專利名稱：光生伏打電池組件和形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及光生伏打電池組件和光生伏打電池陣列。更確切地講，本發(fā)明涉及包括第一最外層、光生伏打電池和第二最外層的光生伏打電池組件，其具有特殊的特性并且位于光生伏打電池上把光生伏打電池夾在第二最外層和第一最外層之間。本發(fā)明還涉及形成光生伏打電池組件的方法。
背景技術(shù)：
光生伏打電池(光電池)是用于將光轉(zhuǎn)化為電的半導(dǎo)體裝置。光生伏打電池有兩種主要類型，硅晶片和薄膜的。硅晶片是半導(dǎo)體材料薄片，其通常通過由單晶或多晶錠機(jī)械切割硅晶片形成。或者，可通過鑄造形成硅晶片。薄膜光生伏打電池通常包括使用濺射技術(shù)或化學(xué)氣相沉積技術(shù)沉積在基體上的半導(dǎo)體材料連續(xù)層。一般，光生伏打電池被包括在光生伏打電池組件中，其還包括粘結(jié)層、基體、上層和/或提供強(qiáng)度和穩(wěn)定性的附加材料。某些組件包括使用薄粘結(jié)層結(jié)合于玻璃上層的玻璃基體。由于需要控制分散粘結(jié)層和將粘結(jié)層從基體和上層的泄露最小化從而減少浪費(fèi)，這些類型的組件通常使用的制造方法是緩慢和效率低下的。使用從基體和上層之間擠出的并且被拋棄的大量的粘結(jié)層形成其它類型的組件。在兩種類型的組件中，因?yàn)檎辰Y(jié)層可以以不連續(xù)的形式穿過基體和上層流動(dòng)，因此難于控制粘結(jié)層的厚度。此外，形成兩種類型的組件的方法都導(dǎo)致費(fèi)用升高、處理時(shí)間加長(zhǎng)和處理復(fù)雜度提高。這些都導(dǎo)致最終購買者的花費(fèi)增加。因此，仍有發(fā)展改進(jìn)的光生伏打電池組件、組建的光生伏打電池陣列和組件的形成方法的機(jī)會(huì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了光生伏打電池組件和組件的形成方法。光生伏打電池組件包括第一最外層，其具有使用ASTM E424-71的UV/Vis分光光度法確定的至少70%的透光率。光生伏打電池位于第一最外層上。該組件還包括與第一最外層相對(duì)的第二最外層。第二最外層包括硅樹脂組合物。第二最外層位于光生伏打電池上，并且將光生伏打電池夾在第二最外層和第一最外層之間。通過本發(fā)明的方法形成光生伏打電池組件。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法包括將光生伏打電池安排在第一最外層上，將硅樹脂組合物置于光生伏打電池上、至少部分地以硅樹脂組合物涂層多個(gè)纖維從而形成第二層和壓縮第一最外層、光生伏打電池和第二層從而形成組件。與該實(shí)施方式相關(guān)，多個(gè)纖維從側(cè)面延伸穿過第二層到組件兩端的組件外圍。這樣，該多個(gè)纖維能夠阻止硅樹脂組合物在壓縮步驟的過程中從組件泄露。第二(最外)層可以使光生伏打電池被固定在組件中，而同時(shí)將硅樹脂組合物的必須使用的量最小化。如果使用的話，第二(最外)層的多個(gè)纖維控制硅樹脂組合物的分散和組件的產(chǎn)生的厚度，還將組件外部的硅樹脂組合物的損失或泄露最小化，如壓縮步驟過程中的。多個(gè)纖維，協(xié)同硅樹脂組合物還提供給組件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，降低組件的易燃性并提高光生伏打電池和第一最外層之間的粘合強(qiáng)度。多個(gè)纖維和硅樹脂組合物還可以使組件成為剛性的、半剛性的或柔軟的，而同時(shí)保持電效率和結(jié)構(gòu)完整性。而且此外，因?yàn)楣铇渲M合物的被控分散、硅樹脂組合物的使用量最低化、浪費(fèi)最小化、厚度一致性和組件尺寸提高，多個(gè)纖維可以使組件具有成本效益和可重復(fù)生產(chǎn)。多個(gè)纖維和硅樹脂組合物還可以形成不具有支持層的組件，從而降低成本、生產(chǎn)復(fù)雜度和形成組件所需要的時(shí)間。


會(huì)容易理解本發(fā)明的其它優(yōu)勢(shì)，因?yàn)橥ㄟ^參考聯(lián)通其中附圖考慮的以下的詳細(xì)介紹可更好地理解圖I是包括第一最外層、第一最外層上的光生伏打電池和光生伏打電池上的第二最外層的第一光生伏打電池組件的側(cè)橫截面視圖。圖2是通過本發(fā)明的方法形成的并且包括第一最外層、第一最外層上的光生伏打電池、光生伏打電池上的第二層和作為第二最外層的第二層上的支持層的第二光生伏打電池組件的側(cè)橫截面視圖。圖3是包括第一最外層、第一最外層上的并且與第一最外層直接接觸的粘結(jié)層、第一最外層上并且間隔開的光生伏打電池和光生伏打電池上的第二最外層的第三光生伏打電池組件的側(cè)橫截面視圖；圖4是通過本發(fā)明的方法形成的包括第一最外層、第一最外層上的并且與第一最外層直接接觸的粘結(jié)層、第一最外層上的并且間隔開的光生伏打電池、光生伏打電池上的第二層和作為第二最外層的第二層上的并且直接接觸第二層的支持層的第四光生伏打電池組件的側(cè)橫截面視圖；圖5是包括至少部分涂覆了本發(fā)明的硅樹脂組合物的多個(gè)纖維的第二(最外)層的側(cè)橫截面視圖；圖6A是一系列圖I的光生伏打電池組件的橫截面?zhèn)纫晥D，其被電連接并且被設(shè)計(jì)為光生伏打電池陣列；圖6B是一系列被電連接的并且被設(shè)計(jì)為光生伏打電池陣列的圖I的光生伏打電池組件的放大側(cè)橫截面視圖；圖7是圖I的光生伏打電池組件的橫截面底部視圖，其中多個(gè)纖維側(cè)面(L)延伸穿過第二層至組件兩端的光生伏打電池組件的外圍，從而阻止硅樹脂組合物從光生伏打電池組件泄露；圖8是包括第一最外層、第一最外層上的光生伏打電池和光生伏打電池上的第二最外層的光生伏打電池組件的橫截面?zhèn)纫晥D，其中第二最外層沒有多個(gè)纖維并且由氫化硅烷化-可固化硅樹脂組合物形成；圖9是通過本發(fā)明的方法形成的并且包括第一最外層、第一最外層上的光生伏打電池、光生伏打電池上的第二層和作為第二最外層的第二層上的支持層的光生伏打電池組件的橫截面?zhèn)纫晥D，其中第二層沒有多個(gè)纖維并且由氫化硅烷化-可固化硅樹脂組合物形成；圖10是包括第一最外層、第一最外層上的并且與第一最外層直接接觸的粘結(jié)層、第一最外層上的并且與第一最外層間隔開的光生伏打電池和光生伏打電池上的第二最外層的光生伏打電池組件的橫截面?zhèn)纫晥D，其中第二最外層沒有多個(gè)纖維并且由氫化硅烷化-固化硅樹脂組合物形成；圖11是通過本發(fā)明的方法形成的并且包括第一最外層、第一最外層上的并且與第一最外層直接接觸的粘結(jié)層、第一最外層上的并且與第一最外層間隔開的光生伏打電池、光生伏打電池上的第二最外層和作為第二最外層上的第二層上的并且與第二層直接接觸的支持層的光生伏打電池組件的橫截面?zhèn)纫晥D，其中第二層沒有多個(gè)纖維并且由氫化硅烷化-可固化硅樹脂組合物形成。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了圖1_4、6A/B和7-11簡(jiǎn)要示意的光生伏打電池組件20 (在后文中被稱為“組件)和形成組件20的方法。如所屬領(lǐng)域中已知的，組件20基于光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化成電能。更確切地講，組件20執(zhí)行兩個(gè)基本功能。第一個(gè)功能是電荷載體的光生成，如光吸收材料中的電子和空穴。第二個(gè)功能是將電荷載體導(dǎo)向于導(dǎo)電觸頭從而傳輸電力。本發(fā)明的組件20可用于任意工業(yè)，包括但是不限定于，汽車、小型電子、邊遠(yuǎn)地區(qū)的電力系統(tǒng)、衛(wèi)星、空間探測(cè)、無線電話、水泵、并網(wǎng)電力系統(tǒng)、電池、電池充電器、光電化學(xué)應(yīng)用、聚合物光生伏打電池應(yīng)用、納米晶體光生伏打電池應(yīng)用和染色敏化光生伏打電池應(yīng)用。在一個(gè)實(shí)施方式中，一系列組件20被電連接并且形成光生伏打電池陣列32，如圖6A所示。光生伏打電池陣列32通常被用于連接于后備電池的農(nóng)村區(qū)域的房頂上，和DC泵、信號(hào)浮標(biāo)中等。本發(fā)明的光生伏打電池陣列32可以是平面的或非平面的，并且通常起到單電流產(chǎn)生單元的作用，其中組件20以這樣的方式互連從而產(chǎn)生電壓。組件20包括第一最外層22，其具有通過使用ASTM E424-71的UV/Vis分光光度法確定的至少70%的透光率。在一個(gè)實(shí)施方式中，第一最外層22具有至少80%的透光率。在可選的實(shí)施方式中，第一最外層22具有至少90%的透光率。仍然在另一實(shí)施方式中，第一最外層22具有約100%的透光率。一般來說，第一最外層22提供給組件20的前表面34保護(hù)，如圖1_4、6A和8_11所示的。同樣，第一最外層22可提供給組件20的后表面保護(hù)。第一最外層22可以是柔軟和易彎曲的，或者可以是剛性和不易彎曲的?；蛘?，第一最外層22可包括剛性和不易彎曲的部分，而同時(shí)包括柔軟和易彎曲的部分。在一個(gè)實(shí)施方式中，第一最外層22包括玻璃。在另一實(shí)施方式中，第一最外層22包括有機(jī)聚合物。有機(jī)聚合物可選自由，但是不限定于，聚酰亞胺、乙烯-醋酸乙烯共聚物，和/或包括，但是不限定于，乙烯四氟乙烯(ETFE)、單獨(dú)的或至少部分涂覆了硅氧基材料(SiOx)的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)，和其組合的組?；蛘叩谝蛔钔鈱?2可包括硅樹脂，可基本由硅樹脂構(gòu)成并且不包括有機(jī)單體或聚合物，或者可以由硅樹脂構(gòu)成。當(dāng)然，可理解第一最外層22不限定于前述的化合物，并且可包括所屬領(lǐng)域中已知的任意化合物或組合物，只要第一最外層22具有使用ASTME424-71的至少70%的透光率。第一最外層22可以是承重的或非承重的，并且可被包括在組件20的任意部分中。第一最外層22可以是組件“頂層”，也被稱為上層，或“底層”，也被稱為基體。底層通常位于光生伏打電池24之后，并且起到機(jī)械支持的作用。與本發(fā)明的方法的相關(guān)，組件20可包括第一最外層22作為頂層和也具有如上層的使用ASTM E424-71的至少70%的透光率的作為組件的底層的附加層。附加層可以與第一最外層22相同或不同。一般，第一最外層22位于組件20的頂部并且面對(duì)著光源。第一最外層22和附加層都可用于保護(hù)組件20避免如下雨、光照(show)和熱的環(huán)境條件。在一個(gè)實(shí)施方式中，第一最外層221具有各125mm的長(zhǎng)度和寬度。在另一實(shí)施方式中，第一最外層22具有各156mm的長(zhǎng)度和寬度。當(dāng)然,可理解第一最外層和本發(fā)明不限定于這些尺寸。除了第一最外層22，組件20還包括光生伏打電池24。光生伏打電池24位于第一最外層22上。在一個(gè)實(shí)施方式中，光生伏打電池24直接位于第一最外層22上，即直接接觸第一最外層22,如圖1、2、6A/B、8和9所不。在另一實(shí)施方式中，光生伏打電池24與第一最外層22間隔開，如圖3和4和10和11所示。通過化學(xué)氣相沉積和物理濺射，化學(xué)光生伏打電池24位于第一最外層之上并且直接接觸(即直接施加于)第一最外層?；蛘?，可與第一最外層22和/或組件分開形成光生伏打電池，并且隨后被置于第一最外層22上。在一個(gè)實(shí)施方式中，光生伏打電池24被夾在第二(最外)層26和粘結(jié)層30之間，如下文中更詳細(xì)描述的和如圖3和圖10所示的。應(yīng)理解術(shù)語“第二(最外)”可適用于第二最外層和第二層。光生伏打電池24通常具有50至250微米的厚度，更一般的是100至225微米，最一般的是175至225微米的厚度。在一個(gè)實(shí)施方式中，光生伏打電池24具有各125mm的長(zhǎng)度和寬度。在另一實(shí)施方式中，光生伏打電池具有各156mm的長(zhǎng)度和寬度。當(dāng)然，應(yīng)理解光生伏打電池24和本發(fā)明不限定于這些尺寸。光生伏打電池24可包括大面積、單晶、單層pn結(jié)二極管。通常使用以硅晶片的擴(kuò)散方法來制造這些光生伏打電池24。或者，光生伏打電池24可包括在晶格匹配的晶片上的薄的外延沉積的(娃)半導(dǎo)體。在該實(shí)施方式中，光生伏打電池24被分為空間的或地球的，通常具有7 %至40 %的AMO效率。此外，光生伏打電池24可包括量子阱裝置，如量子點(diǎn)、量子繩(quantum rope)等,還包括碳納米管。不希望被理論束縛，認(rèn)為這些類型的光生伏打電池24可具有達(dá)到45%的AMO產(chǎn)生效率。仍然此外，光生伏打電池24可包括聚合物和納米粒子的混合物，其形成單個(gè)多光譜層，其可堆疊起來從而產(chǎn)生效率更高和更便宜的多光譜光生伏打電池。光生伏打電池24可包括非晶硅、單晶硅、多晶硅、微晶硅、納米晶二氧化硅、碲化鎘、銅銦/硒化鎵/硫、砷化鎵、硫聚苯亞乙烯、銅酞菁、碳富勒烯和其在錠、帶、薄膜和/或晶片中的組合。光生伏打電池24還可包括光吸收染料，如釕有機(jī)金屬染料。最通常的是光生伏打電池24包括單晶和多晶硅。光生伏打電池24具有第一面和第二面。一般第一面與第二面相反。但是，第一和第二面彼此可以是臨近的。第一電導(dǎo)線通常位于第一面上，而第二電導(dǎo)線通常位于第二面上。第一和第二電導(dǎo)線之一通常被用作陽極，而另外一個(gè)通常用作陰極。第一和第二電導(dǎo)線可以是相同的或不同的，可包括金屬、導(dǎo)電聚合物和其組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，第一和第二電導(dǎo)線包括錫銀焊料涂層的銅。在另一實(shí)施方式中，第一和第二電導(dǎo)線包括錫鉛焊料涂層的銅。第一和第二電導(dǎo)線可以位于光生伏打電池24的第一面和第二面的任意部分上。第一和第二電導(dǎo)線可以是任意尺寸和形狀的，通常是長(zhǎng)方形的并且具有約O. 005至O. 080英寸的長(zhǎng)度和/或?qū)挾鹊某叽?。第一和第二電?dǎo)線通常將組件20連接于光生伏打電池陣列中的其它組件20，如圖6A所示。組件20可串聯(lián)或并聯(lián)。組件20還包括位于光生伏打電池24之上的第二(最外)層26。更確切地講，如圖1、3、6A/B和8-11中所示的組件22包括第二(最外)層26。包括第二(最外)層26的組件22不使用任何的支持層28而具有足夠的強(qiáng)度和剛性，如下文更詳細(xì)描述的。換句話說，組件22可包括第二(最外)層26作為最底層，而不包括除了光生伏打電池24和第一最外層22之外的任意附加層。但是，與本發(fā)明的方法的相關(guān)，形成的組件22可包括第二層26作為最外層或內(nèi)層。與本發(fā)明相關(guān)，第二(最外)層26可將第一最外層22結(jié)合于光生伏打電池24和/或至少部分地包裹光生伏打電池24。第二(最外)層26可直接位于光生伏打電池24之上，即直接接觸光生伏打電池24，如圖1-4、6A/B和8-11所示，或可與光生伏打電池24間隔開。在各個(gè)實(shí)施方式中，第二(最外)層26還限定為位于光生伏打電池24之上的被控制的珠子。在各個(gè)實(shí)施方式中，第二(最外)層26是被控制的液體硅樹脂組合物珠子。被控制的珠子通常以長(zhǎng)方形被施加。但是，可以以任意形狀形成受控小球。一般，受控小球接觸第一最外層24、光生伏打電池24的內(nèi)部,或同時(shí)接觸第一最外層22和光生伏打電池24的內(nèi)部，從而沿著第一最外層22、光生伏打電池24的外周，或同時(shí)沿著第一最外層22和不包括第二(最外)層26的光生伏打電池的外周留下空間。在一個(gè)實(shí)施方式中，該空間的寬度大約是1/2英寸。第二(最外)層26通常具有I至50mil的厚度，更通常是4至40mil，甚至更通常是3至30mil,仍然更通常是4至15mil,最通常是4至lOmil。第二(最外)層26可以是粘的或是不粘的，可以是凝膠、膠水、液體、膏體、樹脂或固體。在一個(gè)實(shí)施方式中，第二(最外)層26基本沒有帶入的空氣(氣泡)。術(shù)語“基本沒有”表示第二(最外)層26沒有可見的空氣氣泡。在本發(fā)明的方法中，通過液體硅樹脂組合物形成第二(最外)層26，在下文中進(jìn)行了詳細(xì)介紹，但是可被固化或部分固化從而是粘的或不粘的和/或是凝膠、膠水、液體、膏、樹脂或固體。在一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)小于90%的合適的(即，預(yù)期的)反應(yīng)部分反應(yīng)，發(fā)生了部分固化。在另一實(shí)施方式中，當(dāng)至少90%的合適的(即，預(yù)期的)反應(yīng)部分反應(yīng)，發(fā)生了固化。第二(最外)層26可包括或沒有聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚氟乙烯和乙烯醋酸乙烯酯中的一種或幾種。在一個(gè)實(shí)施方式中，第二(最外)層26包括多個(gè)纖維27，如圖所示。在另一實(shí)施方式中，第二(最外)層26沒有多個(gè)纖維，如下文更詳細(xì)介紹的。在圖6A/B中，為了清楚起見，僅省略了纖維27的細(xì)節(jié)。第二(最外)層26通常包括至少兩個(gè)，并且可包括不限數(shù)量的單個(gè)纖維27。術(shù)語“纖維”包括連續(xù)的絲狀物和/或離散長(zhǎng)度的材料，其可以是天然的或合成的。天然纖維包括，但是不限定于，通過植物、動(dòng)物和地質(zhì)作用產(chǎn)生的，如蔬菜、木材和天然礦物纖維。合成纖維包括，但是不限定于，非天然的礦物纖維，如玻璃纖維、金屬纖維、碳纖維、聚合物纖維，如聚酰胺纖維、PET或PBT聚酯纖維、酚醛(PF)纖維、聚乙烯醇纖維(PVOH)纖維、聚氯乙烯纖維(PVC)纖維、聚烯烴纖維、丙烯酸纖維、聚丙烯腈纖維、芳香族聚酰胺纖維、彈性體纖維、氨綸纖維、微纖維和其組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，多個(gè)纖維27具有高模數(shù)和高抗拉強(qiáng)度。在另一實(shí)施方式中，多個(gè)纖維27在25°C具有至少3GPa的彈性模數(shù)。例如，多個(gè)纖維27在25°C可具有3至IOOOGPa的彈性模數(shù)，或者3至200Gpa，或者10至lOOGPa。此外，多個(gè)纖維27在25°C可具有至少50MPa的抗拉強(qiáng)度。例如，多個(gè)纖維27在25°C可具有50至IOOOOMPa的抗拉強(qiáng)度，或者 50 至 IOOOMPa,或者 50 至 500MPa。單個(gè)纖維27的形狀通常是圓柱狀的，并且可具有I至100 μ m的直徑，或者I至20 μ m,或者I至10 μ m。多個(gè)纖維27在使用之前可被熱處理從而去除有機(jī)污染物。例如，多個(gè)纖維可在空氣中高溫加熱(例如575°C )適當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間(例如，2小時(shí))。在一個(gè)實(shí)施方式中，多個(gè)纖維27還限定為租或紗束。在另一實(shí)施方式中，多個(gè)纖維27還限定為織物?？椢锟梢允羌徔椀幕驘o紡的，或可以包括紡織或無紡部分。在一個(gè)實(shí)施方式中，織物是紡織的，選自由玻璃纖維、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、尼龍和其組合構(gòu)成的組。在另一實(shí)施方式中，紡織品是無紡的，選自由玻璃纖維、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、尼龍和其組合構(gòu)成的組。在其它的實(shí)施方式中，紡織品是無紡玻璃纖維，是由Dalton,MA的CraneNonwovens市售的。或者,紡織品可以是Crane Nonwovens市售的無紡聚酯。此外,織物可以是無紡的，包括聚丙烯或聚對(duì)苯二甲酸乙二酯。當(dāng)然，應(yīng)理解織物不限定于前述類型的紡織的或無紡織物，可包括所屬領(lǐng)域中已知的任意紡織的或無紡織物。在一個(gè)實(shí)施方式中，第二(最外)層26包括不止一種織物，例如兩種、三種或多種單獨(dú)的織物。如所屬領(lǐng)域中已知的，紡織的織物通常通過編織形成的布，其在斜紋方向上伸展。還如所屬領(lǐng)域中已知的，無紡織物既不是紡織的也不是編織的，通常通過將個(gè)體纖維一起放成薄片或網(wǎng)狀物的形式，然后將其通過粘合劑機(jī)械結(jié)合在一起，或通過將粘合物在織物上融化來將其熱結(jié)合在一起。無紡織物可包括短纖無紡織物和紡粘法無紡織物。通常通過紡以均一網(wǎng)分布的纖維，然后通過使用樹脂或熱進(jìn)行結(jié)合制造短纖無紡織物。通常通過紡直接位于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的纖維來以一個(gè)連續(xù)的工藝制造紡粘法無紡織物。紡粘法工藝可以與熔噴工藝結(jié)合從而形成SMS (紡-熔-紡)無紡織物。無紡織物還可包括薄膜和原纖維，可通過使用形成鋸齒狀或真空來形成有圖案的孔洞。玻璃纖維無紡織物通常是兩種類型之一，包括具有直徑為6至20微米的濕法短切的、旦尼爾纖維的濕法氈，或具有直徑為O. I至6微米的不連續(xù)旦尼爾纖維的火焰吹拉氈。如上文開始介紹的，多個(gè)纖維27至少部分涂覆了硅樹脂組合物。在各個(gè)實(shí)施方式中，多個(gè)纖維27的總表面積的至少50%、75%或95%涂覆了硅樹脂組合物。在另一實(shí)施方式中，多個(gè)纖維27的總表面積的約100%涂覆了硅樹脂組合物。圖5顯示了多個(gè)纖維27的總表面積的至少50%涂覆了硅樹脂組合物。術(shù)語“涂層”表示至少覆蓋了多個(gè)纖維27的部分表面。一般，硅樹脂組合物經(jīng)部分的多個(gè)纖維27 (例如，紡織物)滲出，如孔洞。在一個(gè)實(shí)施方式中，如圖5列出的，多個(gè)纖維27還限定為織物，并且確定了硅樹脂組合物可經(jīng)其滲出的空洞。硅樹脂組合物可灌注部分或全部的多個(gè)纖維27。也就是，在該實(shí)施方式中，硅樹脂組合物涂覆了多個(gè)纖維27的外部(表面)，并且貫穿了多個(gè)纖維27界定的部分或全部空洞。也就是，在該實(shí)施方式中，硅樹脂組合物可穿過部分空洞滲出而不穿過其它的。在其它的實(shí)施方式中，多個(gè)纖維27浸透了硅樹脂組合物。在另一實(shí)施方式中，多個(gè)纖維27未浸透硅樹脂組合物。還考慮到了硅樹脂組合物可整個(gè)或部分包裹多個(gè)纖維27。硅樹脂組合物可整個(gè)或部分包裹光生伏打電池24。可使用所屬領(lǐng)域中已知的方法部分涂層多個(gè)纖維27的表面，可包括，但是不限定于，噴霧、浸潰、滾、刷和其組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，多個(gè)纖維27被安置于娃樹脂組合物中。娃樹脂組合物通常至少涂層部分多個(gè)纖維27的總表面，厚度是I至50mil，更通常是3至30mil，最通常是4至15mil。當(dāng)然，本發(fā)明不限定于這些厚度。
再回到前文，硅樹脂組合物可以是所屬領(lǐng)域中任意已知的，可包括，但是不限定于，硅烷、硅氧烷、硅氮烷、硅烯、甲硅烷基自由基或離子、結(jié)晶硅、硅賓、硅烷醇，其聚合物和其組合。此外，硅樹脂組合物可通過所屬領(lǐng)域中已知的任意機(jī)制被固化、部分固化或完全固化，包括，但是不限定于，游離基反應(yīng)、氫化硅烷化反應(yīng)、縮合反應(yīng)或加成反應(yīng)、熱固化、紫外固化和其組合。一般，本發(fā)明的硅樹脂組合物限定為可硅氫化固化的。因此，下文關(guān)注硅氫化固化硅樹脂化學(xué)。但是，本發(fā)明不限定于如上文所介紹的氫化硅烷化固化硅樹脂化學(xué)。在一個(gè)實(shí)施方式中，娃樹脂組合物包括有機(jī)娃化合物、有機(jī)氫娃化合物和氫化娃烷化催化劑。有機(jī)硅化合物每個(gè)分子通常具有至少一個(gè)不飽和的部分并且可包括單一一種有機(jī)硅化合物、兩種有機(jī)硅化合物或多種有機(jī)硅化合物。在各個(gè)實(shí)施方式中，有機(jī)硅化合物每個(gè)分子具有兩個(gè)、三個(gè)或多個(gè)不飽和部分。在一個(gè)實(shí)施方式中，有機(jī)硅化合物包括烯基硅氧燒，其中稀基從娃氧燒基側(cè)掛。稀基可以間隔娃氧燒任意距尚和/或位于娃氧燒基的任意位置中。即，烯基可以是端基、側(cè)基，或者如果有機(jī)硅化合物包括不止一個(gè)烯基，烯基可以同時(shí)是端基和側(cè)基。在一個(gè)實(shí)施方式中，有機(jī)娃化合物以娃氧燒為端基，而其本身以稀基為端基。在另一實(shí)施方式中，稀基娃氧燒是以稀基為端基的娃氧燒，即稀基可以位于娃氧燒基的一個(gè)或多個(gè)末端。或者，烯基硅氧烷可以是以烯基為側(cè)基的硅氧烷。以烯基為側(cè)基的硅氧烷通常包括至少一個(gè)從沿著硅氧烷基而不是位于硅氧烷基的末端之一的位置側(cè)掛的烯基。以烯基為端基或側(cè)基的硅氧烷可以是直鏈的、分支的、環(huán)形的或其組合。烯基可包括直接從硅氧烷基的至少一個(gè)末端或從沿著硅氧烷基而不是末端的位置側(cè)掛的碳鏈，可具有至少有一個(gè)C = C鍵的2至12個(gè)碳原子。優(yōu)選,C = C鍵位于碳鏈的末端,如乙烯、5-己烯、7-辛烯等。此外，烯基不限定于一個(gè)C = C鍵,可包括不止一個(gè)C = C鍵。此外，以烯基為端基的硅氧烷可包括不止一個(gè)烯基。該不止一個(gè)的烯基可結(jié)合于硅氧烷中的同一個(gè)原子，或者可以結(jié)合于硅氧烷中的不同原子。還考慮到至少一個(gè)不飽和的部分可包括炔基，當(dāng)化學(xué)法合理時(shí)其可取代烯基。在各個(gè)實(shí)施方式中，有機(jī)硅化合物具有硅鍵合的烯基，并且通常是包括R2SiO 3/2單元的共聚物，即T單元,和/或SiO 4/2單元，即Q單元與R1R22SiOv2單元組合，即M單元，和或R22SiO 2/2單元，即D單元，其中R1是C1至Cltl烴基或C1至Cltl鹵代烴基，都沒有脂肪族不飽和，R2是烯基。例如，有機(jī)硅化合物可進(jìn)一步限定為DT樹脂、MT樹脂、MDT樹脂、DTQ樹脂、MTQ樹脂、MDTQ樹脂、DQ樹脂、MQ樹脂、DTQ樹脂、MTQ樹脂或MDQ樹脂，只要其每一個(gè)分子具有至少一個(gè)不飽和部分。通過R1表示的C1至Cltl烴基或C1至Cltl鹵代烴基更通常地是具有I至6個(gè)碳原子。含有至少3個(gè)碳原子的無環(huán)烴基和鹵代烴基可具有分支或不分支的結(jié)構(gòu)。通過R1表示的烴基的實(shí)施例包括，但是不限定于，烷基，如甲基、乙基、丙基、I-甲基乙基、丁基、I-甲基丙基、2-甲基丙基、1，I-二甲基甲基、戊基、I-甲基丁基、I-乙基丙基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、I，2- 二甲基丙基、2，2- 二甲基丙基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基，環(huán)烷基，如環(huán)戊基、環(huán)己基和甲基環(huán)己基，芳基，如苯基和奈基，燒芳基，如甲苯和_■甲苯基，和芳燒基，如節(jié)基和苯乙基。R1表示的鹵代烴基的實(shí)施例包括，但是不限定于3，3，3-三氟丙基、3-氯丙基、氣丙基、2，2, 2_ 二氣乙基、2, 2, 3, 3_四氣丙基和2, 2, 3, 3,4,4, 5, 5-八氣戍基。R2表示的烯基，其在有機(jī)硅化合物中可以是相同的或不同的，一般具有2至10個(gè)碳原子，或者2至6個(gè)碳原子，示例為，但是不限定與乙烯、丙烯、甲基丙烯、丁烯、己烯、辛烯
9基、癸烯、環(huán)己烯、苯乙烯等。在一個(gè)實(shí)施方式中，有機(jī)硅化合物被進(jìn)一步確定為具有公式(R1R22SiOl72) w (R22SiO272) x (R2SiO372) y (SiO472) z (I)其中R1和R2如上文所描述和示例的，X、y和z是摩爾分?jǐn)?shù)。一般，通過公示(I)表示的有機(jī)硅化合物每分子平均具有至少兩個(gè)硅鍵合的烯基。更確切的說，下標(biāo)w—般具有O至O. 9的值，或者O. 02至O. 75，或者O. 05至O. 3。下標(biāo)x —般具有O至O. 9的值，或者O至O. 45，或者O至O. 25。下標(biāo)j 一般具有O至O. 99的值，或者O. 25至O. 8，或者O. 5至O. 8。下標(biāo)z具有O至O. 85的值，或者O至O. 25，或者O至O. 15。而且，y+z/(w+x+y+z)的比例一般是O. I至O. 99,或者O. 5至O. 95,或者O. 65至O. 9。此外，w+x/ (w+x+y+z)的比例一般是O. 01至O. 90，或者O. 05至O. 5，或者從O. I至O. 35。通過以上列出的公示(I)代表的有機(jī)硅化合物的合適的其它非限定性實(shí)施例包括，但是不限定于，具有以下公式的樹脂(Vi2MeSiOl72) .25 (PhSiO372) .75, (ViMe2SiOl72) .25 (PhSiO372) 0.75， (ViMe2SiOl72) 0.25 (MeSiO372) 0.25 (PhSiO372) 0.50，(ViMe2SiOl72) . 15 (PhSiO372) . 75 (SiO472) . i，和(Vi2MeSiOl72) 0.15 (ViMe2SiOl72) 0.! (PhSiO372) 0.75，其中Me是甲基，Vi是乙烯，Ph是苯基，圓括號(hào)外的數(shù)字下標(biāo)表示對(duì)應(yīng)于上文列出的公示(I)的如上所述的w、x、y或z的摩爾分?jǐn)?shù)。前述公式中的單位順序不應(yīng)以任何方式被視為限定了本發(fā)明的范圍。通過公式(I)代表的有機(jī)硅化合物通常具有500至50000g/mol的數(shù)均分子量(Mn)，或者500至lOOOOg/mol，或者1000至3000g/mol，其中通過使用小角激光散射檢測(cè)器或折射率檢測(cè)器，和硅樹脂(MQ)標(biāo)準(zhǔn)的凝膠滲透色譜法確定分子量。公式(I)代表的有機(jī)硅化合物于25°C具有0. 01至IOOOOOPa的粘度，或者0. I至lOOOOPa，或者I至100Pa。公式⑴代表的有機(jī)硅化合物通常包括由29Si NMR確定的小于10% (w/w)的硅鍵合的輕基，或者小于5% (w/w),或者小于2% (w/w) ο在一個(gè)實(shí)施方式中，有機(jī)硅化合物還限定為二烷基乙烯甲硅烷氧基末端的二烷基硅氧烷。在另一實(shí)施方式中，有機(jī)硅化合物還限定為二烷基烯基硅氧基末端的二烷基硅氧烷。有機(jī)硅化合物的非限定性實(shí)施例包括二甲基乙烯硅氧基末端的二甲基硅氧烷、二甲基乙烯硅氧基末端的二甲基硅氧烷、甲基乙烯硅氧烷和其組合。仍然在另一實(shí)施方式中，有機(jī)硅化合物還限定為甲基乙烯硅氧基為側(cè)基的二甲基硅氧烷?；蛘撸袡C(jī)硅化合物還可限定為烯基二烷基甲硅烷基封端的聚二烷基硅氧烷。在一個(gè)實(shí)施方式中，有機(jī)硅化合物還限定為乙稀_■甲基甲娃燒基封端的聚_■甲基娃氧燒?；氐角拔?，硅樹脂組合物一般還包括每個(gè)分子具有至少一個(gè)硅鍵合的氫原子的有機(jī)氫硅化合物。有機(jī)氫硅化合物可包括單一一種有機(jī)氫硅化合物、兩種有機(jī)氫硅化合物或多種有機(jī)氫硅化合物。有機(jī)氫硅化合物通常平均每分子具有至少兩個(gè)硅鍵合的氫原子，或者每分子具有至少三個(gè)娃鍵合的氫原子。有機(jī)氫娃化合物還限定為有機(jī)氫娃燒、有機(jī)氫娃氧烷或其組合。有機(jī)氫硅化合物的結(jié)構(gòu)可以是直鏈的、分支的、環(huán)形的或含樹脂的。在非環(huán)形聚娃燒或聚娃氧燒中，娃鍵合的氫原子可以位于末端、側(cè)基或同時(shí)位于末端和側(cè)基。環(huán)娃烷和環(huán)硅氧烷通常具有3至12個(gè)硅原子，或者3至10個(gè)硅原子，或3至4個(gè)硅原子。
有機(jī)氫娃燒可以是單娃燒、二娃燒、三娃燒或聚娃燒。一些合適的有機(jī)氫娃燒的非限定實(shí)施例包括二苯基硅烷、2-氯乙基硅烷、雙(對(duì)二甲基硅基苯)醚、1，4_ 二甲基二硅基乙烷、1，3，5_三(二甲基硅烷基)苯、1，3，5_三甲基-1，3，5-三硅烷、聚(甲基亞甲硅基)亞苯基和聚(甲基亞甲硅基)亞甲基。有機(jī)氫硅烷還可具有公式HR12Si-R3-SiR12H (II)其中R1如上文所描述和示例的，R3是不具有脂肪不飽和的亞烴基，具有選自以下
結(jié)構(gòu)的公式
權(quán)利要求
1.一種光生伏打電池組件，包括 A.具有使用ASTME424-71的UV/Vis分光光度法確定的至少70%透光率的第一最外層，所述第一最外層可選地包括硅樹脂； B.位于所述第一最外層上的光生伏打電池；和 C.與所述第一最外層相對(duì)的第二最外層，所述第二最外層包括硅樹脂組合物并且位于所述光生伏打電池上，將所述光生伏打電池夾在所述第二最外層和所述第一最外層之間， 其中， (I)所述組件不含有除了硅樹脂聚合物之外的任何其他聚合物，所述硅樹脂組合物是自由基可固化的，并且所述第二最外層還包括至少部分涂敷了所述自由基可固化的硅樹脂組合物的多個(gè)無紡纖維，和/或 (II)所述組件還包括位于所述光生伏打電池上并且被夾在所述光生伏打電池和所述第一最外層之間的粘結(jié)層，所述粘結(jié)層包括自由基可固化的第二硅樹脂組合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光生伏打電池組件，其中，(I)和(II)都存在。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光生伏打電池組件，其中，存在(I)而缺少(II)。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光生伏打電池組件，其中，(I)的所述硅樹脂組合物是過氧化物可固化的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的光生伏打電池組件，其中，(I)的所述硅樹脂組合物包括導(dǎo)熱填料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的光生伏打電池組件，其中所述多個(gè)纖維還限定為無紡織物，并且可選地其中所述無紡織物選自由玻璃纖維、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、尼龍和這些的組合組成的組。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的光生伏打電池組件，其中(I)的所述硅樹脂組合物是分支的。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光生伏打電池組件，其中存在(II)而缺少(I)，并且所述第二最外層不包含填料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光生伏打電池組件，其中(II)的所述第二硅樹脂組合物是過氧化物可固化的。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的光生伏打電池組件，其中，所述不包括多個(gè)纖維。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光生伏打電池組件，其中，所述第二最外層至少部分涂敷了硅氧基材料(SiOx)。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光生伏打電池組件，其中，所述第一最外層至少部分涂敷了硅氧基材料(SiOx)。
全文摘要
本發(fā)明提供了光生伏打電池組件，至少包括兩個(gè)組件的光生伏打電池陣列和形成方法。該組件包括第一最外層和位于第一最外層上的光生伏打電池。組件還包括位于光生伏打電池上并且將光生伏打電池夾在第二最外層和第一最外層之間的第二最外層。形成該組件的方法包括將光生伏打電池置于第一最外層上，將硅樹脂組合物置于光生伏打電池上和壓縮第一最外層、光生伏打電池和第二層從而形成光生伏打電池組件的步驟。
文檔編號(hào)H01L31/048GK102931260SQ20121039173
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者梅琳達(dá)·豪厄爾, 唐尼·壽圓, 巴里·克圖拉, 瑪麗·凱·托瑪利亞 申請(qǐng)人:陶氏康寧公司