[发明专利]具有聚偏氟乙烯表面的光伏模块

说明书

发明领域

本发明涉及用于捕获和利用太阳辐射的光伏模块，该光伏模块具有作 为透明釉(glazing)的被聚偏氟乙烯薄层覆盖的热塑性结构组件。聚偏氟乙烯 层暴露于环境中，提供具有耐化学性和不沾粘污物的表面。该结构可在聚 偏氟乙烯层和结构热塑性材料之间含有粘结层(tie layer)以促进粘合。

发明背景

在户外使用的光伏模块由于污物在主表面上的累积而造成性能随时间 下降。对于在高速公路旁的太阳能电池板，这一问题尤其严重，在这种情 况下污物、汽车排放的烟灰和轮胎的石墨/橡胶颗粒的混合物产生的污垢迅 速累积。在雨量较少的地区该问题更为严重。光伏模块往往比典型的直立 标牌更容易产生该问题，这是因为光伏模块通常是向水平方向倾斜的，以 最大程度地暴露于太阳光辐射。光伏模块表面的结垢会降低到达光伏模块 的辐射的量，可能导致对为标牌提供能量的电池进行充电的性能下降，甚 至无法充电。当使用太阳能收集器对警示牌或信息牌供电的时候，这种无 法充分对电池充电的问题可能导致安全隐患。为了使太阳能电池板恢复最 佳性能，必须清洗太阳能电池板。清洗必需以一星期一次的频率经常进行。 但是，这样频繁的清洗可能导致长期性能的下降，因为在清洗过程中面板 可能被刮擦和损坏。

虽然有时使用玻璃作为釉层覆盖在太阳能收集器上，但是经常使用的 是热塑性材料，这是因为这种材料具有更高的抗冲性和更低的重量。

已经知道聚偏氟乙烯(PVDF)具有高耐化学性，是相对惰性的，并且 具有极低的表面能，几乎没有什么能够粘在该材料上。低表面能意味着 PVDF材料很容易摆脱污物和污垢。

如US 7,037,966中所述，含有含氟聚合物和有机硅酸盐的不沾粘污物 的表面涂层已经显示提供容易摆脱污物的亲水性表面。

现在提出解决具有热塑性釉的太阳能收集器上污垢累积的问题的方 法，包括向暴露的热塑性釉表面施加薄PVDF涂层。

发明概述

本发明涉及一种光伏模块，该光伏模块包括透明釉材料，该材料包括 硬质热塑性负载层；直接或间接地连接于所述硬质热塑性层的暴露于环境 的聚偏氟乙烯(PVDF)外层。该光伏模块的釉材料可以在PVDF层和硬质热 塑性材料之间引入粘结或粘合层。

发明详述

本发明涉及具有透明热塑性釉的太阳能收集器，该釉材料在其表面上 具有薄的聚偏氟乙烯涂层。

文中所用的“光伏模块”指密封在环境保护的叠层中的光电池电路的 结构。光伏模块可以组合形成光伏板，其是预先布线、现场安装的装置。 光伏阵列是由任何数目的PV模块和板组成的整个发电装置。

PVDF层

太阳能收集器的最外层表面是聚偏氟乙烯(PVDF)薄层。如果作为膜或 挤出层施加，则该层的厚度为3-100微米，优选为15-50微米。通过涂布形 成的PVDF层可以为3-20微米。

本发明的PVDF层可以是通过偏氟乙烯(VDF)聚合制得的均聚物，以及 偏氟乙烯的共聚物、三元共聚物和更高级聚合物，其中偏氟乙烯单元在聚 合物的所有单体单元的总重量中占70重量％以上，更优选占75重量％以 上。偏氟乙烯的共聚物、三元共聚物和更高级聚合物可以通过使偏氟乙烯 与一种或多种选自下组的单体反应制得：氟乙烯，三氟乙烯，四氟乙烯， 一种或多种部分或完全氟化的α-烯烃，诸如3，3，3-三氟-1-丙烯，1，2，3，3，3- 五氟丙烯，3，3，3，4，4-五氟-1-丁烯和六氟丙烯，部分氟化的烯烃六氟异丁烯， 全氟化的乙烯基醚，诸如全氟甲基乙烯基醚，全氟乙基乙烯基醚，全氟正 丙基乙烯基醚和全氟-2-丙氧基丙基乙烯基醚，氟化的间二氧杂环戊烯，诸 如全氟(1，3-二氧杂环戊烯)和全氟(2，2-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯)、烯丙基类 (allylic)，部分氟化的烯丙基类或氟化烯丙基类单体，诸如2-羟乙基烯丙基 醚或3-烯丙氧基丙二醇，以及乙烯或丙烯。优选的是与氟乙烯、三氟乙烯、 四氟乙烯(TFE)和六氟丙烯(HFP)形成的共聚物或三元共聚物。

特别优选的共聚物包含约71-99重量％的VDF以及对应的约1-29％的 TFE；约71-99重量％的VDF以及对应的约1-29％的HFP(如美国专利第 3,178,399号中揭示的)；和约71-99重量％的VDF以及对应的约1-29重量 ％的三氟乙烯。