光伏模块制造技术

本发明专利技术涉及光伏(PV)模块并涉及用于制备所述PV模块的层压方法。

Photovoltaic module

The invention relates to a photovoltaic (PV) module and relates to a lamination method for preparing the PV module.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光伏模块
本专利技术涉及一种光伏(PV)模块和一种用于制备所述PV模块的层压方法。
技术介绍
光伏模块(也称为太阳能电池模块)在太阳能技术中是众所周知的。光伏(PV)模块从光产生电且被应用于本领域熟知的各种应用中。光伏模块的类型可以变化。模块通常具有多层结构，即几层具有不同功能的不同层元件。光伏模块的层元件的层材料和层结构可以变化。最终的光伏模块可以是刚性的或柔性的。刚性光伏模块可以例如包含保护性前层元件(其可以是非刚性的，例如聚合物层元件，或刚性的，例如玻璃层元件)、前封装层元件、光伏元件、后封装层元件、保护性背层元件(其也称为背板层元件)(其可以是柔性聚合物层元件或刚性的，如玻璃层元件)。PV模块可以布置到例如铝框架中。在柔性模块中，顶层元件可以是例如由聚氟乙烯(PVF)或聚偏氟乙烯(PVDF)聚合物制成的氟化层。封装层通常由乙烯乙酸乙烯酯(EVA)制成。此外，背板元件则是柔性的，如聚合物单层或多层元件。上述示例的层元件可以是单层元件或多层元件。此外，在元件的层之间或不同的层元件之间可以有粘合剂层。所有所述术语在本领域中具有众所周知的含义。至于刚性PV模块，通常保护性前层元件或保护性背层元件中的一个或两个是刚性的，如玻璃层。例如，由于玻璃的“差”传热性能，玻璃-玻璃PV模块(也称为例如双玻璃PV模块)需要非常长的层压时间以及升高的温度用于层压过程。另一方面，为了确保太阳能模块层压期间光伏层元件的适当的表面润湿和太阳能电池上的较小应力，具有高熔体流动速率(MFR)的聚合物通常用作封装层元件，也用于双玻璃PV模块。另外，例如，适合例如作为PV封装材料的EVA通常必须具有高VA含量以获得可行的流动性/可加工性行为。具有高VA含量的常规EVA随后也具有非常高的MFR2(大于15g/10min)。然而，当这种封装层元件基于高MFR的热塑性塑料材料时，由于具有高的高流动性，在模块层压期间存在封装材料大量流出(泄放)的很大风险。除了封装材料流出的问题之外，还存在太阳能电池移位(不需要的移动)的风险。因此，EVA和其它具有高MFR的热塑性塑料经常在施加压力期间通常需要通过过氧化物同时交联。流出问题可以用层压期间交联(并且交联非常快)的封装元件材料来克服。那么层压温度需要足够高以使过氧化物分解以引发交联反应。还需要延长层压时间以完成交联。层压后，冷却时间也需要足够长以除去交联反应的不需要的副产物。封装材料的交联还对封装件(膜)挤出方法带来限制。例如，如果EVA被交联，则在层元件(例如封装层元件)的挤出之前将通常用作交联剂的过氧化物添加到EVA组合物中，由此即使在层挤出期间的部分交联反应也可以降低MFR导致不可加工的膜。因此，膜挤出方法限制了使用含有具有低MFR的EVA和过氧化物的起始材料，尽管通常将低MFR的材料用于膜挤出方法是理想的。因此，膜挤出方法不能在最佳条件下进行。另外，存在于PV模块中的半导体或太阳能电池晶片是易碎的且不能承受PV模块的层压过程中的高机械应力。因此，具有低剪切稀化性能的材料通常在层压过程中也具有高粘度(在熔融阶段的差的流动性)，并且对PV模块的所述易碎部分施加机械应力，导致PV模块的不合需要的破裂，这会损害PV模块的合适的功能和使用寿命。所有上述问题都给光伏组件制备方法带来了复杂性，并增加了层压周期，从而增加了生产成本。对用于刚性PV模块的层的克服了上述问题的聚合物材料存在持续需求。附图说明图1示出本专利技术优选的实施方案的光伏模块层压体的层元件(分离的)，即保护性前层元件(1)、前封装层元件(2)、光伏元件(3)、后封装层元件(4)和保护性背层元件(5)。
技术实现思路
本专利技术提供了一种光伏模块，其以给定的顺序包括刚性保护性前层元件、前封装层元件、光伏元件、后封装层元件和刚性保护性背层元件，其中前封装层元件或后封装元件中的至少一个包含聚合物组合物，聚合物组合物包含-选自以下的乙烯聚合物(a)：(a1)任选地含有不同于聚合物(a2)的极性共聚单体的一种或多种共聚单体的乙烯聚合物，且该乙烯聚合物带有含官能团的单元；(a2)含有一种或多种极性共聚单体的乙烯聚合物，该一种或多种极性共聚单体选自丙烯酸(C1-C6)-烷基酯或(C1-C6)-烷基丙烯酸(C1-C6)-烷基酯共聚单体，且该乙烯聚合物任选地带有不同于所述极性共聚单体的含官能团的单元；或(a3)含有选自(C1-C10)-α-烯烃共聚单体的一种或多种α-烯烃共聚单体的乙烯聚合物，且该乙烯聚合物任选地带有含官能团的单元；和-含硅烷基团的单元(b)；并且其中聚合物组合物具有小于20g/10min的熔体流动速率MFR2(根据ISO1133，在190℃和2.16kg的负荷下)。如上文、下文或权利要求书中所定义的本专利技术的聚合物组合物在本文中也简称为“聚合物组合物”或“组合物”。如上文、下文或权利要求中所定义的表述“选自以下的乙烯聚合物(a)”在本文中也简称为“聚合物(a)”：(a1)任选地含有不同于聚合物(a2)的极性共聚单体的一种或多种共聚单体的乙烯聚合物，且该乙烯聚合物带有不同于所述任选的共聚单体的含官能团的单元；(a2)含有一种或多种极性共聚单体的乙烯聚合物，该一种或多种极性共聚单体选自丙烯酸(C1-C6)-烷基酯或(C1-C6)-烷基丙烯酸(C1-C6)-烷基酯共聚单体，且该乙烯聚合物任选地带有不同于所述极性共聚单体的含官能团的单元；或(a3)含有选自(C1-C10)-α-烯烃共聚单体的一种或多种α-烯烃共聚单体的乙烯聚合物，且该乙烯聚合物任选地带有含官能团的单元。“刚性”在本文中表示元件是硬的并且不能像柔性元件那样弯曲，并且与柔性元件的情况不同，如果刚性元件弯曲，则元件的完整性通常容易破坏而导致永久性破裂。技术人员可以容易地区分刚性和柔性层元件。意想不到的是，在层压过程期间本专利技术的聚合物的流出减少或最小化，而不需要在层压过程之前或层压过程期间用常规交联剂使聚合物交联。进一步意想不到的是，包含聚合物(a)和含硅烷基团的单元(b)的组合的本专利技术的组合物使得能够将具有与现有技术相比降低的熔体流动速率(MFR)的乙烯聚合物(a)用于(如果需要)制备(例如，通过挤出)例如用于刚性PV模块的前封装层元件和/或后封装层元件。此外，具有与现有技术相比降低的MFR的聚合物(a)的可能性(如果需要)在PV模块的层压过程中的压制步骤或冷却/回收步骤期间提供甚至更高的流动阻力。此外，采用与现有技术相比降低的MFR的聚合物(a)的可能性(如果需要)进一步有助于采用最佳的膜挤出条件以制备前封装层元件和/或后封装层元件，以增加膜产品的产量并获得高品质的膜。此外，采用与现有技术相比降低的MFR的聚合物(a)的选项在PV模块的层压过程期间具有进一步的益处，例如在PV模块的不同层元件的组装步骤期间光伏元件的较少移动防止了在模块层压过程期间刚性前封装层元件(如玻璃层)在熔融的封装层元件上的漂浮和移动和/或有助于保持整个光伏元件在最终PV模块中对准。此外，本专利技术的组合物具有令人惊讶的高剪切稀化性能，即使在低剪切下也能够使组合物易于熔融加工。此外，本专利技术的聚乙烯组合物具有在层压过程期间表现出的在较低剪切下的高剪切稀化的平衡。在层压期间具有所需的低粘度(在熔融阶段更易流动)的本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏模块，所述光伏模块以给定的顺序包括刚性保护性前层元件、前封装层元件、光伏元件、后封装层元件和刚性保护性背层元件，其中所述前封装层元件或后封装元件中的至少一个包含聚合物组合物，所述聚合物组合物包含‑选自以下的乙烯聚合物(a)：(a1)任选地含有不同于聚合物(a2)的极性共聚单体的一种或多种共聚单体的乙烯聚合物，且所述乙烯聚合物带有不同于所述任选的共聚单体的含官能团的单元；(a2)含有一种或多种极性共聚单体的乙烯聚合物，所述一种或多种极性共聚单体选自丙烯酸(C1‑C6)‑烷基酯或(C1‑C6)‑烷基丙烯酸(C1‑C6)‑烷基酯共聚单体，且所述乙烯聚合物任选地带有不同于所述极性共聚单体的含官能团的单元；或(a3)含有选自(C1‑C10)‑α‑烯烃共聚单体的一种或多种α‑烯烃共聚单体的乙烯聚合物，且所述乙烯聚合物任选地带有含官能团的单元；和‑含硅烷基团的单元(b)；并且其中所述聚合物(a)具有小于20g/10min的熔体流动速率MFR2(根据ISO 1133，在190℃和2.16kg的负荷下)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.04 EP 15192984.11.一种光伏模块，所述光伏模块以给定的顺序包括刚性保护性前层元件、前封装层元件、光伏元件、后封装层元件和刚性保护性背层元件，其中所述前封装层元件或后封装元件中的至少一个包含聚合物组合物，所述聚合物组合物包含-选自以下的乙烯聚合物(a)：(a1)任选地含有不同于聚合物(a2)的极性共聚单体的一种或多种共聚单体的乙烯聚合物，且所述乙烯聚合物带有不同于所述任选的共聚单体的含官能团的单元；(a2)含有一种或多种极性共聚单体的乙烯聚合物，所述一种或多种极性共聚单体选自丙烯酸(C1-C6)-烷基酯或(C1-C6)-烷基丙烯酸(C1-C6)-烷基酯共聚单体，且所述乙烯聚合物任选地带有不同于所述极性共聚单体的含官能团的单元；或(a3)含有选自(C1-C10)-α-烯烃共聚单体的一种或多种α-烯烃共聚单体的乙烯聚合物，且所述乙烯聚合物任选地带有含官能团的单元；和-含硅烷基团的单元(b)；并且其中所述聚合物(a)具有小于20g/10min的熔体流动速率MFR2(根据ISO1133，在190℃和2.16kg的负荷下)。2.根据权利要求1所述的光伏模块，其中所述聚合物组合物具有根据ISO1133、在190℃和2.16kg的负荷下进行测量时的0.1至15g/10min的MFR2。3.根据前述权利要求中任一项所述的光伏模块，其中，根据如说明书中在“测定方法”下描述的“流变性能：动态剪切测量(扫频测量)”进行测量的30.0至100.0、优选为40.0至80.0的剪切稀化指数SHI0.05/300。4.根据前述权利要求中任一项所述的光伏模块，其中所述乙烯聚合物(a)具有如说明书中在“测定方法”下描述的进行测量时的小于100℃的熔融温度Tm。5.根据前述权利要求中任一项所述的光伏模块，其中所述聚合物组合物包含-选自以下的聚合物(a)：(a1)任选地含有不同于所述聚合物(a2)的极性共聚单体的一种或多种共聚单体的乙烯聚合物，且所述乙烯聚合物带有不同于所述任选的共聚单体的含官能团的单元；(a2)含有一种或多种极性共聚单体的乙烯聚合物，所述一种或多种极性共聚单体选自丙烯酸(C1-C6)-烷基酯或(C1-C6)-烷基丙烯酸(C1-C6)-烷基酯共聚单体，且所述乙烯聚合物任选地带有不同于所述极性共聚单体的含官能团的单元；和-含硅烷基团的单元(b)。6.根据前述权利要求中任一项所述的光伏模块，其中所述聚合物组合物更包含-选自以下的聚合物(a)：(a1)任选地含有不同于所述聚合物(a2)的极性共聚单体的一种或多种共聚单体的乙烯聚合物，且所述乙烯聚合物带有不同于所述任选的共聚单体的含官能团的单元；(a2)含有一种或多种极性共聚单体的乙烯聚合物，所述一种或多种极性共聚单体选自丙烯酸(C1-C6)-烷基酯或(C1-C6)-烷基丙烯酸(C1-C6)-烷基酯共聚单体，且所述乙烯聚合物任选地带有不同于所述极性共聚单体的含官能团的单元；和-含硅烷基团的单元(b)；更优选其中所述聚合物组合物包含-聚合物(a)，所述聚合物(a)是带有作为所述含官能团的单元的所述含硅烷基团的单元(b)的所述乙烯聚合物(a1)，所述聚合物(a1)优选不含即不具有聚合物(a2)的极性共聚单体或α-烯烃共聚单体；或者所述聚合物组合物包含-聚合物(a)，所述聚合物(a)为含有选自丙烯酸(C1-C6)-烷基酯或(C1-C6)-烷基丙烯酸(C1-C6)-烷基酯的一种或多种极性共聚单体、优选地含有一种丙烯酸(C1-C6)-烷基酯的所述乙烯聚合物(a2)，并且带有不同于所述极性共聚单体的含官能团的单元；和-含硅烷基团的单元(b)，更优选地-含有选自丙烯酸(C1-C6)-烷基酯或(C1-C6)-烷基丙烯酸(C1-C6)-烷基酯共聚单体的一种或多种极性共聚单体的乙烯聚合物(a2)，更优选地含有一种丙烯酸(C1-C4)-烷基酯的乙烯聚合物(a2)，更优选地含有丙烯酸甲酯共聚单体的乙烯聚合...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰伦·奥德尔柯克，弗朗西斯·科斯塔，贝尔特·博若德斯，吉里什·苏雷士·加尔加利，斯蒂芬·赫尔斯特罗姆，
申请(专利权)人：博里利斯股份公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT