CN109713070A - 一种改性的光伏组件用背板及包含其的光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改性的光伏组件用背板，所述改性的光伏组件用背板包括PET基板，设置在所述PET基板一侧的含氟有机层，设置在所述PET基板另一侧的氟树脂涂层或聚烯烃薄膜，所述含氟有机层远离PET基板一侧设置无机层。本发明所述改性的光伏组件用背板能够有效赋予所述背板阻隔水氧，耐磨性好，具有良好的绝缘性和化学稳定性，提高所述改性的光伏组件用背板的阻隔性、耐酸碱腐蚀性、绝缘性和耐磨性。
Description
技术领域
本发明属于光伏组件技术领域，具体涉及一种改性的光伏组件用背板及包含其的光伏组件。
背景技术
在所有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源，光伏发电是最具可持续发展理想特征的发电技术之一。在所有的太阳能电池中，硅太阳能电池是得到大范围商业推广的太阳能电池之一，这是由于硅材料在地壳中有着极为丰富的储量，同时硅太阳能电池相比其他类型的太阳能电池，有着优异的电学性能和机械性能。在未来的技术发展中，随着硅太阳能电池光电性能的进一步提高，硅材料价格的进一步降低，硅太阳能电池将在光伏领域占据重要的地位。
常规太阳能组件的结构，是通过层压机将各个部分层压至一体。其中，背板是组件中仅次于电池片的重要部分，其主要作用是提高组件的整体机械强度并通过其本身的耐候性、阻隔性和绝缘性，对电池片起到保护作用。
由于太阳能组件长期暴露在室外恶劣的环境中，为保证组件至少25年的使用寿命，因此对背板的整体性能提出了严苛的要求。由于我国大部分集中式电站位于内蒙、青海、宁夏、新疆等西部地区，这些地区普遍风沙较大，砂粒在风的作用下会不停冲击背板，久而久之，背板外层就会出现磨损、破裂、穿孔、脱落等现象。当背板外层被破坏后，背板所使用的PET会加速老化降解，易使水汽进入组件内部，造成封装材料降解，从而影响组件的绝缘性、发电效率和寿命。因此，对背板的耐磨性提出了更高的要求。
因此，本领域耐磨性优异的改性的光伏组件用背板及包含其的光伏组件。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种改性的光伏组件用背板，所述改性的光伏组件用背板包括PET基板，设置在所述PET基板一侧的含氟有机层，设置在所述PET基板另一侧的涂层，所述含氟有机层远离PET基板一侧设置无机物。
在所述含氟有机层之上设置无机物，能够赋予所述背板阻隔水氧，耐磨性好，具有良好的绝缘性和化学稳定性。
所述设置在所述PET基板另一侧的涂层示例性的可以是氟树脂涂层或聚烯烃薄膜层。
当所述设置在所述PET基板另一侧的涂层为氟树脂涂层时，形成方式包括涂覆。
当所述设置在所述PET基板另一侧的涂层为聚烯烃薄膜层时，形成方式包括粘附。
优选地，的无机物包括二氧化硅、二氧化锆、氮化硅中的任意1种或至少2种的组合。
优选地，所述无机物的平均粒径为20～35nm，例如22nm、23nm、25nm、27nm、29nm等。
优选地，所述无机物的厚度为20～200μm，例如50μm、80μm、100μm、120μm、150μm、180μm等。
优选地，所述含氟有机层包括PVF层、PVDF层、ETFE层或ECTFE层中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述含氟有机层的厚度为20～200μm，例如25μm、30μm、50μm、80μm、150μm、180μm、230μm等。
优选地，所述背板的透水率低为0.1～0.5g/m2·day。
所述背板的透水率与含氟有机层的厚度有关，如以200nm厚的含氟有机层为例，所述背板的透水率低为0.1g/m2·day，测试条件为温度38℃，相对湿度100％RH，红外法测试；以20nm厚的含氟有机层为例，所述背板的透水率为0.5g/m2·day，测试条件为温度38℃，相对湿度100％RH，红外法测试。
优选地，所述改性的光伏组件用背板通过如下方法制备：
(1)选用未改性的光伏组件用背板，所述未改性的光伏组件用背板的表层为PET基板；
(2)利用等离子体增强化学气相沉积发在所述未改性的光伏组件用背板的PET基板暴露面沉积含氟有机层，得到改性的光伏组件用背板。
优选地，所述等离子体增强化学气相沉积为射频板式等离子体增强化学气相沉积。
优选地，所述射频板式等离子体增强化学气相沉积的背板为石墨背板。
优选地，所述射频板式等离子体增强化学气相沉积的衬底温度为300～350℃(例如310℃、320℃、330℃、340℃等)，沉积速度为0.6～4nm/s(例如0.8nm/s、1.2nm/s、1.5nm/s、1.8nm/s、2.5nm/s、3.0nm/s、3.5nm/s、3.8nm/s等)。
优选地，所述射频板式等离子体增强化学气相沉积的射频频率为13.56MHz。
优选地，所述无机物层为氮化硅，所述射频板式等离子体增强化学气相沉积的气体为氮化硅和氨气的混合气体。
优选地，所述氮化硅的流量为0.6～4L/min，例如1.0L/min、1.5L/min、2.0L/min、2.5L/min、3.0L/min、3.5L/min等。
优选地，所述氨气的流量为4.5～30L/min，例如5.0L/min、5.5L/min、7.0L/min、8.5L/min、12.0L/min、15.5L/min、19.0L/min、22.0L/min、28.0L/min等。
优选地，所述无机物层为二氧化硅，所述射频板式等离子体增强化学气相沉积的气体为硅烷气和氧气。
优选地，所述无机物层包括二氧化锆，所述射频板式等离子体增强化学气相沉积的气体为携带氯化锆的氦气和氧气。
优选地，所述射频板式等离子体增强化学气相沉积的腔体内部的压力为0.20MPa～0.45MPa，例如0.25MPa、0.30MPa、0.35MPa、0.40MPa等。
本发明目的之二是提供一种光伏组件，所述光伏组件的背板为目的之一所述的改性的光伏组件用背板。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明所述改性的光伏组件用背板包括PET基板，涂覆在所述PET基板一侧的含氟有机层，设置在所述PET基板另一侧的氟树脂涂层或聚烯烃薄膜，所述含氟有机层远离PET基板一侧设置无机氧化物，能够有效赋予所述背板阻隔水氧，耐磨性好，具有良好的绝缘性和化学稳定性，提高所述改性的光伏组件用背板的阻隔性、耐酸碱腐蚀性、绝缘性和耐磨性。
(2)在优选技术方案中，本发明选用特定条件的等离子体增强化学气相沉积在所述PET均表明沉积汉服涂层，能够保证厚度均一，且涂层致密，保证背板的阻隔性能、耐酸碱腐蚀性、绝缘性和耐磨性。
附图说明
图1为实施例1的改性的光伏组件用背板的结构示意图。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
一种改性的光伏组件用背板，所述背板包括：PET基板403，涂覆在所述PET基板一侧的含氟有机层402(PVDF层)，涂覆在所述PET基板403另一侧的PE层404，所述含氟有机层402远离PET基板403一侧设置厚度为100μm的无机物层401，所述无机物层的无机物为氮化硅，其平均粒径粒径为25nm，所述背板的透水率为0.2g/m2·day，制备方法包括如下步骤：
(1)选用未改性的光伏组件用背板，CPC结构背板，所述未改性的光伏组件用背板的表层为含氟有机层；
(2)利用等离子体增强化学气相沉积在所述未改性的光伏组件用背板的含氟有机层的暴露面沉积含氟有机层，得到改性的光伏组件用背板；所述等离子体增强化学气相沉积的条件为板式直接法(射频)，使用石墨背板，衬底温度350℃，沉积速度0.6nm/s，射频频率13.56MHz，选用SiH4气体(流量0.6L/min)和NH3(流量30L/min)，气体气压0.35MPa。
实施例2
一种改性的光伏组件用背板，所述背板包括：PET基板403，涂覆在所述PET基板一侧的含氟有机层402(PVDF层)，涂覆在所述PET基板403另一侧的PE层404，所述含氟有机层402远离PET基板403一侧设置厚度为20μm的无机物层401，所述无机物层的无机物为氮化硅，其平均粒径为25nm，所述背板的透水率为0.4g/m2·day，制备方法包括如下步骤：
(1)选用未改性的光伏组件用背板，CPC结构背板，所述未改性的光伏组件用背板的表层为含氟有机层；
(2)利用等离子体增强化学气相沉积在所述未改性的光伏组件用背板的含氟有机层的暴露面沉积含氟有机层，得到改性的光伏组件用背板；所述等离子体增强化学气相沉积的条件为板式直接法(射频)，使用石墨背板，衬底温度300℃，沉积速度0.6nm/s，射频频率13.56MHz，选用SiH4(2L/min)和NH3(15L/min)，气体气压0.2MPa。
实施例3
一种改性的光伏组件用背板，所述背板包括：PET基板403，涂覆在所述PET基板一侧的含氟有机层402(PVDF层)，涂覆在所述PET基板403另一侧的PE层404，所述含氟有机层402远离PET基板403一侧设置厚度为200μm的无机物层，所述无机物层的无机物为氮化硅，其平均粒径为25nm，所述背板的透水率为0.1g/m2·day，制备方法包括如下步骤：
(1)选用未改性的光伏组件用背板，CPC结构背板，所述未改性的光伏组件用背板的表层为含氟有机层；
(2)利用等离子体增强化学气相沉积在所述未改性的光伏组件用背板的含氟有机层的暴露面沉积含氟有机层，得到改性的光伏组件用背板；所述等离子体增强化学气相沉积的条件为板式直接法(射频)，使用石墨背板，衬底温度350℃，沉积速度4nm/s，射频频率13.56MHz，选用SiH4(4L/min)和NH3(30L/min)，气体气压0.45MPa。
实施例4
一种改性的光伏组件用背板，所述背板包括：PET基板403，涂覆在所述PET基板一侧的含氟有机层402(PVDF层)，涂覆在所述PET基板403另一侧的PE层404，所述含氟有机层402远离PET基板403一侧设置厚度为150μm的无机物层401，所述无机物层的无机物为二氧化硅，其平均粒径粒径为20nm，所述背板的透水率为0.15g/m2·day，制备方法包括如下步骤：
(1)选用未改性的光伏组件用背板，CPC结构背板，所述未改性的光伏组件用背板的表层为含氟有机层；
(2)利用等离子体增强化学气相沉积在所述未改性的光伏组件用背板的含氟有机层的暴露面沉积含氟有机层，得到改性的光伏组件用背板；所述等离子体增强化学气相沉积的条件为板式直接法(射频)，使用石墨背板，衬底温度350℃，沉积速度0.6nm/s，射频频率13.56MHz，选用SiH4气体(流量0.6L/min)和O2(流量30L/min)，气体气压0.35MPa。
实施例5
一种改性的光伏组件用背板，所述背板包括：PET基板403，涂覆在所述PET基板一侧的含氟有机层402(PVDF层)，涂覆在所述PET基板403另一侧的PE层404，所述含氟有机层402远离PET基板403一侧设置厚度为100μm的无机物层401，所述无机物层的无机物为二氧化锆，其平均粒径粒径为35nm，所述背板的透水率为0.2g/m2·day，制备方法包括如下步骤：
(1)选用未改性的光伏组件用背板，CPC结构背板，所述未改性的光伏组件用背板的表层为含氟有机层；
(2)利用等离子体增强化学气相沉积在所述未改性的光伏组件用背板的含氟有机层的暴露面沉积含氟有机层，得到改性的光伏组件用背板；所述等离子体增强化学气相沉积的条件为板式直接法(射频)，使用石墨背板，衬底温度350℃，沉积速度0.6nm/s，射频频率13.56MHz，选用携带ZrCl4的氦气(流量120L/min)和O2(流量30L/min)，气体气压0.35MPa。
对比例1
以未改性的光伏组件用背板CPC结构为对比例。
性能测试：
将实施例和对比例提供的背板进行如下性能测试：
耐磨性：测定落砂量(L)，测定方法为ASTM D968-05用落沙磨蚀法测定有机涂层耐磨性的试验方法；
透水率(g/m2·day)：测试方法为GB/T 26253-2010塑料薄膜和薄片水蒸气透过率的测定红外检测器法；
背板体积电阻率(Ω·cm)：测试方法为GB/T 1410-2006固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法。
测试结果见表1：
表1
| 产品 | 落砂量 | 透水率 | 体积电阻率 |
| 实施例1 | ＞1000 | 0.2 | 6.7×10<sup>16</sup> |
| 实施例2 | 800 | 0.4 | 5×10<sup>16</sup> |
| 实施例3 | ＞1500 | 0.1 | 9×10<sup>16</sup> |
| 实施例4 | ＞1300 | 0.15 | 8×10<sup>16</sup> |
| 实施例5 | ＞1000 | 0.2 | 7×10<sup>16</sup> |
| 对比例1 | 100 | 2.0 | 4.7×10<sup>16</sup> |
从表1可以看出，本发明提供的改性的光伏组件用背板的耐磨性得到很大提升(落砂量在800L以上)，致密性优(透水率在0.5g/m2·day以下)，绝缘性无明显变化。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的具体结构，但本发明并不局限于上述具体结构，即不意味着本发明必须依赖上述具体结构才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明部件的等效替换及辅助布局的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (8)
1.一种改性的光伏组件用背板，所述改性的光伏组件用背板包括PET基板，设置在所述PET基板一侧的含氟有机层，设置在所述PET基板另一侧的涂层，其特征在于，所述含氟有机层远离PET基板一侧设置无机物层。
2.如权利要求1所述的改性的光伏组件用背板，其特征在于，所述无机物层的无机物包括二氧化硅、二氧化锆、氮化硅中的任意1种或至少2种的组合；
优选地，所述无机物的平均粒径为20～35nm。
3.如权利要求1或2所述的改性的光伏组件用背板，其特征在于，所述无机物层的厚度为20～200μm。
4.如权利要求1～3之一所述的改性的光伏组件用背板，其特征在于，所述含氟有机层包括PVF层、PVDF层、ETFE层或ECTFE层中的任意一种或至少两种的组合。
5.如权利要求1～4之一所述的改性的光伏组件用背板，其特征在于，所述背板的透水率低为0.1～0.5g/m2·day。
6.如权利要求1～5之一所述的改性的光伏组件用背板，其特征在于，所述改性的光伏组件用背板通过如下方法制备：
(1)选用未改性的光伏组件用背板，所述未改性的光伏组件用背板的表层为含氟有机层；
(2)利用等离子体增强化学气相沉积在所述未改性的光伏组件用背板的含氟有机层的暴露面沉积含氟有机层，得到改性的光伏组件用背板。
7.如权利要求6所述的改性的光伏组件用背板，其特征在于，所述等离子体增强化学气相沉积为射频板式等离子体增强化学气相沉积；
优选地，所述射频板式等离子体增强化学气相沉积的背板为石墨背板；
优选地，所述射频板式等离子体增强化学气相沉积的衬底温度为300～350℃，沉积速度为0.6～4nm/s；
优选地，所述射频板式等离子体增强化学气相沉积的射频频率为13.56MHz；
优选地，所述无机物层为氮化硅，所述射频板式等离子体增强化学气相沉积的气体为氮化硅和氨气的混合气体；
优选地，所述氮化硅的流量为0.6～4L/min；
优选地，所述氨气的流量为4.5～30L/min；
优选地，所述无机物层为二氧化硅，所述射频板式等离子体增强化学气相沉积的气体为硅烷气和氧气；
优选地，所述无机物层包括二氧化锆，所述射频板式等离子体增强化学气相沉积的气体为携带氯化锆的氦气和氧气；
优选地，所述射频板式等离子体增强化学气相沉积的腔体内部的压力为0.20MPa～0.45MPa。
8.一种光伏组件，其特征在于，所述光伏组件的背板为权利要求1～7之一所述的改性的光伏组件用背板。
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