共擠太陽能板背膜的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關專利申請的奪叉引用
[0002] 本申請主張?zhí)峤挥?012年9月25日的美國專利申請序列號13/626,838的優(yōu)先 權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用的方式并入于此。
技術(shù)領域
[0003] 本發(fā)明涉及一種用于光伏太陽能板結(jié)構(gòu)的背膜。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于 光伏太陽能板結(jié)構(gòu)的共擠背膜。本發(fā)明還涉及一種用于生產(chǎn)共擠背膜以及包含這樣的背膜 的太陽能電池的方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 目前市場上的光伏太陽能板模塊一般包括前蓋、第一密封層、一個或多個光伏電 池、第二密封層以及絕緣層，該絕緣層與第二密封層在太陽能板模塊的背部處鄰接。絕緣層 的目的在于，提供為了安全的電絕緣，并防止諸如漏電或可能的短路的性能問題。該絕緣層 在本領域通常指的是"背膜"。
[0005] 在過去的二十年里，這種絕緣層，或者說背膜，已經(jīng)主要被設計為三層薄片結(jié)構(gòu)， 其利用：⑴含氟聚合物外層；（ii)雙軸向拉伸聚酯（以下簡稱"PET"）芯層；以及（iii) 要么是另一個含氟聚合物層，要么是烯烴粘合層，例如透明的聚乙烯（以下簡稱"PE"）或乙 烯醋酸乙烯酯（以下簡稱"EVA"）薄膜。圖1中描繪了這種類型的背膜結(jié)構(gòu)。
[0006] 含氟聚合物外層的功能僅僅是為內(nèi)部的PET層提供長期的紫外線（"UV"）保護。 眾所周知，含氟聚合物提供卓越的戶外耐候性以及長期的耐用性。然而，含氟聚合物是相當 昂貴的組分，并且在多數(shù)條件下含氟聚合物層的使用壽命遠遠超過太陽能板的壽命。
[0007] 一般的背膜的PET芯層用于以下兩個功能：⑴提供卓越的絕緣特性；以及（ii) 提供卓越的尺寸穩(wěn)定性。這兩種性質(zhì)對于有效的背膜性能都是關鍵性的，并且需要在板的 整個壽命中保持這兩種性質(zhì)。
[0008] 現(xiàn)有背膜的第三層也提供了一些功能：（i)其使得模塊的密封材料和背膜之間能 夠持久接合；（ii)其提供增大的反射率，從而提高太陽能板模塊的效率；以及（iii)其還充 當整個層壓介質(zhì)材料的一部分。
[0009] 以往，上述背膜由層壓在一起的單獨的薄膜利用各種粘合劑制成。粘合劑的選擇 是關鍵，因為其被證明是背膜和模塊結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)之一，在應用中引起內(nèi)層粘合問題。 最近，含氟聚合物外層采用含氟聚合物涂層替代傳統(tǒng)的薄膜來應用。這種方法已被證明具 有兩個主要優(yōu)勢：第一，省去了一個粘合層；以及第二，減小含氟聚合物層的厚度，從而減 小制造太陽能板模塊的整體成本。
[0010] 然而，應注意的是，雖然PET層是具有良好尺寸穩(wěn)定性的卓越的絕緣體，但是其確 實具有一些負面特性。PET具有較差的抗紫外線性和耐水解性，這往往導致背膜過早的失 效。
[0011] 然而，最近，使用PET外層的背膜的引入獲得了顯著的市場份額。這些背膜由特殊 的PET外層制成，該PET外層經(jīng)過改良而提高了紫外線（UV)性質(zhì)并減少水解作用的困擾。 內(nèi)層與含氟聚合物基背膜使用相同的未改良的PET，以及相同的烯烴粘合層。其結(jié)果是相當 低成本的背膜，該背膜可能足夠用于一些應用中。然而，這種結(jié)構(gòu)仍然由粘合層制成，并且 易于層間粘合失效。即使這樣，改良的PET外層的性能還是優(yōu)于未改良的PET層，事實是， 這種背膜很可能最終被證明是不令人滿意的。
[0012] 最近，基于聚酰胺的背膜被引入太陽能板市場。被引入市場的最初產(chǎn)品是基于多 個聚酰胺層，其中外層經(jīng)過UV吸收劑和填料改良，以提供類似UV穩(wěn)定性的一些性質(zhì)。一般 來講，由于其較差的UV穩(wěn)定性，聚酰胺不被用作外部應用。這些結(jié)構(gòu)由與用于其他背膜相 同的層壓工序制成，并且也面臨層間粘合問題。就這一點而言，在背膜應用中一般需要長鏈 聚酰胺，由于這樣的事實，即短鏈尼龍比長鏈聚酰胺吸收更容易吸收水分。通常，短鏈尼龍 可以吸收高達約6. 5%的水分，這些水分能夠?qū)Ρ衬さ碾娊^緣性質(zhì)造成不利的影響。雖然， 長鏈尼龍憑借最佳吸收僅約2%水分而具有更佳的性能，但是長鏈尼龍非常昂貴，進而顯著 增加了背膜的成本。
[0013] 因此，目前使用的太陽能板背膜顯露出多個留有改進空間的特性。首先，含氟聚合 物層的使用是昂貴的，并且在一般太陽能板的應用中屬于過度設計。第二，在光譜的相對 偵牝改良的PET或改良的聚酰胺在用于PV系統(tǒng)時具有極大的風險，因為其在很多應用中將 過早的失效，引起板的潛在的不安全因素和效率低下。此外，使用了粘合劑的太陽能板系統(tǒng) 在制造過程中容易出現(xiàn)問題，并且在實際應用中容易過早的失效。
[0014]因此，需要一種用于太陽能板系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的有效的、耐用的、耐候的并且性價比高 的背膜。還需要一種太陽能板背膜，其能夠省去在背膜結(jié)構(gòu)中使用粘合劑。還需要一種用 于制造這樣的太陽能板背膜的有效且性價比高的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明提供了一種背膜，實現(xiàn)了對有效的、耐用的、耐候的并且性價比高的背膜的 需要，該背膜能夠省去在光伏太陽能板系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中使用粘合劑。此外，本發(fā)明提供了一種 方法，實現(xiàn)了對用于制造這樣的改進的太陽能板背膜的有效的方法的需要。
[0016] 本發(fā)明的背膜可以包括但不限于，具有內(nèi)表面和外表面的外層、具有內(nèi)表面和外 表面的中間層、以及具有內(nèi)表面和外表面的內(nèi)層。在本發(fā)明的一個實施方式中，中間層的外 表面與外層的內(nèi)表面鄰接，并且中間層的內(nèi)表面與內(nèi)層的外表面鄰接。外層、中間層和內(nèi)層 可以通過共擠工序來鄰接，因而省去了使用粘合劑來將背膜的層接合在一起。本發(fā)明的背 膜在效率、強度、耐候性、成本以及包含該背膜的太陽能板的使用壽命方面均有改進。
[0017] 制造本發(fā)明的太陽能板的方法可以包括但不限于，共擠、吹塑薄膜或其他適當?shù)?制造工序，這并非主要依賴粘合劑來將背膜的各層結(jié)合在一起，盡管適當?shù)恼澈蟿┛赡鼙?用于背膜的每兩層之間。
[0018] 在一個實施方式中，本發(fā)明的背膜可以通過首先將包含聚酰胺和離聚物合金的外 層材料、包含滑石粉（或其他適當?shù)奶畛洳牧希┨畛涞木埘０返闹虚g層材料、以及包含聚酰 胺和離聚物合金的內(nèi)層材料進行干燥來生產(chǎn)。隨后，外層材料、中間層材料和內(nèi)層材料被加 熱至每個材料均可以被擠壓成單獨的片或板的狀態(tài)。隨后，外層材料、中間層材料和內(nèi)層材 料均被擠壓成單獨的片或板。隨后，單獨的片或板被結(jié)合在一起，以形成本發(fā)明的背膜。背 膜包括單件三層片或板，其中層包括外層材料片或板、中間層材料的片或板、以及內(nèi)層片或 板。中間層片或板的外表面與外層片或板的內(nèi)表面鄰接，并且中間層的內(nèi)表面與內(nèi)層片或 板的外表面鄰接。
【附圖說明】
[0019] 通過參考以下對本發(fā)明的實施方式的具體描述，并結(jié)合附圖，將有助于理解本發(fā) 明。附圖中相同的編號表示相同的部件，并且其中：
[0020] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中太陽能板背膜的實施方式的各層橫截面示意圖。
[0021] 圖2為本發(fā)明的太陽能板背膜的一個實施方式的各層的橫截面示意圖。
[0022] 圖3為框圖，其描繪了通過流延薄膜工序制造本發(fā)明的背膜的方法的一個實施方 式。
[0023] 圖4為包含本發(fā)明的太陽能板背膜的一個實施方式的太陽能電池結(jié)構(gòu)的橫截面 示意圖。
[0024] 圖5為框圖，其描繪了通過吹塑薄膜工序制造本發(fā)明的背膜的方法的一個實施方 式。
【具體實施方式】
[0025] 應理解的是，本發(fā)明的圖示、圖像和描述已經(jīng)被簡化，以示出相關元件以便清楚地 理解本發(fā)明，而為了清楚的目的，省去