CN113927986A

CN113927986A - 多层结构的透明光伏背板

Info

Publication number: CN113927986A
Application number: CN202010672671.8A
Authority: CN
Inventors: 李民; 李庆北
Original assignee: Shanghai HIUV Applied Materials Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai HIUV Applied Materials Technology Co Ltd
Priority date: 2020-07-14
Filing date: 2020-07-14
Publication date: 2022-01-14

Abstract

本发明涉及一种多层结构的透明光伏背板，该背板结构从外向内依次包括第一耐候层、第一粘合层、第二耐候层、第二粘合层、第三耐候层以及涂覆层，所述的第一耐候层和第三耐候层的基体树脂为聚对苯二甲酸乙二醇酯，所述的第二耐候层的基体树脂为聚对苯二甲酸‑1,4环己烷二甲醇酯，所述的第一耐候层、第二耐候层和第三耐候层经双向拉伸制得，该背板利用PET树脂良好的耐紫外老化性能和PCT树脂良好的抗水解性，将PCT树脂作为核心层来支撑外侧以PET树脂制成的耐候层。该透明背板透明性好、成本低廉、耐紫外老化和抗水解综合性能好。

Description

多层结构的透明光伏背板

技术领域

本发明涉及光伏组件技术领域，具体是指一种多层结构的透明光伏背板。

背景技术

随着国际传统能源的日益贫乏，全球对新型能源的需求成为举世关注的焦点，而太阳能作为新型能源，不但取之不尽，用之不竭，而且具有清洁无污染、安全无公害等特点，备受全球关注并实现能源光伏转化的产业化。

在光伏发电领域，技术的发展趋势是光伏组件的高效发电，而双面高效太阳能电池的出现，大大提升了组件的发电效率。传统的组件中，目前国内用的最普遍的是杜邦生产的TPT和TPE型结构的背板，它是由上下两层氟膜或上层氟膜下层PE膜和中间层的聚酯层(PET)复合而成。而双玻组件的出现，拓展了双面高效电池在光伏发电领域的应用，使得光伏双面发电成为了可能。但双玻组件的整体重量比较大，碎片率比较高，传统层压法效率低等问题，在一定程度上制约了其应用。

因此，一种透明光伏背板的出现则很好的避免了上述问题，该透明光伏背板除了满足常规背板的力学性能、耐候性、水汽透过率外，还需要保证具有较高的透光率和较低的雾度，以及优异的抗紫外老化性能等。该透明光伏背板在光伏建筑一体化，玻璃幕墙，温室花房以及公路、铁路、机场等需严格防眩光的环境下使用具有独特的优势。

常规的透明光伏背板，主要由透明的双面含氟薄膜或涂层、透明的PET基层和抗紫外胶水复合而成，该背板透明原材料成本高，制备的背板透明度较低，雾度较高，影响了太阳能电池的发电效率。因此，一款透明性好、成本低廉、耐紫外老化和抗水解综合性能好的背板成为当前研究的热点。

聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯(PCT)作为聚酯家族中的一员，其性质与PET类似，但其具有更高的耐湿热性，良好的韧性、热稳定性、易加工性、耐化学性和低吸湿性，在潮湿的条件下，对PCT的机械性能、尺寸稳定性和加工性能的影响很小。因此如何把聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯更好的应用在透明光伏背板中成为研究的重点。

关于PCT应用在光伏背板中，申请人已做了很多研究，并申请了一些专利，如：

申请号为CN201810486904.4，名称为“高抗水解的聚酯薄膜光伏背板”所述的背板包括基材层，所述的基材层的至少一侧设置表层，所述的基材层包括聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚酯组合物，所述的表层包括聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯的聚酯组合物，所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯中1,4-环己烷二甲醇的摩尔含量大于乙二醇和1,4-环己烷二甲醇总摩尔含量的50％。该背板是经过共挤双向拉伸制得，由于PET与PCT热收缩的不一致，在环境老化测试过程有脱层的潜在风险。

申请号为CN201910549314.X，名称为“新型透明光伏组件背板用基材及相应的背板”，所述的背板由外向内依次为耐候层/粘合层/聚对苯二甲酸-1,4环己烷二甲醇酯层(PCT层)。耐候层的层数至少包括一层聚碳酸酯(PC)层。该背板中的耐候层由于至少包括一层聚碳酸酯层，而PC的耐水解稳定性不够高，高温下遇水易分解，在高温高湿下也存在潜在的风险。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种多层结构的透明光伏背板，该背板利用PET树脂良好的耐紫外老化性能和PCT树脂良好的抗水解性，将PCT树脂作为核心层来支撑外侧以PET树脂制成的耐候层，通过粘合层把以PET为基体树脂的耐候层和以PCT为基体树脂的耐候层粘合起来，环境老化测试时不脱层。其透明性好、成本低廉、耐紫外老化和抗水解综合性能好。

为了实现上述目的，本发明的多层结构的透明光伏背板，其主要特点是，所述的透明光伏背板由外向内依次包括第一耐候层、第一粘合层、第二耐候层、第二粘合层、第三耐候层以及涂覆层，所述的第一耐候层和第三耐候层的为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，所述的第二耐候层的基体树脂为聚对苯二甲酸-1,4环己烷二甲醇酯(PCT)。

较佳地，所述的第一耐候层、第二耐候层和第三耐候层经双向拉伸制得，第一耐候层和第三耐候层具有良好的耐紫外老化性能，第二耐候层作为核心层来支撑外侧第一耐候层和第三耐候层。

较佳地，所述的第一耐候层和第三耐候层由以下重量份数的组分组成：PET聚酯切片100份、主抗氧剂0.05～0.5份、助抗氧剂0.05～0.5份、紫外线吸收剂0～3份、光稳定剂0～1份。

优选地，所述的第一耐候层和第三耐候层由以下重量份数的组分组成：PET聚酯切片100份、主抗氧剂0.1～0.5份、助抗氧剂0.1～0.5份、紫外线吸收剂0.1～3份、光稳定剂0.1～1份。

较佳地，所述的第一耐候层和第三耐候层在121℃、100％湿度、0.1MPa条件下72小时后，断裂伸长率大于5％。

较佳地，所述的第一耐候层和第三耐候层在280～380nm的紫外光透过率小于5％。

较佳地，所述的紫外吸收剂包括但不限于三嗪类、苯并三唑苯酚类、苯并噁嗪类等紫外吸收剂。

较佳地，所述的第二耐候层在121℃、100％湿度、0.1MPa条件下96小时后，断裂伸长率大于5％。

较佳地，所述的涂覆层包含但不限于氟碳树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯等树脂。

较佳地，所述的涂覆层在400～1100nm的透光率大于80％。

较佳地，所述的多层结构的透明光伏背板总厚度为87～630μm，其中所述的第一耐候层和第三耐候层的厚度为30～200μm，所述的第一粘合层和第二粘合层的厚度为3～30μm，所述的第二耐候层的厚度为20～150μm，涂覆层的厚度为1～20μm。

较佳地，所述的多层结构的透明光伏背板，在400～1100nm的透光率大于80％。

较佳地，所述的多层结构的透明光伏背板在121℃、100％湿度、0.1MPa条件下72小时后，断裂伸长率大于5％。

本发明的优点在于：

采用本发明的多层结构的透明光伏背板，该背板利用PET树脂良好的耐紫外老化性能和PCT树脂良好的抗水解性，将PCT树脂作为核心层来支撑外侧以PET树脂制成的耐候层，通过粘合层把以PET为基体树脂的耐候层和以PCT为基体树脂的耐候层粘合起来，环境老化测试时不脱层。其透明性好、成本低廉、耐紫外老化和抗水解综合性能好。

附图说明

图1为本发明的多层结构的透明光伏背板的结构示意图。

附图标记

1 第一耐候层

2 第一粘合层

3 第二耐候层

4 第二粘合层

5 第三耐候层

6 涂覆层

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

如图1所示，本发明提供一种多层结构的透明光伏背板，该多层结构的透明光伏背板的主要特点是，该透明光伏背板由外向内依次包括第一耐候层1、第一粘合层2、第二耐候层3、第二粘合层4、第三耐候层5以及涂覆层6。其中所述的第一耐候层1和第三耐候层5的基体树脂为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，第二耐候层3基体树脂为聚对苯二甲酸-1,4环己烷二甲醇酯(PCT)。其中第一耐候层1为接触空气层，涂覆层6为接触EVA或POE层。多层结构的透明光伏背板的制备方法包括如下步骤：

步骤1：制备不同厚度的经双向拉伸的第一耐候层1和第三耐候层5，各种厚度的第一耐候层1和第三耐候层5的配方如表一所示；

步骤2：制备不同厚度的经双向拉伸第二耐候层3；

步骤3：将步骤1和2制备的不同厚度第一耐候层1、第二耐候层3、第三耐候层5，通过粘合剂覆合，具体各实施例中各层厚度如表二所示；

步骤4：在步骤3中各层用粘合剂覆合好的第三耐候层5的一侧涂一层涂覆层6，涂覆层厚度如表二所示，其中实施例1、2、3、4、5、9、10、11、12涂覆层为氟碳树脂、实施例6涂覆层为丙烯酸树脂、实施例7涂覆层为环氧树脂、实施例8涂覆层为聚氨酯。

表一不同厚度第一耐候层1和第三耐候层5各组分重量份数表

表二多层结构的透明光伏背板各层厚度表

压力蒸煮老化试验(PCT)

按照背板压力蒸煮老化试验测试标准要求，测试样品在温度121℃、湿度100％、0.1MPa条件下48h、72h、96h后的断裂伸长率，其中不同厚度第一耐候层1和第三耐候层5压力蒸煮实验后断裂伸长率数据表如表三所示，不同厚度第二耐候层3压力蒸煮实验后断裂伸长率数据表如表四所示，多层结构的透明光伏背板的压力蒸煮实验后断裂伸长率数据表如表五所示。

测试结果如下：

表三不同厚度第一耐候层1和第三耐候层5压力蒸煮实验后断裂伸长率数据表

表四不同厚度第二耐候层3压力蒸煮实验后断裂伸长率数据表

表五多层结构的透明光伏背板压力蒸煮实验后断裂伸长率数据表

与EVA的粘结性能

将上述不同树脂涂覆层的光伏背板与EVA(型号为MT1)热熔胶膜，按照GB/T 2790-1995的规定，采用太阳能光伏组件工艺参数经过层压机层压后的剥离强度数据如表六所示：

表六不同树脂涂覆层的光伏背板与EVA的剥离强度数据表

透光率

将上述不同厚度的耐候层1和5及各实施例多层结构的透明光伏背板，按照GB/T2410-2008透明塑料透光率的测定方法，采用分光光度计进行测试。不同厚度的第一耐候层1和第三耐候层5在280～380nm的紫外光透过率如表七所示，各实施例多层结构的透明光伏背板在400～1100nm的透光率如表八所示。

表七不同厚度第一耐候层1和第三耐候层5在280～380nm的紫外光透过率数据表

表八多层结构的透明光伏背板在400～1100nm的透光率数据表

总之，采用本发明的多层结构的透明光伏背板，该背板利用PET树脂良好的耐紫外老化性能和PCT树脂良好的抗水解性，将PCT树脂作为核心层来支撑外侧以PET树脂制成的耐候层，通过粘合层把以PET为基体树脂的耐候层和以PCT为基体树脂的耐候层粘合起来，环境老化测试时不脱层。其透明性好、成本低廉、耐紫外老化和抗水解综合性能好。在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims

1.一种多层结构的透明光伏背板，其特征在于，所述的透明光伏背板由外向内依次包括第一耐候层、第一粘合层、第二耐候层、第二粘合层、第三耐候层以及涂覆层，所述的第一耐候层和第三耐候层的基体树脂为聚对苯二甲酸乙二醇酯，所述的第二耐候层的基体树脂为聚对苯二甲酸-1,4环己烷二甲醇酯，所述的第一耐候层、第二耐候层和第三耐候层经双向拉伸制得。

2.根据权利要求1所述的多层结构的透明光伏背板，其特征在于，所述的第一耐候层和第三耐候层由以下重量份数的组分组成：PET聚酯切片100份、主抗氧剂0.05～0.5份、助抗氧剂0.05～0.5份、紫外线吸收剂0～3份、光稳定剂0～1份。

3.根据权利要求1所述的多层结构的透明光伏背板，其特征在于，所述的第一耐候层和第三耐候层在121℃、100％湿度、0.1MPa条件下72小时后，断裂伸长率大于5％。

4.根据权利要求2所述的多层结构的透明光伏背板，其特征在于，所述的第一耐候层和第三耐候层在280～380nm的紫外光透过率小于5％；所述的紫外吸收剂为三嗪类、苯并三唑苯酚类或苯并噁嗪类紫外吸收剂。

5.根据权利要求1所述的多层结构的透明光伏背板，其特征在于，所述的第二耐候层在121℃、100％湿度、0.1MPa条件下96小时后，断裂伸长率大于5％。

6.权利要求1所述的多层结构的透明光伏背板，其特征在于，所述的涂覆层为氟碳树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂或聚氨酯，所述的涂覆层在400～1100nm的透光率大于80％。

7.根据权利要求1所述的多层结构的透明光伏背板，其特征在于，所述的透明光伏背板得总厚度为87～630μm，其中所述的第一耐候层和第三耐候层的厚度为30～200μm，所述的第一粘合层和第二粘合层的厚度为3～30μm，所述的第二耐候层的厚度为20～150μm，所述的涂覆层的厚度为1～20μm。

8.根据权利要求1所述的多层结构的透明光伏背板，其特征在于，所述的透明光伏背板在400～1100nm的透光率大于80％，在121℃、100％湿度、0.1MPa条件下72小时后，断裂伸长率大于5％。