TW201100493A - Photovoltaic module mono-backsheet, method for the production thereof, and the use thereof in the production of photovoltaic modules - Google Patents

Photovoltaic module mono-backsheet, method for the production thereof, and the use thereof in the production of photovoltaic modules Download PDF

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TW201100493A
TW201100493A TW099118665A TW99118665A TW201100493A TW 201100493 A TW201100493 A TW 201100493A TW 099118665 A TW099118665 A TW 099118665A TW 99118665 A TW99118665 A TW 99118665A TW 201100493 A TW201100493 A TW 201100493A
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Andre Sturzel
Georg Stoeppelmann
Etzel Dietmar
Hoffmann Botho
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Ems Patent Ag
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Description

201100493 六、發明說明： 【發明所屬之技彳标領域】 電力之太 本發w_於輕伏打麵 陽能電频組。 丨用以座生元电 部内容娜為蝴，該案之全 ，5及對如本案之所有意圖及目的，合先申明。 Ο 〇 連著此ϊίηί，’表面上組裝有許多個別之太陽電池並互 2Ξ製:。由半導體 之陽光直觀触電力; =ΐί:ί力太陽能工廠係將許多模組串聯而成，如此可產 光電伏打模組通常形成平板狀多層疊層構造，具有：位 最縣賴製叙咖平板層；雜胁其下面之 :好疋由乙烯-乙酉夂乙稀醋(EVA)製成之黏性介體薄片層 =來，;透明平板層黏接於真正太陽電池(二 也可以是僅-;朗骑太陽電 == ί背之猶厚之背片(亦稱背板)之另- ^到加歷縮時，麟腸層岛_域—體)。±述各 依上述相反之順序先疊置於壓機，以便使該透^ 在®層施工之際做為剛性底層以承載其他各層。如此 即被埋置於彈性透明服熱雜接劑内且封裝於玻 = 拥之主娜_姊上職之光驗塊組用3 4 201100493
【先前技掏J 有關此技術背景之詳細說明揭示於 94/·。術(杜邦股份姚公司所有之商標名 烯齓化物(PVF)載列於遠申請案中做為較適宜之 伽 =申實之形態。』 龍）、雜酮、含氟聚合鱗等均可做為f面模組層糾^斗。胺（ 使用聚醯胺做為光電伏打模組之封裝材料詳載於 Ο Ο =!^008/138021A2之說明書中間部，此域在先前技術ΐ k及由3氟聚合物及聚酯(亦即，ργρ及£¥八)製成之多声次 複合板做為(背面)練材料。為了將此種封裝材料黏著於9埋置材 料，聚麵(PA)被提雜為封裝材料’即做為W〇2〇〇8/138〇21 Μ 中之光電伏打模組之为板用材料，至於乙婦_乙酸乙稀酉旨毋則 被忽視。種種聚酿胺類型材料明载於該案中，包括：PA 6、ρΑ 、 ΡΑ7、ΡΑ9、ΡΑ10、ΡΑ11、ΡΑ12、ΡΑ69、ΡΑ610、ΡΑ612、ΡΑ6-3-Τ， 及5^鄰本一曱酿胺(ΡΡΑ)。所載列之適宜之pa類在該w〇 8/1；38〇21 Α2娀巾並無使用在複合薄片或做為單背片之實驗 證明，然而，聚醯胺11(ΡΑ 11)也被注意到可能做為背片材料，出 ^ Proc. Of SP1E (2008) Vol. 7048 (Reliability of Photovoltaic CeUs,
Modules’ Components，and Systems)，70480C/1-10.由 S.B. Levy 發表之技術論文‘"BioBasedBacksheet” 一文中。在此論文中，尼 月1(或PA11)被視為是一種價格合理之背板用材料，因係基於其可 再生原料來源(蓖蔴油)之故，再者’該論文也揭示PA 11還具财 用性(fp，不受生物學上劣化），因此，有利於使用在對環境友善 太陽能發電上。此外，該論文也揭示尼龍11在實際應用上並不 單獨使用’而是通常與其他片材(例如’纖維素)組成為複合材料 做為背板。 美國專利US2009/0101204 A1案中，排名前頭之發明人S.B. Levy也得到相同之結論，即，聚醒胺n(尼龍，層51〇)在此係 201100493 ^-特殊魏絕緣紙W)組合峨為光電伏㈣ 第五圖及相關說明）。此魏胺η係利用擠壓 ，之保護板⑻關片材，且純陳此 = 自聚酯(PET或PEN)或氟聚合物ETFE 〇罟匕括k 【發明内容】 ，典型的提供多層次背板之先前技術對比，本發明係齡發 康此材料可製造纖打模組用單層 Ο Ο 土述目的’係由以具有巾請專利細第丨項之特徵之聚 揭示於附屬請求項中，此t ===述背板之製造方法一背板丄 構叫且一胺基麵為級 片β ，丨本發明係有關光電伏打模組用之單背片(板)，該單背 ^特°根據本發明之找伏打模組單背片， 又峨由線性及顧支結構之脂族及 至ϊ 成。該綱係選取具有碳原子數平均在 可能具有小於8 職即，麵單體也 個以上之麵何_料足的 情包含其他單體具有8 之單St胺用之具有平均碳原子數至少8個，且最多17個 早體之事貫為，可雛選擇個別之單體之平台往顶與雜胺 6 201100493 中所含每-單體必需具有至少 言），且胁考量使用短鏈單_^2之f歸件相比較而 中所用之其他型之長鍵單於 ，鏈一胺)可能由同聚醯胺 可能性，·，補償之 要求能符合要件之聚醯胺之一例為PA 412，胺俜均 胺丁ί胺及C12-二誠十二烷二_合成〇 盆、、自^二胺、二羧酸、内醯胺、及絲羧酸，以及
l j) · W^PA610及ΡΑ612排除在本發曰月之外，另外，以内 fcfec及胺基叛酸為主^材之聚醯胺係交聯結構。 f 一胺及二驗為域分來自表列細之獅胺代表非交聯 以及交聯形態兩種之較佳變體物。 聚醯胺也可包含環脂族單體，再加上脂族單體，這些單體以 下列者較佳：CHDA(「環脂單體複合環己烧二魏酸」之縮寫、意 指M-CHDA)、BAC (「雙胺基環己烧」之縮寫）、 一胺基二環己基-甲烧）、jVL\CM (=3,3’_二曱基-4,4，-二胺基二環已 代甲院)及環脂族二胺之混合物。 在較佳之實施例中，聚醯胺係選自包含：聚醯胺4χ(χ=具有 碳原子數12至18個之線性脂族二羧哟、交聯聚醯胺4Χ、交聯 聚醯胺9、聚醯胺99、交聯聚醯胺99、聚醯胺910、交聯聚醯胺 910、聚酸胺1010、交聯聚酸胺1〇1〇、交聯聚酿胺11、交聯聚醯 胺12、聚醯胺101CV10 CHDA、交聯聚醯胺1010/10 CHDA、聚醯 胺 610/10 CHDA、交聯聚醯胺 610/10 CHDA、聚醯胺 612/10 CHDA、交聯聚醯胺612/10 CHDA、聚醯胺910/10 CHDA、交聯 聚醯胺912/10 CHDA、聚醯胺912Λ0 CHDA、交聯聚醯胺912/10 CHDA、聚醯胺 1012/12 CHDA、交聯聚醯胺 1012/12 CHDA、聚 醯胺1212/10 CHDA、交聯聚醯胺1212/12 CHDA、聚醯胺1012、 交聯聚醯胺1012、聚醯胺1014、交聯聚醯胺1014、聚醯胺1212、 交聯聚醯胺1212、聚醯胺1210、交聯聚醯胺1210、聚醯胺 201100493 MACMY(Y=具有碳原子9至18個之線性脂族二叛酸)、交聯聚醯 胺MACMY '聚醯胺PACMY、交聯聚醯胺pACMY、聚醯胺 MACMY/PACMY、交聯聚醯胺macmy/PACMY，以及其混合 物之君^ 〇 該聚醯胺如選自包含聚醯胺1010及交聯聚醯胺1010之群尤 佳。 應了解適用術語之聚醯胺(縮寫為PA)包括均聚醯胺及共聚醯 胺’及均聚酿胺及/或共聚醯胺之混合物（攙合物）。 根據本發明之背板用聚醯胺模製（成型）配料，最好含有至
=二種選自白色顏料、UV吸收劑、抗氧化劑、熱安定劑、水解 女定劑、交聯活化劑、阻燃劑、層狀石夕酸塩、填充料、著色劑（包 含染料及色料）、增強劑、黏著媒劑、衝擊強度改良劑、及含氟聚 合物之添加劑。 /經，從申請專利範圍所選擇之聚醯胺，加上視必要任選之一 種或更多種添加劑，根據本發明之聚醯胺光電伏打模組之單背片 ’在特別適合之實施例且形成單層片，能滿足此種背片之所 要件，諸如:耐氣候性(抗1^及水雛)、抗熱性、機械 保濩=、電氣絕緣性、高反射性及良好黏接性。 提供所要高反射性之白色顏料最好是二氧化鈦（例如，呈金 、甘^ ί銳欽礦晶體改良狀態）。二氧化鈦同時也扮演w吸收劑。 二银夕！f之白色顏料為例如，氧化鋅及硫化鋅。使用白色顏料 貝現之背板之反射率最好是至少92%。 依本發明之光電伏打模組單背片最好使用擠製方法。 劑於ί醉ίί J結:冓之聚醯胺，宜於模製成型之前添加交聯活化 (=三甲酉配料中’較佳之交聯活化劑為，例如，ΤΜΗΜΑ 二甲丙稀_及獸（=三丙碱異氰尿_該 侧如絲朗方式之構 於事後:由1==产’此交聯最好是在擠出之薄片上 照射卿峨耐彡成。該高缝騎最好以電子束 201100493 由依本發明之複合配料依上述方法所製成之背片係適用於製 造光電伏打模組。 具有交聯聚酿胺11及聚龜胺910 (非交聯及交聯）、聚醯胺 1〇1〇(非交聯及交聯）、聚醯胺1010/10CHDA(非交聯及交聯）、聚 醯月女1012 (非交聯及交聯）、及聚酿胺i2i〇(非交聯及交聯)之變體 ，(異形物)可再結合基於可回收再生原料之生態環境論點，因為蓖 蔴油不僅是生產PA 11單體之起始基材，而且也是生產癸二酸(癸 烷一酸)及癸烧二胺用起始基材，這些單體及化合物係用來合成具 有C10二酸及/或Q 〇二胺之聚酿胺。此外，壬二酸(即，⑶二酸) 也可由蓖蔴油衍生’此壬二酸會產生於PA 99或以（M及/或p)AQ{ 9中。 【實施方式】 .本發明更進一步之詳細說明將根據實施例及比較例說明如 下： 很顯然的，在WO 2G_38()21 A2緣中所載列之聚酿胺， 有些是無法滿足做為單背片使用所要求之所有條件的。換句咭 說，譬如，聚醯胺6及聚醯胺66因其所具高吸收性，而無需 ❹ 就穌不予取考慮；又，部絲魏練胺如：聚_ ，因芳香單體為非抗UV性所以也不適合。另一方面，一 f醯胺PA11及雜胺pa 12由於魏點健高於細直 ^造模組之際之疊封層合)溫度稍許而已’故有問題存在。但此 ^上之_可藉交聯舒以改善，脚，可絲麟之A合严 ^而不致於聚醯胺開始流走，此外，藉交聯也 外部使用之施之使轉命。 #滅力即在 之實I列材繼使用於完成下面表一至表四所列實施例及比較例 PA12 :聚酿胺 12(??rcl=1，85), EMS_CHEMIEAG，瑞士 201100493 ?入1010:聚酿胺1010(恥1：=1，92)，£以3-(：腿^人0，瑞士 (每一情況之相對黏度7； rel係依下述特定方法測量而得） 抗氧化劑1 :乙烯雙(氧乙烯)雙[3-(5·第三丁基-4-羥基-間甲苯基） ethylene bis(oxyethylene)bis[3-(5-tert-butyl-4-hydroxy- m-tolyl)propi〇nate] 丙酸酯抗氧化劑係以空間位阻齡為主成分 抗氧化劑2 :四(2，-二-第三丁基苯基)-[1,1聯苯]_4,4，-二甲苯基雙膦 酸酯 tetrakis(2,4-di-tert-butylphenyl)-[l, 1 -biphenyl]4,4,-diylbisphosphonite 〇 抗氧化劑係以膦酸酯為主成分 UV吸收劑：Ν<2-乙氧基苯)-Ν，-(2-乙基苯基)乙二醯胺 N-(2-ethoxyphenyl)-N,-(2-ethylphenyl)oxamide UV/熱安定劑：Ν,Ν’-雙-2,2,6,6-四甲基~4_狐啶基-1,3苯二羧醯胺 N，N’ -Bis-2,2,6,6-tetramethyl~4-piperidiny 1-1，3 _ benzoldicarboxamide Ti02 : 二氧化鈦•金紅石型 TMPTMA ·三經曱基丙烧 Q 表一所載之組成之模製配料係使用Wemer u. Pfleiderer廠製 ， ZSK 25型雙螺旋擠製機製成。所定之聚酸胺粉與安定劑係一起投 入進料口’二氧化鈦則用侧輪送機喂入該溶融料中’交聯活化劑 -宜使用幫浦喂入進料口後方之尚保持冷溫之區域。 機设>皿度5又疋為上幵坡度最局達27〇°c ’在螺旋速度200 rpm (每分鐘旋轉數），每小時通過量12公斤下運轉。使用後線式製粒 方法製成顆粒’經在80°C下烘乾24小時之後，測定顆粒特性並製 成平板、片。 上述平板係使用柯林實驗室設備(C〇l Hn facility)3300型’具有3〇刪直徑，L/Del=25之3-區螺旋製成。 機筒溫度及模具溫度如表一所載’板片之寬度為3〇〇讓’厚度為 10 201100493 ，_ (=〇. 3mm) ’衝擊-抗張離用 板片依_ 5繼規格_而成。 心主切割將此 it有交聯活化劑之不同僧，藉電子束照射而形成交聯社 電子伏^(百萬 讀===12578/IEG216—1 觸^鐵及赃 風蝕曝露試驗（抗候實驗）係在風雨侵蝕 (e^therometer) CI4000魏置中依下列條件：照射功率〇 5〇 ❹ ❹ ，18分鐘⑻雨)進行完成。黑體溫度65°C ± 3°C， 濕度 65% ± 5%。 抗拉衝擊強度⑽53448)及色差八搬⑽6174)( ) 經測出以做為溫度及抗候性之判斷準則。 相對黏度^ :依照EN is〇 3〇7(調3)規格，對溶解於間一 、!fnreso1)中之〇. 5重量0錄醯胺溶液(即，在10〇ml溶液中 洛有〇.5g之聚醯胺）在溫度25〇c下測量而得，如所定義， W=7?/7/〇 (溶液黏度被除以溶劑黏度）。 θ _(溶解容量率）：依照ISO 1133在275t及5kg貞載量下測 1 ’炫化流量指數以單位cm3/10 min表示。 、使用根據先前技術所揭示之PA 612做為比較例(在下表以V1 代表），至於依本發明所做實施例則以耵（相當於以1〇1砭 (PA 1010交聯)及E3 (PA 12交聯)代表之。 表-表示進行此實驗職狀狀簡成分及機械參數。 11 201100493 〔表一〕 實驗 成分 比較例 VI (PA 612) fwt.-%l 實施例1 El (PA 1010) [Wt.-%] I 賣施例2 E2 (PA 1010 v.) [wt.-%] 厂》涵3 E3 (PA 12 v.) [wt.-%l PA 12 85.4 PA 612 88.4 PA 1010 88.4 85.4 TMPTMA 3.0 3.0 抗氧化劑1 0.6 0.6 0.6 0.6 抗氧化劑2 0.2 0.2 0.2 0.2 UV吸收劑 0.5 0.5 0.5 0.5 UV/'熱安定劑 0.3 0.3 0.3 0.3 |Ti02 10.0 10.0 10.0 10.0 MVR [cm3/10minl 150 40 45 90 Hrei [0.5%, m-cresol] 1.799 1.915 1.911 1.874 丨機筒溫度[°C】.’ 210-230 220-245 220-245 210-230 丨_模具溫度[°c] 220-240 240 240 230
表二表示在80°C之爐中儲存時之抗拉衝擊強度及色澤之變化 情形。 〔表二〕 爐中儲存 80°C VI E1 | E2 E3 時間〔小時〕 抗拉衝擊強度 「kJ/m2l 0 33 68 57 41 288 32 52 48 39 750 27 49 38 39 1488 33 45 41 37 2496 28 37 25 40 時間〔小時〕 色 差 0 0 0 0 0 288 1.0 0.7 1.9 1.8 750 3.7 1.5 2.5 3.1 1488 5.2 1.9 3.4 4.1 2496 6.6 2.4 3.9 4.9 表三表示在風雨侵蝕測量儀中進行風钱實驗（抗候實驗）時之抗 拉衝擊強度及色澤之變化。 12 201100493 〔表三〕
❹ 合成黏著力之試，驗： 由各種不同只驗成分製成Μ大小之板#經使用乙主 ，’利用可加熱壓機將其在金屬板間壓縮成為層次構造之聚^ 片。.3麵，加溫 Ο 业-丁「 马先在1〇分鐘内從冑溫加熱至14此，保 ^。二狀。下5々鐘’驗在1Q分鐘内冷卻至室溫，聚酿胺片F1 上方35咖以阻黏紙隔離之。 胺片間 狀片^合板賊城寬2G咖、長155咖之帶 放置一週以調適，ί:0?^62.挪大氣濕度之條件下 片複合次分離度胁24小時之後，對該板 每分鐘ί〇未!片用來夾持在拉力試驗機上’試驗係在 力係以平均下3用以使該複合片材斷離之最高牽引 表四表亍禎此值依本發明之應用是大於40 N/cm〇 片所形成複胺片/太陽電域組用隱片/聚酿胺 13 201100493 〔表四〕 VI E1 E2 E3 聚醯胺板材 (PA 612) (PA 1〇1〇) (PA 1010 交聯） (PA1 交聯 · 48 KnaxrM/cml 平均值 40 74 _______ __53
上述實驗顯示依本發明之各種實施例皆可達成要求，及具有 ，相當於依先前技術W0 2008/138021 A2之比較例Π(ΡΑ 612)顯 =良好之特性與抗力’尤其是，使用ρΑ 1〇1〇及ρΑ 1〇1〇交聯之 、別適宜之不同實施例顯現超過預期之良好結果。 【圖式簡單說明】 無圖 〇 14

Claims (1)

  1. 201100493 七 甲請專利範圍： 1. 一種光電伏打模組單背片，係由至少一 ’該至少-種聚醯胺係由:有ίίΐ 碑ίΓ合成:=== 酉&胺及胺基羧酸之群’以及其混合物之群； 萨irm610及聚_612除外，且以内酿胺及胺級 酉文為主基材之聚酸胺是交聯結構。
    2· ^請求項1之光電伏打模組單背片，其中該以二胺及二誠為主 基材之聚酿胺係非交聯或交聯結構。 3. ja5月求項1或2之光電伏打模組單背片，其中除脂族單體外， 還加上含有環脂族單體之聚醯胺，而該環脂族單體係選自包 吕.CHDA(環脂單體衩合環己烧二叛g复）、bac (雙胺基環己 燒）、PACM (4,4’_二胺基二環己基曱烧）、祖⑽（3,3，_二曱基 4,4’二胺基二環已代甲烧)及該環脂族二胺之混合物之群。 4. 如請求項1至3之光電伏打模組單背片，其特徵為，該聚醯胺 係選自包含：聚醯胺4X、交聯聚酿胺4X、交聯聚醯胺9、聚 醯胺99、交聯聚醯胺99、聚醯胺910、交聯聚醯胺910、聚 醯胺1010、交聯聚醯胺1010、交聯聚醯胺11、交聯聚醯胺 12、聚醯胺1010/10 CHDA、交聯聚醯胺1010/10 CHDA、聚 醯胺610/10 CHDA、交聯聚醯胺610/10 CHDA、聚醯胺612/ 10 CHDA、交聯聚醯胺 012/10 CHDA、聚醯胺 910/10 CHDA 、交聯聚醯胺912/10 CHDA、聚醯胺912/10 CHDA、交聯聚 醯胺912/10 CHDA、聚醯胺1012/12 CHDA、交聯聚醯胺 1012/12 CHDA、聚醯胺 1212/10 CHDA、交聯聚醯胺 1212/12 CHDA、聚醯胺1012、交聯聚醯胺1012、聚醯胺1014、交聯 聚醯胺1014、聚醯胺1212、交聯聚醯胺1212、聚醯胺1210、 交聯聚醯胺1210、聚醯胺MACMY、交聯聚醢胺MACMY、 聚醯胺PACMY、交聯聚醯胺PACMY、聚醯胺MACMY/ PACMY、交聯聚醯胺MACMY/PACMY，以及其混合物之群； 15 201100493 f 2代表具有碳原子數12至18 旨族 Y代表具有碳原子9至18個之線性脂族二誠。 5.^t^4之光電伏打触單背片，其巾該_胺伟選自聚 fe胺1010及交聯聚酿胺1010之群。 1 糸、自知 ΙΪίΐ1至5之光電伏打模組單背片，其中該聚酿胺成型配 料尚匕3至>、-種添加劑’該添加劑係選自包含 • W糊、錄倾、熱蝴、水解^、 ·. =舌化劑、阻燃劑、層狀石夕酸盘、填充料、著色強 : V]、黏者媒劑、衝擊強度收良劑及含氟聚合物之群。 曰 〇 7.=求項6之光電伏打模組單背片，其中該白色顏料係二氧化 8·如請求項6或7之光電伏打模組單背片，該單 料且具有至少92%之反射率。 3白色顏 9·-種光，伏打模組單剝之製造方法，該單背係由 LL；?述至少—種聚_為主成分之成型配料成=成， 其特徵在於’該聚醯胺成型配料係經擠製而得，、 具有碳原子數平均絲少8個，鉍 脂族:Ξ及袁脂族單體合成;該料體係選 ❹ ti; 及絲_之群，以及其混合 • 其中聚酿胺610及聚_612除外，且以内酸胺及脸其辦 。酸為主紐之雜胺為交聯結構。 · *及妝基羧 _ 10.如請柄9之规伏打難單f Η之製妨法 =聯之目的’該聚醯胺成齡料在成型之前添=交 古化劑。 11·如請求項10之光電伏打模組單背片之製造方法，兮 其交聯侧利用高能“在】 12.如請求項U之光電伏打模組單料之製造 量照射係由電子照射達成。 ，、甲邊同月匕 16 201100493 13. 如請求項10至12之光電伏打模組單背片之製造方法，其中 該交聯活化劑係選自三甲醇基丙烷三曱丙烯酸酯及三丙烯 基異氰尿酸酯之群。 14. 一種光電伏打模組，係使用依請求項1至8中任一項之光電 伏打模組單背片或依請求項9至13中任一項之方法製得之 光電伏打模組單背片製成者。 201100493 四、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：第（ ）圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 無圖 五、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：
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