专利名称：用于光伏模块的背板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种封装片材，且尤其涉及一种光伏模块的背板。
背景技术：
太阳能似乎是一种用之不竭的能源，因此太阳能的相关研究引起许多注意。太阳能电池便是为了将太阳能直接转换成电能而开发的装置。通常，太阳能模块机械式地支撑太阳能电池，并保护太阳能电池对抗因环境所致的劣化。太阳能模块通常包括一个刚性且透明的保护前板(例如玻璃)以及一个后板或片材(一般称为背板)。前板及背板将太阳能电池封装起来，并因此保护太阳能电池免受环境影响而劣化。现有技术公开了一种包括耐候层、阻水气层以及绝缘层的背板。在此技术中，采用一层聚对苯二甲酸乙二酯(PET)作为绝缘层。然而，将聚对苯二甲酸乙二酯层应用于背板时，需要另外再配置一层连结层以确保封装材有足够的粘着力与太阳能电池的背板相粘结。此外，聚对苯二甲酸乙二酯必须经过一道取向工艺才能制造出可应用于太阳能模块的片材，此取向工艺使得背板的价格变得昂贵。有鉴于此，目前亟需一种成本更低且具有极佳绝缘性的改良的背板。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于光伏部件的背板，该背板具有更低的制造成本，且具有极佳的绝缘性。本发明的一个方面提供一种用于光伏部件的背板。该背板包括一保护层以及一高分子发泡层。高分子发泡层的容积密度为0. 01g/cm3至0. 6g/cm3，且是由烯类单体衍生制得的聚合物。保护层以及高分子发泡层分别配置在背板的两相对的表面上。根据本发明一实施方式，上述高分子发泡层包括至少一种材料，所述材料选自由乙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-1-丁烯共聚物、乙烯-1-己烯共聚物、乙烯-1-辛烯共聚物、 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、以及乙烯-马来酸酐共聚物所组成的群组。根据本发明一实施方式，上述高分子发泡层的厚度为0. 2mm至6. 4mm。根据本发明一实施方式，上述高分子发泡层的容积密度为0. 2g/cm3至0. 46g/cm3。根据本发明一实施方式，上述高分子发泡层包括一填充物，且该填充物包含沸石， 该沸石的孔径至少为3埃(人)。根据本发明一实施方式，上述背板可还包括一配置在高分子发泡层以及保护层之间的阻水气层，且其中阻水气层是由金属材料所制成，且阻水气层接触高分子发泡层。根据本发明一实施方式，上述高分子发泡层具有一交联结构。根据本发明一实施方式，上述高分子发泡层包含多个封闭胞。本发明的另一方面提供一种用于光伏模块。此光伏模块包括如上所述的背板以及一将光转换为电的光伏部件。光伏部件配置在背板的高分子发泡层的一侧。根据本发明一实施方式，该光伏部件包括一透明前板、一透明导电氧化物层、一光电转换层以及一背电极。透明导电氧化物层配置在透明前板上。光电转换层配置在透明导电氧化物层上。背电极配置在光电转换层上。
为了使本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，参考如下附图图1绘示根据本发明一实施方式的背板的剖面示意图。图2绘示根据本发明另一实施方式的背板的剖面示意图。图3绘示根据本发明一实施方式的光伏模块的剖面示意图。
具体实施例方式为了使本公开内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。以下所公开的各实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一实施例中附加其它的实施例， 而无须进一步的记载或说明。在以下描述中，将详细叙述许多特定细节以使读者能够充分理解以下的实施例。 然而，可在并无这些特定细节的情况下实践本发明的实施例。在其它情况下，为简化图式， 熟知的结构与装置仅示意性地绘示于图中。图1绘示根据本发明一实施方式的背板100的剖面示意图。背板100用以保护将光能转变为电能的光伏部件(图1未图示)。如图1所示，背板100包括一高分子发泡层 (polymeric foam) 110以及一保护层120。高分子发泡层110以及保护层120分别位于背板100的两相对的表面，且高分子发泡层110用以连接到光伏部件。高分子发泡层110具有预定的孔洞体积，且高分子发泡层110的容积密度为约 O.Olg/cm3至约0.6g/cm3。因为高分子发泡层110是用以连接到光伏部件，所以高分子发泡层110须具备电性隔绝的功能，以避免光伏部件所产生的电流经由背板100而漏电。高分子发泡层110的绝缘性质取决于其中的孔隙体积。具体而言，当孔隙体积对容积体积的比值(下文称为“孔隙度”)增加时，高分子发泡层110的绝缘性质也随之提高。再者，当孔隙度越高时，高分子发泡层110的容积密度越低。然而，当高分子发泡层110的容积密度低于一特定值时，例如低于O.Olg/cm3，高分子发泡层110的机械强度变得非常脆弱，而很难被应用于背板100。反之，当高分子发泡层110的容积密度大于一特定值时，例如大于0.6g/ cm3，高分子发泡层110的孔隙度变得太低，这表示必须使用较多的材料原料，因此无法达到降低成本的目的。在一特定实施例中，高分子发泡层的容积密度为约0. 2g/cm3至约0. 46g/
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cm ο在一实施方式中，高分子发泡层110包含多个“封闭胞(closed cell)”。“封闭胞” 是指存在于高分子发泡层中的一种结构，其中这些封闭胞的结构围绕且包覆空隙空间。在此实施方式中，高分子发泡层110可提供所需的绝缘特性以及机械强度。但是，本发明并不限于此，具有开放胞(open cell)结构的高分子发泡层也可应用在本发明中。
在另一实施方式中，高分子发泡层110包括一交联结构以增强高分子发泡层的机械强度。具体而言，高分子发泡层110中的交联结构可通过电子束照射高分子发泡层110 而实现。因为背板100通常是装设在户外，所以高分子发泡层110还需具备“不水解”的特性。由烯类单体所衍生制成的高分子发泡层110可同时满足绝缘性质以及不水解性质的要求。高分子发泡层110的适当材料包括聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-1-丁烯共聚物、 乙烯-1-己烯共聚物、乙烯-1-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、以及乙烯-马来酸酐共聚物，但不限于它们。可利用任何已知的技术来形成高分子发泡层110中的孔洞(或孔隙)。在一实施方式中，可利用物理性发泡剂来产生高分子发泡层110中的孔洞，物理性发泡剂是不会与高分子材料发生化学反应的。适合的物理性发泡剂包括水、氮气、二氧化碳、以及诸如戊烷的气态碳氢化合物，但不限于它们。在另一实施方式中，可通过化学发泡剂来产生高分子发泡层110中的孔洞，化学发泡剂是会与高分子材料发生化学反应并产生气体而造成发泡程序的。适合的化学发泡剂可例如为碳酸氢钠或偶氮双甲酰胺。 在某些实施方式中，高分子发泡层110包括一填充物或一添加剂。在一实施例中， 添加在高分子发泡层110中的填充物或添加剂为干燥剂，用以吸收渗入光伏模块的水气。 干燥剂可例如为沸石，此沸石的孔径至少为3埃(Λ)。高分子发泡层110的厚度也会影响高分子发泡层110的绝缘性质。在一实施方式中，高分子发泡层Iio的厚度大于0. 05mm，具体地为大于0. 1mm，更明确地说为大于0. 2mm。 在某些实施例中，高分子发泡层110的厚度为约0. 2mm至约6. 4mm。一般而言，已知的背板是通过乙烯-乙烯乙酸酯共聚物(EVA)层而粘结到光伏部件。因为诸如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的绝缘层和EVA层之间无法提供足够的粘结力， 为了使粘结更为牢固，现有技术中必须设置一连结层来和EVA层连接。在本发明一实施方式中，背板100在其最外侧的一表面上配置有高分子发泡层110，并因此可在高分子发泡层与EVA层之间提供极佳的粘结力。因此，本发明不再需要现有技术中的连接层。再者，高分子发泡层110可同时提供电性绝缘的功能，因此也不需要PET层。此外，相较于实心材料的层结构，在此公开的高分子发泡层110本质上就需要较少的材料。所以，在此公开的背板是非常具经济效益的。保护层120配置在相对于高分子发泡层110的另一外侧表面上，并提供耐候性质的功能。一般而言，保护层120是直接暴露在周遭环境中。保护层可例如由金属、聚合物、 无机组合物或上述的组合等材料所制成。在某些实施方式中，保护层120可为聚乙烯(PE)、 聚碳酸酯(PC)、含氟聚合物或尼龙所制成。当本发明所公开的背板100应用在对于水气较不敏感的光伏模块(例如多晶硅光伏模块)时，背板100不需要设置阻水气层。在这些应用领域中，背板100不包括阻水气层。 在一实施例中，背板100可还包括配置在保护层120与高分子发泡层110之间的一第一粘着层130，如图1所示。第一粘着层可例如由乙烯-丙烯酸共聚物或乙烯-马来酸酐共聚物所制成。在某些实施例中，第一粘着层130的厚度为约0. Olmm至约0. 5mm。背板100也可选择性地包括一阻水气层140，阻水气层140可配置在高分子发泡
5层110与保护层120之间，如图2所示。当本发明所公开的背板100应用在对于水气较敏感的光伏模块(例如非晶硅光伏模块)时，阻水气层140可提供足够的水气阻抗功能。在这些实施例中，阻水气层140包括一铝层。在一实施方式中，背板100可还包括一第二粘着层150，第二粘着层150配置在阻水气层140与保护层120之间。第二粘着层150可包含例如乙烯-丙烯酸共聚物或乙烯-马来酸酐共聚物。此外，第二粘着层150的厚度为约0. Olmm至约0. 5mm。在另一实施方式中，背板100可还包括配置在阻水气层140与高分子发泡层110 之间的一第三粘着层160。第三粘着层160可与第二粘着层150相同或不同。在某些实施方式中，阻水气层140直接接触高分子发泡层110，阻水气层140与高分子发泡层110之间并没有第三粘着层160。相似地，阻水气层140可直接接触保护层120， 其间并无第二粘着层150。本发明另一方面提供一种光伏模块。图3绘示根据本发明一实施方式的光伏模块 300的剖面示意图。参见图3，光伏模块300包括一背板100以及一光伏部件200。背板100 可例如为前文中所述的任一实施方式的背板。举例而言，背板100可包括一高分子发泡层 110、一保护层120、一阻水气层140以及一第三粘着层160。用以将光转变为电的光伏部件 200配置在背板100的高分子发泡层110的一侧。保护层120则位于光伏模块300的最外侧表面。在一实施方式，光伏部件200包括一透明前板210、一透明导电氧化物层220、一光电转换层230以及一背电极MO，如图3所示。透明前板210配置在光伏部件200的最外侧表面，用以保护光伏模块300免于受环境影响而劣化。一般而言，透明前板210可由玻璃制成，光线可经由透明前板210透射进入光伏部件200内。透明导电氧化物层220配置在透明前板210上。在某些实施例中，透明导电氧化物层220包含氧化锌(ZnO)、掺杂氟的二氧化锡(SnO2 = F)或氧化铟锡(ITO)。在其它实施例中，透明导电氧化物层220具有一纹理结构，纹理结构形成在透明导电氧化物层220与光电转换层230之间的界面上，用以截留透射进入光伏部件200的光线。用以将光转换为电的光电转换层230配置在透明导电氧化物层220与背电极240 之间。请注意，在本发明中“光电转换层”的用语包括吸收光线以及将其转换为电能所需的全部层结构。各式各样的半导体材料可应用于光电转换层230。适当的材料包括非晶硅 (a-Si:H)、多晶硅、单晶硅、非晶碳化硅(a-SiC)以及非晶锗化硅(a_SiGe)，但不限于它们。 在非晶硅的实施方式中，光电转换层220可包含一 ρ型非晶硅层、一本征非晶硅层以及一 η型非晶硅层(也称为“p-i-n结构”)。再者，可依序形成多个重复的p-i-n结构层(例如，“pin-pin-pin"或〃 pin-pin-pin-pin"结构)。在其它实施例中，光电转换层230 包含砷化镓(GaAs)、铜铟镓二硒(CIGQ或碲化镉(CdTe)。背电极240配置在光电转换层230上，且接触光电转换层230。在某些实施例中， 背电极240可由银、铝、铜、铬、镍或透明氧化物所制成，其可依实际产品需求而定。光电转换层230所产生的电可经由背电极MO以及透明导电氧化物层220而被传递至一外部负载装置。在诸多实施例中，光伏模块300可还包括一密合层250，该密合层250夹置在高分子发泡层110与背电极240之间。密合层250直接接触背电极MO以及背板100的高分子发泡层110，因此将光伏部件200以及背板100连结在一起。在某些实施例中，密合层为一乙烯-乙烯乙酸酯共聚物层。 虽然本发明已以实施方式公开如上，然而这并非用以限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明精神和范围内，可作各种改变与修改，因此本发明的保护范围以权利要求为准。
权利要求
1.一种光伏部件的背板，该背板包括分别配置在该背板的两相对表面上的一保护层以及一高分子发泡层，其中该高分子发泡层是由一烯类单体衍生制得的聚合物，且该高分子发泡层具有一容积密度为0. 01g/cm3至0. 6g/cm3。
2.如权利要求1所述的背板，其中该高分子发泡层包括至少一材料，该材料选自由乙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-ι- 丁烯共聚物、乙烯-ι-己烯共聚物、乙烯-ι-辛烯共聚物、 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、以及乙烯-马来酸酐共聚物所组成的群组。
3.如权利要求2所述的背板，其中该高分子发泡层的厚度为0.2mm至6. 4mm。
4.如权利要求1所述的背板，其中该高分子发泡层的容积密度为0.2g/cm3至0. 46g/3cm ο
5.如权利要求1所述的背板，其中该高分子发泡层包括一填充物，且该填充物包含沸石，该沸石的孔径至少为3 A。
6.如权利要求1所述的背板，还包括一阻水气层，该阻水气层配置在该高分子发泡层以及该保护层之间，且其中该阻水气层是由金属材料所制成，且该阻水气层接触该高分子发泡层。
7.如权利要求1所述的背板，其中该高分子发泡层具有一交联结构。
8.如权利要求1所述的背板，其中该高分子发泡层包括多个封闭胞。
9.一种光伏模块，包括如权利要求1所述的背板；以及一将光转换为电的光伏部件，该光伏部件配置在该背板的该高分子发泡层一侧。
10.如权利要求9所述的光伏模块，其中该光伏部件包括 透明前板；配置在该透明前板上的透明导电氧化物层； 配置在该透明导电氧化物层上的光电转换层；以及配置在光电转换层上的背电极。
全文摘要
本发明涉及一种用于光伏模块的背板。此背板包括保护层以及具有预定孔洞体积的高分子发泡层。高分子发泡层的容积密度为约0.01g/cm3至约0.6g/cm3，且高分子发泡层是由烯类单体衍生制得的聚合物。保护层以及高分子发泡层分别配置在背板的两相对表面，且高分子发泡层是用来连接至光伏部件。
文档编号H01L31/048GK102376801SQ20111022344
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月1日 优先权日2010年8月11日
发明者郑有生 申请人:杜邦太阳能有限公司