TW201609409A - 太陽能電池總成的複合背板及包含其之太陽能電池總成 - Google Patents

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潘銳
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Abstract

本發明涉及一種太陽能電池總成的複合背板及包含其之太陽能電池總成。該太陽能電池總成的複合背板依序包含外層、第一黏著層、中間層、第二黏著層以及內層，其中該外層包含聚丙烯基底複合材料，該中間層具有電力頻率電場強度(power frequency electric strength)大於55V/μm的聚合物，且該內層包含聚乙烯基底或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物基底複合材料並且其與該太陽能電池總成的封裝EVA層之間的剝離強度大於40N/cm，且其中該複合背板具有小於2.0g/m2．天的水汽傳送率，且較佳地具有在波長範圍420nm至640nm中至少90%的光反射率。該太陽能電池總成的複合背板具有優異的水汽傳送阻絕表現及層間剝離強度。

Description

太陽能電池總成的複合背板及包含其之太陽能電池總成
本發明涉及一種太陽能電池總成的複合背板及包含其之太陽能電池總成。
由於如煤、石油以及天然氣等無法再生的資源已被大量消耗，因此可以再生的能源如太陽能、風力能以及潮汐能變得越來越具吸引力。目前，有下列三種使用太陽能的方式：(1)光熱轉換(太陽能熱水器)；(2)光電轉換(光伏打電池)；以及(3)光化學轉換(目前仍在實驗室R&D階段)。
為了製造太陽能電池，通常需要將不同的組件如電池、封裝薄膜、鋁質框架以及複合薄膜(通常稱為複合背板)等組裝在一起，並且層壓該複合背板與該封裝EVA薄膜以達到所需電性、水汽阻絕、耐候性及類似性質。市面上可得的複合背板根據外層材料大致區分為含氟背板以及無氟背板。含氟複合背板的實例包含Tedlar含氟PVF複合背板(Dupont提供)、Kynar含氟PVDF複合背板(ARKEMA公司提供、ECTFE含氟複合背板(HONEYWELL公司提供)、ETFE含氟複合背板(SAINT-GOBAIN公司提供)以及Dyneon 含氟THV複合背板(3M提供)等。無氟複合背板如COVEME公司的PPE、ISOVOLTAIC(APA,3A)、以及多層共擠聚烯烴複合背板，因為彼等之環保特性以及低成本而逐漸地為太陽能電池總成製造商接受。然而，現存的(含氟或無氟)複合背板具有下列問題：不良的抗紫外線能力(尤其是無氟複合背板)以及容易黃化、高水汽傳送率以及低光反射率(<85%)，其等導致低功率輸出。以共擠聚烯烴複合背板而言，由於其容易收縮因此其操作窗狹窄。而且有些背板具有缺陷，諸如當該些背板在濕熱/潮溼條件下老化時，彼等之外層易於碎裂及粉末化。特別是，對於一些乾燥層壓結構背板而言，固化彼等之黏著劑需要額外時間以得到較佳的層間黏結強度，其導致較長的生產週期及較高的製造成本。
本發明的目標在於提供具有優異的水汽阻絕表現及強的 層間剝離強度的複合背板，以及包含本發明之複合背板的太陽能電池總成。
依據本發明提供以下技術解決方式。
1.一種太陽能電池總成的複合背板，其依序包含外層、第一黏著層、中間層、第二黏著層以及內層，其中該外層包含聚丙烯基底複合材料，該中間層具有電力頻率電場強度(power frequency electric strength)大於55V/μm的聚合物，且該內層包含聚乙烯基底或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物基底複合材料並且該內層與該太陽能電池總成 的封裝EVA層之間的剝離強度大於40N/cm，且其中該複合背板具有小於2.0g/m2．天的水汽傳送率。
2.如項目1之太陽能電池總成的複合背板，其中該複合 背板的總厚度大於250μm，其中該外層之厚度對該中間層之厚度的比係於3：1至1：12之範圍內，且該中間層之厚度對該內層之厚度的比係於12：1至1：5之範圍內。
3.如項目2之太陽能電池總成的複合背板，其中該外層 之厚度對該中間層之厚度的比係於2：1至1：8之範圍內，且該中間層之厚度對該內層之厚度的比係於8：1至1：3之範圍內。
4.如項目2之太陽能電池總成的複合背板，其中該外層 之厚度對該中間層之厚度的比係於1：2至1：6之範圍內，且該中間層之厚度對該內層之厚度的比係於4：1至1：2之範圍內。
5.如項目1之太陽能電池總成的複合背板，其中該聚丙 烯基底複合材料包含聚丙烯、無機填料、抗紫外線添加劑、韌化劑以及抗氧化劑。
6.如項目5之太陽能電池總成的複合背板，其中該聚丙烯基底複合材料進一步包含該聚丙烯之外的其他烯烴聚合物。
7.如項目6之太陽能電池總成的複合背板，其中該其他烯烴聚合物包含一或多種聚乙烯及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
8.如項目1之太陽能電池總成的複合背板，其中該聚乙烯基底複合材料包含聚乙烯、無機填料、抗紫外線添加劑以及抗氧化劑。
9.如項目1之太陽能電池總成的複合背板，其中該乙烯- 醋酸乙烯酯共聚物基底複合材料包含乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、無機填料、抗紫外線添加劑以及抗氧化劑。
10.如項目8之太陽能電池總成的複合背板，其中該聚 乙烯基底複合材料進一步包含該聚乙烯之外的其他烯烴聚合物。
11.如項目9之太陽能電池總成的複合背板，其中該乙 烯-醋酸乙烯酯共聚物基底複合材料進一步包含該乙烯-醋酸乙烯酯共聚物之外的其他烯烴聚合物。
12.如項目10或11之太陽能電池總成的複合背板，其 中該其他烯烴聚合物包含聚丙烯共聚物。
13.如項目1之太陽能電池總成的複合背板，其中該具 有大於55V/μm的電力頻率電場強度的聚合物包含一或多種聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸脂、聚對萘二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯以及聚甲基丙烯酸甲酯。
14.如項目1之太陽能電池總成的複合背板，其中該中 間層的厚度為25μm至300μm。
15.如項目1之太陽能電池總成的複合背板，其中該外 層的厚度為25μm至250μm。
16.如項目1之太陽能電池總成的複合背板，其中該內 層的厚度為25μm至150μm。
17.如項目5之太陽能電池總成的複合背板，其中該韌 化劑包含一或多種順丁烯二酐接枝聚丙烯、順丁烯二酐接枝聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯以及聚烯烴彈性體(POE)。
18.如項目8或9之太陽能電池總成的複合背板，其中 該無機填料包含一或多種碳酸鈣、二氧化鈦、微晶高嶺石、高嶺土、硫酸鋇以及水滑石。
19.如項目8或9之太陽能電池總成的複合背板，其中 該抗紫外線添加劑包含一或多種水楊酸鹽、二苯甲酮、苯并三唑、經取代之丙烯腈、三嗪以及受阻胺。
20.如項目8或9之太陽能電池總成的複合背板，其中 該抗氧化劑包含一或多種芳香族胺、受阻酚以及亞磷酸鹽。
21.如項目1之太陽能電池總成的複合背板，其中該第 一黏著層及/或該第二黏著層的厚度為1至10μm。
22.如項目1之太陽能電池總成的複合背板，其中該第 一黏著層所含的該黏著劑包含一或多種聚胺甲酸酯基底黏著劑、環氧基底黏著劑、丙烯酸基底黏著劑以及經改質之聚烯烴基底黏著劑。
23.如項目1之太陽能電池總成的複合背板，其中該第 二黏著層所含的該黏著劑包含一或多種聚胺甲酸酯基底黏著劑、環氧基底黏著劑、丙烯酸基底黏著劑、經改質之聚烯烴基底黏著劑、鈦酸鹽基底黏著劑以及矽烷基底黏著劑。
24.如項目1之太陽能電池總成的複合背板，其中該外 層的熔點為160℃或更高，且其水汽傳送率小於10g/m2．天。
25.如項目1之太陽能電池總成的複合背板，其中該複合背板在波長範圍420nm至640nm中的光反射率至少為90%。
26.一種太陽能電池總成，其包含如項目1至25中任一項之太陽能電池的複合背板。
有益效果
本發明之複合背板具有優異的水汽傳送阻絕表現及強的層間剝離強度。另外，本發明之複合背板可具有優異的光反射率且包含本發明之複合背板的太陽能電池總成具有高功率輸出。甚者，本發明之複合背板具有優異的抗紫外線能力，且不需要額外的固化時間，因此能大幅縮短其生產時間並且使生產成本降低。
1a‧‧‧外層
2a‧‧‧中間層
3a‧‧‧內層
4a‧‧‧第一黏著層
5a‧‧‧第二黏著層
1‧‧‧太陽光
2‧‧‧玻璃板
3‧‧‧封裝材料EVA
4‧‧‧電池板
5‧‧‧複合背板
6‧‧‧正電極
7‧‧‧負電極
8‧‧‧電極隔板EPE
圖1為本發明之複合背板的結構示意圖。
圖2為包含本發明之複合背板的太陽能電池總成的結構示意圖。
圖3說明本發明(實例3)之複合背板在波長範圍200nm至1100nm中的光反射率。
圖4說明本發明(實例3)之複合背板在紫外線照射下外層的YI值及b值的改變。
圖5說明本發明(實例3)之複合背板在紫外線照射下內層的YI值及b值的改變。
圖6為本發明(實例3)之複合背板的水汽傳送率。
本發明之太陽能電池總成的複合背板依序包含外層、第 一黏著層、中間層、第二黏著層以及內層，其中該外層包含聚丙烯基底複合材料，該中間層具有電力頻率電場強度(power frequency electric strength)大於55V/μm的聚合物，且該內層包含聚乙烯基底或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物基底複合材料並且該內層與該太陽能電池總成的封裝EVA層之間的剝離強度大於40N/cm，且其中該複合背板具有小於2.0g/m2．天的水汽傳送率。較佳地，背板的光反射率在波長範圍420nm至640nm中至少為90%。
圖1為本發明之複合背板的結構示意圖。如圖1所示， 本發明之太陽能電池的複合背板包含外層1a、中間層2a、內層3a、設置於外層1a與中間層2a之間的第一黏著層4a、以及設置於中間層2a與內層3a之間的第二黏著層5a。
本發明之太陽能電池的複合背板的每一層詳細敘述如下。
外層
根據本發明，外層係包含聚丙烯基底複合材料之層。較佳地，該外層的熔點為160℃或更高，且其水汽傳送率小於10g/m2．天。該聚丙烯基底複合材料可以包含聚丙烯、無機填料、抗紫外線添加劑、韌化劑以及抗氧化劑。
無機填料包含一或多種碳酸鈣、二氧化鈦(較佳地，金 紅石型二氧化鈦，如Dupont R105)、微晶高嶺石、高嶺土、硫酸鋇以及水滑石。
抗紫外線添加劑可為有機紫外線吸收劑或安定劑。有機 紫外線吸收劑或安定劑包含一或多種水楊酸鹽、二苯甲酮、苯并三唑、經取代之丙烯腈、三嗪以及受阻胺。抗紫外線添加劑之具體實例包含UV-9(2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮)、UV-531(2-羥基-4-n-辛氧基-二苯甲酮)、UV-326[(2'-羥基-3'-t-丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑]、UV-P[2-(2'-羥基-5'-甲基苯基)苯并三唑]、UV-24(2,2'-二-羥基-甲氧基二苯甲酮)、三嗪-5[2,4,6-参-(2'-羥基-4'-n-辛氧苯)-1,3,5-三嗪]、TINUVIN 622、TINUVIN 770、TINUVIN783、TINUVIN P、TINUVIN 788及類似者。
韌化劑包含一或多種順丁烯二酐接枝聚丙烯、順丁烯二酐接枝聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯以及聚烯烴彈性體(POE)。
抗氧化劑包含一或多種芳香族胺、受阻酚以及亞磷酸鹽。抗氧化劑的具體實例包含BASF 1010、BASF 168、及B215。
聚丙烯基底複合材料進一步包含聚丙烯之外的其他烯烴聚合物。其他烯烴聚合物包含一或多種聚乙烯以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
當外層包含聚丙烯、無機填料、抗紫外線添加劑、韌化劑以及抗氧化劑時，基於該外層的總重量，該聚丙烯的重量比例之較佳範圍是65%至94%之間，該無機填料的重量比例之較佳範圍是5% 至25%之間，該抗紫外線添加劑的重量比例之較佳範圍是0.1%至1.5%之間，該韌化劑的重量比例之較佳範圍是0.5%至5%之間，且該抗氧化劑的重量比例之較佳範圍是0.1%至1.0%之間。
當外層包含聚丙烯、其他烯烴聚合物、無機填料、抗紫 外線添加劑、韌化劑以及抗氧化劑時，基於該外層的總重量，該聚丙烯的重量比例之較佳範圍是55%至84%之間，該其他烯烴聚合物的重量比例之較佳範圍是2%至15%之間，該無機填料的重量比例之較佳範圍是5%至25%之間，該抗紫外線添加劑的重量比例之較佳範圍是0.1%至1.5%之間，該韌化劑的重量比例之較佳範圍是0.5%至5%之間，且該抗氧化劑的重量比例之較佳範圍是0.1%至1.0%之間。
外層的厚度可為25μm至250μm。
第一黏著層
第一黏著層所含的黏著劑可以為一般的黏著劑，只要其能夠在外層以及中間層之間達到強的黏著力。第一黏著層所含的黏著劑也可以是經特別開發的黏著劑。
第一黏著層所含的黏著劑係選自一或多種聚胺甲酸酯基底黏著劑、環氧基底黏著劑、丙烯酸基底黏著劑以及經改質之聚烯烴基底黏著劑；較佳地環氧基底黏著劑以及經改質之聚烯烴基底黏著劑；以及特別較佳地經改質之聚烯烴基底黏著劑。
尤其是當環氧基底黏著劑、經改質之聚烯烴基底黏著劑或其組合用來作為第一黏著層時，相較於其它黏著劑，其塗布量相對 為少、不需要固化、複合背板的生產時間顯著縮短、且層間剝離強度可以大幅增強。
第一黏著層的厚度可為1至10μm。
中間層
根據本發明，中間層具有電力頻率電場強度大於55V/μm的聚合物。電力頻率電場強度可利用該領域已知方法量測。
滿足以上條件的中間層聚合物係選自一或多種聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸脂、聚對萘二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯以及聚甲基丙烯酸甲酯。
中間層的厚度為25μm至300μm。
第二黏著層
第二黏著層所含的黏著劑可以為一般的黏著劑，只要其能夠在內層以及中間層之間達到強的黏著力。第二黏著層所含的黏著劑也可以是經特別開發的黏著劑。
第二黏著層所含的黏著劑係選自一或多種聚胺甲酸酯基底黏著劑、環氧基底黏著劑、丙烯酸基底黏著劑、經改質之聚烯烴基底黏著劑、鈦酸鹽基底黏著劑以及矽烷基底黏著劑；較佳地環氧基底黏著劑以及經改質之聚烯烴基底黏著劑；特別較佳地經改質之聚烯烴基底黏著劑。第二黏著劑與第一黏著劑可為相同或相異。
尤其是當環氧基底黏著劑、經改質之聚烯烴基底黏著劑 或其組合用來作為第二黏著層時，相較於其它黏著劑，其塗布量相對為少、不需要固化、複合背板的生產時間顯著縮短、且層間剝離強度可以大幅增強。
第二黏著層的厚度為1至10μm。
內層
根據本發明，內層包含聚乙烯基底複合材料或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物基底複合材料，且該內層與太陽能電池總成之封裝EVA層之間的剝離強度大於40N/cm。較佳地，內層的光反射率在波長範圍420nm至640nm中至少為90%。
聚乙烯基底複合材料可包含聚乙烯、無機填料、抗紫外線添加劑以及抗氧化劑。聚乙烯基底複合材料進一步可包含聚乙烯之外的其他烯烴聚合物。其他烯烴聚合物包含聚丙烯共聚物。
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物基底複合材料可包含乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、無機填料、抗紫外線添加劑以及抗氧化劑。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物基底複合材料可進一步包含有除了乙烯-醋酸乙烯酯共聚物之外的其他烯烴聚合物。其他烯烴聚合物包含聚丙烯共聚物。
無機填料包含一或多種碳酸鈣、二氧化鈦(較佳地，金紅石型二氧化鈦，如Dupont R105)、微晶高嶺石、高嶺土、硫酸鋇以及水滑石。
抗紫外線添加劑可為有機紫外線吸收劑或安定劑。有機 紫外線吸收劑或安定劑包含一或多種水楊酸鹽、二苯甲酮、苯并三唑、經取代之丙烯腈、三嗪以及受阻胺。抗紫外線添加劑之具體實例包含UV-9(2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮)、UV-531(2-羥基-4-n-辛氧基-二苯甲酮)、UV-326[(2'-羥基-3'-t-丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑]、UV-P[2-(2'-羥基-5'-甲基苯基)苯并三唑]、UV-24(2,2'-二-羥基-甲氧基二苯甲酮)、三嗪-5[2,4,6-参-(2'-羥基-4'-n-辛氧苯)-1,3,5-三嗪]、TINUVIN 622、TINUVIN 770、TINUVIN783、TINUVIN P、TINUVIN 788及類似者。
抗氧化劑包含一或多種芳香族胺、受阻酚以及亞磷酸 鹽。抗氧化劑的具體實例包含BASF 1010、BASF 168、及B215。
當內層包含聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、無機填 料、抗紫外線添加劑以及抗氧化劑時，基於該內層的總重量，該聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的重量比例之較佳範圍是75%至94%之間，該無機填料的重量比例之較佳範圍是5%至25%之間，該抗紫外線添加劑的重量比例之較佳範圍是0.1%至1.5%之間，且該抗氧化劑的重量比例之較佳範圍是0.1%至1.0%之間。
當內層包含聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、其他烯 烴聚合物、無機填料、抗紫外線添加劑、以及抗氧化劑時，基於該內層的總重量，該聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的重量比例之較佳範圍是大於0%至75%之間，該其他烯烴聚合物的重量比例之較佳範圍是1%至75%之間，該無機填料的重量比例之較佳範圍是5%至25%之 間，該抗紫外線添加劑的重量比例之較佳範圍是0.1%至1.5%之間，以及該抗氧化劑的重量比例之較佳範圍是0.1%至1.0%之間。
內層的厚度為25μm至150μm。
發明人亦發現，在此五層框架中，當外層之厚度對中間層之厚度的比係於3：1至1：12之範圍內、較佳地於2：1至1：8之範圍內、更佳地於1：2至1：6之範圍內；且中間層之厚度對內層之厚度的比係於12：1至1：5之範圍內、較佳地於8：1至1：3之範圍內、更佳地於4：1至1：2之範圍內；且這五層的總厚度係大於250μm時，該複合背板之部分放電將大於1,000V，其水汽傳送率將小於2g/m2天，且其將具有在波長範圍420nm至640nm中至少90%之光反射率。同時，如此獲得之複合背板將能更簡單地加工(例如其對應之層壓製程條件包括溫度、時間期間等將更能寬鬆)，且其產物成本相較於類似背板產品係相對為低。
太陽能電池總成
圖2為包含本發明之複合背板的太陽能電池總成的結構示意圖。如圖2所示，該太陽能電池總成包含玻璃板2；封裝材料EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)3；太陽能電池4；本發明的複合背板5；正電極6；負電極7；以及電極隔板EPE 8。當本發明的複合背板5安裝於太陽能電池總成中時，其內層係面向封裝材料EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)3，其外層係面向空氣側。當太陽能電池總成運作時，太陽光1從玻璃板2側進入太陽能電池總成。
本發明之複合背板及太陽能電池總成可以習用方式生產。
實例
以下將藉由實例具體敘明本發明。然而，本發明並不限於該些實例或不被該些實例所限定。該些實例裡的「份」表示重量份，除非另有說明。
實例1
將用於外層的90份聚丙烯顆粒、2份韌化劑(接枝比5%的順丁烯二酐接枝聚丙烯)、0.5份紫外線安定劑(TINUVIN622)、7份二氧化鈦(R105)、以及0.5份抗氧化劑(B215)在常溫(10至30℃)下經由側邊進料口加入攪拌器內，以500轉/分之旋轉速度充分混合及攪拌半小時。然後，使混合物在220℃溫度下以80μm厚度的薄膜形式擠出成為外層。
將用於內層的91份聚乙烯顆粒、0.5份紫外線安定劑(CYASORB THT7001)、8份二氧化鈦、以及0.5份抗氧化劑(B215)在常溫(10至30℃)下經由側邊進料口加入攪拌器內，以500轉/分之旋轉速度充分混合及攪拌半小時。然後，使混合物在230℃溫度下以50μm厚度的薄膜形式擠出成為內層。
將黏著劑1(經改質之聚烯烴基底黏著劑以及環氧基底黏著劑的混合物)以大約3μm的厚度施加至188μm白色PET(可從 Foshan Dupont以BP系列商品名購得)的一側(在後者經空氣電暈處理之後)，於100℃烘箱中烘乾後，獲得第一黏著層。將上述外層層壓至第一黏著層。然後，將黏著劑2(經改質之聚烯烴基底黏著劑以及矽烷耦合劑(KH550)的混合物)以大約3μm的厚度施加至該PET的另一側，於100℃烘箱中烘乾後，獲得第二黏著層。接著將上述內層層壓至第二黏著層。以此方式可以獲得本發明的複合背板1。
實例2
將用於外層的90份聚丙烯顆粒、2份韌化劑(接枝比5%的順丁烯二酐接枝聚丙烯)、0.5份紫外線安定劑(UV3346)、7份二氧化鈦(R105)、以及0.5份抗氧化劑(B215)在常溫(10至30℃)下經由側邊進料口加入攪拌器內，以500轉/分之旋轉速度充分混合及攪拌半小時。然後，使混合物在220℃溫度下以150μm厚度的薄膜形式擠出成為外層。
將用於內層的91份聚乙烯顆粒、0.5份紫外線安定劑(UV3853)、8份二氧化鈦、以及0.5份抗氧化劑(B215)在常溫(10至30℃)下經由側邊進料口加入攪拌器內，以500轉/分之旋轉速度充分混合及攪拌半小時。然後，使混合物在230℃溫度下以100μm厚度的薄膜形式擠出成為內層。
將黏著劑1(經改質之聚烯烴基底黏著劑以及環氧基底黏著劑的混合物)以大約3μm的厚度施加至250μm白色PET(可從Sichuan EM Technology Co.,Ltd.以DS系列商品名購得)的一側(在 後者經空氣電暈處理之後)，於100℃烘箱中烘乾後，獲得第一黏著層。將上述外層層壓至第一黏著層。然後，將黏著劑2(經改質之聚烯烴基底黏著劑以及矽烷耦合劑(KH550)的混合物)以大約3μm的厚度施加至該PET的另一側，於100℃烘箱中烘乾後，獲得第二黏著層。接著將上述內層層壓至第二黏著層。以此方式可以獲得本發明的複合背板2。
實例3
將用於外層的80份聚丙烯顆粒、10份聚乙烯、2份韌化劑(接枝比5%的順丁烯二酐接枝聚丙烯)、0.5份紫外線安定劑(TINUVIN622)、7份二氧化鈦(R105)、以及0.5份抗氧化劑(B215)在常溫(10至30℃)下經由側邊進料口加入攪拌器內，以500轉/分之旋轉速度充分混合及攪拌半小時。然後，使混合物在220℃溫度下以80μm厚度的薄膜形式擠出成為外層。
將用於內層的91份聚乙烯顆粒、0.5份紫外線安定劑(CYASORB THT7001)、8份二氧化鈦、以及0.5份抗氧化劑(B215)在常溫(10至30℃)下經由側邊進料口加入攪拌器內，以500轉/分之旋轉速度充分混合及攪拌半小時。然後，使混合物在230℃溫度下以50μm厚度的薄膜形式擠出成為內層。
將黏著劑1(經改質之聚烯烴基底黏著劑以及環氧基底黏著劑的混合物)以大約3μm的厚度施加至188μm白色PET(可從Foshan Dupont以BP系列商品名購得)的一側(在後者經空氣電暈處 理之後)，於100℃烘箱中烘乾後，獲得第一黏著層。將上述外層層壓至第一黏著層。然後，將黏著劑2(經改質之聚烯烴基底黏著劑以及矽烷耦合劑(KH550)的混合物)以大約3μm的厚度施加至該PET的另一側，於100℃烘箱中烘乾後，獲得第二黏著層。接著將上述內層層壓至第二黏著層。以這樣的方式可以獲得本發明的複合背板3。
實例4
將用於外層的80份聚丙烯顆粒、10份聚乙烯、2份韌化劑(接枝比5%的順丁烯二酐接枝聚丙烯)、0.5份紫外線安定劑(TINUVIN622)、7份二氧化鈦(R105)、以及0.5份抗氧化劑(B215)在常溫(10至30℃)下經由側邊進料口加入攪拌器內，以500轉/分之旋轉速度充分混合及攪拌半小時。然後，使混合物在220℃溫度下以80μm厚度的薄膜形式擠出成為外層。
將用於內層的91份乙烯-醋酸乙烯酯顆粒、0.5份紫外線安定劑(CYASORB THT7001)、8份二氧化鈦、以及0.5份抗氧化劑(B215)在常溫(10至30℃)下經由側邊進料口加入攪拌器內，以500轉/分之旋轉速度充分混合及攪拌半小時。然後，使混合物在220℃溫度下以50μm厚度的薄膜形式擠出成為內層。
將黏著劑1(經改質之聚烯烴基底黏著劑以及環氧基底黏著劑的混合物)以大約3μm的厚度施加至188μm白色PET(可從Foshan Dupont購得且具有BP系列商品名)的一側(在後者經空氣電暈處理之後)，於100℃烘箱中烘乾後，獲得第一黏著層。將上述外層 層壓至第一黏著層。然後，將黏著劑2(經改質之聚烯烴基底黏著劑以及矽烷耦合劑(KH550)的混合物)以大約3μm的厚度施加至該PET的另一側，於100℃烘箱中烘乾後，獲得第二黏著層。接著將上述內層層壓至第二黏著層。以此方式可以獲得本發明的複合背板4。
實例5
將用於外層的80份聚丙烯顆粒、10份聚乙烯、2份韌化劑(接枝比5%的順丁烯二酐接枝聚丙烯)、0.5份紫外線安定劑(TINUVIN622)、7份二氧化鈦(R105)、以及0.5份抗氧化劑(B215)在常溫(10至30℃)下經由側邊進料口加入攪拌器內，以500轉/分之旋轉速度充分混合及攪拌半小時。然後，使混合物在220℃溫度下以80μm厚度的薄膜形式擠出成為外層。
將用於內層的45.5份PP三嵌段共聚物(丙烯、乙烯及辛烯的共聚物)、45.5份乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)顆粒、0.5份紫外線安定劑(CYASORB THT7001)、8份二氧化鈦、以及0.5份抗氧化劑(B215)在常溫(10至30℃)下經由側邊進料口加入攪拌器內，以500轉/分之旋轉速度充分混合及攪拌半小時。然後，使混合物在220℃溫度下以50μm厚度的薄膜形式擠出成為內層。
將黏著劑1(經改質之聚烯烴基底黏著劑以及環氧基底黏著劑的混合物)以大約3μm的厚度施加至188μm白色PET(可從Foshan Dupont以BP系列商品名購得)的一側(在後者經空氣電暈處理之後)，於100℃烘箱中烘乾後，獲得第一黏著層。將上述外層層壓 至第一黏著層。然後，將黏著劑2(經改質之聚烯烴基底黏著劑以及矽烷耦合劑(KH550)的混合物)以大約3μm的厚度施加至該PET的另一側，於100℃烘箱中烘乾後，獲得第二黏著層。接著將上述內層層壓至第二黏著層。以此方式可以獲得本發明的複合背板5。
實例6
將用於外層的80份聚丙烯顆粒、10份聚乙烯、2份韌化劑(接枝比5%的順丁烯二酐接枝聚丙烯)、0.5份紫外線安定劑(TINUVIN622)、7份二氧化鈦(R105)、以及0.5份抗氧化劑(B215)在常溫(10至30℃)下經由側邊進料口加入攪拌器內，以500轉/分之旋轉速度充分混合及攪拌半小時。然後，使混合物在220℃溫度下以80μm厚度的薄膜形式擠出成為外層。
將用於內層的91份聚乙烯顆粒、0.5份紫外線安定劑(CYASORB THT7001)、8份二氧化鈦、以及0.5份抗氧化劑(B215)在常溫(10至30℃)下經由側邊進料口加入攪拌器內，以500轉/分之旋轉速度充分混合及攪拌半小時。然後，使混合物在230℃溫度下以50μm厚度的薄膜形式擠出成為內層。
將黏著劑1(經改質之聚烯烴基底黏著劑以及環氧基底黏著劑的混合物)以大約3μm的厚度施加至188μm白色PC(可從Bayer Technology以Makrofol TP244系列商品名購得)的一側(在後者經空氣電暈處理之後)，於100℃烘箱中烘乾後，獲得第一黏著層。將上述外層層壓至第一黏著層。然後，將黏著劑2(經改質之聚烯烴 基底黏著劑以及矽烷耦合劑(KH550)的混合物)以大約3μm的厚度施加至該PET的另一側，於100℃烘箱中烘乾後，獲得第二黏著層。接著將上述內層層壓至第二黏著層。以此方式可以獲得本發明的複合背板6。
實例7至12
將玻璃板、封裝EVA層、太陽能電池、封裝EVA層以及於實例1至6各者生產之本發明的複合背板，在145℃的條件下依序層壓15分鐘以生產太陽能電池總成。
比較例1
將玻璃板、封裝EVA層、太陽能電池、封裝EVA層以及習知技術的背板COVEME dyMat PYE SPV，在145℃的條件下依序層壓15分鐘以生產太陽能電池總成。
於下文中，測量以及評估於實例1至6生產的本發明之複合背板的性質，以及於實例7至12生產之本發明的太陽能電池總成與比較例1生產的太陽能電池總成的性質。
層間剝離強度
複合背板的外層與中間層之間的層間剝離強度係根據ASTM D1876測量。複合背板的內層與太陽能電池總成的封裝EVA層之間的層間剝離強度係根據ASTM D903測量。
光反射性
複合背板的光反射性係於波長範圍250nm至1100nm中、以Lamda 950儀器測量。
抗紫外線特性
複合背板的抗紫外線特性係於紫外線照射強度120kWh/m2下、依據ASTM G154第1週期測量，且黃化指數(yellow Index)係根據ASTM D1925特徵化。
水汽傳送率
複合背板的水汽傳送率在37.8℃以及100% RH的條件下根據ASTM F1249測量。
功率輸出
太陽能電池總成的輸出功率係根據IEC61215使用Spire模擬器來測量。
表1顯示實例3之複合背板中的外層與中間層之間以及內層與中間層之間的層間剝離強度。
如表1所示，複合背板的外層與中間層之間的層間剝離強度高達10.6N/cm，即使經過2,000小時的濕熱/潮濕條件老化，該複合背板仍保有優異的剝離強度(7.1N/cm)，且在內層與中間層之間的層間剝離強度甚至更高，這使得內層無法與中間層分離。
表2顯示實例3之複合背板的內層與太陽能電池總成的封裝EVA層之間的層間剝離強度。
如表2所示，複合背板的內層與太陽能電池總成的封裝EVA層之間的層間剝離強度高達65N/cm，即使經過2,000小時的溼熱/潮濕條件老化，仍良好地保持黏著。
圖3說明本發明的複合背板在波長範圍200nm至1100nm中的光反射率。如圖3所示，本發明之複合背板在可見光區的波長範圍(420nm至640nm)中具有至少90%的光反射率，使得該太陽能電池總成的功率輸出可進一步增加。
圖4說明本發明之複合背板的外層在紫外線照射下YI 值及b值的改變，圖5說明本發明之複合背板的內層在紫外線照射下YI值及b值的改變。如圖4及圖5所示，YI值<5且目視外觀沒有變色，表面也沒有裂縫，這表示本發明之複合背板具有優異的抗紫外線特性。
圖6說明本發明之複合背板的水汽傳送率。如圖6所 示，本發明之複合背板具有1.7g/m2．天之低水汽傳送率，其中外層的水汽傳送率為9.1g/m2．天。
此外，比較實例3與實例1，發現實例1和實例3的複 合背板具有類似特性，舉例來說，水汽傳送率皆為1.7g/m2．天，除了實例1之複合背板外層具有200%的韌度，劣於實例3之複合背板外層的韌度(300%)。
比較實例3與實例2，發現實例2與實例3的複合背板 具有類似特性，除了實例3的局部放電電壓為1087V，而實例2的局部放電電壓為1530V且其水汽傳送率低至1.05g/m2．天，但成本遠高出許多。
比較實例3與實例4，發現實例3與實例4的複合背板 具有類似特性，除了實例4生產的複合背板在內層與封裝EVA層之間的剝離強度為80N/cm，其水汽傳送率為1.9g/m2．天(高於實例3)，內層在120kWh/m2的條件下黃化指數大於5。
比較實例3與實例5，發現實例3和實例5的複合背板 具有類似特性，除了實例5生產的複合背板的水汽傳送率為1.95 g/m2．天，高於實例3，且其在120kWh/m2的條件下內層的黃化指數為4.1。
比較實例3與實例6，發現實例3和實例6的複合背板 具有類似特性，除了實例6之複合背板具有低水汽傳送率(1.8g/m2．天)且因為使用聚碳酸酯材料做為中間層，因此價格稍微昂貴。
前述實例的複合背板具有小於2.0g/m2．天的水汽傳送 率。然而，作為習知技術之比較例1的背板具有高出許多的水汽傳送率(2.40g/m2．天)。
下表3比較實例7至12各者與比較例1之單一太陽能電池總成的功率輸出(W)。
如表3所示，包含本發明之複合背板的太陽能電池總成的功率輸出比包含習知技術之背板的太陽能電池總成的功率輸出高出0.1%或更多。
應理解本文所述之例示性的實施例應被視為僅是敘述性並非以限制為目的。在各實施例中關於特徵或態樣的描述應典型地被視為適用於其他實施例中之其他相似特徵或態樣。
雖然本發明之一或多個實施例已參照圖式描述，本領域具有通常知識者應理解可在不背離如下列申請專利範圍所定義之本發明的精神及範圍下，進行各種形式及細節的改變。
1a‧‧‧外層
2a‧‧‧中間層
3a‧‧‧內層
4a‧‧‧第一黏著層
5a‧‧‧第二黏著層

Claims (26)

  1. 一種太陽能電池總成的複合背板，其依序包含外層、第一黏著層、中間層、第二黏著層以及內層，其中該外層包含聚丙烯基底複合材料，該中間層具有電力頻率電場強度(power frequency electric strength)大於55V/μm的聚合物，且該內層包含聚乙烯基底或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物基底複合材料並且該內層與該太陽能電池總成的封裝EVA層之間的剝離強度大於40N/cm，且其中該複合背板具有小於2.0g/m2．天的水汽傳送率。
  2. 如請求項1之太陽能電池總成的複合背板，其中該複合背板的總厚度大於250μm，其中該外層之厚度對該中間層之厚度的比係於3：1至1：12之範圍內，且該中間層之厚度對該內層之厚度的比係於12：1至1：5之範圍內。
  3. 如請求項2之太陽能電池總成的複合背板，其中該外層之厚度對該中間層之厚度的比係於2：1至1：8之範圍內，且該中間層之厚度對該內層之厚度的比係於8：1至1：3之範圍內。
  4. 如請求項2之太陽能電池總成的複合背板，其中該外層之厚度對該中間層之厚度的比係於1：2至1：6之範圍內，且該中間層之厚度對該內層之厚度的比係於4：1至1：2之範圍內。
  5. 如請求項1之太陽能電池總成的複合背板，其中該聚丙烯基底複合材料包含聚丙烯、無機填料、抗紫外線添加劑、韌化劑以及抗氧化劑。
  6. 如請求項5之太陽能電池總成的複合背板，其中該聚丙烯基底複合材料進一步包含該聚丙烯之外的其他烯烴聚合物。
  7. 如請求項6之太陽能電池總成的複合背板，其中該其他烯烴聚合物包含一或多種聚乙烯及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
  8. 如請求項1之太陽能電池總成的複合背板，其中該聚乙烯基底複合材料包含聚乙烯、無機填料、抗紫外線添加劑以及抗氧化劑。
  9. 如請求項1之太陽能電池總成的複合背板，其中該乙烯-醋酸乙烯酯共聚物基底複合材料包含乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、無機填料、抗紫外線添加劑以及抗氧化劑。
  10. 如請求項8之太陽能電池總成的複合背板，其中該聚乙烯基底複合材料進一步包含該聚乙烯之外的其他烯烴聚合物。
  11. 如請求項9之太陽能電池總成的複合背板，其中該乙烯-醋酸乙烯酯共聚物基底複合材料進一步包含該乙烯-醋酸乙烯酯共聚物之外的其他烯烴聚合物。
  12. 如請求項10或11之太陽能電池總成的複合背板，其中該其他烯烴聚合物包含聚丙烯共聚物。
  13. 如請求項1之太陽能電池總成的複合背板，其中該具有大於55V/μm的電力頻率電場強度的聚合物包含一或多種聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸脂、聚對萘二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯以及聚甲基丙烯酸甲酯。
  14. 如請求項1之太陽能電池總成的複合背板，其中該中間層的厚度為25μm至300μm。
  15. 如請求項1之太陽能電池總成的複合背板，其中該外層的厚度為25μm至250μm。
  16. 如請求項1之太陽能電池總成的複合背板，其中該內層的厚度為25μm至150μm。
  17. 如請求項5之太陽能電池總成的複合背板，其中該韌化劑包含一或多種順丁烯二酐接枝聚丙烯、順丁烯二酐接枝聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯以及聚烯烴彈性體(POE)。
  18. 如請求項8或9之太陽能電池總成的複合背板，其中該無機填料包 含一或多種碳酸鈣、二氧化鈦、微晶高嶺石、高嶺土、硫酸鋇以及水滑石。
  19. 如請求項8或9之太陽能電池總成的複合背板，其中該抗紫外線添加劑包含一或多種水楊酸鹽、二苯甲酮、苯并三唑、經取代之丙烯腈、三嗪以及受阻胺。
  20. 如請求項8或9之太陽能電池總成的複合背板，其中該抗氧化劑包含一或多種芳香族胺、受阻酚以及亞磷酸鹽。
  21. 如請求項1之太陽能電池總成的複合背板，其中該第一黏著層及/或該第二黏著層的厚度為1至10μm。
  22. 如請求項1之太陽能電池總成的複合背板，其中該第一黏著層所含的該黏著劑包含一或多種聚胺甲酸酯基底黏著劑、環氧基底黏著劑、丙烯酸基底黏著劑以及經改質之聚烯烴基底黏著劑。
  23. 如請求項1之太陽能電池總成的複合背板，其中該第二黏著層所含的該黏著劑包含一或多種聚胺甲酸酯基底黏著劑、環氧基底黏著劑、丙烯酸基底黏著劑、經改質之聚烯烴基底黏著劑、鈦酸鹽基底黏著劑以及矽烷基底黏著劑。
  24. 如請求項1之太陽能電池總成的複合背板，其中該外層的熔點為160℃或更高，且其水汽傳送率小於10g/m2．天。
  25. 如請求項1之太陽能電池總成的複合背板，其中該複合背板在波長範圍420nm至640nm中的光反射率至少為90%。
  26. 一種太陽能電池總成，其包含如請求項1至25中任一項之太陽能電池的複合背板。
TW104109050A 2014-03-21 2015-03-20 太陽能電池總成的複合背板及包含其之太陽能電池總成 TW201609409A (zh)

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