CN111775531A - 一种多层挤出型透明太阳能光伏背板 - Google Patents

一种多层挤出型透明太阳能光伏背板 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多层挤出型透明太阳能光伏背板，包括有透明外层和透明内层，所述透明外层由具有耐水解耐光老化、耐高温、高水汽阻隔性能的透明改性材料制成，所述透明内层由透明改性材料制成。透明外层上远离透明内层的一侧可以设有有阻隔保护层。透明内层上远离透明外层的一侧可以设有阻隔保护层。所述透明外层和透明内层之间、阻隔保护层与透明内层之间、阻隔保护层与透明外层之间可以设有粘胶。本发明的透明太阳能光伏背板，具有优异的耐水解、耐光老化性能，水汽阻隔性能高，层间剥离强度高，制作工艺简单，有良好的光透过率，同时背板不含氟便于回收，能够减轻组件重量，减少复合型背板生产过程溶剂的回收污染等问题。

Description

一种多层挤出型透明太阳能光伏背板
技术领域
本发明属于太阳能光伏技术领域，具体涉及一种多层挤出型透明太阳能光伏背板。
背景技术
光伏技术发展到现阶段，光电转换效率已越来越接近理论极限，为了进一步提高光电转换效率，双面组件和透明背板将是未来光伏组件的发展方向。
现有透明背板的一种技术方案是双玻背板，但主要存在问题是：爆裂率高、重量大、产生的醋酸不易排出，容易产生PID现象等。
201810577229.X公开了一种KPF结构透明背板的生产工艺，将透明的PVDF薄膜和PET薄膜复合，再涂敷一层含氟涂料，经40C,40 小时固化完成。
专利201910409119.7公开了一种涂料、涂层、透明背板及制备方法，将一种由树脂、硅酸酯、固化剂和溶剂组成的涂料，涂敷在透明基材上，固化形成一种透明背板。在背板的生产过程中使用了大量溶剂，容易产生污染，此外，固化需要一定的时间和温度，容易使PET等基材因结晶而降低透光率。
因此，需要开发一种透明背板材料及制备方法，能够满足耐候、低水汽透过率等背板的基本要求，同时做到一定的透光率，而且便于回收，并且能够减轻组件重量，减少复合型背板生产过程溶剂的回收污染等问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种多层挤出型透明太阳能光伏背板，包括有透明外层和透明内层，所述透明外层和透明内层分别由透明改性材料制成，其中透明外层由透明改性聚烯烃材料、透明尼龙改性材料、透明聚碳酸酯改性材料或透明共聚聚酯改性材料制成。透明内层由透明改性聚烯烃材料、透明尼龙改性材料、透明聚碳酸酯改性材料或透明共聚聚酯改性材料制成。透明外层提供更高的耐温性能，透明内层提供和封装胶膜良好的结合力。
作为上述技术方案的优选，所述透明外层上远离透明内层的一侧设有阻隔保护层。透明外层上的阻隔保护层的作用是进一步提高背板的耐候、低水汽透过率性能。
作为上述技术方案的优选，所述透明内层上远离透明外层的一侧设有阻隔保护层。透明内层上的阻隔保护层的作用是进一步提高背板的耐候、低水汽透过率性能。
作为上述技术方案的优选，所述阻隔保护层由具有高阻隔性能的材料制成。
作为上述技术方案的优选，所述阻隔保护层由乙烯-乙烯醇共聚物、聚偏二氯乙烯或无定形芳香尼龙制成。乙烯-乙烯醇共聚物、聚偏二氯乙烯或无定形芳香尼等为高阻隔材料，制成的阻隔保护层提高了背板的水汽阻隔能力和气体阻隔能力。防止水汽进入到背板内部影响背板的光学性能及其他性能。防止氧气进入背板中受热氧化背板。
作为上述技术方案的优选，所述透明外层的厚度为100-300um，所述透明内层的厚度为20-50um，所述阻隔保护层的厚度为5-25um。
作为上述技术方案的优选，所述背板通过挤出机挤出成型。在挤出过程中，透明外层和透明内层之间高温挤出过程中分子之间相互渗透形成粘结层，透明外层和阻隔保护层之间高温挤出过程中分子之间相互渗透也会形成粘结层，透明内层和阻隔保护层之间高温挤出过程中分子之间相互渗透也会形成粘结层。这样不用使用胶水等即可分别实现透明外层和透明内层之间、透明外层和阻隔保护层之间、透明内层和阻隔保护层之间的紧密贴合连接。相比于通过胶水等复合方式，能够显著提高层与层之间的结合强度，提高背板的使用寿命。
作为上述技术方案的优选，所述透明外层和透明内层之间、阻隔保护层与透明内层之间、阻隔保护层与透明外层之间分别设有粘胶，粘胶由PP、PE、POE均匀混合制成，粘胶中PP占比为20-30％，PE占比为20-30％，POE占比为20-40％。利用粘胶能够进一步提高层与层之间的结合力度。提高背板使用寿命。PP、PE、POE制成的粘胶透光性好，与透明外层和透明内层结合度好，不会影响背板的性能。
本发明的有益效果是：本发明的多层挤出型透明太阳能光伏背板，利用挤出机共挤成型。形成的背板具有优异的耐水解、耐光老化性能高、水汽阻隔性能高，背板的层间在共挤作用下能够形成粘结层，相比于传统的复合型背板，具有更高的剥离强度，且制作工艺简单，光透过率高。同时背板不含氟便于回收，能够减轻组件重量，避免了复合型背板生产过程溶剂的回收污染等问题。
附图说明
图1是实施例一中的多层挤出型透明太阳能光伏背板结构示意图；
图2是实施例二中的多层挤出型透明太阳能光伏背板结构示意图；
图3是实施例三中的多层挤出型透明太阳能光伏背板结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一，如图1所示，一种多层挤出型透明太阳能光伏背板，包括有相互贴合的透明外层1和透明内层2，所述透明外层1为聚丙烯(PP)和聚烯烃弹性体(POE)混合形成的透明改性聚烯烃材料制成，其中聚丙烯与聚烯烃弹性体的重量比为100:20，透明外层1中还含有一定量的紫外线吸收剂和抗氧化剂。所述透明内层2由透明改性聚烯烃材料制成，该层的透明改性聚烯烃材料由聚乙烯(PE)和聚烯烃弹性体(POE)混合形成，其中聚乙烯与聚烯烃弹性体的重量比为100:20，透明内层2中还含有一定量的紫外线吸收剂和抗氧化剂。上述紫外线吸收剂为二苯甲酮类、苯并三唑或者三嗪类，在本实施例中选用二苯甲酮类。抗氧化剂均为亚磷酸双酚A酯和/或四(2，4-二叔丁基苯基-4，4′-联苯基)双磷酸酯，在本实施例中优选为亚磷酸双酚A酯。由乙烯(PE)和聚烯烃弹性体(POE)混合形成透明内层 2的透明改性聚烯烃材料能够和封装胶膜良好的结合力。由聚丙烯(PP) 和聚烯烃弹性体(POE)混合形成的制成透明外层1的改性聚烯烃材料提供更高的耐温性能。透明外层1的厚度为100um，所述透明内层2的厚度为20um。本实施结构的背板设为共挤型透明背板1。
背板利用挤出机挤出形成，在挤出成型过程中，透明外层1和透明内层2相贴的部分在高温环境和压力作用下相互渗透，形成一层既包含了透明外层1材料又包含了透明内层2材料的粘结层3。这样不使用胶水粘合，透明外层1和透明内层2也能获得更高的结合力，在长期使用过程中，透明外层1和透明内层2不会因胶水等老化造成剥开分离。粘结层3增加了透明外层1和透明内层2的透光一致性，避免了透明外层1和透明内层2之间形成间隙，避免水雾、空气进入间隙影响光伏组件的效率。
实施例二，如图2所示，一种多层挤出型透明太阳能光伏背板，包括有依次设置的阻隔保护层4、透明外层1和透明内层2，所述透明外层1和透明内层2的成份及厚度与实施例一中相同。所述阻隔保护层4由乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)制成，乙烯-乙烯醇共聚物制成阻隔保护层4时添加有一定量的增塑剂、热稳定剂、抗氧化剂等添加剂。控制乙烯-乙烯醇共聚物中的碱土金属盐在5ppm以下。乙烯-乙烯醇共聚物中乙烯含量控制在25-50摩尔％之间。在透明外层1和透明内层2之间、阻隔保护层4与透明外层1之间分别涂上粘胶，粘胶由30％的PP、30％的PE、40％的POE均匀混合制成。阻隔保护层4的厚度为10um。背板同样利用挤出机挤出形成，在挤出成型过程中，除了透明外层1和透明内层2熔融结合外，加上粘胶粘合作用，形成粘结层3。这样形成的粘结层3相比于实施例一中的粘结层3，具有更强的结合力。本实施结构的背板设为共挤型透明背板2。
实施例三，如图3所示，一种多层挤出型透明太阳能光伏背板，包括有依次设置的阻隔保护层4、透明外层1、透明内层2和阻隔保护层4，所述透明外层1和透明内层2的成份及厚度与实施例一中相同。两层阻隔保护层4都是由聚偏二氯乙烯(PVDC)制成，厚度分别与实施例二中阻隔保护层4的厚度相同。背板利用挤出机共挤成型，透明内层1和阻隔保护层4之间也形成起同样作用的粘结层3。本实施结构的背板设为共挤型透明背板3。
将上述三种结构的多层挤出型透明太阳能光伏背板进行性能测试，并与传统双玻背板、透明KPF背板进行对比分析。测试结果如下表所示。
Figure RE-GDA0002661914210000071
可见，在不同的测试方法中，共挤型透明背板1、共挤型透明背板2、共挤型透明背板3均能够获得比传统透明KPF背板要优异的拉伸强度保留率和断裂伸长保留率。黄变指数ΔYI分别为3.5、2、5，黄变指数不大，属于轻微变色或者很轻微变色程度。因此，本发明结构的多层挤出型透明太阳能光伏背板制成的太阳能电池在长期暴露于外部环境后也无变黄，透光率能够得到保证。层间剥离力明显大于传统透明KPF背板，表明本发明的背板的剥离强度更高，结构强度更高。将背板与EVA材料贴合后考察与EVA的剥离强度，测试数据表明，与双玻背板和透明KPF背板相比，本发明的共挤型透明背板与EVA材料结合后能够获得更高的剥离强度性能。水汽透过率明显优于透明 KPF背板，避免了水汽进入组件内部影响光电转换效率，影响光伏组件寿命。本发明的共挤型透明背板的比重明显小于双玻背板和透明KPF背板的比重，能够有效减轻组件重量。
值得一提的是，本发明专利申请涉及的挤出机等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的合成方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化，因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多层挤出型透明太阳能光伏背板，其特征在于，包括有透明外层和透明内层，所述透明外层和透明内层分别由透明改性材料制成。
2.如权利要求1所述的多层挤出型透明太阳能光伏背板，其特征在于，所述透明外层由透明改性聚烯烃材料、透明尼龙改性材料、透明聚碳酸酯改性材料或透明共聚聚酯改性材料制成。
3.如权利要求1所述的多层挤出型透明太阳能光伏背板，其特征在于，所述透明内层由透明改性聚烯烃材料、透明尼龙改性材料、透明聚碳酸酯改性材料或透明共聚聚酯改性材料制成。
4.如权利要求1所述的多层挤出型透明太阳能光伏背板，其特征在于，所述透明外层上远离透明内层的一侧设有阻隔保护层。
5.如权利要求1或4所述的多层挤出型透明太阳能光伏背板，其特征在于，所述透明内层上远离透明外层的一侧设有阻隔保护层。
6.如权利要求5所述的多层挤出型透明太阳能光伏背板，其特征在于，所述阻隔保护层由具有高阻隔性能的材料制成。
7.如权利要求6所述的多层挤出型透明太阳能光伏背板，其特征在于，所述阻隔保护层由乙烯-乙烯醇共聚物、聚偏二氯乙烯或无定形芳香尼龙制成。
8.如权利要求7所述的多层挤出型透明太阳能光伏背板，其特征在于，所述透明外层的厚度为100-300um，所述透明内层的厚度为20-50um，所述阻隔保护层的厚度为5-25um。
9.如权利要求8所述的多层挤出型透明太阳能光伏背板，其特征在于，所述背板通过挤出机挤出成型。
10.如权利要求9所述的多层挤出型透明太阳能光伏背板，其特征在于，所述透明外层和透明内层之间、阻隔保护层与透明内层之间、阻隔保护层与透明外层之间分别设有粘胶，粘胶由PP、PE、POE均匀混合制成，粘胶中PP占比为20-30％，PE占比为20-30％，POE占比为20-40％。
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