CN103579391B - 太阳能电池背板及具有其的太阳能电池组件 - Google Patents

太阳能电池背板及具有其的太阳能电池组件 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种太阳能电池背板及具有其的太阳能电池组件。太阳能电池背板包括：背板基体（11）；以及漫反射膜，漫反射膜覆盖在背板基体（11）的表面。该太阳能电池背板的机械强度高使用寿命长。

Description

太阳能电池背板及具有其的太阳能电池组件
技术领域
本发明涉及光伏设备领域，具体而言，涉及一种太阳能电池背板及具有其的太阳能电池组件。
背景技术
太阳能电池作为一种可再生绿色能源，可以有效降低二氧化碳排放，因而在全球能源战略储备中太阳能电池扮演的角色愈来愈重要。太阳能电池的使用过程中，从前玻璃透射到太阳能电池片的光线一部分被太阳能电池片吸收转化为电能，另一部分光线会透过太阳能电池片，如果将这部分透过太阳能电池片的光线利用起来可以提升太阳能电池组件的短路电流，从而增加光电转换效率。为提升太阳能电池组件的短路电流，可以在太阳能电池组件中使用白色背板，这种白色背板是含有氧化钛的白色含氟聚合物背板，通过在PVDF(聚偏氟乙烯)树脂中混入树脂重量的5%—100%的氧化钛以增加背板对光线的漫反射能力。这类技术是在背板外层中通过物理掺杂的方式添加一定量的白色颜料氧化钛和其他填充物以保证背板材料的耐热性和光线反射能力，但是这些添加物在实际使用过程中会慢慢迁移到背板材料表面，造成背板的机械性能和气密性等其他性能大大降低。
发明内容
本发明旨在提供一种太阳能电池背板及具有其的太阳能电池组件，以解决现有技术中太阳能电池背板机械强度低使用寿命短的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种太阳能电池背板，该太阳能电池背板包括：背板基体；以及漫反射膜，漫反射膜覆盖在背板基体的表面。
进一步地，漫反射膜包括含氧化钛聚合物树脂膜，含氧化钛聚合物树脂膜还包括助剂，助剂掺杂在含氧化钛聚合物树脂膜的聚合物树脂中。
进一步地，含氧化钛聚合物树脂膜中的氧化钛的质量比为5wt%至50wt%。
进一步地，含氧化钛聚合物树脂膜中的聚合物树脂的质量比为45wt%至93wt%，含氧化钛聚合物树脂膜中的助剂的质量比为3wt%至10wt%。
进一步地，含氧化钛聚合物树脂膜的厚度为10μm至500μm。
进一步地，含氧化钛聚合物树脂膜中的氧化钛为平均粒径为50nm至1000nm的氧化钛晶体，氧化钛晶体包括至少下列之一：金红石结构的氧化钛晶体、锐钛矿结构的氧化钛晶体、板钛矿结构的氧化钛晶体。
进一步地，含氧化钛聚合物树脂膜中的聚合物树脂包括至少下列之一：环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、有机硅树脂。
进一步地，背板基体的材质包括下列之一：玻璃、不锈钢板、铝板、高分子聚合物。
根据本发明的另一方面，提供了一种太阳能电池组件，包括太阳能电池片和太阳能电池背板，太阳能电池背板为上述的太阳能电池背板，太阳能电池背板具有含氧化钛聚合物树脂膜的一侧朝向太阳能电池片的背面。
进一步地，太阳能电池组件还包括：前玻璃，覆盖在太阳能电池片的正面；第一封装材料层，设置在前玻璃与太阳能电池片的正面之间；第二封装材料层，设置在太阳能电池背板与太阳能电池片的背面之间。
应用本发明的技术方案，太阳能电池背板包括：背板基体；漫反射膜，漫反射脂膜覆盖在背板基体的表面。漫反射膜能够将光线漫反射，由于漫反射膜覆盖在背板基体的表面，不损害背板基体的结构，保证太阳能电池背板的机械强度。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明的实施例的太阳能电池组件的结构示意图。
附图标记说明：11、背板基体；12、含氧化钛聚合物树脂膜；20、太阳能电池片；31、第一封装材料层；32、第二封装材料层；40、前玻璃。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，根据本发明的实施例，太阳能电池背板包括背板基体11和漫反射膜，该漫反射膜覆盖在背板基体11的表面。通过在背板基体11上涂覆至少一层漫反射膜可以实现提高太阳能电池背板漫反射率的目的，同时无需损坏背板基体11本身的结构，既能够提高漫反射率又不损伤背板基体11的机械强度，还能够节省生产成本。
在本实施例中，背板基体11的材质包括至少下列之一：玻璃、不锈钢板、铝板、高分子聚合物。
在本实施例中，漫反射膜为含氧化钛聚合物树脂膜12，该含氧化钛聚合物树脂膜12具有较高的漫反射率。
含氧化钛聚合物树脂膜12的厚度为10μm至500μm。该含氧化钛聚合物树脂膜12的厚度低于10μm时，含氧化钛聚合物树脂膜12的漫反射率较低不能够满足使用需求。当含氧化钛聚合物树脂膜12的厚度高于500μm时，含氧化钛聚合物树脂膜12的成膜性变差，容易产生裂纹造成性能下降，影响使用。因此，含氧化钛聚合物树脂膜12的厚度在10微米至500微米这一范围内为宜。
含氧化钛聚合物树脂膜12包括氧化钛、聚合物树脂和助剂。其中氧化钛和助剂均掺杂在聚合物树脂中。优选地，含氧化钛聚合物树脂膜12中的氧化钛的质量比为5wt%至50wt%，聚合物树脂的质量比为45wt%至93wt%，助剂的质量比为3wt%至10wt%。助剂可以为流平剂、抗老化剂等。
优选地，含氧化钛聚合物树脂膜12中的氧化钛为平均粒径为50nm至1000nm的氧化钛晶体，氧化钛晶体包括至少下列之一：金红石结构的氧化钛晶体、锐钛矿结构的氧化钛晶体、板钛矿结构的氧化钛晶体。
含氧化钛聚合物树脂膜12中的聚合物树脂包括至少下列之一：环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、有机硅树脂。
在本实施例中，含氧化钛聚合物树脂膜12可以通过丝网印刷的方式印刷到背板基体11的表面上。丝网印刷的方式无需另外增加设备，生产成本低。
根据本发明的实施例的另一方面，太阳能电池组件包括太阳能电池片20和太阳能电池背板，该太阳能电池背板为上述的太阳能电池背板，太阳能电池背板具有漫反射膜也即含氧化钛聚合物树脂膜12的一侧朝向太阳能电池片20的背面，以便将透过太阳能电池片20的光线反射至太阳能电池片20的背面，进而提高太阳能电池组件的短路电流，使太阳能电池组件的性能更好。
在本实施例中，太阳能电池组件还包括前玻璃40、第一封装材料层31和第二封装材料层32。其中，前玻璃40覆盖在太阳能电池片20的正面，以保护太阳能电池片20。第一封装材料层31设置在前玻璃40与太阳能电池片20的正面之间，用于密封并粘结整个太阳能电池组件，保证使用时空气中的水或腐蚀性物质不会损坏太阳能电池片20。第二封装材料层32设置在太阳能电池背板与太阳能电池片20的背面之间，第二封装材料层32也用于密封并粘结整个太阳能电池组件。
在本实施例中，太阳能电池片20可以是下列之一：单晶体硅太阳能电池片、类单晶太阳能电池片、多晶硅太阳能电池片、基于晶体硅的异质结太阳能电池片。
第一封装材料层31可以是至少下列之一：EVA（也即聚乙烯-乙烯酸乙酯）、PVB(也即聚乙烯醇缩丁醛)、TPU（也即聚氨酯弹性体）、PO（也即热塑性和/或热固性聚烯烃）、Inomer（也即聚乙烯-乙酸酯离子聚合物）。
第二封装材料层32可以是至少下列之一：EVA（也即聚乙烯-乙烯酸乙酯）、PVB(也即聚乙烯醇缩丁醛)、TPU（也即聚氨酯弹性体）、PO（也即热塑性和/或热固性聚烯烃）、Inomer（也即聚乙烯-乙酸酯离子聚合物）。
本发明提供几组对比实施例：
对比实施例1：按照顺序依次将透明漫反射背板、后封装材料层（本实施例中后封装材料层的材质为EVA）、效率为19.2%单晶硅电池串（共6列，每列10串）、前封装材料层（本实施例中前封装材料层的材质为EVA）和前玻璃，连接汇流带后层压，在标准光强下测得短路电流为8.73A。
基于上述的对比实施例，应用本发明的太阳能电池背板的太阳能电池组件的光反射率及短路电流的测试实施例为：
实施例1：首先在光伏用背玻璃也即背板基体11上丝网印刷一层厚度10μm的含氧化钛聚合物树脂膜12（本实施例中含氧化钛聚合物树脂膜12的材质为二氧化钛环氧树脂），其中二氧化钛所占重量比为30wt%，环氧树脂质量比为65wt%，助剂质量比为5wt%。所用二氧化钛为平均粒径为80nm的锐钛矿结构的二氧化钛（TiO2）晶体，在波长300nm至1100nm范围测得其平均光线反射率为85.1%。在此之后，按照图1所示，依次将该表面制备有含氧化钛聚合物树脂膜12的太阳能电池背板、第二封装材料层32（本实施例中第二封装材料层的材质为EVA）、效率为19.2%单晶硅电池串也即太阳能电池片20（共6列，每列10串）、第一封装材料层31（本实施例中第一封装材料层的材质为EVA）和前玻璃40，连接汇流带后层压，在标准光强下测得短路电流为9.01A。
将本实施例中的平均粒径为80nm的锐钛矿结构的二氧化钛晶体替换为平均粒径为50nm至1000nm的金红石结构的二氧化钛晶体或板钛矿结构的二氧化钛晶体时，在其他条件不变的情况下，制备有含氧化钛聚合物树脂膜12的太阳能电池背板在波长300nm至1100nm范围测平均光线反射率均≥82%。其中含氧化钛聚合物树脂膜12中可以同时具有多种结构的二氧化钛晶体，例如同时具有金红石结构的二氧化钛晶体和板钛矿结构的二氧化钛晶体。在含氧化钛聚合物树脂膜12中只要保证具有金红石结构的氧化钛晶体、锐钛矿结构的氧化钛晶体、板钛矿结构的氧化钛晶体中的至少一种即可。
实施例2：首先在光伏用背玻璃也即背板基体11上丝网印刷一层厚度100μm的含氧化钛聚合物树脂膜12（本实施例中含氧化钛聚合物树脂膜12的材质为二氧化钛环氧树脂），其中二氧化钛所占重量比为30wt%，环氧树脂质量比为65wt%，助剂质量比为5wt%。所用二氧化钛为平均粒径为100nm的锐钛矿结构的二氧化钛（TiO2）晶体，在波长300nm至1100nm的范围测得其平均光线反射率为92.3%。在此之后，按照图1所示，依次将该表面制备有含氧化钛聚合物树脂膜12的太阳能电池背板、第二封装材料层32（本实施例中第二封装材料层的材质为EVA）、效率为19.2%单晶硅电池串也即太阳能电池片20（共6列，每列10串）、第一封装材料层31（本实施例中第一封装材料层的材质为EVA）和前玻璃，连接汇流带后层压，在标准光强下测得短路电流为9.33A。
实施例3：首先在光伏用背玻璃也即背板基体11上丝网印刷一层厚度120μm的含氧化钛聚合物树脂膜12（本实施例中含氧化钛聚合物树脂膜12的材质为二氧化钛环氧树脂），其中二氧化钛所占重量比为45wt%，环氧树脂质量比为45wt%，助剂质量比为10wt%。所用二氧化钛为平均粒径为300nm的锐钛矿结构的二氧化钛（TiO2）晶体，在波长300nm至1100nm范围测得其平均光线反射率为93.4%。在此之后，按照图1所示，依次将表面制备有含氧化钛聚合物树脂膜12的太阳能电池背板、第二封装材料层32（本实施例中第二封装材料层的材质为EVA）、效率为19.2%单晶硅电池串也即太阳能电池片20（共6列，每列10串）、第一封装材料层31（本实施例中第一封装材料层的材质为EVA）和前玻璃，连接汇流带后层压，在标准光强下测得短路电流为9.45A。
实施例4：首先在光伏用背玻璃也即背板基体11上丝网印刷一层厚度120μm的含氧化钛聚合物树脂膜12（本实施例中含氧化钛聚合物树脂膜12的材质为二氧化钛环氧树脂），其中二氧化钛所占重量比为45wt%，环氧树脂质量比为45wt%，助剂质量比为10wt%。所用二氧化钛为平均粒径为300nm的锐钛矿结构的二氧化钛（TiO2）晶体，在波长300nm至1100nm范围测得其平均光线反射率为93.4%。在此之后，按照图1所示，依次将表面制备有含氧化钛聚合物树脂膜12的太阳能电池背板、第二封装材料层32（本实施例中第二封装材料层的材质为EVA）、效率为19.2%单晶硅电池串也即太阳能电池片20（共6列，每列10串）、第一封装材料层31（本实施例中第一封装材料层的材质为EVA）和前玻璃，连接汇流带后层压，在标准光强下测得短路电流为9.45A。
实施例5：首先在光伏用背玻璃也即背板基体11上丝网印刷一层厚度500μm的含氧化钛聚合物树脂膜12（本实施例中含氧化钛聚合物树脂膜12的材质为二氧化钛环氧树脂），其中二氧化钛所占重量比为30wt%，环氧树脂质量比为65wt%，助剂质量比为5wt%。所用二氧化钛为平均粒径为80nm的锐钛矿结构的二氧化钛（TiO2）晶体，在波长300nm至1100nm范围测得其平均光线反射率为92.7%。在此之后，按照图1所示，依次将表面制备有含氧化钛聚合物树脂膜12的太阳能电池背板、第二封装材料层32（本实施例中第二封装材料层的材质为EVA）、效率为19.2%单晶硅电池串也即太阳能电池片20（共6列，每列10串）、第一封装材料层31（本实施例中第一封装材料层的材质为EVA）和前玻璃，连接汇流带后层压，在标准光强下测得短路电流为9.33A。
将本实施例中的聚合物树脂替换为丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚氨脂树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、有机硅树脂中的至少一种时，在其他条件不变的情况下，制备有含氧化钛聚合物树脂膜12的太阳能电池背板在波长300nm至1100nm范围测平均光线反射率均≥80%。
从上述实施中可以看出，相较于对比实施例1，应用本发明的太阳能电池背板的太阳能电池组件可以提高太阳能电池背板的漫反射率，进而提高太阳能电池组件的短路电流，提升太阳能电池组件的性能。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：太阳能电池组件采用表面制备有提高背板漫反射率的含氧化钛聚合物树脂膜的太阳能电池背板，可以有效保证其光线反射率。由于含氧化钛聚合物树脂膜是粘附在太阳能电池背板的表面，不会对太阳能电池背板的背板基体造成物理伤害，减轻了太阳能电池背板材料的物理性能的损失；此外在太阳能电池背板表面上的含氧化钛聚合物树脂膜具有与白色背板相当的光线反射能力，能够满足太阳能电池对于光线漫反射的需求；而且此类太阳能电池背板可以通过印刷或喷涂方式制备，制作工艺简单，可以有效降低成本，甚至可以在太阳能电池组件生产现场制作，便于质量控制和工艺匹配。
采用这种太阳能电池背板替代使用白色背板或白色封装材料可以降低成本，同时提高使用寿命；这种太阳能电池背板可以在生产现场制作，便于工艺匹配。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种太阳能电池背板，其特征在于，包括：
背板基体(11)；以及
漫反射膜，所述漫反射膜覆盖在所述背板基体(11)的表面；
所述漫反射膜包括含氧化钛聚合物树脂膜(12)，所述含氧化钛聚合物树脂膜(12)还包括助剂，所述助剂掺杂在所述含氧化钛聚合物树脂膜(12)的聚合物树脂中；
所述含氧化钛聚合物树脂膜(12)中的氧化钛的质量比为5wt％至50wt％；
所述含氧化钛聚合物树脂膜(12)中的聚合物树脂的质量比为45wt％至93wt％，所述含氧化钛聚合物树脂膜(12)中的所述助剂的质量比为3wt％至10wt％；
所述含氧化钛聚合物树脂膜(12)的厚度为100μm至500μm；
所述助剂包括流平剂或抗老化剂；
所述含氧化钛聚合物树脂膜(12)中的氧化钛为平均粒径为50nm至1000nm的氧化钛晶体，所述氧化钛晶体包括至少下列之一：金红石结构的氧化钛晶体、锐钛矿结构的氧化钛晶体、板钛矿结构的氧化钛晶体。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述含氧化钛聚合物树脂膜(12)中的聚合物树脂包括至少下列之一：环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、有机硅树脂。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述背板基体(11)的材质包括下列之一：玻璃、不锈钢板、铝板、高分子聚合物。
4.一种太阳能电池组件，包括太阳能电池片(20)和太阳能电池背板，其特征在于，所述太阳能电池背板为权利要求1至3中任一项所述的太阳能电池背板，所述太阳能电池背板具有所述漫反射膜的一侧朝向所述太阳能电池片(20)的背面。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述太阳能电池组件还包括：
前玻璃(40)，覆盖在所述太阳能电池片(20)的正面；
第一封装材料层(31)，设置在所述前玻璃(40)与所述太阳能电池片(20)的正面之间；
第二封装材料层(32)，设置在所述太阳能电池背板与所述太阳能电池片(20)的背面之间。
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