CN105449024B - 一种高反射太阳能电池背板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高反射太阳能电池背板,包括自上而下依次设置的耐候层、第一粘合层、基层、第二粘合层和粘接层,所述第一粘合层、第二粘合层是厚度为5μm~20μm的具有高反射率的胶黏剂层,由聚氨酯胶黏剂或丙烯酸酯胶黏剂与具有特殊孔径结构的分子筛混合而成。本发明具有较强的漫反射性能、层间粘接性能和耐热性能;能够提高背板在400~1100nm波长范围的太阳光反射率,从而增加单位面积太阳光的利用率,提高太阳能电池的光电转换效率。
Description
技术领域
本发明属于太阳能技术领域,特别涉及一种高反射太阳能电池背板。
背景技术
太阳能电池是一种通过光生伏打效应,直接利用太阳能并将其转换为电能的装置,它主要利用波长范围在400~1100nm的太阳光线进行光电转换,但一般背板反射率较低,一部分太阳光透过背板造成光线损失,从而降低太阳能电池光电转换效率。有组件厂家实际数据证明,背板反射率每提升8%,250W组件发电功率能够提高1~2W。因此,提高太阳能电池背板在波长范围400-1100nm的太阳光反射率,是提高太阳能电池工作效率的重要途径之一。
现有技术中,提高太阳能电池背板反射率的方法主要有两种:一是在太阳能电池背板与电池片接触的一面复合一层反射膜,该方法效果虽然较好,但会造成生产工艺复杂且成本大幅提高;二是在粘结涂层或者胶黏剂层中添加普通无机填料来提高背板反射率,该填料能够提高背板可见光区域的反射率,但只是通过粒子表面的反射来实现,漫反射效果较差,尤其是在800~1100nm波段的反射率提升更小,同时也会造成粘结涂层附着力或者胶黏剂层的层间粘结力下降。
公开号为CN 103579391 A的中国专利公开了一种具有漫反射功能的太阳能电池背板,该技术方案是在背板与电池片接触的一面再复合一层添加了质量分数为3%-10%的二氧化钛的漫反射树脂膜来提高反射率,其局限性在于,单纯的添加普通二氧化钛反射效率较低,除非依靠高填充量实现高反射率,但同时又会造成反射膜其它方面性能下降,而且成本较高,生产工艺更加复杂。
发明内容
本发明的目的是提过一种高反射太阳能电池背板,它能够增强背板的漫反射性能,并具有较高的反射率。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种高反射太阳能电池背板,包括自上而下依次设置的耐候层、第一粘合层、基层、第二粘合层和粘接层,所述第一粘合层和第二粘合层是厚度为5μm~20μm的具有高反射率的胶黏剂层,由聚氨酯胶黏剂或丙烯酸酯胶黏剂与分子筛混合而成。
所述分子筛由孔径为0.5nm~2nm的微孔分子筛和5nm~50nm的有序介孔分子筛组合而成,分子筛粒径分布为0.1μm~0.8μm,且微孔分子筛和有序介孔分子筛的质量比值为0.2~0.5。
上述高反射太阳能电池背板,所述分子筛为二氧化钛、二氧化硅、沸石、氧化铝分子筛中的一种或几种。
上述高反射太阳能电池背板,所述分子筛的质量占该胶黏剂层质量的5%~30%。
上述高反射太阳能电池背板,所述第一粘合层中粒径分布为0.1μm~0.4μm的分子筛占分子筛总质量的5%~20%,粒径分布为0.4μm以上至0.8μm及以下的分子筛占分子筛总质量的80%~95%。
上述高反射太阳能电池背板,所述第二粘合层中所含的粒径分布为0.1μm~0.4μm的分子筛占分子筛总质量的80%~95%,粒径分布为0.4μm以上至0.8μm及以下的分子筛占分子筛总质量的5%~20%。
上述高反射太阳能电池背板,所述耐候层是厚度为20μm~35μm的聚偏氟乙烯薄膜、聚氟乙烯薄膜或乙烯-四氟乙烯共聚物薄膜。
上述高反射太阳能电池背板,所述基层是厚度为150μm~350μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂、聚对萘二甲酸乙二醇酯(PEN)树脂。
上述高反射太阳能电池背板,所述粘接层是厚度50μm~100μm的聚乙烯薄膜。
有益效果
与现有技术相比,本发明通过在粘合层中加入微孔分子筛、有序介孔分子筛、并通过选用分子筛的孔径和粒径、调整微孔分子筛和介孔分子筛的比例,提高了背板在400~1100nm波长范围的太阳光反射率,增强了背板的漫反射性能,反射率达到86%以上。
另一方面,由于分子筛具有纳米尺寸的孔径、较大的比表面积,而且表面极性很高,可以增加胶黏剂的内聚力以及胶黏剂与基材间的作用力,从而提高了层间粘结力,另外由于分子筛具有较高的熔点,耐热性能较好,从而也提高了胶黏剂的耐热性能,使胶黏剂在层压过程中所受的热应力大大降低,延缓了胶黏剂在加速湿热老化过程中的破坏进程;同时保证背板的其他性能满足太阳能电池的使用要求。
具体实施方式
本发明包括自上而下依次设置的耐候层、第一粘合层、基层、第二粘合层和粘接层,所述第一粘合层和第二粘合层是厚度为5μm~20μm的具有高反射率的胶黏剂层,由聚氨酯胶黏剂或丙烯酸酯胶黏剂与分子筛混合而成。
本发明中的分子筛粒径分布为0.1μm~0.8μm,优选为0.2μm~0.55μm,粒径小于0.1μm时,容易发生光线绕射,达不到反射效果;粒径大于0.8μm,一方面反射能力下降,另一方面较大粒径的颗粒会降低胶黏剂的粘接强度。
本发明中的分子筛由孔径为0.3nm~2nm的微孔分子筛和2nm~50nm的有序介孔分子筛组合而成。微孔分子筛的存在会提高胶黏剂的粘接强度,而有序介孔分子筛具有高度孔道有序性、孔径分布单一且连续可调,均匀分散到胶黏剂中能够构建“介质-空气-介质-空气”折射率连续变化的空间,当相对折射率由小变大时,散射光强度增大,即光线更多地向入射方向散射,达到较好的漫反射效果,从而实现更高的反射率。另外,微孔分子筛和有序介孔分子筛的质量比值为0.2~0.5:1,质量比值低于0.2时,微孔分子筛含量较少,胶黏剂粘接强度没有提高;质量比值高于0.5时,有序介孔分子筛含量较少,达不到较强的漫反射效果。
本发明中分子筛有较强的漫反射性能、层间粘接性能和耐热性能,能够提高背板在400~1100nm波长范围的太阳光反射率,从而增加单位面积太阳光的利用率,提高太阳能电池的光电转换效率。本发明中分子筛为二氧化钛、二氧化硅、沸石、氧化铝分子筛中的一种或几种,可采用公知的方法进行制备。
本发明分子筛的质量占该胶黏剂层质量的5%~30%,低于5%时,分子筛在胶黏剂中分散较少,达不到较高的漫反射效果;分子筛在一定添加量范围内能够提升胶黏剂的粘接强度,但含量过高,如高于30%时,会降低胶黏剂层的粘接强度,导致背板在长期老化中分层失效。
本发明中,第一粘合层中粒径分布为0.1μm~0.4μm的分子筛占分子筛总质量的5%~20%,粒径分布为0.4μm以上至0.8μm及以下的分子筛占分子筛总质量的80%~95%;第二粘合层中粒径分布为0.1μm~0.4μm的分子筛占分子筛总质量的80%~95%,粒径分布为0.4μm以上至0.8μm及以下的分子筛占分子筛总质量的5%~20%。通过在不同的粘合层组合配置不同粒径组合的分子筛,得到较好的反射效果。首先由靠近电池片的第二粘合层反射大部分可见光,再由第一粘合层反射大部分近红外光,反射回来的近红外光能直接绕开第二粘合层粒径较小的分子筛颗粒而直接反射回电池片,得到再利用。
本发明中,耐候层是厚度为20μm~35μm的聚偏氟乙烯薄膜、聚氟乙烯薄膜或乙烯-四氟乙烯共聚物薄膜,优选聚氟乙烯薄膜,厚度优选25~30μm。
本发明中,基层为绝缘耐候聚酯层,可以采用公知的市售产品,如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂、聚对萘二甲酸乙二醇酯(PEN)树脂等。从热稳定性、电绝缘性、成本等综合评价,优选聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂,树脂颜色为白色或者半透明。
本发明中,第一粘合层、第二粘合层中所用胶黏剂采用公知的市售产品,如聚氨酯胶黏剂或丙烯酸酯胶黏剂。
下面结合实施例对本发明做优选的说明,但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
取聚氨酯胶黏剂100g,平均孔径为0.5nm的二氧化钛微孔分子筛1.7g,其中粒径分布为0.1μm~0.4μm的颗粒质量为0.34g,粒径分布为0.4μm~0.8μm的颗粒质量为1.36g;平均孔径为5nm的二氧化钛有序介孔分子筛3.4g,其中粒径分布为0.1μm~0.4μm的颗粒质量为0.68g,粒径分布为0.4μm~0.8μm的颗粒质量为2.72g,混合均匀后进行高剪切分散,得到第一粘合层胶液。
取聚氨酯胶黏剂100g,平均孔径为0.5nm的二氧化钛微孔分子筛1.7g,其中粒径分布为0.1μm~0.4μm的颗粒质量为1.36g,粒径分布为0.4μm~0.8μm的颗粒质量0.34g;平均孔径为5nm的二氧化钛有序介孔分子筛3.4g,其中粒径分布为0.1μm~0.4μm的颗粒质量为2.72g,粒径分布为0.4μm~0.8μm的颗粒质量为0.68g,混合均匀后进行高剪切分散,得到第二粘合层胶液。
在厚度为150μm的PET一侧涂布第一粘合层胶液,复合35μm的PVF薄膜,另一侧涂布第二粘合层胶液,复合100μm的聚乙烯薄膜,经熟化后得到高反射太阳能电池背板,测其性能。
实施例2
取聚氨酯胶黏剂100g,平均孔径为0.8nm的二氧化铝微孔分子筛2.5g,其中粒径分布为0.1μm~0.4μm的颗粒质量为0.38g,粒径分布为0.4μm~0.8μm的颗粒质量为2.12g;平均孔径为15nm的二氧化钛有序介孔分子筛7.5g,其中粒径分布为0.1μm~0.4μm的颗粒质量为1.13g,粒径分布为0.4μm~0.8μm的颗粒质量为6.37g,混合均匀后进行高剪切分散,得到第一粘合层胶液。
取丙烯酸酯胶黏剂100g,平均孔径为0.8nm的二氧化铝微孔分子筛2.5g,其中粒径分布为0.1μm~0.4μm的颗粒质量为2.12g,粒径分布为0.4μm~0.8μm的颗粒质量0.38g;平均孔径为15nm的二氧化钛有序介孔分子筛7.5g,其中粒径分布为0.1μm~0.4μm的颗粒质量为6.37g,粒径分布为0.4μm~0.8μm的颗粒质量为1.13g,混合均匀后进行高剪切分散,得到第二粘合层胶液。
在厚度为225μm的PET一侧涂布第一粘合层胶液,复合30μm的PVF薄膜,另一侧涂布第二粘合层胶液,复合80μm的聚乙烯薄膜,经熟化后得到高反射太阳能电池背板,测其性能。
实施例3
取丙烯酸酯胶黏剂100g,平均孔径为1.5nm的二氧化硅微孔分子筛5g,其中粒径分布为0.1μm~0.4μm的颗粒质量为0.75g,粒径分布为0.4μm~0.8μm的颗粒质量为4.25g;平均孔径为20nm的二氧化钛有序介孔分子筛15g,其中粒径分布为0.1μm~0.4μm的颗粒质量为2.25g,粒径分布为0.4μm~0.8μm的颗粒质量为12.75g,混合均匀后进行高剪切分散,得到第一粘合层胶液。
取丙烯酸酯胶黏剂100g,平均孔径为1.5nm的二氧化硅微孔分子筛5g,其中粒径分布为0.1μm~0.4μm的颗粒质量为4.25g,粒径分布为0.4μm~0.8μm的颗粒质量0.75g;平均孔径为20nm的二氧化钛有序介孔分子筛15g,其中粒径分布为0.1μm~0.4μm的颗粒质量为12.75g,粒径分布为0.4μm~0.8μm的颗粒质量为2.25g,混合均匀后进行高剪切分散,得到第二粘合层胶液。
在厚度为285μm的PET一侧涂布第一粘合层胶液,复合20μm的PVDF薄膜,另一侧涂布第二粘合层胶液,复合60μm的聚乙烯薄膜,经熟化后得到高反射太阳能电池背板,测其性能。
实施例4
取聚氨酯胶黏剂100g,平均孔径为1nm的二氧化钛微孔分子筛5g,其中粒径分布为0.1μm~0.4μm的颗粒质量为0.5g,粒径分布为0.4μm~0.8μm的颗粒质量为4.5g;平均孔径为30nm的二氧化钛有序介孔分子筛20g,其中粒径分布为0.1μm~0.4μm的颗粒质量为2g,粒径分布为0.4μm~0.8μm的颗粒质量为18g,混合均匀后进行高剪切分散,得到第一粘合层胶液。
取丙烯酸酯胶黏剂100g,平均孔径为1nm的二氧化钛微孔分子筛5g,其中粒径分布为0.1μm~0.4μm的颗粒质量为4.5g,粒径分布为0.4μm~0.8μm的颗粒质量0.5g;平均孔径为30nm的二氧化钛有序介孔分子筛20g,其中粒径分布为0.1μm~0.4μm的颗粒质量为18g,粒径分布为0.4μm~0.8μm的颗粒质量为2g,混合均匀后进行高剪切分散,得到第二粘合层胶液。
在厚度为250μm的PET一侧涂布第一粘合层胶液,复合25μm的PVF薄膜,另一侧涂布第二粘合层胶液,复合60μm的聚乙烯薄膜,经熟化后得到高反射太阳能电池背板,测其性能。
实施例5
取聚氨酯胶黏剂100g,平均孔径为2nm的二氧化硅微孔分子筛5g,其中粒径分布为0.1μm~0.4μm的颗粒质量为0.25g,粒径分布为0.4μm~0.8μm的颗粒质量为4.75g;平均孔径为50nm的二氧化钛有序介孔分子筛25g,其中粒径分布为0.1μm~0.4μm的颗粒质量为1.25g,粒径分布为0.4μm~0.8μm的颗粒质量为23.75g,混合均匀后进行高剪切分散,得到第一粘合层胶液。
取聚氨酯胶黏剂100g,平均孔径为2nm的二氧化硅微孔分子筛5g,其中粒径分布为0.1μm~0.4μm的颗粒质量为4.75g,粒径分布为0.4μm~0.8μm的颗粒质量0.25g;平均孔径为50nm的二氧化钛有序介孔分子筛25g,其中粒径分布为0.1μm~0.4μm的颗粒质量为23.75g,粒径分布为0.4μm~0.8μm的颗粒质量为1.25g,混合均匀后进行高剪切分散,得到第二粘合层胶液。
在厚度为350μm的PET一侧涂布第一粘合层胶液,复合20μmPVF的薄膜,另一侧涂布第二粘合层胶液,复合50μm的聚乙烯薄膜,经熟化后得到高反射太阳能电池背板,测其性能。
对比例1
在厚度为250μm的PET一侧涂布聚氨酯胶黏剂层,复合25μm的PVF薄膜,另一侧涂布丙烯酸酯胶黏剂层,复合60μm的聚乙烯薄膜,经熟化后得到高反射太阳能电池背板,测其性能。
对比例2
在厚度为225μm的PET一侧涂布聚氨酯胶黏剂层,复合30μm的PVF薄膜,另一侧涂布丙烯酸酯胶黏剂层,复合80μm的聚乙烯薄膜,经熟化后得到高反射太阳能电池背板,测其性能。
表1:各实施例、对比例性能数据表
如由上表可知,本发明添加了不同类型、不同粒径分布的分子筛,使得背板反射率提高到86%以上,层间粘结力较未添加分子筛的背板有所增加,组件的输出功率较普通背板提高了1.7w/m2-3.7w/m2,增效效果明显。
性能测试方法如下:
1.耐候层/PET粘结力测试:
按GB/T 9286-1998的规定进行测试。粘结力为0级视为合格。
2.聚乙烯/PET粘结力测试:
使用型号为ETM-104B的万能拉力机进行测试。粘结力大于5N/cm视为合格。
3.耐候性测试
使用Q-Sum Xe-3-H型氙灯耐候老化试验箱,依据标准ISO 4892-2进行测试。
4.反射率测试:
使用岛津UV3600仪器进行测试。
5.太阳能电池的输出功率测试:
太阳能电池的输出功率由Spire太阳能电池组件测试仪4600SLP测试得到,并与普通背板制备的太阳能电池板进行比较。
以上所述实施例仅为本发明的部分实施例,凡在本发明的核心技术之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高反射太阳能电池背板,包括自上而下依次设置的耐候层、第一粘合层、基层、第二粘合层和粘接层,其特征在于,所述第一粘合层和第二粘合层是厚度为5μm~20μm的具有高反射率的胶黏剂层,由聚氨酯胶黏剂或丙烯酸酯胶黏剂与分子筛混合而成;
所述分子筛由孔径为0.5nm~2nm的微孔分子筛和5nm~50nm的有序介孔分子筛组合而成,分子筛粒径分布为0.1μm~0.8μm,且微孔分子筛和有序介孔分子筛的质量比为0.2~0.5。
2.根据权利要求1所述的高反射太阳能电池背板,其特征在于,所述分子筛为二氧化钛、二氧化硅、沸石或氧化铝分子筛中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的高反射太阳能电池背板,其特征在于,所述分子筛的质量占所述胶黏剂层质量的5%~30%。
4.根据权利要求3所述的高反射太阳能电池背板,其特征在于,所述第一粘合层中粒径分布为0.1μm~0.4μm的分子筛占分子筛总质量的5%~20%,粒径分布为0.4μm以上至0.8μm及以下的分子筛占分子筛总质量的80%~95%。
5.根据权利要求4所述的高反射太阳能电池背板,其特征在于,所述第二粘合层中所含的粒径分布为0.1μm~0.4μm的分子筛占分子筛总质量的80%~95%,粒径分布为0.4μm以上至0.8μm及以下的分子筛占分子筛总质量的5%~20%。
6.根据权利要求5所述的高反射太阳能电池背板,其特征在于,所述耐候层是厚度为20μm~35μm的聚偏氟乙烯薄膜、聚氟乙烯薄膜或乙烯-四氟乙烯共聚物薄膜中的一种。
7.根据权利要求6所述的高反射太阳能电池背板,其特征在于,所述基层是厚度为150μm~350μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂或聚对萘二甲酸乙二醇酯(PEN)树脂。
8.根据权利要求7所述的高反射太阳能电池背板,其特征在于,所述粘接层是厚度50μm~100μm的聚乙烯薄膜。
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