[发明专利]一种太阳能电池背板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池背板。

技术背景

煤炭、石油等传统能源仍然是当今社会的主要能源。然而，随着常规能源一天天的消耗以及由此带来的全球污染与气候问题，人们将目光都投向了可再生能源，并希望可再生能源能够改变人类目前的能源结构，以维持人类的可持续发展。在这之中，太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。目前人类利用太阳能的方式主要有：光转热、光转热再转电、光直接转电(即光伏发电)。其中光伏发电以其清洁性、安全性的特点备受青睐，近年来得到了长足的发展。各国政府都高度重视这一技术的发展，并纷纷启用补贴政策来支持太阳能光伏产业的研究、使用与推广。最近几年全球太阳能光伏装机量与产量都以40％左右的速度增长。在该领域内，我国后来居上，2009年已经成为全球最大的太阳能电池组件的生产国，并在长三角、环渤海、珠三角、中西部等地区形成了各具特色的太阳能产业集群。

在目前的各种太阳能电池中，晶体硅太阳能电池的技术最为成熟，因而应用最为广泛。晶体硅太阳能电池组件是一个多层结构，是由透光层、胶层、电池片、胶层、背板依次层压封装而成。其中，透光层一般采用玻璃，胶层通常采用EVA胶膜。背板通常是一种多层复合材料，以最常用的TPT背板为例，它是由聚氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氟乙烯三层独立的薄膜通过胶水的粘结热压成型的。太阳能电池背板的主要作用是用来提高太阳能电池板的整体机械强度，保护晶体硅片，防止水汽渗透到密封层中影响电池片的使用寿命。由于太阳能电池要达到二十五年的使用寿命，因此，背板必须在这么长的时间内要具备抵抗阳光、雨水、风吹、击打以及温湿度变化等任何外界因素带来的破坏作用，并保护好电池中的硅片。具体对于性能来讲，背板必须具有极高的绝缘、耐老化、抗紫外、水汽阻隔等性能以及较好的尺寸稳定性能、足够的机械强度等等。作为一个关系到太阳能电池组件安全的部件，背板在光伏产业中扮演着越来越重要的角色。

以目前市场上常用的TPT(Tedlar/PET/Tedlar)背板为例，该背板最外层采用Tedlar膜(PVF，聚氟乙稀)，保证了背板具有良好的耐老化、抗紫外性能，中间采用PET(聚对苯甲酸乙二醇)薄膜，保证了背板具有良好的绝缘及水汽阻隔性能。公开号为CN201841726U的发明便是这样的结构，各层分别为：聚氟乙烯薄膜、胶层、聚对苯二甲酸乙二醇薄膜、胶层、聚氟乙烯薄膜。此外，可以用其他含氟薄膜代替Tedlar薄膜与PET薄膜复合，压合成背板。例如公开号为CN201387885的发明公开的一种五层结构：上下表面为PVDF材料层，中间层为PET薄膜层，以上三层之间用胶水层粘结。由于PVF及其它含氟薄膜的价格昂贵且产量有限，目前一些太阳能组件开始采用涂料性背板，即采用氟树脂涂覆在PET薄膜上，形成含氟涂层，以此取代含氟薄膜，从而大大降低了成本。如国内公开号为CN201199525的专利公开了一种七层结构：包括依次复合在一起的氟硅氧烷化成膜层、氟基膜层、氟硅氧烷化成膜层、基层、氟硅氧烷化成膜层、氟基膜层和氟硅氧烷化成膜层。公开号为CN201199524的专利公开了一种五层结构：依次为氟硅氧烷化成膜层、基层、氟硅氧烷化成膜层、氟基膜层和氟硅氧烷化成膜层。其中基层为PET或PE。公开号为CN201527978U的专利公开了一种三层结构：氟树脂薄膜层、PET聚酯膜层、氟树脂薄膜层。这种背板大大降低了成本。

由于目前PVF、PVDF等含氟薄膜的产品都被国外企业垄断，并且价格较高，因此开发氟树脂薄膜类型的背板对我国太阳能产业的发展具有重要的意义。由于氟树脂薄膜能够大大降低成本，并且可以做得很薄，研究发现，当采用多层氟树脂薄膜做成背板时，能够在保障低成本的同时，大大提高背板的水汽阻隔性与耐候性。

另一方面，无论是目前TPT类型的背板还是氟树脂薄膜类型的背板，其基层大多采用PET薄膜。由于PET刚性较低、弹性模量一般在2-2.5GPa，而晶体硅电池片的模量一般在100GPa左右，二者相差巨大、匹配性较差，因而在组件层压的过程中容易产生气泡等缺陷，进而影响到太阳能电池组件封装工艺的良率、影响了生产成本。如果能够采用一种弹性模量与硅更接近的材料作为背板的基材，则能够减少层压过程的缺陷、提高良率、降低成本。