光伏组件背板及制造方法技术

本发明专利技术提供一种用于光伏组件的一体化背板。用于形成所述背板的方法包括以下步骤：提供含氟聚合物膜；提供包含10至85重量百分比的烯烃基弹性体、5至75重量百分比的无机颗粒和5至80重量百分比的选自热塑性聚合物粘合剂和增粘剂的粘合剂的聚合物熔体；以及将所述聚合物熔体直接沉积在所述含氟聚合物膜上以形成具有直接粘附至所述含氟聚合物膜的表面的聚合物层。当结合进光伏组件中时，所述背板的所述聚合物层直接粘附至多个太阳能电池的后表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍

本专利技术涉及用于光伏组件的耐用保护膜和片材，更具体而言涉及包括直接粘附至含氟聚合物膜的烯烃基弹性体层的一体化光伏组件背板。本发明还涉及制造用于光伏组件的一体化背板的方法，其中将一层烯烃基弹性体直接熔融沉积于含氟聚合物膜上并与之粘附，以及涉及将这种一体化背板直接粘附至光伏电池的背面以制备具有一体化背板的光伏组件的方法。相关领域描述光伏组件(也被称为太阳能电池组件)是指用于直接从光照特别是从日光产生电力的光伏器件。通常，将独立太阳能电池的阵列电互连并组装成组件，并将组件的阵列在单个装置中电互连在一起以提供所需量的电力。如果可对每个电池中的吸光半导体材料以及用于传送电池产生的电能的电子元件进行适当地保护以免受环境损害，则光伏组件可持续20年、30年以及甚至40年或更多年而性能不会显著劣化。如图1中所示，常规的光伏组件10以横截面示出，其具有透光基板12或前板、包封层14、活性光伏电池层16、另一包封层18和保护性背板20。透光前板基板(也被称为入射层)通常为玻璃或耐用透光聚合物膜。包封层14和18使光伏电池层16粘附至前板和背板，它们密封并保护光伏电池免受水分和空气影响，并且它们保护光伏电池对抗机械冲击如冰雹。包封层14和18通常由热塑性或热固性树脂如乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)构成。光伏电池层16可为将日光转化为电流的任何类型的太阳能电池，如单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、微晶硅太阳能电池、基于非晶硅的太阳能电池、铜铟(镓)硒太阳能电池、碲化镉太阳能电池、化合物半导体太阳能电池、染料敏化太阳能电池等。背板20为组件10提供结构支撑，其使所述组件电绝缘，并且其有助于保护组件配线与其它元件免受包括热、水蒸气、氧气和紫外线辐射在内的因素的影响。背板需要在光伏组件的使用寿命内保持完整并且粘附至该组件的其余部分，所述使用寿命可长达数十年。多层型层合材料已用作光伏组件背板。这类背板中的层合材料层的一者或多者常规来讲包含高度持久耐用的聚氟乙烯(PVF)膜，该膜可作为膜从E.I.内穆尔杜邦公司(E.I.du Pont de Nemours and Company)商购获得。PVF膜可抵抗日光引起的劣化并且它们在长时间内提供良好的水分阻隔性质。PVF膜通常层合至为背板贡献机械和介电强度的其它聚合物膜，例如聚酯膜，如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜。PVF/PET背板或PVF/PET/PVF背板粘附至太阳能电池背面的包封层。对可长时间耐用、可直接粘附至太阳能电池的背面以密封并保护太阳能电池、并且提供极佳防潮性和良好电绝缘性的光伏组件背板存在着需要。还对可经济地制备和使用的这种光伏组件背板和组件存在需要。
技术实现思路
本专利技术提供形成用于光伏组件的背板的方法。所公开的方法包括以下步骤：提供含氟聚合物膜；提供聚合物熔体，以该聚合物熔体的重量计，其包含10至85重量百分比的烯烃基弹性体、5至75重量百分比的无机颗粒和5至80重量百分比的选自热塑性聚合物粘合剂和增粘剂的粘合剂，其中所述烯烃基弹性体是共聚物，该共聚物由至少50重量％的选自乙烯和丙烯单体单元的单体单元与一种或多种不同的C2-20α烯烃单体单元共聚而构成，并且根据ASTM D1238测量，所述烯烃基弹性体具有小于25克/10分钟的熔融指数；将该聚合物熔体直接沉积于该含氟聚合物膜上并将该含氟聚合物膜和聚合物熔体压紧在一起并使该聚合物熔体冷却而由该聚合物熔体形成第一聚合物层，该第一聚合物层具有至少0.1mm的厚度，其中在85℃和85％相对湿度下暴露1000小时后所述含氟聚合物膜与所述第一聚合物层之间的剥离强度大于2牛顿/厘米。在一个优选的实施例中，以该第一聚合物层的重量计，该聚合物层包含20至75重量百分比的烯烃基弹性体、10至70重量百分比的无机颗粒和10至60重量百分比的选自热塑性聚合物粘合剂和松香基增粘剂的粘合剂。粘合剂优选为非芳族共聚物，该共聚物由乙烯单元与一种或多种选自C3-20α烯烃、甲基丙烯酸C1-4烷基酯、丙烯酸C1-4烷基酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、马来酸酐和甲基丙烯酸缩水甘油酯的单体单元共聚而构成，其中该粘合剂共聚物由至少50重量％的乙烯衍生单元构成。无机颗粒优选包含具有0.1至100微米范围内的平均粒径的二氧化硅、硅酸盐、碳酸钙和二氧化钛粒子。可通过将聚合物熔体作为层直接挤出至含氟聚合物膜上或通过将该聚合物熔体压延熔融并涂覆至含氟聚合物膜上，来将聚合物熔体沉积至含氟聚合物膜上。该聚合物层优选具有至少0.1mm的厚度和在85℃和85％相对湿度下暴露1000小时后大于2牛顿/厘米、并且更优选大于8牛顿/厘米的所述含氟聚合物膜与所述第一聚合物层之间的剥离强度。还提供了用于形成光伏组件的方法，其中将上述聚合物熔体直接沉积至含氟聚合物膜上以形成第一聚合物层，并且将该第一聚合物层的一个面直接靠着光伏电池的背面设置并加热以使第一聚合物层粘附至光伏电池的背面。还提供了具有上文论述的组成的用于光伏组件的一体化背板。还提供了一种光伏组件，其中一体化背板的烯烃基弹性体层直接粘附至该组件的多个太阳能电池的背面，其中含氟聚合物膜形成光伏组件的暴露表面。附图说明详细描述将参考以下附图，其中类似的数字指类似的元件：图1是常规光伏组件的剖视图；图2是根据一种公开的方法制备背板的方法的示意图；图3是根据另一种公开的方法制备背板的方法的示意图；图4是根据另一种公开的方法制备背板的方法的示意图；图5是具有所公开的一体化背板的光伏组件的剖视图。具体实施方式在美国法律允许的范围内，本文提及的所有出版物、专利申请、专利以及其它参考文献全文均以引用方式并入本文。本文的材料、方法和例子仅出于说明目的，并且本专利技术的范围应仅通过权利要求来判断。定义本文中使用以下定义来进一步限定和描述本公开。术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或它们的任何其它变型旨在涵盖非排他性的包含。例如，包括要素列表的工艺、方法、制品或设备不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的或该工艺、方法、制品或设备所固有的其它要素。此外，除非有相反的明确说明，否则“或”是指包含性的“或”，而不是指排他性的“或”。例如，以下中任一者均满足条件A或B：A为真(或存在)且B为假(或不存在)、A为假(或不存在)且B为真(或存在)、以及A和B都为真(或存在)。术语“一个(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成光伏组件的背板的方法，其包括：提供含氟聚合物膜；提供聚合物熔体，以所述聚合物熔体的重量计，所述聚合物熔体包含10至85重量百分比的烯烃基弹性体、5至75重量百分比的无机颗粒和5至80重量百分比的选自热塑性聚合物粘合剂和增粘剂的粘合剂，其中所述烯烃基弹性体是共聚物，以所述烯烃基弹性体的重量计，所述共聚物由至少50重量％的选自乙烯和丙烯单体单元的单体单元构成；将所述聚合物熔体直接沉积于所述含氟聚合物膜上并将所述含氟聚合物膜和聚合物熔体压紧在一起并使所述聚合物熔体冷却而由所述聚合物熔体形成第一聚合物层，所述第一聚合物层具有至少0.1mm的厚度，其中在85℃和85％相对湿度下暴露1000小时后所述含氟聚合物膜与所述第一聚合物层之间的剥离强度大于2牛顿/厘米。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.27 US 61/664,872;2013.03.11 US 13/792,7231.一种形成光伏组件的背板的方法，其包括：
提供含氟聚合物膜；
提供聚合物熔体，以所述聚合物熔体的重量计，所述聚合物熔
体包含10至85重量百分比的烯烃基弹性体、5至75重量百分比的
无机颗粒和5至80重量百分比的选自热塑性聚合物粘合剂和增粘剂
的粘合剂，其中所述烯烃基弹性体是共聚物，以所述烯烃基弹性体
的重量计，所述共聚物由至少50重量％的选自乙烯和丙烯单体单元
的单体单元构成；
将所述聚合物熔体直接沉积于所述含氟聚合物膜上并将所述含
氟聚合物膜和聚合物熔体压紧在一起并使所述聚合物熔体冷却而由
所述聚合物熔体形成第一聚合物层，所述第一聚合物层具有至少
0.1mm的厚度，其中在85℃和85％相对湿度下暴露1000小时后所述
含氟聚合物膜与所述第一聚合物层之间的剥离强度大于2牛顿/厘
米。
2.根据权利要求1所述的一体化背板，其中所述烯烃基弹性体是乙烯-
丙烯-二烯三元共聚物。
3.根据权利要求1所述的一体化背板，其中所述烯烃基弹性体是由至
少50重量％的选自乙烯和丙烯单体单元的单体单元与一种或多种不
同的C2-20α烯烃单体单元共聚而构成的共聚物，并且根据ASTM
D1238测量，所述烯烃基弹性体具有小于25克/10分钟的熔融指
数。
4.根据权利要求1所述的方法，其中以所述第一聚合物层的重量计，
所述第一聚合物层包含20至75重量百分比的所述烯烃基弹性体、
10至70重量百分比的无机颗粒和10至60重量百分比的选自热塑性
聚合物粘合剂和松香基增粘剂的粘合剂。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述粘合剂是由乙烯单元与一种
或多种选自C3-20α烯烃、甲基丙烯酸C1-4烷基酯、丙烯酸C1-4烷基
酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、马来酸酐和甲基丙烯酸缩水甘油酯的单

\t体单元共聚而构成的非芳族共聚物，其中所述粘合剂共聚物由至少
50重量％的乙烯衍生单元构成。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述粘合剂是具有大于250的熔
体流动指数的非芳族的基于乙烯的共聚物粘合剂塑性体。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述无机颗粒选自平均粒径在以
下直径中的任意二者之间且包括这二者的二氧化硅、硅酸盐、碳酸
钙和二氧化钛粒子：0.1微米、0.2微米、15微米、45微米和100微
米。
8.根据权利要求1所述的方法，其中通过将所述聚合物熔体作为层直
接挤出到所述含氟聚合物膜上来将所述聚合物熔体沉积在所述含氟
聚合物膜上。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物熔体在受热砑光辊之
间形成并且其中所述聚合物熔体从所述受热砑光辊直接沉积到所述
含氟聚合物膜上并通过辊隙而形成粘附至所述含氟聚合物膜的聚合
物层，所述聚合物层具有至少0.1mm的厚度，并且其中在85℃和
85％相对湿度下暴露1000小时后所述含氟聚合物膜与所述第一聚合
物层之间的剥离强度大于8牛顿/厘米，其中剥离强度根据ASTM
D3167测量。
10.一种形成光伏组件的方法，其包括：
提供含氟聚合物膜；
提供聚合物熔体，以所述聚合物熔体的重量计，所述聚合物熔
体包含10至85重量百分比的烯烃基弹性体、5至75重量百分比的
无机颗粒和5至80重量百分比的选自热塑性聚合物粘合剂和增粘剂
的粘合剂，其中所述烯烃基弹性体是共聚物，以所述烯烃基弹性体
的重量计，所述共聚物由至少50重量百分比的选自乙烯和丙烯单体
单元的单体单元与一种或多种不同的C2-20α烯烃单体单元共聚而构
成；
将所述聚合物熔体直接沉积于所述含氟聚合物膜上并将所述含
氟聚合物膜和聚合物熔体压紧在一起并使所述聚合物熔体冷却而由
所述聚合物熔体形成第一聚合物层，所述第一聚合物层具有至少
0.1mm的厚度并且具有直接粘附至所述含氟聚合物膜的第一面和相

\t对的第二面，其中在85℃和85％相对湿度下暴露1000小时后所述含
氟聚合物膜与所述第一聚合物层之间的剥离强度大于2牛顿/厘米；
提供多个太阳能电池，每个太阳能电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·Q·赵，S·B·马克斯，J·A·卡拉斯，
申请(专利权)人：EI内穆尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：美国;US