[发明专利]包含氟化共聚物树脂层和乙烯三元共聚物层的多层结构

说明书

技术领域

本发明涉及包含具有氟化共聚物树脂的层和乙烯三元共聚物的层的多层膜结构以及制备该结构的方法。本发明还涉及制备包括多层膜的光伏组件的方法。

背景技术

光伏(PV)组件(也称为太阳能组件)被用于通过阳光产生电能，从而提供替代传统发电方法的更环保发电方法。此类组件基于能吸收光并将其转化为电能的多种半导体电池系统。这些系统通常按所用吸光材料分为两种类型，即块状或晶片型组件和薄膜组件。通常，各个电池以阵列形式电连接以形成组件，并且组件的阵列能在单次安装过程中被连接在一起以提供所需的电量。

当每个电池中的吸光半导体材料以及用于传送由电池产生的电能的电子组件被适当地保护而不受环境损害时，光伏组件能持续使用25年、30年、甚至40年或更多年，而性能不会显著下降。在典型的光伏组件构造中，太阳能电池层被置于两个包封层之间，这两个包封层又被置于前板层和背板层之间，从而提供耐候性、抗紫外线性、防潮层特性、低介电常数和高击穿电压。

含氟聚合物膜被认为是光伏组件中的重要组件，因为它们具有优异的强度、耐候性、抗紫外线性、防潮层特性、低介电常数和高击穿电压，并在晶片型组件和薄膜组件中均能发挥作用。例如，含氟聚合物膜(诸如乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)膜)可用作光伏组件的前板，取代了更为常见的玻璃层。将含氟聚合物膜用作前板时，相关的挑战包括需要提供阻隔性能与透明性的期望组合，以及提供对相邻包封层的良好粘附性。例如，较高的透明性将提高太阳能组件将阳光转化成电力的效率，但获得较高的透明性通常需要使用较薄的含氟聚合物膜，而这会降低强度、耐候性、抗紫外线性和防潮层特性。此外，较薄的膜的阻隔性能的降低会导致包封层更快地劣化，从而进一步降低组件的总体性能。由于ETFE对乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)(包封层的最常用材料，因为其低成本、高透明度、低模量、低初始粘度、低平衡水分含量并且耐热性良好)优异的粘附性，ETFE膜已成为制造光伏(PV)组件前板最广泛使用的含氟聚合材料。

EVA共聚物一直是有利的包封材料，因为它们具有低熔融温度的特征，这使得它们易于围绕太阳能电池组件流动并且密封太阳能电池组件。然而，EVA共聚物的低熔融温度特性通常迫使后续的聚合物交联，以提供所得光电池的合适热稳定性。

此外，将可交联的EVA用作包封材料并不可靠。例如，EVA中乙酸的释放会导致EVA包封材料的腐蚀和泛黄。另外，因为过氧化物往往复合在EVA包封材料中作为交联性反应的一部分，所以EVA包封材料的储存寿命将降低，并且过氧化物的分解会致使氧气析出，这可能导致气泡的形成。最后，必须在非常低的挤出温度下生产EVA片材，以防止过早的交联，也就是说，防止在层压形成太阳能电池组件之前交联。

因此，用于包封层、表现出更高的热尺寸稳定性而不交联的替代材料受人关注。