PV电池及背板聚酯膜制造技术

描述了包括背板的光伏电池及用于形成其的方法，该背板包括聚酯膜和衍生自乙烯乙酸乙烯酯共聚物和噁唑啉交联剂的粘附涂层。

PV Battery and Back Panel Polyester Film

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】PV电池及背板聚酯膜
本专利技术涉及光伏(PV)电池、用于生产其的过程和可用于其生产的聚酯膜。聚酯膜可特别适用作PV电池中的背板。
技术介绍
聚酯膜的有利的机械性质、尺寸稳定性和光学性质是公知的，并且在许多
中使用。为了定制对特定应用的聚酯膜的性质，已经提出了聚酯膜的许多适应。然而，改善聚酯膜在一方面的性能的适应可以对另一方面的膜的性能不利。例如，改善膜的光学性质的改性可以对膜的机械性质具有不利影响。因此，往往难以得到具有合适的期望性质的组合的聚酯膜。为了改善聚酯膜的性能，已知提供具有互补性质的多层膜以形成复合结构。在一些情况下，为了改善膜的机械强度或加强薄膜的其他功能性质，多层膜可以包括两个或更多个相同类型的膜。可替换地，多层膜可以包括两个或多个不同类型的膜，从而使能够同时实现不同聚酯膜的性质。例如，通过将一个或多个具有期望功能性质的膜设置在具有期望机械性质的基底膜(basefilm)上，已经使用多层聚酯膜来改善功能聚酯膜的处理性质(handlingproperties)。通过共挤出、涂覆或层压技术可以合适地制备层压的聚酯膜。聚酯膜的机械性质、尺寸稳定性、柔韧性、重量、耐冲击性和光学性质提供它们用于制造电子或光电子设备如电致发光(EL)显示设备(特别是有机发光二极管显示(OLED)设备)、电泳显示器(电子纸)、光伏(PV)电池和半导体器件(如通常的有机场效应晶体管、薄膜晶体管和集成电路)的用途的优势。在电子设备中使用柔性的聚酯膜作为层允许以卷对卷过程制造这些设备，从而降低成本。光伏电池通常包括前板(或前板材)；前侧封装材料；电极支撑基板上的光活性材料；后侧封装物；后背板(或背板材)；和各种组件来收集和管理电荷。在PV电池的各层例如前板、背板、电极支撑层的制造中已经提出了聚酯膜。常见地根据使用的活性光伏材料分类经常由许多光伏电池组成的光伏模块。这些包括晶体硅、砷化镓(GaAs)、非晶硅(a-Si)、碲化镉(CdTe)、铜铟镓(二)硒化物(CIGS)、染料敏化的或有机电池。包含砷化镓、非晶硅、碲化镉、铜铟镓(二)硒化物、染料敏化的或导电的有机材料的光伏电池经常被称为薄膜光伏电池(TFPV电池)，其可以或不可以是柔性的。染料敏化的PV电池是特别令人感兴趣的，其中活性吸光层包含通过吸收入射光激发的染料。其他薄膜硅PV电池包括原晶、纳米晶(nc-Si或nc-Si:H)和黑色硅PV电池。通过使用各种沉积方法和各种基板将光伏材料的一个或多个薄层沉积在基板上制造薄膜光伏电池，薄层的厚度范围在1或2纳米至几十微米变化。背板具体地必须表现出良好的热尺寸稳定性。这对于聚合物材料典型地是重要的问题，聚合物材料趋向于表现出比光质量玻璃或石英差的尺寸稳定性。在PV电池中，通常聚合物层的不良的尺寸稳定性可能导致相邻的封装材料破裂，且特别在设备制造中在升高的温度(典型地130至160℃；典型地持续长达30分钟)以及通常还有经历的低压期间。例如，观察到现有技术的膜在PV设备制造期间表现出褶皱和移动。背板还应表现出良好的UV稳定性。在暴露于太阳光时缺乏UV稳定性可能使膜本身出现黄化、雾化和裂缝，从而降低PV电池的有效使用寿命。封装材料是保护光活性和电极层并提供对气体和溶剂渗入的高耐性的屏障材料。如本领域已知的，典型地以自支撑膜或板材的形式利用封装屏障材料，使用层压技术、典型地在真空下将其应用于包含光活性和电极层的复合材料。然后将封装的复合材料夹在前板和背板之间。现有技术设备的问题是需要一个或多个另外的底漆层或表面处理来改善背板和封装物之间的粘附。具体地，必须用第一粘合剂内层然后第二粘附层涂覆背板，其中第二粘附层是对PV电池的封装物具有高粘附性的材料或是与封装物相同的材料。期望省却应用它们所需的这些另外的粘附层和另外的过程步骤两者以提高制造效率和降低成本。另外，期望相对于现有技术设备改善背板和封装物之间的粘附，特别是通过在长期操作中保持良好的粘附性。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是省去在现有的制造过程中使用的另外的粘附层和底漆层以通过提供合适作为PV电池中的背板的聚酯膜将作为背板的聚酯膜合并到PV电池中，该聚酯膜表现出直接对封装材料的粘附性。本专利技术提供了包括透明的前板、不透明的背板和封装树脂的光伏电池，其中背板是包括聚酯膜基板(B)和粘附涂层(A)的聚酯膜，其中粘附涂层衍生自包含乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚物和噁唑啉交联剂的组合物，其中封装树脂和聚酯膜设置在光伏电池中使得层(A)与封装树脂接触。有利地，在根据本专利技术的PV电池中，在不需要另外的粘附层或底漆层的情况下，形成背板的聚酯膜直接粘附至封装树脂。这是令人期望的，因为其减少生产PV电池所需的制造步骤数。因此，在进一步的方面，本专利技术提供了用于生产包括透明的前板和封装树脂的光伏电池的方法，包括将包括聚酯膜基板(B)和粘附层(A)的聚酯膜直接层压至封装树脂，其中聚酯膜形成光伏电池中不透明的背板并且粘附涂层衍生自包含乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚物和噁唑啉交联剂的组合物。通过提供用仔细选择的粘附组合物涂覆的聚酯膜，可以在不需要另外的粘附层或底漆层的情况下有利地将聚酯膜直接粘附至封装树脂。在这点上，在进一步的方面，本专利技术提供了包括聚酯膜基板(B)和粘附涂层(A)的聚酯膜，其中粘合剂衍生自包含乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚物和噁唑啉交联剂的组合物。因此，本专利技术人出乎意料地发现通过提供具有仔细选择的粘附涂层的基底聚酯膜，可以在不需要另外的粘附层和/或底漆层的情况下将聚酯膜直接粘附至封装树脂，该聚酯膜形成光伏电池中的背板。他们出乎意料地发现分别在粘附涂层和聚酯膜以及粘附涂层和封装树脂之间形成的粘合足够强使得至聚酯膜和封装树脂两者的优异的粘附性得到保持，即使在延长的时间周期内延长暴露于水分，具体是在湿润的条件和/或升高的温度下。这在PV电池领域是特别有利的，PV电池在使用中容易经受这些条件。不再需要另外的粘合剂和/或底漆的事实意味着制造过程简化且在经济上可以被优化。具体实施方式聚酯膜基板(B)是自支撑膜或板材，其是指在没有支撑基底的情况下能够独立存在的膜或板材。优选地，聚酯膜是双轴取向的聚酯膜。如在本文中使用的术语聚酯是指衍生自一种或多种二醇、一种或多种芳香族二羧酸以及可选地一种或多种具有通式CnH2n(CO2H)2的脂肪族二羧酸(其中n是0至8)的聚酯或共聚酯。聚酯膜基底优选地是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜或聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯(PEN)膜，更优选地是聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。作为一种或多种共聚单体，PET或PEN聚酯可以可选地包含相对少量的、优选地按重量计小于20％、按重量计小于10％或按重量计小于5％的一种或多种衍生自其他二羧酸和/或二醇的残基。其他二羧酸包括间苯二甲酸、邻苯二甲酸、1,4-、2,5-、2,6-或2,7-萘二甲酸、4,4'-二苯基二羧酸、六氢对苯二甲酸、1,10-癸烷二羧酸以及通式CnH2n(COOH)2的脂肪族的二羧酸，其中，n是2至8，如丁二酸、戊二酸、癸二酸、己二酸、壬二酸、辛二酸或庚二酸。其他的二醇包括脂肪族的和脂环族的二醇，如二甘醇、丙二醇、二丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇和1,4-环己烷二甲醇。优选地，聚酯仅包含一种二羧酸，即对苯二甲酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包括透明的前板、不透明的背板和封装树脂的光伏电池，其中所述背板是包括聚酯膜基板(B)和粘附涂层(A)的聚酯膜，其中所述粘附涂层衍生自包含乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚物和噁唑啉交联剂的组合物，其中将所述封装树脂和聚酯膜设置在所述光伏电池中使得所述层(A)与所述封装树脂接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.13 GB 1504291.41.一种包括透明的前板、不透明的背板和封装树脂的光伏电池，其中所述背板是包括聚酯膜基板(B)和粘附涂层(A)的聚酯膜，其中所述粘附涂层衍生自包含乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚物和噁唑啉交联剂的组合物，其中将所述封装树脂和聚酯膜设置在所述光伏电池中使得所述层(A)与所述封装树脂接触。2.一种用于生产包括透明的前板和封装树脂的光伏电池的方法，包括将包括聚酯膜基板(B)和粘附涂层(A)的聚酯膜直接层压到所述封装树脂，其中所述聚酯膜形成所述光伏电池中的不透明的背板，并且所述粘附涂层衍生自包含乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚物和噁唑啉交联剂的组合物。3.一种包括聚酯膜基板(B)和粘附涂层(A)的聚酯膜，其中所述粘附涂层衍生自包含乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚物和噁唑啉交联剂的组合物。4.一种用于制造聚酯膜的方法，包括：(i)将在液体载体中包含乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚物和噁唑啉交联剂的粘附涂层组合物设置到聚酯膜基板的表面上；(ii)干燥所述粘附涂层组合物；以及(iii)加热干燥的所述粘附涂层组合物以形成固化的粘附涂层。5.根据权利要求4所述的方法，其中在用所述粘附组合物涂覆之前已经在一个方向上拉伸了所述聚酯膜基板。6.根据权利要求5所述的方法，其中在用所述粘附组合物涂覆之前已经在机械方向上拉伸了所述聚酯膜基板。7.根据权利要求4、5和6中任一项所述的方法，包括在步骤(iii)之后且在步骤(iv)之前拉伸涂覆的膜的进一步的步骤。8.根据权利要求7所述的方法，其中在横向方向上拉伸所述涂覆的膜。9.组合物用于将膜的聚酯膜基板粘附至封装树脂的用途，所述组合物包含乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚物和噁唑啉交联剂作为所述聚酯膜中的粘附涂层(A)，所述聚酯膜包括所述聚酯膜基板(B)和所述粘附涂层。10.根据权利要求9所述的用途，其中所述粘附涂层(A)与所述封装树脂接触。11.根据权利要求10所述的用途，其中将所述聚酯膜层压到所述封装树脂。12.根据权利要求9至11中任一项所述的用途，其中所述聚酯膜是光伏电池中的不透明的背板，并且所述光伏电池进一步包括透明的前板和所述封装树脂。13.根据前述权利要求中任一项所述的光伏电池、方法、膜或用途，其中所述封装树脂是EVA...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·伊夫森，罗伯特·哈钦斯，朱莉安·尼尔·鲁滨逊，莫伊拉·泰勒，
申请(专利权)人：杜邦帝人薄膜美国有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US