專利名稱：用于光伏模塊的背板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光伏模塊(PV模塊)，并且特別是涉及一種背板含有浙青材料的光伏模塊。
背景技術(shù)：
光伏模塊是一種能將光能轉(zhuǎn)換為電能的組件。光伏模塊通常制成疊層的結(jié)構(gòu)，且至少包含一個(gè)光伏電池串和一個(gè)密封系統(tǒng)。光伏電池串是由多個(gè)光伏電池所組成，而密封系統(tǒng)包含前板、背保護(hù)板與聚合物材料。光伏電池設(shè)置于前板與背板之間，且通過聚合物材料與前板和背保護(hù)板粘合密封。這樣的疊層結(jié)構(gòu)可以機(jī)械支撐易碎的硅電池，也可保護(hù)電池/模塊以抵抗環(huán)境惡化的作用。用于戶外光伏電場(chǎng)或屋頂?shù)墓夥K需要在其操作壽命中都能耐受惡劣的戶外環(huán)境，使得產(chǎn)業(yè)界對(duì)于如何增加光伏模塊的壽命來降低光伏電能的成本非常感興趣。對(duì)于光伏模塊的壽命來說，除了光伏電池串本身之外，密封系統(tǒng)是具有極高可靠度的組件。一般來說，背板的主要功能包含有阻隔水氣/濕氣、抗紫外線、電絕緣、機(jī)械支撐、保護(hù)以及耐候性。傳統(tǒng)的背板是疊層結(jié)構(gòu)，且具有耐候?qū)印Ｒ阎酆衔飳?duì)于紫外線輻射具有高抵抗能力，而可廣泛應(yīng)用于耐候?qū)又?。然而，含氟聚合物相?dāng)昂貴，會(huì)增加光伏模塊的制造成本。因此，在光伏模塊的技術(shù)領(lǐng)域中，需要一種具有耐久性且成本低的材料用作耐候?qū)印?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明內(nèi)容旨在提供本公開內(nèi)容的簡(jiǎn)化概述，以使閱讀者對(duì)本公開內(nèi)容具備基本的理解。此概述并非對(duì)本公開內(nèi)容的完整概述，且其用意并非在于指出本發(fā)明實(shí)施例的重要/關(guān)鍵組件或界定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的一方面是提供一種光伏模塊的背板裝置。此背板的耐候?qū)雍姓闱嗖牧?，以取代現(xiàn)有技術(shù)中的含氟聚合物。浙青材料可提供對(duì)于天氣(氣候)的耐久保護(hù)功能， 且成本低于含氟聚合物。此外，浙青材料可用以粘著鄰近的材料層，而不需要額外使用粘著劑。依據(jù)生產(chǎn)公司資料得知，例示的商用浙青涂層UNIFLEX 500φ可直接鋪設(shè)在鋁制屋頂， 因此可減少背板的制造時(shí)間與成本。依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，背板包含介電層、設(shè)置于介電層上的粘著層、設(shè)置于粘著層上的阻隔層以及設(shè)置于阻隔層上的耐候?qū)?，且耐候?qū)雍姓闱嗖牧?。本發(fā)明的另一方面是提供一種光伏模塊。此光伏模塊含有依據(jù)本發(fā)明內(nèi)容及實(shí)施例的背板，因此，此光伏模塊受到保護(hù)以耐受天候。本發(fā)明的又一方面是提供一種制造光伏模塊的背板裝置的方法。根據(jù)此方法，浙青材料而非氟聚合物，可用作耐候?qū)印?br> 依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，背板裝置的制造方法包含下列步驟提供聚酯樹脂介電層，在聚酯樹脂介電層上鋪設(shè)粘著層。在粘著層上鋪設(shè)金屬阻隔層，因此金屬阻隔層可粘合聚酯樹脂介電層。在金屬阻隔層上鋪設(shè)浙青層。因此，可得到光伏模塊的疊層背板。在參閱下文實(shí)施方式后，本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員可輕易了解本發(fā)明的基本精神及其它發(fā)明目的，以及本發(fā)明所采用的技術(shù)手段與實(shí)施方式。附圖簡(jiǎn)要說明為了使本發(fā)明的上述和其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例能更明顯易懂，提供附圖， 其中

圖1繪示依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的背板示意圖。圖2繪示依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的光伏模塊示意圖。
具體實(shí)施例方式下述將更詳細(xì)討論本發(fā)明的實(shí)施方式。然而，此實(shí)施方式可為各種發(fā)明概念的應(yīng)用，可被具體實(shí)行在各種不同特定的范圍內(nèi)。特定的實(shí)施方式是僅以說明為目的，且不受限于所公開的范圍。除非在內(nèi)容中特別提及，否則單數(shù)可包含復(fù)數(shù)個(gè)(如“一”可意指一個(gè)、至少一個(gè)或多個(gè))。本文中所使用的“約”用以修飾任何可些微變化的數(shù)量，但這種些微變化并不會(huì)改變其本質(zhì)。對(duì)于界定的上下限范圍，些微高于或低于的數(shù)值變化，其可用以達(dá)到與界定的上下限范圍內(nèi)相同的結(jié)果。公開的范圍為連續(xù)的范圍，其包含上下限之間的每一數(shù)值。用于戶外的光伏模塊的操作壽命最好在20年以上。為此，通常使用光伏模塊的背板中的耐候?qū)觼肀Ｗo(hù)光伏模塊不受到紫外線暴露、濕氣凝結(jié)、空氣或氧氣滲入等天候因素影響。用于耐候?qū)拥闹鲗?dǎo)材料之一為含氟聚合物，例如TEDLAR(由杜邦公司制造的聚氟乙烯樹脂的商品名)。然而，正如在背景技術(shù)敘述中的討論，這樣的含氟聚合物相當(dāng)昂貴。在尋找耐候?qū)拥奶娲牧蠒r(shí)，本發(fā)明人注意到了浙青材料。浙青是由精煉原油而得，一般包含有油及焦油的物質(zhì)。浙青是世界上最廣泛應(yīng)用的粘合劑且用以鋪路。此外，浙青也可用來鋪設(shè)屋頂磁磚。背板的結(jié)構(gòu)本發(fā)明的一個(gè)方面是將浙青材料應(yīng)用于光伏模塊中，以代替作為耐候?qū)拥膫鹘y(tǒng)含氟聚合物層。在本發(fā)明的此方面中，浙青材料除了可作為耐候?qū)又?，也可作為粘著劑。因此，可減少背板的制造時(shí)間與成本。為了本發(fā)明的目的，用詞“浙青材料”意指為含有浙青的材料。并且，在說明書中自始至終的用詞“浙青材料(bituminous material) ”與“浙青(bitumen) ”，可以用用詞“浙青(asphalt)”來替代，且實(shí)質(zhì)上意指為石油浙青(petroleum asphalt) 0依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，背板具有疊在一起的多層材料層。參照?qǐng)D1，為依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的背板100，其包含有介電層105、粘著層110、阻隔層115與耐候?qū)?20。粘著層110設(shè)置在介電層105與阻隔層115之間，且由此使阻隔層115的一表面與介電層105 結(jié)合。耐候?qū)?20含有浙青材料，且設(shè)置在阻隔層115的另一表面(即相反于結(jié)合介電層 105的另一表面)上。依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，介電層105為任何可作為電絕緣體的材料，較佳為聚合物介電層。一例示的聚合物介電層為聚酯樹脂。聚酯樹脂包含但不限制于聚對(duì)苯二甲酸二乙酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚鄰苯二甲酸乙二酯或苯乙烯-聚酯共聚物。聚酯樹脂介電層可選擇性地為定向聚酯樹脂薄膜，如雙向拉伸聚酯樹脂薄膜。其它用以作為聚合物介電層的例示聚合物可包含有聚碳酸酯、環(huán)聚烯烴、聚酰胺、聚氨酯、丙烯酸、聚丙烯酸酯或茂金屬催化物等。依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，粘著層110可包含任何適合粘合阻障層115與介電層105 的材料。其材料包含，但不限制于氨基硅烷(amino-functional silanes)、縮水甘油醚硅烷 (glycidoxy-functional silanes)、聚丙j；希月安(poly (ally amines))禾口聚乙j；希月安)。在此使用的阻隔層115可作為濕氣和/或氧氣的阻隔層。舉例來說，阻隔層可為金屬箔?；蛘?，阻隔層可為金屬氧化物，又或者阻隔層可為聚合物層。金屬箔例如可為鐵、銅、鋁或其合金。且金屬箔可選擇性地鍍鋅以擁有更好的抗腐蝕性?；蛘撸饘俨谋砻婵蛇x擇性地使用鉻酸鹽或磷酸鹽來做表面處理，以預(yù)防金屬箔被溶解或腐蝕。金屬箔也可選擇性地先以聚合物材料來作處理，聚合物例如可為乙烯丙烯酸共聚物或乙烯馬來酸酐共聚物，以改善對(duì)于其它聚合物材料的粘著性。金屬氧化物層可為氧化鋁或氧化硅，用以預(yù)防濕氣或水氣滲入，因此在本發(fā)明中可用以作為阻隔層115?？捎糜谛纬勺韪魧?15的例示聚合物可包含但不限制于聚對(duì)二甲苯基 (parylene)、聚酰亞胺、聚丙烯酰胺、環(huán)氧樹脂、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚氯亞乙烯 (poly (vinylidene chloride))、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)或
丙烯腈。依據(jù)本發(fā)明的原理與精神下，用以作為耐候?qū)?20的浙青材料可為非改質(zhì)浙青組合物或改質(zhì)浙青組合物。在此使用的用詞“非改質(zhì)浙青組合物”意指普通浙青，也就是沒有使用改質(zhì)劑來化學(xué)或物理改質(zhì)的浙青。然而，用詞“改質(zhì)浙青組合物”意指有結(jié)合改質(zhì)劑的浙青材料，以改善普通浙青的伸長(zhǎng)性、彈性、感溫性與粘著性。公知的一種改質(zhì)劑為熱塑性彈性體或熱塑性橡膠。這些改質(zhì)劑包含但不限制于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIS)或苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBQ。這些改質(zhì)劑可簡(jiǎn)易地混合入浙青。本發(fā)明可使用的其它種類改質(zhì)劑為聚氨酯，以賦予浙青材料需求的特性。其它改質(zhì)劑包含但不限制于乙烯乙酸乙烯酯、聚乙烯甲苯、聚丙烯-乙烯共聚物、 聚乙烯、聚氧乙烯(polyoxyethylene)、無規(guī)聚丙烯(atactic polypropylene)、同排聚丙烯 (isotactic polypropylene)、熱塑性聚烯烴、非晶形聚α烯烴或聚氯丁二烯。一般來說，在改質(zhì)浙青組合物中，浙青仍為主要成分。在實(shí)施例中，改質(zhì)浙青組合物可包含約20-99wt%的浙青，較佳約為40-95wt%，更佳約為60_90wt%。具體來說，改質(zhì)浙青組合物可包含約20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、 32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、 57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98 或浙青。在此使用的耐候?qū)?20除了浙青材料之外，還可選擇性地包含顏料，以改善具有背板100的光伏模塊的美觀度。且顏料可提供耐候?qū)痈玫姆瓷湫砸蕴嵘夥K的轉(zhuǎn)換效率。在本發(fā)明中使用的顏料可包含但不限制于二氧化鈦、碳酸鈣、三氫化鋁、硼酸鹽化合物或其混合物。舉例來說，二氧化鈦可讓耐候?qū)?20呈現(xiàn)白色。涂層可以有多種顏色的變化以讓建筑物具有美觀的外觀。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，耐候?qū)?20的厚度至少為10-2000 μ m。舉例來說，耐候?qū)?120的厚度可約為10-1000 μ m,較佳約為25-500 μ m,更佳約為25-100 μ m。具體來說，耐候?qū)?20 的厚度可約為 10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、 70、75、80、85、90、95、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、 800、850、900、950、1000、1050、1100、1150、1200、1250、1300、1350、1400、1450、1500、1550、 1600、1650、1700、1750、1800、1850、1900、1950 或 2000 μ m。光伏模塊另一方面，依據(jù)上述本發(fā)明的方面與實(shí)施方式，提供一種含有背板的光伏模塊。舉例來說，背板可為圖1中的背板。參照?qǐng)D2，為依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光伏模塊200，可依序包含下列至少四層結(jié)構(gòu)，由上至下依序?yàn)榍鞍?05、光伏電池堆疊膜210、密封板215與背板220。前板205是接觸光的第一層，由光可穿透材料所構(gòu)成。密封板215是用以在太陽能層中密封光伏電池。密封板可分別由至少一聚合物所構(gòu)成，例如酸共聚物、乙烯(甲基)丙烯酸共聚物、離聚物、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、吸音聚乙烯醇縮乙醛、吸音聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、熱塑性聚氨酯(TPU)、聚氯乙烯(PVC)、茂金屬催化線性低密度聚乙烯、聚烯烴彈性嵌段彈性體、乙烯丙烯酸酯共聚物(例如聚乙烯共聚甲基丙烯酸酯和聚乙烯共聚丁基丙烯酸酯、聚硅氧彈性體(silicone elastomer)、環(huán)氧樹脂或其混合物。光伏電池堆疊膜210可包含一或多個(gè)電性相互連接的光伏電池。在本發(fā)明的范圍中，光伏電池意指包含任何可將光轉(zhuǎn)換為電能的物品。一般來說，光伏電池可被歸類為結(jié)晶硅光伏電池與薄膜光伏電池。在結(jié)晶硅光伏電池中使用的光伏打材料可以是單晶硅、多晶硅或微晶硅。薄膜光伏電池是在基板上沉積一或多薄層的光伏材料所制成。許多不同的光伏材料是以不同的沉積方法沉積在不同的基板上。依據(jù)所使用的光伏材料，薄膜光伏電池通常被歸類為非晶硅與其它薄膜硅、硒化銅銦、碲化鎘、染料敏化的光伏電池與其它的有機(jī)光伏電池。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用于光伏模塊的背板220的耐候?qū)又泻懈馁|(zhì)浙青組合物。此外，這樣的耐候?qū)雍穸燃s為25-100 μ m。背板的制造方法另一方面，本發(fā)明提出制造光伏模塊的背板的制造方法。依據(jù)此方法，浙青材料 (而非含氟聚合物)用以作耐候?qū)印Ｒ罁?jù)本發(fā)明一實(shí)施例，此方法包含下列步驟提供一聚酯樹脂介電層，在聚酯樹脂介電層上鋪設(shè)粘著層。在粘著層上鋪設(shè)金屬阻隔層，因此金屬阻隔層可與聚酯樹脂介電層結(jié)合。在金屬阻隔層上鋪設(shè)浙青層。因此，可得到光伏模塊的疊層背板。聚酯樹脂介電層可為任一上述介電層105的聚酯樹脂介電層。具體來說，聚酯樹脂介電層可為聚對(duì)苯二甲酸二乙酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚鄰苯二甲酸乙二酯或苯乙烯-聚酯樹脂共聚物。聚酯樹脂介電層可選擇性地為定向聚酯樹脂薄膜，如雙向拉伸聚酯樹脂薄膜。同樣地，粘著層的材料可為任一上述粘著層110。金屬阻隔層可為金屬箔，例如可為鐵、銅、鋁或其合金。在一個(gè)可選擇的實(shí)施例中， 此工藝還可包含金屬阻隔層的鍍鋅步驟。在另一可選擇的實(shí)施例中，此工藝還可包含表面處理，其中金屬阻隔層的表面以鉻酸鹽或磷酸鹽來處理。在另一可選擇的實(shí)施例中，此工藝還可包含涂底步驟，其中金屬阻隔層的表面先涂布聚合物材料例如可為乙烯丙烯酸共聚物或乙烯馬來酸酐共聚物，以改善對(duì)于其它聚合物材料的粘著性，例如對(duì)于粘著層和/或浙青層。依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在此使用的浙青層可為非改質(zhì)浙青組合物或改質(zhì)浙青組合物。改質(zhì)浙青組合物可包含含量約為20-99Wt%的浙青，與至少一含量約為l-80Wt% 的改質(zhì)劑。此改質(zhì)劑可為任一上述改質(zhì)劑。在實(shí)施例中，浙青層的厚度可約為25-100 μ m。舉例來說，浙青層的厚度可約為 25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95 或 100 μ m。依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，浙青層可適用于膜、板、分散或熔融的形式。應(yīng)當(dāng)注意的是，在自然界中，浙青層中的浙青材料是熱塑性的，因此在較佳實(shí)施例中，浙青層可直接鋪設(shè)粘合在金屬阻隔層上，而不需要使用額外的粘著劑。因此，可降低制造時(shí)間與成本。雖然本發(fā)明已以實(shí)施方式公開如上，并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員， 在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作各種更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求為準(zhǔn)。上述的說明、實(shí)施例和數(shù)據(jù)提供一完整的結(jié)構(gòu)與本發(fā)明的例示實(shí)施例使用的發(fā)明說明。雖然本發(fā)明的實(shí)施例公開如上，然而各種改變、取代或交替方式，皆不偏離本實(shí)施方式的精神與范圍。
權(quán)利要求
1.一種光伏模塊的背板，包括 介電層；在該介電層上的粘著層； 在該粘著層上的阻隔層；以及在該阻隔層上的耐候?qū)?，其中該耐候?qū)影徽闱嗖牧稀?br> 2.如權(quán)利要求1所述的背板，其中該介電層為一聚酯樹脂介電層，其選自由聚對(duì)苯二甲酸乙二酯，聚對(duì)苯二甲酸丁二酯，聚鄰苯二甲酸乙二酯及苯乙烯-聚酯樹脂共聚物所組成的族群。
3.如權(quán)利要求1所述的背板，其中該阻隔層為一金屬箔或一聚合物層，該金屬箔選自由鋼、銅、鋁及合金所組成的族群，該聚合物層系選自由聚對(duì)二甲苯基、聚酰亞胺、聚丙烯酰胺、環(huán)氧樹脂、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚氯亞乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯及丙烯腈所組成的族群。
4.如權(quán)利要求1所述的背板，其中該浙青材料為一改質(zhì)浙青組合物，包含一浙青及一改質(zhì)劑，其中該改質(zhì)浙青組合物包含約20-99wt %的該浙青，其中該改質(zhì)劑選自由乙烯乙酸乙烯酯、聚乙烯甲苯、聚丙烯-乙烯共聚物、聚乙烯、聚氧乙烯、聚氨酯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、無規(guī)聚丙烯、同排聚丙烯、熱塑性聚烯烴、非晶形聚α烯烴及聚氯丁二烯所組成的族群。
5.如權(quán)利要求1所述的背板，其中該耐候?qū)拥暮穸葹?0-2000μ m。
6.一光伏模塊，包含一背板，其中該背板包含 一介電層；在該介電層上的粘著層；在該粘著層上的阻隔層；以及在該阻隔層上的耐候?qū)樱撃秃驅(qū)影徽闱嗖牧稀?br> 7.如權(quán)利要求6所述的光伏模塊，由上至下還包括 前板；光伏電池堆疊膜，包含一光伏電池；以及鄰近該背板的密封板。
8.如權(quán)利要求6所述的光伏模塊，其中該浙青材料為一改質(zhì)浙青組合物，以及該耐候?qū)拥暮穸葹?0-2000 μ m。
9.一種背板或光伏模塊的制造方法，包含步驟 提供一聚酯樹脂介電層；在該聚酯樹脂介電層上鋪設(shè)一粘著層；在該粘著層上鋪設(shè)一金屬阻隔層，以使該金屬阻隔層結(jié)合在該聚酯樹脂介電層上；以及在該金屬阻隔層上鋪設(shè)一浙青層。
10.如權(quán)利要求9所述的制造方法，其中該浙青層包含約20-99wt%的浙青以及約 I-SOwt %的改質(zhì)劑，該浙青層的厚度約為25-100 μ m，且該浙青層適用于膜、板、分散或熔融的形式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于光伏模塊的背板及其制造方法。背板包含有介電層、設(shè)置于介電層上的粘著層、設(shè)置于粘著層上的阻隔層以及設(shè)置于阻隔層上的耐候?qū)?。而耐候?qū)雍袨r青材料。背板的制造方法包含有下列步驟提供聚酯樹脂介電層、在聚酯樹脂介電層上鋪設(shè)粘著層、在粘著層上鋪設(shè)金屬阻隔層，以使金屬阻隔層結(jié)合在聚酯樹脂介電層上，以及在金屬阻隔層上鋪設(shè)瀝青層。
文檔編號(hào)H01L31/048GK102248720SQ201110126370
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者鄭有生 申請(qǐng)人:杜邦太陽能有限公司