[发明专利]用于光伏应用的高性能背板及其制备方法

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及光伏组件。更具体地，本发明涉及光伏组件的保护性背板和密封剂。

相关领域描述

光伏组件使用的太阳能是本世纪即将耗尽的矿物燃料的最有希望的替代品之一。然而，光伏组件的制备和安装是昂贵的过程。典型的光伏组件由玻璃或易弯曲的透明前板、太阳能电池、密封剂、保护性背板、覆盖组件边缘的保护性封条，以及覆盖封条的铝制外围边框组成。如图1所示，前板10、背板20和密封剂30和30’被设计为电池40的保护阵列，以使其免受风化因素(weather agents)、湿度、机械负荷和碰撞的影响。而且，它们为人员安全和电流损伤而提供了电绝缘。保护性背板20意图改进光伏组件的生命周期和效率，由此减少每瓦光伏电的成本。尽管前板10和密封剂30和30’必须为透明的以用于高的光传导，但背板通常出于审美目的而具有高的不透明度并且出于使用目的而具有高的反射率。由于包括重量减少在内的许多原因，轻且薄的太阳能电池组件是期望的，尤其对于建筑(建筑PV一体化)和空间应用以及军事应用(包括在士兵装备中，等)是期望的。另外，轻且薄的组件有利于成本降低。而且，消耗材料的数量减少使得技术“更绿色”，由此节省更多的天然资源。

制造轻且薄的太阳能电池的一个方法是加入轻且薄的背板。然而，背面覆盖材料也必须具有高耐湿性以防止湿蒸汽和水的渗透，湿蒸汽和水的渗透能够导致诸如光伏元件、电线和电极的内层部分的腐蚀，并损害太阳能电池。另外，背板应该提供电绝缘、机械保护、UV保护、对密封剂的粘附力以及连接输出线的能力。

PV组件经常用于“不友善的”化学环境等，包括产生氨的生物废料富集的农业环境。大部分商业PV组件使用聚合背板以用于环境保护防止水分进入、UV降解以及物理损害，并且提供电结缘。实际上，市面上的所有聚合背板现在都将聚酯(更具体地是聚对苯二甲酸乙二醇酯)作为其结构中的主要部件，这是因为其的优异介电性能和机械强度。

然而，聚酯膜，尤其是常规聚对苯二甲酸乙二醇酯膜易受水解降解(以及其他环境降解机制)的影响。在高pH(碱性)和低pH(酸性)条件下加速了这样的水解降解。高pH暴露条件可以例如由在农业环境中使用而产生。低pH暴露条件可以例如由暴露于“酸雨”而产生，或甚至在缺少极端环境条件的情况下，由PV组件的内部部件(例如，EVA密封剂)的逐渐降解而产生。

随着聚酯膜部件化学降解，其介电效率和机械性能也都降低，由此减少了复合背板的有效性，并增加了PV组件失效的风险。聚酯膜供应商已经证明，通过修饰基体聚合物(例如，PEN、PBT)、聚合过程或后续纯化过程以使低聚物水平最小化，或与适当的添加剂混合来对水解稳定性以及其他潜在降解机制进行改善的能力。这样的修饰证明是有效的，但是花费过大。

期望找到与现在可用方法相比，以更低成本改善太阳能电池背板的水解稳定性以及其他潜在降解机制的更经济有效的方法。期望找到因为使聚酯负面特征最小化而进行聚酯功能的更经济有效的材料

发明概述

本发明提供了用于光伏应用的高性能背板(backsheet)(或者称为背板(backing sheet))及其制备方法高性能背板包括混合的热塑性聚烯烃或混合的乙烯醋酸乙烯酯(“EVA”)。混合的热塑性聚烯烃或EVA可以本身用作一层，或者并入层中，或者用作多层层压板中的层。混合的热塑性聚烯烃或EVA可用于消除在背板中使用聚酯的必要性。

混合是指将添加剂并入基体聚合物体系。这些添加剂能够单独地或与其他添加剂的组合形式来提供多种功能。例如，抗氧化剂Cyanox 2777(Cytec)在膜挤出过程的升高温度下，使聚合链的热降解最小化。有机UV吸收剂和诸如TiO₂的UV阻滞无机颜料增加了背板在最终使用应用中的耐候性，并且甚至在缺少常规抗氧化剂的情况下还增加了热氧化稳定性。通过加入增加背板的光反射系数和/或光致发光性以及散热性(通过使用相变材料和热传导无机颜料)的添加剂来实现组件性能的增加。

在一个实施方案中，提供了不需要聚酯层的背板。在另一个实施方案中，背板是层压板并且用混合的EVA代替传统层压板的聚酯层。在优选的实施方案中，EVA与抗氧化剂和光稳定剂的组合混合。

附图简述

为了更好地理解本发明，可以参照附图。

图1示出典型光伏组件的部件的展开图。