具有改进的抗电势诱导衰减的光伏模块和密封剂组合物制造技术

本文提供了具有抗PID能力的密封剂组合物和光伏模块。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改进的抗电势诱导衰减的光伏模块和密封剂组合物
本文提供了一种用于光伏模块的密封剂组合物。密封剂组合物包含共聚的乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物和增强型抗PID共聚物，所述增强型抗PID共聚物具有以下通式结构：E/X，其中E是乙烯且X是马来酸酐的半酯；或E/X/Y，其中E是乙烯、X是马来酸酐的半酯且Y是丙烯酸烷基酯。本文还提供了一种包含所述密封剂组合物的光伏模块。所述光伏模块与使用主要为乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物的密封剂的光伏模块相比，更不容易受到电势诱导衰减的影响。
技术介绍
在本说明书中引用了一些专利和公开案以便更充分地描述本专利技术所涉及的现有技术水平。这些专利和公开案中的每一个的全部公开内容通过引用并入本文。光伏模块是可再生能源的重要来源。具体来说，其包括在暴露于目光时释放电子的太阳能电池。这些太阳能电池(通常是可能易碎的半导体材料)通常被包覆或密封在保护其免受物理冲击和刮擦的聚合物材料中。被包覆的太阳能电池一般还由玻璃或由抗风化、磨损或其它物理损害的另一外部层保护。理想地，密封剂、玻璃层和光伏模块中的其它组件会保护太阳能电池且并不降低光转换成电的效率。然而，电势诱导衰减(“PID”)的现象是一个已知的问题，当光伏模块在其太阳能电池与所述模块的另一部分(例如框架)之间以大的电势运行时，所述问题会使得太阳能电池减小或停止发电。因此，解决PID问题的一个方法是设计以下模块，其中太阳能电池与模块的框架和其它部分电绝缘，由此防止这些大的内部电势或“极化”的产生。参见例如Li的美国专利申请公开案第20120266943号。在另一方法中，颁予Swanson等人的美国专利第7,554,031号描述了在光伏模块的各个部分之间提供导电路径，从而使得有害极化减到最小或防止有害极化。据认为，一些不同因素会促成PID。例如Bunea等人的美国专利申请公开案第2011/0048505号，其声称，可以通过在暴露于增加比例的太阳UV照射下运行太阳能电池来减少或消除PID。然而，不希望受理论所束缚，水和离子到太阳能电池表面的迁移似乎是PID的主要机制。影响PID的其它因素(如运行光伏模块的电压和电路的设计)被认为是次要的，因为其会影响水和离子迁移的量值或方向。具体来说，假设扩散的水和离子引起使太阳能电池的p-n结失活的不利电化学反应。在此方面，在Aitken等人的国际专利申请公开案第WO2013/020128中，其声称可以通过用不含或基本上不含碱离子(如钠离子)的玻璃代替光伏模块中的标准碱石灰玻璃来减少或消除PID。选择化学上适当的抗反射涂层的重要性已论述于例如S.Pingel等人的《太阳能电池和电池板的电势诱导衰减(PotentialInducedDegradationofSolarCellsandPanels)》，第35届IEEE光伏专家会议(PVSC)，檀香山(Honolulu)，2010，2817-2822。PID的速率可以通过改变作为折射率的函数的Si对N比率来控制，且因此对应于光学特性。另外，颁予Xavier等人的美国专利第8,188,363号声称可通过在玻璃与太阳能电池之间插入电绝缘碳氟化合物层来消除PID。此碳氟化合物层也可能成为水或离子迁移的阻障。此外，已知光伏模块的其它重要性质受到高温和水分含量的不利影响。这些性质包括例如机械完整性、电特性(如体积电阻率、电流泄漏率和整体电池效率)。因此，重要的是理解和控制影响密封剂中水分进入和离子迁移的速率和量值的因素。有效地防止或减少光伏模块内的水和离子的移动的密封剂将使得模块的设计和运行条件具有较大的灵活性。此外，这种密封剂将通过减少或防止PID来增加模块的效率和使用寿命。从前文显而易见，存在对以下聚合物材料的需要，所述聚合物材料在用作光伏模块中的密封剂时，会防止或减少太阳能电池的电势诱导衰减。
技术实现思路
因此，在本文提供的第一实施例中是用于光伏模块的一种密封剂组合物。所述密封剂组合物包括共聚的乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物(EVA)和增强型抗PID共聚物A。所述增强型抗PID共聚物A是E/X，其中E是乙烯且X是马来酸酐的半酯，或是E/X/Y，其中E是乙烯、X是马来酸酐的半酯且Y是丙烯酸烷基酯。本文还提供了一种包括所述密封剂组合物的光伏模块。所述光伏模块与使用主要为乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物的密封剂的光伏模块相比，更不容易受到电势诱导衰减的影响。在另一实施例中，本专利技术涉及一种减少光伏模块的电势诱导衰减的方法，其包括提供太阳能电池组合件、玻璃层和密封剂层的步骤。具有密封剂组合物的所述密封剂层包括共聚的乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物和增强型抗PID共聚物。所述增强型抗PID共聚物A是E/X，其中E是乙烯且X是马来酸酐的半酯，或是E/X/Y，其中E是乙烯、X是马来酸酐的半酯且Y是丙烯酸烷基酯。制造具有玻璃层/密封剂层/太阳能电池/密封剂层/背板组合件的结构的光伏模块并运行所述光伏模块。此后，观察所述光伏模块产生的电流随时间的变化。具体实施方式本文中使用以下定义来进一步定义并描述本公开。除非在特定的例子中另外限制，否则这些定义应用于如本说明书通篇所使用的术语。除非另外定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。如果有冲突，那么将以本说明书(包括本文中所阐述的定义)为主。除非在定义的情形下另外明确地陈述，否则本文中使用的所有百分比、份数、比率和类似量均按重量定义。当在本文中用术语“本领域技术人员已知的”、“常规”或同义词语或短语描述材料、方法或机械设备时，所述术语表示在提交本申请时为常规的材料、方法和机械设备由本实施方式涵盖。还涵盖当前不常规的材料，方法和机械设备，但是其在本领域中已经被公认为适合于类似目的。如本文中所使用，术语“包含(comprises/comprising)”、“包括(includes/including)”、“含有”、“特征在于”、“具有(has/having)”或其任何其它变化形式旨在覆盖非排他性的包括。例如，包含一系列要素的工艺、方法、制品或装置不一定仅限于那些要素，但可以包括没有明确列出或此类工艺、方法、制品或装置所固有的其它要素。过渡短语“由……组成(consistingof)”不包括未在权利要求书中规定的任何要素、步骤或成分，从而封闭权利要求书而不包括除通常与其相关联的杂质以外的材料。当短语“由……组成(consistsof)”出现在权利要求书主体的一个条款中，而不是紧接在序言之后时，其仅限制所述条款中阐述的要素；其它要素并不从整个权利要求书中排除。过渡短语“基本上由……组成”将权利要求书的范围限制于规定的材料或步骤和实质上并不影响所要求保护的专利技术的(一个或多个)基本和新颖特征的材料或步骤。‘基本上由……组成’的权利要求占据以‘由……组成’格式书写的封闭式权利要求和以‘包含’格式起草的全开放式权利要求之间的中间地带。如本文所定义的任选添加剂(以适合于此类添加剂的含量)和微量杂质不被术语“基本上由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏模块，其包含密封剂层和太阳能电池组合件，所述密封剂层包含密封剂组合物，所述密封剂组合物包含乙烯与乙酸乙烯酯(EVA)的共聚物和抗电势诱导衰减(PID)的增强型共聚物A的掺合物，其中所述密封剂组合物在暴露于湿热(85℃/85％RH)和1500V的电压电势长达96小时之后提供超过初始功率输出的＞90％的功率输出稳定性。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180308 US 62/6400731.一种光伏模块，其包含密封剂层和太阳能电池组合件，所述密封剂层包含密封剂组合物，所述密封剂组合物包含乙烯与乙酸乙烯酯(EVA)的共聚物和抗电势诱导衰减(PID)的增强型共聚物A的掺合物，其中所述密封剂组合物在暴露于湿热(85℃/85％RH)和1500V的电压电势长达96小时之后提供超过初始功率输出的＞90％的功率输出稳定性。


2.根据权利要求1所述的光伏模块，其中共聚物A在EVA和共聚物A的总重量的1wt.％-30wt.％的范围内，优选地在2wt.％-20wt.％的范围内，并且最优选地在4wt.％-15wt.％的范围内。


3.一种减少光伏模块的电势诱导衰减(PID)的方法，所述方法包含以下步骤：提供太阳能电池组合件、玻璃层和包含根据权利要求1所述的密封剂组合物的密封剂层；制造包含结构玻璃层/密封剂层/太阳能电池组合件的光伏模块；运行所述光伏模块；并且观察由所述光伏模块产生的电流随时间的变化。


4.根据权利要求1所述的光伏模块，其中所述密封剂组合物在根据IECTS62804-1技术规范的此类条件下通过1000电压电势。


5.根据权利要求1所述的光伏模块，其中所述密封剂组合物在根据IECTS62804-1技术规范的此类条件下通过1500电压电势。


6.根据权利要求1所述的光伏模块，其中所述密封剂组合物的共聚物是共聚的乙烯与乙酸乙烯酯，其中乙酸乙烯酯在所述聚合物重量的15wt％到约35wt％、最优选地25wt.％-32wt.％的范围内。


7.根据权利要求6所述的光伏模块，其中所述共聚物A是E/X共聚物，其中X是马来酸酐的半酯。


8.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·T·周，J·卡普尔，
申请(专利权)人：性能材料北美股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US