CN102687285A - 太阳能电池背板和太阳能电池组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种包括聚合物基材和反射层的用于太阳能电池的背板,该背板重量轻并具有大的光反射率,所述聚合物基材以相对于所述聚合物基材的总质量为10质量%至30质量%的量包含第一白色无机粒子,所述反射层通过被涂布在聚合物基材的至少一个侧面上而形成,并且所述反射层包含粘合剂和第二白色无机粒子,所述第二白色无机粒子的量相对于所述粘合剂和所述第二白色无机粒子的总质量为30质量%至90质量%;以及一种具有适当发电效率的太阳能电池组件。
Description
发明背景
技术领域
本发明涉及一种用于太阳能电池的背板,该背板被置于太阳能电池元件的太阳光入射侧的相反侧上,以及涉及一种太阳能电池组件。
背景技术
太阳能电池是发电时不排放二氧化碳并且对环境负荷小的发电系统。近年来太阳能电池已经快速普及。
太阳能电池组件具有这样的结构,其中太阳能电池被夹在太阳光入射侧上的正面玻璃和置于太阳光入射侧的相反侧(后侧)上的所谓背板之间。正面玻璃和太阳能电池之间的空间以及太阳能电池和背板之间的空间分别用EVA(乙烯-乙酸乙烯酯)树脂等密封。
背板用来防止水分从太阳能电池组件的后面渗入。传统地,玻璃、氟树脂等被用于背板,但近年来,考虑到成本,已经开始使用聚酯。背板不仅仅是聚合物板,而是根据情形,被提供有如下描述的各种功能。
例如,在一些情形下需要其中添加白色无机粒子如氧化钛以提供有作为以上功能之一的反射功能的背板。这借助于通过漫反射(下文中,简称为“反射”)已从组件的正面进入且通过电池的太阳光而返回到电池,用于提高发电效率的目的。关于这一点,已经公开了包含其中添加的白色无机粒子的白色聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜的实例(参见,例如,日本专利申请公开(JP-A)No.2003-060218和2006-210557)。另外,还公开了具有其中包含白色颜料的白色油墨层的后面保护板的实例(参见,例如,JP-A No.2006-210557)。
发明内容
根据本发明的一个方面,提供了一种包括聚合物基材和反射层的用于太阳能电池的背板,该背板重量轻并具有大的光反射率,所述聚合物基材以相对于所述聚合物基材的总质量为10质量%至30质量%的量包含第一白色无机粒子,所述反射层通过被涂布在聚合物基材的至少一个侧面上而形成,并且所述反射层包含粘合剂和第二白色无机粒子,所述第二白色无机粒子的量相对于所述粘合剂和所述第二白色无机粒子的总质量为30质量%至90质量%;以及一种具有适当发电效率的太阳能电池组件。
[技术问题]
为了还更高地增强发电效率,需要增大背板的反射率。因此,需要增大白色无机粒子的添加量。
另一方面,随着太阳能电池组件尺寸变得更大,强烈需要减轻重量。尤其,此需要在太阳能电池组件在许多情况下被安装在已有建筑的屋顶上的日本更为强烈。即使在其中使用相比于玻璃是重量轻的树脂如聚酯的情况下,存在的问题在于,背板的重量在大量添加白色无机粒子时增加,因为白色无机粒子的密度大于树脂的密度。
具体地,为了获得高反射率,需要大量使用白色无机粒子。当背板中仅增加白色无机粒子的量而聚合物的量保持不变时,背板的强度降低或者其外观退化。因此,为了增加白色无机粒子的量,同时也需要增加背板中包含的聚合物。这样,当白色无机粒子增加同时白色无机粒子与聚合物的比率保持不变时,背板的重量增加。
即,通过传统方法不能同时获得高反射率和重量减轻,但已经需求具有高反射率的轻重量背板。
鉴于以上情形,完成了本发明。本发明的一个目的是提供一种用于太阳能电池的背板,该背板重量轻并具有大的光反射率,以及一种具有适当发电效率的太阳能电池组件。
[解决问题的方案]
作为深入研究的结果,本发明的发明人已发现,聚合物基材的反射率可以通过仅在其内并入少量白色无机粒子而得到有效增强。本发明的发明人还发现,相比于聚合物基材,即使在反射层中增大白色无机粒子的量,背板的强度和外观也不易于退化。本发明基于此发现。
本发明的示例性实施方案包括以下内容。
<1>一种用于太阳能电池的背板,所述背板包括:聚合物基材,所述聚合物基材以相对于所述聚合物基材的总质量为10质量%至30质量%的量包含第一白色无机粒子;和反射层,所述反射层通过被涂布在所述聚合物基材的至少一个侧面上而形成,所述反射层包含粘合剂和第二白色无机粒子,所述第二白色无机粒子的量相对于所述粘合剂和所述第二白色无机粒子的总质量为30质量%至90质量%。
<2>根据第<1>项的用于太阳能电池的背板,其中聚合物基材是聚酯。
<3>根据第<1>项或第<2>项的用于太阳能电池的背板,其中第一白色无机粒子或第二白色无机粒子中的至少一种是二氧化钛。
<4>.根据第<1>至<3>项中任一项的用于太阳能电池的背板,其中反射层中的第二白色无机粒子的量在4g/m2至12g/m2的范围内。
<5>根据第<1>至<4>项中任一项的用于太阳能电池的背板,其中第一白色无机粒子和/或第二白色无机粒子的体积平均粒径在0.03μm至0.8μm的范围内。
<6>根据第<1>至<5>项中任一项的用于太阳能电池的背板,其中粘合剂选自由聚酯、聚氨酯、丙烯酸类树脂和聚烯烃组成的组。
<7>根据第<1>至<6>项中任一项的用于太阳能电池的背板,所述背板还包括在聚合物基材和反射层之间的下涂层,所述下涂层的厚度在0.05μm至2μm的范围内。
<8>根据第<1>至<7>项中任一项的用于太阳能电池的背板,所述背板还包括在设置反射层的聚合物基材的相反侧面上的粘合层。
<9>根据第<1>至<8>项中任一项的用于太阳能电池的背板,其中当波长为550nm的入射光朝向设置所述反射层的侧面照射时,反射率为85%以上。
<10>一种用于太阳能电池的组件,该组件包括根据第<1>至<9>项中任一项的用于太阳能电池的背板。
本发明详细描述
下文中,将详细描述根据本发明的太阳能电池背板、其制备方法、以及太阳能电池组件。
太阳能电池背板和其制备方法
根据本发明的背板由聚合物基材和反射层构成。所述聚合物基材相对于其总质量以10质量%至30质量%的量在其中包含第一白色无机粒子。反射层通过被涂布在聚合物基材的至少一个侧面上而形成并且在其内包含粘合剂和的第二白色无机粒子。所述第二白色无机粒子的含量相对于所述粘合剂和所述第二白色无机粒子的总质量为30质量%至90质量%。
在本发明中,聚合物基材和反射层分别在其中包含白色无机粒子。
包含在聚合物基材和反射层中的白色无机粒子可以相同或不同。包含在聚合物基材中的白色无机粒子被称为第一白色无机粒子。包含在反射层中的白色无机粒子被称为第二白色无机粒子。
如已经提及的,用于增大发电效率的目的,太阳能电池背板具有反射已经从组件的正面进入并通过电池的太阳光以及使太阳光返回到电池的功能。这时,已通过电池的太阳光在形成于聚合物基材上的反射层上大部分被反射。然而,除此之外,为了反射甚至已经通过聚合物基材上的反射层的太阳光,聚合物基材在其中包含白色无机粒子。
由于白色无机粒子的含量较大,所以太阳光的反射量变得更大并且发电效率可以被增大。然而,另一方面,如上所述,当白色无机粒子的含量太大时,太阳能电池背板的重量增大,而且该背板的强度也容易退化。
在这种情况下,通过以上述方式构造在其内具有聚合物基材和反射层的太阳能电池背板,可以获得重量轻的太阳能电池背板,其中其重量被抑制同时其反射量增大。
下文中,将详细描述构成根据本发明的太阳能电池背板的聚合物基材和反射层。
[聚合物基材]
聚合物基材的实例包括聚酯;聚烯烃如聚丙烯、聚乙烯;基于氟碳的聚合物如聚氟乙烯;等等。以上之中,从成本、机械强度等角度考虑,聚酯是优选的。
作为聚合物基材(载体),可用于本发明的示例性实施方案中的聚酯是通过芳族二元酸或其可形成酯的衍生物与二醇或其可形成酯的衍生物反应而合成的饱和线型聚酯。聚酯的实例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚间苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸1,4-环己二甲酯、聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯等。它们之中,从机械强度、成本等的平衡角度考虑,聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯是优选的。
聚酯可以是均聚物或共聚物。另外,聚酯可以掺混少量其他种类的树脂如聚酰亚胺。
当本发明的聚酯聚合时,从将羧基的量抑制在预定范围内的角度考虑,优选基于Sb、基于Ge或基于Ti的化合物用作催化剂。这些之中,特别优选基于Ti的化合物。当使用基于Ti的化合物时,在优选实施方案中,通过以1ppm至30ppm并且更优选3ppm至15ppm的量使用基于Ti的化合物作为催化剂来进行聚合。当基于Ti的化合物在以上范围内时,端羧基可以在以下范围内调节,并且可以被保持低的聚合物基材的耐水解性。
利用基于钛的化合物的聚酯合成可以通过采用在日本公开的受审专利申请No.8-301,198、日本专利No.2,543,624、3,335,683、3,717,380、3,897,756、3,962,226、3,979,866、3,996,871、4,000,867、4,053,837、4,127,119、4,134,710、4,159,154、4,269,704、4,313,538等中描述的方法来进行。
聚酯中羧基的含量优选为50eq.(当量)/t以下并且更优选为35eq./t以下。当羧基的含量为50eq./t以下时,耐水解性可以保持不变并且在湿热条件下储存之后的强度降低可以被抑制为较小。从保持对形成在聚酯上的层(例如着色层)的粘附性的角度考虑,羧基含量的下限期望地为2eq./t。
聚酯中羧基的含量可以通过选择催化剂的种类和成膜条件(成膜温度或时间)而进行调节。
本发明的聚酯优选在聚合后经过固相聚合。借助于此,可以实现羧基的优选含量。固相聚合可以以连续工艺(其中用树脂填充塔;使这些树脂缓慢地停滞预定时间同时加热;然后树脂出料的工艺)、或分批工艺(其中树脂加载到容器中,然后加热预定时间的工艺)进行。具体地,日本专利No.2,621,563、3,121,876、3,136,774、3,603,585、3,616,522、3,617,340、3,680,523、3,717,392、4,167,159等中描述的合成方法可用于聚酯的固相聚合。
聚酯的固相聚合优选在170℃以上并且240℃以下的范围内,更优选在180℃以上并且230℃以下的范围内,并且甚至更优选在190℃以上并且220℃以下的范围内的温度下进行。聚酯的固相聚合优选在真空或氮气气氛下进行。
本发明的聚酯基材优选是双轴拉伸膜,其例如进行如下拉伸:将上述聚酯熔融并挤出为膜状;冷却该膜状聚酯并用流延鼓固化成未拉伸膜;以总伸长变为3倍至6倍的方式,在Tg至(Tg+60)℃的温度下在纵向方向上拉伸该未拉伸膜一次或两次以上;然后以总伸长变为3倍至5倍的方式,在Tg至(Tg+60)℃的温度下在横向方向上进一步拉伸该膜。
当需要时,聚酯基材可以在180℃至230℃的温度下进一步经受1秒至60秒的热处理。
聚合物基材(尤其,聚酯基材)的厚度优选为25μm至150μm。25μm以上的厚度提供适当的机械强度。150μm以下的厚度在重量上是有利的。白色无机粒子(第一白色无机粒子)
本发明的聚酯基材在其中包含至少一种类型的白色无机粒子。相对于聚酯基材的总质量,聚酯基材中白色无机粒子的含量为10质量%至30质量%。
作为白色无机颜料,例如,可以恰当地选择并在其内包含无机颜料如二氧化钛、硫酸钡、氧化硅、氧化铝、氧化镁、碳酸钙、高岭土或滑石。这些之中,优选二氧化钛。
依照体积平均粒径,白色无机粒子的平均粒径优选为0.03μm至0.8μm,并且更优选为0.15μm至0.5μm或约0.15μm至约0.5μm。当平均粒径在上述范围内时,光反射率高。平均粒径通过用激光衍射粒径分布分析仪“LA-950”(由HORIBA,Ltd.制造)测得的值表示。
本发明的聚酯基材包括相对于聚合物基材的总质量,以10质量%至30质量%的量的上述白色无机粒子,但白色无机粒子的添加量的更优选范围为12质量%至20质量%。当聚合物基材中白色无机粒子的含量不为10质量%以上时,不能实现充分的反射率。当该含量不为30质量%以下时,不能实现适当的性能(不具有裂纹的载体)。
注意,当聚合物基材包括两种以上的白色无机粒子时,聚合物基材中的所有白色无机粒子的总含量需要在10质量%至30质量%的范围内。
反射层
本发明的反射层通过被涂布在载体的至少一个正面上而形成并且在其中包含粘合剂和白色无机粒子(第二白色无机粒子)。相对于反射层中粘合剂和白色无机粒子的总质量,反射层中包含的白色无机粒子的量为30质量%至90质量%。
当需要时,反射层在其中还可以包含其他组分如各种类型的添加剂。白色无机粒子(第二白色无机粒子)
本发明的反射层在其中包含至少一种类型白色无机粒子。
白色无机颜料可以与聚合物基材中包含的白色无机粒子相同或不同。例如,可以适当地选择并在其内包含无机颜料如二氧化钛、硫酸钡、氧化硅、氧化铝、氧化镁、碳酸钙、高岭土或滑石。这些之中,优选二氧化钛。
本发明的反射层相对于反射层中的粘合剂和白色无机粒子的总质量以30质量%至90质量%的量包含白色无机粒子。白色无机粒子的添加量的更优选范围为50质量%至85质量%。当反射层中的白色无机粒子的含量不为30质量%以上时,不能获得适当的反射率。当该含量不为90质量%以下时,太阳能电池背板不能提供重量减轻。
在本发明的反射层中,优选在4g/m2至12g/m2的范围内包含白色无机粒子。当白色无机粒子的含量为4g/m2以上时,容易获得必要的反射率。当该含量为12g/m2时,聚合物板容易提供重量减轻。
尤其,反射层中白色无机粒子的更优选含量在5g/m2至11g/m2的范围内。
注意,当反射层包含两种以上的白色无机粒子时,反射层中包含的所有白色无机粒子的总添加量需要在4g/m2至12g/m2的范围内。
依据体积平均粒径,白色无机粒子的平均粒径优选为0.03μm至0.8μm,并且更优选为0.15μm至0.5μm或者约0.15μm至约0.5μm。当平均粒径在上述范围内时,光发射效率高。平均粒径通过用激光衍射粒径分布分析仪“LA-950”(由HORIBA,Ltd.制造)测得的值表示。
粘合剂
本发明的反射层在其中包含至少一种类型的粘合剂。
粘合剂的涂布量优选在0.3g/m2至13g/m2的范围内,并且更优选在0.4g/m2至11g/m2的范围内。当粘合剂的涂布量为0.3g/m2以上时,着色层被提供有足够的强度。在13g/m2以下的情况下,可以适当地保持反射率和重量。
用于本发明的反射层的合适粘合剂是聚酯、聚氨酯、丙烯酸类树脂、聚烯烃等。从耐久性的角度考虑,优选丙烯酸类酯和聚烯烃。作为丙烯酸酯,还优选丙烯酸类树脂(acryl)和硅树脂的复合树脂。优选的粘合剂的实例包括:“CHEMIPEARL S-120”和“CHEMIPEARL S-75N”(商品名:二者均由MITSUI CHEMICALS,INC.制造),它们是聚烯烃的实例;“JURYMER ET-41”和“JURYMER SEK-301”(商品名:二者均由NihonJunyaku Co.,Ltd.制造),它们是丙烯酸类树脂的实例;以及“CERANATEWSA1060”和“SERANATE WSA1070”(商品名:二者均由DIC Corp.制造)及“H7620”、“H7630”和“H7650”(商品名:它们均由ASAHI KASEICHEMICALS CORP.制造),它们是丙烯酸类树脂和硅树脂的复合树脂的实例。
添加剂
对于本发明的反射层,除了粘合剂和白色无机粒子之外,当需要时,可以进一步添加添加剂如交联剂、表面活性剂、或填料。
交联剂的实例包括环氧类、异氰酸酯类、三聚氰胺类、碳二亚胺类和唑啉类的交联剂。这些之中,优选唑啉类交联剂。具体地,可以合适地使用可用于后面描述的易粘附层(easy-to-adhere layer)的交联剂。
当添加交联剂时,相对于着色层中包含的粘合剂,其添加量优选为5质量%至50质量%,并且更优选为10质量%至40质量%。当交联剂的添加量为5质量%以上时,获得足够的交联效果同时保持着色层的强度和粘附性。在其中交联剂的添加量为50质量%以下的情况下,可以保持长的涂布液的储存期。
表面活性剂的实例包括已知的表面活性剂如阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂。当添加表面活性剂时,其添加量优选为0.1mg/m2至15mg/m2并且更优选为0.5mg/m2至5mg/m2。当表面活性剂的添加量为0.1mg/m2以上时,可实现各个层的适当形成同时防止产生排斥。在15mg/m2以下的情况下,可恰当地进行粘接。
在本发明的反射层中,除了上述白色无机粒子之外,可以另外地添加填料等如二氧化硅。当添加填料时,相对于着色层中的粘合剂,填料的添加量优选为20质量%以下,并且更优选为15质量%以下。当填料的添加量为20质量%时,可以实现必要的反射率和对载体的粘附性。
形成反射层的方法
本发明的反射层通过在载体的至少一个正面上涂布用于反射层的涂布液而形成。涂布液包括上述白色无机粒子(第二白色无机粒子)、粘合剂、以及在需要时包含的其他组分。
作为涂布方法,可以使用已知的方法如凹版印刷式涂布或刮条涂布。
涂布液可以是使用水作为涂布溶剂的水基涂布液或使用有机溶剂如甲苯或甲乙酮的溶剂基涂布液。这些之中,考虑到环境负荷,优选水用作涂布溶剂。涂布溶剂可以以单独一种或以混合物的两种以上的方式使用。优选的涂布溶剂的实例包括水以及水与甲醇的混合物(水/甲醇=95/5质量比)。
在涂布用于反射层的涂布液的情况下,将用于反射层的涂布液直接或通过厚度为2μm以下的下涂层涂布在聚合物基材的表面上,以便可以在聚合物基材上形成反射层。
下涂层
在根据本发明的太阳能电池背板中,下涂层可以设置在聚合物基材(载体)和反射层之间。下涂层的厚度优选为2μm以下,更优选为0.05μm至2μm,并且仍更优选为0.1μm至1.5μm的范围内。当该厚度为2μm以下时,可以恰当地保持表面状况。当该厚度为0.05μm以上时,容易确保必要的粘附性。
下涂层在其中可以包含粘合剂。作为粘合剂,例如,可以使用聚酯、聚氨酯、丙烯酸类树脂、聚烯烃等。另外,对于下涂层,除了粘合剂之外,可以添加环氧类、异氰酸酯类、三聚氰胺类、碳二亚胺类、唑啉类等的交联剂、表面活性剂如阴离子或非离子表面活性剂、或填料如二氧化硅。
对于涂布下涂层的方法以及其中使用的涂布液的溶剂没有特别限制。
作为涂布方法,可以使用凹版印刷式涂布机或刮条涂布机。
用于涂布液的溶剂可以是水或者有机溶剂如甲苯或甲乙酮。溶剂可以以单独一种或者以混合物的两种以上的方式使用。
此外,涂布可以在已被双轴拉伸的聚合物基材上进行。在另一种方法中,涂布可以在已被单轴拉伸的聚合物基材上进行,然后该聚合物基材可以在不同于该单轴方向的方向上被进一步拉伸。在又一种方法中,涂布可以在被拉伸之前在基材上进行,然后该基材可以在两个方向上进行拉伸。
性能
当波长为550nm的入射光从其中设置反射层的一侧进入时,根据本发明的太阳能电池背板表现出优选85%以上的反射率。注意,“反射率”表示发射光的量与入射光的量的比值,其中从太阳能电池背板的正面进入的入射光在反射层上或反射层和聚合物基材上被反射,然后作为发射光被发射。
当反射率为85%以上时,通过电池并进入内部的光可以被有效地返回到电池中,由此实现增大发电效率的大的效果。通过以上述范围内的量在聚合物基材和反射层中并入白色无机粒子,反射率可以被调节为85%以上。
其他层
当需要时,根据本发明的太阳能电池背板可以包括用于确保密封材料和背板之间的粘附性的易粘附层、用于防止水渗入的阻挡层(或板)、用于保护其后表面的底层(背层)(或板),等。
易粘附层
易粘附层是用于紧密地将太阳能电池背板与密封作为电池的主体的太阳能电池元件(下文中,也称为“发电元件”)的密封材料附着的层。
具体地,结合易粘附层以在作为电池的主体的发电元件与EVA类密封材料之间实现10N/m以上并且优选20N/m以上的粘附性。
易粘附层需要是透明的以便不会降低反射层的效果。
易粘附层通过向聚合物基材涂布易粘附性聚合物或在反射层上涂布用于易粘附层的涂布液等而形成。这里,易粘附层中所包含的组分被包含在用于易粘附层的涂布液中。用于制备涂布液的涂布溶剂可以是水或有机溶剂如甲苯或甲乙酮。涂布溶剂可以以单独一种或以混合物的两种以上的方式使用。
阻挡层
对于阻挡层(或板),可以使用无机二氧化硅、氧化铝等的真空沉积层或金属铝板。
阻挡层可以通过以下方法形成,包括:在反射层或聚合物基材上直接形成二氧化硅或氧化铝的真空沉积层的方法;以及在反射层或聚合物基材的表面上直接施加具有二氧化硅或氧化铝的真空沉积层的膜的方法。另外,作为优选实施方案,可以包括在反射层或聚合物基材上施加金属铝板的方法。
太阳能电池组件
根据本发明的太阳能电池组件被构造为:将太阳光的光能转化成电能的太阳能电池被设置在太阳光进入的透明基板和根据本发明的上述太阳能电池背板之间;以及该基板和背板之间的空间用乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)类密封材料进行密封。
关于除太阳能组件、太阳能电池和背板以外的构件,例如,它们被详细描述在“Taiyoko Hatsuden System Kosei Zairyo”(在Eiichi Sugimoto的管理下,由Kogyo Chosakai Publishing,Inc.,2008出版)中。
透明基板可以仅在允许太阳光通过它这样的程度上具有光透过性,并且可以恰当地选自允许光传输通过其的基材。从发电效率的角度考虑,更优选具有更高光透过率的透明基板。对于这样的透明基板,例如,可以合适地使用玻璃基板、透明树脂如丙烯酸类树脂等。
对于太阳能电池元件,可以使用各种类型的已知太阳能电池元件,包括:基于硅如单晶硅、多晶硅、或非晶硅的太阳能电池;以及基于III-V或II-VI化合物半导体如铜-铟-镓-硒、铜-铟-硒、镉-碲、或镓-砷的太阳能电池。本申请要求来自于2010年2月10日提交的日本专利申请No.2010-027998的优先权,将其公开内容通过引用并入本文中。
实施例
将参照以下实施例进一步详细地描述本发明,但应当解释的是,只要不背离本发明的范围,本发明不以任何方式受限于这些实施例。注意,如果没有其他特别指明,“份”和“%”基于质量。
注意,体积平均粒径通过使用激光衍射粒径分布分析仪“LA-950”(由HORIBA,Ltd.制造)测量。
实施例1
基材1(聚合物基材)的制备
聚酯的合成
将包含100kg高纯度对苯二甲酸(由MITSUI CHEMICALS,INC.制造)和45kg乙二醇(由NIPPON SHOKUBAI CO.,LTD.制造)的浆料在4小时内连续进料到保持在250℃温度和1.2×105Pa压力并且之前装有123kg或约123kg对苯二甲酸二(羟乙基)酯的酯化罐中。在进料完成后,再继续酯化1小时。之后,将123kg所得的酯化产物转移到缩聚反应罐。
然后,相对于要获得的聚合物,以0.3%的量将乙二醇加入到其中已转移酯化产物的缩聚反应罐中。在5分钟搅拌之后,以所得反应混合物中分别包含相对于要获得的聚合物为30ppm乙酸钴和15ppm乙酸锰的方式加入含有乙酸钴的乙二醇溶液和含有乙酸锰的另一乙二醇溶液。再搅拌5分钟之后,以相对于要获得的聚合物其含量变为5ppm的方式加入含有2%钛醇盐化合物的乙二醇溶液。五分钟之后,以相对于要获得的聚合物其含量变为5ppm的方式加入含有10%膦酰基乙基乙酸二甲酯(dimethylphosphono ethylacetate)的乙二醇溶液。之后,反应体系的温度逐渐从250℃升高至285℃并且压力降低至40Pa,同时以30rpm搅拌所得低聚物。经过时间直至温度达到最终温度以及经过时间直至压力达到最终压力,将这两个时间选择为60分钟。在当搅拌扭矩(torque)达到预定值时的时间处,反应体系用氮气吹扫,以使压力恢复到常压并且缩聚结束。然后,通过以丝条形式喷射到冷水中并立即切断,获得聚合物粒料(约3mm直径和约7mm长)。注意,从开始减压至当搅拌扭矩达到预定值经过的时间为3小时。
注意,作为上述钛醇盐,使用在JP-A No.2005-340616的第[0083]段中描述的实施例1中合成的钛醇盐(Ti含量:4.44%)。
固相聚合
固相聚合如下进行:将以上获得的粒料在保持40Pa的压力的真空容器中在220℃下留置30小时。
二氧化钛母料的制备
在装有搅拌器的真空容器中,装入5kg的在固相聚合之后获得的所述粒料和5kg的“TIPAQUE PF739”(商品名:金红石型二氧化钛,由ISHIHARA SANGYO KAISHA,LTD.制造)。将它们在搅拌的同时在40Pa的压力下在285℃保持2小时。
之后,反应体系用氮气吹扫以恢复至常压。通过以丝条形式喷射到冷水中并立即切断,获得二氧化钛母料(约3mm直径和约7mm长)。基底(base)的制备
将在固相聚合之后获得的粒料和二氧化钛母料以72/28的质量比(固相聚合后获得的粒料的总质量/二氧化钛母料的总质量)混合以获得混合物。将所得混合物在280℃下熔融并在金属鼓上流延以形成约0.8mm厚的未拉伸基底。然后,将基底在纵向方向上在90℃下拉伸3倍,并在横向方向上在120℃下进一步拉伸3.3倍。以这种方式,获得75μm厚双轴拉伸对苯二甲酸聚乙二醇酯载体(下文中,称为“双轴拉伸PET”)。
反射层
二氧化钛分散体的制备
将以下组成中包括的组分混合并经受用dino-mill型分散机的分散处理1小时。
二氧化钛分散体的组或
·二氧化钛(0.42μm的体积平均粒径)[“TIPAQUE R-780-2”(商品名),由ISHIHARA SANGYO KAISHA,LTD.制造,100%固含量]:39.9%,
·聚乙烯醇[“PVA-105”(商品名),由KURARAY CO.,LTD.制造,10%固含量]:8.0%,
·表面活性剂[“DEMOL EP”(商品名),由Kao Corp.制造,25%固含量]:0.5%,以及
·蒸馏水:51.6%。
用于反射层的涂布液的制备
将以下组成中的组分混合以制备用于反射层的涂布液。
涂布液的组成
·二氧化钛分散体:80.0%,
·聚丙烯酸类树脂水分散体[粘合剂:“JURYMER ET410”(商品名),由Nihon Junyaku Co.,Ltd.制造,30%固含量]:19.2%,
·聚氧化烯烷基醚[“NAROACTY CL95”(商品名),Sanyo ChemicalIndustries,Ltd.,1%固含量]:3.0%,
·蒸馏水:7.8%。
反射层的制备
将所得涂布液涂布在双轴拉伸PET的一个面上并在180℃下干燥1分钟,以制备二氧化钛含量为5.5g/m2的反射层。
由此获得聚合物板用作实施例1中的太阳能电池背板。
评价
评价实施例1中的太阳能电池背板的反射率、性质和重量。结果显示在表1中。
1.反射率的评价
使用通过将“ISR-2200”(商品名)的积分球附件附着至“UV-2450”(商品名:由Shimadzu Corp.制造)的分光光度计而构建的设备。测量550nm光在其中形成反射层的太阳能电池背板的面上的反射率。注意,测量硫酸钡标准板的反射率作为参照,将其评价为100%。基于此参照,计算太阳能电池背板的反射率。
实践中可接受的反射率为85%以上。
2.性质
通过目视或用光学显微镜观察太阳能电池背板的性质(面状况),并基于以下评价标准进行评价。注意,光学显微镜的放大倍数选择为50倍。观察太阳能电池背板的20mm×50mm表面积。
评价标准
等级5:即使用光学显微镜在正面和背面上也没有发现裂纹,
等级4:通过目视在正面和背面上没有发现裂纹,但用光学显微镜发现轻微裂纹,
等级3:通过目视在正面和背面上没有发现裂纹,但用光学显微镜清晰地发现裂纹,
等级2:通过目视发现轻微裂纹,以及
等级1:通过目视在整个面上发现清晰裂纹。注意,这个等级还包括其中仅在反射层上发现裂纹的情形。
实践中可接受的背板处于高于等级3的等级。
在上述用于性质的评价标准中,等级4和等级5属于实践中可接受的范围。
注意,前面表示太阳能电池背板表面的太阳光入射侧(其中形成反射层的一侧)。后面是指与太阳光入射侧相反的面。
3.对于太阳能能电池背板重量的评价
将太阳能电池背板切成20cm×30cm的大小并在25℃和60%RH下经受调湿处理2小时。之后,测量太阳能电池背板的重量并转换成对于100cm×100cm太阳能电池背板的重量。
实施例2至实施例10、比较例1至比较例4
实施例2至实施例10以及比较例1至比较例4的太阳能电池背板基本上以与实施例1中的太阳能电池背板的制备类似地进行制备,不同之处在于如表1所示改变聚合物基材(基材1)中的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的量、聚合物基材(基材1)中的二氧化钛(TiO2)的量、反射层中的粘合剂的量、以及反射层中的二氧化钛(TiO2)的量。
注意,在实施例7和实施例8中,在聚合物基材(基材1)的两个前侧上形成相同反射层。在表1所示的“反射层”栏中的粘合剂的量和二氧化钛的量是两个面的总量。
将由此获得的太阳能电池背板以基本上类似于实施例1中的太阳能电池背板的方式进行评价。评价结果在表1中示出。
比较例5
仅用于制备实施例1中的太阳能电池背板的聚合物基材(基材1)被用于比较例5中的太阳能电池背板。将由此获得的太阳能电池背板以基本上类似于实施例1中的太阳能电池背板的方式进行评价。评价结果在表1中示出。
比较例6至比较例8
比较例6至比较例8中的太阳能电池背板通过如表1中所示在比较例5中的太阳能电池背板中改变聚合物基材的厚度以及聚合物基材中的二氧化钛的量而获得。将由此获得的太阳能电池背板以基本上类似于实施例1中的太阳能电池背板的方式进行评价。评价结果在表1中示出。
比较例9至比较例11
具有共挤出层的基材通过在被用于制备实施例1中的太阳能电池背板的聚合物基材(基材1)上形成共挤出层而获得。这里,在共挤出层中,聚对苯二甲酸乙二醇酯的量和二氧化钛的量为依照在表1中的“共挤出层或基材2”栏中的量。
由此获得的具有共挤出层的基材被用作比较例9至比较例11中的太阳能电池背板。将这些背板以类似于实施例1中的太阳能电池背板的方式进行评价。评价结果在表1中示出。
具有共挤出层的基材具体制备如下。
将被用于制备用来制备实施例1中的太阳能电池背板的聚合物基材(基材1)的聚对苯二甲酸乙二醇酯粒料与二氧化钛母料混合以获得混合物。将该混合物在280℃下熔融并在金属鼓上共挤出以形成未拉伸的共挤出基底。
之后,将该未拉伸的共挤出基底在90℃下在纵向方向上拉伸3倍,并且在120℃下在横向方向上进一步拉伸3.3倍,以获得具有共挤出层的基材。
比较例12至比较例14
以基本上类似于制备用来制备实施例1中的太阳能电池背板的聚合物基材(基材1)的方式制备基材2,不同之处在于将聚对苯二甲酸乙二醇酯的量和二氧化钛的量改变为表1中的“共挤出层或基材2”栏所示的量。
将所得基材2和基材1通过以下方法粘接在一起形成比较例12至比较例14中的太阳能电池背板。
粘接条件
作为粘合剂,使用“LX660(K)”(商品名)[粘合剂,由DIC Corp.制造]和10份“KW75”(商品名)的固化剂[粘合剂,由DIC Corp.制造]的混合物。通过用真空层合机[真空层合机器,由Nisshinbo Industries,Inc.制造]进行热压而将基材2和基材1粘接在一起。
通过在80℃下抽真空3分钟然后压制2分钟来实施粘接。之后,通过在40℃下保持4天完成反应。
将所得太阳能电池背板以基本上类似于实施例1中的太阳能电池背板的方式进行评价。评价结果在表1中示出。
实施例11
通过在实施例1中的太阳能电池背板的其中涂布反射层的面的相反侧上涂布用于易粘附层的涂布液来形成易粘附层。
易粘附层
用于易粘附层的涂布液的制备
将以下组成中包含的组分混合以制备用于易粘附层的涂布液。
涂布液的组成
·聚烯烃树脂水分散液[粘合剂:“CHEMIPEARL S75N”(商品名),由MITSUI CHEMICALS,INC.制造,24%固含量]:5.2份,
·聚氧化烯烷基醚[“NAROACTY CL95”(商品名),Sanyo ChemicalIndustries,Ltd.,1%固含量]:7.8份,
·二氧化硅粒子水分散体(“AEROSIL OX-50”(商品名),由NipponAerosil Co.,Ltd.制造,0.15μm的体积平均粒径,10%固含量):2.9份,以及
·蒸馏水:83.3份。
易粘附层的制备
将所得涂布液以粘合剂的量为0.09g/m2的方式涂布在反射层上,并在180℃下干燥1分钟以制备易粘附层。以这种方式制备的部件命名为载体A。
基材3的制备
将用于制备用来制备实施例1中的太阳能电池背板的基材1的粒料在280℃下熔融并在金属鼓上流延以形成0.5mm厚的未拉伸基底。之后,将该未拉伸基底在90℃下在纵向方向上拉伸3倍,并在120℃下在横向方向上进一步拉伸3.3倍。以这种方式,获得50μm厚双轴拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯载体(基材3)。
在所得基材3的一个面上,涂布以下底层1,然后在底层1上涂布底层2。
底层1
用于底层1的涂布液的制备
将以下组成中包含的组分混合以制备用于底层1的涂布液。
涂布液的组成
·丙烯酸类树脂/硅树脂复合树脂水分散体[“CERANATE WAS107D,由DIC Corp.制造,42%固含量]:45.9份,
·碳二亚胺化合物(交联剂:“CARBODILITE V-02-L2”(商品名),由Nisshinbo Industries,Inc.制造,40%固含量):4.8份,
·聚氧化烯烷基醚(“NAROACTY CL95”(商品名),Sanyo ChemicalIndustries,Ltd.,1%固含量):2.0份,
·反射层中使用的二氧化钛分散体:33.0份,以及
·蒸馏水:14.3份。
底层1的制备
以粘合剂的量为3.0g/m2的方式,将所得涂布液涂布在与其上形成反射层的基材的面相反的面上,然后在180℃下干燥1分钟以形成底层1。
之后,在该底层1上形成以下底层2。
底层2
用于底层2的涂布液的制备
将在以下组成中包含的组分混合以制备用于底层2的涂布液。
涂布液的组成
·氟树脂水分散体[“OBBLIGATO”(商品名),由AGC COAT-TECH CO.,LTD.制造,42%固含量浓度]:45.9份,
·聚氧化烯烷基醚[“NAROACTY CL95”(商品名),Sanyo ChemicalIndustries,Ltd.,1%固含量]:2.0份,
·反射层中使用的二氧化钛分散体:33.0份,以及
·蒸馏水:11.4份。
底层2的制备
将所得涂布液以粘合剂的量为2.0g/m2的方式涂布在底层1上,并在180℃下干燥1分钟以制备底层2。以这种方式制备的部件被命名为载体B。
粘接
通过以载体A的反射层和载体B的未涂布面彼此正对的方式以及以基本上类似于比较例12的方式粘接它们而制备其中载体A和载体B粘接在一起的太阳能电池背板。
实施例12
太阳能电池组件的制造
将3mm厚的钢化玻璃、EVA板[“SC50B”(商品名),由Mitsui ChemicalsFabro,Inc.制造]、晶体型太阳能电池、EVA板[“SC50B”(商品名),由Mitsui Chemicals Fabro,Inc.制造]、以及实施例11中的太阳能电池背板以此顺序堆积,然后用真空层合机(真空层合机器,由Nisshinbo Industries,Inc.制造)对其进行热压以与EVA粘接在一起。注意,背板以其易粘附层接触EVA板的方式放置。EVA粘接条件如下。
利用所述真空层合机,在128℃下抽真空3分钟之后,通过两分钟压制,实现暂时粘接。之后,在150℃下在干燥烘箱中进行完全粘接处理30分钟。
以这种方式,制得晶体型太阳能电池组件。当通过利用由此制得的太阳能电池组件来实施发电操作时,表现出作为太阳能电池的充分发电性能。
在表1中,缩写“Exp.”表示″实施例″,缩写“Comp.Exp.”表示“比较例”,缩写“Rat.”表示“比率”,缩写“T.W.”表示″总重量″,缩写“Thick.”表示“厚度”,缩写“S.F.M.”表示“板形成方法”,缩写“B1”表示“基材1”,缩写“B2”表示“基材2”,缩写“1S”表示“在基材一个侧面上的涂层”,缩写“2S”表示“在基材两个侧面上的涂层”,缩写“Co-Ex”表示“共挤出层”,以及缩写“B1+B2”表示“基材1与基材2的层合体”。
在表1中,在“基材1”栏中的术语“比率”表示相对于基材1的总质量的白色无机粒子的比率[%]。“反射层”栏中的术语“比率”表示相对于反射层中包含的粘合剂和白色无机粒子的总量的白色无机粒子的比率[%]。
如表1中所示,在所有实施例中,实现85%以上的反射率。不仅实现了优异的反射率和性质,而且允许太阳能电池背板的重量被保持等于或小于135g/m2,及允许提供重量减轻。
根据本发明,可以提供重量轻且具有大反射率的太阳能电池背板,以及具有优异发电效率的太阳能电池组件。
为了举例说明和描述的目的,已经提供了本发明的示例性实施方案的前述描述。它不用于穷举或将本发明局限于所公开的精确形式。选择和描述这些实施方案是为了最佳地解释本发明的原理及其实际应用,从而能够使本领域技术人员能够对各种实施方案以及对于所考虑的具体用途适合的各种改变而理解本发明。
本说明书中提及的所有出版物、专利申请、以及技术标准,以如同这样的单个出版物、专利申请、或技术标准被具体且单个地指明通过引用并入的相同程度通过引用并入本文中。对于本领域技术人员显而易见的,在本发明的优选实施方案的上述细节中可以进行许多改变。预期本发明的范围由所附权利要求及其等同替换限定。
Claims (10)
1.一种用于太阳能电池的背板,所述背板包括:
聚合物基材,所述聚合物基材以相对于所述聚合物基材的总质量为10质量%至30质量%的量包含第一白色无机粒子;和
反射层,所述反射层通过被涂布在所述聚合物基材的至少一个侧面上而形成,所述反射层包含粘合剂和第二白色无机粒子,所述第二白色无机粒子的量相对于所述粘合剂和所述第二白色无机粒子的总质量为30质量%至90质量%。
2.根据权利要求1所述的用于太阳能电池的背板,其中所述聚合物基材是聚酯。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的用于太阳能电池的背板,其中所述第一白色无机粒子或所述第二白色无机粒子中的至少一种是二氧化钛。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于太阳能电池的背板,其中所述反射层中的所述第二白色无机粒子的量在4g/m2至12g/m2的范围内。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于太阳能电池的背板,其中所述第一白色无机粒子和/或所述第二白色无机粒子的体积平均粒径在0.03μm至0.8μm的范围内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于太阳能电池的背板,其中所述粘合剂选自由聚酯、聚氨酯、丙烯酸类树脂和聚烯烃组成的组。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于太阳能电池的背板,所述背板还包括在所述聚合物基材和所述反射层之间的下涂层,所述下涂层的厚度在0.05μm至2μm的范围内。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于太阳能电池的背板,所述背板还包括在设置所述反射层的所述聚合物基材的相反侧面上的粘合层。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的用于太阳能电池的背板,其中当波长为550nm的入射光朝向设置所述反射层的侧面照射时,反射率为85%以上。
10.一种用于太阳能电池的组件,所述组件包括根据权利要求1至9中任一项所述的用于太阳能电池的背板。
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