CN101964371A - 新型太阳能电池用绝缘背板 - Google Patents

Abstract

一种新型太阳能电池用绝缘背板，属于太阳能光伏电池技术领域。包括含有聚偏二氟乙烯、丙烯酸类树脂和无机材料的混合物的第一结构体和含有聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的并且以热熔融复合方式或者以粘结复合方式与第一结构体相复合的第二结构体。本技术方案由于第一结构体含有聚偏二氟乙烯、丙烯酸类树脂和无机材料的混合物，丙烯酸类树脂与聚偏二氟乙烯具有良好的相容性，从而能增进对水汽的阻隔效果、耐紫外线性能和增进热层压后的层间剥离强度，体现耐晒性，避免黄变和降解，使太阳能光伏组件的使用寿命得以延长。

Description

新型太阳能电池用绝缘背板

技术领域

本发明属于太阳能光伏电池技术领域，具体涉及一种新型太阳能电池用绝缘背板。

背景技术

如业界所知之理，太阳能光伏电池的整体结构包括：框体(通常使用铝框)、安装于框体上的太阳能光伏玻璃、位于太阳能光伏玻璃下方的电池片(也称硅片或硅板)、热熔胶层、接线盒和绝缘背板。太阳能电池封装的顺序为：光伏玻璃、热熔胶层、电池片、热熔胶层和绝缘背板。热熔胶层一般为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)胶膜，层压时在电池片上下各垫一层EVA胶膜，EVA胶膜在热层压时易热收缩，会造成电池片的位移甚至破裂，从而影响组件的成品率。

关于绝缘背板的公知的结构已由公开专利文献如CN101582458A和CN101582459A的背景技术栏作了详细的介绍，并且还由并不限于的以下专利文献的公开而为公众所知，A.授权公告号CN201387885Y推荐的太阳能光伏组件用绝缘背板；B.CN201387887Y介绍的用于太阳能光伏组件的绝缘背板；C.公开号CN101615636A揭示的减少粘接层的四层结构太阳能电池背板；D.公开号CN101431108A给出的新型太阳能电池背板，等等。

归纳而言，由上、下耐候层和位于上、下耐候层之间的电气绝缘层构成，更具体地讲，电气绝缘层的朝向上的一侧表面通过胶粘层与上部的耐候层结合，而电气绝缘层的朝向下的一侧表面同样通过相应的胶粘层与下部的耐候层相结合。从剖面结构上看，自上而下依次为耐候层、胶粘层(也称粘合层)、电气绝缘层、胶粘层(也称粘合层)和耐候层，即在宏观结构上构成五层结构。

毋容置疑，位于电气绝缘层两侧的耐候层对绝缘背板的品质优劣起着决定性的作用，已有技术中，由杜邦公司生产的并且拥有专利的聚氟乙烯薄膜基本上垄断了用于构成绝缘背板的耐候层所用的材料市场，并且价格足以令普通企业却步。鉴此，我国不少企业均在基于产业自主的高度致力于开发优质廉价的作为耐候层的薄膜，但迄今为止既未见又未闻有获得实质性突破的报道。尤其是已公开的国外文献中尚缺乏可借鉴的技术启示。例如US3133854、US513989和US6632518均介绍了在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)之类的基材上预涂底层或氟碳料粘结层，以得到耐久性能优异的叠层背板，但是专利所介绍的工艺十分繁琐和苛刻，并且按照专利技术介绍的得到的背板对水汽的阻隔效果并不能达到人们所期取的程度，与封装材料之间的粘合强度低。

前面提及的CN101582458A披露的“新型太阳能电池背板(即绝缘背板)”和CN101582459A提供的“以改性聚偏氟乙烯合金为耐候保护层的太阳能电池背板(即绝缘背板)”均介绍了以聚偏氟乙烯和无机物(无机填料)构成为耐候层，用作太阳能光伏组件的绝缘背板，其中：CN101582459A的第一、第二耐候层均为无机材料改性的聚偏氟乙烯合金层；而CN101582458A将相对于前者的第二耐候层使用由白色聚乙烯充任的热粘接反射层。但是，由于聚偏氟乙烯自身在成膜时极易发生取向，而所添加的无机填料又容易加速聚偏氟乙烯的分解，并且无机填料与聚偏氟乙烯的相容性较为脆弱(欠缺)，因此这两项专利申请方案得到的作为保护性的耐候层在使用一段时间后易出现异相分离的情形，从而导致绝缘背板的保护性能失效，进而殃及太阳能光伏组件的使用寿命。

此外，CN101615636A和CN101582458A公开的背板的一侧由聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯酯作为粘合层，该粘合层厚度薄且不能产生交联，无法对电池片进行密封封装。CN101728437A的具有包封材料的背板在聚酯层复合一层封装层可具有密封性能，但聚酯层的惰性表面不易粘，热层压后层间剥离强度不理想，而且太阳光直接照射在聚酯层上，易引起黄变和降解。

鉴于上述已有技术所存在的欠缺，本申请人进行了有益的尝试，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的任务在于提供一种有助于改善无机填料与聚偏氟乙烯之间的相容性而藉以提高水汽阻隔效果和耐紫外线性能以保障太阳能光伏组件的使用寿命，并且有利于增进热层压后层间剥离强度以体现耐晒性、避免黄变和降解的新型太阳能电池用绝缘背板。

本发明的任务是这样来完成的，一种新型太阳能电池用绝缘背板，包括含有聚偏二氟乙烯、丙烯酸类树脂和无机材料的混合物的第一结构体和含有聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的并且以热熔融复合方式或者以粘结复合方式与第一结构体相复合的第二结构体。

在本发明的一个具体的实施例中，所述的含有聚偏二氟乙烯、丙烯酸树脂和无机材料的混合物的第一结构体的结构为以下两种结构中的任意一种：A.包括第一、第二耐候层、和电气绝缘层，电气绝缘层粘结结合于所述的第一、第二耐候层之间；B.包括第一耐候层、热粘合层和电气绝缘层，电气绝缘层结合于所述的第一耐候层和热粘合层之间，所述的第二结构体的厚度为300-600μm。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述的第一、第二耐候层的厚度均为5-50μm；所述电气绝缘层的厚度为50-250μm；所述的热粘合层的厚度为50-100μm。

在本发明的又一个具体的实施例中，所述的聚偏二氟乙烯、丙烯酸类树脂和无机材料的重量份数分别为：聚偏二氟乙烯20-80份，丙烯酸类树脂10-50份，无机材料1-30份。

在本发明的再一个具体的实施例中，所述的丙烯酸类树脂为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酯乙酯和丙烯酯丁酯中的任意一种的聚合物或共聚物，所述的丙烯酸类树脂为聚甲基丙烯酸甲酯，所述的无机材料为二氧化钛或碳黑。

在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的电气绝缘层为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚2，6-萘二甲酸乙二酯或聚酰胺。

在本发明的又更而一个具体的实施例中，所述的热粘合层为聚烯烃，所述的聚烯烃为乙烯聚合物。

在本发明的进而一个具体的实施例中，所述的第二结构体还包括含有交联剂，所述的交联剂为2，5-二甲基己烷-2，5-二过氧化氢、甲烷过氧化氢、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯中的任意一种或其组合。

在本发明的又更而一个具体的实施例中，所述的第二结构体还包括含有抗氧剂、紫外稳定剂、抗水解剂和阻燃剂中的任意一种或者其组合。

在本发明的又进而一个具体的实施例中，所述的抗氧剂为Irganox1010；所述的紫外稳定剂为Tinuvin213；所述的抗水解剂为Stabaxol I；所述的阻燃剂为磷酸三苯酯。

本发明提供的技术方案由于第一结构体含有聚偏二氟乙烯、丙烯酸类树脂和无机材料的混合物，丙烯酸类树脂与聚偏二氟乙烯具有良好的相容性，从而能增进对水汽的阻隔效果、耐紫外线性能和增进热层压后的层间剥离强度，体现耐晒性，避免黄变和降解，使太阳能光伏组件的使用寿命得以延长。

附图说明

图1为本发明的一个具体的实施例结构图。

图2为图1所示结构的第一结构体的第一实施例示意图。

图3为图1所示结构的第一结构体的第二实施例示意图。

图4为第一、第二耐候层的第一实施例结构图。

图5为第一、第二耐候层的第二实施例结构图。

具体实施方式

为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式结合附图作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。

实施例1：

请见图1，一种新型太阳能电池用绝缘背板，该绝缘背板由第一结构体1和第二结构体2构成，第二结构体2采用粘结层21与第一结构体1相复合，即第二结构体2通过材料为聚氨酯的粘结层21以粘结复合方式与第一结构体1相复合。

请见图2，在本实施例中，第一结构体1的结构为：包括厚度均为6μm的第一、第二耐候层11、15和厚度为100μm的电气绝缘层13，电气绝缘层13朝向第一耐候层11的一侧的表面通过第一粘合层12与第一耐候层11粘结结合，而电气绝缘层13朝向第二耐候层15的一侧通过第二粘合层14与第二耐候层15粘结结合，第一、第二粘合层12、14的材料均为聚氨酯粘合剂；前述的电气绝缘层13的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯。第一、第二耐候层11、15的材料均由以下重量份数的原料构成：聚偏二乙氟乙烯80份，丙烯酸类树脂20份，无机材料28份，丙烯酸类树脂为聚甲基丙烯酸甲酯，无机材料为二氧化钛。

将前述的聚偏二氟化乙烯80份、聚甲基丙烯酸甲酯20份和二氧化钛28份混合均匀后，通过螺杆挤出机挤出造粒，使作为颜料的二氧化钛均匀地分散在树脂中，然后将树脂通过挤出流延工艺即流延法制得厚度为6μm的用作第一、第二耐候层11、15的薄膜，经电晕处理后再通过第一、第二粘合层12、14与厚度为100μm的电气绝缘层13即与厚度为100μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯实施干式复合，在复合的同时通过前述的粘结层21与第二结构体2复合，得到图1所示的由第一结构体1与第二结构体2构成的新型太阳能电池用绝缘背板，其中第二结构体2的厚度为320μm，第二结构体2的材料为乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。

实施例2：

将第一、第二耐候层11、15的厚度均改为50μm，将电气绝缘层13的厚度改为150μm；将构成第一、第二耐候层11、15的聚偏二氟乙烯、丙烯酸类树脂和无机材料的重量份数分别改为20份、12份和1份，其中：丙烯酸类树脂使用聚甲基丙烯酸丁酯，无机材料使用碳黑；将第一、第二粘合层12、14的材料均使用丙烯酸粘合剂，电气绝缘层3的材料使用聚2，6-萘二甲酸乙二酯，构成第二结构体2的材料改用聚氨酯，第二结构体2的厚度改为590μm，其余均同对实施例1的描述。

实施例3：

将第一、第二耐候层11、15的厚度均改为30μm，将电气绝缘层13的厚度改为120μm，电气绝缘层13的材料使用聚酰胺；将构成第一、第二耐候层11、15的聚偏二氟乙烯、丙烯酸类树脂和无机材料的重量份数分别改为65份、45份和10份，其中：丙烯酸类树脂使用聚甲基丙烯酸丁酯，第二结构体2的材料使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，第二结构体2的厚度改为450μm。其余均同对实施例1的描述。

实施例4：

将第一、第二耐候层11、15的厚度均改为18μm，将电气绝缘层13的厚度改为250μm，将构成第一、第二耐候层11、15的聚偏二氟乙烯、丙烯酸类树脂和无机材料的重量份数分别改为40份、30份和15份，其中：丙烯酸类树脂为丙烯酸丁酯(15份)与甲基丙烯酸甲酯(15份)的共聚物，第二结构体2的材料使用聚乙烯醇缩丁醛的厚度改为400μm，其余均同对实施例1的描述。

实施例5：

请见图4，第一、第二耐候层11、15均为三层复合结构，并且厚度相同，本实施例所择厚度均为45μm，以第一耐候层11为例，由第一、第二、第三复合层111、112、113彼此复合后构成第一耐候层11，在该第一、第二、第三复合层111、112、113中，至少有一层复合层为含氟薄膜，即至少有一层的材料是聚偏二氟乙烯、丙烯酯类树脂和无机材料的混合物，其余两层的材料则既可以为聚偏二氟乙烯，也可以为聚偏二氟乙烯、丙烯酸酯类树脂和无机材料的混合物，还可以将第一、第二、第三复合层111、112、113均使用前述的聚偏二氟乙烯、丙烯酸类树脂和无机材料的混合物。第一、第二、第三复合层111、112、113的厚度各为15μm。其余均同对实施例1的描述。

实施例6：

请见图5，第一、第二耐候层11、15均为两层复合结构，并且厚度相同，本实施例择取的厚度均为20μm，现以第一耐候层11为例，由第一、第二复合层111、112彼此复合后构成第一耐候层11，在第一、第二复合层111、112中应当有一层的材料为含氟薄膜，即必须有一层的材料为聚偏二氟乙烯、丙烯酸类树脂和无机材料的混合物，但也可使第一、第二复合层111、112的材料均使用聚偏二氟乙烯、丙烯酸类树脂和无机材料的混合物，其中，第一、第二复合层111、112的厚度各为10μm，其余均同对实施例5的描述。

实施例7：

请见图3，给出的新型太阳能电池用绝缘背板的第一结构体1的另一种结构形式，包括第一耐候层11、热粘合层16和结合于第一耐候层11与热粘合层16之间的电气绝缘层13，其中：电气绝缘层13朝向第一耐候层11的一侧的表面通过第一粘合层12与第一耐候层11相结合(粘接结合)，而电气绝缘层13朝向热粘合层16的一侧的表面通过第二粘合剂层14与热粘合层16相结合(粘接结合)。也就是说，电气绝缘层13通过第一、第二粘合剂层12、14粘接结合于第一耐候层11与热粘合层16之间，电气绝缘层的厚度为50μm，热粘合层16的材料为聚乙烯，厚度为52μm，其余均同对实施例1的描述。

实施例8：

仅将热粘合层16的材料改为聚丙烯，厚度改为80μm，其余均同对实施例2的描述。

实施例9：

仅将热粘合层16的材料改用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，厚度改为100μm，其余均同对实施例3的描述。

实施例10：

仅将热粘合层16的厚度改为65μm，其余均同对实施例3的描述。

实施例11：

图略，将第一、第二结构体1、2采用热熔融复合的方式复合为一体，由于采用热熔融复合，因此可省去粘结层21，其余均同对实施例1的描述。

实施例12：

第二结构体2还包含有交联剂和抗氧剂，交联剂选自以下2，5-二甲基己烷-2，5-二过氧化氢、甲烷过氧化氢、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯中的任意一种，由中国上海浦和塑胶有限公司销售的汽巴精化抗氧剂Irganox1010，其中：交联剂在第二结构体2中所占的质量百分比为0.5％，抗氧剂在第二结构体2中所占的质量百分比为0.6％，其余均同对实施例1的描述。

实施例13：

第二结构体2中还包含有交联剂和紫外稳定剂，交联剂为2，5-二甲基己烷-2，5-二过氧化氢按任意比例混合而构成的交联剂，紫外稳定剂选用同样由中国上海浦和塑胶有限公司销售的汽巴精细Tinuvin213紫外线吸收剂，其中：交联剂在第二结构体2中所占的质量百分比为2.0％，而紫外稳定剂在第二结构体中所占的质量百分比为0.7％，其余均同对实施例1的描述。

实施例14：

在第二结构体2中包含有交联剂、紫外稳定剂、抗水解剂和阻燃剂，交联剂选用叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯和甲烷过氧化氢，两者的比例为任意比例，并且该两者即叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯和及甲烷过氧化氢在第二结构体2中所占的质量百分比为1.5％，紫外稳定剂、抗水解剂和阻燃剂三者在第二结构体2中所占的质量百分比为1.8％，其中：紫外稳定剂的牌号同实施例13，抗水解剂优选使用由中国北京远通化工商贸有限公司销售的莱茵化学集团产的Stabaxo I型抗水解剂，而阻燃剂使用磷酸三苯酯，其余均同对实施例1的描述。

实施例15：

在第二结构体2中包含有抗氧剂(来源同实施例12)、紫外稳定剂(来源同实施例13和14)、抗水解剂(来源同实施例14)和阻燃剂(同实施例14)，该四种功能助剂各占第二结构体2的重量的0.5％。其余均同对实施例1的描述。

Claims (10)

1.一种新型太阳能电池用绝缘背板，其特征在于包括含有聚偏二氟乙烯、丙烯酸类树脂和无机材料的混合物的第一结构体(1)和含有聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的并且以热熔融复合方式或者以粘结复合方式与第一结构体(1)相复合的第二结构体(2)。

2.根据权利要求1所述的新型太阳能电池用绝缘背板，其特征在于所述的含有聚偏二氟乙烯、丙烯酸树脂和无机材料的混合物的第一结构体(1)的结构为以下两种结构中的任意一种：A.包括第一、第二耐候层(11、15)和电气绝缘层(13)，电气绝缘层(13)粘结结合于所述的第一、第二耐候层(11、15)之间；B.包括第一耐候层(11)、热粘合层(16)和电气绝缘层(13)，电气绝缘层(13)结合于所述的第一耐候层(11)和热粘合层(16)之间，所述的第二结构体(2)的厚度为300-600μm。

3.根据权利要求2所述的新型太阳能电池用绝缘背板，其特征在于所述的第一、第二耐候层(11、15)的厚度均为5-50μm；所述电气绝缘层(13)的厚度为50-250μm；所述的热粘合层(16)的厚度为50-100μm。

4.根据权利要求1或2所述的新型太阳能电池用绝缘背板，其特征在于所述的聚偏二氟乙烯、丙烯酸类树脂和无机材料的重量份数分别为：聚偏二氟乙烯20-80份，丙烯酸类树脂10-50份，无机材料1-30份。

5.根据权利要求4所述的新型太阳能电池用绝缘背板，其特征在于所述的丙烯酸类树脂为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酯乙酯和丙烯酯丁酯中的任意一种的聚合物或共聚物，所述的丙烯酸类树脂为聚甲基丙烯酸甲酯，所述的无机材料为二氧化钛或碳黑。

6.根据权利要求2或3所述的新型太阳能电池用绝缘背板，其特征在于所述的电气绝缘层(13)为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚2，6-萘二甲酸乙二酯或聚酰胺。

7.根据权利要求2或3所述的新型太阳能电池用绝缘背板，其特征在于所述的热粘合层(16)为聚烯烃，所述的聚烯烃为乙烯聚合物。

8.根据权利要求1或2所述的新型太阳能电池用绝缘背板，其特征在于所述的第二结构体(2)还包括含有交联剂，所述的交联剂为2，5-二甲基己烷-2，5-二过氧化氢、甲烷过氧化氢、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯中的任意一种或其组合。

9.根据权利要求1或2所述的新型太阳能电池用绝缘背板，其特征在于所述的第二结构体(2)还包括含有抗氧剂、紫外稳定剂、抗水解剂和阻燃剂中的任意一种或者其组合。

10.根据权利要求9所述的新型太阳能电池用绝缘背板，其特征在于所述的抗氧剂为Irganox1010；所述的紫外稳定剂为Tinuvin213；所述的抗水解剂为Stabaxol I；所述的阻燃剂为磷酸三苯酯。

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