RU2846377C1

RU2846377C1 - Method of solar cells module manufacturing

Info

Publication number: RU2846377C1
Application number: RU2024133325A
Authority: RU
Inventors: Борис Николаевич Самсоненко; Владимир Григорьевич Тарасенко; Екатерина Левановна Миндадзе
Original assignee: Акционерное общество "Сатурн" (АО "Сатурн)
Filing date: 2024-11-05
Publication date: 2025-09-04

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: invention can be used for making high-efficiency solar cell modules for spacecraft power supply batteries. In the solar cells module manufacturing method, including the three-layer adhesive coating formation by the epoxy adhesive, silicone compound and adhesion promoter sequential spraying application, “СКТНФ” low-molecular rubber application as silicone filler on the solar cells front and rear sides, gluing the protective glass plate and the glass-fibre laminate substrate to the silicone filler layer, performing vacuum degassing, wherein the layer of the silicone compound used is a mixture of “СИЭЛ” 159-322 "A" silicone compound and "Penta-21" adhesion promoter, taken in the following ratio: compound “СИЭЛ” grade 159-322 "A" 1 part by volume, adhesion promoter "Penta-21" 0.5÷1 part by volume, wherein after application of said mixture performing heat treatment at temperature 80÷125 °C, in addition, by drop spraying a layer of epoxy adhesive is applied on the inner side of the glass-fibre laminate substrate, and "Penta-21" is applied as an adhesion promoter.

EFFECT: providing the possibility of simplifying the technology and increasing the reliability of the solar cell module.

1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам изготовления модулей высокоэффективных солнечных элементов для батарей электропитания космических аппаратов.The invention relates to electrical engineering, in particular to methods for manufacturing modules of highly efficient solar cells for power supply batteries for spacecraft.

Известен модуль солнечных элементов и метод его изготовления, принятый за прототип (ЕР 2234172 А1, опубл. 29.09.2010 г.), включающий прозрачную стеклянную панель; солнечные элементы, соединенные между собой с помощью металлических шин; тыльную защитную подложку; силиконовый наполнитель и герметизирующий компаунд, причем модуль изготавливается путем размещения солнечных элементов на стеклянной панели, формирования по периметру солнечной панели слоя герметизирующего компаунда, заливки силиконового наполнителя, компрессии тыльной защитной подложки к слою герметизирующего компаунда с одновременным заполнением внутреннего пространства модуля силиконовым наполнителем и последующим выполнением вакуумной дегазации. В качестве силиконового наполнителя применяют силиконовый герметик, полимеризующийся в гель при комнатной температуре и имеющий широкий температурный интервал эксплуатации от -70°С до +300°С. В качестве герметизирующего компаунда используют силиконовые смолы со связующим компонентом на основе изобутилена, обладающие хорошей адгезией к стеклянной панели и защитной подложке.A solar cell module and a method for its manufacture, adopted as a prototype, are known (EP 2234172 A1, published 29.09.2010), comprising a transparent glass panel; solar cells connected to each other using metal buses; a rear protective substrate; silicone filler and a sealing compound, wherein the module is manufactured by placing solar cells on a glass panel, forming a layer of sealing compound along the perimeter of the solar panel, pouring in the silicone filler, compressing the rear protective substrate to the layer of sealing compound with simultaneous filling of the interior of the module with silicone filler and subsequent vacuum degassing. The silicone filler used is a silicone sealant that polymerizes into a gel at room temperature and has a wide operating temperature range from -70°C to +300°C. Silicone resins with a binding component based on isobutylene are used as a sealing compound, which have good adhesion to the glass panel and protective substrate.

Недостаток вышеуказанного способа-аналога изготовления модуля солнечных элементов заключается в недостаточной адгезии клеевого покрытия на основе отверждаемой силиконовой пленки к химически инертной поверхности Au тыльного контакта Cr/Au/Ag/Au высокоэффективных трехкаскадных фотопреобразователей со структурой GaInP/GaInAs/Ge, в результате чего при вакуумировании с нагревом формируются скрытые полости и происходит деградация солнечных элементов.The disadvantage of the above-mentioned method-analogue of manufacturing a solar cell module is insufficient adhesion of the adhesive coating based on a curable silicone film to the chemically inert surface Au of the Cr/Au/Ag/Au back contact of highly efficient three-cascade photoconverters with a GaInP/GaInAs/Ge structure, as a result of which, during vacuumization with heating, hidden cavities are formed and degradation of solar cells occurs.

Признаки аналога, общие с предлагаемым способом изготовления модуля солнечных элементов, следующие: нанесение силиконового наполнителя на лицевую и тыльную стороны солнечных элементов, приклеивание на силиконовый наполнитель защитной подложки, выполнение вакуумной дегазации.The features of the analogue, common with the proposed method of manufacturing a solar cell module, are the following: applying silicone filler to the front and back sides of the solar cells, gluing a protective substrate to the silicone filler, and performing vacuum degassing.

Известен способ изготовления модуля солнечных элементов, принятый за прототип (патент РФ №2760378, опубл. 24.11.2021 г.), включающий нанесение силиконового наполнителя на лицевую и тыльную стороны солнечных элементов, приклеивание на слой силиконового наполнителя защитной подложки, выполнение вакуумной дегазации, при этом перед нанесением силиконового наполнителя на тыльной стороне солнечного элемента формируют трехслойное адгезионное покрытие путем последовательного нанесения капельным распылением эпоксидного клея, силиконового компаунда СИЭЛ (защитного слоя) и промоутера адгезии, причем после нанесения слоя силиконового компаунда СИЭЛ выполняют термообработку при температуре 150÷180°С.A method for manufacturing a solar cell module is known, adopted as a prototype (RU Patent No. 2760378, published on November 24, 2021), which includes applying silicone filler to the front and back sides of solar cells, gluing a protective substrate to the silicone filler layer, performing vacuum degassing, while before applying the silicone filler, a three-layer adhesive coating is formed on the back side of the solar cell by sequentially applying epoxy glue, SIEL silicone compound (protective layer) and an adhesion promoter by drop spraying, and after applying the SIEL silicone compound layer, heat treatment is performed at a temperature of 150 ÷ 180 ° C.

Недостаток данного способа-прототипа заключается в том, что при нанесении капельным распылением разбавленного в бензине силиконового компаунда СИЭЛ марки 159-322А на поверхность слоя эпоксидного клея ВК-9 при соотношении компонента СИЭЛ №1 (паста) к компоненту №2 (отвердитель) = 1:0,1 объемных частей (рекомендованным предприятием-производителем АО «ГНИИХТЭОС»), для отверждения компаунда необходима высокая температура 150÷180°С из-за снижения активности платинового катализатора, находящегося в контакте с эпоксидной и полиамидной смолами клеевого слоя. В результате увеличиваются затраты времени при термообработке. Кроме того, солнечные элементы при формировании адгезионного покрытия необходимо располагать на опорных рамках, выполненных из термостойкого материала «имидофлекса» на основе полиимидной пленки, из-за ограничения по применению низкотемпературных пленочных материалов, например, «изофлекса» (до -125°С). Используемый в прототипе слой промоутера адгезии Пента-14 применяется в смеси с Уайт-спиритом для увеличения проникающей способности и предотвращения трещинообразования (см. фиг. 1), что усложняет технологию.The disadvantage of this prototype method is that when applying by drop spraying the silicone compound SIEL brand 159-322A diluted in gasoline to the surface of the layer of epoxy adhesive VK-9 at a ratio of component SIEL No. 1 (paste) to component No. 2 (hardener) = 1:0.1 by volume (recommended by the manufacturer JSC GNIIChTEOS), a high temperature of 150÷180°C is required to harden the compound due to a decrease in the activity of the platinum catalyst in contact with the epoxy and polyamide resins of the adhesive layer. As a result, the time spent on heat treatment increases. In addition, when forming an adhesive coating, solar cells must be placed on support frames made of heat-resistant "imidoflex" material based on polyimide film, due to the limitation on the use of low-temperature film materials, such as "isoflex" (up to -125°C). The layer of adhesion promoter Penta-14 used in the prototype is used in a mixture with White Spirit to increase penetrating ability and prevent cracking (see Fig. 1), which complicates the technology.

Признаки, общие для вышеуказанного способа-прототипа и предлагаемого способа изготовления модуля солнечного элемента, следующие: формирование трехслойного адгезионного покрытия путем последовательного нанесения капельным распылением эпоксидного клея, слоя силиконового компаунда и промоутера адгезии, нанесение низкомолекулярного каучука СКТНФ в качестве силиконового наполнителя на лицевую и тыльную стороны солнечных элементов, приклеивание на слой силиконового наполнителя защитной стеклянной пластины и стеклотекстолитовой подложки, выполнение вакуумной дегазации.The features common to the above-mentioned prototype method and the proposed method for manufacturing a solar cell module are the following: forming a three-layer adhesive coating by successive droplet spraying of epoxy glue, a layer of silicone compound and an adhesion promoter, applying low-molecular rubber SKTN as a silicone filler to the front and back sides of the solar cells, gluing a protective glass plate and a glass-textolite substrate to the layer of silicone filler, and performing vacuum degassing.

Технический результат, достигаемый предлагаемым способом изготовления модуля солнечных элементов, заключается в упрощении технологии за счет снижения температуры и уменьшения времени термообработки адгезионного покрытия, кроме того, в повышении надежности модуля солнечных элементов за счет увеличения прочности клеевого соединения защитной подложки с тыльной металлизацией солнечных элементов.The technical result achieved by the proposed method for manufacturing a solar cell module consists in simplifying the technology by reducing the temperature and decreasing the time of heat treatment of the adhesive coating, and in increasing the reliability of the solar cell module by increasing the strength of the adhesive bond of the protective substrate with the rear metallization of the solar cells.

Отличительные признаки, обеспечивающие соответствие предлагаемого способа изготовления модуля солнечных элементов критерию «новизна», следующие: в качестве слоя силиконового компаунда используют смесь силиконового компаунда СИЭЛ марки 159-322 «А» и промоутера адгезии «Пента-21», взятых в следующем соотношении:The distinctive features that ensure that the proposed method for manufacturing a solar cell module meets the “novelty” criterion are as follows: a mixture of SIEL silicone compound grade 159-322 “A” and adhesion promoter “Penta-21” taken in the following ratio is used as a layer of silicone compound:

- компаунда СИЭЛ марки 159-322 «А» 1 объемная часть,- compound SIEL brand 159-322 "A" 1 volume part,

- промоутера адгезии «Пента-21» 0,5÷1 объемных частей,- adhesion promoter "Penta-21" 0.5÷1 parts by volume,

причем после нанесения вышеуказанной смеси выполняют термообработку при температуре 8÷125°С, кроме того, наносят капельным распылением слой эпоксидного клея на внутреннюю сторону стеклотекстолитовой подложки, а в качестве промоутера адгезии наносят «П-21».Moreover, after applying the above-mentioned mixture, heat treatment is performed at a temperature of 8÷125°C, in addition, a layer of epoxy glue is applied by drop spraying to the inner side of the fiberglass substrate, and “P-21” is applied as an adhesion promoter.

Нанесение эпоксидного клея капельным распылением необходимо для создания слоя островковой конфигурации трехслойного адгезионного покрытия на поверхности химически инертного слоя золота тыльной металлизации солнечных элементов. Отвержденный эпоксидный клей обладает более высокой химической стойкостью к спиртовым парам, образующимся при полимеризации применяемого силиконового наполнителя на основе низкомолекулярного каучука СКТНФ в сравнении с промоутерами адгезии Пента-14, П-12Э. Последующий слой трехслойного адгезионного покрытия состоит из смеси силиконового компаунда СИЭЛ марки 159-322 «А» (ТУ 2157-170-00209013-2016, производитель АО «ГНИИХТЕОС») с промоутером адгезии «Пента-21» (ТУ 0258-168-40245042-2006, производитель ООО «Пента-91»), взятых в следующем соотношении:Application of epoxy glue by drop spraying is necessary to create a layer of island configuration of a three-layer adhesive coating on the surface of a chemically inert gold layer of the back metallization of solar cells. The cured epoxy glue has a higher chemical resistance to alcohol vapors formed during polymerization of the applied silicone filler based on low-molecular rubber SKTN in comparison with the adhesion promoters Penta-14, P-12E. The subsequent layer of the three-layer adhesive coating consists of a mixture of silicone compound SIEL brand 159-322 "A" (TU 2157-170-00209013-2016, manufacturer JSC "GNIIKHTEOS") with the adhesion promoter "Penta-21" (TU 0258-168-40245042-2006, manufacturer LLC "Penta-91"), taken in the following ratio:

- промоутера адгезии «Пента-21» 0,5÷1 объемных частей, - adhesion promoter "Penta-21" 0.5÷1 parts by volume,

полимеризуется при более низкой температуре 80°С, в течение 10 мин, что более технологично в сравнении с прототипом. При соотношении промоутера адгезии «Пента-21» менее 0,5 и более 1 объемных частей на 1 объемную часть компаунда СИЭЛ 159-322 «А» отверждения смеси в интервале температур 80÷125°С не происходит. Например, если соотношение промоутера адгезии «Пента-21» менее 0,2 и более 2 объемных частей на 1 объемную часть компаунда СИЭЛ 159-322 «А» смесь не полимеризуется даже при 150°С. Нанесение слоя промоутера адгезии «Пента-21» необходимо для создания активных химических связей на поверхности силиконового компаунда, устойчивых к воздействию спиртовых паров при термической обработке. Капельный метод распыления с помощью аэрографа обеспечивает равномерное распределение промоутера адгезии «Пента-21» и формирование плотного покрытия на поверхности слоя силиконового компаунда. На внутреннюю сторону стеклотекстолитовой платы наносят капельным распылением слой эпоксидного клея ВК-9 для предотвращения контакта силиконового наполнителя с компонентами полиаминов, эпоксидных и фенолоформальдегидных смол, применяемых для пропитки стеклотекстолитовой подложки и являющихся каталитическими ядами для платинового катализатора СИЭЛ. В результате, при последующих наклейке стеклотекстолитовой подложки на силиконовый наполнитель СКТНФ и вакуумной дегазации с нагревом, обеспечивается эластичное клеевое соединение защитной подложки с тыльной металлизацией солнечного элемента.polymerizes at a lower temperature of 80°C, within 10 minutes, which is more technologically advanced in comparison with the prototype. When the ratio of the adhesion promoter "Penta-21" is less than 0.5 and more than 1 volume part to 1 volume part of the compound SIEL 159-322 "A", curing of the mixture in the temperature range of 80 ÷ 125°C does not occur. For example, if the ratio of the adhesion promoter "Penta-21" is less than 0.2 and more than 2 volume parts to 1 volume part of the compound SIEL 159-322 "A", the mixture does not polymerize even at 150°C. Application of a layer of the adhesion promoter "Penta-21" is necessary to create active chemical bonds on the surface of the silicone compound, resistant to the effects of alcohol vapors during heat treatment. The drip spraying method with an airbrush ensures uniform distribution of the adhesion promoter "Penta-21" and formation of a dense coating on the surface of the silicone compound layer. A layer of epoxy glue VK-9 is applied to the inner side of the fiberglass board by drip spraying to prevent contact of the silicone filler with components of polyamines, epoxy and phenol-formaldehyde resins used for impregnation of the fiberglass substrate and which are catalytic poisons for the platinum catalyst SIEL. As a result, during subsequent gluing of the fiberglass substrate to the silicone filler SKTNF and vacuum degassing with heating, an elastic adhesive connection of the protective substrate with the back metallization of the solar cell is ensured.

Достигается это тем, что в предложенном способе изготовления модуля солнечных элементов, включающем формирование трехслойного адгезионного покрытия путем последовательного нанесения капельным распылением эпоксидного клея, слоя силиконового компаунда и промоутера адгезии, нанесение низкомолекулярного каучука СКТНФ в качестве силиконового наполнителя на лицевую и тыльную стороны солнечных элементов, приклеивание на слой силиконового наполнителя защитной стеклянной пластины и стеклотекстолитовой подложки, выполнение вакуумной дегазации, в качестве слоя силиконового компаунда используют смесь силиконового компаунда СИЭЛ марки 159-322 «А» и промоутера адгезии «Пента-21», взятых в следующем соотношении:This is achieved by the fact that in the proposed method for manufacturing a solar cell module, which includes the formation of a three-layer adhesive coating by successive droplet spraying of epoxy glue, a layer of silicone compound and adhesion promoter, the application of low-molecular rubber SKTN as a silicone filler to the front and back sides of the solar cells, gluing a protective glass plate and a fiberglass substrate to the layer of silicone filler, performing vacuum degassing, a mixture of silicone compound SIEL brand 159-322 "A" and adhesion promoter "Penta-21" taken in the following ratio is used as a layer of silicone compound:

причем после нанесения вышеуказанной смеси выполняют термообработку при температуре ре 8÷125°С, кроме того, наносят капельным распылением слой эпоксидного клея на внутреннюю сторону стеклотекстолитовой подложки, а в качестве промоутера адгезии наносят «Пента-21».Moreover, after applying the above-mentioned mixture, heat treatment is performed at a temperature of pe 8÷125°C, in addition, a layer of epoxy glue is applied by drop spraying to the inner side of the fiberglass substrate, and “Penta-21” is applied as an adhesion promoter.

Отличительных признаков заявляемого способа изготовления модуля солнечных элементов, дающих в совокупности с известными признаками вышеуказанный технический результат, в литературных источниках и реестре изобретений не обнаружено, поэтому, по мнению авторов, предлагаемое устройство для стравливания германиевой подложки с обрезков металлизированных эпитаксиальных пластин соответствует критерию «изобретательский уровень».Distinctive features of the claimed method for manufacturing a solar cell module, which, in combination with known features, provide the above-mentioned technical result, have not been found in literary sources and the register of inventions, therefore, in the opinion of the authors, the proposed device for etching a germanium substrate from scraps of metallized epitaxial plates meets the criterion of “inventive step”.

Пример конкретного выполнения предлагаемого способа изготовления модуля солнечных элементов иллюстрирован на фиг. 1÷4. На фиг. 1 представлен вид трещин на поверхности силиконового компаунда СИЭЛ с нанесенным слоем промоутера «П-12Э». На фиг. 2а, б, в представлен вид тыльной поверхности солнечного элемента: а) - после нанесения эпоксидного клея; б) - после нанесения слоя смеси силиконового компаунда СИЭЛ и промоутера адгезии «Пента-21»; в) - после нанесения слоя промоутера адгезии «Пента-21». На фиг. 3 представлен вид солнечного элемента на опорной рамке из пленки изофлекса. На фиг. 4 представлен вид солнечного элемента после наклейки защитной стеклянной пластины и стеклотекстолитовой платы. На фиг. 5 представлен вид модуля солнечных элементов.An example of a specific implementation of the proposed method for manufacturing a solar cell module is illustrated in Fig. 1÷4. Fig. 1 shows a view of cracks on the surface of the SIEL silicone compound with an applied layer of the P-12E promoter. Fig. 2a, b, c shows a view of the back surface of the solar cell: a) after applying the epoxy glue; b) after applying a layer of the mixture of the SIEL silicone compound and the Penta-21 adhesion promoter; c) after applying a layer of the Penta-21 adhesion promoter. Fig. 3 shows a view of the solar cell on a support frame made of isoflex film. Fig. 4 shows a view of the solar cell after gluing the protective glass plate and the fiberglass board. Fig. 5 shows a view of the solar cell module.

Для конкретного примера применения предлагаемого способа изготовления модуля солнечных элементов используют высокоэффективные фотопреобразователи с эпитаксиальной структурой GaInP/GaInAs/Ge, выращенной на германиевой подложке. Тыльный контакт солнечных элементов выполнен из последовательно напыленных слоев металлизации Cr/Au/Ag/Au. Солнечные элементы фиксируют на опорных рамках, изготовленных из пленки изофлекса (см. фиг. 3).For a specific example of application of the proposed method for manufacturing a solar cell module, highly efficient photoconverters with an epitaxial structure of GaInP/GaInAs/Ge grown on a germanium substrate are used. The back contact of the solar cells is made of successively deposited metallization layers of Cr/Au/Ag/Au. The solar cells are fixed on support frames made of isoflex film (see Fig. 3).

На тыльную сторону солнечных элементов с контактным слоем металлизации Cr/Au/Ag/Au и на внутреннюю сторону стеклотекстолитовой подложки наносят капельным распылением эпоксидный клей ВК-9 (см. фиг. 2а). Выполняют сушку эпоксидного клея ВК-9. Затем капельным распылением из аэрографа наносят на тыльную сторону солнечного элемента (по маске, защищающей шины) сплошной слой силиконового компаунда, в качестве которого используют смесь силиконового компаунда СИЭЛ марки 159-322 «А» (ТУ 2157-170-00209013-2016, производитель АО «ГНИИХТЭОС») с промоутером адгезии «Пента-21» (ТУ 1-595-28-1295-2012, производитель ООО «Пента-91»), взятых в следующем соотношении:Epoxy adhesive VK-9 is applied to the back side of the solar cells with a contact layer of Cr/Au/Ag/Au metallization and to the inner side of the fiberglass substrate by drop spraying (see Fig. 2a). The epoxy adhesive VK-9 is dried. Then, a continuous layer of silicone compound is applied to the back side of the solar cell (over a mask protecting the buses) by drop spraying from an airbrush. The compound used is a mixture of silicone compound SIEL brand 159-322 "A" (TU 2157-170-00209013-2016, manufacturer JSC GNIIChTEOS) with adhesion promoter "Penta-21" (TU 1-595-28-1295-2012, manufacturer LLC Penta-91), taken in the following ratio:

- промоутера адгезии «Пента-21» 0,7 объемных частей, разбавленных в бензине Нефрас, в соотношении: 1,7 мл смеси СИЭЛ и «Пента-21»: 5 мл бензина Нефрас.- adhesion promoter "Penta-21" 0.7 parts by volume, diluted in Nefras gasoline, in the ratio: 1.7 ml of a mixture of SIEL and "Penta-21": 5 ml of Nefras gasoline.

Выполняют термообработку при температуре 80°С, в течение 10 мин. При этом происходит полимеризация (отверждение) слоя смеси СИЭЛ и «Пента-21» (см. фиг. 2б). В случае, если используется силиконовый компаунд СИЭЛ марки 159-322 «А» в исходном составе: пасты (компонент №1)+отвердитель (компонент №2) = 1÷0,1 объемных частей, рекомендованном предприятием-производителем, для полимеризации покрытия СИЭЛ на слое эпоксидного клея ВК-9 необходимы температуры свыше 140°С, что обусловлено пассивирующим воздействием эпоксидной и полиамидной смол клея ВК-9 на платиновый катализатор СИЭЛ (компонент №2). Увеличение содержания отвердителя (компонента №2) более 0,1 объемной части силиконового компаунда СИЭЛ 159-322 «А» нецелесообразно из-за высокой стоимости платинового катализатора. Термообработка свыше 125°С нежелательна в силу ограниченной термической прочности и коробления опорной рамки из пленки изофлекса. Опорные рамки из пленки изофлекса с направляющими отверстиями используются для фиксации расположения и совмещения между собой защитной стеклянной пластины, солнечного элемента и стеклотекстолитовой подложки при последующей наклейке на силиконовый наполнитель. Затем на тыльную поверхность солнечного элемента (по маске, защищающей шины) и внутреннюю сторону стеклотекстолитовой подложки наносят методом капельного распыления сплошной слой промоутера адгезии «П-21», для формирования активных химических связей соответственно на поверхности отвержденного слоя смеси силиконового компаунда СИЭЛ с промоутером адгезии «Пента-21» и эпоксидного клея. При этом после выполнения сушки на воздухе и термообработки 100°С в течение 30 мин создается плотное покрытие, не образующее трещин (см. фиг. 2в). В случае применения в качестве промоутера адгезии, например П-12Э, при тех же режимах нанесения формируется рыхлое покрытие с трещинами (см. фиг. 1), что нежелательно для адгезионного сцепления полимерных слоев по границе раздела.Heat treatment is performed at a temperature of 80°C for 10 minutes. This causes polymerization (hardening) of the SIEL and Penta-21 mixture layer (see Fig. 2b). If SIEL silicone compound grade 159-322 "A" is used in the initial composition: paste (component No. 1) + hardener (component No. 2) = 1 ÷ 0.1 parts by volume, recommended by the manufacturer, temperatures above 140°C are required for polymerization of the SIEL coating on the VK-9 epoxy adhesive layer, which is due to the passivating effect of the epoxy and polyamide resins of the VK-9 adhesive on the SIEL platinum catalyst (component No. 2). Increasing the hardener content (component No. 2) by more than 0.1 volume part of the silicone compound SIEL 159-322 "A" is not advisable due to the high cost of the platinum catalyst. Heat treatment above 125°C is undesirable due to the limited thermal strength and warping of the support frame made of isoflex film. Support frames made of isoflex film with guide holes are used to fix the location and alignment of the protective glass plate, solar cell and glass-textolite substrate during subsequent gluing onto the silicone filler. Then, a continuous layer of adhesion promoter "P-21" is applied to the back surface of the solar cell (along the mask protecting the buses) and the inner side of the fiberglass substrate using the drop spray method to form active chemical bonds, respectively, on the surface of the cured layer of the mixture of the SIEL silicone compound with the adhesion promoter "Penta-21" and epoxy glue. In this case, after drying in air and heat treatment at 100 °C for 30 minutes, a dense coating is created that does not form cracks (see Fig. 2c). In the case of using, for example, P-12E as an adhesion promoter, under the same application modes, a loose coating with cracks is formed (see Fig. 1), which is undesirable for the adhesive bonding of the polymer layers along the interface.

Островковая структура эпоксидного слоя ВК-9, формируемая при капельном распылении на тыльной стороне солнечного элемента и на внутренней стороне стеклотекстолитовой подложки, увеличивает эффективную площадь контакта и сцепление с последующим полимерным слоем. Слой полимерного покрытия, сформированного из смеси силиконового компаунда СИЭЛ и промоутера «Пента-21» (толщиной-30 мкм), выполняет функцию защиты границы раздела адгезионного покрытия с тыльной металлизацией от паров продуктов полимеризации, возникающих при распайке коммутационных выводных шин. Слой промоутера адгезии «Пента-21» обеспечивает прочное адгезионное соединение защитного слоя, сформированного из смеси силиконового компаунда СИЭЛ и промоутера «Пента-21» с силиконовым наполнителем СКТНФ. Опорные рамки из пленки изофлекса с направляющими отверстиями (см. фиг. 3) используются для фиксации расположения и совмещения между собой защитной стеклянной пластины, солнечного элемента и стеклотекстолитовой подложки при наклейке на силиконовый наполнитель СКТНФ.The island structure of the VK-9 epoxy layer formed by droplet spraying on the back side of the solar cell and on the inner side of the glass-textolite substrate increases the effective contact area and adhesion with the subsequent polymer layer. The polymer coating layer formed from a mixture of SIEL silicone compound and Penta-21 promoter (30 μm thick) protects the interface between the adhesive coating and the back metallization from polymerization product vapors that occur when soldering the switching output buses. The Penta-21 adhesion promoter layer ensures a strong adhesive bond between the protective layer formed from a mixture of SIEL silicone compound and Penta-21 promoter with SKTN silicone filler. Support frames made of isoflex film with guide holes (see Fig. 3) are used to fix the position and alignment of the protective glass plate, solar cell and glass-textolite substrate when gluing onto the SKTN silicone filler.

Далее выполняют наклейку на лицевую и тыльную поверхности солнечного элемента соответственно защитной стеклянной пластины и защитной подложки. При этом на центральную часть стеклянной пластины, а затем и тыльной стороны солнечного элемента наносят определенное количество силиконового наполнителя холодного отверждения марки СКТНФ (ТУ38.103129-77) на основе низкомолекулярного фенилметилсилоксанового каучука со стандартным катализатором полимеризации №18 (ТУ6-02-805-78) (раствор оловоорганических соединений в эфирах ортокремниевой кислоты) и прижимают к тыльной стороне солнечных элементов защитную подложку (стеклотекстолитовую плату) из радиационно-стойкого фольгированного материала (МИ 1222.8-1-35-02, ТУ2296-005-00213060-96). В процессе растекания силиконового наполнителя СКТНФ происходит заполнение внутреннего пространства между стеклянной пластиной, солнечным элементом и защитной подложкой. Существенным особенностью применения низкомолекулярного каучука СКТНФ в качестве силиконового наполнителя является технологическая легкость последующей очистки поверхности солнечного элемента от излишков отвержденного материала. Затем выполняют вакуумную дегазацию солнечных элементов с постадийным увеличением температуры до ~120°С для более полного удаления продуктов полимеризации. Слой смеси силиконового компаунда СИЭЛ и промоутера адгезии «Пента-21» выполняет защитную функцию от воздействия спиртовых паров на клеевое соединение, что позволяет ускорить процесс дегазации. Далее припаивают выводные шины солнечного элемента к контактным площадкам защитной подложки (см. фиг. 4). Последовательно соединенные с помощью выводных шин солнечные элементы образуют фотоэлектрический модуль (см. фиг. 5). Адгезионное покрытие, сформированное к тыльной стороне солнечного элемента и внутренней стороне стеклотекстолитовой подложки, согласно предложенному способу, в процессе распайки выводных шин сохраняет целостность, и клеевое соединение с защитной подложкой остается неповрежденным. Скрытые пустоты под площадками пайки отсутствуют, что необходимо для надежной работы, увеличения срока эксплуатации солнечной батареи и сокращения объема ремонтных работ. Сокращение времени на термообработку адгезионного покрытия повышает производительность операции. При выполнении испытаний на отрыв стеклотекстолитовой платы от солнечного элемента разрыв осуществляется по материалу силиконового наполнителя СКТНФ.Next, a protective glass plate and a protective substrate are glued to the front and back surfaces of the solar cell, respectively. In this case, a certain amount of cold-curing silicone filler of the SKTNF brand (TU38.103129-77) based on low-molecular phenylmethylsiloxane rubber with standard polymerization catalyst No. 18 (TU6-02-805-78) (a solution of organotin compounds in orthosilicic acid esters) is applied to the central part of the glass plate and then to the back side of the solar cell, and a protective substrate (glass-textolite board) made of radiation-resistant foil-clad material (MI 1222.8-1-35-02, TU2296-005-00213060-96) is pressed to the back side of the solar cells. During the spreading of the SKTN silicone filler, the internal space between the glass plate, solar cell and protective substrate is filled. An essential feature of the use of low-molecular rubber SKTN as a silicone filler is the technological ease of subsequent cleaning of the solar cell surface from excess cured material. Then, vacuum degassing of solar cells is performed with a step-by-step increase in temperature to ~120°C for more complete removal of polymerization products. A layer of a mixture of SIEL silicone compound and Penta-21 adhesion promoter performs a protective function against the effect of alcohol vapors on the adhesive joint, which helps speed up the degassing process. Then, the lead-out buses of the solar cell are soldered to the contact pads of the protective substrate (see Fig. 4). Solar cells connected in series using lead-out buses form a photovoltaic module (see Fig. 5). The adhesive coating formed to the back side of the solar cell and the inner side of the glass-textolite substrate, according to the proposed method, maintains integrity during the soldering of the lead-out buses, and the adhesive joint with the protective substrate remains intact. There are no hidden voids under the soldering pads, which is necessary for reliable operation, an increase in the service life of the solar battery and a reduction in the volume of repair work. Reducing the time for heat treatment of the adhesive coating increases the productivity of the operation. When performing tests for tearing the glass-textolite board from the solar cell, the rupture is carried out along the material of the silicone filler SKTNF.

Claims

A method for manufacturing a solar cell module, comprising forming a three-layer adhesive coating by successively applying epoxy glue, a layer of silicone compound and an adhesion promoter by drop spraying, applying low-molecular rubber SKTN as a silicone filler to the front and back sides of the solar cells, gluing a protective glass plate and a fiberglass substrate to the layer of silicone filler, performing vacuum degassing, characterized in that a mixture of SIEL silicone compound brand 159-322 "A" and adhesion promoter "Penta-21" taken in the following ratio is used as the layer of silicone compound:

- compound SIEL brand 159-322 "A" 1 volume part,

- adhesion promoter "Penta-21" 0.5÷1 parts by volume,

Moreover, after applying the above-mentioned mixture, heat treatment is performed at a temperature of 80÷125°C, in addition, a layer of epoxy glue is applied by drop spraying to the inner side of the fiberglass substrate, and “Penta-21” is applied as an adhesion promoter.