TWI641482B - 太陽電池模組用背板及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種太陽電池模組用背板及其製造方法。更特定而言,本發明是有關於一種光伏打模組用新穎背板,光伏打模組用新穎背板能夠用單層聚酯膜替換其中氟化物膜/聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)膜/氟化物膜或白色聚酯膜/透明聚酯膜/白色聚乙烯膜根據相關技術而堆疊的結構,且能夠用於雙側光接收光伏打模組以及一般前側光接收光伏打模組中以替換玻璃或氟類聚合物樹脂。
Description
本申請案依據35 U.S.C.§119主張2016年6月28日在韓國智慧財產局申請的韓國專利申請案第10-2016-0080573號、2017年5月16日在韓國智慧財產局申請的韓國專利申請案第10-2017-0060454號的優先權,所述專利申請案的揭露內容以全文引用的方式併入本文中。
以下揭露內容是有關於一種太陽電池模組用背板及其製造方法,且更特定言之,是有關於一種光伏打模組用背板,光伏打模組用背板能夠用單層聚酯膜替換其中氟化物膜/聚對苯二甲酸伸乙酯(polyethylene terephthalate;PET)膜/氟化物膜或白色聚酯膜/透明聚酯膜/白色聚乙烯膜根據相關技術而堆疊的結構,且能夠用於雙側光接收光伏打模組以及一般前側光接收光伏打模組中以替換玻璃或氟類聚合物樹脂。
用於產生太陽能的太陽電池由矽或各種化合物製成,且
可產生電。然而,由於可能不會自單個太陽電池獲得充足的輸出功率,因此太陽電池中的每一者應彼此串聯或並聯連接。如上文所描述的太陽電池彼此連接的狀態被稱作「光伏打模組」。
可藉由堆疊玻璃、第一囊封劑、太陽電池、第二囊封劑與背板來對太陽電池(光伏,PV)模組進行組態。使用乙烯乙酸乙烯酯(ethylene vinylacetate;EVA)或其類似物作為第一囊封劑及第二囊封劑。
一般太陽電池模組可僅經由其前表面接收光以產生功率,且因此,對於增加效率存在限制。因此,近來,已開發出經由前表面及後表面兩者接收光以產生功率的雙側光接收太陽電池,且需要開發適合於此雙側光接收太陽電池的背板。由於雙側光接收太陽電池模組應吸收到達地面的可見光且阻擋紫外光,因此不同於用於根據相關技術的前側光接收太陽電池模組中的不透明白色背板,用於雙側光接收太陽電池模組中的背板應是透明的,且同時,由於背板暴露於UV光,因此除了耐久性及抗濕性以外,背板亦應具有UV阻擋性質。
本發明的一實施例是針對提供一種背板作為用於保護太陽電池模組的核心材料,所述背板能夠用根據本發明的單層膜替換其中透明膜與白色膜堆疊的現有背板的結構。亦即,本發明的一實施例是針對提供一種背板,所述背板能夠實施與在使用具有根據相關技術的堆疊結構的膜的狀況下的性質等效或相似的性質,
同時由單層構成。
本發明的另一實施例是針對提供一種太陽電池模組用背板,所述太陽電池模組用背板能夠藉由包含上面定位有太陽電池的透明部分而用於雙側光接收光伏打模組以及前側光接收光伏打模組中,且能夠藉由具有極佳可見光透射率、UV阻擋性質以及抗濕性來改良所述太陽電池模組的光接收效率且防止聚酯基膜的老化及降級。
本發明的另一實施例是針對提供一種太陽電池模組用背板,所述太陽電池模組用背板能夠在不堆疊單獨白色膜的情況下藉由包含具有極佳反射率的印刷層來具有極佳反射率以改良光伏發電效率。
本發明的另一實施例是針對提供一種太陽電池模組用背板,所述太陽電池模組用背板能夠改良與囊封體的黏著性質。
在一個一般態樣中,一種太陽電池模組用背板包含:聚酯基膜;以及印刷層,其僅形成於所述聚酯基膜的一個表面或兩個表面的一部分上,其中所述印刷層含有白色顏料。
在另一一般態樣中,一種太陽電池模組用背板的製造方法包含:a)藉由捏合具有0.8dl/g(deciliter/gram,公合/克)至1.0dl/g的固有黏度的聚酯樹脂與光穩定劑來製備化合物晶片;b)藉由將所述化合物晶片添加至具有0.65dl/g至0.8dl/g的固有黏度的聚酯樹脂且熔融擠出所得物來製造未拉伸板,以滿足以下物理性質的含量範圍添加所述化合物晶片:380奈米至1000奈米的波長下的平均可見光透射率是85%或大於85%,且250奈米至380奈米的波長下的平均UV光透射率是10%或小於10%;
c)藉由在縱向方向上單軸向地拉伸所述未拉伸板且接著在橫向方向上雙軸向地拉伸所述板來製造聚酯基膜;以及d)藉由將含有黏合劑樹脂、有機溶劑以及白色顏料的印刷層組成物僅塗覆至聚酯基膜的表面的一部分上而形成印刷層,以所述印刷層滿足以下物理性質的含量範圍含有所述白色顏料:380奈米至1000奈米的波長下的平均可見光反射率是85%或大於85%。
10‧‧‧聚酯基膜
20‧‧‧印刷層
100‧‧‧太陽電池模組用背板
200‧‧‧太陽電池
300‧‧‧囊封劑
400‧‧‧前基底
500‧‧‧地面
La、Lb‧‧‧可見光
Lc‧‧‧光
圖1說明根據本發明的太陽電池模組用背板的實例。
圖2說明根據本發明的太陽電池模組用背板的實例。
圖3說明根據本發明的太陽電池模組用背板的實例。
圖4是說明根據本發明的太陽電池模組用背板的實例的橫截面視圖。
圖5是說明使用根據本發明的太陽電池模組用背板的太陽電池模組的實例的橫截面視圖。
圖6是說明根據本發明的太陽電池模組用背板的實例的照片。
在下文中,將經由詳細實例或例示性實施例(包含隨附圖式)更詳細地描述本發明。然而,以下詳細實例或例示性實施例僅用以具體解釋本發明。因此,本發明不限於此,但可以各種形式予以實施。
另外,除非在本說明書中另外界定,否則本說明書中所使用的所有技術及科學術語具有與由所屬領域中具通常知識者通常理解的含義相同的含義。本說明書中所使用的術語僅用以有效地描述具體例示性實施例,而不用以限制本發明。
另外,除非上下文明確指示,否則,應理解,本說明書及所附申請專利範圍中所使用的呈單數形式的術語包含呈複數形式的術語。
本發明人進行研究以便開發用於光伏打模組用背板的聚酯膜,光伏打模組用背板具有UV阻擋功能、高可見光反射功能以及單層結構,且由此,本發明人發現有可能提供太陽電池模組用背板,太陽電池模組用背板能夠最終具有太陽電池模組的保護功能且藉由以下操作來經由光反射增加效率:使用阻擋UV光(更具體言之,吸收250奈米至380奈米的波長區下的UV光)的光穩定劑,250奈米至380奈米的波長區是到達地面同時直接影響聚合物材料的分解的UV光的波長區;及使用印刷方法在除了接收光以產生功率的太陽電池的位置以外的一個表面或兩個表面的一部分上形成含有用於反射功能的白色顏料的印刷層,藉此完成本發明。
根據本發明的態樣,太陽電池模組用背板包含:聚酯基膜;及印刷層,其僅形成於聚酯基膜的一個表面或兩個表面的一部分上,其中印刷層含有白色顏料。
根據本發明的態樣,聚酯基膜在380奈米至1000奈米的波長下的平均可見光透射率可以是85%或大於85%,且其在250奈米至380奈米的波長下的平均UV光透射率可以是10%或小於10%。
另外,印刷層在380奈米至1000奈米的波長下的平均可見光反射率可以是85%或大於85%。
根據本發明的態樣,聚酯基膜可含有由下列各者所構成的族群中選出的任一種或兩種或多於兩種光穩定劑:二苯甲酮類化合物、苯并三唑類化合物、苯并嗪酮類化合物、苯甲酸酯類化合物、水楊酸苯酯類化合物以及受阻胺類化合物。
根據本發明的態樣,以聚酯基膜的總重量計,光穩定劑的含量可以是0.01重量%至5重量%。
根據本發明的態樣,聚酯基膜的固有黏度可以是0.65dl/g至0.8dl/g,其在150℃下靜置30分鐘之後的熱收縮率△HS可滿足以下方程式1,且其在121℃及100%的相對濕度(relative humidity,RH)下靜置75小時之後的伸長保持率S可滿足以下方程式2。
在方程式1中,△HS=(HS2-HS1)/HS1×100,其中△HS是熱收縮率,HS2是聚酯基膜在加工方向上的長度,所述長度是在於150℃下靜置30分鐘之後所量測得,且HS1是處理前聚酯基膜在加工方向上的長度。
在方程式2中,S=S2/S1×100,其中S是加工方向上的伸長保持率,S2是聚酯基膜在加工方向上的伸長率,所述伸長率是在於121℃及100%的RH下靜置75小時之後所量測得,且S1是
處理前聚酯基膜在加工方向(machine direction;MD)上的伸長率。
根據本發明的態樣,聚酯基膜可具有50微米至350微米的厚度,且印刷層可具有1微米至35微米的厚度。
根據本發明的態樣,印刷層可含有丙烯酸類樹脂、聚酯類樹脂或聚胺酯類樹脂作為黏合劑樹脂。
根據本發明的態樣,印刷層中可含有30重量%至50重量%的含量的白色顏料。
根據本發明的態樣,白色顏料可由塗佈有二氧化矽且具有0.15微米至0.25微米的平均粒度的氧化鈦細粒製成。
根據本發明的態樣,印刷層可由下列各者中選出:i)僅形成於聚酯基膜的表面的一部分上以遠離彼此安置的印刷層;ii)僅形成於聚酯基膜的表面的一部分上且具有連續圖案的印刷層;iii)沿著太陽電池的邊緣僅形成於聚酯基膜的表面的一部分上的印刷層;以及iv)以海島形式僅形成於聚酯基膜的表面的一部分上的印刷層。
根據本發明的態樣,印刷層可與太陽電池模組的太陽電池部分地重疊。
根據本發明的態樣,聚酯基膜可由聚酯膜及底漆塗層構成,底漆塗層含有聚胺酯類樹脂及聚酯類樹脂中的任一者或其混合物且形成於聚酯膜的一個表面或兩個表面上。
根據本發明的態樣,太陽電池模組用背板的製造方法包含:a)藉由捏合具有0.8dl/g至1.0dl/g的固有黏度的聚酯樹脂與光穩定劑來製備化合物晶片;
b)藉由將化合物晶片添加至具有0.65dl/g至0.8dl/g的固有黏度的聚酯樹脂且熔融擠出所得物來製造未拉伸板,以滿足以下物理性質的含量範圍添加化合物晶片:380奈米至1000奈米的波長下的平均可見光透射率是85%或大於85%,且250奈米至380奈米的波長下的平均UV光透射率是10%或小於10%;c)藉由在縱向方向上單軸向地拉伸未拉伸板且接著在橫向方向上雙軸向地拉伸板來製造聚酯基膜;以及d)藉由將含有黏合劑樹脂、有機溶劑以及白色顏料的印刷層組成物僅塗覆至聚酯基膜的表面的一部分上來形成印刷層,以印刷層滿足以下物理性質的含量範圍含有白色顏料:380奈米至1000奈米的波長下的平均可見光反射率是85%或大於85%。
在根據本發明的態樣的製造方法中,在步驟d)中,塗覆方法可由下列各者中選出:網板印刷法、偏移法、數位印刷法、滾塗法、凹板塗佈法、反向塗佈法、噴塗法以及氣刀塗佈法。
在下文中,將詳細描述根據本發明的太陽電池模組用背板的實例。
將參考隨附圖式詳細描述根據本發明的太陽電池模組用背板的實例。如圖1至圖4中所說明,印刷層20形成於聚酯基膜10上,尤其是僅形成於聚酯基膜10的表面的一部分上。更具體言之,印刷層可由下列各者中選出:i)僅形成於聚酯基膜的表面的一部分上以遠離彼此安置的印刷層;ii)僅形成於聚酯基膜的表面的一部分上且具有連續圖案的印刷層;iii)沿著太陽電池的邊緣僅形成於聚酯基膜的表面的一部分上的印刷層;以及iv)以海島形式僅形成於聚酯基膜的表面的一部分上的印刷層。
海島形式可以是如下形式:上面不形成印刷層的部分形成島狀部分,上面形成印刷層的部分形成海部分,且太陽電池模組的太陽電池定位於島狀部分的一些或所有部分上。進一步,海部分與太陽電池可彼此部分地重疊。亦即,根據本發明的態樣,印刷層可與太陽電池模組的太陽電池部分地重疊。在此處,海部分與太陽電池彼此部分地重疊,此意謂太陽電池可自島狀部分的邊界偏離以與海部分上的印刷層部分地重疊。
島狀部分與太陽電池可彼此部分地重疊。在此處,島狀部分與太陽電池彼此部分地重疊,此意謂島狀部分的邊緣與太陽電池的邊緣形成於同一位置處,或島狀部分的邊緣可形成為朝向太陽電池突起以便與太陽電池重疊。
更具體言之,印刷層可形成於除了上面定位有太陽電池模組的太陽電池的部分以外的部分中的一些或所有部分上。可藉由允許島狀部分的大小等於或小於太陽電池的大小而以白色展示太陽電池之間的間隔。更具體言之,在組裝太陽電池模組時,至少一個太陽電池可設置於背板上,且印刷層可部分或完全地形成於對應於如上文所描述來設置的至少一個太陽電池的周界的部分上。
詳言之,如圖1中所說明,在上面定位有至少一個太陽電池的部分中,印刷層20可形成於對應於太陽電池的周界的部分上。替代地,如圖2及圖3中所說明,海部分與島狀部分並不完全彼此區分開來,但取決於太陽電池的形狀及佈局,印刷層可部分地不連續地形成。另外,圖4是說明根據本發明的背板的實例的橫截面視圖,圖4說明印刷層20形成於聚酯基膜10的一個表面
上。
在將根據本發明的背板應用於太陽電池模組時,太陽電池200可定位於聚酯基膜10的上面尚未形成印刷層20的透明部分上,且必要時,印刷層與太陽電池可彼此部分地重疊。
圖5是說明使用根據本發明的太陽電池模組用背板的太陽電池模組的實例的橫截面視圖,圖5說明可見光的透射及反射。
圖6是在應用圖2中所說明的背板的狀況下說明印刷圖案的實例的照片,圖6說明完整印刷圖案。
圖1至圖6僅用以輔助理解本發明,但本發明不限於此。亦即,印刷層的形狀可取決於太陽電池的結構或形狀而改變,且印刷層可形成於聚酯基膜的一個表面或兩個表面上。
[聚酯基膜]
根據本發明的態樣,本發明人進行研究以便阻擋250奈米至380奈米的波長區中的UV光以防止聚酯基膜的老化及降級,250奈米至380奈米的波長區是到達地面的UV光的波長區,且由此,已瞭解,可藉由含有聚酯樹脂及光穩定劑而將聚酯基膜應用於雙側光接收光伏打模組以及前側光接收光伏打模組。光穩定劑可包含由下列各者所構成的族群中選出的任一者或兩者或多於者:二苯甲酮類化合物、苯并三唑類化合物、苯并嗪酮類化合物、苯甲酸酯類化合物、水楊酸苯酯類化合物以及受阻胺類化合物,但不限於此。
較佳地,以光穩定劑可阻擋250奈米至380奈米的波長區中的UV光的含量範圍使用光穩定劑,從而實施以下物理性質:10%或小於10%、更佳地,5%或小於5%的UV光透射率,250奈
米至380奈米的波長區是UV光的波長區。儘管不受限制,但可使用以聚酯基膜的總重量計呈0.01重量%至5重量%的含量的光穩定劑。更佳地,可使用呈0.1重量%至1.0重量%的含量的光穩定劑。
在UV光透射率是10%或小於10%,更具體言之,0.1%至10%,且更佳地,0.1%至5%的範圍下,可防止聚酯基膜的老化,且耐久性及耐候性可以是極佳的。
較佳地,在製備聚酯基膜時添加光穩定劑,且更佳地,可藉由製備含有光穩定劑的化合物晶片、將化合物晶片與聚酯晶片混合且熔融擠出混合物以製造膜來進一步改良光穩定劑的分散性。
作為聚酯樹脂,可無限制地使用任何聚酯樹脂,只要其一般用以製造聚酯膜即可。更具體言之,可使用(例如)聚對苯二甲酸伸乙酯、聚萘二甲酸伸乙酯、聚萘二甲酸伸丁酯等,但聚酯樹脂不限於此。
聚酯樹脂是指示單體殘餘物之間的共價鍵(其是主鏈的主鍵)是酯鍵的聚合物的一般術語,且可通常藉由對二羧酸化合物及二羥基化合物或二羧酸酯衍生物及二羥基化合物進行縮合聚合來獲得聚酯樹脂。
在此處,二羧酸化合物的實例可包含:芳族二羧酸,諸如對苯二甲酸、2,6-萘二羧酸、間苯二甲酸、二苯基二羧酸、二苯基碸二羧酸、二苯氧基乙烷二羧酸、5-磺基間苯二甲酸鈉以及鄰苯二甲酸;脂族二羧酸,諸如草酸、丁二酸、己二酸、癸二酸、二聚酸、順丁烯二酸以及反丁烯二酸;脂環二羧酸,諸如環己烷二羧酸;羥
基羧酸,諸如對羥苯甲酸等。進一步,二羧酸酯衍生物的實例可包含二羧酸化合物的酯化化合物,例如,對苯二甲酸二甲酯、對苯二甲酸二乙酯、對苯二甲酸-2-羥基乙基甲酯、二甲基2,6-萘二羧酸酯、間苯二甲酸二甲酯、己二酸二甲酯、順丁烯二酸二甲酯、二聚酸二甲酯等。進一步,可單獨使用其中的一者,或可使用其兩者或多於兩者的混合物。
二羥基化合物的實例可包含脂族二羥基化合物,諸如乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇;聚氧伸烷基二醇,諸如二甘醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇;脂環二羥基化合物,諸如1,4-環己烷二甲醇;芳族二羥基化合物,諸如雙酚A、雙酚S等。進一步,可單獨使用其中的一者,或可使用其兩者或多於兩者的混合物。
其中,對苯二甲酸、2,6-萘二羧酸、間苯二甲酸或其類似物可較佳地用作二羧酸化合物,且新戊二醇、乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、聚丁二醇、1,4-環己烷二甲醇或其類似物可較佳地用作二羥基化合物。
其中,較佳地,使用由對苯二甲酸或對苯二甲酸二甲酯及乙二醇構成的聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)。
進一步,聚酯基膜在380奈米至1000奈米的波長下的平均可見光透射率可以是85%或大於85%,且其在550奈米的波長下的可見光透射率是85%或大於85%,且其在250奈米至380奈米的波長下的平均UV光透射率是10%或小於10%,此是較佳的,此是因為可在將聚酯基膜應用於雙側光接收太陽電池模組時改良光伏發電效率。
另外,可使用具有極佳耐水解性的聚酯膜作為聚酯基膜,且可製造且使用具有極佳耐水解性的膜作為聚酯基膜,或可使用商業化產品作為聚酯基膜。作為一實例,可使用在縮合聚合時產生的寡聚物的含量是低的聚酯膜作為具有極佳耐水解性的聚酯膜。進一步,可藉由對聚酯膜另外執行用於改良耐水解性的所屬技術領域中已知的熱處理以減少聚酯膜中的水含量且減小其收縮率來進一步改良耐水解性。
更佳地,在製備聚酯樹脂與光穩定劑的化合物晶片時使用的聚酯樹脂具有0.80dl/g至1.0dl/g的固有黏度,且較佳地,在製造聚酯基膜時連同化合物晶片所使用的聚酯樹脂具有0.6dl/g至0.80dl/g的固有黏度。當在製備化合物晶片時使用的聚酯樹脂的固有黏度小於0.80dl/g時,可減小化合物晶片的黏度,且因此可加工性及耐久性可能在製造膜時惡化,且當在製造聚酯基膜時聚酯樹脂的固有黏度小於0.6dl/g時,在處理時,剪切應力可由於低固有黏度而減小,且因此,聚酯基膜的黏度可減小,可改良可加工性,但不可能預計改良耐久性及耐候性。另外,當在製造聚酯基膜時聚酯樹脂的固有黏度大於0.80dl/g時,在使用用於產生聚對苯二甲酸伸乙酯樹脂的現有設備製造聚酯基膜時,生產率可能由於在拉伸時發生的高排出壓力及斷裂而惡化。
較佳地,最終製造出的膜具有0.65dl/g至0.8dl/g的固有黏度。由於耐久性及耐候性在固有黏度在上文所提及的範圍內時極佳,因此在將聚酯基膜應用於雙側光接收太陽電池模組時,不可能歷時長時間段使用聚酯基膜。
另外,必要時,聚酯基膜可進一步含有無機顆粒以便改良
膜的成膜性質。在此處,無機顆粒的實例可包含二氧化矽顆粒、硫酸鋇顆粒、氧化鋁顆粒等,但不限於此。
進一步,聚酯基膜可具有50微米至350微米的厚度,50微米至350微米的厚度是較佳的,此是因為聚酯基膜適合用於太陽電池模組用背板中,但聚酯基膜的厚度不限於此。
另外,根據本發明的聚酯基膜在150℃下靜置30分鐘之後的熱收縮率△HS可滿足以下方程式1,且其在於121℃及100%的RH下靜置75小時之後的伸長保持率S可滿足以下方程式2。
在方程式1中,△HS=(HS2-HS1)/HS1×100,其中△HS是熱收縮率,HS2是聚酯基膜在加工方向上的長度,所述長度是在於150℃下靜置30分鐘之後所量測得,且HS1是處理前聚酯基膜在加工方向上的長度。
在方程式2中,S=S2/S1×100,其中S是加工方向上的伸長保持率,S2是膜在加工方向上的伸長率,所述伸長率是在於121℃及100%的RH下靜置75小時之後所量測得,且S1是處理前其在加工方向(MD)上的伸長率。
較佳地,加工方向上的熱收縮率是2.0%或小於2.0%,較佳地,0.5%至1.5%,且更佳地,0.5%至1.0%。在熱收縮率大於2.0%的狀況下,耐熱性可能惡化,使得物理性質可由熱顯著地改變。
進一步,較佳地,在於121℃及100%的RH下靜置75小時之後,加工方向上的伸長保持率可以是60%至99%,較佳地,70%至99%。在伸長保持率小於60%的狀況下,隨著時間流逝,可能發生物理性質的快速惡化,使得長期耐久性可能惡化。
根據本發明,可藉由使用將同時滿足上文所提及的固有黏度、熱收縮率以及伸長保持率的聚酯基膜用作聚酯基膜來顯著地改良耐候性,使得在將聚酯膜應用於太陽電池模組用背板時,耐候性可相比於使用一般聚酯膜的狀況改良10%或大於10%。
[印刷層]
根據本發明的態樣,由於含有白色顏料的印刷層可由於關於能量轉換波長的高反射功能而執行根據相關技術白色膜的功能,因此根據本發明的太陽電池模組用背板可執行根據相關技術的透明膜及白色膜兩者的功能,同時單獨使用而不在其上堆疊單獨白色膜,使得可改良太陽電池模組的效率,可簡化製程,且可降低成本。
根據本發明的態樣,含有白色顏料的印刷層是反射光透射通過太陽電池的波長區中的光(例如,紫外線(ultraviolet;UV)區及近紅外線(infrared;IR)區中的光)的層。較佳地,印刷層在380奈米至1000奈米的波長下的平均可見光反射率是85%或大於85%,且其在550奈米的波長下的可見光反射率是85%或大於85%。在上文所提及的範圍內,可藉由將能量轉換波長反射至太陽電池模組中來增加能效。亦即,可藉由允許在印刷層上反射的光在太陽電池模組的前基底中再次反射以藉此入射於太陽電池上來進一步增加太陽電池的效率。
根據本發明的態樣,可藉由塗覆含有黏合劑樹脂、有機溶劑以及白色顏料的白色油墨組成物來形成含有白色顏料的印刷層。在此處,可使用網板印刷法、偏移法、數位印刷法、滾塗法、凹板塗佈法、反向塗佈法、噴塗法、氣刀塗佈法或類似方法作為塗覆方法,但塗覆方法不限於此。
為了增加白色顏料的含量來進一步改良反射率,可較佳地使用具有與聚酯基膜的極佳緊密黏著性質的黏合劑樹脂作為黏合劑樹脂。進一步,鑒於黏合劑樹脂與聚酯樹脂之間的反射率的差是小的,且因此可實施極佳透明度,較佳地,使用丙烯酸類樹脂、聚酯類樹脂、聚胺酯類樹脂或其類似物。更佳地,可鑒於極佳耐久性及黏著性質而使用丙烯酸類樹脂。
可使用(例如)氧化鈦、氧化鋅、氧化銻、碳酸鈣或其類似物作為白色顏料。鑒於增加的反射率,較佳地,使用氧化鈦,且鑒於進一步改良關於黏合劑樹脂的分散性、與聚酯基膜的緊密黏著性質以及反射性質,可使用塗佈有二氧化矽的氧化鈦細粒。
可藉由使用塗佈有二氧化矽的氧化鈦細粒來將關於具有380奈米至1000奈米的波長的可見光的反射率實施為85%或大於85%,且有可能形成可抑制已幾乎抑制的UV光的激發且耐久性得以改良的印刷層。進一步,印刷層用以藉由反射傳遞通過太陽電池的光以將光返回至太陽電池來改良光效率,且用以藉由阻擋透射通過對背板進行組態的PET膜的UV光來抑制PET的光解。白色顏料可具有0.15微米至0.25微米的平均粒度,但不限於此。
較佳地,以可滿足以下物理性質的含量範圍使用白色顏料:380奈米至1000奈米的波長下的平均可見光反射率是85%或
大於85%,且550奈米的波長下的可見光反射率是85%或大於85%。更具體言之,印刷層中可含有在30重量%至50重量%的含量範圍中的白色顏料,但不限於此。
可使用任何有機溶劑作為有機溶劑,只要其可溶解黏合劑樹脂即可。作為特定實例,可使用以下各者中的一者或兩者或更多者的混合物:溶劑石腦油、二甲基甲醯胺、甲基乙基酮、丙酮、乙酸乙酯、四氫呋喃、二噁烷、環己酮、正己烷、甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇等,但有機溶劑不限於此。
進一步,必要時,白色油墨組成物可進一步含有用於改良白色顏料的分散性的分散劑。
根據本發明的態樣,印刷層具有1微米至35微米的厚度,1微米至35微米的厚度是較佳的,此是因為聚酯基膜與印刷層之間的梯度是小的,且印刷層含有充足含量的白色顏料,但印刷層不限於此。
根據本發明的態樣,使用具有極佳可見光透射率的聚酯基膜,使得可藉由將到達地面500的可見光(諸如La及Lb)返回至如圖5中所說明的太陽電池模組的太陽電池200來進一步改良光接收效率。進一步,可藉由將自前基底400接收以透射通過前基底的光(諸如Lc)自印刷層20返回至太陽電池200來進一步改良光接收效率。
因此,根據本發明的太陽電池模組用背板可應用於雙側光接收太陽電池模組,在將根據本發明的太陽電池模組用背板應用於雙側光接收太陽電池模組時,可進一步改良光接收效率。
[製造方法]
作為一具體實例,根據本發明的太陽電池模組用背板的製造方法可包含:a)藉由捏合具有0.8dl/g至1.0dl/g的固有黏度的聚酯樹脂與光穩定劑來製備化合物晶片;b)藉由將化合物晶片添加至具有0.65dl/g至0.8dl/g的固有黏度的聚酯樹脂且熔融擠出所得物來製造未拉伸板,以滿足以下物理性質的含量範圍添加化合物晶片:380奈米至1000奈米的波長下的平均可見光透射率是85%或大於85%,且250奈米至380奈米的波長下的平均UV光透射率是10%或小於10%;c)藉由在縱向方向上單軸向地拉伸未拉伸板且接著在橫向方向上雙軸向地拉伸板來製造聚酯基膜;以及d)藉由將含有黏合劑樹脂、有機溶劑以及白色顏料的印刷層組成物僅塗覆至聚酯基膜的表面的一部分上來形成印刷層,以印刷層滿足以下物理性質的含量範圍含有白色顏料:380奈米至1000奈米的波長下的平均可見光反射率是85%或大於85%。可藉由如步驟a)中預先混合聚酯樹脂與光穩定劑以製造膜來在膜中均勻地分散光穩定劑,藉此使得有可能進一步改良膜的成膜穩定性。在此狀況下,較佳地,使用具有0.8dl/g至1.0dl/g的固有黏度的聚酯樹脂。在上文所提及的範圍內,可進一步改良耐久性。在此處,化合物晶片中的光穩定劑的含量可以是5重量%至30重量%,5重量%至30重量%的含量是較佳的,此是因為在上文所提及的範圍內改良了分散性,但光穩定劑的含量不限於此。
步驟b)是混合步驟a)中所製備的化合物晶片與具有0.65dl/g至0.8dl/g的固有黏度的聚酯樹脂彼此以製造膜的製程。在此處,較佳地,以滿足以下物理性質的含量範圍使用化合物晶片:380
奈米至1000奈米的波長下的平均可見光透射率是85%或大於85%,550奈米的波長下的可見光透射率是85%或大於85%,且250奈米至380奈米的波長下的平均UV光透射率是10%或小於10%。更具體言之,可使用在以聚酯基膜的總重量計的0.01重量%至5重量%的含量範圍中的光穩定劑。
步驟c)是製造膜的步驟。在此處,縱向方向及橫向方向上的膜的拉伸比不受限制,但可以是各自2倍至6倍,且在拉伸之後,可進一步添加拉伸膜的鬆弛及熱定型。更具體言之,可藉由在縱向方向及橫向方向上拉伸未拉伸板且接著熱處理經拉伸板來製造膜,其中可藉由在所屬技術領域中通常使用的方法執行拉伸及熱處理。
更詳細地,儘管不受限制,但可使用滾輪之間的速度差在加熱至80℃至90℃的滾輪之間按2倍至6倍的拉伸比執行加工方向上的拉伸,可在100℃至130℃下按2倍至6倍的拉伸比執行橫向方向上的拉伸,且可在210℃至230℃下執行鬆弛及熱處理。聚酯基膜可具有50微米至350微米的厚度,但不限於此。
在步驟c)中,可取決於膜拉伸製程而改變將底漆塗料組成物塗覆至膜上的定時點。在依序雙軸拉伸製程中,在縱向方向上拉伸膜且接著在橫向方向上拉伸膜之後塗覆底漆塗料組成物。進一步,在同時雙軸拉伸製程中,在將底漆塗料組成物塗覆至未拉伸板上之後,可在縱向方向及橫向方向上拉伸膜。
步驟d)用於形成印刷層。在步驟d)中,可藉由由下列各者中選出的方法印刷所述印刷層組成物來形成印刷層:網板印刷法、偏移法、數位印刷法、滾塗法、凹板塗佈法、反向塗佈法、
噴塗法以及氣刀塗佈法,且印刷層的厚度可以是10微米至30微米,但印刷層不限於此。印刷層組成物與上文所描述相同。
在下文中,將藉由實例及比較實例更詳細地描述本發明。然而,以下實例及比較實例僅用以具體解釋本發明,但本發明不限於此。
按如下所述量測本發明中的物理性質。
1)固有黏度
在160±2℃下於鄰氯酚(orthochlorophenol;OCP)中溶解膜之後,在25℃下使用自動黏度計(Skyvis-4000)量測黏度管中的樣本的黏度,且根據以下計算方程式1而計算樣本的固有黏度(Intrinsic Viscosity;IV)。
2)UV光透射率、可見光反射率以及可見光透射率
在使用UV光譜儀(由安捷倫科技(Agilent Technologies)製造,Cary5000 UV-VIS-NIR光譜光度計)來量測250奈米至2500奈米的波長下的透射率之後,藉由250奈米至380奈米的波長下的平均透射率評估UV光透射率,藉由380奈米至1000奈米的波長下的平均透射率評估可見光透射率,且藉由相同波長區中的平均反射率評估可見光反射率。藉由加總各別按奈米的波長下的量
測值且計算量測值的平均值來計算平均透射率。
3)壓力鍋測試(PCT,在121℃及100%的相對濕度(RH)下維持50小時)之後的加工方向(MD)伸長保持率(%)
在膜滾輪的縱向方向上的5公尺或小於5公尺的長度範圍中,樣本膜的長度定義為膜的加工方向(MD),樣本的寬度定義為其橫向方向(transverse direction;TD),且收集兩個量測樣本膜(大小:300公厘×200公厘)。首先,在製造樣本(大小:300公厘(MD)×15公厘(TD))以用於使用所收集量測樣本膜中的一者來量測物理性質之後,在待量測的樣本的寬度是15公厘,標距是50公厘,且交叉向上速度是500公厘/分鐘的條件下使用拉伸測試機器(由英斯特朗公司(Instron Corp.)製造)量測PCT處理之前膜在加工方向(MD)上的斷裂伸長率10次。接著,排除最大值及最小值,且計算平均值。
在允許樣本具有如下形狀之後:在所述形狀中藉由基於樣本的一個邊緣而使用切割機在橫向方向(TD)上按15公厘的間隔連續地切割所收集量測樣本膜(大小:300公厘(MD)×200公厘(TD))中的一個樣本膜10次以便在加工方向(MD)上具有200公厘的長度而在另一樣本上懸掛經切割膜(樣本大小:200公厘(MD)×15公厘(TD)),藉由在離橫向方向(TD)上的切割開始點270公厘的位置處衝壓樣本來形成孔,且在高壓釜中在樣本掛鉤上懸掛樣本以藉此置於高壓釜中以免浸沒於水中。接著,樣本在高溫及高濕氣條件(溫度:121℃,RH:100%,壓力:2巴(bar))下老化50小時。當老化結束時,自高壓釜拾取出老化樣本,且將其在室溫下維持24小時。接著,自樣本收集在老化之前使用切割
機預先切割的小樣本(大小:200公厘(MD)×15公厘(TD)),且在與上文所描述相同的條件(亦即,待量測的樣本的寬度是15公厘,標距是50公厘,且交叉向上速度是500公厘/分鐘)下使用拉伸測試機器(由英斯特朗公司製造)量測PCT處理之後膜在加工方向(MD)上的斷裂伸長率10次。接著,排除最大值及最小值,且計算平均值。
使用PCT處理前後的加工方向上的伸長率值來根據以下計算方程式2來計算PCT之後的MD伸長保持率。
4)熱收縮率
在法線方向上按200公厘(MD)×200公厘(TD)的大小切割膜且在加工方向(MD)及橫向方向(TD)上量測膜的長度之後,在無負載狀態下在150℃下使膜在烘箱中熱收縮30分鐘。接著,量測熱收縮膜在加工方向(MD)及橫向方向(TD)上的長度。根據以下計算方程式3來量測加工方向(MD)及橫向方向(TD)上的熱收縮速率△HS。
[計算方程式3]△HS=(HS2-HS1)/HS1×100
(在計算方程式3中,△HS是熱收縮率,HS2是聚酯基膜在加工方向上的長度,所述長度是在於150℃下靜置30分鐘之後所量測得,且HS1是處理前聚酯基膜在加工方向上的長度。)
5)黏著性質的評估
使用交叉切割測試方法來評估所形成印刷層的黏著性質。在此處,使用玻璃帶作為帶,且在將形成於樣本上的印刷層切割成網格形狀的100個片件(大小:1公厘×1公厘)之後,藉由在將玻璃帶附接至樣本且自樣本拆離玻璃帶之後量測所拆離片件的數目來評估黏著性質。
6)模組的效率評估
在使用根據本發明的實例及比較實例中的膜來製造模組之後,比較且評估模組的效率。
依序堆疊低鐵強化玻璃(厚度:2.5公厘)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)囊封體(厚度:500微米)、單晶矽晶圓太陽電池(6英吋)、EVA囊封劑(厚度:500微米)以及實例中的上面形成印刷層的膜或比較實例中的膜,且在真空狀態下將上述各者的堆疊在真空層壓機中壓縮5分鐘,且繼之以在150℃下加壓且壓縮10分鐘,藉此製造太陽電池模組(預計輸出功率:200瓦)。
使用SPI-SUNSIMULATOR 4600i產品(由斯派爾公司(Spire Corp.)製造)來量測模組的開路電壓(Voc)、短路電流(Isc)、額定電壓(Vpm)以及額定電流(Ipm)。
為了評估所製造模組的功率轉換效率,首先,根據以下計算方程式4來計算模組的功率(Pmax),且基於比較實例1中的功率值根據以下計算方程式5來比較且評估實例中的太陽電池模組的效率。
[計算方程式4]模組的功率(W;Pmax)=額定電壓(V;Vpm)×額定電流(A;Ipm)
[計算方程式5]
[實例1]
1)製備化合物晶片
將90重量%的具有0.95dl/g的固有黏度的聚對苯二甲酸伸乙酯晶片與10重量%的苯并噁嗪類UV吸收劑(UV-3638,由氰特公司(Cytec Corp.)製造)彼此混合,在帶式混合器中在30rpm下將所述混合物捏合10分鐘,且接著使用具有兩個饋入埠及一個通風埠的互相嚙合共轉雙軸擠壓機熔融擠出所述混合物,藉此製備UV阻擋化合物晶片。
2)製造膜
將5重量%的UV阻擋化合物晶片及85重量%的聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)晶片(固有黏度:0.80dl/g)置於擠出機中且在280℃下熔融。接著,當藉由T狀模具擠出混合物時,在20℃下在壓延輥中製造未拉伸板。接著,在縱向方向上將板拉伸3.5倍,且在橫向方向上將板拉伸3.9倍,藉此製造具有100微米的總厚度的膜。UV穩定劑的含量以所製造膜的總重量計是0.5重量%。
3)形成印刷層
將塗佈有5重量%的二氧化矽的作為白色顏料的30重量%的氧化鈦細粒(平均粒度:0.5微米)與含有高含量的丙烯酸黏合劑樹脂(固體含量:50重量%)的70重量%的金(大洋SPI有限公司(Daeyang SPI Co.,Ltd.))彼此混合,藉此製備印刷層組成物。
藉由網板印刷法將印刷層組成物塗覆至聚酯基膜的一個
表面上,且在80的乾燥溫度及1公尺(m)/分鐘的處理速度下印刷具有20微米的厚度的印刷層。
在此處,僅在PET膜的邊緣部分上形成印刷層,惟在組裝如圖6中所說明的太陽電池模組時將在上面定位太陽電池的PET膜的部分除外。
4)製造模組
堆疊低鐵強化玻璃(厚度:2.5公厘)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)囊封劑(厚度:500微米)、雙側光接收單晶矽晶圓太陽電池(6英吋)、EVA囊封劑(厚度:500微米)以及如上文所描述的所製造背板,在真空層壓機中在真空狀態下將上述各者的堆疊壓縮5分鐘,且繼之以在150℃下加壓且壓縮10分鐘,藉此製造太陽電池模組(預計輸出功率:200瓦)。
[實例2]
使用3重量%的UV阻擋化合物晶片及與實例1中的印刷層組成物相同的印刷層組成物來製造上面印刷具有5微米的厚度的印刷層的膜及太陽電池模組。
[實例3]
使用7重量%的UV阻擋化合物晶片及與實例1中的印刷層組成物相同的印刷層組成物來製造上面印刷具有10微米的厚度的印刷層的膜及太陽電池模組。
[實例4]
使用10重量%的UV阻擋化合物晶片及與實例1中的印刷層組成物相同的印刷層組成物來製造上面印刷具有15微米的厚度的印刷層的膜及太陽電池模組。
[實例5]
使用5重量%的UV阻擋化合物晶片及與實例1中的印刷層組成物相同的印刷層組成物來製造上面印刷具有25微米的厚度的印刷層的膜及太陽電池模組。
[比較實例1]
藉由與實例1中的方法相同的方法來製造膜及太陽電池模組,惟未使用UV阻擋化合物晶片除外,僅使用具有0.68dl/g的固有黏度的聚對苯二甲酸伸乙酯晶片,且未形成印刷層。
[比較實例2]
藉由與實例1中的方法相同的方法來製造膜及太陽電池模組,惟使用10重量%的UV阻擋化合物晶片除外,且未形成印刷層。
[比較實例3]
在藉由與實例1中的方法相同的方法僅使用具有0.62dl/g的固有黏度的聚對苯二甲酸伸乙酯晶片而不使用UV阻擋化合物晶片來製造膜之後,藉由與實例1中的方法相同的方法製造上面形成印刷層的膜及太陽電池模組。
[比較實例4]
使用10重量%的UV阻擋化合物晶片及10重量%的四氟乙烯(tetrafluoroethylene;TFE)添加至與實例1中的印刷層組成物相同的印刷層組成物的混合物來製造上面形成印刷層的膜及太陽電池模組。
如表1及表2中所說明,可瞭解,由於在根據本發明的實例1至實例5中的太陽電池模組用背板中的每一者中,上面定位有太陽電池的部分是透明的,因此背板可應用於雙側光接收太陽電池模組;且380奈米至1000奈米的波長下的平均可見光透射率是85%或大於85%,550奈米的波長下的可見光透射率是85%
或大於85%,250奈米至380奈米的波長下的平均UV光透射率是10%或小於10%,且同時,印刷層在380奈米至1000奈米的波長下的平均可見光反射率是85%或大於85%,且印刷層在550奈米的波長下的可見光反射率是85%或大於85%,使得物理性質是極佳的。在實例1中可瞭解,在製造太陽電池模組時,最大輸出功率是212瓦,使得其輸出功率亦是極佳的,且在將背板應用於雙側光接收太陽電池模組時,光接收效率可改良至多6%或大於6%。
如上文所闡述,根據本發明的太陽電池模組用背板具有以下優點:由於背板由單層聚酯膜製成,因此可減小製造成本,且由於背板的上面定位有太陽電池的部分是透明的,因此背板可應用於前側光接收太陽電池模組及雙側光接收太陽電池模組中的兩者。
另外,背板可具有關於能量轉換波長的UV阻擋功能及高反射功能,使得背板可具有根據相關技術的透明膜及白色膜中的兩者的功能,藉此使得有可能改良太陽電池模組的功率轉換效率。
進一步,在根據本發明的太陽電池模組用背板中,形成具有與囊封劑的極佳黏著性質且具有極佳可撓性的印刷層,使得可改良耐久性及可加工性,可簡化製程,且可降低成本。
Claims (15)
- 一種太陽電池模組用背板,所述背板包括:聚酯基膜;以及印刷層,其形成於所述聚酯基膜的一個表面或兩個表面,其中所述印刷層僅形成於所述聚酯基膜的形成有所述印刷層的表面的一部分上且含有白色顏料,以及暴露未被所述印刷層覆蓋的所述聚酯基膜的所述形成有所述印刷層的表面的另一部分。
- 如申請專利範圍第1項所述的太陽電池模組用背板,其中所述聚酯基膜在380奈米至1000奈米的波長下的平均可見光透射率是85%或大於85%,且其在250奈米至380奈米的波長下的平均UV光透射率是10%或小於10%。
- 如申請專利範圍第1項所述的太陽電池模組用背板,其中所述印刷層在380奈米至1000奈米的波長下的平均可見光反射率是85%或大於85%。
- 如申請專利範圍第1項所述的太陽電池模組用背板,其中所述聚酯基膜含有由下列各者所構成的族群中選出的任一種或兩種或多於兩種光穩定劑:二苯甲酮類化合物、苯并三唑類化合物、苯并嗪酮類化合物、苯甲酸酯類化合物、水楊酸苯酯類化合物以及受阻胺類化合物。
- 如申請專利範圍第4項所述的太陽電池模組用背板,其中以所述聚酯基膜的總重量計,所述光穩定劑的含量是0.01重量%至5重量%。
- 如申請專利範圍第1項所述的太陽電池模組用背板,其 中所述聚酯基膜的固有黏度是0.65dl/g至0.8dl/g,其在150℃下靜置30分鐘之後的熱收縮率△HS滿足以下方程式1,且其在121℃及100%的RH下靜置75小時之後的伸長保持率S滿足以下方程式2:
- 如申請專利範圍第1項所述的太陽電池模組用背板,其中所述聚酯基膜具有50微米至350微米的厚度,且所述印刷層具有1微米至35微米的厚度。
- 如申請專利範圍第1項所述的太陽電池模組用背板,其中所述印刷層含有丙烯酸類樹脂、聚酯類樹脂或聚胺酯類樹脂作為黏合劑樹脂。
- 如申請專利範圍第1項所述的太陽電池模組用背板,其 中所述印刷層中含有30重量%至50重量%的含量的所述白色顏料。
- 如申請專利範圍第9項所述的太陽電池模組用背板,其中所述白色顏料由塗佈有二氧化矽且具有0.15微米至0.25微米的平均粒度的氧化鈦細粒製成。
- 如申請專利範圍第1項所述的太陽電池模組用背板,其中所述印刷層由下列各者中選出:i)僅形成於所述聚酯基膜的表面的一部分上以遠離彼此安置的印刷層,並且暴露未被所述印刷層覆蓋的所述聚酯基膜的所述形成有所述印刷層的表面的另一部分;ii)僅形成於所述聚酯基膜的所述表面的一部分上且具有連續圖案的印刷層,並且暴露未被所述印刷層覆蓋的所述聚酯基膜的所述形成有所述印刷層的表面的另一部分;iii)沿著太陽電池的邊緣僅形成於所述聚酯基膜的所述表面的一部分上的印刷層,並且暴露未被所述印刷層覆蓋的所述聚酯基膜的所述形成有所述印刷層的表面的另一部分;iv)以海島形式僅形成於所述聚酯基膜的所述表面的一部分上的印刷層,並且暴露未被所述印刷層覆蓋的所述聚酯基膜的所述形成有所述印刷層的表面的另一部分;v)僅直接形成於所述聚酯基膜的一個表面或兩個表面的一部分上的印刷層,並且暴露未被所述印刷層覆蓋的所述聚酯基膜的所述形成有所述印刷層的表面的另一部分;vi)以海島形式僅形成於所述聚酯基膜的一個表面或兩個表面的一部分上的印刷層,並且暴露未被所述印刷層覆蓋的所述聚酯基膜的所述形成有所述印刷層的表面的另一部分。
- 如申請專利範圍第1項所述的太陽電池模組用背板, 其中所述印刷層與所述太陽電池模組的太陽電池部分地重疊。
- 如申請專利範圍第1項所述的太陽電池模組用背板,其中所述聚酯基膜由聚酯膜及底漆塗層構成,所述底漆塗層含有聚胺酯類樹脂及聚酯類樹脂中的任一者或其混合物且形成於所述聚酯膜的一個表面或兩個表面上。
- 一種太陽電池模組用背板的製造方法,所述製造方法包括:a)藉由捏合具有0.8dl/g至1.0dl/g的固有黏度的聚酯樹脂與光穩定劑來製備化合物晶片;b)藉由將所述化合物晶片添加至具有0.65dl/g至0.8dl/g的固有黏度的聚酯樹脂且熔融擠出所得物來製造未拉伸板,以滿足以下物理性質的含量範圍添加所述化合物晶片:380奈米至1000奈米的波長下的平均可見光透射率是85%或大於85%,且250奈米至380奈米的波長下的平均UV光透射率是10%或小於10%;c)藉由在縱向方向上單軸向地拉伸所述未拉伸板且接著在橫向方向上雙軸向地拉伸所述板來製造聚酯基膜;以及d)藉由將含有黏合劑樹脂、有機溶劑以及白色顏料的印刷層組成物塗覆至所述聚酯基膜的一個表面或兩個表面的一部分上來形成印刷層,以所述印刷層滿足以下物理性質的含量範圍含有所述白色顏料:380奈米至1000奈米的波長下的平均可見光反射率是85%或大於85%,其中所述印刷層是藉由僅塗覆至聚酯基膜的形成有所述印刷層的表面的一部分上的所述印刷層組成物所形成以暴露未被所述印刷層覆蓋的所述聚酯基膜的所述形成有所述印刷層的表面的另一部分。
- 如申請專利範圍第14項所述的太陽電池模組用背板的製造方法,其中在步驟d)中,塗覆方法由下列各者中選出:網板印刷法、偏移法、數位印刷法、滾塗法、凹板塗佈法、反向塗佈法、噴塗法以及氣刀塗佈法。
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