CN101992571A - 用于太阳能光伏组件的绝缘背板 - Google Patents

Abstract

一种用于太阳能光伏组件的绝缘背板，属于太阳能光伏电池技术领域。包括耐候层、电气绝缘层和粘接层，特点是：还包括有一阻隔层，该阻隔层位于耐候层与电气绝缘层之间，并且阻隔层朝向耐候层的一侧表面通过第一粘合层与耐候层结合、朝向电气绝缘层的一侧表面由第二粘合层与电气绝缘层的一侧表面相结合，电气绝缘层的另一侧表面通过第三粘合层与粘接层相结合，耐候层为聚偏二氟乙烯、丙烯酸类树脂和无机材料的混合物，阻隔层为铝箔或者聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜；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。能增进水汽阻隔效果和耐紫外线性能，保障使用寿命；能增强水汽阻隔效果；可以摆脱依赖进口，满足工业化放大生产要求。

Description

用于太阳能光伏组件的绝缘背板

技术领域

本发明属于太阳能光伏电池技术领域，具体涉及一种用于太阳能光伏组件的绝缘背板。

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(EVA层)、接线盒和绝缘背板。由于太阳能光伏组件通常安装在室外，因此无疑要求其具有到理想的耐候性。美国已确立太阳能光伏(PV)组件使用寿命30年的目标，从而除了对PV组件用的密封胶具有严苛的技术要求外(技术要求如：耐受高低温环境的考验、防潮、抗环境耐蚀能力、耐紫外线能力和耐黄变性、良好的粘结性能、抗机械性、抗震能力、抗氧化性、绝缘性能和阻燃性能等)，对绝缘背板同样要求具有良好的耐候性、耐老化性、绝缘性、抗污染能力强、水汽透过率小、局部放电能力＞1000V以上和使用寿命能与PV组件相适应(≥25年)，等等。

绝缘背板的公知的结构已在公开专利文献如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，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。

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能够有效地增进无机填料与聚偏氟乙烯之间相容性而藉以改善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的用于太阳能光伏组件的绝缘背板。

本发明的任务是这样来完成的，一种用于太阳能光伏组件的绝缘背板，包括耐候层、电气绝缘层和粘接层，特征在于：还包括有一阻隔层，该阻隔层位于所述的耐候层与电气绝缘层之间，并且阻隔层朝向所述耐候层的一侧表面通过第一粘合层与耐候层结合，阻隔层朝向电气绝缘层的一侧表面由第二粘合层与电气绝缘层的一侧表面相结合，而电气绝缘层的另一侧表面则通过第三粘合层与所述的粘接层相结合，其中：所述的耐候层为聚偏二氟乙烯、丙烯酸类树脂和无机材料的混合物，所述的阻隔层为铝箔或者在一侧表面通过溅射或蒸镀金属氧化物的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜；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。

在本发明的一个具体的实施例中，所述的耐候层的厚度为5-50μm；所述的阻隔层的厚度为1-50μm；所述的电气绝缘层的厚度为50-300μm；而所述的粘接层的厚度为5-50μm。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述的耐候层的层数为1层、2层或3层。

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20-80份、10-50份和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、丙烯酸乙酯和丙烯酯丁酯中的任意一种的聚合物或共聚物。

在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的丙烯酸类树脂为聚甲基丙烯酸甲酯。

在本发明的更而一个具体的实施例中，所述的无机材料为二氧化钛或碳黑。

在本发明的进而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。

在本发明的又更而一个具体的实施例中，所述的第一、第二、第三粘合层均为聚氨酯粘合剂或丙烯酸粘合剂。

在本发明的又进而一个具体的实施例中，所述的粘接层为乙烯聚合物或者聚偏二氟乙烯、丙烯酸类树脂和无机材料三者的混合物，所述的乙烯聚合物为低密度聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。

本发明提供的技术方案由于将已有技术中由聚偏氟乙烯与无机填料构成耐候层改为由聚偏二氟乙烯、丙烯酸类树脂和无机材料构成，由于丙烯酸类树脂与聚偏二氟乙烯具有良好的相容性，从而能增进水汽阻隔效果和耐紫外线性能，保障太阳能光伏组件的使用寿命；在耐候层与电气绝缘层之间设有阻隔层，能进而增强水汽阻隔效果；提供的方案材料易得，绝缘背板成本低廉，不仅可以摆脱依赖进口，而且能满足工业化放大生产要求。

附图说明

图1为本发明用于太阳能光伏组件的绝缘背板的剖面结构图。

图2为图1所示的耐候层的第一实施例结构图。

图3为图1所示的耐候层的第二实施例结构图。

具体实施方式

实施例1：

请见图1，给出的用于太阳能光伏组件的绝缘背板包括耐候层1、阻隔层3、电气绝缘层5和粘接层7，阻隔层3朝向耐候层1的一侧的表面即图1所示朝向上的表面由第一粘合层2与耐候层1粘合为一体，阻隔层3朝向电气绝缘层5的一侧表面即图1所示朝向下的表面由第二粘合层4与电气绝缘层5的一侧表面(图1所示朝向上的一侧)粘结为一体，而电气绝缘层5的另一侧表面即图1所示朝向下的一侧的表面，也即朝向粘接层7的一侧的表面由第三粘合层6粘结为一体。在使用状态下，即，当本发明的用于太阳能光伏组件的绝缘背板付诸太阳能光伏电池应用时，耐候层1朝向外，而粘接层7则朝向内。

在本实施例中，耐候层1的厚度为6μm，阻隔层3的厚度为48μm，电气绝缘层5的厚度为100μm，粘接层7的厚度为7μm，并且耐候层1为单层结构。其中：耐候层1的材料由以下重量份数的原料构成：聚偏二氟乙烯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，而无机材料为二氧化钛，阻隔层3使用铝箔，前述的电气绝缘层5的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯，前述的第一、第二、第三粘合层2、4、6的材料均为聚氨酯粘合剂，而前述的粘接层7完全同前述的耐候层1的材料。

将前述的聚偏二氟乙烯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能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的用作耐候层1的薄膜，并且进行电晕处理。由第一、第二和第三粘合层2、4、6使耐候层1、阻隔层3、电气绝缘层5和粘接层7实施干式复合，收卷后得到由图1所示结构的绝缘背板。

实施例2：

将耐候层1的厚度为50μm，将阻隔层3的厚度改为4μm，将电气绝缘层5的厚度改为250μm，将粘接层7的厚度改为50μm，将构成耐候层1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2、4和第三粘合层6的材料均使用丙烯酸粘合剂，阻隔层3为一侧表面通过溅射工艺溅射有氧化铝的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(PET薄膜)，电气绝缘层5的材料使用聚2，6-萘二甲酸乙二酯，粘接层7的材料改为低密度聚乙烯。其余均同对实施例1的描述。

实施例3：

将耐候层1的厚度改为30μm，将阻隔层3的厚度改为20μm，将电气绝缘层5的厚度改为180μm，将粘接层7的厚度改为30μm，电气绝缘层5的材料使用聚酰胺；将构成耐候层1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，粘接层7使用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。其余均同对实施例1的描述。

实施例4：

将耐候层1的厚度改为18μm，将阻隔层3的厚度改为35μm，将电气绝缘层5的厚度改为350μm，将粘接层7的厚度改为18μm，将构成耐候层1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，阻隔层3为一侧表面通过蒸镀工艺蒸镀有氧化硅的PET薄膜，粘接层7的材料改用由聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物按重量份数为1∶1构成的混合物。其余均同对实施例1的描述。

实施例5：

请见图2，耐候层1为三层复合结构，并且厚度相同，本实施例所择厚度均为45μm，由第一、第二、第三复合层11、12、13彼此复合后构成耐候层1，在该第一、第二、第三复合层11、12、13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11、12、13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11、12、13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3，耐候层1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，由第一、第二复合层11、12彼此复合后构成第一耐候层1，在第一、第二复合层11、12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11、12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11、12的厚度各为10μm，其余均同对实施例5的描述。

Claims (10)

1.一种用于太阳能光伏组件的绝缘背板，包括耐候层(1)、电气绝缘层(5)和粘接层(7)，其特征在于：还包括有一阻隔层(3)，该阻隔层(3)位于所述的耐候层(1)与电气绝缘层(5)之间，并且阻隔层(3)朝向所述耐候层(1)的一侧表面通过第一粘合层(2)与耐候层(1)结合，阻隔层(3)朝向电气绝缘层(5)的一侧表面由第二粘合层(4)与电气绝缘层(5)的一侧表面相结合，而电气绝缘层(5)的另一侧表面则通过第三粘合层(6)与所述的粘接层(7)相结合，其中：所述的耐候层(1)为聚偏二氟乙烯、丙烯酸类树脂和无机材料的混合物，所述的阻隔层(3)为铝箔或者在一侧表面通过溅射或蒸镀金属氧化物的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜；所述的电气绝缘层(5)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。

2.根据权利要求1所述的用于太阳能光伏组件的绝缘背板，其特征在于所述的耐候层(1)的厚度为5-50μm；所述的阻隔层(3)的厚度为1-50μm；所述的电气绝缘层(5)的厚度为50-300μm；而所述的粘接层(7)的厚度为5-50μm。

3.根据权利要求1或2所述的用于太阳能光伏组件的绝缘背板，其特征在于所述的耐候层(1)的层数为1层、2层或3层。

4.根据权利要求1所述的用于太阳能光伏组件的绝缘背板，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20-80份、10-50份和1-30份。

5.根据权利要求1或4所述的用于太阳能光伏组件的绝缘背板，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、丙烯酸乙酯和丙烯酯丁酯中的任意一种的聚合物或共聚物。

6.根据权利要求1或4所述的用于太阳能光伏组件的绝缘背板，其特征在于所述的丙烯酸类树脂为聚甲基丙烯酸甲酯。

7.根据权利要求1或4所述的用于太阳能光伏组件的绝缘背板，其特征在于所述的无机材料为二氧化钛或碳黑。

8.根据权利要求1或2所述的用于太阳能光伏组件的绝缘背板，其特征在于所述的电气绝缘层(5)为聚对苯二甲酸乙二醇酯。

9.根据权利要求1所述的用于太阳能光伏组件的绝缘背板，其特征在于所述的第一、第二、第三粘合层(2、4、6)均为聚氨酯粘合剂或丙烯酸粘合剂。

10.根据权利要求1所述的用于太阳能光伏组件的绝缘背板，其特征在于所述的粘接层(7)为乙烯聚合物或者聚偏二氟乙烯、丙烯酸类树脂和无机材料三者的混合物，所述的乙烯聚合物为低密度聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。

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