耐气候的聚偏二氟乙烯涂覆的基片制造技术

本发明专利技术涉及涂覆有一种聚偏二氟乙烯(PVDF)分散体涂层来生产一种耐气候的材料的构造基片。一种具体的用途是作为捕获或使用太阳辐射的光伏打模块的前板或背板上的PVDF涂层。该聚偏二氟乙烯涂层被暴露至环境中并且提供耐化学性、低水蒸气透过性、电绝缘、以及紫外线保护。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及涂覆有一种聚偏二氟乙烯(PVDF)分散体涂层以生产一种耐气候的材料的构造性基片。一种具体的用途是作为捕获或使用太阳辐射的光伏打模块的前板或背板上的PVDF涂层。该聚偏二氟乙烯涂层被暴露至环境中并且提供了耐化学性、低水蒸气透过性、电绝缘、以及气候老化(尤其是来自紫外线的)的保护。
技术介绍
光伏打模块包括一种外部(正面)玻璃材料、总体上包封在用于保护的一个透明封装件(胶囊密封材料)中的多个太阳能电池、以及一个背板。这些太阳能电池是由已知 的用在太阳能收集器中的材料制成，这些材料包括但不限于硅、硒化镉铟(CIS)、硒化镉铟镓(CIGS)、以及量子点。这种背板是在光伏打模块的背面暴露于环境中。背板的主要功能是提供低的水蒸气透过性、电路的介电绝缘、紫外线和氧气阻挡特性，并且对于保护硅晶片(光电池)免受由于和水、氧气、或紫外线辐射进行反应而引起的降解是必需的。收集器的背板可以是一种金属，例如钢或铝。然而，近来已经将聚合物的材料用在背板中。这些包括来自杜邦(DuPont)的一种聚氟乙烯材料(PVF) (US 6，646，196)、一种离聚物/尼龙合金(6，660，930)、以及聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)全都已经被单独或组合地用作光伏打模块中的背板层。PET是具有优异的水蒸汽不渗透性以及相对更低成本的一种聚合物，然而它易于受到来自暴露至环境影响(如紫外线辐射、红外辐射、以及臭氧)的降解。在很多背板构造中，通过使用PVF薄膜来保护PET，这些薄膜是强韧的、相对耐光的、耐化学的并且不受长期暴露于湿气的影响。然而，PVF薄膜是相对昂贵的。光伏打背板的典型的构造是PVF/PET/PVF、PVF/PET/A1/PVF、以及PE/PET/PVF多层的层合薄膜。然而，这些构造可能受制于PVF至PET或者其他物质的粘着不良的缺点。粘着典型地是通过使用一种粘合剂和/或使用一种高能表面处理(如电晕放电、或者类似的技术)对聚合物表面进行处理以便增加PVF薄膜中的粘着来增强的。另一个问题是PVF薄膜的厚度典型地是约25um。由于PVF树脂比PET树脂贵得多，所以该背板的总成本是与该氟聚合物层的厚度强烈相关的。降低该光伏打模块的总成本对于这种技术的商业成功来说是非常重要的。一种替代方案是使用聚偏二氟乙烯(PVDF)作为背板组合物中的氟聚合物，如在WO 08/157，159中说明的。PVDF可以提供超过现有技术的性能、加工、以及成本改进。由聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚偏二氟乙烯共聚物类以及聚偏二氟乙烯共混物形成的背板可以利用聚偏二氟乙烯的特性来克服以上对于其他材料的问题。该PVDF可以处于溶剂或者一种水基涂料的形式。在光伏打应用中有用的基于溶剂的氟聚合物涂料在US 20070154704、US20070166469、以及US 2008/0261037中进行了说明。这些应用描述了氟聚合物(PVF或PVDF)与少量的一种粘合剂聚合物(具有多个官能团或者可交联的基团)的一种共混物。在这些应用中所使用形成涂层的溶剂，是水混溶性的亦或是非常水混溶性的(亲水的)，如N甲基吡咯烷酮、丙酮、碳酸丙烯酯、甲基乙基酮、等等。这些溶剂可以因为吸水而导致涂层破坏，如果它们并没有在焙烘循环中被完全去除的话。申请人:现在已开发出用于涂敷在构造性基片(包括PV背板或者前板基片)上的有用的聚偏二氟乙烯分散体涂层，这解决了现有层压的和涂覆的结构的许多问题。一种的简单的PVDF涂料(包含疏水溶剂的、非反应性的相容的共树脂(co-resin)(优选丙烯酸的共树脂)可以用于涂覆并且保护一种光伏打背板或者其他构造性基片，而不需要交联的添加剂。本专利技术的PVDF分散体涂料组合物的另一个好处是在仅适度地升高的温度(170°C -180°C )下干燥薄膜的能力，这防止了 PET薄膜基片的收缩以及脆裂。另外，该PVDF可以被功能化以便提供一种粘着的优点。这种功能化的PVDF可以没有任何丙烯酸的共树脂而使用、或者以一个小的量与一个大得多的量的丙烯酸的共树脂一起使用。此外，一种水性PVDF/丙烯酸系物互穿网络分散体涂料、连同PVDF/丙烯酸的混合组合物也可以被用于提供用于光伏打背板或者其他基片的氟聚合物涂层。专利技术概述 本专利技术涉及一种光伏打模块，该光伏打模块具有a. —种外部透明玻璃材料；b.包封的互连的多个太阳能电池；以及c. 一个背板，该背板具有在暴露于环境中的侧面、或者两个侧面上涂覆有一种分散体氟聚合物组合物(包括聚偏二氟乙烯(PVDF)以及非功能化的丙烯酸系物的一种混合物)的基片。本专利技术进一步涉及一种光伏打模块，该光伏打模块具有a) 一种外部透明玻璃材料；b)包封的互连的多个太阳能电池；以及c) 一个背板，该背板在暴露于环境中的侧面、或者两个侧面上涂覆有一种分散体功能化的氟聚合物组合物的一个基片。专利技术详细说明本专利技术涉及构造性结构，并且具体是一种光伏打背板，这些构造性结构具有一个施加到一个基片材料的一个或两个侧面上的氟聚合物涂层、优选地一种PVDF涂层，该涂料配制品是一种基于溶剂的或者水基分散体的涂料。该PVDF可以被功能化的从而增加粘合。该PVDF树脂可以与其他相容的共树脂进行组合以便进一步减少成本并提供更好的薄膜结构。如在此使用的“光伏打模块”是指一种密封在环境保护的叠层材料中的光伏打电池电路的构造。光伏打模块可以进行组合以形成预先接线的、现场可安装的单元的光伏打板。一个光伏打阵列是完整的发电单元，由任何数目的PV模块和板构成。如在此使用的“疏水的”潜溶剂是指具有在25°C下小于按重量计10%的水溶解度的一种溶剂。本专利技术的背板将包含一个或多个氟聚合物或者共聚物层，其中一种氟聚合物组合物是暴露至环境中的最外面的片层。术语氟聚合物是指以下任何聚合物，该聚合物在其链上具有至少一种单体(选自包含一个能开环以便被聚合的乙烯基基团的化合物)，并且包含直接附接到这个乙烯基基团上的，至少一个氟原子，至少一个氟烷基基团或者至少一个氟烷氧基基团。含氟单体的实例包括但不限于氟乙烯；偏二氟乙烯(VDF);三氟乙烯(VF3);氯三氟乙烯(CTFE) ;1，2_二氟乙烯；四氟乙烯(TFE);六氟丙烯(HEP);全氟(烷基乙烯基)醚，如全氟代(甲基乙烯基)醚(PMVE)、全氟代(乙基乙烯基)醚(PEVE)以及全氟代(丙基乙烯基)醚(PPVE);全氟代(1，3_间二氧杂环戊烯)；全氟代(2，2_ 二甲基-1，3-间二氧杂环戊烯)(PDD)。优选的氟聚合物是氟乙烯和/或偏二氟乙烯的均聚物以及共聚物。最优选的氟聚合物是响应于潜溶剂的那些，一种潜溶剂是在室温下不会使该氟聚合物树脂溶解或者实质上膨胀，但是在升高的温度下将会使该氟聚合物树脂成溶剂化物的溶剂。PVDF和PVF是这些最优选的氟聚合物的实例。在以下说明中，PVDF将会既被用作优选的又会被用作一种代表性的氟聚合物，对于它们可以用其他的氟聚合物替代。本专利技术的每种PVDF层组合物可以是一种均聚物、一种共聚物、一种三聚物、或一种PVDF均聚物或共聚物与一种或多种其他聚合物(与PVDF聚合物或PVDF共聚物是相容 的)的一种共混物。本专利技术的PVDF共聚物和三聚物是以下这些，其中偏二氟乙烯单元包括大于该聚合物中的所有单体单元的总重量的40百分比，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：W·高萨，K·A·伍德，W·斯科尔顿，G·S·奥布里恩，M·A·奥巴特，
申请(专利权)人：阿科玛股份有限公司，
类型：发明
国别省市：