[发明专利]具有注射模塑组件的建筑物一体化光伏装置

说明书

本发明在由能源部授予的合同DE-FC36-07G01754下以美国政府资助做出。美国政府在本发明中具有特定权益。

相关申请的交叉引用

本申请权利要求2009年11月4日提交的美国临时专利申请号61/257,999的优先权权益，所述申请通过引用以其全部内容结合在此。

发明领域

本发明涉及光伏制品，所述光伏制品作为整体安装至建筑物结构体上并且包含注射模塑组件。

发明背景

太阳能，尤其是其中将阳光直接转化为电能的光伏(PV)能源具有很多适宜的特性。然而，制造和安装太阳能产品，尤其是PV产品的成本限制了这些产品向市场中的广泛渗透。需要开发同样作为建筑物结构体的一部分起作用的太阳能系统(有时称为建筑物一体化光伏装置，或BIPV)从而以成本节约的方式提高能量效率。这些系统需要在它们在结构体外部将经受的多种环境条件下具有足够的耐久性，同时还满足建筑物规范要求并且其制造是成本节约的，此外能够将阳光充分地转化为电。

已知聚合物的注射模塑为以所需形状合宜地成型聚合物的方法。

发明内容

申请人发现为了使用注射模塑形成BIPV制品，被注射模塑的组合物必须满足非常特殊的需求，以便满足最终制品的耐久性、耐火性和可加工性的所需需求。更具体地，虽然模塑大的复杂部件通常易于用低分子量材料实现，但是申请人发现了这些材料通常将不会具有足够坚固的性质以耐受长时间户外暴露。因此，在本发明之前，在本领域中对于成本节约的聚合制剂仍然存在需要，所述的聚合制剂将良好的可加工性和以下能力相结合：在注射模塑装置上使用以填充大的复杂模具的能力以及长时间经受户外暴露的能力。此外，对于这些聚合制剂所需的是耐燃或拥有一定程度的耐火性。

因此，根据本发明的第一实施方案是一种光伏制品，所述光伏制品包含光伏电池组合件和连接至所述光伏电池组合件的至少一边的主体部分，其中所述主体部分包含具有以下特征的组合物：

a)至少5g/10分钟并且不大于100g/10分钟的熔体流动速率；

b)所述光伏电池组合件的线性热膨胀系数(CLTE)的20倍之内，更优选15倍之内，再更优选10倍之内，再更优选5倍之内，并且最优选2倍之内的CLTE；和

c)各自为至少85℃，优选至少90℃，更优选至少95℃，再更优选至少100℃，并且最优选至少105℃的RTI电和RTI机械强度评级。

根据第一实施方案的一个优选的实施方案，光伏电池组合件包括玻璃层和主体部分的组合物，并且所述主体部分的组合物具有至多7000MPa的挠曲模量和为原始长度至少3％的断裂拉伸伸长率。在该优选的实施方案中，该组合物优选包含聚丙烯和5至50重量％的增强组分(优选玻璃纤维)。

根据第二实施方案，本发明是光伏制品，所述光伏制品包含光伏电池组合件和连接至所述光伏电池组合件的至少一边的主体部分，其中所述主体部分包含具有以下特征的组合物：

a)至少5g/10分钟并且不大于100g/10分钟的熔体流动速率；

b)至少500MPa并且不大于1500MPa的挠曲模量；

c)断裂拉伸伸长率，所述断裂拉伸伸长为原始长度的至少100％；和

d)各自为至少85℃，优选至少90℃，更优选至少95℃，再更优选至少100℃，并且最优选至少105℃的RTI电和RTI机械强度评级。优选地，该实施方案具有如在上面的第一实施方案中所列举的CLTE特征。优选该实施方案包括挠性光伏电池组合件。

在以上实施方案的每一个中，该组合物的特征优选还在于至少85℃，优选至少90℃，更优选至少95℃，再更优选至少100℃，并且最优选至少105℃的RTI易燃性等级。最优选地，主体组合物的特征还在于各自为至少85℃，优选至少90℃，更优选至少95℃，再更优选至少100℃，并且最优选至少105℃的RTI机械冲击评级。最后，光伏制品优选具有足够的耐火性以使得含有所述光伏制品的屋顶构造以至少等级B评级，更优选等级A评级通过UL790测试。

根据本发明的第三实施方案是一种光伏制品，所述光伏制品包含光伏电池组合件和包含注射模塑组合物的主体部分，所述主体部分连接至光伏电池组合件的至少一边，其中所述注射模塑组合物包含：

(a)20至80重量％的聚合物材料，所述聚合物材料是聚丙烯或丙烯和乙烯的共聚物或它们的混合物，所述聚合物材料具有5至100g/10分钟之间的熔体流动速率；