用于光伏组件的光致发光背板制造技术

本发明专利技术提供了用于光伏组件的保护性背板。该背板能够吸收大范围的太阳波长（ＵＶ、ＩＲ和可见光）并且以光子的形式将吸收的太阳辐射重发射，其中该光子的能量等于或高于相应半导体的频带隙能量。该背板能够被用在各种应用中，包括用在光伏装置中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光伏组件。更具体地，本专利技术涉及保护性背板。相关技术描述光伏组件所使用的太阳能是本世纪正被耗尽的化石燃料的最有希望的替代能源 之一。然而，光伏组件的生产和安装仍然是昂贵的过程。典型的光伏组件由玻璃或柔韧透 明的前部板、太阳能电池、胶囊密封材料、保护性背板、覆盖组件边缘的保护性密封以及覆 盖密封的铝制边框组成。如附图说明图1所示，将前部板10、背板20以及胶囊密封材料30和30’设 计为保护电池阵列40不受天气因素、湿度、机械载荷和冲击的影响。而且，这些部件提供了 用于人的安全和漏电的电气隔离。保护性背板20旨在提高光伏组件的使用寿命和效率，从 而降低光伏电流的单位功率成本。为了实现高度的光透射，前部板10及胶囊密封材料30 和30’必须是透明的，而为了美观的目的，背板必须是高度不透明的，并且出于功能性目的， 背板必须具有高反射率。出于很多原因，轻薄的太阳能电池组件是期望的，这些原因包括重 量减轻，尤其是用于建筑(建筑物一体化的(PV))和太空应用，以及军事应用(结合在士兵 的装备等中)的重量减轻。另外，轻薄组件有助于降低成本。所消耗的材料量的降低还使 这种技术更加“绿色”，从而节约了更多的自然资源。制造轻薄太阳能电池的当前手段是结合轻薄背板。然而，背部覆盖材料还必须具 有高的抗潮湿性以防止湿气和水渗入，湿气和水的渗入能够引起诸如光伏元件、导线和电 极的被覆盖的部件生锈并损坏太阳能电池。另外，背板应当提供电气隔离、机械保护、UV保 护、对胶囊密封材料的粘着性以及连接输出线的能力。目前使用的保护性背板通常是层压材料。图2提供了典型的层压材料背板20的 图示。该层压材料由作为主要部件的最常见为Tedlar 的聚氟乙烯膜22、聚酯(PET)膜24 以及乙烯-乙酸乙烯(EVA)共聚物膜26组成。EVA层26与组件中的胶囊密封材料层30粘 合并被用作介电层，而且其具有良好的湿气阻隔特性。该EVA层的尺寸是稳定的。白色EVA 使功率部分提高。聚酯层24非常坚固，具有优异的介电特性，尺寸稳定，并且还具有良好的 湿气阻隔特性。聚氟乙烯层22被用作非常耐候的层。光伏(PV)装置通过它们能够将入射太阳能转化成有用的电能的效率来表征。利 用晶体硅或无定形硅的装置已经实现了 23%或更高的效率。然而，制备高效的基于晶体的 装置是困难和昂贵的。为了制备低成本的能量，太阳能电池必须高效率地运转已经提出了许多用于提高PV组件的效率和有效性的技术。一种方法是通过太阳 能电池的保护性背板来提高光反射。现有技术既耗费时间又昂贵。例如，一种方法提出利用具有许多V形槽的背板，所4述V形槽提供成角度的光反射面。通过若干步骤来制备具有这样的特征的材料。首先，将 被用作基底的膜制成具有平的正面和背面的连续或伸展的网，然后将该连续的网缠绕在辊 上用于随后的加工。进一步的加工包括先将膜压花以在一侧形成V形槽，然后将膜的具槽 面金属化。当膜经过两辊之间时，将膜加热从而使其变软至足以通过压花辊上的棱角成形。 形成槽之后，对塑料膜进行金属化处理，其中形成附着的金属膜。将金属化的膜缠绕在辊 上，随后用作光反射机构。专利技术简述本专利技术提供了用于光伏组件的保护性背板。该背板能够吸收大范围的太阳波长 (UV、IR和可见光)并且以光子的形式将吸收的太阳辐射重发射，其中该光子的能量等于或 高于相应半导体的频带隙能量。背板通过增加多层结构的所有层的反射率来提供更高的反 射度和输出功率。背板能够被用在各种应用中，包括用在光伏装置中。在一实施方案中，提供了用于光伏组件的背板，该背板包括具有一种或多种白色 颜料和一种或多种光致发光材料的聚合物层。该聚合物层可含有约20至60重量百分比的 白色颜料。该光致发光材料具有吸收UV线并将其重发射为可见光的能力。该光致发光材 料可以为例如荧光增白剂。背板还可包括为耐候膜的第一外层。在另一实施方案中，背板还可包括一层或多层的聚酯、EVA、聚丁二烯、聚丙烯酸 酯、聚酰亚胺、胶乳、氟化镁、聚对二甲苯、散热材料、聚碳酸酯、聚烯烃、聚氨基甲酸酯、液晶 高分子、三氟氯乙烯均聚物(aclar)、铝、溅射氧化铝聚酯、溅射氧化硅/氮化硅聚酯、溅射 氧化铝聚碳酸酯、和溅射氧化硅/氮化硅聚碳酸酯、具有可交联官能团的溅射氧化铝含氟 共聚物、具有可交联官能团的溅射氧化硅/氮化硅含氟共聚物。在另一实施方案中，提供了提高具有背板的光伏组件功率的方法。该方法包括将 一种或多种白色颜料和一种或多种光致发光材料加入面向光伏电池的背板的至少部分层 或所有的层。在另一实施方案中，提供了提高具有背板的光伏组件功率的方法。该方法包括将 包含一种或多种白色颜料和一种或多种光致发光材料的涂料涂覆至面向光伏电池的背板 的至少部分层或所有的层。在另一实施方案中，提供了提高具有背板的光伏组件功率的方法。该方法包括将 包含一种或多种白色颜料和一种或多种非线性光学材料的涂料涂覆至面向光伏电池的背 板的至少部分层或所有的层。在另一实施方案中，提供了提高具有背板的光伏组件功率的方法。该方法包括将 一种或多种白色颜料和一种或多种非线性光学材料加入面向光伏电池的背板的至少部分 层或所有的层。附图简要说明为了更好地理解本专利技术，可参照附图。图1为典型的光伏组件的部件的展开图。图2为典型背板的一个实施方案。图3为显示已制成的光致发光材料的典型激发和光致发光光谱的图。图4显示向着色树脂中加入荧光增白剂对太阳能电池板的效率的影响。图5显示向着色树脂中加入荧光增白剂对太阳能电池板的Pmax的影响。图6显示太阳能电池和组件的典型电流对电压特性(I-V)曲线。图7显示向着色涂料中加入荧光增白剂对太阳能电池板的Isc的影响。图8显示向着色涂料中加入荧光增白剂对太阳能电池板的Pmax的影响。 图9显示均使用相同的白色EVA内层的6种不同的产品结构的常规3层背板结构 在440nm下的反射度。专利技术详述综沭本专利技术提供了用于光伏组件的保护性背板。该背板能够吸收大范围的太阳波长 (UV、IR和可见光)并且以光子的形式将吸收的太阳辐射重发射，其中该光子的能量等于或 高于对应半导体的频带隙能量。该背板能够被用于各种应用中，包括用在光伏装置中。“光伏效应”是基本的物理过程，PV电池通过该物理过程将阳光转化成电能。阳光 由光子或太阳能粒子组成。这些光子含有对应于太阳光谱的不同波长的不同量的能量。当 光子撞击PV电池时，它们可以被反射或吸收，或它们可从中穿过。仅能量等于或高于半导 体频带隙能量的吸收的光子能够产生电能。当这种情况发生时，光子的能量被转移至电池 (半导体)的原子中的电子。穿过电池或电池之间的光子被背板吸收并重发射。从背板重 发射的光回到太阳能电池上，在这里其由半导体材料转化成电流。结果，当将本专利技术的背板 用作PV组件的保护性背板时，与普通的背板相比，该背板引起功率提高效率增加。籠本专利技术的背板能够由任何材料制成，一般由通常用于制备背板的聚合物制成。在 一实施方案中，将一种或多种白色颜料和一种或多种光致发光材料的组合加入聚合物基体 中以形成膜或板。在另一实施方案中，通过将包含一种或多种白色颜料和一种或多种光致 发光材料的涂料涂覆至聚合物膜来制备背板。许多方案是可能的。该背板的主要特性是发 挥吸收各种波长的本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于光伏组件的背板，其包括：含有一种或多种白色颜料和一种或多种光致发光材料的聚合物层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：玛丽娜塔姆申科，大卫威廉埃维森，弗兰克安东尼曼纳里诺，赛缪尔林，
申请(专利权)人：马迪可公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]