CN107039550B - 背板、太阳能电池模块以及它们的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的太阳能电池模块包括背板,所述背板包括反射膜以及紫外线屏蔽层,所述反射膜包括蒸镀反射层,该蒸镀反射层是含有金属的蒸镀层,其光密度为2至3.5,所述紫外线屏蔽层对于380nm波长的光的透过率为5%以下。本发明具有优秀的耐久性和高的发电效率。
Description
技术领域
本发明涉及背板及其制造方法、利用背板的太阳能电池模块及其制造方法。
背景技术
最近,由于化石燃料的枯竭以及二氧化碳导致的全球变暖等,对于清洁替代能源的需求兴起,因此,在风力、生物气、氢及燃料电池、原子能、太阳热、地热等多种领域进行着替代能源的开发。利用太阳能的太阳能电池也是替代能源之一。
一般,太阳能电池模块基本上由如下部分构成:由玻璃等形成的基板、太阳能电池单元(cell)、封装物、背板等。
此时,仅通过单个太阳能电池单元无法得到充足的发电功率,因此以串联或并联形式将多个太阳能电池单元配置在基板上,并相互电连接,从而形成太阳能电池模块。此外,背板(back sheet)在太阳能电池模块的后表面与用于固定太阳能电池单元的封装物融合,发挥从来自外部环境的物理冲击或水分以及污染物质中保护太阳能电池模块的作用。
一般,入射至太阳能电池模块的太阳光在位于太阳能电池单元之间的背板上反射,再全反射到基板侧,从而传至太阳能电池单元,因此,背板要求具有较高的反射率,以提高规定大小的太阳能电池模块的发电容量。
因此,为了提高用于太阳能电池模块的背板的反射率,现有的背板主要采用乳白色的材料,通过调节二氧化钛等的含量,或在表面形成光扩散层或光反射层来提高反射率。
然而,在提高背板内二氧化钛含量方面存在物理性质上的局限性,而当形成光扩散层或光反射层时,则会发生降低背板的耐久性或提高制造成本的问题。
日本公开特许公报特开2006-319250中说明了一种太阳能电池用背板,其具备:光扩散层,在一表面上设有微细的凸出部或者凹陷部;金属蒸镀层,具有反射性以及气体阻隔性。然而,为了形成具有微细凸出部或凹陷部的光扩散层,要求较高的制造成本以及高深的技术。
当设置在日照量大的代表地区即沙漠地区时,这种太阳能电池模块能够大量发电。
但是由于严酷的环境,如紫外线照射量大,白天的最高气温远高于其它地区并且昼夜温差大的气候条件和还可能导致太阳能电池模块的物理损伤的沙暴,会缩短太阳能电池模块的寿命,用于维护管理太阳能电池模块的修理及替换所需的费用也偏高,因此费用相对于太阳能电池模块发电效率的比值较高。
发明内容
所要解决的技术问题
本发明的目的在于,提高太阳能电池模块的耐久性以及耐候性,并且提高发电效率。
本发明的另一目的在于,在沙漠地区等严酷环境下也提高太阳能电池模块的发电效率,并且提高太阳能电池模块的设置及管理的便利性。
解决技术问题的方案
本发明的一特征涉及的太阳能电池模块用背板包括反射膜,该反射膜包括:基膜层,具有电绝缘性;树脂涂布层,形成在所述基膜层的至少一表面的一部分或全部,包含聚酯组分以及/或者聚氨酯组分;以及蒸镀反射层,位于所述树脂涂布层上,该蒸镀反射层是含有金属的蒸镀层,其光密度(optical density,OD)为2至3.5。
优选地,所述太阳能电池模块用背板进一步包括紫外线屏蔽层,该紫外线屏蔽层位于所述反射膜的一个表面或两个表面的一部分或全部,且对于380nm波长的光的透过率在5%以下。
优选地,所述树脂涂布层是以1:1至5的重量比含有聚酯组分和聚氨酯组分的水分散聚氨酯树脂层。
优选地,所述聚氨酯组分包括二羧酸化合物、二元醇化合物以及二异氰酸酯化合物,所述二元醇化合物混合使用选自乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、1,2-环己烷二甲醇、1,3-环己烷二甲醇、1,4-环己烷二甲醇、对二甲苯二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚醚二元醇、聚乙二醇以及聚丁二醇中的至少两种。
所述太阳能电池模块用背板可以进一步包括:保护膜,位于形成在所述反射膜的一表面的紫外线屏蔽层上;第一粘接层,与所述反射膜的另一表面相接。
所述太阳能电池模块用背板的导热率可以是0.2至0.3W/mK(70℃)。
所述太阳能电池模块用背板在可见光区域(400-780nm)下的反射率可以是75%至80%,在近红外区域(780-2500nm)下的反射率可以是60%至65%。
所述树脂涂布层可以在85℃/85%RH,1000hr条件下具有3N/cm以上的层间粘接力。
本发明的另一特征涉及的太阳能电池模块用背板的制造方法包括以下步骤:树脂涂布层形成步骤,在电绝缘的基膜层的一表面涂布树脂组合物,从而形成树脂涂布层;以及蒸镀反射层形成步骤,在所述树脂涂布层上蒸镀含有金属的反射层,以使光密度达到2至3.5,从而形成蒸镀反射层,其中,所述树脂组合物包含聚酯组分以及/或者聚氨酯组分。
优选地,所述制造方法在所述蒸镀反射层形成步骤之后进一步包括紫外线屏蔽层形成步骤,所述紫外线屏蔽层形成步骤中,使用包含紫外线稳定剂的粘接剂形成对于380nm波长的光的透过率在5%以下的层。
优选地,所述树脂组合物是以1:1至5的重量比含有聚酯组分和聚氨酯组分的水分散聚氨酯树脂组合物。
本发明的又一特征涉及的太阳能电池模块包括:太阳光模块部,其包括电绝缘性封装物和位于所述封装物内的单位电池;以及背板,位于所述太阳光模块部的后表面,用于保护所述太阳光模块部,其中,所述背板包括:反射膜,其包括蒸镀反射层,该蒸镀反射层是含有金属的蒸镀层,光密度为2至3.5;以及紫外线屏蔽层,位于所述反射膜的下方,且对于380nm波长的光的透过率在5%以下,所述反射膜反射穿过所述太阳光模块部的光,以使穿过所述太阳光模块部的光再次入射至所述太阳光模块部,并且反射从所述背板的背面进入的光或辐射热。
优选地,所述反射膜包括:基膜层;所述蒸镀反射层,位于所述基膜层的下部;以及树脂涂布层,位于所述基膜层与所述蒸镀反射层之间,用于粘接所述蒸镀反射层和所述基膜层,所述树脂涂布层在85℃/85%RH,1000hr条件下具有3N/cm以上的层间粘接力。
所述背板可以进一步包括:保护膜,其位于所述紫外线屏蔽层的下方,所述保护膜可以包含选自氟树脂、耐水解聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯及它们的组合中的任意一种。
所述背板可以进一步包括位于所述反射膜上的第二粘接层,优选所述第二粘接层具有紫外线屏蔽功能,对于380nm波长的光的透过率在5%以下。
所述背板的导热率可以是0.2至0.3W/mK(70℃)
优选地,所述背板在可见光区域(400-780nm)下的反射率为75%至80%,在近红外区域(780-2500nm)下的反射率为60%至65%。
本发明的另一特征涉及的太阳能电池模块的制造方法包括以下步骤:准备步骤,依次层叠背板、第二封装物片材、单位电池以及第一封装物片材,从而制造太阳能电池模块制造用叠层体;以及热压缩步骤,对所述太阳能电池模块制造用叠层体进行加压及加热,从而使所述第一封装物片材和所述第二封装物片材形成封装物,其中,所述背板通过如下方法制成:反射膜制造步骤,其包括:树脂涂布层形成过程,在基膜层的一表面涂布树脂组合物,从而形成树脂涂布层;以及蒸镀反射层形成过程,通过气相蒸镀方法在所述树脂涂布层上形成含有金属的层,从而形成光密度为2至3.5的蒸镀反射层;以及紫外线屏蔽层形成步骤,在所述反射膜的一个表面或两个表面上进一步形成紫外线屏蔽层,所述紫外线屏蔽层含有紫外线稳定剂且对于380nm波长的光的透过率在5%以下。
优选地,所述树脂涂布层形成过程中,涂布以1:1至5的重量比含有聚酯组分和聚氨酯组分的水分散聚氨酯树脂组合物,所述树脂涂布层在85℃/85%RH,1000hr条件下具有3N/cm以上的层间粘接力。
所述紫外线稳定剂可以是选自二苯甲酮类紫外线稳定剂、苯并***类紫外线稳定剂、水杨酸盐类紫外线稳定剂以及它们的组合中的任意一种。
有益效果
根据这些特征,提高诸如耐久性及耐候性等的太阳能电池模块的特性,并且提高太阳能电池模块的发电效率。
此外,能够提供一种在提高太阳能电池模块的发电效率的同时,提高设置及管理的便利性的太阳能电池模块及其制造方法。即便在沙漠地区的严酷环境下,也能够进行高效率的太阳光发电。
附图说明
图1是本发明的一实施例涉及的太阳能电池模块的概略截面图。
图2是本发明的另一实施例涉及的太阳能电池模块的概略截面图。
图3至图8分别是应用于图1及图2的太阳能电池模块的背板的截面图。
具体实施方式
在整篇说明书中,“~上”、“~上方”等术语表示区别于一层的另一层以接触或未接触的状态位于该层的上方,并包括一层与另一层之间存在其它层的情形。
在整篇说明书中,马库什(Markush)形式的表达中所包含的术语“它们的组合”表示,选自由马库什形式的表达所记载的构成要素形成的群中的一个以上的混合或者组合,表示包括选自由所述构成要素形成的群中的一个以上。
在整篇说明书中,记载“A以及/或者B”表示“A,B,或者,A以及B”。
在整篇说明书中,“做~的步骤”或者“~的步骤”并不表示“为了~的步骤”。
在整篇说明书中,诸如“第一”、“第二”或者“A”、“B”等的术语用来区分相同的术语,不能对这些赋予区分以外的含义而限定权利要求范围。
下面,将参照附图对本发明的实施例进行详细说明,以使本发明所属技术领域的普通技术人员能够容易地实施。然而本发明可以实现为各种不同的方式,而非限定于在此描述的实施例。在整篇说明书中,对于相似的部分标注了相同的附图标记。
下面,将参照图1至图8详细描述背板及其制造方法、利用背板的太阳能电池模块及其制造方法。
首先,参照图1,对本发明的一实施例涉及的太阳能电池模块进行说明。
如图1所示,本例的太阳能电池模块900包括太阳光模块部800、位于太阳光模块部800下方的背板500。
太阳光模块部800是发挥太阳能电池核心功能的部分,当通过光入射面820入射光时,其利用发电区域波长的光进行光电转换。
这种太阳光模块部800包括:封装物810,填充所述太阳光模块部800内部的一部分或全部;至少一个太阳能电池单元(以下将太阳能电池单元称作“单位电池”)820,被封装物810包围。
太阳光模块部800的外表面包括:光入射面,其为发电区域波长的光入射的面;后表面840,其为在光入射面830的相反侧彼此相向的面。
光入射面830和后表面840可以与封装物810形成为一体,或者采用构成独立层的材料来形成,但为了太阳能电池模块900的薄膜化以及轻量化,优选形成为一体。
封装物810可以采用作为电绝缘性封装物(sealing material)使用最多的EVA(ethylene vinyl acetate),但是能够发挥电绝缘性封装物作用的材料都可以用作本例的封装物,因此本例的封装物的材料并不限定于EVA。
此外,可以在组装太阳光模块部800或者包含太阳光模块部800的太阳能电池模块900的过程中,通过按照第一封装物、单位电池820、第二封装物的顺序层叠后进行加压等组装过程制造封装物810,前面说明的封装物810是指在这种组装过程中由第一封装物和第二封装物形成的整体封装物。
设置单位电池820时,出于提高发电效率的目的,常在一个封装物810内相互电连接多个单位电池820,作为电连接这些单位电池820的方法,例如,可以采用互连条(interconnector ribbon)或者汇流条(bus bar ribbon)等,但并非限定于此。
关于位于一个封装物810内的单位电池820的配置方式,通常将多个单位电池820配置成规定的矩阵,并且根据需要,还可以混合配置特性不同的多个单位电池820。
太阳光模块部800可以包括:多个第一单位电池,与光入射面830相向并且彼此并排配置;第二单位电池,其与光入射面830之间的距离不同于第一单位电池与光入射面830之间的距离。
此外,根据需要,可以在一个封装物810内含有两个以上的单位电池组,所述单位电池组配置有在规定的高度形成矩阵的单位电池820,在这种情况下,两个以上的单位电池组可以处于不同的高度。
太阳光模块部800可以进一步包括接线盒(junction box)(未图示),所述接线盒与彼此电连接的多个单位电池820中的至少一个直接或间接电连接。
此外,对于与接线盒连接的条(ribbon)等电连接部件,可以进行耐污处理,如在其表面形成耐污涂层膜(未图示)。由于吸附微尘或尘土等异物等原因,接线盒自身的温度有可能上升,从而有可能接线盒发生火灾而损坏太阳能电池模块900本身,当进行这种耐污处理时,能够减少那种损坏的发生。
除了本例涉及的太阳能电池模块900之外,如图2所示,另一例涉及的太阳能电池模块900a进一步具备位于太阳光模块部800上方的透光层600。本例涉及的太阳能电池模块900a的其余结构800、500与图1所示的太阳能电池模块900相同。
本例涉及的透光层600位于太阳光模块部800的光入射面830上侧或者与光入射面830相接,其作用在于,保护太阳光模块部800并且有助于光穿过光入射面830后更加容易地传至单位电池820。此时,光是指太阳光等发电区域波长的光所包含的照射到太阳能电池模块900a上的光。
例如,透光层900可以采用诸如由玻璃或合成树脂等形成的片(sheet)或者板。
此外,透光层600优选由强化玻璃形成,以预防太阳能电池模块900a因外力而损坏,并且优选采用具有耐热特性的,以便在剧烈的温度变化下也能够具备优秀的耐久性。
透光层600的表面可以进行耐污处理,或者进一步具备涂层膜(未图示),在这种情况下减小有可能因尘土或沙子等而发生的污染物质对表面的附着程度。
由此,有助于提高太阳能电池模块900a的发电效率,或者提高维护管理的便利性。
此外,根据基于太阳能电池模块900a的设置环境等的需要,可以在透光层600自身的前表面以及/或者后表面进一步设置具有紫外线屏蔽功能的保护层(未图示)。
如此,在透光层600的至少一表面上设置具有紫外线屏蔽功能的保护层时,能够减小封装物810的黄变现象,并且有助于减小黄变现象所导致的太阳能电池模块900a的发电效率降低或者老化加速的现象。
本例涉及的太阳能电池模块900、900a所采用的背板500位于太阳能电池模块900、900a的后表面840侧,其保护太阳光模块部800。
这种背板500具有:正面510,与太阳光模块部800的后表面840相邻或相接;背面520,在正面510的相反侧与正面510相向。
背板500的作用在于,阻隔灰尘、冲击以及湿气等,从外部环境中保护太阳光模块部800,从而有助于进行长时间稳定的太阳光发电,其具备薄膜形式的多个层接合的复合体结构,以实现所需的各种功能。
下面,将参照图3至图8对太阳能电池模块900、900a所采用的各种例的背板500~500e进行说明。
在图3至图8中,对于由相同的结构形成而发挥相同功能的构成要素,标注了相同的附图标记,并省略对其的详细说明。
图1及图2中示出的太阳能电池模块900、900a,作为一例,示出了采用背板500,但是并不限定于此,太阳能电池模块900、900a当然可以采用其它例涉及的背板500a~500e之一。
首先,参照图3,背板500具备:基膜层110,具有电绝缘性;树脂涂布层120,形成在基膜层110的至少一表面(例如,基膜层110的下方)的一部分或全部,含有聚酯组分以及/或者聚氨酯组分;以及蒸镀反射层130,位于树脂涂布层120的下方,该蒸镀反射层130是含有金属的蒸镀层,其光密度为2至3.5。这些层110、120、130形成反射膜。
在本例中,反射膜100的基膜层110比蒸镀反射层130更接近与正面510相邻的一侧,但是可以与此相反,基膜层110比蒸镀反射层130更接近与背面520相邻的一侧。
基膜层110不仅能够发挥蒸镀工序中的基材作用,还能够同时发挥可调节折射路径的调节层作用。
基膜层110优选采用电绝缘的透明薄膜,具体而言,可以采用选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)以及它们的组合中的任意一种作为所述基膜层110。
这种基膜层110不宜采用玻璃板,与在基膜层等背板500的内部采用玻璃板的情形相比,当像本发明这样采用塑料薄膜形式的基膜层110时,不仅能够提高设置太阳能电池模块900、900a时的操作便利性,也能够提高太阳能电池模块900、900a的维护及管理过程中的操作便利性。
基膜层110是用作蒸镀反射层130的基材的层,在其一表面上直接蒸镀蒸镀反射层130或者以在中间隔着树脂涂布层120的状态进行蒸镀。因此,可以采用的所述基膜层110在蒸镀工序进行过程中变形或变性程度小,当用在太阳能电池模块上时,即便在反复的温度变化等情况下热收缩现象仍然小,因而尺寸稳定性优秀,并且具有规定水平以上的耐久性。
这种基膜层110优选采用双轴拉伸的聚酯薄膜,在这种情况下能够具有稳定的尺寸稳定特性。
所述基膜层110采用的聚酯薄膜中,主要重复单位可以含有60重量%以上的对苯二甲酸乙二醇酯。聚酯薄膜可以是对极限粘度为0.4至0.9dl/g的树脂组合物进行双轴拉伸制造而成的。当采用这种聚酯薄膜作为基膜时,具有优秀的电绝缘性,同时机械强度优秀,在形成蒸镀反射层时基膜的变形也小,当用在太阳能电池模块900、900a上时,在反复的温度及湿度变化下能够具有优秀的尺寸稳定性。
如图3所示,树脂涂布层120形成在基膜层110上,用于提高此后通过蒸镀方法形成的含有金属的蒸镀反射层130与基膜层110之间的粘接力,使得粘接牢固,并且有助于提高薄膜的稳定性和耐久性。
形成这种树脂涂布层120方式可以是,将含有聚酯组分(更具体地说是水分散性聚酯组分)以及/或者聚氨酯组分的树脂组合物涂布到基膜层110上之后进行干燥。
比起水分散性丙烯酸树脂等其它树脂类,树脂涂布层120优选采用水分散性聚酯树脂或者聚氨酯树脂。
此外,当树脂涂布层120采用同时含有聚酯树脂和聚氨酯树脂的聚氨酯树脂(共聚树脂涂布层)时,能够得到优秀的层间粘接力和基材粘接力,因此能够对难以保持粘接力的金属表面与高分子片表面之间赋予优秀的层间粘接力和基材粘接力。
树脂涂布层120可以是以1:1至5的重量比含有聚酯组分和聚氨酯组分的聚氨酯树脂涂布层(共聚树脂涂布层),可以是包含重量比为1:2至4的聚酯组分和聚氨酯组分的聚氨酯树脂涂布层(共聚树脂涂布层)。当同时采用这种重量比范围内的所述聚酯组分和聚氨酯组分时,即便在高温潮湿的环境下,也能够优秀地维持与蒸镀反射层的粘接力。
树脂涂布层120可以包含通过使二羧酸组分、二元醇(glycol)组分、二异氰酸酯组分以及以化学式1表示的组分(聚酯组分)共聚而制造的水分散性聚氨酯树脂(共聚树脂涂布层)。
【化学式1】
在化学式1中,R表示碳原子数为1至30的脂肪族烃,n及m表示彼此独立的1至5之间的整数。
所包含的二异氰酸酯组分的特征在于,是以下述的化学式2表示的化合物。
【化学式2】
在化学式2中,R1、R2、R3表示彼此独立的碳原子数为1至30的脂肪族烃基。
树脂涂布层120可以是将0.01至0.5g/m2的水分散性聚氨酯树脂涂布到基膜层110表面之后进行干燥而成的(共聚树脂涂布层),所述水分散性聚氨酯树脂是由二羧酸组分、二元醇组分、二异氰酸酯组分以及以化学式1表示的组分(聚酯组分)共聚而制成的。
具体而言,树脂涂布层120采用的聚氨酯组分包括二羧酸化合物、乙二醇化合物以及二异氰酸酯化合物。
可以采用的二羧酸化合物有诸如对苯二甲酸、间苯二甲酸、1,4-萘二甲酸、2,5-萘二甲酸、2,5-二甲基对苯二甲酸(2,5-dimethylterephthalic acid)、二甲基间苯二甲酸等的芳香族二羧酸、诸如1,3-环戊烷二羧酸、1,2-环己烷二羧酸、1,3-环己烷二羧酸、1,4-环己烷二羧酸等的脂环族二羧酸和诸如己二酸、癸二酸以及它们的组合的脂肪族二羧酸,当采用芳香族二羧酸时更有利于提高粘接力。
有用的二元醇化合物是碳原子数为2至8的脂肪族二元醇以及碳原子数为6至12的脂环族二元醇,例如,可以采用乙二醇(ethylene glycol)、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、1,2-环己烷二甲醇、1,3-环己烷二甲醇、1,4-环己烷二甲醇、对二甲苯二醇、二乙二醇、三乙二醇或它们的组合,也可以采用聚醚二元醇、聚乙二醇、聚丁二醇或它们的组合。
可以采用的二异氰酸酯化合物有2,4-六亚甲基二异氰酸酯、2,6-六亚甲基二异氰酸酯、以化学式2表示的5-异氰酸基-1-异氰酸根合甲基-1,3,3-三甲基环己烷(5-isocyanato-1-(isocyanatomethyl)-1,3,3-trimethylcyclohexane)以及它们的衍生物,优选采用5-异氰酸基-1-异氰酸根合甲基-1,3,3-三甲基环己烷及其衍生物。
优选地,混合使用两种以上二元醇化合物,当混合使用它们时,可得到在严酷环境下也能够稳定地维持粘接力的树脂组合物。
具体而言,树脂涂布层120可以采用二对苯二甲酸作为二羧酸化合物,采用乙二醇以及二乙二醇作为二元醇化合物,采用5-异氰酸基-1-异氰酸根合甲基-1,3,3-三甲基环己烷作为二异氰酸酯化合物。
树脂涂布层120可以是,将0.01至0.5g/m2的、含有前面说明的水分散性聚酯组分和聚氨酯组分的树脂组合物涂布到基膜层110表面之后进行干燥而成的。
树脂涂布层120在85℃/85%RH的高温高湿工作条件下工作1000hr之后可以仍具有1.5N/cm以上的层间粘接力,可以具有2.0N/cm以上的层间粘接力,可以具有3.0N/cm以上的层间粘接力,最优选地,可以具有4.0N/cm以上的层间粘接力,此时,最大层间粘接力可以是5.0N/cm。
这种树脂涂布层120位于基膜层110与蒸镀反射层130之间时,使基膜层110和蒸镀反射层130牢固且稳定地结合,从而有助于在严酷的使用环境下也能够优秀地维持强度、伸长率、刚性率等机械物理性质。
此外,树脂涂布层120在85℃/85%RH的高温高湿工作条件下工作1000hr之后也可以具有1.5N/cm以上的层间粘接力,可以具有2.0N/cm以上的层间粘接力,可以具有3.0N/cm以上的层间粘接力,最优选地,可以具有4.0N/cm以上的层间粘接力。
这种树脂涂布层120不但能够发挥粘接层的作用,还能够在蒸镀铝时发挥底漆(primer)的作用。
蒸镀反射层130是含有金属的蒸镀层,其含有能够发挥反射层功能的金属。
这种蒸镀反射层130采用蒸镀成具有2以上,更具体来说2至3.5的光密度的含金属蒸镀层。
当光密度小于2时,无法具有充分的反射性能,有可能制造出蒸镀反射层130的反射率性能不足的背板500,而当光密度超过3.5时,虽然反射率增加或水蒸气透过率改善效果甚微,却使用过多的金属组分,无经济性,并且不必要地增加背板500的重量或厚度。
优选地,蒸镀反射层130的光密度可以是2至3,此时能够使包含背板500而模块化的太阳能电池模块900、900a在光的发电区域具有优秀的反射率,从而能够有效地引导太阳能电池模块900、900a的性能提升。
这种蒸镀反射层130发挥的作用在于,通过反射照射到蒸镀反射层130上的光的方法,使虽然入射到太阳能电池模块900、900a中但未能入射至单位电池820而是穿过太阳光模块部800的光的一部分再次入射至太阳光模块部800中,重复这种过程,延长进入太阳能电池模块900、900a中的光的总路径,从而提高传至单位电池820的单位时间内的光量。
此外,蒸镀反射层130还可以发挥反射从背板的背面520进入的光或辐射热,从而减小太阳光模块部800的温度上升的作用。
蒸镀反射层130的一表面与另一表面可以具有透过波长和反射波长彼此不同的特性。
具体而言,在蒸镀反射层130的一表面和另一表面中,使穿过太阳光模块部800的光再次入射至太阳光模块部800的一表面采用对于发电区域波长的光的反射率高而对于紫外区光的透过率优秀的,这样有利于提高发电效率以及延长模块寿命。
此外,反射从背面520进入的光或辐射热的蒸镀反射层130的另一表面采用对于发电区域波长的光的透过率优秀而对于强紫外区或辐射热的相应波长的光的反射率优秀的,这样有利于提高太阳能电池模块900、900a的发电效率以及延长模块寿命。
如图所示,蒸镀反射层130可以形成在基膜层110的一个表面或两个表面上,仅形成在一个表面上时有利于节约成本以及使工序单纯化。只是,优选地,当蒸镀反射层130形成在基膜层110的一个表面或两个表面上时,也在蒸镀反射层130与基膜层110之间形成树脂涂布层。
蒸镀反射层130所含有的金属可以是选自铅、镍、银、铜、金、铟、锡、不锈钢、铬、钛、铝以及它们的组合中的至少一种,具体而言,可以采用铝金属的蒸镀层。
此外,蒸镀反射层130可以采用含有铂、铝、镍、钛或它们的氧化物的蒸镀层。
此时,可以通过如下气相蒸镀方法形成蒸镀反射层130:在高真空下,例如在约10- 3torr或约10-5torr下,将金属以熔点以上的温度加热到金属蒸汽压大于约10-2torr的程度;或者使金属汇合到离子冲击流中,以质量转移溅射(sputtering)方式形成蒸镀层。
关于以这种方式形成的蒸镀反射层130,由于金属蒸汽或者金属原子蒸发或溅射,对基膜层110上的树脂涂布层120表面进行冲撞、蒸镀,从而能够形成薄膜状的蒸镀反射层130。
将蒸镀反射层130与现有技术作比较,能够得到厚度更薄且更加均匀、致密的薄膜状的反射层,用在大面积时也能够形成一定的优秀品质的反射层。
优选地,作为蒸镀反射层130可以采用铝气相蒸镀层,在这种情况下,能够对背板500赋予优秀的反射特性的同时赋予优秀的水蒸气阻隔性。
背板500可以不包括箔状的金属层。虽然现有的箔状的金属层也在具有规定程度以上的厚度时能够对背板赋予反射特性,但是与本发明的蒸镀反射层130相比,厚度较大,水蒸气阻隔性有所欠缺,因此需要通过其它层进行弥补或者增加箔的厚度。
本发明的蒸镀反射层130即便在具有约1000nm以下的薄厚度时也能够对背板500赋予本发明想要的充分的反射特性和水蒸气阻隔特性,这种效果成为对形成得轻薄的背板500赋予充分的反射特性等优秀特性的重要原因之一,从而能够提高太阳能电池模块900、900a的发电效率。
蒸镀反射层130可以通过连续的单次蒸镀过程形成,也可以隔着时间差进行多次蒸镀过程而形成。当通过多次蒸镀过程形成蒸镀反射层130时,可以在蒸镀层形成过程之间进一步进行形成额外的粘接层以及/或者紫外线屏蔽层的过程,这种情况下能够进一步提高背板500的耐久性或耐候性。
优选地,蒸镀反射层130采用对于通过光入射面830入射的光中与发电区域波长相应的光的反射效果优秀的,特别是,可以采用蒸镀反射层130的两个表面中接近太阳光模块部800后表面840的一表面对于发电区域波长的光的反射率高的。
此外,蒸镀反射层130的两个表面中接近背板500背面520的一表面可以采用对于从背板500的背面520方向入射的辐射热的反射率高的,具备这种对于辐射热的反射效率高的表面的蒸镀反射层130可以优选采用对于较长波长即红外波长的反射效率优秀的。
像这样两个表面具有不同特性的蒸镀反射层可以通过如下方法形成:采用存在凹凸的基膜层,或者改变蒸镀反射层的表面细微结构,或者进一步包括用于调节入射到蒸镀反射层的至少一表面或蒸镀反射层内部的光的折射路径的调节层(未图示)。
如图4所示,另一例涉及的背板500a进一步包括位于蒸镀反射层130下方的紫外线屏蔽层210。
作为这种紫外线屏蔽层210,可以采用对于380nm波长的光的透过率在5%以下的紫外线屏蔽层。
紫外线屏蔽层210可以是含有紫外线稳定剂的高分子树脂层,可以是包含紫外线稳定剂并同时具备粘接功能的紫外线屏蔽功能性粘接层。
紫外线屏蔽层210可以与反射膜100的形成有蒸镀反射层130的一表面相向地形成,根据需要,可以进一步形成在所述反射膜100的另一表面上。
如上所述,这种紫外线屏蔽层210可以是对于380nm波长的光的透过率在5%以下的紫外线屏蔽层,具体而言,可以是对于380nm波长的光的透过率在3%以下的,或者是对于380nm波长的光的透过率在1.5%以下的。背板500a采用这种具有低透过率的紫外线屏蔽层210时,产生防止紫外线导致的耐久性降低以及防止黄变现象的效果。
作为所述紫外线稳定剂,可以采用二苯甲酮类紫外线稳定剂、苯并***类紫外线稳定剂、水杨酸盐类紫外线稳定剂或它们的组合。
所述二苯甲酮类紫外线稳定剂可以包括2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-5-磺酸基二苯甲酮或它们的组合,所述苯并***类紫外线稳定剂可以包括2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并***或其衍生物,所述水杨酸盐类紫外线稳定剂可以包括水杨酸苯酯、水杨酸对叔丁基苯酯或它们的组合。
在图5所示的例中,背板500b还具备位于紫外线屏蔽层210下方的保护膜200。
保护膜200是发挥从外部环境中进行保护的作用的层,可以与背面520形成为一体或者形成独立于背面520的层,可以采用包含氟树脂、耐水解聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯以及它们的组合中的任意一种的薄膜。
例如,所述保护膜200可以采用选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)以及它们的组合中的任意一种,优选地,可以采用选自聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)以及它们的组合中的任意一种,这种情况下能够具有耐久性和耐候性强的优点。
根据需要,保护膜200可以采用透明的薄膜或者有色且不透明的薄膜。此时,采用的颜色优选为白色或黑色,白色或黑色的薄膜可以通过对薄膜本身使用染料或色素,或者额外形成有色层来制造。
此外,如图6所示,根据另一例,提供一种背板500c,其在图4所示的背板500a的基础上具备之前描述的保护膜200和第一粘接层300。
如图6所示,第一粘接层300位于反射膜100上方,与太阳光模块部800的封装物810相接,保护膜200位于反射膜100的下方,从外部环境中保护反射膜100。
第一粘接层300可以采用选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)以及它们的组合中的任意一种,优选地,可以采用选自聚氟乙烯(PVF)、聚乙烯(PE)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)以及它们的组合中的任意一种。
此外,图7所示的例中示出了在反射膜100与保护膜200之间具备之前描述的紫外线屏蔽层210的背板500d,在这种情况下,通过紫外线屏蔽层210能够得到紫外线屏蔽效果,同时有助于反射膜100与保护膜200之间的粘贴。
图8所示的背板500e在反射膜100与第一粘接层300之间具备第二粘接层220。
此时,该第二粘接层220发挥的作用在于,使反射膜100与第一粘接层300之间的粘贴牢固,并且可以选择性地具有紫外线屏蔽效果。
即,第二粘接层220可以是含有紫外线稳定剂的粘接剂层,可以采用的紫外线稳定剂有二苯甲酮类紫外线稳定剂、苯并***类紫外线稳定剂、水杨酸盐类紫外线稳定剂或它们的组合。
二苯甲酮类紫外线稳定剂可以包括2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-5-磺酸基二苯甲酮或它们的组合,所述苯并***类紫外线稳定剂可以包括2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并***或其衍生物,所述水杨酸盐类紫外线稳定剂可以包括水杨酸苯酯、水杨酸对叔丁基苯酯或它们的组合。
选择性地具有紫外线屏蔽效果的第二粘接层220可以具有对于380nm波长的光的透过率为5%以下的紫外线屏蔽功能。具体来说,可以是含有紫外线稳定剂或者光转换剂的粘接剂层。对于紫外线稳定剂的说明与上面的说明重复,因此省略其记载。
根据模块的形状,保护膜200和第一粘接层300可以采用透明的薄膜或者有色不透明的薄膜。
此时,采用的颜色优选为白色或黑色,白色或黑色的薄膜可以通过对薄膜本身使用染料或色素,或者在保护膜200或第一粘接层300上额外形成有色层来制造。
设置在太阳能电池模块900、900a上时,有色而不透明的薄膜可以位于背板的最外侧表面上。
本发明的背板500-500e可以是包含各种高分子树脂和含金属蒸镀层的薄膜叠层体,可以是包括高分子片以及/或者粘接层的、由高分子树脂和含金属蒸镀层形成的薄膜叠层体。
本发明的背板500-500e的导热率可以是0.2至0.3W/mK(70℃)。与当前采用的一般的太阳能电池用背板相比,这是优秀的特性,意味着相比于一般的太阳能电池用背板具有更加优秀的散热效果,当采用具有这种导热率的背板500-500e时,特别是在高温环境或者气温变化大的环境下也能够具有优秀的太阳能电池模块保护效果。
本发明的背板500-500e包含反射膜100而具有优秀的反射率,在可见光区域(400-780nm)下的反射率可以是75%至80%,在近红外区域(780-2500nm)下的反射率可以是60%至65%。将这种本发明的太阳能电池用背板500-500e用在太阳能电池模块上时,能够使从太阳能电池模块的正面进入的光再次反射,并增加照射到太阳能电池单元上的太阳光的量,从而在相同的时间和面积下能够提高太阳能电池的发电效率。
这种背板500-500e增加照射到太阳能电池单位电池上的太阳光的量,从而在相同的时间和面积下能够提高太阳能电池的发电效率。此外,发挥反射从太阳能电池模块的背面传递上来的辐射热的作用,从而能够抑制或缓解太阳能电池模块因来自地面的辐射热而升温。
本发明的背板500-500e的透湿度(38℃,90%相对湿度条件)可以是0.75g/m2day以下,可以是0.65g/m2day以下,可以是0.58至0.63g/m2day。这种背板500-500e通过包括蒸镀反射层130、树脂涂布层120等的结构,在高温高湿环境下也能够具有优秀的水蒸气阻隔性,在严酷环境下也能够具有优秀的耐久性。
因此,当将本发明的背板500-500e用在太阳能模块上时,能够延缓高温严酷环境下长时间使用时发生的耐久性的降低,还能够减缓太阳能电池模块的升温。
本发明的反射膜100的总厚度可以是300um以下,优选制造成210um以下。
本发明的背板500-500e的厚度可以是500um以下,可以是400um以下,利用比较轻薄的背板,在保持或提高现有的背板功能的同时能够提高安装操作性。
本发明的背板500-500e即便厚度较薄,也具有高反射特性,同时具有优秀的耐久性,因此能够降低高温和沙暴等严酷条件下发生后表面开裂的频率。此外,采用本发明的背板500-500e的好处在于,无需在太阳能电池模块的后表面设置额外的支撑板或保护板也能够得到充分的模块保护效果。
本发明的太阳能电池模块900、900a可以进一步包括包围所述太阳光模块部800和所述背板500-500e侧面的框架(未图示)。框架发挥固定太阳光模块部800和背板500-500e的作用,可以由铝等材料制造。
在与背板500-500e以及/或者太阳光模块部800相接的框架的内表面可以设有金属箔等具有反射功能的层,在这种情况下,入射至背板以及/或者太阳光模块部的侧面的光也被反射并再次入射至背板或者太阳光模块部,因此能够进一步提高太阳能电池模块900、900a的效率。
本发明的另一实施例涉及的太阳能电池模块的制造方法包括:准备步骤,依次层叠背板、第二封装物片材、单位电池以及第一封装物片材,从而制造太阳能电池模块制造用叠层体;以及热压缩步骤,对所述太阳能电池模块制造用叠层体进行加压及加热,从而使所述第一封装物片材和所述第二封装物片材形成封装物。
制造所述背板的方法可以包括反射膜制造步骤,其包括:基膜层110准备过程;树脂涂布层形成过程,在基膜层110的一表面涂布树脂组合物,从而形成树脂涂布层120;以及蒸镀反射层形成过程,通过气相蒸镀方法在树脂涂布层120上形成含有金属的层,从而形成光密度为2以上的蒸镀反射层130,可以进一步包括紫外线屏蔽层形成步骤,在反射膜100的一个表面或两个表面上形成因含有紫外线稳定剂而对于380nm波长的光的透过率在5%以下的紫外线屏蔽层。
树脂涂布层形成过程可以包括涂布含有重量比为1:1至5的聚酯组分和聚氨酯组分的水分散聚氨酯树脂组合物的过程。
树脂涂布层120可以在85℃/85%RH,1000hr条件下具有3N/cm以上的层间粘接力。
如上所述,蒸镀反射层形成过程可以通过如下方法执行:在高真空下,例如在约10-3torr或约10-5torr下,将金属以熔点以上的温度加热到金属蒸汽压大于约10-2torr的程度;或者使金属汇合到离子冲击流中,以质量转移溅射方式形成蒸镀层。
以这种方式形成的蒸镀反射层130由于金属蒸汽或者金属原子蒸发或溅射,对基膜层上的树脂涂布层表面进行碰撞、沉积,从而能够形成为薄膜状。
优选地,如此制造的具备基膜层110、树脂涂布层120以及蒸镀反射层130的反射膜100在保持太阳能电池模块的保护效果以及太阳热发电效率提高效果的同时容易替换,并且在高温的沙漠环境下使用时也具有充分的耐久性,为了太阳能电池用背板的轻量化,太阳能电池用背板优选采用具有充分的耐久性和反射率,同时又轻薄的反射膜。
在紫外线屏蔽层形成步骤中,可以将含有紫外线稳定剂的粘接剂形成为对于380nm波长的光的透过率在5%以下的层,或者形成为对于380nm波长的光的透过率在3%以下的层,或者形成为对于380nm波长的光的透过率在1.5%以下的层。
当背板采用这种具有低透过率的紫外线屏蔽层210时,有利于防止紫外线导致的耐久性降低以及黄变现象。
关于此时采用的紫外线稳定剂的种类等的内容如上所述。
此外,背板的制造方法可以进一步包括如下步骤:将保护膜200与反射膜100层合,从而进一步包括位于紫外线屏蔽层210下方或反射膜100下方的保护膜200;将第一粘接层300层合在反射膜100的另一表面上,所述反射膜100的另一表面是与紫外线屏蔽层210相接的反射膜100的一表面相反的位置。关于此时采用的用于保护膜的薄膜和用于第一粘接层300的薄膜的种类等的内容如上所述。
本例涉及的背板的制造方法可以包括第二粘接层形成步骤,在第一粘接层300与反射膜100之间形成第二粘接层220。此时,根据需要,可以在第二粘接层220上采用紫外线屏蔽层210,并且可以进一步包括之前描述的紫外线稳定剂。在这种情况下,可以进一步包括位于第二粘接层220正上方的第一粘接层300的形成步骤。
这种本例的背板在具备优秀的反射特性的同时,与采用玻璃的现有的背板相比具有优秀的反射特性以及水蒸气阻隔性,同时具有优秀的耐候性和耐久性。
本例涉及的背板在长期暴露于强紫外线和高温的环境、因剧烈的温度变化而发生开裂的可能性大的环境、外部湿气的产生可能性大的环境、沙粒和风导致的损伤可能性大的环境下也具有优秀的耐久性和耐候性以及机械强度和稳定性,因此在高温沙漠等严酷环境下,作为太阳能电池模块的背板的利用率高,并且有助于提高太阳光发电的效率。
当前采用玻璃作为反射层的基材,使得在发生断裂时损伤度高,并且背板本身的重量也相当重,为了弥补这种现有的缺点,本例的背板利用未采用玻璃基材的塑料薄膜制造而成,因此制造、搬运以及设置背板时的操作更加容易,并且通过轻量化来减小施加于太阳能电池模块本身的荷重。
<实施例1>
1)用于形成树脂涂布层的水分散性聚氨酯树脂的制造
采用二甲基对苯二甲酸、二甲基间苯二甲酸作为二羧酸化合物,采用乙二醇以及二乙二醇作为乙二醇化合物,采用5-异氰酸基-1-异氰酸根合甲基-1,3,3-三甲基环己烷作为二异氰酸酯化合物,向其中添加[化学式1]的聚酯组分,通过常规聚合方法进行共聚,从而制造聚酯组分对聚氨酯组分的重量比约为25:75的水分散性聚氨酯树脂。将如此得到的聚氨酯树脂1重量%(以固体含量为基准)以及表面活性剂0.05重量%分散于水中,从而制造了水分散液。
2)聚酯薄膜的制造
通过常规方法由对苯二甲酸二甲酯和乙二醇经过酯交换反应和缩聚反应得到聚酯树脂,对此树脂进行熔融挤压后,在70至100℃下沿着一个方向拉伸3至4倍,从而制造了聚酯薄膜。
3)反射膜(具有蒸镀反射层的聚酯薄膜)的制造
在上面的2)中制造的聚酯薄膜的至少一表面上涂布上面的1)中制造的水分散液,以使干燥前的涂布层厚度为4至6μm以后,再次在220℃至240℃下沿着另一个方向拉伸3至4倍,同时对所涂布的涂布液进行干燥,从而制造了具有经双轴拉伸的水分散树脂涂布层的透明聚酯薄膜。
在具有所述水分散树脂涂布层的透明聚酯薄膜的涂布层上蒸镀铝,从而制造了具有光密度为2的、蒸镀有铝金属的蒸镀反射层的聚酯薄膜。
4)背板的制造
在3)中制造的具有蒸镀反射层的聚酯薄膜的蒸镀反射层上,涂布含有紫外线稳定剂的粘接剂,形成对于380nm的紫外线的透过率为1%的紫外线屏蔽层,在100℃下进行干燥之后,层合透明聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride,PVDF)薄膜,从而形成保护膜。在具有蒸镀反射层的聚酯薄膜的蒸镀反射层的相反面,通过相同的方法层合透明聚乙烯薄膜,使其能够与封装物一同熔融挤压,由此形成第二粘接层,从而制造了实施例1的太阳能电池用背板。
<实施例2>
除了采用蒸镀反射层的光密度为3的、具有蒸镀了铝金属的蒸镀反射层的聚酯薄膜之外,制造方法与上面的实施例1相同,从而制造了实施例2的太阳能电池模块用背板。
<实施例3>
除了采用蒸镀反射层的光密度为3.5的、具有蒸镀了铝金属的蒸镀反射层的聚酯薄膜之外,制造方法与上面的实施例1相同,从而制造了实施例3的太阳能电池用背板。
<实施例4>
除了采用不包含聚酯组分的水分散性聚氨酯类树脂以替代实施例1的聚氨酯树脂之外,与实施例1相同,从而制造了实施例4的太阳能电池模块用背板。
<实施例5>
除了使用日本合成社的WR-961作为水溶性聚酯树脂以替代实施例1的聚氨酯树脂之外,与实施例1相同,从而制造了实施例5的太阳能电池模块用背板。
<实施例6>
除了采用含有紫外线稳定剂的粘接剂以使其对于380nm的紫外线的透过率为3%之外,与实施例1相同,从而制造了实施例6的太阳能电池模块用背板。
<实施例7>
除了采用含有紫外线稳定剂的粘接剂以使其对于380nm的紫外线的透过率为5%之外,与实施例1相同,从而制造了实施例7的太阳能电池模块用背板。
<实施例8>
除了采用一般粘接剂以替代含有紫外线稳定剂的粘接剂之外,与实施例1相同,从而制造了实施例8的太阳能电池模块用背板。
<比较例1>
除了采用蒸镀反射层的光密度为1.5的、具有蒸镀了铝金属的蒸镀反射层的聚酯薄膜之外,制造方法与上面的实施例1相同,从而制造了比较例1的太阳能电池模块用背板。
<比较例2>
除了未将实施例1的1)中所制造的水分散液涂布到聚酯薄膜上之外,通过与实施例1相同的过程制造了比较例1的太阳能电池模块用背板。
<比较例3>
除了使用罗门哈斯公司的AC-503作为聚丙烯类树脂,以替代实施例1的聚氨酯树脂之外,与实施例1相同,从而制造了比较例3的太阳能电池模块用背板。
<试验例1:反射率以及透湿度的评价>
对于在实施例1至3以及比较例1中按照不同光密度制造的背板,分别测定背板或者太阳能电池模块的反射率和背板的透湿度,示于表1中。
物理性质测定试验法
1)反射率:使用分光光度计V670(Jasco公司),在反射模式下,按照不同分光区域,测定400-2500nm波长的光源范围内的平均反射率。
2)迷你模块:玻璃/封装物(Ethylene Vinylacetate,EVA)两张/背板结构
—150℃,进行真空层合,从而制作样品。
【表1】
参照所述表1,采用光密度值分别为2、3以及3.5的实施例1、2以及3中表现出优秀的反射率,而光密度值为1.5的比较例1中不管是单独的背板还是迷你模块都表现出反射率降低,由此可确认,当采用实施例的反射膜时能够具有优秀的反射率。此外,在透湿度方面,与实施例1至3相比,比较例1中表现出明显差的透湿度,对于湿气也脆弱。
<试验例2:基材粘接力以及层间粘接力的评价>
对于在实施例1、实施例4、实施例5、比较例2以及比较例3中制造的背板,进行IEC-61215或IEC61730要求的耐环境评价(Damp heat test,85℃/85%RH/1000hr条件)后分别测定了金属蒸镀层的基材粘接力以及层间粘接力,以确认耐久性,并整理在下面的表2中。
物理性质测定试验法
1)基材粘接力:根据ASTM D3359(Cross cut tape adhesion test)进行测定。
—通过格子100ea中剥离后剩余的格子进行基材粘接力评价
2)层间粘接力:JIS K-6854(Testing methods for Peel strength ofAdhesive)
—180Peel test,剥离速度:300mm/min
【表2】
参照所述表2,采用同时包含聚酯组分和聚氨酯组分的水分散性聚氨酯树脂的实施例1中表现出最为优秀的粘接力,不含聚酯组分只含聚氨酯组分的实施例4中也是表现出相当优秀的基材粘接力和层间粘接力。不含聚氨酯组分的水分散性聚酯树脂在基材粘接力或层间粘接力方面的表现为一定水平以上,但是与实施例1和实施例4相比,被评价为具有较弱的粘接力。
未涂布涂布液而是直接在聚酯薄膜上蒸镀铝层的比较例2中,基材粘接力明显很低,层间粘接力也甚微。相反,采用水分散性丙烯酸树脂时虽然表现出一定程度的层间粘接力,但是在基材粘接力方面表现出较差的结果。
<试验例3:耐紫外线性能评价>
在IEC-61215或者IEC61730要求的耐紫外线评价(15kWh/m2@UVA280~385nm,60℃)条件下,根据紫外线粘接剂的采用与否,对实施例1以及实施例6至8的背板测定了颜色变化,并整理在下面的表3中。
物理性质测定试验法
1)透过率:使用紫外-可见光测定器(UltraScanTM Pro,HunterLab公司),测定380nm光源下的透过率。
2)黄变:使用色差计(UltraScanTM Pro,HunterLab公司),在E313[D65/10]模式下测定YI数值的变化量。
【表3】
参照所述表3,可确认,当涂布紫外线屏蔽粘接剂而形成紫外线屏蔽层时,380nm波长的光透过的比率相对低,然而采用一般粘接剂时透过的光的量相当多。此外可确认,实施例1和实施例6中几乎未出现黄变或其程度微乎其微,然而在实施例7或实施例8中发生了一些黄变现象。
综合来看,可确认,当采用本发明的例中所采用的树脂涂布层并形成蒸镀反射层时,在高温高湿环境下也能够表现出稳定的粘接性质,并且光密度为2至3时,在可见光区域具有75%-80%左右的高反射率,在红外区具有60%-65%左右的高反射率,在太阳能电池单元的发电区域具有70%左右的高反射率。
该结果被评价为,能够对太阳能电池模块的发电性能的改善给予相当大的帮助。此外可确认,使用具有紫外线屏蔽功能的粘接剂,380nm下的透过率在3%以下的范围内时,具有稳定的耐紫外线性能。
因此可确认,根据本发明优选的金属蒸镀聚酯薄膜以及组成范围制造的太阳能电池模块用背板在高温高湿环境下的耐久性和耐紫外线性能优秀,并且具有反射率优秀的物理性质,从而能够改善太阳能电池发电功率。
此外,根据本发明的太阳能电池模块的制造方法制造的太阳能电池模块或者前面描述的本发明的太阳能电池模块,通过本发明的特征结构,即采用提高耐热性、耐湿性、耐紫外线性能、尺寸稳定性、强度、伸长率、操作性、耐化学品性、反射率等物理性质的背板等,提高了太阳能电池模块整体的耐久性、效率性、设置和维护管理上的便利性。
特别是,本发明可提供一种太阳能电池模块,其在高温环境下,温度变化大、暴露于强紫外线中、且由沙尘等异物引起的污染可能性大的沙漠等严酷条件下,也由于优秀的耐久性而具有长寿命,同时能够实现光电转换效率优秀的太阳光发电。
以上对本发明的优选实施例进行了详细描述,但是本发明的权利要求范围并不限定于此,本领域技术人员利用权利要求书中所定义的本发明的基本概念进行的各种变形以及改良方式也属于本发明的权利要求范围之内。
Claims (15)
1.一种太阳能电池模块用背板,其特征在于,
包括反射膜,该反射膜包括:
透明的基膜层,具有电绝缘性;
共聚树脂涂布层,形成在所述基膜层的至少一表面的一部分或全部,通过涂布0.01至0.5g/m2的水分散聚氨酯树脂组合物而形成,所述水分散聚氨酯树脂组合物由聚酯组分和聚氨酯组分共聚而形成;以及
蒸镀反射层,位于所述共聚树脂涂布层上,该蒸镀反射层是含有金属的蒸镀层,其光密度为2至3.5,
所述水分散聚氨酯树脂组合物是以1:1至5的重量比含有聚酯组分和聚氨酯组分,
所述聚氨酯组分包括二羧酸化合物、二元醇化合物以及二异氰酸酯化合物,
所述共聚树脂涂布层在85℃/85%RH,1000hr条件下具有3N/cm以上的层间粘接力,
所述太阳能电池模块用背板在38℃、90%相对湿度条件下的透湿度为0.75g/m2day以下。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池模块用背板,其特征在于,
所述太阳能电池模块用背板进一步包括紫外线屏蔽层,所述紫外线屏蔽层位于所述反射膜的一个表面或两个表面的一部分或全部,且对于380nm波长的光的透过率在5%以下。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池模块用背板,其特征在于,
所述二元醇化合物混合使用选自乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、1,2-环己烷二甲醇、1,3-环己烷二甲醇、1,4-环己烷二甲醇、对二甲苯二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚醚二元醇、聚乙二醇以及聚丁二醇中的至少两种。
4.根据权利要求2所述的太阳能电池模块用背板,其特征在于,
所述太阳能电池模块用背板进一步包括:
保护膜,位于形成在所述反射膜的一表面的紫外线屏蔽层上;
第一粘接层,与所述反射膜的另一表面相接。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池模块用背板,其特征在于,
所述太阳能电池模块用背板的导热率在70℃下为0.2至0.3W/mK。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池模块用背板,其特征在于,
所述太阳能电池模块用背板在400-780nm可见光区域中的反射率为75%至80%,在780-2500nm近红外区域中的反射率为60%至65%。
7.一种太阳能电池模块用背板的制造方法,其特征在于,包括:
共聚树脂涂布层形成步骤,在电绝缘性的透明的基膜层的一表面涂布0.01至0.5g/m2的水分散聚氨酯树脂组合物,从而形成共聚树脂涂布层;以及
蒸镀反射层形成步骤,在所述共聚树脂涂布层上蒸镀含有金属的反射层,以使光密度达到2至3.5,从而形成蒸镀反射层,
其中,所述水分散聚氨酯树脂组合物由聚酯组分和聚氨酯组分共聚而形成,
所述水分散聚氨酯树脂组合物是以1:1至5的重量比含有聚酯组分和聚氨酯组分,
所述聚氨酯组分包括二羧酸化合物、二元醇化合物以及二异氰酸酯化合物,
所述共聚树脂涂布层在85℃/85%RH,1000hr条件下具有3N/cm以上的层间粘接力,
所述太阳能电池模块用背板在38℃、90%相对湿度条件下的透湿度为0.75g/m2day以下。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池模块用背板的制造方法,其特征在于,
所述制造方法在所述蒸镀反射层形成步骤之后进一步包括紫外线屏蔽层形成步骤,
所述紫外线屏蔽层形成步骤中,使用包含紫外线稳定剂的粘接剂形成对于380nm波长的光的透过率在5%以下的层。
9.一种太阳能电池模块,其特征在于,包括:
太阳光模块部,其包括电绝缘性封装物和位于所述封装物内的单位电池;以及
背板,位于所述太阳光模块部的后表面,用于保护所述太阳光模块部,
其中,所述背板包括:
反射膜,其包括蒸镀反射层,该蒸镀反射层是含有金属的蒸镀层并且光密度为2至3.5;以及
紫外线屏蔽层,位于所述反射膜的下方,且对于380nm波长的光的透过率在5%以下,
所述背板在38℃、90%相对湿度条件下的透湿度为0.75g/m2day以下,
所述反射膜对穿过所述太阳光模块部的光进行反射,以使穿过所述太阳光模块部的光再次入射至所述太阳光模块部,并且对从所述背板的背面进入的光或辐射热进行反射,
所述反射膜包括:
透明的基膜层;
所述蒸镀反射层,位于所述基膜层的下方;以及
共聚树脂涂布层,位于所述基膜层与所述蒸镀反射层之间,用于粘接所述蒸镀反射层和所述基膜层,
所述共聚树脂涂布层通过涂布0.01至0.5g/m2的水分散聚氨酯树脂组合物而形成,所述水分散聚氨酯树脂组合物由聚酯组分和聚氨酯组分共聚而制成,
所述水分散聚氨酯树脂组合物是以1:1至5的重量比含有聚酯组分和聚氨酯组分,
所述聚氨酯组分包括二羧酸化合物、二元醇化合物以及二异氰酸酯化合物,
所述共聚树脂涂布层在85℃/85%RH,1000hr条件下具有3N/cm以上的层间粘接力。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池模块,其特征在于,
所述背板进一步包括位于所述紫外线屏蔽层的下方的保护膜,
所述保护膜包含选自氟树脂、耐水解聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯以及它们的组合中的任意一种。
11.根据权利要求9所述的太阳能电池模块,其特征在于,
所述背板进一步包括位于所述反射膜上的第二粘接层,
所述第二粘接层具有紫外线屏蔽功能,对于380nm波长的光的透过率在5%以下。
12.根据权利要求9所述的太阳能电池模块,其特征在于,
所述背板的导热率在70℃下为0.2至0.3W/mK。
13.根据权利要求9所述的太阳能电池模块,其特征在于,
所述背板在400-780nm可见光区域中的反射率为75%至80%,在780-2500nm近红外区域中的反射率为60%至65%。
14.一种太阳能电池模块的制造方法,其特征在于,包括以下步骤:
准备步骤,依次层叠背板、第二封装物片材、单位电池以及第一封装物片材,从而制造太阳能电池模块制造用叠层体;以及
热压缩步骤,对所述太阳能电池模块制造用叠层体进行加压及加热,从而使所述第一封装物片材和所述第二封装物片材形成封装物,
其中,所述背板通过如下的制造方法制成,该方法包括:
反射膜制造步骤,其包括:共聚树脂涂布层形成过程,在透明的基膜层的一表面涂布树脂组合物,从而形成共聚树脂涂布层;以及蒸镀反射层形成过程,通过气相蒸镀方法在所述共聚树脂涂布层上形成含有金属的层,从而形成光密度为2至3.5的蒸镀反射层;以及
紫外线屏蔽层形成步骤,在所述反射膜的一个表面或两个表面上进一步形成含有紫外线稳定剂且对于380nm波长的光的透过率在5%以下的紫外线屏蔽层,
所述背板在38℃、90%相对湿度条件下的透湿度为0.75g/m2day以下,
所述共聚树脂涂布层形成过程中,涂布0.01至0.5g/m2的水分散聚氨酯树脂组合物,所述水分散聚氨酯树脂组合物由聚酯组分和聚氨酯组分共聚而制成,
所述水分散聚氨酯树脂组合物是以1:1至5的重量比含有聚酯组分和聚氨酯组分,
所述聚氨酯组分包括二羧酸化合物、二元醇化合物以及二异氰酸酯化合物,
所述共聚树脂涂布层在85℃/85%RH,1000hr条件下具有3N/cm以上的层间粘接力。
15.根据权利要求14所述的太阳能电池模块的制造方法,其特征在于,
所述紫外线稳定剂是选自二苯甲酮类紫外线稳定剂、苯并***类紫外线稳定剂、水杨酸盐类紫外线稳定剂以及它们的组合中的任意一种。
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