[发明专利]用于PV模块热管理的相变材料的新型共聚物

说明书

本发明涉及可与光伏(PV)模块一起使用的相变材料(PCM)。更具体地，提供了具有聚烯烃骨架聚合物和可结晶侧链的固/固PCM。优选地，该固/固PCM具有含有聚烯烃重复单元的共聚物骨架，并且可结晶侧链被接枝到共聚物骨架上。更优选地，该共聚物为聚(乙烯‑共‑甲基丙烯酸缩水甘油酯)(PE‑co‑GMA)，并且聚乙二醇(PEG)是可结晶侧链。还提供了光伏模块和用于具有固/固PCM的光伏模块的背板。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年12月10日提交的美国临时专利申请No.61/735,413的权益，其公开内容在此通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本发明涉及可与光伏(PV)模块一起使用的相变材料(PCM)。

背景技术

目前，含氟聚合物和聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)的复合物通常用于光伏模块的背板中。例如，在外侧的含氟聚合物层提供耐候性，并且在芯层中的PET提供介电绝缘和机械强度。另外，芯层另一面上的另一含氟聚合物层可以提供与光伏模块中的封装材料(encapsulant material)，例如乙烯丙烯酸乙烯酯(EVA)封装料的粘结。

但是，使用含氟聚合物和PET的背板具有若干缺点。其一，PET是易水解的，且因此可能在高温和/或潮湿条件下失效。其二，含氟聚合物(如PVF、PVDF或ETFE)难以加工成膜，其价格昂贵，并且受制于原料的供应。其三，不同聚合物层的使用要求用粘合剂将它们粘结在一起，并且该粘合剂可能在长时间的户外使用中失效。

因此，已经研究了大量的可与光伏模块一起使用的可替换的背板组合物。例如，Honeywell公司已经开发了复配的热塑性聚烯烃层，其与EVA封装的光伏模块粘合良好，然而，相较于现有技术，其具有在高操作温度下的有利性能且不具有高水蒸气渗透率。此类层的实例可见于在2012年11月29日提交的，题为“Photovoltaic Module Backsheet Havinga Thermoplastic Polyolefin Composite Layer”(“具有热塑性聚烯烃复合层的光伏模块背板”)的美国临时申请61/731,400(“400申请”)，其在此通过引用并入本文。

然而，光伏模块中的高温不仅会影响其中材料的完整性，高温还可以影响光伏模块的电力生产。研究已经确认，硅光伏电池的电力产出随着温度增加急剧下降。例如，如美国专利申请公开No.2010/0288333 A1(“333申请”)中指出的那样，与25℃的测试温度相比，在64℃的温度下晶体硅光伏模块的效率预期减少69％。“333申请”提出在光伏模块背板中使用固/液PCM；但是与在“400申请”中解决的问题类似，当PCM呈液态时，这类材料在高温下具有不良的尺寸稳定性。

发明概述

为了解决上述问题，本发明人研究了与光伏模块一起使用的固/固相变材料(固/固PCM)。固/固PCM是一种当其用于光伏模块中时，能够通过由晶体形式转变为无定形形式来清除和储存多余热量的材料。固/固PCM可用于或并入各种对有温度调节和蓄热有需求的产品和应用中。例如，按照本发明的固/固PCM可以加工成膜和并入到光伏模块中。

根据本发明的第一方面，提供一种具有聚烯烃骨架聚合物和可结晶侧链的复配型固/固PCM。更具体地，该固/固PCM具有带有聚烯烃重复单元的共聚物骨架，并且可结晶侧链接枝至共聚物骨架上。最具体地，该共聚物为聚(乙烯-共-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(PE-co-GMA)，并且聚乙二醇(PEG)是可结晶侧链。

根据本发明的第二方面，按照本发明的固/固PCM在约25℃至约75℃的温度下经历相变。甚至更优选地，按照本发明的固/固PCM在约35℃至约70℃的温度下经历相变。最优选地，按照本发明的固/固PCM在约35℃至约60℃的温度下经历相变。