CN103597608B - 具有反射性的太阳能电池用背面保护板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种太阳能电池用背面保护板，其配置在太阳能电池组件的背面，其中，透射层具有充分的透射性，反射层具有充分的反射性，同时，与密封材料粘结的所述透射层具有足够的粘结力，并且，该透射层的与密封材料接触的部分具有足够的强度。本发明的太阳能电池用背面保护板配置在太阳能电池组件背面，其特征在于，至少依次层压与密封材料接合的透射层（1）、反射层（2）和保护层（3）而构成，所述透射层（1）平均透射波长为400nm～1400nm的光线的70%以上，所述反射层（2）含有白色填料，反射波长为400nm～1400nm的光。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过太阳光进行发电的太阳能电池背面保护板。
背景技术
现在，作为太阳光发电，使用最多的是利用晶体硅的半导体光电池（太阳能电池）。该光电池在受光面具有玻璃，在其相反面具有背面保护板，使用利用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）等热塑性树脂的密封材料将两面之间进行加热压接。然后，太阳光透过玻璃到达光电池，由此进行发电。
那么，这种光电池，考虑用来取出由光电池发电的电的布线或配置的误差等，从平面看时，太阳能电池组件整体并非无缝配置。即，从平面看时，没有光电池的部分成为可以直接看见背面保护板的部分。没有该光电池的部分当然不会有助于发电。此外，光电池自身也并非吸收100%的光，照到光电池上的光的一部分在透射光电池后，透过密封剂到达背面保护板。存在透射该光电池的光对发电没有帮助的问题。
为了解决上述问题，在专利文献1中想出了一种方法，其通过使用一种背面保护板，在提高光的反射率的同时使光漫反射，使来自缝隙的光到达光电池的背面，所述背面保护板向通过密封材料与光电池邻接侧的树脂制薄膜混入氧化钛等填料。但是，由于向树脂制薄膜混入了填料等固体物质，产生树脂制薄膜自身容易破坏的问题。此外，为了有效地反射光，需要向树脂制薄膜混入大量的填料。
此外，封装光电池的密封材料和背面保护板在制造组件的阶段由真空层压装置等粘结，其粘结强度为了保护光电池而要求高强度。因此，在填料大量混入树脂制薄膜的情况下，即使背面保护薄膜的表层充分粘结，混入填料的树脂制薄膜其自身容易破坏，为保护光电池的功能带来障碍。此外，即使在混入填料的树脂制薄膜自身不发生断裂等破坏的情况下，在厚度方向上表层破坏的情况下，即使与密封材料的粘结充分，树脂制薄膜用弱的力量剥离，存在无法保持作为光电池的足够的功能的问题。
特别是，在太阳能电池组件中，在配置在其背面的保护板上设置有配线穿过的孔或狭缝，所述配线将发电的电集中至接线盒。所述太阳能电池组件的框架的四周由橡胶类的密封材料等密闭。即，成为将背面保护板与密封材料剥离的起端的部分是所述孔或狭缝，保持这部分很重要。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：专利公开2006-270025号公报
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种太阳能电池用背面保护板，其配置在太阳能电池组件的背面，透射层具有足够的透射性，反射层具有足够的反射性，同时，与密封材料粘结的所述透射层具有足够的粘结力，并且，该透射层的与密封材料接触的部分具有足够的强度。
（二）技术方案
本发明人为了实现上述目的进行了深入研究，结果发现，在使用具备特定透射层和反射层的太阳能电池用背面保护板的情况下能够实现上述目的，从而完成了本发明。
即，本发明涉及以下的太阳能电池用背面保护板。
1.一种太阳能电池用背面保护板，其特征在于，其配置在太阳能电池组件背面，至少依次层压与密封材料接合的透射层1、反射层2和保护层3而构成，
所述透射层1平均透射波长为400nm～1400nm的光线的70%以上，
所述反射层2含有白色填料，反射波长为400nm～1400nm的光。
2.根据技术方案1所述的太阳能电池用背面保护板，所述透射层1是含有至少一种聚合物的层，所述聚合物选自聚乙烯、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、离子聚合物、乙烯丙烯酸共聚物、乙烯甲基丙烯酸共聚物、乙烯丙烯酸甲酯共聚物、乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、乙烯乙烯醇共聚物和氯乙烯所构成的组。
3.根据技术方案1或2所述的太阳能电池用背面保护板，所述透射层1具有10N/cm以上的断裂强度。
4.根据技术方案1至3的任一项所述的太阳能电池用背面保护板，所述反射层2平均反射波长为400nm～1400nm的光线的80%以上。
5.根据技术方案1至4的任一项所述的太阳能电池用背面保护板，所述反射层2含有气泡。
6.根据技术方案1至5的任一项所述的太阳能电池用背面保护板，所述白色填料是选自氧化钛、二氧化硅、氧化镁、碳酸镁、碳酸钙、硫酸钡和氧化钡所构成的组的至少一种。
7.根据技术方案1至6的任一项所述的太阳能电池用背面保护板，所述白色填料在所述反射层2中含有重量的5%以上。
8.根据技术方案1至7的任一项所述的太阳能电池用背面保护板，所述反射层2作为其树脂成分含有聚对苯二甲酸乙二醇酯。
9.一种太阳能电池组件，其使用了上述技术方案1至8的任一项所述的太阳能电池用背面保护板。
下面，对本发明的太阳能电池用背面保护板进行详细说明。
本发明的太阳能电池用背面保护板的特征在于，其配置在太阳能电池组件背面；至少依次层压与密封材料接合的透射层1、反射层2和保护层3而构成，所述透射层1平均透射波长为400nm～1400nm的光线的70%以上，所述反射层2含有白色填料，反射波长为400nm～1400nm的光。
这样，本发明的太阳能电池用背面保护板，与密封材料粘结的透射层1不含有填料等，能够使太阳光足够透射，并且，透射层1的下层即反射层2具有使太阳光足够地反射或漫反射的作用。进而，与密封材料粘结的透射层1由于不含有填料等，因此具有足够的粘结力，并且透射层1的与密封材料接触的部分具有足够的强度。这样，本发明的太阳能电池用背面保护板能够将粘结性与太阳光线的反射性良好地并存。
密封材料与太阳能电池用背面保护板之间，如果存在剥离的要因则可能剥离。在太阳能电池组件的情况下，为了向接线盒通电，在太阳能电池用背面保护板上开的孔或狭缝相当于所述要因。但是，本发明的太阳能电池用背面保护板如上所述，具有在透射层1的下层设置反射层2的结构，因此，太阳能电池用背面保护板能够使密封材料充分地粘结。
太阳能电池用背面保护板在刚要剥离透射层与反射层的层间时，由于反射层的破坏，有可能无法保持层间强度。但是，本发明的太阳能电池用背面保护板如上所述，具有在透射层1的下层设置反射层2的结构，因此，不存在剥下各层的起端，不会剥离，因此没有各层间的粘结强度变低的担心。这样，密封材料全面地存在于上述的孔或狭缝部分的下层，剥离的起端在密封材料与太阳能电池用背面保护板整体之间发生。因此，在太阳能电池用背面保护板上作为第二层而设置反射层2的效果大。
图1是表示本发明的太阳能电池用背面保护板的一个实施方式的剖视图。
如图1所示，太阳能电池用背面保护板由从与太阳能电池单元相对较近一侧开始依次层压透射层1、反射层2和保护层3的层压体构成。太阳能电池单元与太阳能电池用背面保护板经密封材料在透射层1上粘结。太阳能电池用背面保护板在太阳能电池与太阳能电池单体粘结的状态下，保护层3成为最外层。
下面，对构成本发明的太阳能电池背面保护板的透射层1、反射层2和保护层3进行详细说明。
密封材料
密封材料是通过热熔接使太阳能电池用背面保护板与太阳能电池单元的背面粘结的层。密封材料只要是能够通过热熔接与太阳能电池单元的背面粘结的材料即可，没有限定，但作为密封剂，优选含有乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）。密封材料的厚度并无限定，但出于填补单元或布线的厚度导致的台阶差的理由，优选为200～1000μm，更优选为400～600μm。
透射层1
与密封材料粘结的透射层具有足够的粘结力，并且，透射层的与密封材料接触的部分需要其基体材料自身强度。因此，在与密封材料接合的层中，优选不含有填料等，使太阳光充分地透射很重要。
透射层1平均透射波长为400nm～1400nm的光线的70%以上。
如果透射层1通过与密封材料剥离时的力量只有透射层1断开，则剥离的界面转移至第二层、即强度弱的反射层2（后述）。如果这样，变得无法与密封材料充分地粘结。因此，透射层1的断裂强度需要比透射层1的与密封材料的粘结力的强度大。因此，透射层1不是涂层，而优选薄膜。此外，透射层1的厚度优选透射层1的断裂强度足够的厚度。
透射层1在与密封材料加热层压后需要具有足够的粘结性。作为这样的透射层1，优选为含有至少一种聚合物的层，所述聚合物选自聚乙烯、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、离子聚合物、乙烯丙烯酸共聚物、乙烯甲基丙烯酸共聚物、乙烯丙烯酸甲酯共聚物、乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、乙烯乙烯醇共聚物和氯乙烯所构成的组。透射层1如果考虑到价格和操作，更优选由聚乙烯或乙烯醋酸乙烯酯共聚物所构成的薄膜层。
这里，所述“平均透射70%以上”可以通过以下方法算出：通过分光光度计，将400～1400nm的范围的波长每1nm的值进行平均。这样，透射层1的透射性为平均70%以上，由此光有效地透射至与该透射层1邻接的反射层2，同时，由反射层2反射的光能够有效地返回太阳能电池单元。
透射层1如果从光的透射性考虑，厚度薄为佳，但从强度的观点出发，厚为佳。因此，透射层1的厚度优选为10～100μm，更优选为20～60μm。
密封材料与太阳能电池用背面保护板的粘结强度和与密封材料粘结的太阳能电池用背面保护板的透射层1相关。对密封材料与太阳能电池用背面保护板的粘结强度没有规定，但只要是10N/cm（15N/15mm）以上就会充分地粘结，更优选为20N/cm（30N/15mm）以上。由此，上述透射层1的断裂强度只要也为10N/cm就会阻止向反射层界面转移。关于粘结强度，玻璃、密封材料（普利司通公司制S-11）、太阳能电池用背面保护板依次层叠，在150℃下进行10分钟真空层压。这时，使密封材料与透射层1接触。之后，从太阳能电池用背面保护板侧用刀具开两条裂缝，使其间隔为10mm。在该状态下，通过剥离两条裂缝之间的太阳能电池用背面保护板，能够由推拉力计测定密封材料与太阳能电池用背面保护板之间的粘结强度。此外，断裂强度是将层压前的透射层1切出宽度15mm的长方形，由拉伸压缩试验机（ストログラフ）能够测定断裂时的强度。
透射层1的厚度、材质能够以透射层1的透射性、与密封材料的粘结强度和断裂强度为基础来确定。
反射层2
本发明的太阳能电池用背面保护板，与密封材料接合的透射层1使太阳光透射，在其下层上具备反射层2，该反射层2具有使太阳光充分地反射或漫反射的作用。这样，本发明的太阳能电池用背面保护板能够将粘结性与太阳光线的充分的反射并存。
如果存在密封材料与太阳能电池用背面保护板之间剥离的起端，则可能剥离，在太阳能电池组件的情况下，为了向接线盒通电，在太阳能电池用背面保护板上开的孔或狭缝相当于所述起端。于是，本发明的太阳能电池用背面保护板上，反射层2设置在透射层1的下层，这样的太阳能电池用背面保护板通过密封材料，能够与太阳能电池单元充分地粘结。
太阳能电池用背面保护板在刚要剥离透射层与反射层的层间时，由于反射层的破坏，有可能无法保持层间强度。本发明的太阳能电池用背面保护板中，由于密封材料全面地存在于上述的孔或狭缝部分的下层，剥离的起端在密封材料与太阳能电池用背面保护板整体之间发生。因此，作为太阳能电池用背面保护板的第二层设置反射层2的效果大。
反射层2含有白色填料，反射波长为400nm～1400nm的光。
反射层2通过含有白色填料，具有高反射率，通过漫反射，能够使来自光电池（太阳能电池）的缝隙的太阳光返回到光电池。作为白色填料，出于容易向构成反射层2的树脂混炼，更优选为氧化钛、二氧化硅、氧化镁、碳酸镁、碳酸钙、硫酸钡和氧化钡等。
所述白色填料出于提高反射率的同时维持膜的强度的理由，在反射层2中优选含有重量的5%以上，更有选含有重量的7～15%。
反射层2出于能够反射或漫反射太阳光的理由，更优选含有气泡。在反射层2中含有的气泡的大小，优选为0.2～20μm，更优选为1～10μm。在反射层2中，可以含有体积比率优选为体积的5～30%，更优选为体积的10～20%的气泡。通过在使加热发泡性的填料混入薄膜中的状态下进行加热，能够使气泡含在反射层2中。
作为反射层2，优选为含有至少一种聚合物的层，所述聚合物选自聚乙烯、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、离子聚合物、乙烯丙烯酸共聚物、乙烯甲基丙烯酸共聚物、乙烯丙烯酸甲酯共聚物、乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、乙烯乙烯醇共聚物和氯乙烯所构成的组。反射层2如果考虑价格、制造的容易性和热收缩，更优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
反射层2优选平均反射波长为400nm～1400nm的光线的80%以上的反射层。上述“平均反射80%以上”可以通过以下方法算出：通过分光光度计，将400～1400nm的范围的波长每1nm的值进行平均。这样，通过反射层2平均反射80%以上，光能够有效地返回太阳能电池单元。
反射层2的厚度出于提高反射率的理由，优选为30～350μm，更优选为50～250μm。
保护层3
保护层3是设置在太阳能电池用背面保护板的最外层（与太阳能电池单元侧相反的一侧）的层。保护层3优选具有耐候性和电绝缘性。
作为保护层3的组成成分，可以列举例如，聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等聚酯膜；聚偏氟乙烯（PVDF）、聚氟乙烯（PVF）、乙烯四氟乙烯（ETFE）等氟类薄膜；聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃薄膜；此外，聚苯乙烯薄膜、聚酰胺薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚丙烯腈薄膜、聚酰亚胺薄膜等。作为上述PET，也考虑在室外的耐久性，可以适宜地使用耐水解性PET。此外，还可以列举工程塑料和氟类树脂。作为工程塑料，可以列举例如，聚缩醛（POM）、聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）、改性聚苯醚（m-PPE）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、GF强化聚对苯二甲酸乙二醇酯（GF-PET）、超高分子量聚乙烯（UHPE）、间规聚苯乙烯（SPS）、非晶形聚芳酯（PAR）、聚砜（PSF）、聚醚砜（PES）、聚苯硫醚（PPS）、聚醚醚酮（PEEK）、聚酰亚胺（PI）、聚醚酰亚胺（PEI）、聚苯醚（PPE）、液晶聚合物（LCP）等。保护层3出于耐候性和经济性理由，更优选由聚氟乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯构成的薄膜层。
保护层3可以是单层也可以是多层（层压薄膜）。保护层3是单层的情况下，厚度优选为20～2000μm。是多层的情况下，优选耐候性优异的薄膜与电绝缘性优异的薄膜的层压体。在该情况下，优选将电绝缘性优异的薄膜配置在树脂薄膜基体材料侧，将耐候性优异的薄膜作为最外层。作为耐候性优异的薄膜，优选厚度为20～150μm的氟类薄膜，作为电绝缘性优异的薄膜，优选厚度为100～250μm的PET薄膜。
（三）有益效果
根据本发明的太阳能电池用背面保护板，能够提供一种太阳能电池用背面保护板，其配置在太阳能电池组件的背面，透射层具有充分的透射性，反射层具有充分的反射性，同时，与密封材料粘结的所述透射层具有足够的粘结力，并且，该透射层的与密封材料接触的部分具有足够的强度。
附图说明
图1为举例说明本发明的太阳能电池用背面保护板的层结构的图。1.透射层1侧为与太阳能电池单元相对较近一侧。
具体实施方式
下面例举实施例和比较例，对本发明进行具体地说明。但是，本发明不限于实施例。
实施例1
如下制作太阳能电池组件所使用的太阳能电池用背面保护板。
制作背面保护板，作为其结构，依次层压透射层1、反射层2和保护层3。
首先，作为反射层2，使用了向100份聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂中混合15份氧化钛，通过利用通常的T冲模的树脂挤出方法制膜的厚度为250μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜A（PET膜）。
接下来，作为保护层3，在PET薄膜A的表面，使用聚氨酯类粘结剂通过干式叠层法粘结38μm的杜邦公司制Tedlar薄膜（聚氟乙烯树脂）。
接下来，作为透射层1，在PET薄膜A的相反侧，使用聚氨酯类粘结剂通过干式叠层法粘结50μm的密度为0.94g/cm3的低密度线状聚乙烯薄膜。由此，得到了背面保护板。
接下来，在该背面保护板的透射层1的外表面层压密封材料（EVA）。
实施例2
作为反射层2，使用了向100份聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂中混合10份硫酸钡，通过利用通常的T冲模的树脂挤出方法制膜的厚度为250μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜A，除上述以外，与实施例1同样地制作太阳能电池用背面保护板，在透射层1的外表面层压密封材料。
实施例3
除了作为透射层1，使用了厚度为50μm的TAMAPOLY（タマポリ）株式会社制乙烯醋酸乙烯酯共聚物薄膜SB-3以外，与实施例1同样地制造太阳能电池用背面保护板，在透射层1的外表面层压密封材料。
比较例1
作为相当于实施例1的透射层1的层，使用了对100份密度为0.94g/cm3的低密度线状聚乙烯混合10份氧化钛，做成厚度为50μm的薄膜，除上述以外，与实施例1同样地制作太阳能电池用背面保护板，在透射层1的外表面层压密封材料。
比较例2
作为相当于实施例1的透射层1的层，使用了对100份密度为0.94g/cm3的低密度线状聚乙烯混合20份氧化钛，做成厚度为50μm的薄膜，除上述以外，与实施例1同样地制作太阳能电池用背面保护板，在透射层1的外表面层压密封材料。
（评价方法）
（A）反射率
反射层2的反射率使用紫外可见近红外分光光度计（产品名“JASCO V570型”，日本分光公司制）求出全光线的反射率。此外，上述光度计的规格是，支架形式：积分球式，测定尺寸：长度8mm×宽度9mm，积分球内径：60mm，积分球内壁涂布剂：硫酸钡。然后，能够通过将400～1400nm的范围的波长每1nm的值进行平均来求出。
（B）透射率
透射层1的透射率使用紫外可见近红外分光光度计（产品名“JASCO V570型”，日本分光公司制）求出全光线的透射率。此外，上述光度计的规格是，支架形式：积分球式，测定尺寸：长度8mm×宽度9mm，积分球内径：60mm，积分球内壁涂布剂：硫酸钡。然后，能够通过将400～1400nm的范围的波长每1nm的值进行平均来求出。
（C）透射层1的断裂强度
透射层1的断裂强度通过以下方法求出：将试样切成宽度15mm、长度150mm长的长方形，使用东洋精机公司制拉伸压缩试验机测量透射层断裂时的应力。
（D）与密封材料的粘结强度
将厚度为460μm的普利司通公司制密封材料S11（乙烯醋酸乙烯酯共聚物树脂）放在蓝色玻璃板上，进而在其上放上由实施例和比较例做成的太阳能电池用背面保护板使透射层1与密封材料接合，之后通过由真空层压装置在150℃下进行10分钟的热压接（热熔接），从而使太阳能电池用背面保护板和密封材料粘结，制作模拟组件。充分冷却后，在太阳能电池用背面保护板上以宽度15mm开150mm的长方形的裂缝，剥离太阳能电池用背面保护板。用推拉力计测量此时的应力。
试验结果示于下述表1中。
表1
附图标记说明
1：透射层1
2：反射层2
3：保护层3
Claims (9)
1.一种太阳能电池用背面保护板，其特征在于，
其配置在太阳能电池组件背面；
至少依次层压与密封材料接合的透射层(1)、反射层(2)和保护层(3)而构成，
所述透射层(1)平均透射波长为400nm～1400nm的光线的70％以上，并且所述透射层(1)的厚度为10-100μm，
所述反射层(2)含有白色填料，反射波长为400nm～1400nm的光，
所述保护层(3)是由聚偏氟乙烯、聚氟乙烯或乙烯四氟乙烯构成的氟类薄膜。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池用背面保护板，其特征在于，所述透射层(1)是含有至少一种聚合物的层，所述聚合物选自聚乙烯、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、离子聚合物、乙烯丙烯酸共聚物、乙烯甲基丙烯酸共聚物、乙烯丙烯酸甲酯共聚物、乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、乙烯乙烯醇共聚物和氯乙烯所构成的组。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池用背面保护板，其特征在于，所述透射层(1)具有10N/cm以上的断裂强度。
4.根据权利要求1或2所述的太阳能电池用背面保护板，其特征在于，所述反射层(2)平均反射波长为400nm～1400nm的光线的80％以上。
5.根据权利要求1或2所述的太阳能电池用背面保护板，其特征在于，所述反射层(2)含有气泡。
6.根据权利要求1或2所述的太阳能电池用背面保护板，其特征在于，所述白色填料是选自氧化钛、二氧化硅、氧化镁、碳酸镁、碳酸钙、硫酸钡和氧化钡所构成的组的至少一种。
7.根据权利要求1或2所述的太阳能电池用背面保护板，其特征在于，所述白色填料在所述反射层(2)中含有重量的5％以上。
8.根据权利要求1或2所述的太阳能电池用背面保护板，其特征在于，所述反射层(2)作为树脂成分含有聚对苯二甲酸乙二醇酯。
9.一种太阳能电池组件，其特征在于，使用了权利要求1至8的任一项所述的太阳能电池用背面保护板。
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