[发明专利]太阳能电池背板

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及太阳能电池背板技术领域。

背景技术

太阳能发电是一种清洁的绿色可再生能源，在传统能源日趋枯竭、环境污染愈来愈烈的背景下，太阳能发电越来越受到人们的青睐。随着社会的发展，市场对太阳能发电技术的需求越来越多元化。

目前商品化的太阳能电池的背板大部分使用氟塑料作为最外侧耐候层，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为中间的结构增强层，聚乙烯(PE)或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)作为与EVA胶膜贴合的内层。在外侧耐候层与中间层、中间层与内层之间还需要用胶粘剂粘接。此类结构为五层结构，如美国Madico公司申请的背板(见专利申请WO2004/091901A2)。应用此结构所带来的主要问题有：(1)PET易水解，长期使用时有老化粉碎的危险。PET双向拉伸薄膜的生产设备非常昂贵，导致该类PET的价格较贵，提高了整个背板的生产成本。(2)粘结剂价格贵，背板对抗老化性能的要求很高，所以必须使用非常好的粘结剂，常见的复合型背板需要两层粘结剂，其成本是背板成本无法降低的原因之一。(3)生产复合型背板的复合工序会产生较高的废品率。常用的背板需要复合两次，由此带来的是低的成品率。

如上述，在现有的背板中均使用PET作为结构增强层，在其两侧粘贴或涂敷氟塑料、聚烯烃。PET通常采用双向拉伸的BOPET。但PET作为聚酯材料非常容易水解。市场上有所谓的抗水解PET，其通过添加碱性的抗水解剂中和水解产生的酸而减慢PET的水解速度。但其本身是消耗型的材料，无法真正做到抗水解，只能在一定程度上减缓PET的水解。

聚乙烯(PE)是最为常用的聚烯烃材料，也是目前全球生产量最大的塑料，大量于食品包装、医药包装、农膜、电缆外护套、文具五金配件等。其价格低、供应商多，如中石化、美国陶氏化学、韩国湖石化学等。在太阳能行业，其被用于作为背板中靠近EVA胶膜(乙稀醋酸乙烯共聚物)的一层，通常选用低密度聚乙烯(LDPE)。原因是其链段与EVA中的E(乙烯)相同，而且熔融范围低，在90-120摄氏度之间，在高达150度左右的太阳能组件加工过程中因加热熔融而与熔融温度更低的EVA(60-80摄氏度)完全相融合。但由于其熔融温度低，在加工过程中基本熔化而无法单独作为背板的结构增强层。而其它一些高熔点的烯烃材料如高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)完全无法与EVA熔融粘结，而且熔融温度范围与太阳能组件的加工温度都非常接近。而其它的烯烃材料如POE、EVA熔融温度比LDPE还要低。在聚烯烃中，没有熔融温度超过太阳能组件加工温度20摄氏度以上的材料。聚烯烃材料本身的耐水解性优于PET，所以有些专利采用聚烯烃材料替代PET做太阳能背板的结构增强层，但聚烯烃本身的熔融温度范围并不合适。而PET的熔融温超过180摄氏度，是聚烯烃材料完全无法替代的。如果不改变现有的太阳能组件加工条件，采用全部是烯烃材料的背板是无法使用的。

氢化苯乙烯-丁二烯树脂(SEBS)本质上是一种特殊的橡胶，其是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯结构的聚合物，可以是嵌段聚合物也可以是无规聚合物。其生产制成通过使用氢将苯乙烯-丁二烯橡胶中的丁二烯双键饱和而成的一种特殊的塑料弹性体。其特点是同时具备了橡胶和塑料的特点，有非常高的弹性、韧性和耐候性，但又可以通过塑料加工的方法加工。其单独存在时，不同于聚烯烃塑料的颗粒外形，而是以蓬松的棉絮状存在。同时SEBS的熔融温度范围高，超过170-180摄氏度，个别级别甚至超过200摄氏度。而聚烯烃弹性体POE，即乙烯和辛烯或乙烯和丁烯的共聚物，有较高的弹性却没有韧性，而且熔融温度非常低，通常在50-70摄氏度之间。另外由于SEBS中的苯环结构，其可以和其它含苯环结构的塑料相容，比如聚苯乙烯、聚苯醚等。含苯环结构的塑料通常熔融温度较烯烃类的塑料高很多。SEBS作为一种较为特殊的材料，供应商少，全球主要供应商为美国科腾和台湾台橡公司。

目前对太阳能光伏组件的成本压力非常大，在不改变现有的加工条件下希望其能既成本低又耐老化性能好。因此，迫切需要寻找抗水解性能优于PET、同时成本更低的代替品。

发明内容