CN104201226A - 一种散热太阳能电池背板 - Google Patents

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Abstract

一种散热型太阳能电池背板，由上至下包括粘结层、红外光反射层、绝缘层和耐候层。本发明通过增加红外光反射层，提高了背板对红外光的反射性能，改善了散热效率，降低了电池的工作温度，提高了电池的转换效率，同时，背板与EVA间的粘结性与持久性得到保证。

Description

一种散热太阳能电池背板
技术领域
本发明涉及一种晶硅太阳能电池背板，特别涉及一种晶硅太阳能电池用散热太阳能电池背板。
背景技术
太阳能电池组件主要包括背板、太阳能电池电路、封装胶膜和前板。
太阳能电池背板主要用于保护太阳能电池和封装胶膜免遭潮气和氧化。在组装太阳能电池板的过程中也利用背板作为防止划痕等的机械保护并起到绝缘作用。
太阳光是连续的光谱，通常情况下，到达地面的太阳能光谱（AM1.5）其能量约1000 W/m2，波长覆盖范围从200nm的紫外光到2500 nm的红外光为主。以硅的能隙为1.12 eV计算，晶体硅太阳能电池主要吸收利用400 -1100 nm左右的光。而对于波长低于400nm以下的高能光子，被太阳能电池吸收后，也只能产生一对电子-空穴对，其余能量转化热能；对于波长大于1100nm的红外光谱不会被电池片利用转换成电能，而是直接转化为热能。这两部分热能足以使太阳能电池内部温度快速上升。有资料报道，晶硅太阳能电池工作温度每升高1℃，则电池的转化效率降低0.4%-0.5%。因此，加强散热，降低太阳能电池工作温度，是提高太阳能电池工作效率的途径之一。
为了减少太阳能电池组件内部温度，目前通常采用在PET等基材一面或两面涂布高导热涂层，提高背板的导热系数，通过热传导的方式将电池的热量传递到环境中。但这种方法受限于PET基材的低导热系数，很难获得整体背板具有理想的导热系数，因此往往对于电池工作温度的降低效果也较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种散热太阳能电池背板，它封装效果优良、持久且散热性能优异的太阳能电池背板。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种散热太阳能电池背板，其结构由上至下为：粘结层、红外光反射层、绝缘层和耐候层。
上述散热太阳能电池背板，所述的红外光反射层厚度为10-50微米。
上述散热太阳能电池背板，所述的红外光反射层厚度为15-25微米。
上述散热太阳能电池背板，所述的粘结层厚度为1-10微米。
上述散热太阳能电池背板，所述的粘结层厚度为3-8微米。
上述散热太阳能电池背板，所述的粘结层在700-2500nm波段透光率大于等于80%。
上述散热太阳能电池背板，所述的粘结层在700-2500nm波段透光率大于等于90%。
上述散热太阳能电池背板，所述的红外光反射层中红外光反射颜料平均粒径为0.2-2.0微米。
本发明采用在绝缘层表面涂布红光反射层，在红外光反射层上涂布粘结层，在绝缘层的另一表面涂布耐候层而制成的背板，提高了背板对红外光的反射性能，降低了整体组件的热量吸收，进而降低电池的工作温度，提高了电池转换效率。
本发明将背板向阳面的红外光反射层与粘结层分开设置，在保证红外光反射效率、降低组件对热量吸收效果的同时，背板与EVA间的粘结性及持久性亦可得到保证。
附图说明
图1是本发明太阳能电池背板的结构示意图。
图中各标号表示为：1-红外光反射层、2-粘结层、3-绝缘层、4-耐候层。
具体实施方式
本发明在绝缘层表面涂布红光反射层，在红外光反射层上涂布粘结涂层，在绝缘层的另一表面涂布耐候层。其中所述的红外光反射层厚度为10-50微米；优选15-25微米。红外光反射层中红外光反射颜料粒径范围在0.2-2.0微米。粘结层厚度为1-10微米,优选3-8微米。粘结层在700-2500nm波段透光率大于等于80%，优选大于等于90%。
各部分的参数及性能如下：
红外光反射层
红外光反射层由红外光反射颜料、成膜树脂、固化剂、紫外光吸收剂、溶剂组成的涂布液涂布固化而成。红外光反射层厚度为10-50微米，优选15-25微米。本发明中所述红外光反射颜料平均粒径为0.2-2.0微米，平均粒径在0.2-2.0微米的所述红外光反射颜料提供最高的全太阳光波长的反射和近红外波长的反射。当该平均粒径大于2.0微米，所述红外光反射涂层的红外反射显著低于粒径0.2-2.0微米左右的红外光反射涂层。当反射粒径小于0.2微米时，明显的观察到相似的红外反射的减少。
粘结层
粘结层作为背板与EVA相结合的界面层，其与EVA粘结强度是组件可靠性以及组件寿命的有力保障。本发明中粘结涂层采用公知的聚酯或丙烯酸树脂的涂布液，涂布于上述红外光反射涂层上，经加热固化而成。
本发明中粘结涂层的厚度在1-10微米，优选3-8微米，粘结层在700-2500nm波段透光率大于等于80%，优选大于等于90%；粘结层厚度低于1微米时，涂层均一性难以控制，致使粘结层对EVA的粘结强度不能得到有效保证，如果粘结层厚度大于10微米，则红外光反射涂层所反射的红外光的透过率有所降低，背板对于组件的散热效果将会变差，且不利于成本的控制。粘结层光线透过率对红外光反射作用的发挥至关重要，只有通过粘结层达到红外光反射层的光线才能被有效反射掉，因此，为保证一定的红外光反射效果，粘结层700-2500nm波段透光率需要大于80%。
绝缘层
适用于本发明的太阳能电池背板的绝缘层为聚酯薄膜，选自聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯甲酸丁二醇酯（PBT）、聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）等组成的单层或多层薄膜。从热稳定性、电绝缘性、成本等综合评价，优选250微米厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜。
耐候层
本发明中，耐候层是聚氟乙烯树脂、聚偏氟乙烯树脂、聚四氟乙烯树脂、聚三氟氯乙烯树脂中的一种或几种的混合物涂布液经涂布固化成膜而得。耐候层因含有氟树脂，具有优异的耐候性，提高了太阳能电池背板的使用寿命。
太阳能电池组件热量主要来源太阳光照射，达到地球表面的太阳光中，约有5%的紫外光和42%的可见光以及53%的红外光。太阳主要利用红外光传递热量，波长范围从700-2500nm，能直接感温。在传到地球表面时，每平方公尺每小时能产生60万卡热量。
本发明中背板的红外光反射层是将组件接收到的红外线反射出去，进而达到隔热、降低组件工作温度的目的。
本发明专利中各涂层的涂布采用公知的涂布方式，这些涂布方法包括但不限于浸涂、辊涂、喷涂、微凹版等公知的涂布方式。
下面结合实施例对本发明做优选的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1 
红外反射层涂料制备：在装有搅拌装置的容器中加入100份丙烯酸树脂、5份醋酸乙酯，15份粒径0.7微米的红外光反射颜料二氧化钛、0.1份紫外光吸收剂CH-81（BASF），开动搅拌，搅拌60分钟，冷却至室温，后加入20份的六亚甲基二异氰酸酯三聚体制得涂布液，备用。
在250微米厚度半透PET（双面电晕处理）绝缘层表面用刮刀涂布的方式涂布上述涂布液，干燥固化，得到厚度为20um的红外光反射层；然后在红外光反射层上用凹版涂布方式涂布丙烯酸树脂的粘结层涂料，干燥固化后得到厚度为4微米、700-2500nm透光率为89%的粘结层；最后在PET的另一表面采用刮刀涂布方式涂布耐候层，得到太阳能电池背板，测试其性能。
实施例2 
红外反射层涂料制备：制备方法及所用各组分原材料同实施例1。
在250微米厚度半透PET（双面电晕处理）绝缘层表面用刮刀涂布的方式涂布上述涂布液，干燥固化，得到厚度为50um的红外光反射层；然后在红外光反射层上用凹版涂布方式涂布丙烯酸树脂的粘结层涂料，干燥固化后得到厚度为10微米、700-2500nm透光率为86%的粘结层；最后在PET的另一表面采用刮刀涂布方式涂布耐候层，得到太阳能电池背板，测试其性能。
实施例3 
红外反射层涂料制备：在装有搅拌装置的容器中加入100份丙烯酸树脂、5份醋酸乙酯，15份粒径0.2微米的红外光反射颜料二氧化钛、0.1份紫外光吸收剂CH-81（BASF），开动搅拌，搅拌60分钟，冷却至室温，后加入20份的六亚甲基二异氰酸酯三聚体制得涂布液，备用。
在250微米厚度半透PET（双面电晕处理）绝缘层表面用刮刀涂布的方式涂布上述涂布液，干燥固化，得到厚度为10um的红外光反射层；然后在红外光反射层上用凹版涂布方式涂布丙烯酸树脂的粘结层涂料，干燥固化后得到厚度为5微米、700-2500nm透光率为87%的粘结层；最后在PET的另一表面采用刮刀涂布方式涂布耐候层，得到太阳能电池背板，测试其性能。
实施例4
红外反射层涂料制备：在装有搅拌装置的容器中加入100份丙烯酸树脂、5份醋酸乙酯，15份粒径2.0微米的红外光反射颜料二氧化钛、0.1份紫外光吸收剂CH-81（BASF），开动搅拌，搅拌60分钟，冷却至室温，后加入20份的六亚甲基二异氰酸酯三聚体制得涂布液，备用；
在250微米厚度半透PET（双面电晕处理）绝缘层表面用刮刀涂布的方式涂布上述涂布液，干燥固化，得到厚度为20um的红外光反射层；然后在红外光反射层上用凹版涂布方式涂布丙烯酸树脂的粘结层涂料，干燥固化后得到厚度为1.0微米、700-2500nm透光率为90%的粘结层；最后在PET的另一表面采用刮刀涂布方式涂布耐候层，得到太阳能电池背板，测试其性能。
比较例1
去除实施例3中的红外光反射层，直接在250微米厚度半透PET（双面电晕处理）绝缘层表面用凹版涂布方式涂布丙烯酸树脂的粘结层涂料，干燥固化后得到厚度为5微米的粘结层；在PET的另一表面采用刮刀涂布方式涂布耐候层，得到太阳能电池背板，测试其性能。
比较例2
红外反射层涂料制备：在装有搅拌装置的容器中加入100份丙烯酸树脂、5份醋酸乙酯，15份粒径1.9微米的红外光反射颜料二氧化钛、0.1份紫外光吸收剂CH-81（BASF），开动搅拌，搅拌60分钟，冷却至室温，后加入20份的六亚甲基二异氰酸酯三聚体制得涂布液，备用。
在250微米厚度半透PET（双面电晕处理）绝缘层表面用刮刀涂布的方式涂布上述涂布液，干燥固化，得到厚度为9.8um的红外光反射层；然后在红外光反射层上用凹版涂布方式涂布聚酯树脂的粘结层涂料，干燥固化后得到厚度为11微米、700-2500nm透光率为79%的粘结层；最后在PET的另一表面采用刮刀涂布方式涂布耐候层，得到太阳能电池背板，测试其性能。
比较例3
红外反射层涂料制备：在装有搅拌装置的容器中加入100份丙烯酸树脂、5份醋酸乙酯，15份粒径1.9微米的红外光反射颜料二氧化钛、0.1份紫外光吸收剂CH-81（BASF），开动搅拌，搅拌60分钟，冷却至室温，后加入20份的六亚甲基二异氰酸酯三聚体制得涂布液，备用。
在250微米厚度半透PET（双面电晕处理）绝缘层表面用刮刀涂布的方式涂布上述涂布液，干燥固化，得到厚度为51um的红外光反射层；然后在红外光反射层上用凹版涂布方式涂布聚酯树脂的粘结层涂料，干燥固化后得到厚度为1.0微米、700-2500nm透光率为85%的粘结层；最后在PET的另一表面采用刮刀涂布方式涂布耐候层，得到太阳能电池背板，测试其性能。
性能评价：
1、背板粘结面近红外反射率的测试：
采用带积分球附件的UV-3600紫外、可见、近红外分光光度计（Shimadzu）测试背板粘结面的反射率，并将700-2500nm波长范围内的反射率积分，得到背板粘结面近红外反射率，以%表示。
2、组件散热性能的测试：
先将各实施例制得的背板，按照太阳能电池组件制作程序，制成1×1m规格的太阳能电池组件，按照IEC 61215标准方法，测试一定辐照度下的组件工作温度。
3、组件输出功率的测试：
太阳能电池的输出功率由SPIRE太阳能电池组件测试仪4600SLP测试。

Claims (8)

1.一种散热太阳能电池背板，其特征在于，所述背板的结构由上至下为：粘结层、红外光反射层、绝缘层和耐候层。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述红外光反射层厚度为10-50微米。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述红外光反射层厚度为15-25微米。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述粘结层厚度为1-10微米。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述粘结层厚度为3-8微米。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述粘结层在700-2500nm波段透光率大于等于80%。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池背板，所述的粘结层在700-2500nm波段透光率大于等于90%。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池背板，所述的红外光反射层中红外光反射颜料平均粒径为0.2-2.0微米。
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