.，Ltd.制,Emboss NEF型，厚度0.15mm)在其压花用表面压至硅橡胶片材的相对表面，由此对硅橡胶片材(后文称为“双面压花片材”)的相对表面压花。以此方式，得到两个双面压花片材。包括压花单元21p的模板由具有限定56°的锐角α的3.2mm外部长度L和0.45mm宽度W的四边凸起21a刻画。
将模板(压花用膜)由一个双面压花片材的一个表面剥离，放置片材的该压花表面使其与340mm×360mm×3.2mm厚的强化无色玻璃板(后文称为玻璃板)邻接。使用橡胶辊，将该双面压花片材层合至玻璃板使得双面压花片材上的凹进可不塌陷。
此外，为了判断背面的密封状态，使用单层透明PET膜(0.25mm厚)作为背板。如上所述，放置另一个双面压花片材的已经将模板(或压花用膜)从其剥离的压花表面，使其与PET膜的一个表面邻接。使用橡胶辊，将该双面压花片材层合至PET膜使得双面压花片材上的凹进可不塌陷。
其次，将太阳能电池模组部件层叠,如图11所示。具体地，将模板(压花用膜)从层合至玻璃板的双面压花片材的另一表面剥离。将通过将单晶硅太阳能电池部件以2行和2列的阵列配置并且将它们串联地电连接而构建的2/2系列太阳能电池阵列置放在其上。将模板(压花用膜)从层合至背板的另一双面压花片材的另一表面剥离。将该另一双面压花片材(压花用表面)以其露出表面面向下地置放在太阳能电池阵列上。
将如图11所示的多层组合体放在真空层压机中。一旦形成真空，就在110℃下加热该组合体15分钟并且在大气压下将部件压粘，完成太阳能电池模组A。
比较例1
除了两个硅橡胶片材的表面均没有经历压花处理之外，重复实施例1的工序。即，使用了平坦的硅橡胶片材。制造了太阳能电池模组B。图12示出太阳能电池模组部件在真空层合之前的多层配置。
比较例2
除了在基础橡胶配混物中使用160份的Aerosil 200之外，和实施例1中同样地，制备了硅橡胶组合物。由其制备了5mm厚硅橡胶片材。5mm厚的硅橡胶片材是脆性的，因此使用压延机(Nippon RollCo.，Ltd.制)在RT下将5mm厚的片材压延成1mm厚片材的尝试失败。过程不再后续。
参考例1
和实施例1同样地制造太阳能电池模组C，除了以下变化。如实施例1中那样，但是在一个表面上，将实施例1中的两个硅橡胶片材的一个压花，将在另一表面上的压花处理省去，即，将另一表面保持平坦。将该硅橡胶片材称为“单面压花片材”。另一个硅橡胶片材为和实施例1中相同的双面压花片材。将单面压花片材11'配置在太阳能电池阵列14和透明板13a之间，同时，其压花表面面向太阳能电池阵列14并且其非压花表面(平坦表面)面向透明板13a。图13示出在真空层合之前太阳能电池模组部件的多层配置。
参考例2
和实施例1同样地制造太阳能电池模组D，除了以下变化。实施例1中的两个硅橡胶片材的一个为单面压花片材11'，并且另一个硅橡胶片材为和实施例1中相同的双面压花片材。将单面压花片材11'配置在太阳能电池阵列14和透明板13a之间，同时，其非压花表面(平坦表面)面向太阳能电池阵列14并且其压花表面面向透明板13a。图14示出在真空层合之前太阳能电池模组部件的多层配置。
参考例3
和实施例1同样地制造太阳能电池模组E，除了以下变化。实施例1中的两个硅橡胶片材的一个为单面压花片材11'，并且另一个硅橡胶片材为和实施例1中相同的双面压花片材。将单面压花片材11'配置在太阳能电池阵列14和背板13b之间，同时其压花表面面向太阳能电池阵列14并且其非压花表面(平坦表面)面向背板13b。图15示出在真空层合之前太阳能电池模组部件的多层配置。
参考例4
和实施例1同样地制造太阳能电池模组F，除了以下变化。实施例1中的两个硅橡胶片材的一个为单面压花片材11'，并且另一个硅橡胶片材为和实施例1中相同的双面压花片材。将单面压花片材11'配置在太阳能电池阵列14和背板13b之间，同时，其非压花表面(平坦表面)面向太阳能电池阵列14并且其压花表面面向背板13b。图16示出在真空层合之前太阳能电池模组部件的多层配置。
对于实施例1、比较例1、和参考例1-4的太阳能电池模组，观察了利用固化的硅橡胶的密封状态。
表1示出观察时的评价结果。在评价密封状态中，从外侧目视观察太阳能电池模组的透明板13a和背板13b，计算了由于气泡导致的未密封部分(孔)的面积与每个表面的整个面积的比例。将密封状态在该比例小于1％时判定为良好(○)，在比例为1％以上并小于5％时为中等(△)，以及在比例为5％以上时为差(×)。
表1
实施例2
首先，将100份的由99.825mol％二甲基硅氧烷单元、0.15mol％甲基乙烯基硅氧烷单元和0.025mol％二甲基乙烯基硅氧烷单元组成并且具有平均DOP～8,000的有机聚硅氧烷，与80份具有BET表面积200m2/g的干法二氧化硅(Aerosil 200，Nippon Aerosil Co.，Ltd.制造)，以及5份的在两端具有硅烷醇基团和在25℃下的29mPa·s粘度的二甲基聚硅氧烷在捏合机中混炼，并在180℃下热处理2小时，生成基础橡胶配混物。
向该基础橡胶配混物中，加入0.5份的铂催化剂C-25A和2.0份的有机氢聚硅氧烷C-25B作为加成固化剂，两者均可得自Shin-EtsuChemical Co.Ltd.。将混合物在双辊开炼机中混炼以形成5mm厚的硅橡胶片材。
使用压延机(Nippon Roll Co.，Ltd.制造)，将5mm厚的硅橡胶配混物片材在RT下压延成1mm厚的硅橡胶片材。通过在RT下将该片材夹置在作为保护性膜的钻石压花用膜(Ishijima ChemicalIndustries Co.，Ltd.制，Emboss NEF型，厚度0.15mm)的压花用表面之间，生硅橡胶片材10在其两个表面上受到保护。
一旦将压花用膜由生硅橡胶片材的一个表面剥离，就将片材置放在340mm×360mm×3.2mm厚的强化无色玻璃基板(后文称为“透明板13a”)上，使硅橡胶片材的露出表面面向玻璃基板。通过一对硅橡胶辊(压辊)将组合体压粘，以将生硅橡胶片材10h紧密(即无孔)层合至玻璃基板。之后，将其余的压花用膜从生硅橡胶片材10的表面剥离，得到层合体130a。
此外，为了判断背面的密封状态，使用340mm×360mm×0.3mm厚的单层透明PET膜作为背板13b。如上所述，一旦将将压花用膜由被压花用膜保护的生硅橡胶片材的一个表面剥离，就将硅橡胶片材置放在透明PET膜上使得硅橡胶片材的露出表面面向透明PET膜。使用一对硅橡胶辊(压辊)将硅橡胶片材10h紧密(即无孔)层合至透明PET膜(背板13b)。之后，将其余的压花用膜从生硅橡胶片材10的表面剥离，得到层合体130b。
其次，如图7所示，将层合体130a置放在板51上，使硅橡胶片材10位于上方。在将压花辊52的外周表面在压力下保持与硅橡胶片材10的表面接触，辊52旋转运动以将压花图案(凹进/凸起图案)转印至硅橡胶片材10的表面，得到其中将具有预定凹进和凸起图案的硅橡胶片材11'层合至透明板13a的一个表面的第一层合体131。需要注意的是，压花辊52为具有40mm直径和400mm长度的不锈钢辊，所述辊在其外周表面上设有凹进/凸起图案或钻石形状的压花图案，其带有具有上部-底部之差为0.3mm的槽，如图2(a)所示。
另外，将具有直径40mm和长度400mm的硅橡胶支撑辊与压花辊52以其之间的间隔1.15mm相对。压花辊52旋转驱动的同时，将层合体130b插入支撑辊与压花辊52之间，使得硅橡胶片材10在压花辊52侧，由此将压花图案(凹进/凸起图案)转印至硅橡胶片材10的表面。得到其中将具有预定的凹进和凸起图案的硅橡胶片材11'层合至背板13b的一个表面的第二层合体132。
通过将单晶硅太阳能电池部件以2行和2列的阵列配置并且将它们串联地电连接而构建的2/2系列太阳能电池阵列置放在第一层合体131的硅橡胶片材11'的表面上。将第二层合体132置放在其上使得其硅橡胶片材11'可以覆盖太阳能电池阵列。
将如图10所示的前驱组合体或层合体放在真空层压机中。一旦形成真空，就在110℃下加热该组合体3分钟并且在大气压下将部件压粘12分钟，完成太阳能电池模组G。
比较例3
实施例2中，将1mm厚硅橡胶片材10置放在340mm×360mm强化无色玻璃基板(透明板13a)上而没有层合处理。通过将单晶硅太阳能电池部件以2行和2列的阵列配置并且将它们串联地电连接而构建的2/2系列太阳能电池阵列置放在硅橡胶片材10的表面上。置放1mm厚的硅橡胶片材10以覆盖太阳能电池阵列。最后，将340mm×360mm×0.3mm厚的透明单层PET膜(背板13b)置放在硅橡胶片材10上。
将该前驱组合体放在真空层压机中。一旦形成真空，就在110℃下加热该组合体3分钟并且在大气压下将部件压粘12分钟，完成太阳能电池模组H。
对于实施例2和比较例3的太阳能电池模组，观察利用固化的硅橡胶的密封状态。
表2示出观察时的评价结果。密封状态通过从外侧目视观察太阳能电池模组来评价。检查在透明板13a和表面侧的固化的硅橡胶片材之间、表面侧的固化的硅橡胶片材和太阳能电池阵列之间、太阳能电池阵列和背面侧的固化的硅橡胶片材之间，以及背面侧的固化的硅橡胶片材与背板13b之间是否存在孔。如果发现了孔，观察孔尺寸(假设孔为球形时的最大直径)。在没发现孔时，将样品评为无孔(○)；发现了孔并且所有的孔具有尺寸(最大直径)小于5mm时评为稍微有孔(△)；发现了孔，并且一些孔具有5mm以上的尺寸(最大直径)时，评为多孔(×)。
表2
在真空层合处理之前将硅橡胶片材紧密地层合至透明板和背板(即没有孔)的实施例2中，硅橡胶片材可在不留有孔下固化。另外，在实施例2中，由于面对太阳能电池阵列的硅橡胶片材的表面经压花，所以，在硅橡胶片材能在固化的硅橡胶片材与太阳能电池阵列之间不留有孔而固化之前，仅需简短的真空抽吸的真空层合处理。
尽管参考附图中示出的优选实施方式描述了本发明，本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明范围下可以做出各种变化并且等效物可以替代其元素。此外，在本发明的教导下不脱离其实质范围下可以做出许多改进以适应特定的场合或材料。因此，不打算限定本发明于作为用于实施本发明的最佳方式公开的特定的实施方式，而在于本发明包括了落入在所附权利要求范围之内的全部实施方式。
Claims (17)
1.利用树脂将太阳能电池阵列封装来制造太阳能电池模组的方法，所述太阳能电池阵列包括设置在透明板和第二板或背板之间的多个电连接的太阳能电池部件，所述方法包括步骤：
(1)通过将可混炼的硅橡胶组合物的生硅橡胶片材层合至该透明板的一个表面来提供第一层合体，该硅橡胶片材在其表面上具有预定的凹进和凸起图案，
(2)通过将可混炼的硅橡胶组合物的生硅橡胶片材层合至第二板或背板的一个表面来提供第二层合体，该硅橡胶片材在其表面上具有预定的凹进和凸起图案，
以及
(3)将第一和第二层合体匹配在一起，使得硅橡胶片材的图案化的表面可以彼此相对，将太阳能电池阵列放置在第一和第二层合体之间，将层合体周围的空间抽至真空，在真空中对第一和第二层合体加压并加热以将硅橡胶片材固化而形成太阳能电池阵列周围的密封。
2.权利要求1的方法，其中步骤(1)包括将硅橡胶组合物的生硅橡胶片材的至少一个表面压花并将压花的硅橡胶片材层合至透明板的表面，使得硅橡胶片材的压花表面可以远离透明板放置。
3.权利要求1的方法，其中步骤(2)包括将硅橡胶组合物的生硅橡胶片材的至少一个表面压花并将压花的硅橡胶片材层合至第二板或背板的表面，使得硅橡胶片材的压花表面可以远离第二板或背板放置。
4.权利要求2或3的方法，其中将生硅橡胶片材的两面压花。
5.权利要求4的方法，其中压花步骤通将过两个具有图案化表面的片状模板压靠在生硅橡胶片材的相对表面来进行。
6.权利要求5的方法，进一步在步骤(3)之前包括步骤：将一个模板从生硅橡胶片材的任意一个表面分离，将生硅橡胶片材的压花表面层合至透明板、第二板或背板使得压花结构的凹进可不塌陷，接着将另一模板从生硅橡胶片材的相对表面分离。
7.权利要求1的方法，其中步骤(1)包括将硅橡胶组合物的生硅橡胶片材层合至透明板的一个表面和将层合至透明板的硅橡胶片材的表面压花。
8.权利要求1的方法，其中步骤(2)包括将硅橡胶组合物的生硅橡胶片材层合至第二板或背板的一个表面和将层合至第二板或背板的硅橡胶片材的表面压花。
9.权利要求7或8的方法，其中将生硅橡胶片材层合至透明板、第二板或背板的步骤使用包括压辊的层压机进行。
10.权利要求7或8的方法，其中将生硅橡胶片材层合至透明板、第二板或背板的步骤在真空中进行。
11.权利要求7或8的方法，其中压花步骤包括使用具有图案化表面的辊作为模板和将该辊压靠生硅橡胶片材。
12.权利要求1的方法，其中生硅橡胶片材具有0.3-2mm的厚度。
13.权利要求1的方法，其中步骤(3)包括将太阳能电池阵列载置在第一或第二层合体的硅橡胶片材上，将第一和第二层合体匹配使硅橡胶片材在内侧，在真空中对第一和第二层合体加热和加压以固化硅橡胶片材，从而形成太阳能电池阵列周围的密封。
14.权利要求1的方法，其中步骤(3)包括在70-150℃的温度下加热。
15.权利要求1的方法，其中背板为两个表面上涂布有氟乙烯树脂膜的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂膜构成的复合片材。
16.权利要求1的方法，其中硅橡胶组合物包括
(A)100重量份的每分子包含至少两个烯基并具有至少100的聚合度的有机聚硅氧烷，由平均组成式(I)表示，
R1 aSiO(4-a)/2 (I)
其中R1独立地为取代或未取代的单价烃基，并且a为1.95-2.05的正数，
(B)10-150重量份的具有至少50m2/g的比表面积的增强二氧化硅，以及
(C)将组分(A)固化的足够量的固化剂。
17.权利要求16的方法，其中组分(C)为有机氢聚硅氧烷与氢化硅烷化催化剂的组合，或者有机过氧化物。
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