光伏模塊背板、用于模塊背板的材料，和其制造方法技術(shù)

公開了改良的光伏模塊背板和其制造方法，所述光伏模塊背板包括用于光伏層壓模塊中的填充有礦物添加劑的尼龍樹脂薄膜。本公開提供用作光伏模塊中的背板材料的尼龍-11和/或尼龍-1010薄膜和礦物添加劑，其具有改良的熱性能和防潮性能。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】詳述 本申請要求2010年4月26日提交的美國臨時專利申請第61/327，862號的權(quán)益，所述專利申請以引用的方式并入本文中。本公開大體涉及光伏領(lǐng)域，具體來說涉及光伏領(lǐng)域中金屬和聚合物薄膜的使用，而且更具體來說，涉及一種改良的光伏模塊背板，和用于制造所述光伏模塊背板的方法。光伏(“PV”)模塊是將太陽輻射直接轉(zhuǎn)化成電能的大面積光電子裝置。PV模塊是通過以下方式制成的將各自獨立形成的單獨太陽能電池(例如多晶或單晶硅太陽能電池)互連在一起，并且接著通過將太陽能電池集成到層壓的PV模塊中來以機械方式支撐并保護這些太陽能電池免受環(huán)境影響而退化。層壓模塊一般來說包括堅硬并且透明的防護性前面板或片材，和通常被稱為背板的后面板或片材。互連的太陽能電池和可以使太陽輻射穿透的密封劑在前面板與背板之間形成夾層構(gòu)造。前面板和背板將太陽能電池封裝在其 中，并且提供防護以免受環(huán)境損害。或者，可以將薄膜材料放置在堅硬的透明層(諸如，玻璃)上，并且用透明的粘合劑粘結(jié)到背板。舉例來說，已知的背板包括聚氟乙烯/聚酯/乙烯醋酸乙烯酯的層壓結(jié)構(gòu)。然而，這種層壓結(jié)構(gòu)并非完全防潮，因此隨著時間推移，(例如)由于吸收水分而引起電路短路、粘結(jié)層發(fā)生分離，或聚酯由于水解作用而發(fā)生分解，從而使得由這種背板材料制成的PV模塊的功率輸出和/或使用壽命減少。因此，PV模塊的基本設(shè)計和裝配方法可能展現(xiàn)出一定的缺點。然而，PV產(chǎn)業(yè)的目標(biāo)在于使PV模塊具有數(shù)十年的有效工作壽命。因此，要考慮到使得PV模塊足夠抵抗因撞擊以及機械沖擊和熱沖擊而引起的損害，最大化電池接收到的可用太陽輻射的量，避免短路和漏電，以及最小化由于諸如潮濕、溫度和日光中的紫外線所誘發(fā)的化學(xué)反應(yīng)的這些環(huán)境因素而引起的退化，來進行選擇在構(gòu)造PV模塊的過程中使用的材料。PV產(chǎn)業(yè)的另一個問題是在商業(yè)上可接受的成本下實現(xiàn)PV模塊的目標(biāo)使用壽命。除了實現(xiàn)使PV模塊在商業(yè)上可接受的成本下具有長久使用壽命的PV產(chǎn)業(yè)目標(biāo)之夕卜，PV產(chǎn)業(yè)還尋求與其它形式的能源生產(chǎn)(諸如，通過石油和其它礦物燃料來產(chǎn)生能源)進行競爭。因此，PV產(chǎn)業(yè)的另一個主要目標(biāo)在于除了減少對世界石油供應(yīng)的依賴之外，也在成本比得上石油產(chǎn)業(yè)成本或者成本小于石油產(chǎn)業(yè)成本的情況下產(chǎn)生“清潔”電力。然而,PV模塊中使用的PV背板(諸如上文所描述的PV背板)通常是由基于石油的化學(xué)品而產(chǎn)生的，這在某種程度上與使用太陽能的這一目標(biāo)背道而馳。在PV模塊中使用不基于石油的化學(xué)品的這一需求未能得到滿足。在過去的幾年里，由于石油原料供應(yīng)減少、成本增加以及對環(huán)境問題的擔(dān)憂，已經(jīng)從可再生資源中開發(fā)出樹脂來替代傳統(tǒng)樹脂。本專利技術(shù)人和其他人員已經(jīng)考慮在PV背板中使用由谷物或其它可再生原料產(chǎn)生的一些樹脂(例如，聚乳酸(PLA)樹脂)。另外，本專利技術(shù)人已經(jīng)考慮在PV背板中使用可回收礦物材料。然而，之前未考慮在PV背板中使用可回收材料和可以從可再生資源或可持續(xù)資源中產(chǎn)生的樹脂，這是因為其相對較差的材料性質(zhì)，或者是在處理方面存在挑戰(zhàn)。舉例來說，由PLA樹脂擠壓成型的薄膜較脆，而且通常不具有適合用于PV背板的材料性質(zhì)。通過在由PLA樹脂擠壓成型薄膜之后進行雙軸拉伸過程，已至少部分地解決了擠壓成型的PLA樹脂的脆性。在(例如)美國專利第5，443，780號中已經(jīng)公開了 PLA樹脂擠壓的改良方法。然而，雙軸拉伸過程較為復(fù)雜，而且屬于資本密集型。此外，在第二個方向上拉伸(橫向拉伸)時，薄膜可能會經(jīng)常斷裂，而且計量一致性可能難以控制。標(biāo)準(zhǔn)單軸(機器方向)過程簡單得多，而且資本密集程度更低，但無法解決脆性問題。另外，使用此過程制成的薄膜在機器方向上容易具有極低的撕裂強度。除了改良由樹脂擠壓成型的薄膜的材料性質(zhì)(諸如，改良的延展性、抗沖擊性和熱性能)之外，用于PV背板中的材料將需要在真實世界條件下維持其操作性能，所述真實世界條件包括(例如)PV模塊上的背板在眾多氣候條件下操作時的持續(xù)使用期間。因此，考慮將由可再生、可回收或可持續(xù)資源制成的材料以及這些材料的組合應(yīng)用到PV模塊的包裝(諸如，背板)的制備和處理中。特別是，需要從可再生、可回收或可持續(xù)資源中提供有用的層壓薄膜來用作PV模塊的背板。根據(jù)本文中所描述的系統(tǒng)和方法，提供一種制造光伏模塊的方法，所述方法包括 通過用約5重量％至約40重量％的至少一種礦物添加劑來填充尼龍樹脂材料而從所述尼龍樹脂材料形成光伏背板；和將所述光伏背板層壓到選自光伏電池、密封劑和前面板的至少一個元件上。根據(jù)本文中所描述的系統(tǒng)和方法，還提供一種光伏模塊，所述光伏模塊包括光伏背板，其包括含有約5重量％至約40重量％的至少一種礦物添加劑的尼龍樹脂材料；和選自光伏電池、密封劑和前面板的至少一個元件。根據(jù)本文中所描述的系統(tǒng)和方法，還提供一種制造光伏模塊的方法，所述方法包括從經(jīng)過填充的尼龍樹脂材料中形成光伏背板，即，用約5重量％至約40重量％的含有VERTAL 503的至少一種礦物添加劑來填充RILSAN PAll級BESNO-TL尼龍-11或GRILAMID XE 4019尼龍-1010中的至少一種材料，以及可選地用約2重量％至約5重量％的含有二氧化鈦(TiO2)的額外添加劑來填充所述至少一種材料，所述光伏背板具有約I密耳至約14密耳的厚度；和將所述光伏背板層壓到選自光伏電池、密封劑和前面板的至少一個元件上。根據(jù)本文中所描述的系統(tǒng)和方法，還提供一種光伏模塊，所述光伏模塊包括光伏背板，其包括RILSAN PAll級BESNO-TL尼龍-11或GRILAMID XE 4019尼龍1010中的至少一種材料，所述至少一種材料包含約5重量％至約40重量％的含有VERTAL 503的至少一種礦物添加劑，以及可選地包含約2重量％至約5重量％的含有二氧化鈦(TiO2)的額外添加劑，所述光伏背板具有約I密耳至約14密耳的厚度；和層壓板，其包括所述光伏背板以及選自光伏電池、密封劑和前面板的至少一個元件。本專利技術(shù)的其它特征和優(yōu)點將在以下描述中部分地闡述，從描述中或者通過對本專利技術(shù)的實施方案的實踐將顯而易見這些特征和優(yōu)點。應(yīng)理解，前述概述和以下的詳述都是示例性的和解釋性的，而且旨在提供對如所請求的本專利技術(shù)的進一步解釋。并入此申請中并構(gòu)成此申請的一部分的附圖示出了本專利技術(shù)的實施方案,并且與描述一起用來解釋本專利技術(shù)的特征、優(yōu)點和原理。為達成說明的目的，以下附圖都不是按比例描繪。在圖式中 圖I示出根據(jù)本公開的一個實施方案的PV模塊的透視圖；和 圖2不出根據(jù)本公開的一個實施方案的PV模塊的橫截面圖。現(xiàn)在將詳細地參考本公開的實施方案，本公開的實例在附圖中示出。將盡可能地貫穿全部圖式使用相同或相似的參考數(shù)字來指代相同或相似部件。如圖I和圖2中所展示，層壓的PV模塊100可以被裝配成夾層結(jié)構(gòu)，包括透明前面板105 (例如，由玻璃或透明聚合物制成的前面板)；具有至少一片密封劑的前面層110 ；通過電導(dǎo)體互連的一排太陽能電池115 ;用來在層壓過程期間促進氣體排除的一片玻璃纖維(scrim) 120 ;具有至少一片密封劑的后面層125 ;和背板130，之后在加熱和加壓的條件下使用(例如)真空式層壓機將這些組件粘結(jié)在一起。已經(jīng)使用包含熱塑性聚合物(例如，樹脂)、玻璃或某種其它材料的背板形成了 PV模塊。本公開提供本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：斯坦利·伯頓·利維，
申請(專利權(quán))人：生物太陽能公司，
類型：
國別省市：