專利名稱：太陽能電池背板及制備該太陽能電池背板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括基于氟的樹脂層和基板層的太陽能電池背板，更具體而言， 涉及一種具有改善的耐熱性和耐久性的太陽能電池背板，制備該太陽能電池背板的方法， 和包括該太陽能電池背板的太陽能電池。
背景技術(shù)：
近來，全球變暖的問題已經(jīng)引起了許多領(lǐng)域的關(guān)注，并有多種正在進(jìn)行的努力以減少二氧化碳的排放?；剂舷牧康脑黾訉?dǎo)致大氣中二氧化碳的增加，其對全球環(huán)境造成極大的不利影響，包括通過溫室效應(yīng)導(dǎo)致的全球氣溫的上升。為了解決這些問題，大量的研究正在進(jìn)行。特別是，主要由于光伏發(fā)電干凈、無污染的特點(diǎn)，所以對其預(yù)期在增加。直接將太陽光的能量轉(zhuǎn)化為電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心是由單晶的、多晶的或無定型的基于硅的半導(dǎo)體制成的太陽能電池。在太陽能電池的結(jié)構(gòu)中，太陽能電池裝置是串聯(lián)或并聯(lián)排列的，以及進(jìn)行多種類型的包裝以長時(shí)間使用并保護(hù)電池(大約20年)。所得到的單元稱作太陽能電池模塊。一般而言，太陽能電池具有如下結(jié)構(gòu)其中，被太陽光照射的表面用玻璃覆蓋；間隙用為熱塑性材料(特別是，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA))的填料填充；以及反面用由耐熱性和耐候性的塑料制成的白板保護(hù)。由于太陽能電池的性能需要保持大約20年，基于氟的樹脂已經(jīng)用作背面保護(hù)板以提供耐久性、耐候性等。然而，基于氟的樹脂具有低的機(jī)械強(qiáng)度，并且其在制備太陽能電池模塊的熱壓的140至150°C的溫度下降解，并且價(jià)格也很昂貴，阻礙了太陽能電池模塊價(jià)格的下降。作為基于氟的樹脂，與約30wt%的丙烯酸樹脂混合的聚偏二氟乙烯(PVDF)樹脂顯示出良好的粘附性、韌性、光學(xué)透明度等性能。然而，與PVDF樹脂相比，PVDF/丙烯酸樹脂混合物通常具有較低的硬度、磨蝕性等。因此，需要開發(fā)低價(jià)且具有改善的耐熱性、耐候性等的背板。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及提供一種能夠改善太陽能電池的耐熱性、耐候性、生產(chǎn)率等的太陽能電池背板。本發(fā)明還涉及提供一種制備太陽能電池背板的方法和包括該太陽能電池背板的太陽能電池。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種太陽能電池背板，其包括1)基板層；和2)在該基板層的至少一個(gè)表面上形成的混合樹脂層，該混合樹脂層包含基于氟的樹脂和基于 (甲基)丙烯酸的共聚物樹脂，該基于(甲基)丙烯酸的共聚物樹脂包含基于(甲基)丙烯酸的單體和基于馬來酰亞胺的單體。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制備太陽能電池背板的方法，該方法包括1) 制備基板層；和幻用基于氟的樹脂和基于(甲基)丙烯酸的共聚物樹脂的混合物樹脂組合物涂布所述基板層的至少一個(gè)表面，所述基于(甲基)丙烯酸的共聚物樹脂包含基于(甲基)丙烯酸的單體和基于馬來酰亞胺的單體。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種制備太陽能電池背板的方法，該方法包括1) 制備基板層；和2)在所述基板層的至少一個(gè)表面上層疊基于氟的樹脂和基于(甲基)丙烯酸的共聚物樹脂的混合樹脂層，所述基于(甲基)丙烯酸的共聚物樹脂包含基于(甲基) 丙烯酸的單體和基于馬來酰亞胺的單體。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種包括所述太陽能電池背板的太陽能電池。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的太陽能電池背板和使用該太陽能電池背板的太陽能電池使用了基于氟的樹脂和包含基于馬來酰亞胺的單體的基于(甲基)丙烯酸的共聚物樹脂的混合組合物，因而提高了耐熱性和機(jī)械性能并降低了材料成本。


參照附圖，通過詳細(xì)地描述示例性的實(shí)施方式，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)對于本領(lǐng)域的普通的技術(shù)人員而言變得更加顯而易見，其中圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的太陽能電池背板的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式參照附圖，下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性的實(shí)施方式。雖然本發(fā)明是以示例性實(shí)施方式的方式顯示和描述，但是對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，在不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下，可以作出多種修改。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性的實(shí)施方式的太陽能電池背板包括1)基板層；和2)在所述基板層的至少一個(gè)表面上形成的混合樹脂層，所述混合樹脂層包含基于氟的樹脂和基于(甲基)丙烯酸的共聚物樹脂，所述基于(甲基)丙烯酸的共聚物樹脂包含基于(甲基) 丙烯酸的單體和基于馬來酰亞胺的單體。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的太陽能電池背板中，所述基板層1)可以根據(jù)所需的功能、用途等來選擇，并且更加具體地可以為金屬基板、基于聚酯的樹脂層等。所述基于聚酯的樹脂層可以由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等形成。在此，PET比其它聚合物更優(yōu)選，但是本發(fā)明并不限于PET。在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的太陽能電池背板中，所述混合樹脂層2)的基于氟的樹脂可以根據(jù)所需的功能、用途等來選擇，并且更具體地可以為聚偏二氟乙烯 (PVDF)。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的太陽能電池背板，可以理解到所述混合樹脂層2)的基于(甲基)丙烯酸的單體包括(甲基)丙烯酸衍生物和(甲基)丙烯酸酯。
具體而言，所述基于(甲基)丙烯酸的單體可以包括甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸芐基酯等，但并不限于此。具體地，最優(yōu)選使用MMA。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的太陽能電池背板中，所述混合樹脂層2) 的基于馬來酰亞胺的單體可以包括N-環(huán)己基馬來酰亞胺、N-苯基馬來酰亞胺、N-甲基馬來酰亞胺、N- 丁基馬來酰亞胺、N-芐基馬來酰亞胺、N-芘基馬來酰亞胺等，但并不限于此。 特別地，最優(yōu)選使用N-環(huán)己基馬來酰亞胺?；?00wt%的基于(甲基)丙烯酸的共聚物，所述基于(甲基)丙烯酸的單體的量可以為50至99wt%，優(yōu)選70 99wt%，且最優(yōu)選70 98wt%。此外，基于IOOwt %的基于(甲基)丙烯酸的共聚物，所述基于馬來酰亞胺的單體的量可以為1 50wt%，優(yōu)選 1 30wt %，且更優(yōu)選2 30wt %。所述基于(甲基)丙烯酸的共聚物包含基于(甲基)丙烯酸的單體和基于馬來酰亞胺的單體，并且可以通過本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合、乳液聚合等方法制備。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的太陽能電池板中，基于100wt%的混合樹脂層2、，所述基于氟的樹脂的量可以為50 99wt %，并且更優(yōu)選60 SOwt %，以及所述基于(甲基)丙烯酸的共聚物樹脂的量可以為1 50wt%，并且更優(yōu)選20 40wt%。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的太陽能電池背板中，所述混合樹脂層2) 的厚度可以為10 250微米，且更優(yōu)選為20 100微米。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的太陽能電池背板中，所述混合樹脂層2) 可以在所述基板層1)的一個(gè)面或者所述基板層1)的兩個(gè)面上形成。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的太陽能電池背板可以包括位于基板層與混合樹脂層之間的額外的粘合劑層。所述粘合劑層可以由干層疊粘合劑形成。更具體地，所述粘合劑層可以包含聚氨酯粘合劑。所述包含聚氨酯粘合劑的粘合劑層可以防止在戶外長時(shí)間使用太陽能電池背板引起的阻隔板(barrier sheet)的粘附性劣化、脫層等，并也可以降低所述粘合劑層本身的黃化。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的太陽能電池背板中，所述基板層1)或混合樹脂層幻可以額外地包含白色顏料。所述白色顏料可以提高太陽能電池裝置的發(fā)電效率，并且可以為白色添加劑，例如二氧化鈦(TiO2)、二氧化硅、氧化鋁、碳酸鈣和硫酸鋇。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性的實(shí)施方式的太陽能電池背板中，所述混合樹脂層2) 可以額外包含一種或多種光穩(wěn)定劑。所述光穩(wěn)定劑吸收紫外(UV)線，并且更具體地，可以包含輕基二苯甲酮(hydroxybenzophenone)、輕基苯并三唑(hydroxybenzotriazoles)、受阻胺類光穩(wěn)定劑(HALS)、抗氧化劑和熱穩(wěn)定劑等。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的太陽能電池背板中，所述混合樹脂層2) 可以額外地包括阻隔粒子(barrier particle)。板狀粒子(Plate-shaped particle)優(yōu)選作為阻隔粒子。這樣的粒子可以提高太陽能電池模塊中的基于氟的樹脂層的濕氣阻隔性， 而因此可以進(jìn)一步提高保護(hù)太陽能電池的性能。所述阻隔粒子可以包括云母(mica)粒子、玻璃碎片、不銹鋼碎片、鋁碎片等，并且更優(yōu)選地可以包括云母粒子。所述云母粒子通?？梢员谎趸?例如氧化鐵和二氧化鈦)層覆蓋。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的制備太陽能電池背板的方法包括1)制備基板層；幻用基于氟的樹脂和基于(甲基)丙烯酸的共聚物樹脂的混合樹脂組合物涂布所述基板層的至少一個(gè)表面，所述基于(甲基)丙烯酸的共聚物樹脂包含基于(甲基)丙烯酸的單體和基于馬來酰亞胺的單體。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的制備太陽能電池背板的方法可以額外地包括在用所述混合樹脂組合物涂布所述基板層的至少一個(gè)表面之后在25 250°C，優(yōu)選 200°C的溫度下干燥涂布的組合物3分鐘以上。根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式的制備太陽能電池背板的方法包括1)制備基板層；和幻將基于氟的樹脂和基于(甲基)丙烯酸的共聚物樹脂的混合樹脂層層疊在所述基板層的至少一個(gè)表面上，所述基于(甲基)丙烯酸的共聚物樹脂包含基于(甲基)丙烯酸的單體和基于馬來酰亞胺的單體。當(dāng)將所述混合樹脂組合物層疊在所述基板層上時(shí)，可以在所述混合樹脂層2)與基板層1)之間包括額外的粘合劑層。在根據(jù)本發(fā)明的制備太陽能電池背板的方法中，基板層、基于氟的樹脂和基于 (甲基)丙烯酸的共聚物樹脂(該基于(甲基)丙烯酸的共聚物樹脂包含基于(甲基)丙烯酸的單體和基于馬來酰亞胺的單體)的混合樹脂層、粘合劑層等與上面描述的相同，因此省略關(guān)于其的詳細(xì)描述。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式也提供了包括所述太陽能電池背板的太陽能電池。根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池具有如下結(jié)構(gòu)其中，在串聯(lián)或并聯(lián)設(shè)置的太陽能電池的電池之間的空隙用為熱塑性材料(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA))的填料填充；被太陽光照射的表面用玻璃覆蓋；和反面用根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的太陽能電池背板保護(hù)，但是本發(fā)明并不僅限于這種結(jié)構(gòu)。除了包括根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的太陽能電池背板之外，可以以本領(lǐng)域已知的方式制備所述太陽能電池。太陽能電池背板和使用根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的太陽能電池背板的太陽能電池使用了基于氟的樹脂和包含基于馬來酰亞胺的單體的基于(甲基)丙烯酸的共聚物樹脂的混合組合物，而因此改善了耐熱性和機(jī)械性能，并且降低了材料成本。實(shí)施例對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，在不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)或范圍的情況下， 可以對所述的本發(fā)明的示例性實(shí)施方式作出多種修改。因此，本發(fā)明意欲覆蓋涵蓋在所附權(quán)利要求及其等同替代的范圍內(nèi)的所有修改。實(shí)施例1 用基于氟的樹脂層涂布PET層將PVDF樹脂和聚(N-環(huán)己基馬來酰亞胺-共-甲基丙烯酸甲酯)樹脂以75 25 的重量比溶解在二甲基乙酰胺(DMAc)中以制備總固體含量(TSC) ISwt%的溶液。在此，基于100重量份的總樹脂，以15重量份的量加入二氧化鈦(Ti02，DuPont 光穩(wěn)定劑210)以起到白色顏料的作用并吸收UV線。使該溶液通過5微米的過濾器過濾，而后涂布在PET膜上。使用厚度為100微米的PET(SKC，SH82)作為PET膜，且該P(yáng)ET為兩個(gè)表面上均涂布有丙烯酸酯聚合物作為底漆的雙軸取向膜。使用刮刀，調(diào)節(jié)涂層的厚度至30 40微米，并且涂布速率為6mm/秒。在涂布后，在室溫下干燥該膜5分鐘，然后在120°C下干燥30分鐘。 最后，將膜設(shè)置在框架上并在200°C下干燥3分鐘。當(dāng)用所述溶液涂布PET膜的一個(gè)表面之后，以相同的方式涂布另一表面。所制備的背板膜的特征示于下面的表2中。實(shí)施例2 在PET層上層疊基于氟的樹脂DPVDF和聚(N-環(huán)己基馬來酰亞胺-共-甲基丙烯酸甲酯)的混合膜的制備將以75 25的重量比均勻混合的PVDF樹脂和聚(N-環(huán)己基馬來酰亞胺-共-甲基丙烯酸甲酯)樹脂的樹脂組合物供料至從原料料斗至擠出機(jī)均被氮?dú)庵脫Q的16Φ擠出機(jī)中，并在230°C下熔融以制備原料顆粒。當(dāng)制備原料顆粒時(shí)，基于100重量份的總樹脂， 以15重量份的量加入二氧化鈦(Ti02，DuPont 光穩(wěn)定劑210)以用作白色顏料并吸收UV 線。Solvey公司的SOLEF 1010被用作PVDF樹脂，聚(N-環(huán)己基馬來酰亞胺-共-甲基丙烯酸甲酯)樹脂的核磁共振(NMR)分析顯示N-環(huán)己基馬來酰亞胺的量為6. 5wt%。將得到的原料顆粒在真空中干燥，在230°C的擠出機(jī)中熔融，并經(jīng)過衣架型T-模、鍍鉻的壓延輥 (casting roll)、干燥輥(dry roll)等以制備厚度為50微米的膜。2) PVDF混合膜和PET的層疊使用GMP 公司的 EXCELAM-PLUS655RM 層壓機(jī)(Iaminator)實(shí)施層疊。使用聚氨酯(PU)粘合劑層疊基于氟的膜和PET膜。所使用的聚氨酯粘合劑的組分示于下面的表1中。[表 1]
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池背板，其包括1)基板層；和2)在所述基板層的至少一個(gè)表面上形成的混合樹脂層，其包含基于氟的樹脂和基于 (甲基)丙烯酸的共聚物樹脂，其中，所述基于(甲基)丙烯酸的共聚物樹脂包含基于(甲基)丙烯酸的單體和基于馬來酰亞胺的單體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板，其中，所述基板層1)為金屬基板或基于聚酯的樹脂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池背板，其中，所述基于聚酯的樹脂層包含選自聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板，其中，所述混合樹脂層幻的基于氟的樹脂為聚偏二氟乙烯(PVDF)樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板，其中，所述混合樹脂層2)的基于(甲基) 丙烯酸的單體包含選自甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酸芐基酯中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板，其中，所述混合樹脂層幻的基于馬來酰亞胺的單體包含選自N-環(huán)己基馬來酰亞胺、N-苯基馬來酰亞胺、N-甲基馬來酰亞胺、N- 丁基馬來酰亞胺、N-芐基馬來酰亞胺和N-芘基馬來酰亞胺中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板，其中，基于100wt%的基于(甲基)丙烯酸的共聚物，所述基于(甲基)丙烯酸的單體的量為50至99wt%，以及所述基于馬來酰亞胺的單體的量為1至50wt%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板，其中，基于100wt%的混合樹脂層2)，所述基于氟的樹脂的量為50至99wt%，以及所述基于(甲基)丙烯酸的共聚物的量為1為 50wt%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板，其中，所述混合樹脂層2~)的厚度為10至邪0微米。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板，其中，在所述基板層1)的兩個(gè)表面上形成所述混合樹脂層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板，其進(jìn)一步包括位于所述基板層1)和混合樹脂層2、之間的粘合劑層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的太陽能電池背板，其中，所述粘合劑層包含聚氨酯粘合劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板，其中，所述基板層1)或混合樹脂層2)進(jìn)一步包含白色顏料。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板，其中，所述混合樹脂層幻進(jìn)一步包含光穩(wěn)定劑或阻隔粒子。
15.一種制備太陽能電池背板的方法，該方法包括1)制備基板層；和2)用基于氟的樹脂和基于(甲基)丙烯酸的共聚物樹脂的混合樹脂組合物涂布所述基板層的至少一個(gè)表面，所述基于(甲基)丙烯酸的共聚物樹脂包含基于(甲基)丙烯酸的單體和基于馬來酰亞胺的單體。
16.一種制備太陽能電池背板的方法，該方法包括1)制備基板層；和2)將基于氟的樹脂和基于(甲基)丙烯酸的共聚物樹脂的混合樹脂層層疊在所述基板層的至少一個(gè)表面上，其中，所述基于(甲基)丙烯酸的共聚物樹脂包含基于(甲基)丙烯酸的單體和基于馬來酰亞胺的單體。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，將所述混合樹脂層幻層疊在所述基板層上包括在所述混合樹脂層與基板層之間插入額外的粘合劑層。
18.—種太陽能電池，其包括根據(jù)權(quán)利要求1 14中任一項(xiàng)所述的太陽能電池背板。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種包括1)基板層和2)在該基板層上的至少一個(gè)表面上形成的混合樹脂層的太陽能電池背板，制備該太陽能電池背板的方法和包括該太陽能電池背板的太陽能電池，其中，所述混合樹脂層包含基于氟的樹脂和基于(甲基)丙烯酸的共聚物樹脂，且所述基于(甲基)丙烯酸的共聚物樹脂包含基于(甲基)丙烯酸的單體和基于馬來酰亞胺的單體。由于使用本發(fā)明提供的太陽能電池背板可以降低太陽能電池的溫度，因此能夠改善太陽能電池的耐熱性、耐候性等。
文檔編號H01L31/042GK102301492SQ201080006255
公開日2011年12月28日 申請日期2010年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月2日
發(fā)明者丁鵬郡, 金東烈, 高明根 申請人:Lg化學(xué)株式會社