用于光伏電池模塊的背板以及包括該背板的光伏電池模塊的制作方法
【專利摘要】在光伏電池模塊(22)中使用的背板(10)包含氟樹脂(12)和分散在氟樹脂(12)中的多個包封顆粒(14)。分散在氟樹脂(12)中的每個包封顆粒(14)包含核顆粒(16)，核顆粒(16)包含二氧化鈦(HO2)。每個包封顆粒(14)還包含設(shè)置核顆粒(16)周圍的金屬氧化物層(18)。進一步地，每個包封顆粒(14)還包含設(shè)置在金屬氧化物層(18)周圍的有機保護層(20)。還公開了包含背板(10)的光伏電池模塊(22)。
【專利說明】用于光伏電池模塊的背板以及包括該背板的光伏電池模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開主要涉及用于光伏電池模塊的背板，更具體地涉及用于光伏電池模塊的包 含氟樹脂和分散在氟樹脂中的多個包封顆粒的背板。本公開還涉及包括該背板的光伏電池 模塊。

【背景技術(shù)】
[0002] 光伏電池模塊是現(xiàn)有技術(shù)中公知的，并且一般利用其將太陽輻射轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋９?伏電池模塊包括背板，其是光伏電池模塊的最外層。光伏電池模塊進一步包括設(shè)置在背板 上的光伏電池，利用該光伏電池將太陽輻射轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋ＭǔＭㄟ^包封劑層包封該光伏電 池。最后，光伏電池模塊包括通常由玻璃形成的蓋板，使得包括光伏電池的包封劑層夾在背 板和蓋板之間。蓋板通常暴露在陽光下，陽光穿過蓋板和包封劑層與光伏電池接觸。
[0003] 因為背板是光伏電池模塊的最外層，所以背板必須具有足夠的電絕緣性能、防潮 性和壽命，壽命一般歸因于耐候性和耐熱性。例如，因為光伏電池模塊長期（例如長達數(shù)十 年）暴露于自然條件，光伏電池模塊必須能夠耐受自然條件而不劣化。此外，因為越來越多 地將光伏電池模塊以優(yōu)化角度安裝在地面上（而不是安裝在建筑物的頂部上）來接收陽 光，取決于太陽方位，光伏電池模塊的背板也會接收大量陽光，這可不需要地引起常規(guī)背板 的劣化和褪色。
[0004] 常規(guī)背板通常由氟樹脂或聚酯形成，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)。此外，許 多常規(guī)背板是包含層的組合的多層結(jié)構(gòu)，其往往需要包含金屬箔或聚合物阻擋層以防止水 滲透通過常規(guī)背板，這可不利地影響光伏電池模塊。此類層合體一般需要粘合劑，還利用其 粘合背板和光伏電池模塊的其余部分。然而，紫外光劣化許多粘合劑，因此使背板的紫外光 透射率最小化以防止紫外光穿過背板和劣化粘合劑是所需的。
[0005] 在常規(guī)背板中依靠白色顏料例如二氧化鈦，以使這樣的常規(guī)背板的紫外光透射率 最小化。然而，必須以相對高的濃度利用這樣的顏料，這增加了與常規(guī)背板相關(guān)的成本，并 且這增加了常規(guī)背板的平均表面粗糙度。此外，在利用這些顏料時，常規(guī)背板通常必須具有 至少25微米（μm)的厚度，以具有任何令人滿意的物理性能，即不能完成常規(guī)背板的厚度 減小而不犧牲常規(guī)背板的物理性能和壽命，而這進一步地增加了與常規(guī)背板相關(guān)的成本。 進一步地，這些顏料，特別是二氧化鈦，具有光活性。當(dāng)常規(guī)二氧化鈦被紫外光輻照時，常規(guī) 二氧化鈦的這種光活性分解背板的氟樹脂，這是不需要的，因為這種光活性可過早地劣化 氟樹脂本身和光伏電池模塊的背板。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本公開提供了在光伏電池模塊中使用的背板。該背板包含氟樹脂和分散在氟樹脂 中的多個包封顆粒。分散在氟樹脂中的每個包封顆粒包含核顆粒，其包含二氧化鈦（TiO 2)。 每個包封顆粒進一步包含設(shè)置在核顆粒周圍的金屬氧化物層。包封顆粒的金屬氧化物層包 含氧化鋁。每個包封顆粒還包含設(shè)置在金屬氧化物層周圍的有機保護層。有機保護層由有 機化合物形成。
[0007] 本公開還提供了包含背板的光伏電池模塊。該光伏電池模塊進一步包含鄰近背板 設(shè)置的光伏電池。此外，該光伏電池模塊包含設(shè)置在光伏電池上的包封劑層，使得光伏電池 夾在背板和包封劑層之間。最后，光伏電池模塊包含鄰近包封劑層設(shè)置的蓋板，使得光伏電 池和包封劑層夾在背板和蓋板之間。
[0008] 本公開的背板具有優(yōu)異的物理性能，包括但不限于光穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、光催化穩(wěn) 定性、紫外光透射率、壽命、顏色穩(wěn)定性和防潮性。事實上，本公開的背板即使在具有的厚 度小于常規(guī)背板的厚度時仍然具有這些優(yōu)異的物理性能，因而減小了與制作背板相關(guān)的成 本。進一步地，本公開的背板與常規(guī)背板相比，在相對低的包封顆粒濃度下仍然具有這些優(yōu) 異的物理性能，這進一步減小了背板的成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 在聯(lián)系附圖而進行考慮時，本發(fā)明的其它優(yōu)點和方面可在下面的詳細(xì)說明中得到 描述，其中：
[0010] 圖1是包括多個包封顆粒的背板的俯視示意圖；
[0011] 圖2是包封顆粒的橫截面示意圖；
[0012] 圖3是包括背板的光伏電池模塊的橫截面示意圖。

【具體實施方式】
[0013] 參考附圖，其中相同數(shù)字表示貫穿若干視圖的相同部件，根據(jù)本公開的背板通常 顯示為10。背板10具有優(yōu)異的物理性能，并且特別適用于光伏電池模塊。本公開還提供了 包括背板10的光伏電池模塊22。
[0014] 背板10包含氟樹脂12。氟樹脂12例如可以選自聚氟乙烯聚合物、聚偏氟乙烯聚 合物、偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物、四氟乙烯/六氟丙烯/偏氟乙烯類共聚物、四氟乙烯/ 丙烯共聚物、四氟乙烯/六氟丙烯/丙烯共聚物、乙烯/四氟乙烯類共聚物、乙烯/三氟氯 乙烯共聚物、六氟丙烯/四氟乙烯共聚物、全氟（烷基乙烯基醚）/四氟乙烯類共聚物及其 組合。在某些實施方案中，氟樹脂12選自乙烯/四氟乙烯共聚物、乙烯/三氟氯乙烯共聚 物、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯及其組合。在其它實施方案中，氟樹脂12選自乙烯/四氟乙烯共 聚物、乙烯/三氟氯乙烯共聚物及其組合。在一個特定的實施方案中，氟樹脂12包含乙烯/ 四氟乙烯共聚物，并且在另一個特定的實施方案中，氟樹脂12包含乙烯/三氟氯乙烯共聚 物。
[0015] 如圖1所示，背板10進一步包含分散在氟樹脂12中的多個包封顆粒14。為了清 楚起見，本公開描述了適用于背板10的典型包封顆粒14的各個方面。然而，一些分散在背 板10的氟樹脂中的包封顆粒14可與另外一些在尺寸、形狀和/或質(zhì)量方面不同。為此，以 下與包封顆粒14相關(guān)的描述一般涉及在背板10中利用的包封顆粒14的平均和典型的屬 性，但是與以下描述不同的顆粒也可以與背板10中的包封顆粒14結(jié)合利用。
[0016] 如圖2所示，每個包封顆粒14包含核顆粒16,核顆粒16含有二氧化鈦（TiO2)。包 封顆粒14進一步包含設(shè)置在核顆粒16周圍的金屬氧化物層18。此外，包封顆粒14包含設(shè) 置在金屬氧化物層18周圍的有機保護層20。
[0017] 核顆粒16可包含二氧化鈦（TiO2)，或核顆粒16可包含包覆有氧化鈦或含氧化鈦 的復(fù)合氧化物顏料的云母。然而，最通常地，核顆粒16基本上由二氧化鈦（TiO 2)構(gòu)成，即 基于100重量份的核顆粒，核顆粒16包含以至少約95重量％、或者至少約96重量％、或者 至少約97重量％、或者至少約98重量％、或者至少約99重量％、或者至少約99. 9重量％ 的二氧化鈦（TiO2)的量包含二氧化鈦（TiO2)。在其它實施方案中，核顆粒16由二氧化鈦 (TiO 2)構(gòu)成。核顆粒16可以具有各種形狀，例如核顆粒16可以是大致球形或大致橢圓形， 或核顆粒16可以具有不規(guī)則形狀。然而，通常地，核顆粒16是球形的。
[0018] 核顆粒16 -般是二氧化鈦（TiO2)晶體，即核顆粒16包含結(jié)晶形態(tài)的二氧化鈦 (TiO2)。核顆粒16的結(jié)晶形態(tài)可以獨立地是，例如金紅石形態(tài)、銳鈦礦形態(tài)或板鈦礦形態(tài)， 因為二氧化鈦（TiO 2)是多晶型的。然而，通常核顆粒16的結(jié)晶形態(tài)是金紅石形態(tài)，其與二 氧化鈦（TiO2)的其它結(jié)晶形態(tài)相比一般具有更低的光活性。然而，不同的包封顆粒14可 以包含不同結(jié)晶形態(tài)的二氧化鈦（TiO 2)作為本公開的背板10中的核顆粒16。
[0019] 包封顆粒14的金屬氧化物層18設(shè)置于二氧化鈦（TiO2)核顆粒16的周圍，包含氧 化鋁。金屬氧化物層18的氧化鋁通常是三氧化二鋁（III) (Al2O3),或礬土。在某些實施方 案中，金屬氧化物層18基本上由氧化鋁組成。"基本上由…組成"，參照基本上由氧化鋁組成 的金屬氧化物層18,是指極少量的其它金屬氧化物可以與金屬氧化物層18中的氧化鋁一 起存在，只要大部分金屬氧化物層18包含氧化鋁。例如，基于金屬氧化物層的金屬氧化物 的總重量，氧化鋁一般以至少約70重量％、或者至少約75重量％、或者至少約80重量％、 或者至少約85重量％的量存在于金屬氧化物層18中。
[0020] 盡管其它金屬氧化物可以極少地與金屬氧化物層18中的氧化鋁一起存在，但是 在某些實施方案中金屬氧化物層18基本上不含二氧化硅（SiO 2)。"基本上不含"，參照基本 上不含二氧化硅（SiO2)的金屬氧化物層18,是指如果既然存在，那么基于金屬氧化物層18 中存在的金屬氧化物的總重量，二氧化硅（SiO 2)以小于約5重量％、或者小于約4重量％、 或者小于約3重量％、或者小于約2. 5重量％、或者小于約2. 25重量％的量存在于金屬氧 化物層18中。
[0021] 在核顆粒16上形成金屬氧化物層18時，基于100重量份的核顆粒16,通常以約 0. 5到約2. 9重量份的量利用氧化鋁。在一個特定的實施方案中，基于100重量份的核顆粒 16,以約1. 2至約1. 4重量份的量利用氧化鋁。該重量基準(zhǔn)僅涉及實際形成金屬氧化物層 18的氧化鋁，即這個重量基準(zhǔn)不包括在金屬氧化物層18形成之后任何的殘留氧化鋁。
[0022] 如上所述，包封顆粒14進一步包含有機保護層20,其設(shè)置在金屬氧化物層18周 圍。有機保護層20由有機化合物形成。該有機化合物可以是適合于形成有機保護層20的 任何有機化合物。例如，該有機化合物可以是單體化合物、低聚物化合物、聚合物化合物及 這樣的化合物的組合，其可獨立地任選具有反應(yīng)性官能團。該有機化合物可反應(yīng)形成有機 保護層20,或該有機化合物可以粘附、粘結(jié)和/或以其它方式與金屬氧化物層18結(jié)合，反 應(yīng)或不反應(yīng)以形成有機保護層20。在前一實施方案中，有機保護層20是該有機化合物的 反應(yīng)產(chǎn)物，而在后一實施方案中，該有機化合物本身與金屬氧化物層18結(jié)合以形成有機保 護層20。當(dāng)該有機化合物是反應(yīng)性的時，該有機化合物可以自聚合或反應(yīng)以形成有機保護 層20,或該有機化合物可與金屬氧化物層18的表面官能團反應(yīng)?；蛘撸撚袡C化合物可以 與金屬氧化物層18物理結(jié)合而不反應(yīng)。換而言之，有機保護層20可以與金屬氧化物層18 化學(xué)和/或物理結(jié)合。
[0023] 在各種實施方案中，有機保護層20是疏水性的。一般通過有機化合物將有機保護 層20的疏水性賦予有機保護層20。為此，在這樣的實施方案中，有機化合物通常包括至少 一種親脂性取代基。
[0024] 在某些實施方案中，用于形成有機保護層20的有機化合物是有機磷酸酯化合物。 如本領(lǐng)域理解的，有機磷酸酯化合物一般是磷酸的酯。特別地，磷酸可容易地通過酯化形成 三酯，其中有機基團經(jīng)由二價氧原子與磷結(jié)合。在這樣的實施方案中，有機磷酸酯化合物可 包含磷酸酯化合物。
[0025] 在某些實施方案中，其中有機化合物包含有機磷酸酯化合物，該有機化合物具有

【權(quán)利要求】
1. 在光伏電池模塊中使用的背板，所述背板包含： 氟樹脂；和 分散在所述氟樹脂中的多個包封顆粒； 其中每個所述包封顆粒包含： 含有二氧化鈦（Ti02)的核顆粒； 金屬氧化物層，設(shè)置在所述核顆粒周圍并且包含氧化鋁；和 有機保護層，設(shè)置在所述金屬氧化物層周圍，所述有機保護層由有機化合物形成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背板，其中所述金屬氧化物層基本上不含二氧化硅（SiO 2)。
3. 根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的背板，其中基于存在于所述金屬氧化物層中的任何 金屬氧化物的總重量，所述氧化鋁以至少約80重量％的量存在于所述金屬氧化物層中。
4. 根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的背板，其中基于100重量份的所述核顆粒，在所述 金屬氧化物層中以約〇. 5-約2. 9重量份的量利用所述氧化鋁。
5. 根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的背板，其中所述有機化合物包含有機磷酸酯化合 物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的背板，其中所述有機磷酸酯化合物包含磷酸酯化合物。
7. 根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的背板，其中基于100份的所述核顆粒和所述金屬氧 化物層的總重量，以約0. 1-約1. 0重量份的量利用所述有機化合物，從而形成所述有機保 護層。
8. 根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的背板，其具有約12至約100微米（y m)的平均厚 度。
9. 根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的背板，其中所述包封顆粒具有約0. 1-約0. 4微米 (um)的平均顆粒尺寸。
10. 根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的背板，其中基于所述背板的總重量，所述包封顆粒 以約2-約30重量％的量存在于所述背板的所述氟樹脂中。
11. 根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的背板，其中基于所述包封顆粒的總重量，所述包封 顆粒以至少約97重量％的量包含二氧化鈦（Ti02)。
12. 根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的背板，其中所述氟樹脂選自乙烯/四氟乙烯共聚 物、乙烯/三氟氯乙烯共聚物、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯以及它們的組合。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項所述的背板，其中所述氟樹脂選自乙烯/四氟乙烯共 聚物、乙烯/三氟氯乙烯共聚物以及它們的組合。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項所述的背板，其中所述氟樹脂包含乙烯/四氟乙烯共 聚物。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項所述的背板，其中所述氟樹脂包含乙烯/三氟氯乙烯 共聚物。
16. 根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的背板，其在360納米（nm)的波長下具有不大于約 0.03的紫外光透射率（％ )。
17. 根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的背板，當(dāng)基于所述背板的總重量所述包封顆粒以 25重量％的量存在于所述背板中時，所述背板在400°C下具有至少約99. 2%的重量保持 率。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背板的用途，用于光伏電池模塊。
19. 光伏電池模塊，其包含： 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背板； 鄰近所述背板設(shè)置的光伏電池； 設(shè)置在所述光伏電池上的包封劑層，使得所述光伏電池夾在所述背板和所述包封劑層 之間；和 鄰近所述包封劑層設(shè)置的蓋板，使得所述光伏電池和所述包封劑層夾在所述背板和所 述蓋板之間。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的光伏電池模塊，其中所述背板在360納米（nm)的波長下具 有不大于約0. 03的紫外光透射率（％)。
【文檔編號】B32B27/20GK104487246SQ201380038786
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2013年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月19日
【發(fā)明者】R·A·德盧卡, E·D·拉加尼斯, 樋口義明, 湯川裕正 申請人:旭硝子化學(xué)美國有限公司, 旭硝子株式會社