[发明专利]底片和包含其的光伏组件

说明书

本发明涉及具有包括的氧和CO2阻挡层的基于填料、尤其玻璃纤维、强化FPP的底片，并且其中FPP层通过添加特定热稳定剂而具有优良长期热稳定性、优良尺寸稳定性和柔软性，即便当使用电绝缘PV组件内层和产生腐蚀性副产物的包封物时，通过在PV电池上降低的机械应力和/或在互连带上降低的机械应力和/或降低的腐蚀中至少一者而导致改善的PV组件耐久性。

发明背景

通常，底片为多层片材并且以若干步骤产生。首先，通过挤出产生膜，并且随后这种膜借助于粘合剂层合而产生底片。例子为所谓TPT底片，其实际上为粘贴在中央PET膜的两侧上的两个Tedlar膜的组装件。PET膜带来介电性并且Tedlar膜带来风化保护。这种底片十分硬(E模数为3500MPa)，但具有在20℃下通常小于40 10^-6/K的低线性热膨胀系数(CLTE)。

当PV组件(玻璃/包封物/互连的结晶PV电池/包封物/底片)受到垂直负载如风和雪负载时，刚性底片增加PV组件内PV电池失效的概率。这涉及应力通过包封物膜转移到电池。虽然更硬的底片降低局部最大应力，但应力面积增加，意味着引发失效的缺陷的更高概率。

在热循环期间，包封物膜迫使PV电池遵循玻璃和底片的膨胀/收缩。电池之间的间隙在温度上升时增大并在温度下降时减小。这在热循环期间导致PV电池之间互连带的机械疲劳。当底片变得更软并且线性热膨胀系数降低时，疲劳(和电池之间间隙的移动的幅度)减小。

更成本有效的是通过共挤出(单步骤工艺)或共挤出/共层合产生底片，其中主层基于成本有效介电原材料如(柔性)聚丙烯。出于成本原因，单步骤工艺显然是优选的，意味着所有层(可能还有后包封物(一体化粘合性底片))在一个步骤中共挤出。相比通用聚丙烯，柔性聚丙烯对于增加PV组件耐久性为优选的。

为了确保在层合期间底片的机械完整性(避免(如)由于焊接缺陷所致穿孔或互连金属带的环)，但也限制交联剂和/或增粘剂和/或其他添加剂从包封膜可能迁移到底片中并且反之亦然，优选的是在底片中包括TPO不相容的、介电的、耐热层，其也充当阻挡层，如一层或多层聚酰胺层或PET层。

聚酰胺6就耐热性而言(避免穿孔风险等)极其成本有效，但介电性差(吸湿的)并且当通过如PP层如FPP层而免受湿气时仅可用作底片的部分。

聚酰胺6难以满足的其他要求为：潮湿条件下良好电绝缘稳定性，UV稳定性，抗冲击性等。一般而言，聚酰胺不适于长期外部使用，并且为保护聚酰胺免受环境影响，因此聚酰胺包括在底片内是优选的。

后包封物(也称为背包封物)整合至底片可通过共挤出和/或共挤出/层合来实现并且是经济的。当后包封物着色时，耐热层(PA等)在这种情况下更免于受到UV辐射的影响。

尤其当使用反应性EVA包封物(包含用于交联的过氧化物以及游离硅烷)时，聚酰胺6可在组件产生期间释放水蒸汽，导致水泡。与更稳定聚烯烃包封物(VLDPE基)而非EVA的组合是有利的。

作为底片的部分(如为保护聚酰胺层)，可以使用PP，但因为其脆性和刚度和高热膨胀系数导致PV组件中的内部应力/疲劳和电击的风险(冲击情况下的破裂)而并不优选。其他PP不能容易地通过填料如阻燃剂、玻璃纤维、煅烧高岭土等改性而不降低其冲击性质。

柔性聚丙烯(即，PP和橡胶的共混物)因此是优选的，因为更软、耐冲击并且因此导致PV组件内部更少的内部应力和电绝缘的更高可靠性，同时FPP层可容易与填料混合。

柔性聚丙烯的耐热性(耐热变形)相对较差，导致在组件层合期间较高的表面底片缺陷率(至少审美上)。

该问题通过将柔性聚丙烯树脂选择作为底片的层的聚合性组分而部分解决，所述柔性聚丙烯树脂在FPP层的层合温度下带来显著残余熔融热，优选在(230℃/2.16Kg)下具有高粘度(MFR<10g/10min。

还要求，底片在组件产生期间(通常在150℃下和在接近于1大气压的压力下的真空层合)具有良好尺寸稳定性并且在冷却期间诱发有限应力。聚丙烯和柔性聚丙烯膜或层具有在150℃下流动和起皱和在冷却期间收缩的趋势，导致在PV组件的边缘处的附着力缺陷。