[发明专利]具有一体化背板的光伏组件及制造方法

说明书

背景技术

技术领域

本发明涉及用于光伏组件的耐用保护片材，更具体而言涉及具有一体化背板的光伏组件，该一体化背板包括烯烃基弹性体层。本发明还涉及制造光伏组件的方法，在该光伏组件中烯烃基弹性体层直接粘附至光伏组件的光伏电池的背面。

相关领域描述

光伏组件(也被称为太阳能电池组件)是指用于直接从光照特别是从日光产生电力的光伏器件。通常，将独立太阳能电池的阵列电互连并组装成组件，并将组件的阵列在单个装置中电互连在一起以提供所需量的电力。如果可对每个电池中的吸光半导体材料以及用于传送电池产生的电能的电子元件进行适当地保护以免受环境损害，则光伏组件可持续20年、30年以及甚至40年或更多年而性能不会显著劣化。

如图1中所示，常规的光伏组件10以横截面示出，其具有透光基板12或前板、包封层14、活性光伏电池层16、另一包封层18和保护性背板20。透光前板基板(也被称为入射层)通常为玻璃或耐用透光聚合物膜。包封层14和18使光伏电池层16粘附至前板和背板，它们密封并保护光伏电池免受水分和空气影响，并且它们保护光伏电池对抗机械冲击如冰雹。包封层14和18通常由热塑性或热固性树脂如乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)构成。光伏电池层16可为将日光转化为电流的任何类型的太阳能电池，如单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、微晶硅太阳能电池、基于非晶硅的太阳能电池、铜铟(镓)硒太阳能电池、碲化镉太阳能电池、化合物半导体太阳能电池、染料敏化太阳能电池等。背板20为组件10提供结构支撑，其使所述组件电绝缘，有助于使太阳能电池生成的热量散去，并且其有助于保护组件配线与其它元件免受包括热、水蒸气、氧气和紫外线辐射在内的因素的影响。背板需要在光伏组件的使用寿命内保持完整并且粘附至该组件的其余部分，所述使用寿命可长达数十年。

多层结构已用在光伏组件背板的背面上。该结构中使用高度耐用和持久的含氟聚合物膜来抵抗包括日光引起的劣化在内的风化作用，提供介电强度，以及在长时间内提供良好的水分阻隔性质。聚酯膜如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜被掺入进背面结构中来提供机械强度和电绝缘性。包封层(如乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)层)用在太阳能电池的背面来密封电池防止空气和水分侵入、保护电池抵抗机械冲击、以及使太阳能电池的背面粘附至背板。这些各种层通过粘合剂如聚氨酯或聚烯烃粘合剂彼此粘附。

对满足如下所有要求但呈较简单的单层结构的光伏组件背板存在需要：粘附至太阳能电池、密封太阳能电池、水分和氧气阻隔、电绝缘、散热、耐火、化学稳定性、机械强度和保护以及长期的耐候性。还对可经济地制备和使用的这种光伏组件背板存在需要。

发明内容

提供了包括多个具有前光接收面和相对的背面的太阳能电池和均质单层一体化背板的光伏组件。该背板具有相对的第一面和第二面，其中第一面直接粘附至太阳能电池的背面，第二面形成光伏组件的暴露表面。以均质单层一体化背板的重量计，该背板包含20至80重量百分比的烯烃基弹性体和20至80重量百分比的无机颗粒。该烯烃基弹性体是由至少50重量百分比的选自乙烯和丙烯衍生单体单元的单体单元与一种或多种不同的C_2-20α烯烃单体单元共聚而构成的共聚物。根据ASTM D1238测量，该烯烃基弹性体具有小于25克/10分钟的熔融指数。更优选地，以该均质单层一体化背板的重量计，该背板包含30至75重量百分比的烯烃基弹性体和25至70重量百分比的无机颗粒。

在一个实施例中，该均质单层一体化背板包含至少10重量百分比的丙烯-乙烯弹性体，以该丙烯-乙烯弹性体的重量计，该丙烯-乙烯弹性体由至少70重量百分比的丙烯衍生单体单元和至少10重量百分比的乙烯衍生单体单元组成。在一个实施例中，该均质单层一体化背板包含至少10重量百分比的乙烯-α烯烃共聚物弹性体，以该乙烯-α烯烃共聚物弹性体的重量计，该乙烯-α烯烃共聚物弹性体由至少70重量百分比的乙烯衍生单体单元和至少1重量百分比的α烯烃衍生单体单元构成，所述α烯烃衍生单体单元选自1-丙烯、异丁烯、1-丁烯、1-己烷、4-甲基-1-戊烯和1-辛烯。在另一个实施例中，该均质单层一体化背板包含至少10重量百分比的上述丙烯-乙烯弹性体和至少10重量百分比的上述乙烯-α烯烃共聚物弹性体。