一種太陽能電池背板及其製備方法以及一種太陽能電池組件的製作方法

2023-06-21 16:38:41

專利名稱：一種太陽能電池背板及其製備方法以及一種太陽能電池組件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能電池背板及其製備方法以及使用該背板的太陽能電池組 件。
背景技術：
太陽能電池組件在使用時直接暴露於大氣中，要經受溫度變化、紫外線照射及水 汽的侵蝕。如不能抗拒環境因素的影響，其光電轉換性能易於衰減，失去實用價值，因而太 陽能電池封裝材料的研究十分重要。為提高耐候性、阻隔紫外線和水汽，目前普遍採用兩片聚乙酸乙烯酯(EVA)膜將 太陽能電池包封，並和上層玻璃、下層背板材料一起熱壓粘合成一體，構成太陽能電池板。 現有技術中太陽能電池背板常採用Tedlar-PET-Tedlar(TPT)封裝結構；Tedlar的主要為 聚氟乙烯，耐20年老化；但Tedlar成本較高且存在環境汙染。CN101359695A中公開了一種太陽能電池背板，包括基材和耐候層，在基材的兩側 中至少一側設有耐候層，在基材的一側設有阻隔膜，所述耐候層的組分及其重量份數為含 氟樹脂25-45份，改性樹脂1. 5-3份，聚合物填料0. 5-3份，無機填料0. 1-1份，溶劑50-70 份。該太陽能電池背板採用含氟樹脂耐候層，耐候性較差，耐候層成本較高且對環境造成汙 染。而且由於含氟樹脂一般表面能低，使得含氟樹脂的耐候層與阻隔膜的粘合強度不夠，同 時層與層之間容易造成氣泡殘留，使得太陽能電池背板各層之間的附著力較低。

發明內容
本發明解決了現有技術中存在的太陽能電池背板耐候性差、各層之間附著力較 低、成本高和不環保的技術問題。本發明提供了一種太陽能電池背板，從下至上依次包括絕緣層1、阻隔層2和耐候 層3，所述阻隔層為金屬層，所述耐候層為聚苯硫醚層。本發明還提供了一種太陽能電池背板的製備方法，包括在阻隔層的兩面分別形成 絕緣層和耐候層；所述阻隔層為金屬層，耐候層為聚苯硫醚層。本發明還提供了一種太陽能電池組件，該太陽能電池組件包括電池、透光層、背 板，所述透光層、電池和背板從上到下依次層疊排布，其特徵在於，所述的背板為權利要求 1-7中任意一項所述的太陽能電池背板。本發明的太陽能電池背板，採用聚苯硫醚耐候層，能有效降低背板成本，且不會對 環境造成汙染，非常環保；另外聚苯硫醚耐候性強，從而提高本發明的太陽能電池背板的耐 候性；阻隔層為金屬層，與聚苯硫醚和絕緣層附著力高。


圖1是本發明實施例1提供的太陽能電池背板的結構示意圖。
圖2是本發明實施例3提供的太陽能電池背板的結構示意圖。
具體實施例方式本發明提供了一種太陽能電池背板，如圖1所示，從下至上依次包括絕緣層1、阻 隔層2和耐候層3 ；所述阻隔層為金屬層，所述耐候層為聚苯硫醚層。本發明的發明人通過大量實驗發現，太陽能電池背板的耐候層採用聚苯硫醚層， 可以有效降低成本，並提高太陽能電池背板的耐候性能。採用聚苯硫醚作為本發明太陽能 電池背板的耐候層，一方面聚苯硫醚能有效耐酸/鹼腐蝕、抗氟利昂、抗水解；另一方面，聚 苯硫醚耐輻射性能好，對紫外線、Y射線和中子射線有很高的耐久性。此外，聚苯硫醚阻燃 性和力學性能好，尺寸穩定性高。本發明中，所述絕緣層為現有技術中各種常用的樹脂，例如可以為聚苯硫醚 (PPS)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對萘二甲酸乙二醇酯PEN、低密度聚乙烯(LDPE)、 聚碳酸酯(PC)或聚丙烯(PP)。其中，所述.LDPE為本領域技術人員公知的密度為 0.916-0. 930g/cm3的聚乙烯。從絕緣層的耐熱性、電絕緣性和價格方面綜合考慮，本發明 中，所述絕緣層優選採用PPS或PET。更優選情況下，為提高絕緣層與阻隔層的附著力，所述 絕緣層採用PPS。本發明中所述阻隔層為金屬層，可以有效阻隔水汽，保護太陽能電池組件。為提高 阻隔層與耐候層(聚苯硫醚)的附著力，本發明中，所述阻隔層優選採用鍍鋁膜或金屬鋁 箔。阻隔膜可以是透明的也可以是不透明的。採用阻隔層後可以顯著降低太陽能電池背板 的水汽透過量，同時，採用不透明的阻隔層可以減少或消除光線的透過進而提高太陽能電 池組件的轉化效率。根據本發明所提供的太陽能電池背板，所述絕緣層的厚度為0. 02-0. 05毫米，阻 隔層的厚度為0. 02-0. 3毫米，耐候層的厚度為0. 02-0. 05毫米。本發明的絕緣層、阻隔層 與耐候層的厚度均遠小於現有技術中的各種太陽能電池背板，因此在保持太陽能電池背板 具有較好的耐老化和阻隔水汽要求的前提下有效降低了太陽能電池背板的成本。作為本發明的一種優選實施方式，為提高阻隔層2與絕緣層1的附著力和/或阻 隔層2與耐候層3的附著力，本發明提供的太陽能電池背板，在絕緣層1與阻隔層2之間和 /或耐候層3與阻隔層2之間還含有粘結層4。更優選情況下，絕緣層1與阻隔層2之間和 /或耐候層3與阻隔層2之間均含有粘結層4，如圖2所示。所述粘結層採用的粘結劑可以為現有技術中常見的粘結劑，例如可以選自聚乙酸 乙烯酯(EVA)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)或烯烴類聚合物。所述粘結層的厚度不宜過厚，否則 造成太陽能電池背板厚度較大，且各種性能也相應降低。優選情況下，所述粘結層的厚度為 0. 005-0. 3 毫米。本發明還提供了一種太陽能電池背板的製備方法，包括在阻隔層的兩面分別形成 絕緣層和耐候層；所述阻隔層為金屬層，耐候層為聚苯硫醚層。根據本發明的方法，所述在阻隔層的兩面分別形成絕緣層和耐候層的方法可以採 用現有技術中的各種方法，如共擠出、熱壓或固化。所述共擠出的方法為以阻隔層為中間層，分布在阻隔層的兩面通過共擠出形成絕 緣層和耐候層，具體包括以下步驟採用兩臺擠出機分別擠出耐候層薄膜和絕緣層薄膜，通過放卷機拉出阻隔層金屬鉬；然後將三層同時通過壓延輥，將阻隔層置於壓延輥中間，在阻 隔層的上下兩面同時將耐候層和絕緣層壓延複合在阻隔層上。優選情況下，阻隔層可以預 先塗抹一層粘結劑然後通過壓延輥進行複合，或者對壓延輥進行加熱，使三層進行熱壓復 合。所述熱壓/固化的方法為本領域技術人員常用的熱壓/固化方法。例如，由於聚 苯硫醚與金屬有較好的粘接性能，本發明中可以直接在阻隔層的一面貼合聚苯硫醚，然後 經過熱壓/固化在阻隔層的一面形成耐候層；在阻隔層的另一面形成所述絕緣層的方法也 可採用樹脂與金屬熱壓/固化方法。本發明的一種優選實施方式，在阻隔層的兩面分別形成絕緣層和耐候層的方法可 以採用先在阻隔層的兩面分別塗覆絕緣層和耐候層材料的粉體/液體，然後固化/熱壓使 與阻隔層層合，在阻隔層的兩面分別形成絕緣層和耐候層。所述塗覆的方式為現有技術中 的各種塗覆方法，例如靜電噴塗、浸塗、氣刀塗布、刮刀塗布、凹版塗布或狹縫塗布法。例如， 當所述絕緣層與耐候層均為聚苯硫醚時，可通過靜電噴塗在阻隔層的兩面噴塗PPS粉末， 然後加熱熔融，冷卻固化，得到本發明的太陽能電池背板。為了提高本發明的太陽能電池背板各層之間的附著力，還可以在所述阻隔層的至 少一面形成粘結層；所述粘接層位於絕緣層與阻隔層之間和/或耐候層與阻隔層之間。粘 結層可以通過複合粘貼的方法和其它層粘合或通過擠出流延的方法複合在其他層上。本發明所述複合粘貼的方法是在阻隔層、耐候層和/或絕緣層上採用浸塗、擠壓 塗、氣刀塗布、輥塗、凹版塗布、噴塗等公知塗布方式塗布粘結劑後與其他層通過壓力和/ 或固化的方法粘合在一起。所述粘結劑可以為現有技術中常見的各種粘結劑，例如可以選 自聚乙酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)或烯烴類聚合物。本發明中，所述固化包括通過紫外線固化或X射線、鑽60、靜電加速器和大功率電 子直線加速器等作為輻照源由高能射線固化或熱固化。作為本領域技術人員的公知常識，本發明提供的製備方法中所述在阻隔層的兩面 形成絕緣層和耐候層之前，需對阻隔層進行清洗，除去阻隔層表面的灰塵和油汙。所述清洗 可以採用現有技術中的各種有機溶劑，如乙醇。本發明還提供了一種太陽能電池組件，該太陽能電池組件包括電池、透光層、背 板，所述透光層、電池和背板從上到下依次層疊排布，其特徵在於，所述的背板為本發明提 供的太陽能電池背板。下面結合實施例來說明本發明所提供的太陽能電池背板及其製備方法。以下實施 例中所採用原料均通過商購得到。實施例1取0.25mm厚的鋁箔作為阻隔層，用無水乙醇棉擦拭鋁箔的兩面，並用電吹風吹 幹。採用粉末靜電噴塗設備(型號HVM2072，廠家鄭州超惠靜電噴塑設備公司)，向鋁箔 兩面噴塗0. 04mm厚度的PPS粉。然後將其轉入烘箱中290°C下烘烤3min，取出自然冷卻， 即可在鋁箔兩面形成PPS耐候層和PPS絕緣層。通過上述步驟，製備得到本實施例的太陽 能電池背板，記為Al。所述太陽能電池背板具有圖1所示結構。實施例2取0.25mm厚的鋁箔作為阻隔層，用無水乙醇棉擦拭鋁箔的兩面，並用電吹風吹乾。採用共擠出複合設備(型號SJ-LM1250，廠家常州市三圓塑料機械有限公司)，將鋁 箔作為中間層，在其一個表面擠出0. 05mm厚的PPS層，在另一個表面擠出0. 05mm厚的PET 層。然後通過複合輥將鋁箔的兩個表面的PPS層和PET層與鋁箔熱壓複合，即可在鋁箔兩 面形成PPS耐候層和PET絕緣層。通過上述步驟，製備得到本實施例的太陽能電池背板，記 為A2。實施例3取0.25mm厚的鍍銅薄膜作為阻隔層，用無水乙醇棉擦拭鋁箔的兩面，並用電吹 風吹乾。在鍍銅薄膜上下兩面分別刷塗厚度為0. Olmm的粘結劑EVA，然後在一個表面將 0. 02mm的PPS薄膜與之貼合，在另一個表面將0. 02mm的PC薄膜與之貼合，熱壓固化，在鍍 銅薄膜兩面形成PPS耐候層和PC絕緣層。通過上述步驟，製備得到本實施例的太陽能電池 背板，記為A3。所述太陽能電池背板具有圖2所示結構。對比例1採用CN101359695A中實施例1公開的方法，製備本對比例的太陽能電池背板，記 為D1。性能測試1、耐候性測試採用太陽能電池板認證/太陽能光伏電池板IEC61215公開的方法，對A1 -A3和D1 進行測試，測試條件為時間為2000h，相對溼度為85% rh,測試溫度為85°C。觀察A1-A3 和Dl有無分層。無分層為0K，有分層為NO。測試結果如表1所示。採用ASTMF-149公開的方法，測試A1-A3和Dl的擊穿電壓，測試結果如表1測試。將A1-A3和Dl樣品60°C下置於IKW紫外氙燈下，照射150小時，觀測有無變色。 無變色為0K，有變色為NO。測試結果如表1測試。採用UL-94公開的方法，測試A1-A3和Dl的阻燃級別，測試結果如表1測試。2、附著力測試採用IPV NO. 38公開的方法，測試A1-A3和Dl的層間剝離強度，測試結果如表1 測試。3、水汽透過率測試採用ISO 15106-3公開的方法，測試A1-A3和Dl的水汽透過率，測試結果如表1測試。4、尺寸穩定性測試採用ASTM D-1204公開的方法，測試A1-A3和Dl樣品的熱收縮率 (150°C X30min)，測試結果見表1。表權利要求
1.一種太陽能電池背板，從下至上依次包括絕緣層(1)、阻隔層(2)和耐候層(3)；所 述阻隔層為金屬層，耐候層為聚苯硫醚層。
2.根據權利要求1所述的太陽能電池背板，其特徵在於，所述絕緣層為聚苯硫醚層、聚對苯二甲酸乙二醇酯層、聚對萘二甲酸乙二醇酯層、低密度聚乙烯層、聚碳酸酯層或聚丙烯層。
3.根據權利要求1所述的太陽能電池背板，其特徵在於，所述阻隔層為鍍鋁膜或金屬鋁箔。
4.根據權利要求1所述的太陽能電池背板，其特徵在於，所述絕緣層的厚度為 0. 02-0. 05毫米，阻隔層的厚度為0. 02-0. 3毫米，耐候層的厚度為0. 02-0. 05毫米。
5.根據權利要求1所述的太陽能電池背板，其特徵在於，在絕緣層(1)與阻隔層(2)之 間和/或耐候層(3)與阻隔層(2)之間還含有粘結層(4)。
6.根據權利要求5所述的太陽能電池背板，其特徵在於，所述粘結層為聚乙酸乙烯酯 層、聚乙烯醇縮丁醛層或烯烴類聚合物層。
7.根據權利要求5所述的太陽能電池背板，其特徵在於，所述粘結層的厚度為 0. 005-0. 3 毫米。
8.—種權利要求1所述的太陽能電池背板的製備方法，包括在阻隔層的兩面分別形成 絕緣層和耐候層；所述阻隔層為金屬層，耐候層為聚苯硫醚層。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述在阻隔層的兩面分別形成絕緣層和 耐候層的方法為以阻隔層為中間層，分別在阻隔層的兩面通過共擠出形成絕緣層和耐候層。
10.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述在阻隔層的兩面分別形成絕緣層和 耐候層的方法為在阻隔層兩面分別塗覆絕緣層和耐候層的粉體/液體，通過固化/熱壓形 成所述絕緣層和耐候層。
11.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，還包括在所述阻隔層的至少一面形成粘 結層；所述粘接層位於絕緣層與阻隔層之間和/或耐候層與阻隔層之間。
12.—種太陽能電池組件，該太陽能電池組件包括電池、透光層、背板，所述透光層、電 池和背板從上到下依次層疊排布，其特徵在於，所述的背板為權利要求1-7中任意一項所 述的太陽能電池背板。
全文摘要
本發明提供了一種太陽能電池背板，從下至上依次包括絕緣層、阻隔層和耐候層，所述阻隔層為金屬層，所述耐候層為聚苯硫醚層。本發明還提供了一種太陽能電池組件，該太陽能電池組件包括電池、透光層、背板，所述透光層、電池和背板從上到下依次層疊排布，其特徵在於，所述的背板為本發明提供的太陽能電池背板。本發明的太陽能電池背板成本低，環保，耐候性和各層之間附著力均較高。
文檔編號B32B15/04GK102044572SQ20091011059
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月21日 優先權日2009年10月21日
發明者周良, 張曉宇 申請人:比亞迪股份有限公司