柔性光伏制品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是用于光伏系統(tǒng)的具有出色的環(huán)境屏障和機(jī)械保護(hù)的柔性光伏制品。所述制品包含在頂側(cè)應(yīng)力消除層之下的包含柔性薄膜玻璃的頂側(cè)保護(hù)層和在所述光伏電池的相反側(cè)上的背側(cè)應(yīng)力消除層。
【專利說明】柔性光伏制品
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總的涉及光伏制品，具體涉及具有良好的環(huán)境穩(wěn)固性的柔性光伏制品。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏器件或模塊通常包含一個(gè)或多個(gè)太陽能電池，所述太陽能電池受到前側(cè)(光接觸太陽能電池的側(cè))和背側(cè)上的屏障材料保護(hù)。這些屏障提供了對有害組分侵入所述器件的抗性。例如，一些光伏電池部件由于它們的性能對水分或氧分子的高度敏感性而可能需要針對這些分子的保護(hù)。通常期望選擇可以對電池的活性部分和電學(xué)互連系統(tǒng)提供針對環(huán)境或機(jī)械應(yīng)力如沖擊(例如冰雹)的充分保護(hù)的屏障材料。
[0003]因?yàn)楣夥骷蚰K的前側(cè)必須透明，并且也更可能易受沖擊，所以對于前側(cè)屏障材料和其他前側(cè)部件可以是什么材料有額外的限制。包括比較厚的玻璃片的前側(cè)屏障提供對水和氧的出色屏障，并且也可以選自可以經(jīng)受沖擊的玻璃。然而這種比較厚的玻璃將使得所述器件或模塊相對剛性。因此，可能減少了利用某些柔性薄膜光伏材料的益處。
[0004]行業(yè)中一直在努力尋找提供對水分敏感性光伏電池系統(tǒng)所需的適當(dāng)耐濕性、同時(shí)還提供期望的機(jī)械保護(hù)的透明柔性材料。已經(jīng)提出厚度在10-500微米范圍內(nèi)的很薄的柔性玻璃(后面稱為“微玻璃(miciOglass)”)作為柔性頂部屏障層。然而，認(rèn)識到這些材料本身容易因沖擊而破裂或損傷。
[0005]用于光伏電池封裝的先前嘗試的例子是U.S.2005/0178428、W02010/019829和美國申請序列號12/963172 (到本申請?zhí)峤蝗諡橹股形垂?。
[0006]因此，仍然希望一種光伏器件系統(tǒng)，它提供柔性模塊，同時(shí)還為光伏電池提供良好的環(huán)境和機(jī)械保護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了提供更好保護(hù)的電池組件，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種新的光伏制品，它將柔性光伏器件的益處與良好的水分和氧屏障相結(jié)合，同時(shí)提供了改進(jìn)的機(jī)械保護(hù)。具體地，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，即使在保護(hù)性微玻璃沒有明顯損傷時(shí)，光伏電池也可能被沖擊所損傷。意外地，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，柔性載體、柔性光伏系統(tǒng)和頂部屏障的光伏疊層可以通過使用微玻璃片和在所述微玻璃上方較低模量的應(yīng)力消除層二者作為頂部屏障的部分、并且在所述柔性光伏系統(tǒng)和所述柔性載體之間使用較高模量的應(yīng)力消除層而使得對于沖擊損傷具有更高抗性。在光伏元件背側(cè)上添加應(yīng)力消除層導(dǎo)致頂部屏障的更高抗體和機(jī)械強(qiáng)度尤其令人驚訝。
[0008]因此，根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明是光伏制品，其包含:
[0009]a)柔性背側(cè)載體，
[0010]b )粘附于所述柔性背側(cè)載體的柔性背側(cè)應(yīng)力消除層，其中所述背側(cè)應(yīng)力消除層的彈性模量在IO7至IO10Pa范圍內(nèi)，
[0011]c)與所述柔性背側(cè)載體相反的粘附于所述背側(cè)應(yīng)力消除層的柔性光伏系統(tǒng)，[0012]d)與所述背側(cè)應(yīng)力消除層相反的粘附于所述柔性光伏系統(tǒng)的微玻璃片，和
[0013]e)粘附于所述微玻璃片的柔性頂側(cè)應(yīng)力消除層，其中所述柔性頂側(cè)應(yīng)力消除層的彈性模量在IO4至IO8Pa范圍內(nèi)。
[0014]彈性模量通過ASTM D882 (2010)方法測量，除非另有說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是對比光伏制品疊層的示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明光伏制品的一種示例性實(shí)施方式的示意圖(不按比例)。
[0017]圖3是本發(fā)明光伏制品的一種示例性實(shí)施方式的示意圖(不按比例)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]圖1顯示了本發(fā)明范圍以外的對比光伏制品I。這種制品具有柔性襯底11，顯示為具有頂部部分4、粘合劑層5和底部部分6。所述制品具有位于兩個(gè)密封劑或粘合劑層2和3之間的柔性電池12。所述制品具有微玻璃頂部屏障13，它通過粘合劑7粘附于支撐和保護(hù)所述微玻璃的聚合物層15。通常是含氟聚合物的頂層(topcoat layer) 14證明對所述電池提供一些附加的保護(hù)。
[0019]在本發(fā)明范圍內(nèi)的光伏制品顯示在圖2和3中。
[0020]具體地，圖2顯示了光伏制品10a，它具有柔性襯底11、背側(cè)應(yīng)力消除層17、柔性光伏電池12、所述光伏電池上方的微玻璃保護(hù)層13、頂側(cè)應(yīng)力消除層16和任選的頂層14。該圖中顯示了任選的粘合劑或密封劑層2、7、8和9。
[0021]圖3顯示了類似的制品，但添加了任選的附加頂側(cè)保護(hù)層18。
[0022]柔性載體
[0023]背側(cè)載體11可以是單層或可以是多層。背側(cè)載體11是柔性的，并針對可能對電池有害的環(huán)境成分例如水或氧的侵入提供屏障。屏障性能的關(guān)鍵性能標(biāo)準(zhǔn)是:(i)水蒸汽傳遞速率不大于0.005g/m2-天，更優(yōu)選不大于0.001g/m2-天，并最優(yōu)選不大于0.0005g/m2-天，(ii)氧傳遞速率〈10_9cm3/m2-天-Pa。所述背側(cè)載體還必需防止電池12漏電。因此，如果所述載體是金屬膜或箔，在所述電池和所述金屬箔之間需要介電隔片。這可以是粘合劑層，但最理想的是厚度為10至500微米的聚合物膜。
[0024]多種材料可以用于柔性載體11，例如涂層的或未涂層的金屬箔、包含聚合物和無機(jī)材料如氧化鋁或二氧化硅的多層膜等等。也可以使用單獨(dú)的聚合材料、聚合物納米粒子納米復(fù)合材料及其他聚合物復(fù)合材料，只要它們提供充分的環(huán)境屏障即可。
[0025]經(jīng)常如圖1、2和3所示，載體11可以是具有金屬層和聚合物層的多層部件，其中至少一個(gè)聚合物層可以充當(dāng)介電隔片。在這類載體中優(yōu)選的金屬是鋁，但可以使用其它金屬例如鋼、不銹鋼、銅或其組合。箔的厚度應(yīng)該在10-1000 μ m之間，優(yōu)選50-200 μ m之間。這種載體中的介電隔片可以由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、含氟聚合物例如聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、乙烯氟化乙烯-丙烯共聚物(EFEP)或其組合的膜構(gòu)成。所述隔片的總厚度應(yīng)該在10-500 μ m之間，優(yōu)選100-300 μ m之間。介電隔片的關(guān)鍵性能標(biāo)準(zhǔn)是它應(yīng)該經(jīng)得起至少500V、優(yōu)選4000V的電壓。[0026]根據(jù)如圖1-3所示的一種實(shí)施方式，所述襯底的頂部部分4提供主要屏障性質(zhì)。例如，可以使用具有金屬和聚合物的多層膜，例如來自Madico的Protekt?膜，它包含:含EVA、透明聚酯、鋁箔、專有含氟聚合物涂層和專有層壓粘合劑的多層結(jié)構(gòu)。EVA層厚約100微米；透明聚酯層厚約75微米；鋁箔層厚約50微米；和專有Protekt涂層厚約13微米。另一種合適的材料是ProtektTMTFB HD膜(來自Madico)，它包括多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)包含EVA、透明聚酯、鋁箔、專有含氟聚合物涂層和專有層壓粘合劑。EVA層厚約100微米；透明聚酯層厚約250微米；鋁箔層厚約50微米；和專有Protekt涂層厚約13微米。
[0027]任選地，可以向上面描述的頂部部分4添加柔性聚合物層6，以提供穿刺抗性。這種聚合物可以包含熱塑性烯烴材料、熱塑性彈性體、烯烴嵌段共聚物(“0BC”)、天然橡膠、合成橡膠、聚氯乙烯及其他彈性和塑性(plastomeric)材料。該層6可以是至少部分不透水分的，且厚度范圍從約0.25mm至10.0mm,更優(yōu)選約0.5mm至2.0mm,并最優(yōu)選0.8mm至1.2mm。優(yōu)選該層表現(xiàn)出斷裂伸長率為約20%或更高(通過ASTM D882方法測量)；拉伸強(qiáng)度約IOMPa或更高(通過ASTM D882方法測量)；和撕裂強(qiáng)度約35kN/m或更高(按Graves法測量)。
[0028]在柔性襯底11的優(yōu)選實(shí)施方式中，兩個(gè)主要部件4和6沒有充分地彼此粘附是可能的。在那樣的情況下，可能需要粘合劑層5。合適的粘合劑包括EVA (乙烯-乙酸乙烯酯)、熱塑性聚烯烴、含硅烷的聚烯烴、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、聚氨酯、離聚物、硅基聚合物或類似的材料、硅烷接枝的聚烯烴、具有含硅烷單體的聚烯烴共聚物、EVA、聚(乙烯醇縮丁醛)、離聚物、硅氧烷、熱塑性氨基甲酸酯、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹酯、氨基甲酸酯丙烯酸樹酯、含氟彈性體及其組合。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，含硅烷共聚單體或官能團(tuán)的聚烯烴，例如可作為DNP Z68從Dai Nippon Printing獲得的,特別有用。該粘合劑的優(yōu)選厚度范圍從約0.1mm至1.0mm,更優(yōu)選約0.2mm至0.8mm,并最優(yōu)選約0.25mm至0.5mm。
[0029]背側(cè)應(yīng)力消除層
[0030]背側(cè)應(yīng)力消除層17的彈性模量在IO7至IO10Pa范圍內(nèi)，優(yōu)選在IO8至5xl09Pa范圍內(nèi)。另外，所述層優(yōu)選可以具有至少10%、優(yōu)選至少25%的斷裂伸長率(斷裂伸長率根據(jù)ASTM D882 (2010)方法測量，除非另有說明)。該層的厚度優(yōu)選至少0.05mm，更優(yōu)選至少
0.15mm，并且不超過1.5mm，更優(yōu)選不超過0.75mm。該層與所述光伏電池背側(cè)的粘合強(qiáng)度優(yōu)選至少>1.5N/mm,更優(yōu)選>2.0N/mm。如果粘合強(qiáng)度不夠,那么在所述聚合物和所述太陽能電池之間可以使用下面描述的粘合劑8。所述聚合物與背襯層的粘合強(qiáng)度優(yōu)選至少1.5N/mm，更優(yōu)選至少2.0N/mm。如果粘合強(qiáng)度不夠，那么在所述聚合物和所述背襯層之間可以使用下面描述的粘合劑9。所述背側(cè)應(yīng)力消除層的熱膨脹系數(shù)優(yōu)選小于120ppm/°C，更優(yōu)選小于80ppm/°C,更優(yōu)選小于60ppm/°C,甚至更優(yōu)選小于30ppm/°C。根據(jù)一些實(shí)施方式,所述背側(cè)應(yīng)力消除層可以是熔點(diǎn)或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高于120C、或更優(yōu)選高于150C的聚合物的膜。
[0031]粘合強(qiáng)度可以通過利用180度剝離試驗(yàn)測量。對本發(fā)明來說，所述180度剝離試驗(yàn)在環(huán)境壓力(例如IOlkPa)下按照在此的描述進(jìn)行以測量粘合強(qiáng)度。提供測試層壓板。測量測試層壓板的寬度。將所述測試層壓板以每分鐘2英寸(51mm)的負(fù)載速率加載到Instixm儀器5581中。在24°C和50%相對濕度下進(jìn)行試驗(yàn)。觀察到穩(wěn)定的剝離區(qū)域之后(通常在加載約2英寸測驗(yàn)層壓板之后)停止試驗(yàn)。測定剝離負(fù)荷。重復(fù)4次。粘合強(qiáng)度報(bào)告為剝離負(fù)荷與測試層壓板寬度比率的5次運(yùn)行的寬度歸一化平均值，用牛頓/毫米表示。[0032]背側(cè)應(yīng)力消除層17可以由多種材料構(gòu)成，所述材料是聚(對苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚(甲基丙烯酸甲酯KPMMA)、聚酰胺-酰亞胺、丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物、乙酸纖維素、聚(氟乙烯)、無定形尼龍、聚(對苯二甲酸丁二醇酯)、聚(萘二甲酸乙二醇酯)、聚酰亞胺、聚縮醛、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、乙烯氯代三氟乙烯共聚物(ECTFE)、聚(偏氟乙烯)、聚(醚醚酮)、聚(醚砜)、聚(醚酰亞胺)、聚碳酸酯、聚苯硫醚、乙烯乙烯基醇共聚物(EV0H)、環(huán)烯烴聚合物、環(huán)烯烴共聚物、芳族含氟聚芳酯離聚物、環(huán)氧樹脂、聚氨酯或其組合。其它可能的材料包括金屬、玻璃纖維強(qiáng)化材料、由聚合物和無機(jī)材料聚合物/納米粒子納米復(fù)合材料構(gòu)成的多層及其他聚合物復(fù)合材料。[0033]粘合劑8優(yōu)選特征在于與背側(cè)應(yīng)力消除層17和光伏電池12的背側(cè)二者的粘合強(qiáng)度為至少1.5N/mm,更優(yōu)選至少2.0N/mm。粘合劑8的撕裂強(qiáng)度優(yōu)選至少?ΟΝ/mm,更優(yōu)選至少20N/mm(撕裂強(qiáng)度根據(jù)Graves法測量，除非另有說明)。粘合劑8的厚度優(yōu)選在0.025mm至0.75mm的范圍內(nèi)。[0034]粘合劑9優(yōu)選其特征在于與背側(cè)應(yīng)力消除層17和柔性載體11的頂側(cè)二者的粘合強(qiáng)度為至少1.5N/mm,更優(yōu)選至少2.0N/mm。粘合劑9的撕裂強(qiáng)度優(yōu)選至少?ΟΝ/mm,更優(yōu)選至少20N/mm。粘合劑9的厚度優(yōu)選在0.025mm至0.75mm的范圍內(nèi)。用作粘合劑8或9的合適的材料例子包括硅烷接枝的聚烯烴、具有含硅烷單體的聚烯烴共聚物、EVA、聚(乙烯醇縮丁醛)、離聚物、硅氧烷、熱塑性氨基甲酸酯、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹酯、氨基甲酸酯丙烯酸樹酯、含氟彈性體及其組合。[0035]光伏系統(tǒng)[0036]可用于本發(fā)明的光伏電池或互連光伏電池的系統(tǒng)優(yōu)選是柔性的光伏電池或互連系統(tǒng)。這類系統(tǒng)的例子包括銅硫?qū)倩锘姵亍⑸榛壔蔷Ч璧鹊?。本發(fā)明對于可能對水分和其它環(huán)境條件敏感的柔性薄膜光伏電池特別有用。所述電池通常具有將光能轉(zhuǎn)換為電的吸收劑和用于收集或傳輸電流的背側(cè)和前側(cè)電極的電連接系統(tǒng)。銅硫?qū)倩镫姵乩玢~銦硒化物或銅銦硫化物、銅銦鎵硒化物或銅銦鎵硫化物等是特別優(yōu)選的。所述電池優(yōu)選在前側(cè)和背側(cè)上可具有密封劑層2和8，二者保護(hù)電池并改善它與相鄰層的粘附。層8如上所述。[0037]層2優(yōu)選特征在于與光伏電池12的前側(cè)的粘合強(qiáng)度為至少1.5N/mm,更優(yōu)選至少2.0N/mm。透光率>80%，優(yōu)選>85%并且甚至更優(yōu)選>90%。該層的厚度優(yōu)選至少0.25mm,更優(yōu)選至少0.75mm,并且優(yōu)選不超過2.50mm,更優(yōu)選不超過1.50mm。[0038]用于層2中的合適材料的例子包括硅烷接枝的聚烯烴、具有含硅烷單體的聚烯烴共聚物、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、聚(乙烯醇縮丁醛)、熱塑性聚氨酯彈性體、離聚物、聚丙烯酸酯、硅橡膠或其組合。[0039]微玻璃[0040]微玻璃13是柔性的薄膜玻璃。根據(jù)一種實(shí)施方式，玻璃必須足夠柔性以使得包括所述玻璃層的光伏制品可卷繞在最小直徑為I米、更優(yōu)選最小直徑0.5米和最優(yōu)選最小直徑0.3米的芯上。所述薄膜玻璃優(yōu)選在25cm或更小、更優(yōu)選15cm或更小的彎曲半徑下，彎曲應(yīng)力小于lOOMPa、更優(yōu)選小于50MPa。[0041] 所述玻璃層包含的材料例如常規(guī)玻璃、太陽能玻璃、低含鐵量的高透光玻璃、標(biāo)準(zhǔn)含鐵量的標(biāo)準(zhǔn)透光玻璃、防眩光拋光玻璃、具有斑點(diǎn)表面的玻璃、完全鋼化玻璃、熱強(qiáng)化玻璃、退火玻璃或其組合。特別地，柔性薄玻璃或微片硼硅酸鹽玻璃是優(yōu)選的。柔性玻璃是為了強(qiáng)度將B2O3添加到SiO2網(wǎng)絡(luò)中的硼硅酸鹽玻璃。實(shí)例是Corning0211微片硼硅酸鹽玻璃，來自Corning Inc.(美國)。它的密度是2.5g/cm3，折射率是1.5，并且它的線性熱膨漲系數(shù)(CTE)是73.8x10_7/°C。這種玻璃通過拉制法生產(chǎn)。另一個(gè)實(shí)例是具有低堿離子水平的Schott D263?,來自Schott Glass (德國)。微玻璃優(yōu)選不薄于0.01mm,更優(yōu)選不薄于0.03mm,并且最優(yōu)選不薄于0.05mm。微玻璃可具有小于0.75mm的厚度,更優(yōu)選厚度低于
0.5mm并且最優(yōu)選低于0.3mm。
[0042]前側(cè)應(yīng)力消除層
[0043]前側(cè)應(yīng)力消除層16的彈性模量在IO4至IO8Pa范圍內(nèi)，優(yōu)選在IO5至IO7Pa范圍內(nèi)。該層16的厚度優(yōu)選至少0.25mm,更優(yōu)選至少0.75mm,并且優(yōu)選不超過2.50mm,更優(yōu)選不超過1.50mm。如同所有前側(cè)層一樣，透光性是重要的性質(zhì)。在選擇的厚度下透光率優(yōu)選至少80%，更優(yōu)選大于85%，和最優(yōu)選至少90%。層16與微玻璃13的粘合強(qiáng)度優(yōu)選至少1.5N/mm,更優(yōu)選至少2.0N/mm。如果所述粘合強(qiáng)度不夠，可以在層16和微玻璃13之間使用粘合劑7。
[0044]用于層16的合適材料的例子包括硅烷接枝的聚烯烴、具有含硅烷單體的聚烯烴共聚物、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、聚(乙烯醇縮丁醛)、熱塑性聚氨酯彈性體、聚(氯代三氟乙烯)、聚(四氟乙烯)、離聚物、乙烯丙烯二烯單體橡膠(EPDM)、聚丙烯酸酯、硅橡膠或其組
入
口 ο
[0045]粘合劑7優(yōu)選與層16和微玻璃13每個(gè)的粘合強(qiáng)度為至少1.5N/mm,優(yōu)選至少2.0N/mm。所述粘合劑的撕裂強(qiáng)度優(yōu)選至少?ΟΝ/mm,更優(yōu)選至少25N/mm。粘合劑7的厚度優(yōu)選在0.025mm至0.75mm的范圍 內(nèi)。在選擇的厚度下透光率優(yōu)選至少80%，更優(yōu)選至少85%，和最優(yōu)選至少90%。
[0046]用作粘合劑7的合適的材料例子包括硅烷接枝的聚烯烴、具有含硅烷單體的聚烯烴共聚物、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、聚(乙烯醇縮丁醛)、離聚物、硅氧烷、熱塑性氨基甲酸酯、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹酯、氨基甲酸酯丙烯酸樹酯、含氟彈性體及其組合。
[0047]任選的附加前側(cè)保護(hù)層
[0048]根據(jù)如圖3所示的一種優(yōu)選實(shí)施方式，可以使用附加的頂側(cè)保護(hù)層18。該聚合物優(yōu)選位于應(yīng)力消除層16的頂部上方。該層的彈性模量在IO7至IOuiPa范圍內(nèi)，優(yōu)選在IO8至5xl09Pa范圍內(nèi)(根據(jù)ASTM D882方法測量)。優(yōu)選地，該層特征為斷裂伸長率為至少10%，更優(yōu)選至少25%。該層的厚度優(yōu)選為至少0.25mm,更優(yōu)選至少0.75mm,并且優(yōu)選不超過2.50mm,更優(yōu)選不超過1.50mm。在選擇的厚度下透光率優(yōu)選至少80%，優(yōu)選大于85%，和最優(yōu)選至少90%。該層的聚合物對層16和層14的粘合強(qiáng)度優(yōu)選至少1.5N/mm,更優(yōu)選至少
2.0N/mm。如果所述粘合強(qiáng)度不夠，可以使用附加的粘合劑(圖中未顯示)以將粘合強(qiáng)度提高到所需的水平。所述粘合劑的透光率優(yōu)選至少80%，優(yōu)選大于85%，最優(yōu)選至少90%。所述粘合劑的厚度優(yōu)選是0.025至0.75mm。所述粘合劑的撕裂強(qiáng)度優(yōu)選至少?ΟΝ/mm,更優(yōu)選至少25N/mm。
[0049]用作保護(hù)層18的合適的材料包括聚(對苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚酰胺-酰亞胺、丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物、乙酸纖維素、聚(氟乙烯)、無定形尼龍、聚(對苯二甲酸丁二醇酯)、聚(萘二甲酸乙二醇酯)、聚酰亞胺、聚縮醛、ABS、ECTFE、聚(偏氟乙烯)、聚(醚醚酮)、聚(醚砜)、聚(醚酰亞胺)、聚碳酸酯、聚苯硫醚、EVOH、環(huán)烯烴聚合物、環(huán)烯烴共聚物、ETFE、FEP、EFEP、聚丙烯、離聚物或其組合。用作所述粘合劑的合適的材料包括硅烷接枝的聚烯烴、具有含硅烷單體的聚烯烴共聚物、EVA、聚(乙烯醇縮丁醛)、離聚物、硅氧烷、熱塑性氨基甲酸酯、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹酯、氨基甲酸酯丙烯酸樹酯、含氟彈性體及其組合。
[0050]頂部保護(hù)表面
[0051]另外，優(yōu)選作為本發(fā)明層壓板的最外層的頂部保護(hù)層14可能是合乎需要的，該最外層可與前述降解條件或性能抑制條件直接接觸。性能抑制條件的例子包括，例如，收集污物(例如以賦予光伏模塊自清潔能力)或低的太陽光接觸角(例如以賦予光伏模塊提高的光電轉(zhuǎn)化效率，尤其是對于在北方緯度使用)。
[0052]對于構(gòu)成這類頂部保護(hù)層的材料，優(yōu)選是包含硅氧烷的有機(jī)聚合物，或更優(yōu)選含氟聚合物。這種表面可以通過頂表面的處理或通過單獨(dú)的膜層的粘附來形成。優(yōu)選的含氟聚合物是，例如，聚(乙烯-共-四氟乙烯)(ETFE);聚偏氟乙烯(PVDF);和氟化乙烯丙烯(FEP)，EFEP, ECTFE, PTFE, PFA, THV。保護(hù)層在本發(fā)明層壓板中優(yōu)選作為最外層，所述最外層可與前述降解條件或性能抑制條件直接接觸。性能抑制條件的例子包括，例如，收集污物(例如以賦予光伏模塊自清潔能力)或低的太陽光接觸角(例如以賦予光伏模塊提高的光電轉(zhuǎn)化效率，尤其是對于在北方緯度使用)。
[0053]所述有機(jī)聚合物可進(jìn)一步包含添加劑。本發(fā)明考慮了在希望增強(qiáng)或減弱本發(fā)明層壓板的工作性能或抗降解性能的情況下使用添加劑。合適的添加劑的例子是紫外光(UV)吸收劑、UV穩(wěn)定劑、加工穩(wěn)定劑、抗氧化劑、粘著添加劑、防結(jié)塊劑、防滑劑、顏料、填料和過程中添加劑(in-process additive)。
[0054]其它特征
[0055]因?yàn)楣饪刂剖侵匾模怨夥姵貙?2的前側(cè)(即光接收側(cè))的所有膜或?qū)討?yīng)該具有良好的透光率，優(yōu)選至少80%，更優(yōu)選至少85%，更加優(yōu)選至少90%，和最優(yōu)選至少95%。另外，為了最小化層的交界面處的反射，相鄰層的折射率差異優(yōu)選〈0.2，更優(yōu)選小于0.1，并最優(yōu)選小于0.05。
[0056]本發(fā)明的結(jié)構(gòu)可以通過在彼此之上層壓或涂層或者涂層和層壓的組合來制造。本發(fā)明的光伏制品可通過任何合適的層壓方法并在任何合適的層壓條件下制造。本發(fā)明層壓板的每個(gè)有機(jī)聚合物層可以擠出、壓延、溶液澆鑄、注塑或以其它方式施加于(使之接觸)直接相鄰層的表面。在構(gòu)建圖2的結(jié)構(gòu)的說明性層壓過程中，柔性襯底11、背側(cè)應(yīng)力消除層17、電池12、微玻璃保護(hù)層13、頂側(cè)應(yīng)力消除層16可以同時(shí)層壓。任選地，粘合劑或密封劑層2、7、8和9可以同時(shí)并入和層壓。任選地，可以向前述結(jié)構(gòu)添加任選的頂層14并同時(shí)層壓。
[0057]或者，頂側(cè)應(yīng)力消除層16、微玻璃保護(hù)層13可以在單獨(dú)的步驟中通過擠出、壓延、溶液澆鑄、注塑或以其它方式施加(使之相互接觸)而施加在一起。任選地，任選的頂層14可以在這種單獨(dú)的步驟中施加。任選地，任選的粘合劑或密封劑層7可以在該步驟中并入。在隨后的過程中，在第一步驟中生成的結(jié)構(gòu)可以與電池12、背側(cè)應(yīng)力消除層17和柔性襯底11結(jié)合以形成本發(fā)明光伏制品。任選地，可以在形成本發(fā)明光伏制品的第二步驟過程中包括粘合劑或密封劑層2、8和9。[0058]或者，頂側(cè)應(yīng)力消除層16、微玻璃保護(hù)層13可以在單獨(dú)的步驟中通過擠出、壓延、溶液澆鑄、注塑或以其它方式施加(使之相互接觸)以形成頂側(cè)結(jié)構(gòu)而施加在一起。任選地，任選的頂層14可以在該單獨(dú)的步驟中施加。任選地，可以在該步驟中并入粘合劑或密封劑層7。在單獨(dú)的步驟中，可以組合電池12、背側(cè)應(yīng)力消除層17和柔性襯底11以形成背側(cè)亞結(jié)構(gòu)。任選地，可以在該步驟中包括粘合劑或密封劑層8和9。在最后的步驟中，組合頂側(cè)結(jié)構(gòu)和背側(cè)結(jié)構(gòu)以形成本發(fā)明光伏制品。任選地，可以在該步驟中包括粘合劑層9以形成本發(fā)明的光伏制品。
[0059]實(shí)施例
[0060]實(shí)施例1
[0061]使用以下材料制備對應(yīng)于圖1、2和3的三組樣品:
[0062].頂部應(yīng)力消除層16:30密耳(762微米)DNP Z68聚(乙烯-共-乙烯基三甲氧基硅烷)共聚物，來自 Dai Nippon Printing Company。
[0063].任選的頂部保護(hù)層18:30密耳(762微米)厚，可作為Zeonorl600得自ZeonChemicals。
[0064]?背側(cè)應(yīng)力消除層17:12.5密耳(318微米)厚的Mylar聚對苯二甲酸乙二醇酯片，可得自 Tekra Corporation。
[0065]?頂側(cè)保護(hù)層14:2密耳(51微米)厚的聚(乙烯_共-四氟乙烯)膜，可得自Asahi Glass Company。
[0066].微玻璃是0.2mm厚的玻璃，可得自Corning Inc.。粘合劑和密封劑層2、5和7是15密耳(381微米)厚的DNP Z68聚(乙烯-共-乙烯基三甲氧基硅烷)共聚物膜，可得自Dai Nippon Printing Company。層8和9是相同的材料,厚度為7.5密耳(191微米)。
[0067].光伏電池是I密耳(25微米)厚的銅銦鎵硒化物CIGS電池，是可得自GlobalSolar Energy Inc.的太陽能電池。
[0068]?層 4 是 PROTEKT TFB，PV 背板層壓板，可得自 Madico Inc.。
[0069]?層6是ΤΡ0,45密耳(1143微米)厚的熱塑性烯烴膜,可得自Firestone BuildingProducts。
[0070]按照以下程序制備層:除TPO之外的每個(gè)聚合物膜/片切成7英寸Xl I英寸(178mmx279mm)的塊。TPO片切成8英寸xll英寸(203mmx279mm)的塊。所述層如圖所示裝配(在寬度方向中兩側(cè)各伸出0.5英寸ΤΡ0)。將疊層放入設(shè)定在150°C的Orion真空層壓機(jī)中制備層壓板。首先將所述疊層在真空下保持5分鐘。然后將壓力以“中等速率”上升到60kPa并在此保持3分鐘。最后將壓力以“快速速度”上升到IOlkPa并在此保持12分鐘。然后，從層壓機(jī)取出所述層壓板并使其冷卻到室溫。
[0071]利用Spire SP1-SUN模擬器4600測量所有層壓板中電池的效率。在進(jìn)行這種測量之前，將所述層壓板暴露于1000W/m2的輻照48小時(shí)(光浸潤)以穩(wěn)定它們的電行為。
[0072]然后根據(jù)IEC61646方法，利用直徑I英寸(25.4mm)的球形冰球以23m/s的速度移動，測試每種設(shè)計(jì)的十個(gè)層壓板的冰雹沖擊。如果沖擊之后沒有觀察到可見損傷，則進(jìn)行另一次沖擊。如果即使在第二次沖擊之后也沒有觀察到可見的損傷，則進(jìn)行第三次沖擊。沖擊之后再次測量電池效率。計(jì)算每個(gè)層壓板的沖擊后電池效率與沖擊前電池效率的比率，并乘以100以確定沖擊后保留的電池效率％。[0073]如表1中所示，冰雹沖擊測試的圖1的十個(gè)對比結(jié)構(gòu)層壓板中的50%僅在第一次沖擊之后就顯示出對微玻璃的可見損傷，并且在全部三次沖擊之后只有10%保持了微玻璃完整性(視覺上)。此外，沖擊之后，60%的所述層壓板中的電池效率下降超過50%。這表明對微玻璃和CIGS層的嚴(yán)重?fù)p傷。與此相反，圖2結(jié)構(gòu)的十個(gè)測試的層壓板中的90%即使在第三次沖擊之后也沒有顯示對玻璃的可見損傷，并且所有層壓板在沖擊之后保持>95%的電池效率。這些結(jié)果證實(shí)，通過添加背面聚合物應(yīng)力消除層與前側(cè)微玻璃和前側(cè)應(yīng)力消除層結(jié)合，顯著改善了微玻璃和CIGS電池層二者的抗沖擊性。
[0074]表1.圖1和2結(jié)構(gòu)的冰雹沖擊試驗(yàn)結(jié)果 [0075]
【權(quán)利要求】
1.一種光伏制品，其包含: a)柔性背側(cè)載體 b )粘附于所述柔性背側(cè)載體的柔性背側(cè)應(yīng)力消除層，其中所述背側(cè)應(yīng)力消除層的彈性模量在IO7至IO10Pa范圍內(nèi)， c)與所述柔性背側(cè)載體相反的粘附于所述背側(cè)應(yīng)力消除層的柔性光伏系統(tǒng) d)與所述背側(cè)應(yīng)力消除層相反的粘附于所述柔性光伏系統(tǒng)的柔性玻璃膜，和 e )粘附于所述微玻璃片的柔性頂側(cè)應(yīng)力消除層，其中所述柔性頂側(cè)應(yīng)力消除層的彈性模量在IO4至IO8Pa范圍內(nèi)。
2.權(quán)利要求1的制品，其還包含與所述微玻璃層相反的粘附于所述頂側(cè)應(yīng)力消除層的附加頂側(cè)保護(hù)層，其中所述附加頂側(cè)保護(hù)層的彈性模量在IO7至IOuiPa范圍內(nèi)。
3.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的制品，其中所述柔性光伏系統(tǒng)包含銅硫?qū)倩锕夥姵亍?br> 4.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的制品，其中所述背側(cè)應(yīng)力消除層的熱膨脹系數(shù)小于120ppm/°C。
5.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的制品，其在一個(gè)或多個(gè)所述層之間還包含至少一種粘合劑。
6.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的制品，其中所述柔性玻璃膜的厚度在10-500μ m范圍內(nèi)。
7.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的制品，其中所述背側(cè)應(yīng)力消除層的厚度在0.05-1.5mm范圍內(nèi)。
8.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的制品，其中所述前側(cè)應(yīng)力消除層的厚度在0.25-2.50mm范圍內(nèi)。
9.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的制品，其中所述光伏電池層的前側(cè)上的每個(gè)膜或?qū)泳哂兄辽?0%的透光率。
10.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的制品，其中所述柔性背側(cè)應(yīng)力消除層具有至少10%的斷裂伸長率。
11.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的制品，其中至少一個(gè)粘合劑層具有至少lN/mm的粘合強(qiáng)度。
12.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的制品，其中權(quán)利要求2的附加頂側(cè)保護(hù)層具有至少10%的斷裂伸長率。
13.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的制品，其中所述背側(cè)應(yīng)力消除層包含選自如下的材料--聚(對苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚酰胺-酰亞胺、丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物、乙酸纖維素、聚(氟乙烯)、無定形尼龍、聚(對苯二甲酸丁二醇酯)、聚(萘二甲酸乙二醇酯)、聚酰亞胺、聚縮醛、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、乙烯氯代三氟乙烯共聚物(ECTFE)、聚(偏氟乙烯)、聚(醚醚酮)、聚(醚砜)、聚(醚酰亞胺)、聚碳酸酯、聚苯硫醚、乙烯乙烯基醇共聚物(EVOH)、環(huán)烯烴聚合物、環(huán)烯烴共聚物、芳族含氟聚芳酯離聚物、環(huán)氧樹脂、聚氨酯或其組合。
14.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的制品，其中所述前側(cè)應(yīng)力消除層包含選自如下的材料:硅烷接枝的聚烯烴、具有含硅烷單體的聚烯烴共聚物、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、聚(乙烯醇縮丁醛)、熱塑性聚氨酯彈性體、聚(氯代三氟乙烯)、離聚物、乙烯丙烯二烯單體橡膠(EPDM)、聚丙烯酸酯、硅橡膠或其組合。
15.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的制品，其中所述背側(cè)應(yīng)力消除層包含熔點(diǎn)或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度大于120°C的聚合物。
【文檔編號】B32B17/10GK103608927SQ201280029558
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月15日
【發(fā)明者】R·夏爾馬, S·R·阿思雷亞, 陳續(xù)明, K·L·考夫曼, L·C·洛佩斯, K·楊 申請人:陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司