[发明专利]基于卤化聚合物的多层结构体作为光伏模块的保护性板的用途

说明书

技术领域

本发明涉及多层结构体在光伏模块(组件)的保护性前板(正面片材， frontsheet)和/或背板(背面片材，backsheet)中的用途，所述多层结构体包括用 至少一个两层堆叠体覆盖的基于卤化聚合物的基底，所述两层分别为SiO₂和SiO_xN_yH_z层。本发明还涉及在其保护性前板和/或背板中包括上述多层结 构体的光伏模块。

背景技术

与由化石燃料放出的温室气体有关的全球变暖已经导致开发在其运行 期间不放出这样的气体的替代能源解决方案例如光伏模块。后者可有效地用 于在太阳能园区或太阳能电站中或者从许多小的特定生产者(发电机， producer)产生连接至电路的电力，以向居所供电或者向可有时或者永久无法 连接到电路的设备例如便携式电话、票机、公共汽车候车亭、用于在孤立场 所中照明的器具或设备等供电。

光伏模块或太阳能面板为这样的发电机：其使得可将其接收的太阳能的 一部分转化为直流电；其由基于半导体材料例如硅的光伏电池的集合构成， 所述电池彼此电连接并且通过粘合性密封材料保护，所述粘合性密封材料通 常基于乙烯/乙酸乙烯酯(EVA)共聚物。上部保护性板(或前板)和在模块背面 处的保护性板(或背板)是对着(against)密封物的各面安置的。模块的这些保护 性前板和背板又可由相同或不同材料的一个或多个层构成。取决于要保护的 光伏电池的技术和模块所期望的特性，前板和背板应呈现特定性质。因此， 例如，目前使用最广泛的面板包括基于单晶或多晶硅、通过EVA密封和通 过作为前板的玻璃板和作为背板的多层结构体保护的电池，所述多层结构体 包括在基于氟化聚合物例如聚(氟乙烯)(PVF)或聚(偏氟乙烯)(PVDF)的两个 层之间的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)。在该构造中，尽管由于玻璃(具有 典型地3mm厚度)是模块重量的主要贡献者而存在相当大重量的缺点，玻璃 前板提供良好的防冲击、良好的透明性和优异的防潮。玻璃还提供良好的抗 老化性。在该构造中，背板的作用也是保护电池免受水分影响(即使保护水 平远低于玻璃所提供的)，以及保证电池的电绝缘，阻挡UV射线和呈现良好 的机械强度(特别是对于撕裂而言)，同时容许模块在其寿命(其在许多情况下 应超过20年)期间经受住老化。理解，这些保护性前板和背板的性质和设计 因此在光伏模块的长寿中起到重要作用。

为了克服具有玻璃前板的模块缺乏轻巧、实际上甚至缺乏柔性的缺点， 本领域技术人员已经考虑将其用必须提供最大限度的令人满意的性质(特别 是在透明性、抗老化性和对于气体、特别是对于氧气和对于水蒸气的不渗透 性方面)的聚合物膜代替。然而，已知，聚合物膜提供至多为平庸的对气体 的保护。

已经通过如下改善光伏模块的气密性：在其由聚合物制成的保护性前板 上沉积致密无机材料的薄层。因此，文献US 2010/0258162公开了包括如下 的柔性的光伏模块前保护层：由卤化聚合物例如PVDF(聚偏氟乙烯)制成的 透明基底，其任选地在外侧上覆盖有用于增强其阻隔性质的SiO_x层。已知， 可通过例如如下的方法沉积SiO_x层：化学气相沉积、反应溅射或热蒸发。然 而，该类型的无机沉积物产生机械应力，所述机械应力特别地与该无机层和 该聚合物之间在机械行为和热行为方面的差异、特别是与在弹性模量方面、 在可变形性方面和在热膨胀系数方面的差异有关。这些应力引起对所沉积的 该无机层的破坏，这具有限制其功能性的效果。于是可出现裂纹，这使由该 聚合物基底和该无机沉积物形成的组件对气体的阻隔性质下降。此外，这些 SiO_x沉积技术是相对昂贵的。为了克服该缺点，公认可通过溶胶-凝胶路线 沉积SiO_x层。然而，由此获得的层是多孔的并且因此无法履行其对于气体的 阻隔层的作用。