[发明专利]由聚烯烃制成的薄膜在光伏组件中的用途

说明书

发明领域

本发明的主题是包含选自乙烯均聚物和乙烯与另一种α-烯烃的共聚物的聚烯烃和第二聚烯烃的共混物的组合物的薄膜。本发明还涉及其在光伏组件中的用途。

本发明还涉及包含该组合物的薄膜的光伏组件。

本发明的另一主题是这种组件的制造方法和这种组件用于发电的用途。

与化石燃料排放的温室气体相关的全球变暖导致开发在其运行过程中不排出此类气体的替代性能量解决方案，例如光伏组件。光伏组件包含“光电池组”，这种电池组能将光能转化成电。

存在许多类型的光伏板结构。

传统光电池组显示在图1中；这种光电池组(10)包含多个电池(12)，一个电池包含通常基于经过处理以获得光电性质的硅的光伏传感器(14)，其与置于该光伏传感器(capteur photovolta?que)上方(上方集电极)和下方(下方集电极)的电子集电极(16)接触。一个电池的上方集电极(16)经由通常由金属合金构成的导电条(18)连接到另一电池(12)的下方集电极(16)上。所有这些电池(12)彼此串联和/或并联以形成光电池组(10)。在将光电池组(10)置于光源下方时，其输出可在电池组(10)末端(19)回收的连续电流。

参照图2，光伏组件(20)包含封在“封装材料(encapsulant)”中的图1的光电池组(10)，该“封装材料”由上部(22)和下部(23)构成。上方保护层(24)和在该组件背部的保护层(26)(以术语“背板”表示)分置于该封装电池的两面上。

封装材料(22)和(23)必须完美匹配光电池组(10)和保护层(24)和(26)之间存在的空间的形状以避免存在空气，这限制该光伏组件的输出功率。封装材料(22)和(23)还必须防止电池(12)与大气氧和水接触以限制其腐蚀。在电池组(10)和上方保护层(24)之间包括该封装材料的上部分(22)。在电池组(10)和背板(26)之间包括该封装材料的下部分(23)。

由通常由玻璃制成的上方保护层(24)提供光电池组(10)的对冲击和对湿度的保护。

背板(26)，例如基于含氟聚合物和基于聚对苯二甲酸乙二酯的多层膜有助于光伏组件(20)的对湿度的保护和有助于电池(12)的电绝缘以防止与外部环境的任何接触。

更最近，已经如例如申请WO 99/04971中所述开发了薄层光伏组件。这种类型的组件的可能的示意图显示在图3中。光伏板(21)的这种变型由半导体材料薄层构成，其构成保护板(24)上的光伏传感器(12)。在这种情况下，在传感器与上方保护层之间没有封装材料；该封装材料随之仅由下部(23)构成。背板(26)完成该光伏板的结构。

现有技术

为了形成光伏组件，各种层(光电池组、上方保护层、封装材料、背板)必须粘合到它们的各种界面上：否则，空气或水会渗入该组件内部，这降低该组件的输出功率和造成其过早老化。

一种可能的解决方案是在各种层之间使用粘合剂层或粘结剂层。可以例如提到申请WO 2004091901，其描述了光伏组件的背板结构，在其中在乙烯/乙酸乙烯酯(EVA)共聚物层和阻隔聚合物层之间包括基于聚酯或聚氨酯的粘合剂，以实现这两个层之间的粘合。

另一解决方案是使用封装材料，其一些实例描述在本说明书的现有技术状况的剩余部分中，这种封装材料必须具有与上方保护层、背板和光电池的粘合性。

在太阳辐射存在下，在光伏组件内发热并可能达到70℃(或更高)的温度。因此必须在这些温度下保持粘合剂、粘结剂或封装材料的热机械性质，特别是蠕变强度以使该组件不变形。在封装材料的情况下，蠕变强度是更特别重要的：这是因为，在蠕变的情况下，电池可能与空气和/或上方和/或下方保护层接触，这导致光伏组件的输出功率降低，甚至使光电池组和光伏组件损坏。

该封装材料必须在光伏板制造后具有粘合能力以防止各种层的层离，在使用光伏板的温度下具有良好蠕变强度，表现出良好电阻率，以避免任何短路，并具有良好的耐光性。此外，为了不降低光伏组件的输出功率，封装材料的上部分必须能使太阳辐射的光波透射到电池，也就是其是透明的。但是，封装材料的下部分可以不是透明的。

关于在光伏组件中的封装材料，例如申请JP19870174967中所述的乙烯/乙酸乙烯酯(EVA)共聚物的使用目前构成最普遍的解决方案。EVA具有良好透明度。但是，其在太阳辐射和温度的影响下分解；随后观察到腐蚀光电池的乙酸的释放。此外，也观察到封装材料的经时老化，这特别表现为显著的黄化，以致光伏组件的输出功率降低。