[发明专利]光伏组件的背板以及维修该背板的方法

说明书

发明背景

技术领域

本发明涉及光伏组件。更具体地，本发明涉及保护性背板。

相关技术描述

光伏组件所使用的太阳能是石油的最有希望的替代能源之一，而 在本世纪，石油正被耗尽。然而，生产和安装光伏组件的过程仍然是 昂贵的。典型的光伏组件由玻璃或挠性的透明前部板、太阳能电池、 密封剂、保护性背板、覆盖组件边缘的保护性密封以及覆盖密封的铝 制边框组成。如图1所示，前部板10、背板20以及密封剂30和30’ 被设计为保护电池阵列40不受气候因素、湿度、机械载荷和冲击的影 响。而且，这些部件提供了用于人员安全和漏电的电气隔离。保护性 背板20旨在提高光伏组件的使用寿命和效率，从而降低光伏电流的单 位功率成本。为了实现高度的光透射，前部板10和密封剂30和30’ 必须是透明的，但是为了获得美观背板必须是高度不透明的，并且出 于功能性目的背板必须具有高反射性。出于很多原因，期望太阳能电 池组件轻薄，这些原因包括尤其用于建筑(与建筑物一体的光伏(PV)) 和太空应用的重量降低，以及军事应用(结合在士兵的装备等中)。另 外，轻薄组件有助于降低成本。所使用的材料量的降低还使这种技术 更加“绿色”，从而节约了更多的自然资源。

制造轻薄太阳能电池的当前手段是结合轻薄背板。然而，背部覆 盖材料还必须具有一定的抗潮湿性以防止湿气和水渗入，湿气和水的 渗入可能引起诸如光伏元件、导线和电极的被覆盖的部件生锈以及太 阳能电池损坏。另外，背板应当提供电气隔离、机械保护、一定的紫 外线(UV)稳定性、对密封剂的附着性以及连接输出线的能力。

目前使用的保护性背板通常是叠层制品。图2提供了典型的叠层 背板20的图示。叠层由作为关键部件的最常见为的聚氟乙烯 膜层22、聚酯(PET)膜层24以及乙烯-醋酸乙烯(EVA)共聚物膜 层26组成。EVA层26与组件中的密封剂层30粘合并用作介电层， 而且EVA层26具有良好的湿气阻隔特性。该EVA的尺寸是稳定的。 白色EVA使功率显著提高。聚酯层24非常坚固，具有优异的介电性， 尺寸稳定，并且也具有良好的湿气阻隔特性。聚氟乙烯层22用作非常 耐候的层。

这些膜层即便已满足了所需测试中和实际使用过程中的性能标 准，但是仍然具有某些局限，如成本高以及获得膜层受到限制。 诸如PVFECTFE和其它含氟聚合物的现有技 术的材料的另一缺点是，无法在环境温度或适度升高的温度下对这样 的材料进行加工。例如，使用高沸溶剂(通常，对定向使用二 甲基乙酰铵，对SP使用碳酸丙烯酯)通过铸造工艺由扩散制 成PVF膜层。二甲基乙酰铵的沸点是164-166℃，而碳酸丙烯酯的沸 点是200℃。必须在160℃以及90％或更高的溶剂含量下进行扩散。 由于PVF树脂的热不稳定性，不能接受更高的温度：PVF树脂的熔融 和分解温度太接近以至于PVF能够在烘焙过程中分解。因此，在 膜层中一直存在残留溶剂。DuPont报告在所有的定向PVF膜层中存在0.05wt％至1.0wt％的二甲基乙酰胺(DMAC)残留 量。

或者，ECTFE膜层在350℃-375℃下通过熔融挤出工艺 制成。因此，ECTFE膜层不能容易地与颜料、粘土等混合， 而且这种膜层还昂贵。

第5,741,370号美国专利提出，能够通过将热塑性烯烃用作背片材 料来降低制造和组件安装成本，所述热塑性烯烃包括两种不同的离聚 物的组合，例如钠离聚物与锌离聚物的组合，并且该组合被描述为产 生协同作用，所述协同作用将背板材料的水蒸气阻隔特性提高至任意 单个离聚物组分的阻隔特性之上。该专利还公开了具有双离聚物背片 的离聚物密封剂的使用。

然而，美国国家可再生能源实验室(NREL)报告，离聚物树脂包 含游离和结合的甲基丙烯酸，其需要在熔融加工过程中使用不锈钢工 具，从而增加了制造成本。Solarex光伏组件制造技术年度分包合同报 告中的PVMaT改进(PVMaT Improvements in the Solarex Photovoltaic Module Manufacturing Technology Annual Subcontract Report)，1998年 5月5日-1999年4月30日，国家可再生能源实验室，2000年1月· NREL/SR-520-27643。

发明内容