CN103732395B - 太阳能电池模块用背板以及包括该背板的太阳能电池模块 - Google Patents

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Abstract

提供了一种太阳能电池模块用背板以及包括该背板的太阳能电池模块。太阳能电池模块用背板包括：散热金属层；形成在所述散热金属层的上表面上的上防腐蚀层；形成在所述散热金属层的下表面上的下防腐蚀层；以及形成在所述上防腐蚀层上并且与太阳能电池模块的充填板附接的表面层。根据本发明的太阳能电池模块用背板具有优异的散热特性，因而可以有效地消散(释放)太阳能电池中生成的热，由此增加太阳能电池的发电(光转化效率)。另外，本发明的背板便宜并且可以提高粘附力等。

Description

太阳能电池模块用背板以及包括该背板的太阳能电池模块
技术领域
本公开内容涉及太阳能电池模块用背板以及包括该背板的太阳能电池。更具体地，涉及由于优异的散热特性而可以提高太阳能电池的发电、可以以低成本供应并且具有优异的粘附力等的太阳能电池模块用背板以及包括该背板的太阳能电池模块。
背景技术
最近，为了家用和工业目的，作为下一代能源开发的太阳能电池正快速传播。
通常，太阳能电池模块包括多个太阳能电池。使太阳能电池充填到充填板中并且通过充填板固定，为了密封的目的背板至少附接在下表面上，由此制备太阳能电池模块。图1示意性示出了现有普通太阳能电池模块的构造。
参照图1，太阳能电池模块通常具有如下结构：在其中依次堆叠光入射到其上的强化玻璃3、上充填板2a、太阳能电池C、下充填板2b以及背板1的结构。在上充填板2a与下充填板2b之间，多个太阳能电池C在电连接的同时被充填和固定。对于上充填板2a/下充填板2b，使用在固定太阳能电池C方面具有优势的乙烯乙酸乙烯酯(EVA)板。背板1与充填板2b粘合并且保护太阳能电池C。
太阳能电池模块需要具有长期不劣化输出的长寿命。为了确保长寿命，重要的是隔离负面影响太阳能电池C的水分或氧并且防止由于UV等导致的背板1的劣化。此外，最近消费者强烈要求背板1的低成本。因此，为了确保太阳能电池模块的长寿命，背板1必须由具有良好耐热性、耐久性、耐候性等的材料制成，以便使得背板1可以很好地耐受高温、湿度、UV等，并且需要以低成本可得到。
太阳能电池模块用背板1通常具有如下结构：在其中作为基膜的耐热的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)与耐候的基于氟的膜堆叠。也就是说，如图1所示，背板1通常包括PET膜1a和形成在PET膜1a上的基于氟的膜1b。基于氟的膜1b通过粘合剂与PET膜1a的上表面和下表面附接。
PET膜1a作为背板1的基膜是有用的，因为PET膜不仅具有优异的耐热性而且具有优异的耐久性包括机械强度。经常使用聚偏二氟乙烯(PVDF，Polyvinylidenefluoride)膜作为基于氟的膜1b。PVDF膜表现出优异的耐候性等。
当操作太阳能电池时生成热。所生成的热需要尽可能多地消散(释放)到外部以确保太阳能电池的良好发电(即，光转化效率)。尽管现有背板1在耐热性、耐久性和耐候性等方面是优异的，但是仍需要提高太阳能电池的发电(光转化效率)，因为其不具有或具有不合要求的消散太阳能电池中所生成的热的散热特性。
此外，如上所述，通过使用粘合剂将基于氟的PVDF膜1b附接在PET膜1a上以提高耐候性等来制备现有背板1。然而，由于PVDF膜昂贵，所以不易降低背板1的成本。
另外，背板1需要与太阳能电池模块的下充填板2b(即EVA板)紧紧地附接以确保密封。然而，现有背板1的问题在于：基于氟的PVDF膜1b与EVA板2b之间的粘附力弱。
发明内容
技术问题
本公开内容涉及由于优异的散热特性而能够提高太阳能电池的发电(光转化效率)的太阳能电池模块用背板，以及包括该背板的太阳能电池模块。
本公开内容还涉及能够以低成本供应并且具有与太阳能电池模块的下充填板的良好粘附力的太阳能电池模块用背板，以及包括该背板的太阳能电池模块。
问题的解决方案
在一些实施方案中，提供了太阳能电池模块用背板，包括：散热金属层；形成在散热金属层的上表面上的上防腐蚀层；形成在散热金属层的下表面上的下防腐蚀层；以及形成在上防腐蚀层上并且与太阳能电池模块的充填板附接的表面层。
在一个示例性实施方案中，表面层包括基于聚乙烯的膜层或氟涂层。具体地，基于聚乙烯的膜层可包含白色无机材料。
在一个示例性实施方案中，还可以在下防腐蚀层上形成氟涂层。
在另一个示例性实施方案中，可以在下防腐蚀层上形成散热墨涂层。还可以在散热墨涂层上形成基于聚酯的膜层，还可以在基于聚酯的膜层上形成氟涂层。
在其他实施方案中，提供了包括根据本公开内容的实施方案的太阳能电池模块用背板的太阳能电池模块。
本发明的有益效果
根据本公开内容的实施方案的太阳能电池模块用背板具有优异的散热特性，因为其包括散热金属层。如果该太阳能电池模块用背板还包括散热墨涂层，则散热特性进一步提高。因此，可以通过有效地消散(释放)太阳能电池中所生成的热来提高太阳能电池的发电(即，光转化效率)。
另外，根据本公开内容的实施方案的太阳能电池模块用背板由于氟涂层可以在确保耐候性的同时以低成本供应。此外，可以提高与太阳能电池模块的充填板的粘附力、防潮性等。
附图说明
图1示意性示出了根据现有技术的太阳能电池模块和背板的构造。
图2示意性示出了根据本公开内容的第一实施方案的太阳能电池模块用背板的构造。
图3示意性示出了根据本公开内容的第二实施方案的太阳能电池模块用背板的构造。
图4示意性示出了根据本公开内容的第三实施方案的太阳能电池模块用背板的构造。
图5示出了根据本公开内容的第四实施方案的太阳能电池模块用背板的构造。
图6示出了根据本公开内容的第五实施方案的太阳能电池模块用背板的构造。
图7示出了根据本公开内容的第六实施方案的太阳能电池模块用背板的构造。
图8示出了根据本公开内容的第七实施方案的太阳能电池模块用背板的构造。
图9示出了根据本公开内容的第八实施方案的太阳能电池模块用背板的构造。
图10示出了根据本公开内容的第九实施方案的太阳能电池模块用背板的构造。
图11示出了根据本公开内容的实施方案的太阳能电池模块的构造，其中使用了图3的背板。
图12示出了根据本公开内容的实施方案的太阳能电池模块的构造，其中使用了图9的背板。
<数字说明>
10：散热金属层20：防腐蚀层
30：表面层32：基于聚乙烯的膜层
34、60、70：氟涂层
40：散热墨涂层50：聚酯膜层
100：背板210：透明构件
220：充填板C：太阳能电池
具体实施方式
在下文中，参照附图详细描述本公开内容的实施方案。附图描述示例性实施方案以帮助理解本公开内容。
图2示意性示出了根据本公开内容的第一实施方案的太阳能电池模块用背板100的构造。
参照图2，根据本公开内容的第一实施方案的太阳能电池模块用背板(在下文中，简称为“背板”)包括散热金属层10、形成在散热金属层10上的防腐蚀层20以及形成在防腐蚀层20上的表面层30。
散热金属层10用于热的消散。散热金属层10接收太阳能电池C(参见图10)中所生成的热并且将其消散(释放)到外部。散热金属层10也作为背板100的支承。
散热金属层10包含具有导热性的金属膜。散热金属层10可以包含一层或更多层金属膜。金属膜没有特别限制，只要金属膜由具有导热性的金属制成即可。具体地，金属膜的金属可以为选自以下中的一种或更多种：铝(Al)、金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)、锡(Sn)、锌(Zn)、钨(W)以及铁(Fe)。以及，在本公开内容的一个示例性实施方案中，金属膜可以包括以上所列的单种金属、其混合物或其合金(例如，不锈钢)等。更具体地，金属膜可以选自具有优异的导热性并且在重量和成本方面是有利的铝(Al)膜或铝(Al)合金膜。
散热金属层10的厚度没有特别限制。例如，散热金属层10可以包含一层或更多层厚度为0.1μm至500μm(微米)的金属膜，散热金属层10的厚度可以为例如0.1μm至1,000μm。如果散热金属层10的厚度小于0.1μm，则散热特性和支承力可能不足。而如果厚度超过1,000μm，则在背板100的柔性和成本方面可能是不期望的。考虑到这些因素，散热金属层10的厚度可以具体为5μm至500μm。
防腐蚀层20用于防止散热金属层10的腐蚀(即防止金属膜的腐蚀)的目的，其可以形成在散热金属层10的上表面和下表面两者上。具体地，根据本公开内容的背板100包括形成在散热金属层20的上表面上的上防腐蚀层22和形成在散热金属层10的下表面上的下防腐蚀层24。
防腐蚀层20、22和24没有特别限制，只要其可以防止散热金属层10的腐蚀即可。防腐蚀层20、22和24可以包含通常用于防止金属腐蚀的防腐蚀剂。防腐蚀层20、22和24可以通过涂覆选自基于磷酸的防腐蚀剂和基于铬的防腐蚀剂等中的一种或更多种的防腐蚀剂来形成。此外，防腐蚀层20、22和24可以通过涂覆来形成，所述有机防腐蚀剂为例如与金属形成硅氧烷(Si-O-Si)键的基于硅的化合物、形成金属-硫(S)共价键的含有硫醇(-SH)基团的基于烷基硫醇的化合物等。
防腐蚀层20、22和24的厚度可以为例如0.1μm至30μm，但是并不特别限制于此。如果防腐蚀层20、22和24的厚度小于0.1μm，则防腐蚀作用可能不足。而如果厚度超过30μm，则在成本方面是不期望的。考虑到这些因素，防腐蚀层20、22和24的厚度可以具体为0.5μm至10μm。
表面层30形成在上防腐蚀层22上并且与太阳能电池模块的充填板220(参见图10)附接。具体地，表面层30为本公开内容的背板100的最外层并且与太阳能电池模块的下充填板222(参见图10)附接。具体地，表面层30可以具有耐热性、耐久性、耐候性和耐电解质等。此外，表面层30可以具有与下充填板222良好的粘附力。例如，如下文中将描述的，表面层30可以为基于聚乙烯的膜层，从而使得其可以与由例如乙烯乙酸乙烯酯(EVA)形成的下充填板222良好附接。
图2示意性示出了根据本公开内容的第一实施方案的太阳能电池模块的背板100的构造。参照图2，背板100包括散热金属层10、形成在散热金属层10的上表面上的上防腐蚀层22、形成在散热金属层10的下表面上的下防腐蚀层24以及形成在上防腐蚀层22上的表面层30。
根据本公开内容的实施方案，背板100具有优异的散热特性，因为其包括具有导热性的散热金属层10。因此，散热金属层10可以通过有效地消散(释放)太阳能电池中所生成的热来提高太阳能电池C(参见图10)的发电(光转化效率)。
图3示意性示出了根据本公开内容的第二实施方案的太阳能电池模块的背板100的构造。
参照图3，表面层30可以包括基于聚乙烯的膜层32。具体地，如图3所示，根据本公开内容的第二实施方案的背板100可以具有包括以下层的堆叠结构：散热金属层10、形成在散热金属层10的上表面上的上防腐蚀层22、形成在散热金属层10的下表面上的下防腐蚀层24以及形成在上防腐蚀层22上的基于聚乙烯的膜层32。上防腐蚀层22和基于聚乙烯的膜层32可以通过热粘合或使用粘合剂进行附接。粘合剂没有特别限制。例如，可以使用选自基于丙烯酸类的树脂、基于聚氨酯的树脂和基于环氧的树脂等中的一种或更多种粘合剂。
基于聚乙烯的膜层32由基于聚乙烯的膜形成。基于聚乙烯的膜由在分子中包含乙烯的基于聚乙烯的树脂形成并且没有特别限制，只要其在分子中包含乙烯即可。基于聚乙烯的树脂可以选自乙烯单体的均聚物或共聚物。例如，共聚物可以为乙烯单体与丙烯单体或丁烯单体的共聚物。作为非限制性实例，基于聚乙烯的膜可以为聚乙烯(PE)膜或乙烯与丙烯的共聚物膜。
在本公开内容的一个示例性实施方案中，如上所述，表面层30与太阳能电池模块的充填板220附接。如果表面层30由如该实施方案中的基于聚乙烯的膜层32形成，则可以实现优异的粘附力。也就是说，基于聚乙烯的膜层32可以在背板100与充填板220之间提供优异的粘附力。具体地，太阳能电池模块的充填板220通常可以由乙烯乙酸乙烯酯(EVA)板形成。在这种情况中，因为基于聚乙烯的膜层32包含作为构成乙烯乙酸乙烯酯(EVA)的单体之一的乙烯，所以其可以具有与充填板220的优异的粘附力。
此外，在本公开内容的另一个实施方案中，基于聚乙烯的膜层32可以包含白色无机材料。具体地，基于聚乙烯的膜层32可以为除了基于聚乙烯的树脂之外还包含白色无机材料的膜。白色无机材料没有特别限制，只要其为白色无机材料颗粒即可。具体地，可以使用选自二氧化钛、氧化铬和氧化镁等中的一种或更多种。更具体地，白色无机材料可以包含至少二氧化钛。也就是说，白色无机材料可以为例如二氧化钛，或者除了二氧化钛之外，还包含选自氧化铬和氧化镁等的一种或更多种的混合物。
如果基于聚乙烯的膜层32包括白色无机材料，则可以提高太阳能电池的机械强度和光转化效率。也就是说，白色无机材料赋予基于聚乙烯的膜层32提高的机械强度并且因而提高背板100的耐久性。此外，白色无机材料可以赋予基于聚乙烯的膜层32反射能力，以便使得可以向太阳能电池C反射入射的太阳光(参见图10)。因此，可以增加由太阳能电池C捕获的光的量，并且可以提高光转化效率。如上所述，白色无机材料可以具体地包括二氧化钛。二氧化钛用于本公开内容的实施方案中具有优势，因为二氧化钛表现出非常优异的太阳光反射能力。
按100重量份的基于聚乙烯的树脂计，基于聚乙烯的膜层32可以包含白色无机材料的量为2至20重量份。如果白色无机材料的含量小于2重量份，则提高机械强度、太阳光反射能力等的效果可以会不足。而如果白色无机材料的含量超过20重量，则粘附力会降低。也就是说，如果白色无机材料的含量超过20重量份，基于聚乙烯的膜层32与充填板200之间的粘附力以及基于聚乙烯的膜层32与上防腐蚀层22之间的层间粘附力会变弱，因为基于聚乙烯的树脂的含量相对降低。考虑到机械强度、太阳光反射能力和粘附力等，按100重量份的基于聚乙烯的树脂计，可以包含白色无机材料的量为5至15重量份。
白色无机材料可以具有不大于30μm的颗粒尺寸。例如，白色无机材料的颗粒尺寸可以为0.1μm至30μm。如果白色无机材料的颗粒尺寸小于0.1μm，则太阳光反射能力的提高会是略微的。而如果其超过30μm，则基于聚乙烯的树脂的粘附力会受到负面影响。更具体地，白色无机材料的平均颗粒尺寸可以为2μm至10μm。
白色无机材料可以为例如二氧化钛。
含有白色无机材料的基于聚乙烯的膜层32的厚度可以为10μm至500μm。如果基于聚乙烯的膜层32的厚度小于10μm，则机械强度、太阳光反射能力和粘附力等的提高会不足。而如果其超过500μm，则背板100的柔性和散热特性会受到负面影响，并且成本会增加。更具体地，考虑到这些因素，基于聚乙烯的膜层32可以包含白色无机材料，其厚度可以为50μm至300μm。
图4示意性示出了根据本公开内容的第三实施方案的太阳能电池模块的背板100的构造。
参照图4，表面层30可以包括氟涂层34。具体地，如图4所示，根据本公开内容的第三实施方案的背板100可以具有包括以下层的堆叠结构：散热金属层10、形成在散热金属层10的上表面上的上防腐蚀层22、形成在散热金属层10的下表面上的下防腐蚀层24以及形成在上防腐蚀层22上的氟涂层34。
氟涂层34用于提高耐候性(UV阻断性、耐劣化性和尺寸稳定性等)并且通过将氟树脂组合物涂覆在上防腐蚀层22上形成。也就是说，在本公开内容中，氟涂层34不是通过如现有技术中使用粘合剂附接基于氟的膜1b(参见图1)形成的，而是通过涂覆液态的氟树脂组合物，然后将其固化(硬化)来形成。因此，根据本公开内容的实施方案，可以降低背板100的成本，并且提高层间粘附力。具体地，由于涂覆廉价的液态氟树脂组合物替代附接昂贵的基于氟的膜1b(例如PVDF)来形成耐候性氟涂层34，所以可以降低背板100的成本。另外，氟树脂组合物的涂覆和硬化提供了上防腐蚀层22与氟涂层34之间良好的层间粘附力。
具体地，氟涂层34的厚度可以为5μm至30μm。如果氟涂层34的厚度小于5μm，则耐候性等的提高会不足。而如果氟涂层34的厚度超过30μm，则需要长时间用于硬化并且难以降低成本。
例如，当氟涂层34以5μm至30μm的厚度涂覆时，与使用现有基于氟的膜1b例如PVDF时相比，成本可以降低一半。考虑到耐候性、成本等，氟涂层34的厚度更具体地为10μm至20μm。
氟涂层34通过涂覆氟树脂组合物而形成。氟树脂组合物包含至少氟树脂，还可以包含溶剂作为稀释剂以用于提高氟树脂的涂覆性能。具体地，氟树脂可以为具有耐候性和耐水解性的树脂。氟树脂没有特别限制，只要其分子中包含氟(F)即可。例如，氟树脂可以为选自以下中的一种或更多种：聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基(PFA)树脂(其为四氟乙烯与全氟烷基乙烯基醚的共聚物)、四氟乙烯与六氟丙烯的共聚物、四氟乙烯与乙烯或丙烯的共聚物、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚氟乙烯(PVF)等。
此外，氟树脂可以为在分子中含有氟和乙烯的含有乙烯的氟树脂。例如，氟树脂可以为选自以下中的一种或更多种含有乙烯的氟树脂：聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基(PFA)树脂(其为四氟乙烯与全氟烷基乙烯基醚的共聚物)、四氟乙烯与六氟丙烯的共聚物、四氟乙烯与乙烯或丙烯的共聚物和聚氯三氟乙烯(PCTFE)等。
以上所述分子中含有氟和乙烯的含有乙烯的氟树脂在提高粘附力和耐候性、耐水解性等方面是有利的。具体地，太阳能电池模块的充填板220(参见图10)可以由乙烯乙酸乙烯酯(EVA)板形成。因为含有乙烯的氟树脂包含为作构成乙烯乙酸乙烯酯(EVA)板的单体的乙烯，所以可以提高粘附力。也就是说，因为上氟涂层34与充填板220附接，如果上氟涂层34包含上述的含有乙烯氟的树脂，则其可以与充填板220高强度附接。
溶剂没有特别限制，只要其通过稀释氟树脂提供适合涂覆的粘性即可。例如，溶剂可以为选自基于醇的、基于二醇的、基于酮的和基于甲酰胺的等中的一种或更多种有机溶剂。作为具体实例，溶剂可以为选自甲醇、乙醇、异丙醇、亚甲基二醇、亚乙基二醇、甲基乙基酮(MEK)和二甲基甲酰胺(DMF)等中的一种或更多种。
尽管对此没有特别限制，但是按100重量份的氟树脂计，氟树脂组合物可以包含的溶剂的量为50至300重量份。如果溶剂的含量小于50重量份，则涂覆性能可以由于高粘性而不好。而如果其超过300重量份，则需要长时间用于硬化(干燥)。
用于形成氟涂层34的氟树脂组合物的涂覆的方法和次数没有特别限制。例如，可以通过选自旋涂、浸涂、棒涂、喷涂、喷墨印刷、凹版印刷、丝网印刷等中的一种或更多种的涂覆方法一次或更多次地涂覆氟树脂组合物。
图5示意性示出了根据本公开内容的第四实施方案的背板100的构造。
参照图5，表面层30包括氟涂层34，还可以包括形成在氟涂层34上的底漆层36。具体地，如图5所示，根据本发明的第四实施方案的背板100具有包括以下层的堆叠结构：散热金属层10、形成在散热金属层10的上表面上的上防腐蚀层22、形成在散热金属层10的下表面上的下防腐蚀层24、形成在上防腐蚀层22上的氟涂层34以及形成在氟涂层34上的底漆层36。
底漆层36与太阳能电池模块的充填板220附接。
底漆层36用于提高氟涂层34与充填板220之间的粘附力，并且通过涂覆粘合树脂来形成。例如，底漆层36可以通过涂覆选自基于丙烯酸类的树脂、基于聚氨酯的树脂、基于环氧的树脂和基于酯的树脂等中的一种或更多种粘合树脂形成。以及，尽管没有特别限制，但是底漆层36的厚度可以不大于10μm、具体地为0.2μm至10μm。
图6示意性示出了根据本公开内容的第五实施方案的背板100的构造。
参照图6，根据本公开内容的第五实施方案的背板100还可以包括氟涂层70。具体地，如图6所示，根据本公开内容的第五实施方案的背板100可以具有包括以下层的堆叠结构：散热金属层10、形成在散热金属层10的上表面上的上防腐蚀层22、形成在散热金属层10的下表面上的下防腐蚀层24、形成在上防腐蚀层22上的表面层30以及形成在下防腐蚀层24上的氟涂层70。
氟涂层70提高了背板的耐候性。氟涂层70通过在下防腐蚀层24上涂覆液态的氟树脂组合物形成。氟树脂组合物包括至少氟树脂，可以还包括作为稀释剂的溶剂以用于提高氟树脂的涂覆性能。具体地，氟树脂可以为具有耐候性和耐水解性的树脂。氟树脂没有特别限制，只要其在分子中包含氟(F)即可。涂覆如上所述的氟树脂组合物在降低背板的成本上比堆叠基于氟的膜更有利。
例如，氟树脂可以为选自以下中的一种或更多种：聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基(PFA)树脂(其为四氟乙烯与全氟烷基乙烯基醚的共聚物)、四氟乙烯与六氟丙烯的共聚物、四氟乙烯与乙烯或丙烯的共聚物、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚氟乙烯(PVF)等。
溶剂没有特别限制，只要其通过稀释氟树脂提供适合涂覆的粘性即可。例如，溶剂可以为选自基于醇的、基于二醇的、基于酮的和基于甲酰胺的等中的一种或更多种有机溶剂。作为具体实例，溶剂可以为选自甲醇、乙醇、异丙醇、亚甲基二醇、亚乙基二醇、甲基乙基酮(MEK)和二甲基甲酰胺(DMF)等中的一种或更多种。
尽管对此没有特别限制，但是按100重量份的氟树脂计，氟树脂组合物可以包含的溶剂的量为50至300重量份。如果溶剂的含量小于50重量份，则涂覆性能可以由于高粘性而不好。而如果其超过300重量份，则需要长时间用于硬化(干燥)。
用于形成氟涂层70的氟树脂组合物的涂覆的方法和次数没有特别限制。例如，可以通过选自旋涂、浸涂、棒涂、喷涂、喷墨印刷、凹版印刷、丝网印刷等中的一种或更多种的涂覆方法一次或更多次地涂覆氟树脂组合物。
图7示意性示出了根据本公开内容的第六实施方案的太阳能电池模块用背板100的构造。
参照图7，根据本公开内容的实施方案的背板100可以还包括散热墨涂层40。具体地，如图7所示，本公开内容的第六实施方案的背板100可以具有包含以下层的堆叠结构：散热金属层10、形成在散热金属层10的上表面上的上防腐蚀层22、形成在散热金属层10的下表面上的下防腐蚀层24、形成在上防腐蚀层22上的表面层30以及形成在下防腐蚀层24上的散热墨涂层40。
散热墨涂层40可以提高背板100的散热特性和耐久性。散热墨涂层40通过在下防腐蚀层24上涂覆包括散热材料和粘合树脂的散热墨来形成。散热材料可以为颗粒形式并且用作用于提高散热特性的热传导材料。粘合树脂提高散热材料颗粒之间以及散热材料与下防腐蚀层24之间的粘附力。
散热材料可以具有导热性。具体地，散热材料可以为选自碳材料和金属颗粒等的一种或更多种。例如，碳材料可以为选自石墨、石墨烯、碳纳米管(CNT)和碳纳米纤维(CNF)等中的一种或更多种。尽管对此没有特别限制，碳材料的颗粒尺寸可以不大于200μm，具体地在5nm(纳米)与200μm之间。金属颗粒可以为选自铝(Al)、金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)、锡(Sn)、锌(Zn)、钨(W)以及铁(Fe)中的一种或更多种。具体地，金属颗粒可以为以上所列的单种金属、其混合物或者其合金(例如，不锈钢)等。
粘合剂没有特别限制，只要其具有粘合特性即可，可以选自天然树脂或合成树脂。例如，可以使用选自以下中的一种或更多种粘合剂：基于丙烯酸类的树脂、基于环氧的树脂、基于聚氨酯的树脂、基于脲的树脂和聚烯烃(聚乙烯、聚丙烯等)的树脂等。
散热墨涂层40可以通过涂覆液体或膏状的散热墨组合物来形成，按100重量份的粘合树脂计，散热墨涂层40包含20至300重量份的散热材料。如果散热材料的含量小于20重量份，则提高散射特性的效果可能由于低导热性而不足。而如果其超过300重量份，则涂覆性能和粘附力可能由于相对低的粘合树脂的含量而降低。如果需要，则用于形成散热墨涂层40的散热墨组合物可以还包括除了散热材料和粘合树脂之外的选自以下中的一种或更多种：光引发剂、固化剂、分散剂、溶剂、抗氧化剂和消泡沫剂等。例如，散热墨组合物可以通过选自以下中的一种或更多种涂覆方法进行一次或更多次涂覆：旋涂、浸涂、棒涂、喷涂、喷墨印刷、凹版印刷、丝网印刷等。
尽管对此没有特别限制，散热墨涂层40的厚度可以为几十纳米至200μm。如果散热墨涂层40过薄，则提高散射特性和耐久性的效果只是轻微的，由于外部碰撞所引起的表面开裂可能部分地降低散热特性。而如果厚度超过200μm，则背板100的柔性可能降低并且其在成本方面可能是不期望的。考虑到这些因素，散热墨涂层40的厚度可以具体为1μm至120μm、更具体为5μm至90μm。
图8示意性示出根据本公开内容的第七实施方案的太阳能电池模块用背板100的构造。
参照图8，根据本公开内容的实施方案的背板100还可以包括聚酯膜层50。具体地，如图8所示，本公开内容的第七实施方案的太阳能电池模块用背板100可以具有包含以下层的堆叠结构：散热金属层10、形成在散热金属层10的上表面上的上防腐蚀层22、形成在散热金属层10的下表面上的下防腐蚀层24、形成在上防腐蚀层22上的表面层30、形成在下防腐蚀层24上的散热墨涂层40以及形成在散热墨涂层40上的聚酯膜层50。
聚酯膜层50是用于向散热墨涂层40提供耐划痕性并且由聚酯膜形成。聚酯膜可以由来自具有羧基基团的化合物和具有羟基基团的化合物进行聚合的基于聚酯的聚合物形成，尽管对此没有特别限制。聚酯膜可以选自不仅有利于耐划痕性而且有利于耐热性和机器强度等的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)膜。此外，尽管对此没有特别限制，聚酯膜层50的厚度可以为6μm至500μm、更具体为12μm至300μm。
图9示意性示出根据本公开内容的第八实施方案的太阳能电池模块用背板100的构造。
参照图9，根据本公开内容的第八实施方案的背板100可以还包括形成在聚酯膜层50上的氟涂层60。具体地，如图9所示，本公开内容的第八实施方案的背板100可以具有包含以下层的堆叠结构：散热金属层10、形成在散热金属层10的上表面上的上防腐蚀层22、形成在散热金属层10的下表面上的下防腐蚀层24、形成在上防腐蚀层22上的表面层30、形成在下防腐蚀层24上的散热墨涂层40、形成在散热墨涂层40上的聚酯膜层50以及形成在聚酯膜层50上的氟涂层60。
形成在聚酯膜层50上的氟涂层60是用于提高聚酯膜层50的耐候性。由于其与以上所给出的一样，所以省略关于其的详细描述。也就是说，因为根据本公开内容的第八实施方案的形成在聚酯膜层50上的氟涂层60(参见图9)与构成表面层30的氟涂层34(图4)在构造上相同，所以省略关于其的详细描述。
形成在聚酯膜层50的下表面上的氟涂层60可以通过在聚酯膜层50的下表面上涂覆包括氟树脂和溶剂的氟树脂组合物来形成。具体地，氟树脂可以在分子中包含氟和乙烯。例如，构成在聚酯膜层50的下表面上形成的氟涂层60的氟树脂可以为选自以下中的一种或更多种含有乙烯的氟树脂：聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基(PFA)树脂(其为四氟乙烯与全氟烷基乙烯基醚的共聚物)、四氟乙烯与六氟丙烯的共聚物、四氟乙烯与乙烯或丙烯的共聚物和聚氯三氟乙烯(PCTFE)等。
如果在聚酯膜层50上形成的氟涂层60包含如上所述的含有乙烯的氟树脂，则可以有利地提高与聚酯膜层50的粘附力。也就是说，如上所述，因为聚酯膜层50可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)膜形成，所以包含为构成聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)膜单体的乙烯的含有乙烯的氟树脂可以提高与聚酯膜层50的粘附力。
图10示意性示出根据本公开内容的第九实施方案的太阳能电池模块用背板100的构造。
参照图10，根据本公开内容的实施方案的背板100可以还包括在散热墨涂层40上形成的氟涂层60。就是说，氟涂层60可以在散热墨涂层40的下表面上形成。具体地，如图10所示，本公开内容的第九实施方案的背板100可以具有包含以下层的堆叠结构：散热金属层10、形成在散热金属层10的上表面上的上防腐蚀层22、形成在散热金属层10的下表面上的下防腐蚀层24、形成在上防腐蚀层22上的表面层30、形成在下防腐蚀层24上的散热墨涂层40以及形成在散热墨涂层40上的氟涂层60。
在散热墨涂层40上形成的氟涂层60是用于提高散热墨涂层40的耐划痕性和耐候性，并且由于其与以上所给出的一样，所以省略关于其的详细描述。
具体地，如图10所示，散热金属层10和散热墨涂层40的存在可以提供最大化的散热特性，氟涂层60的存在可以提供优异的耐候性等。此外，如图10所示，表面层30可以包括基于聚乙烯的膜层32或氟涂层34。如果表面层30包括氟涂层34，则图10中所示的堆叠结构包括在两个表面上的氟涂层34、60，这能够提供最大化的耐候性以及低成本。如果表面层30包括氟涂层34，则如上所述，还可以在氟涂层34的上表面上形成底漆层36以提供与充填板220更好的粘附力(参见图10)。
在另一个实施方案中，本公开内容提供了包括上述背板100的太阳能电池模块。图11和图12示出了根据本公开内容的实施方案的示例性太阳能电池模块。图11示出了使用图3的背板100的示例性太阳能电池模块。图12示出了使用图9的具有包括氟涂层34的表面层30的背板100的示例性太阳能电池模块。
参照图11至图12，根据本公开内容的实施方案的太阳能电池模块包括透明构件210、充填板220、太阳能电池C以及如上所述背板100。
透明构件210保护太阳能电池C的上侧。对于透明构件，可以使用在太阳能电池的保护和光入射方面具有优势的强化玻璃。充填板220是固定和填充多个电连接的太阳能电池C的部分。如图11和图12所示，其可以包括上充填板221和下充填板222。具体地，对于充填板220、221和222，可以使用乙烯乙酸乙烯酯(EVA)板。
如图11和图12所示，背板100与充填板220的下表面附接，具体地与下充填板222的下表面附接。背板100和下充填板222可以通过热结合或使用粘合剂进行接合。粘合剂没有特别限制。例如，可以使用选自基于丙烯酸的树脂、基于聚氨酯的树脂和基于环氧的树脂等中的一种或更多种粘合剂。具体地，背板100和下充填板222通过热接合进行接合。在这种情况下，背板100的表面层30与下充填板222附接。就是说，聚乙烯膜层32或氟涂层34与下充填板222附接。并且，在图5所示的背板100的情况下，底漆层36与下填充层222附接。
如上所述，根据本公开内容的示例性实施方案的背板包括具有导热性的散热金属层10，因而具有优异的散热特性。当背板还包括散热墨涂层40时，其还具有提高的散热特性以及耐久性。因此，能够有效地消散(释放)太阳能电池C中所生成的热，因而能够提高太阳能电池的发电(光转化效率)。
此外，根据本公开内容的实施方案，氟涂层34的存在确保了耐候性和低成本。也就是说，由于涂覆了廉价的液态氟树脂组合物替代使用昂贵的基于氟的膜1b(例如，PVDF)来形成氟涂层34、60和70，所以可以以较低成本提供具有可比较的耐候性的背板100。
此外，基于聚乙烯的膜层32和氟涂层34的存在提供了与太阳能电池模块的充填板220的优异的粘附力。当基于聚乙烯的膜层32包含白色无机材料(具体地，二氧化钛)时，还提高机械强度、太阳光反射能力等。另外，根据本公开内容的背板具有优异的防潮性(防止水蒸气渗透性能)。
在下文中，将通过实施例和比较例详细描述本公开内容。然而，下面的实施例仅用于说明目的，并且对本领域的普通技术人员来说显然本公开内容的范围不受实施例的限制。
[实施例1]
将10重量份的平均颗粒尺寸为3μm的二氧化钛(TiO2)与100重量份的聚乙烯(PE)混合。通过双轴向拉伸将混合物制备成150μm厚的白色PE膜(下文中，称作“W-PE膜”)。
在80μm厚的铝(Al)膜的两个表面上都形成防腐蚀层之后，使用基于丙烯酸类的粘合剂将以上所制备的W-PE膜(PE+TiO2)附接在其表面以制备具有W-PE膜/防腐蚀层/Al膜/防腐蚀层的堆叠结构的背板。通过用铬酸处理铝(Al)膜的两个表面至约1μm的厚度形成防腐蚀层。
[实施例2]
除了还形成氟涂层之外，以与实施例1相同的方式制备背板。
具体地，通过在无W-PE膜(PE+TiO2)附接的防腐蚀层上将氟树脂组合物凹版涂覆并且硬化至20μm的厚度来制备具有W-PE膜/防腐蚀层/Al膜/防腐蚀层/氟涂层的堆叠结构的背板，所述氟树脂组合物通过将PTFE和乙醇以1：1(重量比)混合来获得。
[实施例3]
除了还形成散热墨涂层之外，以与实施例1相同的方式制备背板。具体地，通过在防腐蚀层上将包含1：1重量比的丙烯酸树脂与石墨粉末的液体墨组合物凹版涂覆并且硬化至25μm的厚度来制备具有W-PE膜/防腐蚀层/Al膜/防腐蚀层/散热墨涂层的堆叠结构的背板。
[实施例4]
除了还形成氟涂层代替W-PE膜之外，以与实施例3相同的方式制备背板。具体地，通过在形成于Al膜上的防腐蚀层上将氟树脂组合物涂覆至15μm的厚度来制备具有氟涂层(PTFE)/防腐蚀层/Al膜/防腐蚀层/散热墨涂层的堆叠结构的背板，所述氟树脂组合物通过将PTEF和乙醇以1：1(重量比)混合来获得。
[比较例]
作为现有背板，通过将PVDF膜(厚度：30μm)附接在PET膜(厚度：250μm)的两个表面上来制备具有PVDF膜/PET膜/PVDF膜的堆叠结构的背板。
将实施例和比较例的样品经受耐久性、EVA粘附力、透湿性、散热特性以及发电(％)的评估。结果示出在[表1]中。
(1)耐候性
根据通常方法在恒定温度和湿度(80℃，80％RH)和3000小时的条件下使用利用氙弧的耐候性测试器(XenonWeather-Ometer,ATLASCi3000+)将耐候性评估为优异(◎)、良好(○)或者不合要求(△)。
(2)与EVA的粘附力
通过热接合将每个背板样品与EVA板附接。将背板样品切割成A4尺寸，将EVA板切割成比背板样品更小的尺寸。通过在150℃的对流烘箱中放置15分钟将背板样品和EVA板重叠并接合。在从烘箱取出并且冷却后，然后切割成15mm×15mm的尺寸，测量EVA板与背板之间的剥离强度(即，与EVA的粘合)。
(3)透湿性
使用切割机将每个背板样品切割成15mm×15mm的尺寸，以及测量透湿性。
(4)散热能力
将每个背板样品与配置有初始设置在100℃的热源(LED灯)的铝板附接，以及在1小时后测试温度。
(5)发电(％)
按照附接背板前的太阳能电池的发电为100％计，测试与背板附接的太阳能电池的发电。
[表1]
<物理特性测量结果>
如[表1]所示，根据本公开内容的实施例1至4的背板与比较例相比呈现出可比较的或更好的耐候性以及优异的与EVA的粘附力。具体地，使用W-PE膜(PE+TiO2)的实施例1至3呈现出非常优异的与EVA的粘附力。
此外，根据本公开内容的实施例1至4的背板与比较例相比呈现出优异的散热特性和发电。此外，可以看到的是，还形成有散热墨涂层的实施例3和4的实施例的背板呈现出更加提高的散热能力和发电。另外，可以看到的是，根据本公开内容的实施例1至4的背板与比较例相比呈现出具有低透湿性的优异的防潮性。
工业实用性
本公开内容涉及由于优异的散热特性可以提高太阳能电池的发电、可以以低成本供应并且具有优异的粘附力等的太阳能电池模块用背板以及包括该背板的太阳能电池模块。

Claims (22)

1.一种太阳能电池模块用背板，包括：
散热金属层；
形成在所述散热金属层的上表面上的上防腐蚀层；
形成在所述散热金属层的下表面上的下防腐蚀层；以及
形成在所述上防腐蚀层上并且与太阳能电池模块的充填板附接的表面层，
其中，所述下防腐蚀层和所述上防腐蚀层中的每一者通过涂覆一种或更多种防腐蚀剂来形成，所述防腐蚀剂选自基于磷酸的防腐蚀剂、基于铬的防腐蚀剂和含有硫醇(-SH)基团的基于烷基硫醇的化合物。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池模块用背板，其中所述散热金属层为包含选自以下中的一种或更多种金属的金属膜：铝(Al)、金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)、锡(Sn)、锌(Zn)、钨(W)以及铁(Fe)。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池模块用背板，其中所述表面层包括基于聚乙烯的膜层。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池模块用背板，其中所述基于聚乙烯的膜层包含白色无机材料。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池模块用背板，其中所述白色无机材料包括二氧化钛。
6.根据权利要求3所述的太阳能电池模块用背板，其中所述聚乙烯膜层包含白色无机材料并且厚度为50μm至300μm。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池模块用背板，其中所述背板还包括形成在所述下防腐蚀层上的氟涂层。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池模块用背板，其中所述氟涂层包含选自以下中的一种或更多种氟树脂：PVDF、PTFE、PFA、四氟乙烯与六氟丙烯的共聚物、四氟乙烯与乙烯或丙烯的共聚物、PCTFE以及PVF。
9.一种太阳能电池模块用背板，包括：
散热金属层；
形成在所述散热金属层的上表面上的上防腐蚀层；
形成在所述散热金属层的下表面上的下防腐蚀层；以及
形成在所述上防腐蚀层上并且与太阳能电池模块的充填板附接的表面层，
其中所述表面层包括氟涂层，
其中，所述下防腐蚀层和所述上防腐蚀层中的每一者通过涂覆一种或更多种防腐蚀剂来形成，所述防腐蚀剂选自基于磷酸的防腐蚀剂、基于铬的防腐蚀剂和含有硫醇(-SH)基团的基于烷基硫醇的化合物。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池模块用背板，其中所述氟涂层包含含有乙烯的氟树脂。
11.根据权利要求9所述的太阳能电池模块用背板，其中所述氟涂层的厚度为5μm至30μm。
12.根据权利要求9所述的太阳能电池模块用背板，其中所述表面层还包括形成在所述氟涂层上的底漆层。
13.一种太阳能电池模块用背板，包括：
散热金属层；
形成在所述散热金属层的上表面上的上防腐蚀层；
形成在所述散热金属层的下表面上的下防腐蚀层；
形成在所述下防腐蚀层上的散热墨涂层；以及
形成在所述上防腐蚀层上并且与太阳能电池模块的充填板附接的表面层，
其中，所述下防腐蚀层和所述上防腐蚀层中的每一者通过涂覆一种或更多种防腐蚀剂来形成，所述防腐蚀剂选自基于磷酸的防腐蚀剂、基于铬的防腐蚀剂和含有硫醇(-SH)基团的基于烷基硫醇的化合物。
14.根据权利要求13所述的太阳能电池模块用背板，其中所述散热墨涂层包含散热材料和粘合树脂。
15.根据权利要求14所述的太阳能电池模块用背板，其中按100重量份的所述粘合树脂计，所述散热墨涂层包含20重量份至300重量份的所述散热材料。
16.根据权利要求14所述的太阳能电池模块用背板，其中所述散热材料为选自碳材料和金属颗粒中的一种或更多种。
17.根据权利要求16所述的太阳能电池模块用背板，其中所述碳材料为选自石墨、石墨烯、碳纳米管以及碳纳米纤维中的一种或更多种。
18.根据权利要求16所述的太阳能电池模块用背板，其中所述金属颗粒为选自铝(Al)、金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)、锡(Sn)、锌(Zn)、钨(W)以及铁(Fe)中的一种或更多种。
19.根据权利要求13所述的太阳能电池模块用背板，其中所述背板还包括形成在所述散热墨涂层上的基于聚酯的膜层。
20.根据权利要求19所述的太阳能电池模块用背板，其中所述背板还包括形成在所述基于聚酯的膜层上的氟涂层。
21.根据权利要求13所述的太阳能电池模块用背板，其中所述背板还包括形成在所述散热墨涂层上的氟涂层。
22.一种太阳能电池模块，包括根据权利要求1至21中任一项所述的太阳能电池模块用背板。
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