CN105074939A - 用于光伏应用的多层层合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于光伏设备的多层层合物，包括阻挡聚合物层。该阻挡聚合物层包括设置在聚酯层上的含氟聚合物层。将聚合物支撑层设置在该阻挡聚合物层的聚酯层上，将导电层设置在该聚合物支撑层上。该导电层包括设置在铝层上的铜层。

Description

用于光伏应用的多层层合物
技术领域
本公开一般涉及多层层合物以及由其形成的光伏设备。
背景技术
随着世界各地经济的发展，对能源的需求不断增加。其结果是传统化石燃料能源的价格不断上涨。然而，化石燃料源的增加的使用具有例如有害的环境影响和供给上的理论极限的缺点。
各国政府和能源行业的目光正投向替代能源以满足未来的供给要求。但是，与传统的化石燃料源相比，替代能源具有更高的每千瓦小时的成本。这样的替代能源中的一种是太阳能。在典型的太阳能发电系统中，光伏设备吸收太阳光以产生电能。典型的光伏设备包括夹持在聚合物层合物的背板等与玻璃之间的光伏电池，其被密封并一起保持在框架结构中。随着光伏电池的功率输出增加，光伏设备的背板变成结构体的一个重要部分。特别是，背板不仅可用于长期(即，长达几十年)承受环境力，而且构造为提高光伏设备的效率。
因此，需要改进的光伏设备。
发明内容
在一个实施例中，用于光伏设备的多层层合物包括：阻挡聚合物层，该阻挡聚合物层包括设置在聚酯层上的含氟聚合物层；聚合物支撑层，该聚合物支撑层设置在该阻挡聚合物层的聚酯层上；以及导电层，该导电层包括设置在铝层上的铜层，该铝层设置在聚合物支撑层上。
在另一实施例中，提供了一种制造用于光伏设备的多层层合物的方法。该方法包括：提供阻挡聚合物层，该阻挡聚合物层包括设置在聚酯层上的含氟聚合物层；在聚合物支撑层上设置导电层，该导电层包括设置在铝层上的铜层；以及在该阻挡聚合物层的聚酯层上设置聚合物支撑层。
在又一实施例中，提供光伏设备。该光伏设备包括多层层合物背板，所述多层层合物背板包括：阻挡聚合物层，该阻挡聚合物层包括设置在聚酯层上的含氟聚合物层；聚合物支撑层，该聚合物支撑层设置在该阻挡聚合物层的聚酯层上；以及导电层，该导电层包括设置在铝层上的铜层，该铝层设置在聚合物支撑层上。
附图说明
通过参照附图，使得本公开可更好地得以理解，且使得本公开的许多特征和优点对于本领域技术人员而言显而易见。
图1包括多层层合物的示意图。
图2包括光伏设备的示意图。
不同图中的相同附图标记的使用表示类似或相同的项目。
具体实施方式
提供结合附图的如下描述以协助理解本文公开的教导。如下讨论将集中于教导的具体实施和实施例。提供该焦点以协助描述教导，且该焦点不应被解释为对教导的范围或适用性的限制。然而，其他教导当然可在本申请中使用。
在一个实施例中，提供用于光伏设备的多层层合物。该多层层合物包括：阻挡聚合物层；设置在该阻挡聚合物层上的聚合物支撑层；以及导电层，该导电层包括设置在铝层上的铜层，该铝层设置在聚合物支撑层上。通常在光伏设备内提供该多层层合物，例如，作为光伏设备的背板。该多层层合物提供了改进的结构，且用于制造多层层合物的方法提高了效率并降低了所得光伏设备的成本。
在本文所述的实施例中，光伏设备包括至少两个主表面。术语“前表面”是指接收更大比例的直射太阳光的光伏设备的表面。在实施例中，前表面是将太阳光转化为电的光伏设备的活性侧。然而，在一些实施例中，可将光伏设备构造成使得所述设备的两个表面都是活性的。例如，前表面可将直射太阳光转化为电，而背表面可将经反射的太阳光转化为电。本文所描述的实施例可包括这样的光伏构造或其它类似的光伏构造。术语“在...上”、“上覆”、“在...下”、或“下衬”指层、膜或层合物相对于相邻结构的主表面的设置，其中“在...上”或“上覆”意指该层、膜或层合物相对更接近光伏设备的外表面，而“在...下”或“下衬”意指该层、膜或层合物相对更远离光伏设备的外表面。在本文中，术语“上”、“在...上”、“上覆”、“在...下”和“下衬”可允许包括在表面和所述结构之间的中间结构。
如图1中所示，多层层合物100包括阻挡聚合物层102。在多层层合物100中进一步包括设置在阻挡聚合物层102上的聚合物支撑层104。导电层106配有无机层以从光伏电池抽出电流并在一个实施例中将电流输送至可用能量。例如，无机层可包括金属、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物或它们的组合。在一个实例中，金属可包括铝、铜、银、金、钛、锡、锌、铋、镍、钒或它们的组合。示例性的金属氧化物可包括氧化铝、二氧化硅、氧化锡、氧化锌或它们的组合。示例性的金属氮化物可包括氮化铝、氮化钛、氮化硅、氮化锌或它们的组合。示例性的碳化物可包括碳化硅、碳化铝、碳化钛或它们的组合。
在一个实施例中，根据材料的导电性和成本来选择导电层的厚度和材料选项。例如，由于其导电性铜是一种理想的材料。然而，铜的高成本不利于光伏模块的大规模生产。铝比铜便宜，但铝比铜导电性小。此外，铝的氧化进一步降低其导电性。常规的导电背板通常包括单个无机层。在本发明的实施例中，可将材料的组合用于导电层106。在一个特定实施例中，可使用铝和铜的组合。对于相同的导电性，铝和铜的组合比单层铜便宜。此外，设置在铝层110上的铜层108防止铝层110的氧化。在一个实施例中，可预期这些层的任何设置。在一个实施例中，导电层106包括直接设置在铝层110上的铜层108，铝层110设置在聚合物支撑层104上。在一个示例性实施例中，铝层110为铝箔。在一个特定实施例中，铝层110和铜层108中的每一个具有提供有效的导电表面以及有成本效率的产品的厚度，其中产品成本可降低超过10％。例如，铝层110的厚度为约4微米至约100微米，如约25微米至约100微米。在一个实施例中，铜层108的厚度为约10纳米至约300纳米。
尽管未示出，可预期任何其他层包括在导电层106中。预期任意设置任意另外的层。例如，可以在铝层110的表面设置另外的金属层。在一个实施例中，铝层110被夹在铜层108和另外的金属层之间，所述另外的金属层例如另外的铜层。在另一实施例中，另外的层可包括抗氧化层或抗氧化材料。“抗氧化层”降低它被置于其上的层的氧化速率。例如，铜层108可以被夹在铝层110和抗氧化层之间。在一个实施例中，另外的层可为预期的任意抗氧化材料，如无机层、有机层或它们的组合。例如，抗氧化层可包括无机层，例如，锡、银、镍、钒、铋或它们的组合。在一个实施例中，抗氧化层可以是有机层，例如三唑，如苯并三唑。在一个实施例中，将抗氧化层设置在暴露于氧化条件的层的表面上。在一个实施例中，将抗氧化层设置在导电层上，所述导电层设置为离聚合物支撑层104的表面最远。在一个特定实施例中，可将抗氧化层设置在铜层108上。预期任意厚度的抗氧化层。在一个实施例中，抗氧化层的厚度为约1纳米至约50纳米，如约1纳米至约25纳米。
在一个实施例中，将导电层106设置在聚合物支撑层104上。在一个特定实施例中，聚合物支撑层104为导电层106提供结构完整性。在一个特定实施例中，在导电层106的加工和形成过程中，聚合物支撑层104为导电层106提供结构。在一个更特定的实施例中，聚合物支撑层104具有对于导电层106的有效加工(如铜层108在铝层110上的沉积过程)理想的厚度。例如，聚合物支撑层的厚度为约10微米至约325微米，如约10微米至约75微米。在一个实施例中，聚合物支撑层104特别地用于在已将导电层106设置于其上之后的后加工过程中支撑导电层106，所述后加工过程例如用于图案化、模切、剥离、真空处理或它们的组合。
聚合物支撑层104可为预期用于光伏应用的任何聚合物，即，在多个电循环和温度循环过程中能够维持其结构而不降解的聚合物，其中该温度循环的温度极限为-30℃至+65℃。在一个特定实施例中，选择聚合物支撑层104以提供绝缘性能以及阻挡性能。例如，任何合理的聚合物可用作聚合物支撑层104以充当屏障以阻碍水蒸汽透过、腐蚀性气体扩散、UV光透射或它们的任意组合。
可用作聚合物支撑层104的特别的材料帮助保护光伏设备，并包括例如用作密封剂的材料。密封剂可包括天然或合成的聚合物，包括聚乙烯(包括线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯等)，聚丙烯，尼龙(聚酰胺)，EPDM，聚酯，聚碳酸酯，乙烯-丙烯弹性体共聚物，乙烯或丙烯与丙烯酸或甲基丙烯酸的共聚物，丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯，乙烯-丙烯共聚物，聚α烯烃熔体粘合剂，包括例如，乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、乙烯-丙烯酸丁酯(EBA)、乙烯-丙烯酸甲酯(EMA)；离聚物(酸官能化的聚烯烃，通常中和为金属盐)，酸官能化的聚烯烃，聚氨酯，包括例如，热塑性聚氨酯(TPU)，烯烃弹性体，烯烃嵌段共聚物，热塑性硅酮，聚乙烯醇缩丁醛，含氟聚合物，如四氟乙烯、六氟丙烯与偏二氟乙烯的三元共聚物；或它们的任意组合。
用于聚合物支撑层104的示例性聚合物包括聚酯、聚碳酸酯或它们的任意组合。示例性聚酯可包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，例如可以以商品名如Skyrol、Melinex、或Mylar获得的那些，或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。在另一实例中，聚酯包括液晶聚合物。示例性的液晶聚合物包括芳族聚酯聚合物，如可以以商品名(阿莫科公司(Amoco))、(赫斯特塞拉尼斯公司(HoechstCelanese))、SUMIKOSUPERTM或EKONOLTM(住友化学公司(SumitomoChemical))、DuPontHXTM或DuPontZENITETM(杜邦公司(E.I.DuPontdeNemours))、RODRUNTM(尤尼吉可公司(Unitika))、GRANLARTM(格朗蒙公司(Grandmont))获得的那些或它们的任意组合。优选的液晶聚合物包括热致型(可熔体加工的)液晶聚合物，其中受限的微层结晶度可为特别有利的。尽管未示出，但在一个实施例中，多层层合物100不包含聚合物支撑层104。例如，可将导电层106设置在阻挡聚合物层102上，而无任何介于其间的聚合物支撑层104。
在多层层合物100中还包括阻挡聚合物层102。阻挡聚合物层102通常为设备如光伏电池提供密封和防护性能，以免受外部环境的影响。例如，提供阻挡聚合物层102以抑制水蒸汽转移、腐蚀性气体转移如氧转移、UV光透射或它们的组合。例如，阻挡聚合物层102可具有不大于0.8g/m2·天的水蒸气传输速率，如不大于0.4g/m2·天或甚至不大于0.2g/m2·天的水蒸气传输速率。
在一个实施例中，阻挡聚合物层102可为如上所述的用于聚合物支撑层104的任意聚合物。例如，阻挡聚合物层102可包括任意如上所述的密封剂材料。可以预期任何数目的层用于阻挡聚合物层102。在一个特定实施例中，阻挡聚合物层102为多层膜。例如，阻挡聚合物层102具有聚酯层112和含氟聚合物层114。在一个特定实施例中，聚酯层112为聚对苯二甲酸乙二醇酯。在一个实施例中，聚酯层的厚度为约12微米至约325微米，如约12微米至约275微米的厚度。当阻挡聚合物层102为多层膜时，预期用于阻挡聚合物层102的一个或多个层的任意设置。
在一个特定实例中，含氟聚合物层114形成阻挡聚合物层102的外表面116。例如，含氟聚合物层114提供接触外部环境的外表面116。示例性的含氟聚合物包括聚偏二氟乙烯(PVDF)，聚氟乙烯(PVF)，聚四氟乙烯(PTFE)，四氟乙烯与全氟甲基乙烯基醚的共聚物(PFA)，乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)，聚氯三氟乙烯(PCTFE)，乙烯-氯三氟乙烯共聚物(ECTFE)，氟化乙烯-丙烯共聚物(FEP)，乙烯与氟化乙烯-丙烯的共聚物(EFEP)，四氟乙烯、六氟丙烯与偏二氟乙烯的三元共聚物(THV)，四氟乙烯、六氟丙烯与乙烯的三元共聚物(HTE)或它们的任意组合。在一个实施例中，含氟聚合物可包括任何合理的官能团，以促进用于形成含氟聚合物的任何单体的交联。在一个特定实例中，含氟聚合物层114包括至少70％的含氟聚合物，例如至少85％的含氟聚合物、至少95％的含氟聚合物、至少98％的含氟聚合物或基本由含氟聚合物组成。在一个特定实例中，含氟聚合物层114包括乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)。在另一实例中，含氟聚合物层114包括氟化乙烯-丙烯共聚物(FEP)。在另一个实例中，含氟聚合物层114包括聚氟乙烯(PVF)。含氟聚合物层114既具有期望的耐化学性又具有耐候性以暴露于外部环境。在一个实施例中，含氟聚合物层的厚度为约1微米至约50微米，如约1微米至约30微米。尽管未示出，但阻挡层102可进一步包括金属层作为多层层合物100的外表面，其间可设置有含氟聚合物层114或不设置含氟聚合物层114。例如，预期金属层如铝箔层，并且特别地，厚度为约6微米至约75微米，如厚度为约6微米至约50微米。
在多层层合物100内可以进一步预期任何合理的层。示例性的层包括粘合剂层、增强层或它们的任意组合。其它层可包括赋予对紫外线和可见光的不透过性、赋予颜色、赋予改进的介电电阻或它们的任意组合的层。增强层可以包括增强件，如纤维增强件。可以预期任何增强件材料，如聚合物、玻璃、金属或它们的组合。纤维增强件可以是织造纤维增强件或非织造纤维增强件。在一个实例中，增强件为织造纤维增强件，如玻璃织物或稀松布。增强层可为单独的层或包含在一个层内，以为最终的多层层合物100提供增强性能。
在一个实施例中，可以预期粘合剂层以提高相邻层之间的粘附性。例如，粘合剂层可设置在含氟聚合物层114和阻挡层102的聚酯层112之间。在一个实施例中，粘合剂层可设置在聚合物支撑层104和阻挡层102之间，例如在聚合物支撑层104和聚酯层112之间。在一个实施例中，粘合剂层可设置在聚合物支撑层104和导电层106之间。特别地，粘合剂层可设置在聚合物支撑层104和铝层110之间。
示例性的粘合剂包括聚氨酯、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、聚酯、氰基丙烯酸酯、环氧树脂、酚醛树脂、烯烃、热熔粘合剂、离聚物、硅酮、丙烯酸、它们的共聚物、或它们的组合。可选择地，粘合剂可由密封剂形成，例如如上所述的密封剂。在一个特定实例中，粘合剂包括聚氨酯，如脂族聚氨酯。在另一实例中，粘合剂包括乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)。在一个实例中，粘合剂为光学透明的粘合剂(OCA)。光学透明的粘合剂对于光透射是特别有利的。OCA具有至少99％的内部透射比和小于1％的雾度。内部透射比根据ASTME284中记载的内部透射比的定义计算。雾度根据ASTMD1003-92测量。
可以预期形成多层层合物100的任何方法。在一个实施例中，该方法包括：提供阻挡聚合物层102，该阻挡聚合物层102包括设置在聚酯层112上的含氟聚合物层114；在聚合物支撑层104上设置导电层106，该导电层106包括设置在铝层110上的铜层108；以及在该阻挡聚合物层102的聚酯层112上设置聚合物支撑层104。
在一个实施例中，通过任何合理的方法将含氟聚合物层114设置在聚酯层112上。例如，该方法取决于所希望的厚度和所选择的含氟聚合物。在一个实施例中，将含氟聚合物层114涂布或层压在聚酯层112上。在一个特定实施例中，将含氟聚合物层114涂布在聚酯层112上。预期任何涂布方法，例如丝网印刷、辊涂、棒涂、喷涂、浸涂、凹版涂布等或它们的任意组合。涂布之后，含氟聚合物层114可以在任何温度下固化，这取决于所选择的含氟聚合物。
在一个实施例中，阻挡聚合物层102可被热稳定化。本文中所用的“热稳定化”是指加热阻挡聚合物层102以在最大使用温度下加热聚酯层112从而既松弛又收缩聚酯层112的方法。在一个实施例中，热稳定化包括在一定温度下加热阻挡聚合物层至比阻挡层内的聚合物层的玻璃化转变温度低不小于约40℃的温度。热稳定化过程中的加热可还包括固化设置在聚酯层112上的含氟聚合物的涂层。在一个实施例中，将阻挡聚合物层102在使得聚酯层112不机械地劣化(即，不损失尺寸稳定性)的温度下加热。在一个特定实施例中，将阻挡聚合物层102加热到至少约100℃，例如约100℃至约190℃的温度。在一个实施例中，“热稳定化”进一步包括，在阻挡聚合物层102的加热和冷却的过程中，维持在阻挡聚合物层102上的低张力。本文中所用的“低张力”是指小于约10.0磅(1bs.)/直线英尺的张力，如小于约7.5lbs/直线英尺、如小于约5.0lbs/直线英尺、如小于约2.5lbs/直线英尺或甚至小于约1.0lbs/直线英尺的张力。预期任何加热的方法，加热通常可在烘箱如气浮烘箱、加热的辊隙、辊或它们的组合中发生。在一个实施例中，阻挡聚合物层102被冷却到环境温度(约30℃)。已被热稳定化的阻挡聚合物层102在纵向和横向上的净收缩小于约2.0％，如小于约1.0％，如小于约0.5％，或甚至小于约0.2％。本文中所用的“纵向”是指平行于阻挡聚合物层102的长轴(即长度)的方向，本文中所用的“横向”是指平行于阻挡聚合物层102的宽度的方向。在一个特定实施例中，对于热稳定化的阻挡聚合物层102，净收缩(即，高度和长度的物理尺寸)在多层层合物100的任何剩余的加工过程中和光伏设备的生产过程中将不会改变。通过将热稳定化的阻挡聚合物层102的样品暴露于150℃的温度经历30分钟的时间，测量暴露之前和之后的样品的尺寸，并测定在暴露之前和之后样品的总收缩来测定净收缩。因此，与未经热稳定化的阻挡聚合物层102相比，该阻挡聚合物层102的尺寸稳定性得到改进。有利地，通过将固化含氟聚合物层114与加热聚酯层112组合为单个过程，加工多层层合物100和光伏设备的效率得以提高。最终，通过减少加工条件的数目，多层层合物100和光伏设备的加工成本也得以降低。
在一个生产多层层合物100的实施例中，导电层106可设置在聚合物支撑层104上。在一个实施例中，导电层106为如上所述的任意无机层。在一个特定实施例中，导电层106至少包括铝层110。在一个实施例中，将铝层110设置为连续的层。在一个更特定的实施例中，导电层106为具有设置于其上的铜层108的铝层110。在一个实施例中，铜层108作为连续层设置。预期在聚合物支撑层104上设置导电层106的任何方法。例如，使用粘合剂(未示出)将铝层110设置在聚合物支撑层104上。在一个实施例中，粘合剂可为在聚合物支撑层104上的连续的层或非连续的层。在一个特定实施例中，可以图案的形式将粘合剂设置在聚合物支撑层104上。取决于所选的材料，可预期设置粘合剂的任何方法。例如，可层合或涂布粘合剂。
可处理铝层110以防止铝的氧化。铝层110的处理可在设置于聚合物支撑层104上之前、设置于聚合物支撑层104上之后或其任意组合。预期任何另外的层，例如导电层、抗氧化层、处理或其组合。例如，铜层108的存在防止铝层110的氧化。在一个实施例中，可通过任意合理的方法将铜层108设置在铝层110上。例如，施用铜层和/或另一层可包括抗氧化处理，所述抗氧化处理通过一个或多个各种薄膜无机层沉积进行，所述沉积例如化学气相沉积(CVD)、等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)、或物理气相沉积如溅射或蒸发沉积、或它们的组合。在一个实施例中，通过经由气相沉积过程在铝层110上涂布一层铜而提供铜层，所述气相沉积过程如溅射、蒸发、电解电镀、等离子体喷射沉积或它们的组合。在另一实施例中，通过超声粘结工艺将铜层108设置在铝层110上。
在一个实施例中，在沉积任何另外的层之前，可预处理铝层110的表面以除去任何污染物、氧化铝和类似物。预期任意的预处理。预处理可包括，例如，在气氛如氩气、氢气、氯气或它们的任意组合中进行的等离子体处理。
在一个特定实施例中，可在导电层106上沉积任何数目的抗氧化层。例如，可在铝层110上沉积铜层108，后续任意数目的无机层、有机层或它们的组合。此外，可以通过任意预期的方法沉积抗氧化层。
在一个特定实施例中，聚合物支撑层的厚度为在其上设置导电层106提供了理想的基材。例如，聚合物支撑层104的厚度为使用气相沉积过程提供了理想的基材。在一个实例中，厚度为约10微米至约75微米的聚合物支撑层在气相沉积过程中增加了每批次的生产量，从而与厚度大于所述的范围的聚合物支撑层104相比，提供提高的加工效率和更低的加工成本。在一个特定实施例中，溅射过程在封闭的真空室中以分批法完成，具有有限的体积。基材的厚度决定了每批次能够处理的辊的线性长度。将待溅射的层合物的厚度从300微米降低到100微米的厚度，可每批次增加超过50％的生产量。在一个实施例中，与厚度大于所述的范围的聚合物支撑层相比，使用厚度为约10微米至约75微米的聚合物支撑层104，每批次的气相沉积过程的效率增加至少约20％，例如至少约30％，例如至少约40％，或甚至大于约50％。
在一个实施例中，将聚合物支撑层104和阻挡聚合物层102设置并粘合在一起，以形成多层层合物100。在一个实施例中，可通过任何方法将聚合物支撑层104和阻挡聚合物层102设置并粘合在一起。例如，可通过任何手段，例如粘合剂粘结、共挤出、热粘结、超声粘结或它们的组合，将聚合物支撑层104设置在阻挡聚合物层102的聚酯层112上。在一个特定实施例中，粘合剂粘结可使用任何粘合剂层(未示出)，如上所述。在一个更特定实施例中，可通过取决于所选择的粘合剂材料的任何方法施用粘合剂层。例如，可涂布或层合粘合剂。可预期粘合剂层的任何厚度，其中粘合剂层为连续的、非连续的、图案化的或它们的组合。
如在图2中所见的，多层层合物100可与光伏设备200一起使用。光伏设备200包括光伏部件202。该部件202包括前表面204和背表面206。前表面204包括元件以接收太阳光并将太阳光转化为电流。在一个特定实例中，背表面206可以定义为前表面204的元件的支撑。多层层合物背板100可设置在背表面206上。多层层合物背板100可形成暴露于外部环境的光伏设备200的背侧外表面208。特别地，将多层层合物背板100的导电层106设置为贴靠背表面206，多层层合物背板100的含氟聚合物层114与外部环境接触。多层层合物背板100不仅提供密封表面以保护光伏部件202，而且提供材料源以传导电流远离光伏部件202。
可在前表面204上保护层210。保护层210可形成被配置为接收光(如太阳光)的外表面212，将通过光伏部件202将所述光转化为能量。在一个特定实例中，保护层210可为玻璃、聚合物材料或它们的组合。在一个实施例中，保护层210为玻璃。在一个实施例中，保护层210可包括多层膜，所述多层膜包括形成外表面的含氟聚合物层、位于含氟聚合物层下方的粘合剂层、位于粘合剂层下方的功能部分或它们的组合。例如，该功能部分可充当屏障以阻碍水蒸汽透过、腐蚀性气体扩散或它们的组合。
可形成保护层210的外表面的含氟聚合物层包括所述的用于多层层合物100的任意含氟聚合物。此外，保护层210可包括粘合剂层以粘附任意相邻层。粘合剂层可以包括如上所述的任意粘合剂。保护层210还可包括单个或多个功能层。在一个实例中，单个或多个功能层形成包括至少一个阻挡层的功能部分，以抑制水蒸汽转移、腐蚀性气体转移如氧转移或它们的组合。在一个特定实例中，保护层210可以包括单个或多个功能层，所述单个或多个功能层可以包括如上所述的阻挡聚合物，例如聚酯、聚碳酸酯或它们的任意组合。当多个层被用于保护层210时，根据所需的最终性质预期所述保护层210的每个层的任意厚度。
可将一个或多个中间层214设置在保护层210和光伏部件202的前表面204之间。在一个实例中，一个或多个中间层214可以包括如上述的用于多层层合物的密封剂。这些材料包括，例如，天然或合成的聚合物，包括聚乙烯(包括线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯等)，聚丙烯，尼龙(聚酰胺)，EPDM，聚酯，聚碳酸酯，乙烯-丙烯弹性体共聚物，乙烯或丙烯与丙烯酸或甲基丙烯酸的共聚物，丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯，乙烯-丙烯共聚物，聚α烯烃熔体粘合剂，包括例如，乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、乙烯-丙烯酸丁酯(EBA)、乙烯-丙烯酸甲酯(EMA)；离聚物(酸官能化的聚烯烃，通常中和为金属盐)，酸官能化的聚烯烃，聚氨酯，包括例如，热塑性聚氨酯(TPU)，烯烃弹性体，烯烃嵌段共聚物，热塑性硅酮，聚乙烯醇缩丁醛，含氟聚合物，如四氟乙烯、六氟丙烯与偏二氟乙烯的三元共聚物；或它们的任意组合。在一个实施例中，密封剂为乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)。如所示的，可将密封剂的中间层214设置在保护层210和光伏部件202之间。任选地，密封剂的中间层214可形成保护层210的一部分。
在光伏设备200内可以进一步预期任何合理的层。示例性的层包括粘合剂层、增强层或它们的任意组合。其它层可包括赋予对紫外线和可见光的不透过性、赋予颜色、赋予改进的介电电阻或它们的组合的层。增强层可以包括增强件，如纤维增强件。可以预期任何增强件材料，如聚合物、玻璃、金属或它们的组合。纤维增强件可以是织造纤维增强件或非织造纤维增强件。在一个实例中，增强件为织造纤维增强件，如玻璃织物或稀松布。增强层可为单独的层或包含在一个层内，以为最终的光伏设备200提供增强性能。此外，光伏设备200内包含的层中的任一个可包括任意预期的添加剂，如阻燃剂、抗氧化剂、清除剂如干燥剂或吸气剂或其它添加剂。
为了太阳光至光伏部件202的前表面204的最大透射，保护层210和中间层214可以具有穿过保护层210和中间层214的至少85％的可见光透射率。例如，可见光透射率可为至少90％，例如至少92％。将可见光透射率定义为对于400纳米至750纳米之间的波长的光透射率。可见光透射包括波长在400纳米至750纳米范围内的电磁辐射。在另一实例中，保护层210和中间层214具有理想的耐久性。例如，保护层210和中间层214具有所需的Δ-b指数，其定义为在使用以下实例中的方法暴露于UVA辐射或UVB辐射指定的时间之后，L*a*b*标度(CIE1976)中b*的变化。
可通过预期的任何方法将保护层210和中间层214设置在光伏部件202上以形成光伏设备200。此外，可通过预期的任何方法将光伏部件202设置在多层层合物100上。光伏设备200还可以包括导电互连，如金属互连和/或半导体互连(未示出)。该设备通常被一起保持在框架结构中。所得框架结构可用于将光伏设备200施用在建筑物的外部，作为外墙、屋顶、板壁等的一部分。
有利地，与传统背板相比多层层合物提供了改进的结构。此外，改进了制造多层层合物的方法。例如，热稳定化提供了用于固化含氟聚合物层和加热阻挡聚合物层两者的一步法，以提高该方法的效率和减少净收缩。为了比较，未经热稳定化的阻挡聚合物层通常具有大于1.0％的净收缩。使用热稳定化的阻挡聚合物层，净收缩合意地得以改进。相应地，具有热稳定化的阻挡聚合物层的最终多层层合物的尺寸稳定性得以改进。
此外，常规的背板通常具有铝或铜的单层。这两种组分中没有一种单独是既经济高效又有效导电的。然而，已发现铜层和铝层的组合是既经济高效又有效导电的。铝的导电率为铜的导电率的66％，但铝的成本低于铜的成本的33％。另外，当加工导电层的铜层时，使用聚合物支撑层提高了在铝层上的铜层的沉积过程的效率，从而降低了材料成本、降低了沉积成本并减少了生产时间。
尽管示出和描述为与光伏设备一起使用，多层层合物也可以与任何其他材料、设备、框架设备等一起使用，这是可预期的。例如，多层层合物可用于建筑物或构筑物的应用。在一个实施例中，多层层合物也可以与可能暴露于环境条件的电子设备、中空玻璃组件等一起使用。在一个实施例中，进一步的应用包括天线、电路、EMF屏蔽等等。
实施例可根据如下所列的项目中的任意一个或多个。一组项目如下：
项目1.一种用于光伏设备的多层层合物，该多层层合物包括：阻挡聚合物层，该阻挡聚合物层包括设置在聚酯层上的含氟聚合物层；聚合物支撑层，该聚合物支撑层设置在该阻挡聚合物层的聚酯层上；以及导电层，该导电层包括设置在铝层上的铜层，该铝层设置在聚合物支撑层上。
项目2.一种制备用于光伏设备的多层层合物的方法，该方法包括：提供阻挡聚合物层，该阻挡聚合物层包括设置在聚酯层上的含氟聚合物层；在聚合物支撑层上设置导电层，该导电层包括设置在铝层上的铜层；以及在该阻挡聚合物层的聚酯层上设置聚合物支撑层。
项目3.一种包括多层层合物背板的光伏设备，该多层层合物背板包括：阻挡聚合物层，该阻挡聚合物层包括设置在聚酯层上的含氟聚合物层；聚合物支撑层，该聚合物支撑层设置在该阻挡聚合物层的聚酯层上；以及导电层，该导电层包括设置在铝层上的铜层，该铝层设置在聚合物支撑层上。
项目4.根据任一前述项目所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中含氟聚合物选自聚氟乙烯(PVF)，聚四氟乙烯(PTFE)，全氟烷基乙烯基醚(PFA或MFA)，氟化乙烯-丙烯共聚物(FEP)，乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)，聚偏二氟乙烯(PVDF)，聚氯三氟乙烯(PCTFE)，TFE与VF2或HFP的共聚物，乙烯-氯三氟乙烯共聚物(ECTFE)，乙烯与氟化乙烯-丙烯的共聚物(EFEP)，四氟乙烯、六氟丙烯与偏二氟乙烯的三元共聚物(THV)，四氟乙烯、六氟丙烯与乙烯的三元共聚物(HTE)，和它们的组合。
项目5.根据任一前述项目所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中含氟聚合物的厚度为约1微米至约50微米，如约1微米至约30微米。
项目6.根据任一前述项目所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中阻挡聚合物层的聚酯层为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
项目7.根据任一前述项目所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中阻挡聚合物层的聚酯层的厚度为约12微米至约325微米，如约12微米至约275微米。
项目8.根据任一前述项目所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其还包括设置在聚合物支撑层和阻挡层之间的粘合剂。
项目9.根据项目8所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中粘合剂为聚烯烃、乙烯与醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯酯共聚物、丙烯酸酯共聚物如聚(丙烯酸十八烷基酯)、官能化的聚烯烃、聚氨酯、聚乙烯醇缩丁醛、硅酮、含氟聚合物、环氧树脂或它们的任意组合。
项目10.根据任一前述权利要求所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中聚合物支撑层包括聚酯层。
项目11.根据项目10所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中聚合物支撑层的聚酯层为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
项目12.根据任一前述项目所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中聚合物支撑层的厚度为约10微米至约325微米，如约10微米至约75微米。
项目13.根据任一前述项目所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中铝层的厚度为约4微米至约100微米，如约25微米至约100微米。
项目14.根据任一前述项目所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中铜层的厚度为约10纳米至约300纳米。
项目15.根据任一前述项目所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中通过溅射工艺或蒸发工艺将铜层设置在铝层上。
项目16.根据任一前述项目所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其还包括设置在铝层和聚合物支撑层之间的粘合剂。
项目17.根据项目16所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中粘合剂为聚烯烃、乙烯与醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯酯共聚物、丙烯酸酯共聚物如聚(丙烯酸十八烷基酯)、官能化的聚烯烃、聚氨酯、聚乙烯醇缩丁醛、硅酮、含氟聚合物、环氧树脂或它们的任意组合。
项目18.根据项目16所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中在聚合物支撑层上以图案的形式提供粘合剂。
项目19.根据任一前述项目所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中将阻挡聚合物层热稳定化。
项目20.根据项目19所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中热稳定化的阻挡聚合物层具有小于约1.0％的净收缩。
项目21.根据项目19所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中热稳定化包括在一定温度下加热阻挡聚合物层至比阻挡层内的聚合物层的玻璃化转变温度低不小于约40℃的温度。
项目22.根据项目21所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中热稳定化包括在加热过程中在阻挡聚合物层上维持小于约10磅/直线英尺的张力。
项目23.根据任一前述项目所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其还包括设置在所述铜层上的抗氧化材料。
项目24.根据项目23所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中，抗氧化材料包括无机材料、有机材料如三唑、或它们的组合。
项目25.根据项目23所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中，抗氧化材料为通过溅射工艺或蒸发工艺设置在铜层上的无机材料。
项目26.根据权利要求23所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中抗氧化材料的厚度为约1纳米至约25纳米。
应注意，不需要如上在一般性描述或实例中所述的所有活动，可能不需要具体活动的一部分，以及除了所述的那些之外可进行一种或多种另外的活动。此外，活动列出的顺序并不必需是进行活动的顺序。
在前述说明书中，参照具体实施例描述了概念。然而，本领域普通技术人员了解，在不偏离如下权利要求书所述的本发明的范围的情况下可进行各种修改和改变。因此，说明书和附图应看作说明性的而非限制性的，且所有这些修改旨在被包括于本发明的范围内。
如本文所用，术语“包含”、“包括”、“具有”或它们的任何其他变体旨在涵盖非排他性的包括。例如，包括一系列特征的过程、方法、制品或装置不必仅限于那些特征，而是可包括未明确列出的或这些过程、方法、制品或装置所固有的其他特征。此外，除非明确相反指出，“或”指包括性的或，而非排他性的或。例如，条件A或B由如下任一者满足：A为真(或存在)且B为假(或不存在)，A为假(或不存在)且B为真(或存在)，以及A和B均为真(或存在)。
而且，“一种”的使用用于描述本文描述的元件和部件。这仅为了便利，并提供本发明的范围的一般含义。该描述应理解为包括一种或至少一种，且单数也包括复数，除非其明显具有相反含义。
益处、其他优点和问题的解决方法已关于具体实施例如上进行描述。然而，益处、优点、问题的解决方法和可能使任何益处、优点或解决方法出现或变得更明显的任何特征不应被解释为任何权利要求或所有权利要求的关键、所需或必要特征。
在阅读说明书之后，本领域技术人员将了解，为了清楚，在分开的实施例中在本文描述的某些特征也可在单个实施例中组合提供。相反，为了简便，在单个实施例中描述的各种特征也可分开地或在任何亚组合中提供。此外，对范围中所述的值的引用包括该范围内的每一个值。

Claims (15)

1.一种用于光伏设备的多层层合物，所述多层层合物包括：
阻挡聚合物层，所述阻挡聚合物层包括设置在聚酯层上的含氟聚合物层；
聚合物支撑层，所述聚合物支撑层设置在所述阻挡聚合物层的聚酯层上；以及
导电层，所述导电层包括设置在铝层上的铜层，所述铝层设置在所述聚合物支撑层上。
2.一种制备用于光伏设备的多层层合物的方法，所述方法包括：
提供阻挡聚合物层，所述阻挡聚合物层包括设置在聚酯层上的含氟聚合物层；
在聚合物支撑层上设置导电层，所述导电层包括设置在铝层上的铜层；以及
在所述阻挡聚合物层的聚酯层上设置所述聚合物支撑层。
3.一种光伏设备，所述光伏设备包括：
多层层合物背板，所述多层层合物背板包括：
阻挡聚合物层，所述阻挡聚合物层包括设置在聚酯层上的含氟聚合物层；
聚合物支撑层，所述聚合物支撑层设置在所述阻挡聚合物层的聚酯层上；以及
导电层，所述导电层包括设置在铝层上的铜层，所述铝层设置在所述聚合物支撑层上。
4.根据任一前述权利要求所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中所述含氟聚合物选自聚氟乙烯(PVF)，聚四氟乙烯(PTFE)，全氟烷基乙烯基醚(PFA或MFA)，氟化乙烯-丙烯共聚物(FEP)，乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)，聚偏二氟乙烯(PVDF)，聚氯三氟乙烯(PCTFE)，TFE与VF2或HFP的共聚物，乙烯-氯三氟乙烯共聚物(ECTFE)，乙烯与氟化乙烯-丙烯的共聚物(EFEP)，四氟乙烯、六氟丙烯与偏二氟乙烯的三元共聚物(THV)，四氟乙烯、六氟丙烯与乙烯的三元共聚物(HTE)，和它们的组合。
5.根据任一前述权利要求所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中所述阻挡聚合物层的聚酯层为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
6.根据任一前述权利要求所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其还包括设置在所述聚合物支撑层和所述阻挡层之间的粘合剂。
7.根据任一前述权利要求所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中所述聚合物支撑层包括聚酯层，如聚对苯二甲酸乙二醇酯。
8.根据任一前述权利要求所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中所述聚合物支撑层的厚度为约10微米至约325微米，如约10微米至约75微米。
9.根据任一前述权利要求所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中通过溅射工艺或蒸发工艺将所述铜层设置在所述铝层上。
10.根据任一前述权利要求所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其还包括设置在所述铝层和所述聚合物支撑层之间的粘合剂。
11.根据任一前述权利要求所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其中将所述阻挡聚合物层热稳定化。
12.根据权利要求11所述的多层层合物，其中热稳定化的阻挡聚合物层具有小于约1.0％的净收缩。
13.根据权利要求11所述的多层层合物，其中热稳定化包括在一定温度下加热所述阻挡聚合物层至比所述阻挡层内的聚合物层的玻璃化转变温度低不小于约40℃的温度。
14.根据权利要求13所述的多层层合物，其中所述热稳定化包括在加热过程中在所述阻挡聚合物层上维持小于约10磅/直线英尺的张力。
15.根据任一前述权利要求所述的多层层合物、制备多层层合物的方法、或光伏设备，其还包括设置在所述铜层上的抗氧化材料。
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