共擠太陽能板背膜的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關專利申請的奪叉引用
[0002] 本申請主張提交于2012年9月25日的美國專利申請序列號13/626,838的優先 權，其全部內容通過引用的方式并入于此。
技術領域
[0003] 本發明涉及一種用于光伏太陽能板結構的背膜。更具體地，本發明涉及一種用于 光伏太陽能板結構的共擠背膜。本發明還涉及一種用于生產共擠背膜以及包含這樣的背膜 的太陽能電池的方法。
【背景技術】
[0004] 目前市場上的光伏太陽能板模塊一般包括前蓋、第一密封層、一個或多個光伏電 池、第二密封層以及絕緣層，該絕緣層與第二密封層在太陽能板模塊的背部處鄰接。絕緣層 的目的在于，提供為了安全的電絕緣，并防止諸如漏電或可能的短路的性能問題。該絕緣層 在本領域通常指的是"背膜"。
[0005] 在過去的二十年里，這種絕緣層，或者說背膜，已經主要被設計為三層薄片結構， 其利用：⑴含氟聚合物外層；（ii)雙軸向拉伸聚酯（以下簡稱"PET"）芯層；以及（iii) 要么是另一個含氟聚合物層，要么是烯烴粘合層，例如透明的聚乙烯（以下簡稱"PE"）或乙 烯醋酸乙烯酯（以下簡稱"EVA"）薄膜。圖1中描繪了這種類型的背膜結構。
[0006] 含氟聚合物外層的功能僅僅是為內部的PET層提供長期的紫外線（"UV"）保護。 眾所周知，含氟聚合物提供卓越的戶外耐候性以及長期的耐用性。然而，含氟聚合物是相當 昂貴的組分，并且在多數條件下含氟聚合物層的使用壽命遠遠超過太陽能板的壽命。
[0007] 一般的背膜的PET芯層用于以下兩個功能：⑴提供卓越的絕緣特性；以及（ii) 提供卓越的尺寸穩定性。這兩種性質對于有效的背膜性能都是關鍵性的，并且需要在板的 整個壽命中保持這兩種性質。
[0008] 現有背膜的第三層也提供了一些功能：（i)其使得模塊的密封材料和背膜之間能 夠持久接合；（ii)其提供增大的反射率，從而提高太陽能板模塊的效率；以及（iii)其還充 當整個層壓介質材料的一部分。
[0009] 以往，上述背膜由層壓在一起的單獨的薄膜利用各種粘合劑制成。粘合劑的選擇 是關鍵，因為其被證明是背膜和模塊結構中的薄弱環節之一，在應用中引起內層粘合問題。 最近，含氟聚合物外層采用含氟聚合物涂層替代傳統的薄膜來應用。這種方法已被證明具 有兩個主要優勢：第一，省去了一個粘合層；以及第二，減小含氟聚合物層的厚度，從而減 小制造太陽能板模塊的整體成本。
[0010] 然而，應注意的是，雖然PET層是具有良好尺寸穩定性的卓越的絕緣體，但是其確 實具有一些負面特性。PET具有較差的抗紫外線性和耐水解性，這往往導致背膜過早的失 效。
[0011] 然而，最近，使用PET外層的背膜的引入獲得了顯著的市場份額。這些背膜由特殊 的PET外層制成，該PET外層經過改良而提高了紫外線（UV)性質并減少水解作用的困擾。 內層與含氟聚合物基背膜使用相同的未改良的PET，以及相同的烯烴粘合層。其結果是相當 低成本的背膜，該背膜可能足夠用于一些應用中。然而，這種結構仍然由粘合層制成，并且 易于層間粘合失效。即使這樣，改良的PET外層的性能還是優于未改良的PET層，事實是， 這種背膜很可能最終被證明是不令人滿意的。
[0012] 最近，基于聚酰胺的背膜被引入太陽能板市場。被引入市場的最初產品是基于多 個聚酰胺層，其中外層經過UV吸收劑和填料改良，以提供類似UV穩定性的一些性質。一般 來講，由于其較差的UV穩定性，聚酰胺不被用作外部應用。這些結構由與用于其他背膜相 同的層壓工序制成，并且也面臨層間粘合問題。就這一點而言，在背膜應用中一般需要長鏈 聚酰胺，由于這樣的事實，即短鏈尼龍比長鏈聚酰胺吸收更容易吸收水分。通常，短鏈尼龍 可以吸收高達約6. 5%的水分，這些水分能夠對背膜的電絕緣性質造成不利的影響。雖然， 長鏈尼龍憑借最佳吸收僅約2%水分而具有更佳的性能，但是長鏈尼龍非常昂貴，進而顯著 增加了背膜的成本。
[0013] 因此，目前使用的太陽能板背膜顯露出多個留有改進空間的特性。首先，含氟聚合 物層的使用是昂貴的，并且在一般太陽能板的應用中屬于過度設計。第二，在光譜的相對 偵牝改良的PET或改良的聚酰胺在用于PV系統時具有極大的風險，因為其在很多應用中將 過早的失效，引起板的潛在的不安全因素和效率低下。此外，使用了粘合劑的太陽能板系統 在制造過程中容易出現問題，并且在實際應用中容易過早的失效。
[0014]因此，需要一種用于太陽能板系統的結構的有效的、耐用的、耐候的并且性價比高 的背膜。還需要一種太陽能板背膜，其能夠省去在背膜結構中使用粘合劑。還需要一種用 于制造這樣的太陽能板背膜的有效且性價比高的方法。
【發明內容】
[0015] 本發明提供了一種背膜，實現了對有效的、耐用的、耐候的并且性價比高的背膜的 需要，該背膜能夠省去在光伏太陽能板系統的結構中使用粘合劑。此外，本發明提供了一種 方法，實現了對用于制造這樣的改進的太陽能板背膜的有效的方法的需要。
[0016] 本發明的背膜可以包括但不限于，具有內表面和外表面的外層、具有內表面和外 表面的中間層、以及具有內表面和外表面的內層。在本發明的一個實施方式中，中間層的外 表面與外層的內表面鄰接，并且中間層的內表面與內層的外表面鄰接。外層、中間層和內層 可以通過共擠工序來鄰接，因而省去了使用粘合劑來將背膜的層接合在一起。本發明的背 膜在效率、強度、耐候性、成本以及包含該背膜的太陽能板的使用壽命方面均有改進。
[0017] 制造本發明的太陽能板的方法可以包括但不限于，共擠、吹塑薄膜或其他適當的 制造工序，這并非主要依賴粘合劑來將背膜的各層結合在一起，盡管適當的粘合劑可能被 用于背膜的每兩層之間。
[0018] 在一個實施方式中，本發明的背膜可以通過首先將包含聚酰胺和離聚物合金的外 層材料、包含滑石粉（或其他適當的填充材料）填充的聚酰胺的中間層材料、以及包含聚酰 胺和離聚物合金的內層材料進行干燥來生產。隨后，外層材料、中間層材料和內層材料被加 熱至每個材料均可以被擠壓成單獨的片或板的狀態。隨后，外層材料、中間層材料和內層材 料均被擠壓成單獨的片或板。隨后，單獨的片或板被結合在一起，以形成本發明的背膜。背 膜包括單件三層片或板，其中層包括外層材料片或板、中間層材料的片或板、以及內層片或 板。中間層片或板的外表面與外層片或板的內表面鄰接，并且中間層的內表面與內層片或 板的外表面鄰接。
【附圖說明】
[0019] 通過參考以下對本發明的實施方式的具體描述，并結合附圖，將有助于理解本發 明。附圖中相同的編號表示相同的部件，并且其中：
[0020] 圖1為現有技術中太陽能板背膜的實施方式的各層橫截面示意圖。
[0021] 圖2為本發明的太陽能板背膜的一個實施方式的各層的橫截面示意圖。
[0022] 圖3為框圖，其描繪了通過流延薄膜工序制造本發明的背膜的方法的一個實施方 式。
[0023] 圖4為包含本發明的太陽能板背膜的一個實施方式的太陽能電池結構的橫截面 示意圖。
[0024] 圖5為框圖，其描繪了通過吹塑薄膜工序制造本發明的背膜的方法的一個實施方 式。
【具體實施方式】
[0025] 應理解的是，本發明的圖示、圖像和描述已經被簡化，以示出相關元件以便清楚地 理解本發明，而為了清楚的目的，省去