專利名稱：用于太陽能電池組件的電極隔離結構體的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及太陽能電池技術領域，更具體地，涉及一種用于太陽能電池組件的電極隔離結構體。
背景技術：
在太陽能電池組件中，通常用PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)材料來隔離電池的正負電極。目前，已出現(xiàn)了用于隔離電池的正負電極的EPE結構(典型的如3M公司的EPE)，其是由一層PET和上下兩層EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)構成的。如圖1所示，一種示例的太陽能電池組件包括玻璃2、兩個EVA層3以及背板5 (如3M公司的BBF太陽能背板)，太陽光I透過玻璃2，太陽能電池4被封裝在所述的兩個EVA層3之間，且所述的EPE結構8設置在電池的正、負極6和7之間，用于隔離這些電池的正和負極。傳統(tǒng)上，所述的上下兩層EVA是吸收紫外線的，因而不能透過紫外線。然而，現(xiàn)在原來越多的太陽能組件廠商在上述組件結構中采用紫外線透過的EVA封裝，以提高組件的輸出功率。雖然采用紫外線透過的EVA封裝能夠提高太陽能電池組件的輸出功率，但是也將導致所述的上下兩層EVA之間的EPE結構由于受到紫外線的照射而變黃，從而影響太陽能電池組件的外觀。更嚴重地，紫外線照射還可能使PET材料變脆，從而影響組件的穩(wěn)定性。

發(fā)明內容
因此，希望開發(fā)一種耐受紫外線的EPE結構，其設置在采用紫外線透過的EVA封裝的太陽能電池組件中，能夠大大減少到達EPE結構中的PET層的紫外線，從而降低其黃化指數(shù)和維持太陽能電池組件的性能。根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于太陽能電池組件的電極隔離結構體，包括:第一層，所述第一層由聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯或聚甲基丙烯酸甲酯制成；兩個第二層，所述第二層由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA制成，所述兩個第二層分別設置在所述第一層的兩側；和至少一個第三層，所述第三層由90-99重量％乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA、0_5重量％有機紫外線吸收劑、0-5重量％有機紫外線穩(wěn)定劑和1-10重量％無機抗紫外線材料制成并且設置在所述兩個第二層中的至少一個上。優(yōu)選地，所述電極隔離結構體包括兩個第三層，且所述兩個第三層分別設置在所述兩個第二層上?；蛘?，所述電極隔離結構體包括一個第三層，且所述一個第三層設置在所述兩個第二層中的一個上。優(yōu)選地，所述無機抗紫外線材料選自二氧化鈦，蒙脫土，高嶺土和水滑石中的一種；所述有機紫外線吸收劑選自水楊酸酯類、苯酮類、苯并三唑類、取代丙烯腈類和三嗪類吸收劑中的一種；所述有機紫外線穩(wěn)定劑選自受阻胺類穩(wěn)定劑。優(yōu)選地，用于所述第二層的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA具有大于10的熔融流動指數(shù)且結構單元中包含5%至45%的醋酸乙烯酯結構單元；用于所述第三層的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA具有小于10的熔融流動指數(shù)且結構單元中包含5%至45%的醋酸乙烯酯結構單元。當所述無機抗紫外線材料為二氧化鈦，且在第三層中，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA的重量分數(shù)為94.5%，二氧化鈦的重量分數(shù)為5%，有機穩(wěn)定劑的重量分數(shù)為0.5%時，本發(fā)明的效果最佳。優(yōu)選地，所述第一層的厚度在90微米至125微米之間，所述第二層的厚度在15微米至35微米之間，且所述第三層的厚度在65微米至85微米之間。


圖1為一種太陽能電池組件的結構示意圖，其示出了傳統(tǒng)的EPE結構在該組件中的位置；圖2為根據本發(fā)明的一個實施例的EPE結構的示意圖。
具體實施例方式如圖2所示，根據本發(fā)明的一個實施例的EPE結構從上至下呈第三層/第二層/第一層/第二層/第三層的五層結構。具體地，層I為厚度介于90微米和125微米之間的第一層。在該層I的上下兩側分別設置有層2，它們是厚度介于15微米和35微米之間的第二層，起粘結作用。在該兩個層2的外側分別設置有層3，它們是厚度介于65和85微米之間的第三層，具有抗紫外線功能。與前述現(xiàn)有的EPE結構類似，本發(fā)明的EPE結構也被設置在太陽能電池組件中的相鄰電池的正、負電極之間。對于處于該五層結構內側的起粘結作用的EVA層(第二層)，優(yōu)選地，其為高熔融流動指數(shù)(Melt Flow Index, MFI)(例如，熔融流動指數(shù)大于10)(按照ASTM D1238，在載荷為2.16kg和190°C條件下)的EVA，優(yōu)選熔融流動指數(shù)介于10至30之間，其中VA (醋酸乙烯酯)含量介于5%至45%之間。例如，可以選用臺塑科技的TAIS0X7660M EVA，且其厚度選為30微米。對于處于該五層結構外側的具有抗紫外線功能的EVA層(第三層)，優(yōu)選地，其EVA為低熔融流動指數(shù)(Melt Flow Index, MFI)(例如，熔融流動指數(shù)小于10)(按照ASTMD1238，載荷為2.16kg，190°C )的EVA，優(yōu)選熔融流動指數(shù)小于5，其中VA含量介于5 %至45%之間。例如，可以選用臺塑科技的TAIS0X7360M EVA，且其厚度選為70微米。對于該五層結構中的第一層(中間層)，其優(yōu)選地是白色的PET層，且優(yōu)選地是耐候性較好的背板膜材用的PET層。例如，可以選用東材科技的商品名為DSll的PET產品，且其厚度選為100微米。特別地，還可以用PC (聚碳酸酯)，PEN (聚萘二甲酸乙二醇酯)，PBT (聚對苯二甲酸丁二醇酯)，PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)作為中間層。第三層由90-99重量％乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA、0-5重量％有機紫外線吸收劑、0-5重量％有機紫外線穩(wěn)定劑和1-10重量％無機抗紫外線材料制成。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA在第三層中的含量優(yōu)選為93-97重量％，有機紫外線吸收劑在第三層中的含量優(yōu)選為0-1重量％，有機紫外線穩(wěn)定劑在第三層中的含量優(yōu)選為0-1重量％，且無機抗紫外線材料在第三層中的含量優(yōu)選為3-7重量％。用于第三層的材料組分的重量按第三層的
總重量計。具體地，有機紫外線吸收劑可以分為水楊酸酯類、苯酮類、苯并三唑類、取代丙烯腈類、三嗪類等。例如，苯酮類的紫外線吸收劑可包括UV-9(2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮)、UV-531(2-羥基-4-正辛氧基-二苯甲酮)、UV-24(2，2’ - 二羥基-甲氧基二苯甲酮)等，苯并三唑類的紫外線吸收劑可包括UV-326[(2’ -羥基-3’ -叔丁基-5’ -甲基苯基)-5-氯代苯并三唑]、UV-P [2-(2’ -羥基-5’ -甲基苯基)苯并三唑]等，以及三嗪類的紫外線吸收劑可包括三嗪-5 [2，4，6-三(2’-羥基-4’-正辛氧基苯基)-1，3，5-三嗪]等。有機穩(wěn)定劑可包括受阻胺類等。典型的穩(wěn)定劑可包括例如巴斯夫公司的TINUVIN622，TINUVIN770，TINUVIN783, TINUVIN P, TINUVIN788，還有氰特公司的 CYASORB UVl 164，CYASORB UV2126,CYASORB UV3346, CYASORB UV3853，及 CYASORB THT 系列產品等。另一方面，可用的無機抗紫外線材料包括，二氧化鈦，蒙脫土，高嶺土和水滑石，例如，牌號為莎哈利本R420，金紅石型二氧化鈦。其中，特別地，當所述無機抗紫外線材料為二氧化鈦，且在第三層中，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA(如TAIS0X7360M)的重量分數(shù)為94.5 %，二氧化鈦(如SACHTLEBENR420)的重量分數(shù)為5%，有機穩(wěn)定劑(如TINUVIN622)的重量分數(shù)為0.5%時，本案實施效果最佳且最經濟。為了制備所述的具有抗紫外線功能的EVA，可以將上述低熔融流動指數(shù)小于10的EVA粒子與上述有機或無機抗紫外線材料中的一種或多種的粉末按一定比例(如EVA粒子94.5份，紫外線穩(wěn)定劑0.5份，二氧化鈦5份，按重量比計)，常溫(10 30°C )在轉速為500轉每分鐘時，通過側喂料口分批加入在攪拌機中進行混合并充分攪拌半小時，然后再擠出成形。該五層EPE結構的一種示例性的制備方法如下:第一步，在100微米的PET層(DS11，東材科技)的一個面上制備一個30微米的EVA層(TAIS0X7660M)，并在該PET層的與該面相對的另一個面上制備另一個30微米的EVA層(TAIS0X7660M)，形成30微米EVA/100微米PET/30微米EVA結構；第二步，在所形成的30微米EVA/100微米PET/30微米EVA結構中的兩個EVA層的露出表面上，分別制備70微米的具有抗紫外線功能的EVA層(TAIS0X7360M)，從而得到70微米抗紫外線EVA/30微米EVA/100微米PET/30微米EVA/70微米抗紫外線EVA的五層結構。實施例實施例1首先，在100微米的PET層(DSlI，東材科技)的一個面上在210度的溫度條件下，擠出涂敷一個30微米的EVA層(TAIS0X7660M，MFI = 21)，并在該PET層的另一個面上制備另一個 30 微米的 EVA 層(TAIS0X7660M，MFI = 21)，形成 30 微米 EVA/100 微米 PET/30 微米EVA結構。然后將EVA(TAIS0X7360M，MFI = 3)粒子95.5重量份，紫外線吸收劑UV531，0.5重量份，二氧化鈦4重量份)，常溫(10 30°C)在轉速為500轉每分鐘時，通過側喂料口分批加入攪拌機中進行混合并充分攪拌半小時，然后在上述結構上，210度條件下，擠出涂敷制備具有抗紫外線功能的EVA(TAIS0X7360M，MFI = 3)層，從而得到電極隔離結構體材料EPE。實施例2，3以與實施例1相同的方法制備電極隔離結構體，不同之處在于，通過改變有機紫外線吸收劑的種類，制備抗紫外線功能的EVA層。實施例4 7以與實施例1相同的方法制備電極隔離結構體，不同之處在于，分別用不同比例的紫外線吸收劑(UV531，UV5411)與紫外線穩(wěn)定劑(Tinuvin622)復配，并協(xié)同二氧化鈦，制備抗紫外線功能的EVA層。實施例8 14以與實施例1相同的方法制備電極隔離結構體，不同之處在于，不添加紫外線吸收劑，分別用不同種類和含量的紫外線穩(wěn)定劑與二氧化鈦復配，制備抗紫外線功能的EVA層。實施例15以與實施例14相同的方法制備電極隔離結構體，不同之處在于，采用拜爾材料科技的MakrofoI TP244PC聚碳酸酯膜作為中間層，得到70微米抗紫外線EVA/30微米EVA/100微米PC/30微米EVA/70微米抗紫外線EVA。實施例16以與實施例14相同的方法制備電極隔離結構體，不同之處在于，采用杜邦帝人Teonex Q81的PEN聚萘二甲酸乙二醇酯作為中間層，得到70微米抗紫外線EVA/30微米EVA/100微米PEN/30微米EVA/70微米抗紫外線EVA。實施例17以與實施例14相同的方法制備電極隔離結構體，不同之處在于，采用SABICFRlPBT聚對苯二甲酸丁二醇酯作為中間層，得到70微米抗紫外線EVA/30微米EVA/100微米PBT/30微米EVA/70微米抗紫外線EVA。實施例18以與實施例14相同的方法制備電極隔離結構體，不同之處在于，將無機抗紫外線料改變?yōu)樗?，尺寸?000目，得到70微米抗紫外線EVA/30微米EVA/100微米PBT/30微米EVA/70微米抗紫外線EVA。實施例19以與實施例14相同的方法制備電極隔離結構體，不同之處在于，將無機抗紫外線料改變?yōu)楦邘X土，尺寸為3000目，得到70微米抗紫外線EVA/30微米EVA/100微米PBT/30微米EVA/70微米抗紫外線EVA。在120kffh/m2 的累計紫外光輻照劑量下(ASTM G154Cyc le_l，QUV4000h)，用HUNTERLAB儀器按照ASTM Method D1925測試實施例1到19的樣品的黃化指數(shù)，在一定的配方比例條件下，得到的抗紫外的EPE黃化指數(shù)小于8，其中部分配方能小于5。而同樣在120kffh/m2的累計紫外光輻照劑量下，傳統(tǒng)的EPE結構黃化指數(shù)將達到20以上。
根據試驗，在90kWh/m2的累計紫外光輻照劑量下，使用HUNTERLAB公司的LabScanXE黃化指數(shù)儀，按照ASTM D1925測試方法來測試樣品的黃化指數(shù)，測得該抗紫外的EPE結構黃化指數(shù)小于5。而同樣在90kWh/m2的累計紫外光輻照劑量下，傳統(tǒng)的EPE結構黃化指數(shù)將達到20以上。而在60kWh/m2的，本案實施的抗紫外EPE隔離材料均能滿足黃化指數(shù)小于5，而傳統(tǒng)的EPE結構黃化指數(shù)可到達10左右.
具體上述實施例的電極隔離結構體中的外層中的材料的比例以及電極隔離結構體的黃化指數(shù)結果如下(表一):
權利要求
1.一種用于太陽能電池組件的電極隔離結構體，包括: 第一層，所述第一層由聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯或聚甲基丙烯酸甲酯制成； 兩個第二層，所述第二層由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA制成，所述兩個第二層分別設置在所述第一層的兩側；和 至少一個第三層，所述第三層由90-99重量％乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA、0-5重量％有機紫外線吸收劑、0-5重量％有機紫外線穩(wěn)定劑和1-10重量％無機抗紫外線材料制成并且設置在所述兩個第二層中的至少一個上。
2.如權利要求1所述的電極隔離結構體，其中，所述電極隔離結構體包括兩個第三層，且所述兩個第三層分別設置在所述兩個第二層上。
3.如權利要求1所述的電極隔離結構體，其中，所述電極隔離結構體包括一個第三層，且所述一個第三層設置在所述兩個第二層中的一個上。
4.如權利要求1所述的電極隔離結構體，其中，所述無機抗紫外線材料選自二氧化鈦，蒙脫土，高嶺土和水滑石中的一種。
5.如權利要求1所述的電極隔離結構體，其中，所述有機紫外線吸收劑選自水楊酸酯類、苯酮類、苯并三唑類、取代丙烯腈類和三嗪類吸收劑中的一種。
6.如權利要求1所述的電極隔離結構體，其中，所述有機紫外線穩(wěn)定劑選自受阻胺類穩(wěn)定劑。
7.如權利要求1所述的電極隔離結構體，其中，用于所述第二層的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA具有大于10的熔融流動指數(shù)且結構單元中包含5%至45%的醋酸乙烯酯結構單J Li ο
8.如權利要求1所述的電極隔離結構體，其中，用于所述第三層的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA具有小于10的熔融流動指數(shù)且結構單元中包含5%至45%的醋酸乙烯酯結構單J Li ο
9.如權利要求1所述的電極隔離結構體，其中，所述無機抗紫外線材料為二氧化鈦，且在第三層中，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA的重量分數(shù)為94.5%，二氧化鈦的重量分數(shù)為5%且有機穩(wěn)定劑的重量分數(shù)為0.5%。
10.如權利要求1所述的電極隔離結構體，其中，所述第一層的厚度在90微米至125微米之間，所述第二層的厚度在15微米至35微米之間，且所述第三層的厚度在65微米至85微米之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于太陽能電池組件的電極隔離結構體，包括第一層，所述第一層由聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯或聚甲基丙烯酸甲酯制成；兩個第二層，所述第二層由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA制成，所述兩個第二層分別設置在所述第一層的兩側；和至少一個第三層，所述至少一個第三層由90-99重量％乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA、0-5重量％有機紫外線吸收劑、0-5重量％有機紫外線穩(wěn)定劑和1-10重量％無機抗紫外線材料制成并且設置在所述兩個第二層中的至少一個上。該電極隔離結構體較傳統(tǒng)的電極隔離結構體更能耐受紫外線，從而有利于維持太陽能電池組件的性能。
文檔編號B32B27/36GK103107208SQ201310027260
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權日2013年1月24日
發(fā)明者茅雙明, 潘銳, 褚軼雯, 周杰 申請人:3M中國有限公司