CN204760402U - 一种气相沉积阻隔性太阳电池背板及其组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气相沉积阻隔性太阳电池背板及其组件。本实用新型提供的一种气相沉积阻隔性太阳电池背板，包括基层(1)、以及设置在基层一侧的第一耐候层(2)和另一侧第二耐候层(3)，基层与第一耐候层之间和/或基层与第二耐候层之间、或者第一耐候层的外表面和/或第二耐候层的外表面设置有气相沉积阻隔层(4)；气相沉积阻隔层是以物理气相沉积技术或者等离子体化学气相沉积技术沉积得到。其有益效果是：通过设置气相沉积阻隔层来提高背板的水汽阻隔性能，经试验，水汽阻隔性完全能够达到2.0g/m².day，降低外界水汽对太阳能电池的侵蚀，从而提高太阳能组件的发电效率，延长太阳能组件的使用寿命，增加发电收益。

Description

一种气相沉积阻隔性太阳电池背板及其组件

技术领域

本实用新型涉及太阳电池领域，特别涉及一种气相沉积阻隔性太阳电池背板及其组件。

背景技术

随着太阳能电池背板技术的进步与产业的不断发展，主流的太阳电池背板大多使用含氟材料作为最外层保护(Airside)，PET做为中间层起支撑作用，与EVA粘结层(EVAside)粘接的材料有氟涂层、氟膜、聚烯烃、EVA、PE等材料，基本上均可满足太阳电池背板的耐候性和绝缘性的要求。然而对于水汽阻隔性，大部分背板生产厂家生产的背板的水汽阻隔性很难达到2.0g/m².day。

目前市场上存在的几种高阻隔性的背板主要通过以下几种方式达到：(1)增加基层PET厚度，无疑制造成本也跟着增加，失去了竞争优势；(2)增加EVA粘结层厚度，使用较厚的聚烯烃、EVA、PE材料(50-150μm)，缺点是使用聚烯烃材料作为内层，耐紫外(UV)性能得不到保证，背板使用寿命缩短；(3)在基层表面复合一层铝箔，铝的水汽阻隔性能非常优异，缺点是绝缘性差，制造成本上升。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种气相沉积阻隔性太阳电池背板；上述背板通过设置气相沉积阻隔层，来提高背板的水汽阻隔性能，降低外界水汽对太阳能电池的侵蚀，从而提高太阳能组件的发电效率，延长太阳能组件的使用寿命，增加发电收益。

本实用新型提供的一种气相沉积阻隔性太阳电池背板，其技术方案为：

一种气相沉积阻隔性太阳电池背板，包括基层、以及设置在基层一侧的第一耐候层和另一侧第二耐候层，基层与第一耐候层之间和/或基层与第二耐候层之间、或者所述第一耐候层的外表面和/或所述第二耐候层的外表面设置有气相沉积阻隔层；气相沉积阻隔层是以物理气相沉积技术或者等离子体化学气相沉积技术沉积得到。

本实用新型提供的一种气相沉积阻隔性太阳电池背板，还可以包括以下附属技术方案：

其中，等离子体化学气相沉积技术是等离子体增强化学气相沉积技术。

其中，气相沉积阻隔层的厚度是25nm～900nm。

其中，气相沉积阻隔层的厚度是25nm～45nm。

其中，气相沉积阻隔层的厚度是55nm～900nm。

其中，气相沉积阻隔层是氧化物沉积层、氮化物沉积层或碳化物沉积层。

其中，基层是PET层。

其中，PET层的厚度是180～350微米。

其中，第一耐候层和第二耐候层是含氟树脂涂层或者含氟树脂膜层。

本实用新型还提供了一种光伏太阳能电池组件，其技术方案为：

一种光伏太阳能电池组件，包括前层材料、封装材料、电池片、太阳电池背板，太阳电池背板是上述的一种气相沉积阻隔性太阳电池背板。

名词解释：

等离子体化学气相沉积(plasmachemicalvapordeposition简称PCVD)是一种用等离子体激活反应气体，促进在基体表面或近表面空间进行化学反应，生成固态膜的技术。等离子体化学气相沉积技术的基本原理是在高频或直流电场作用下，源气体电离形成等离子体，利用低温等离子体作为能量源，通入适量的反应气体，利用等离子体放电，使反应气体激活并实现化学气相沉积的技术。PCVD与传统CVD技术的区别在于等离子体含有大量的高能量电子，这些电子可以提供化学气相沉积过程中所需要的激活能，从而改变了反应体系的能量供给方式。由于等离子体中的电子温度高达10000K，电子与气相分子的碰撞可以促进反应气体分子的化学键断裂和重新组合，生成活性更高的化学基团，同时整个反应体系却保持较低的温度。这一特点使得原来需要在高温下进行的CVD过程得以在低温下进行。

物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition，简称PVD)技术表示在真空条件下，采用物理方法，将材料源(固体或液体)表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。物理气相沉积的主要方法有，真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜，及分子束外延等。发展到目前，物理气相沉积技术不仅可沉积金属膜、合金膜、还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。物理气相沉积技术工艺过程简单，对环境改善，无污染，耗材少，成膜均匀致密，与基体的结合力强。

等离子体增强化学气相沉积(Plasma-enhancedChemicalvapordeposition，简PECVD)是借助等离子体使含有薄膜组成原子的气态物质发生化学反应，而在基材上沉积薄膜的一种方法。等离子体增强化学气相沉积是等离子体化学气相沉积中的一种；等离子体增强化学气相沉积技术原理是利用低温等离子体作能量源，样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电(或另加发热体)使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体，气体经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态薄膜。PECVD方法区别于其它CVD方法的特点在于等离子体中含有大量高能量的电子，它们可以提供化学气相沉积过程所需的激活能，增强反应物质的化学活性。电子与气相分子的碰撞可以促进气体分子的分解、化合、激发和电离过程，生成活性很高的各种化学基团，因而显著降低CVD薄膜沉积的温度范围，使得原来需要在高温下才能进行的CVD过程得以在低温实现。目前应用的PECVD装置虽然多种多样，但基本结构单元都大同小异。若按等离子体发生方法划分，可分为直流辉光放电、射频放电、微波放电等PECVD装置。

本实用新型的实施包括以下技术效果：

本实用新型提供的一种气相沉积阻隔性太阳电池背板通过设置气相沉积阻隔层来提高背板的水汽阻隔性能，经试验，水汽阻隔性完全能够达到2.0g/m².day，降低外界水汽对太阳能电池的侵蚀，从而提高太阳能组件的发电效率，延长太阳能组件的使用寿命，增加发电收益。与目前市场上存在的几种低阻隔性的太阳背板相比制备成本低、耐候性好，而且具有优良的绝缘性能。

本实用新型的气相沉积阻隔层采用物理气相沉积技术或者等离子体化学气相沉积技术沉积得到，物理气相沉积技术或者等离子体化学气相沉积技术反应温度低，沉积气相沉积阻隔层时得以在低温实现。利用物理气相沉积技术或者等离子体化学气相沉积技术沉积的气相沉积阻隔层表面存在凸起和凹坑，致使该气相沉积阻隔层与PET、氟材料、EVA还具有良好的粘结强度。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的一种气相沉积阻隔性太阳电池背板

图2为本实用新型实施例二的一种气相沉积阻隔性太阳电池背板

图3为本实用新型实施例三的一种气相沉积阻隔性太阳电池背板

图4为本实用新型实施例四的一种气相沉积阻隔性太阳电池背板

1、基层；2、第一耐候层；3、第二耐候层；4、气相沉积阻隔层。

具体实施方式

下面将结合实施例以及附图对本实用新型加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。

参见图1至图4，本实施例提供的一种气相沉积阻隔性太阳电池背板，包括基层1、设置在基层一侧的第一耐候层2和另一侧的第二耐候层3，以及气相沉积阻隔层4；本实施例的一种技术方案为基层1与第一耐候层2之间和/或基层与第二耐候层3之间设置有气相沉积阻隔层4，本实施例的另一方案为第一耐候层2的外表面和/或第二耐候层3的外表面设置有气相沉积阻隔层4。气相沉积阻隔层4是以物理气相沉积技术或者等离子体化学气相沉积技术沉积得到；物理气相沉积技术或者等离子体化学气相沉积技术反应温度低(化学气相沉积(CVD)需要加热至900～1100℃反应)，沉积气相沉积阻隔层时得以在低温实现。利用物理气相沉积技术或者等离子体化学气相沉积技术沉积的气相沉积阻隔层表面存在凸起和凹坑，同时该气相沉积阻隔层与PET、氟材料、EVA还具有良好的粘结强度。

本实施例中气相沉积阻隔层4的厚度是25nm～900nm；气相沉积阻隔层4若小于25nm，无机镀层刚刚形成，针眼很多，阻隔性低，气相沉积阻隔层4若大于900nm，同一种物质的无机镀层内应力增多，而且镀层较脆硬，致使镀层裂开，阻隔性也会下降。故可进一步优选气相沉积阻隔层的厚度是25nm～45nm，可用于弯折角度较小的太阳电池组件；或者气相沉积阻隔层的厚度是55nm～900nm，可用于弯折角度较大的太阳电池组件。气相沉积阻隔层4厚度的具体数值可以选择25nm、30nm、35nm、45n、55nm、80nm、200nm、500nm、900nm。作为本实施例优选等离子体化学气相沉积技术可以选择等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)。气相沉积阻隔层是无机沉积层，无机沉积层可以是氧化物沉积层、氮化物沉积层或碳化物沉积层。氧化物沉积层优选氧化硅层。氮化物沉积层优选氮化钛层、氮化硅层或氮氧化硅层。碳化物沉积层优选碳化硅层或类金刚石层。无机沉积层可以由两层以上的沉积层构成。基层可以是PET层；PET层的厚度可以选择180～350微米。第一耐候层和第二耐候层是含氟树脂的涂层或者膜层，含氟树脂为聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、氟橡胶、三氟氯乙烯-烷基乙烯基醚中的任一种的共聚物。下述为本实用新型提供的高阻隔性太阳电池背板的制备方法：

实施例1

首先选取250微米厚度的PET作为基材，采用等离子体增强化学气相沉积技术在PET的任一表面沉积一层厚度为35纳米的氧化硅，氧化硅结构为SiOx(x＝1～2)；然后对气相沉积后的PET表面涂覆聚四氟乙烯聚合物，另一面粘接聚四氟乙烯膜得到太阳电池背板，如图1所示，经测试，得到的太阳电池背板的水汽阻隔性为2.0g/m².day。

实施例2

首先选取350微米厚度的PET作为基材，采用等离子体化学气相沉积技术在PET的两面各沉积一层厚度为25纳米的氧化硅，氧化硅结构为SiOx(x＝1～2)；然后对气相沉积后的PET的表面均涂覆聚氟乙烯聚合物得到太阳电池背板，如图2所示，经测试，得到的太阳电池背板的水汽阻隔性为1.9g/m².day。

实施例3

首先选取180微米厚度的PET作为基材，对基材PET表面进行双面涂覆聚偏氟乙烯聚合物，然后在任一聚偏氟乙烯聚合物涂层上采用等离子体增强化学气相沉积技术进行沉积一层厚度为200纳米的氮化硅，氮化硅结构为Si3Nx(x＝3～4)，得到太阳电池背板，如图3所示，经测试，得到的太阳电池背板的水汽阻隔性为1.9g/m².day。

实施例4

首先选取220微米厚度的PET作为基材，对基材PET表面进行双面涂覆聚偏氟乙烯聚合物，然后在聚偏氟乙烯聚合物涂层上采用物理气相沉积技术进行各沉积一层厚度为350纳米的氮化硅，氮化硅结构为Si3Nx(x＝3～4)，得到太阳电池背板，如图4所示，经测试，得到的太阳电池背板的水汽阻隔性为1.89g/m².day。

本实施例提供的一种气相沉积阻隔性太阳电池背板通过设置气相沉积阻隔层来提高背板的水汽阻隔性能，经试验，水汽阻隔性完全能够达到2.0g/m².day，降低外界水汽对太阳能电池的侵蚀，从而提高太阳能组件的发电效率，延长太阳能组件的使用寿命，增加发电收益。与目前市场上存在的几种低阻隔性的太阳背板相比制备成本低、耐候性好，而且具有优良的绝缘性能。

本实施例还提供了一种光伏太阳能电池组件，包括前层材料、封装材料、电池片、太阳电池背板，太阳电池背板是上述的一种气相沉积阻隔性太阳电池背板。太阳能电池组件的结构及工作原理为本领域公知的技术，且本实用新型提供的太阳能电池组件的改进仅涉及上述的太阳能电池背板，不对其他部分进行改动。故本说明书仅对太阳能电池背板进行详述，对太阳能电池组件的其他部件及工作原理这里不再赘述。本领域技术人员在本说明书描述的内容基础上，即可实现本实用新型的太阳能电池组件。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种气相沉积阻隔性太阳电池背板，包括基层、以及设置在基层一侧的第一耐候层和另一侧的第二耐候层，其特征在于：所述基层与所述第一耐候层之间和/或所述基层与所述第二耐候层之间、或者所述第一耐候层的外表面和/或所述第二耐候层的外表面设置有气相沉积阻隔层；所述气相沉积阻隔层是以物理气相沉积技术或者等离子体化学气相沉积技术沉积得到。

2.根据权利要求1所述的一种气相沉积阻隔性太阳电池背板，其特征在于：所述等离子体化学气相沉积技术是等离子体增强化学气相沉积技术。

3.根据权利要求1所述的一种气相沉积阻隔性太阳电池背板，其特征在于：所述气相沉积阻隔层的厚度是25nm～900nm。

4.根据权利要求3所述的一种气相沉积阻隔性太阳电池背板，其特征在于：所述气相沉积阻隔层的厚度是25nm～45nm。

5.根据权利要求3所述的一种气相沉积阻隔性太阳电池背板，其特征在于：所述气相沉积阻隔层的厚度是55nm～900nm。

6.根据权利要求1所述的一种气相沉积阻隔性太阳电池背板，其特征在于：所述气相沉积阻隔层是氧化物沉积层、氮化物沉积层或碳化物沉积层。

7.根据权利要求1所述的一种气相沉积阻隔性太阳电池背板，其特征在于：所述基层是PET层。

8.根据权利要求7所述的一种气相沉积阻隔性太阳电池背板，其特征在于：所述PET层的厚度是180～350微米。

9.根据权利要求1所述的一种气相沉积阻隔性太阳电池背板，其特征在于：所述第一耐候层和所述第二耐候层是含氟树脂涂层或者含氟树脂膜层。

10.一种光伏太阳能电池组件，包括前层材料、封装材料、电池片、太阳电池背板，其特征在于：所述太阳电池背板是权利要求1～9任一所述的一种气相沉积阻隔性太阳电池背板。