使用基于ＰＶＤＦ的柔性上光薄膜的光伏打模块制造技术

本发明专利技术涉及柔性光伏打（ＰＶ）模块，并且具体涉及具有一个聚偏二氟乙烯（ＰＶＤＦ）上光层的那些模块。这种ＰＶＤＦ层可以是一个单层或者一种多层的结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及柔性光伏打(PV)模块，并且具体涉及具有一个聚偏二氟乙烯(PVDF) 上光层的那些模块。
技术介绍
在现场使用的光伏打模块由于污物积累在其主表面上而经受性能随时间的丧失。这种问题在接收极少降雨的区域(经常它们是无云的天气帮助使可获得的太阳能最大化 的相同区域)甚至是更严重的。尽管玻璃经常在许多刚性PV单元上被用作透明的上光层，但是它遭受到重量问 题和无柔性问题两者，并且在柔性PV应用中是无用的。聚偏氟二氟乙烯(PVDF)已知是高度耐化学的、较惰性的、并且具有一种非常低的 表面能，极少有东西能够粘附于其上。这种低表面能意味着PVDF材料能够容易地使污物和 尘垢脱落。在PCT专利申请PCT/US07/74538中说明了在一个光伏打模块中的刚性的热塑 性支撑层上使用一个PVDF薄膜。W02007085769说明了多层PVDF薄膜，这些薄膜被用作多层薄膜构造的叠层，其中 它被层叠在PET或PEN上。在光伏打模块中的一个目前的趋势是朝向“柔性的”光伏打模块，它们可以是以卷 来运输，并且其中模块中的所有部件(背面基底、太阳能电池、封装剂以及前面上光层)都 需要是柔性的。昂贵的氟聚合物(如乙烯四氟乙烯(ETFE))正在被用于这种应用。这些聚 合物具有优异的低温抗冲击性。然而，对于更低成本的替代物存在一个需要，这些替代物能 够满足这种高要求应用的性能要求。用于柔性光伏打模块的上光层必须具有太阳辐射(尤其是UV)下的长期的耐久 性、高的太阳能透射度、粘附在这些封装剂(它们现在主要是过氧化物交联的EVA)上的能 力、良好污物脱落和污物释放性能、不支持霉菌和细菌生长的能力、经受冰雹冲击的能力、 经受高温固化温度的能力(用以形成模块而不变形和变色)。此外，这种上光层理想地是非 常薄的，以降低PV模块的重量和成本。本专利技术对一种PV模块的构造提出权利要求，这些模块使用了特定的PVDF薄膜、涂 层或叠层，用于光伏打模块的前面上光。模块可以是柔性的、或刚性的。适当的PVDF薄膜、 涂层或叠层能够出人意料地满足所有这些要求。尽管已知PVDF具有非常好的气候老化性，但还普遍已知它具有不良的冷温度的 冲击性能，这在雹暴以及其他的低温冲击过程中提出了一个问题。现已发现适当地配制的PVDF膜、涂层或叠层可以提供对于一种柔性上光层所需 要的所有关键的性能特性(如以上所指出的)，连同提供生产更低成本构造的潜力。粘附在 一种乙烯乙酸乙烯酯(EVA)上的多个叠层是尤其有效的。已经发现最终的叠层可以经受冷 温度的冲击，这是由于这些Kynar层的柔性与EVA和/或层叠薄膜的韧性相结合。最终，现 在这对于今天的高成本的单层膜提供了一个更低成本的选择。
技术实现思路
本专利技术涉及一种柔性光伏打模块，该柔性光伏打模块包括a) 一种透明的上光材料，该材料包括曝露于环境中的一个聚偏二氟乙烯(PVDF) 外层；b) 一个内层，该内层包括能够将太阳辐射转换为电能的一种材料；以及c) 一个背板，其中所述光伏打模块是柔性的。具体实施例方式本专利技术涉及一种柔性光伏打模块，它具有曝露于环境中的一个透明的聚偏二氟乙烯(PVDF)外层。如在此使用的“柔性的” 一词是指以卷的形式被生产和运送以便随后的应用和使 用的能力。如在此使用的“透明的”一词是指总透光度(如按照ASTM D1003测量)是大于 85% 的。一个柔性光伏打模块将最少包括一种外部的透明的上光层以允许太阳辐射进入 收集器同时在环境中保护该模块、一个中间层用于收集太阳能(它总体上是被封装的)、以 及一个背板来防止水分进入该收集器中。透明的PVDF层透明的聚偏二氟乙烯(PVDF)上光层可以包括适当配制的PVDF聚合物的一个单 层、或可以是在一种多层的复合材料中的外层。如在此使用的PVDF聚合物一词是指一种均 聚物、一种共聚物、一种三聚物、或一种PVDF均聚物或共聚物与该PVDF(共)聚合物相容的 一种或多种其他聚合物的一种共混物。本专利技术的PVDF共聚物类和三聚物类是以下这些， 其中偏二氟乙烯单元包括大于该聚合物中所有单体单元的总重量的60%的百分比，并且更 优选包括大于这些单元的总重量的百分之75。偏二氟乙烯的共聚物、三聚物以及更高的 聚合物可以通过使偏二氟乙烯与一种或多种来自下组的单体进行反应而制成，该组的构成 为偏二氟乙烯，三氟乙烯，四氟乙烯，一种或多种部分或完全氟化的α-烯烃如3，3，3-三 氟-1-丙烯、1，2，3,3,3-五氟丙烯、3，3,3,4,4-五氟-1- 丁烯，以及六氟丙烯，部分氟化的 烯烃六氟异丁烯，全氟化的乙烯醚类，如全氟甲基乙烯醚、全氟乙基乙烯醚、全氟正丙基乙 烯醚、以及全氟-2-丙氧丙基乙烯醚，氟化的间二氧杂环戊烯类，如全氟(1，3-间二氧杂环 戊烯)以及全氟(2，2_ 二甲基-1，3-间二氧杂环戊烯)，烯丙基、部分氟化的烯丙基、或氟化 的烯丙基的单体，如2-羟乙基烯丙基醚、或3-烯丙氧基丙二醇，以及乙烯或丙烯。优选的 共聚物或三聚物是用偏二氟乙烯、三氟乙烯、四氟乙烯(TFE)、以及六氟丙烯(HFP)以及氯 三氟乙烯(CTFE)形成的。在典型地经历低温(0°C以下)的气候中，该PVDF上光必须被配制为抵抗材料的脆 性。这可以用PVDF共聚物类(如含有5-30摩尔百分比的HFP的那些)来实现。然而，这 些共聚物具有较低的熔化温度，这是一个缺点，因为PV模块经常在130°C至150°C的温度下进行层叠。提供了良好的低温冲击强度、同时维持一个高熔化温度的一些解决方案包括、但 不限于a)具有长链支化的PVDF，如US 2007-0106010中所描述(通过引用结合在此)。 这些长链支化的PVDF均聚物类和共聚物类还提供高透明度。b) 一种PVDF/乙烯乙酸乙烯酯(EVA)复合材料。这可以例如通过将一种PVDF共 聚物的薄膜直接叠层在EVA上、或者通过将一种氟聚合物或一种丙烯酸改性剂氟聚合物的 一个薄层溶液浇注或涂覆在EVA上来实现。c)PVDF/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)共聚物的一种共混物，具有小于40重量百分比 的PMMA。这种共混物可以是经过冲击改性的。d)PVDF、均聚物或共聚物，它们是经过冲击改性的。一个优选实施方案将是装载百 分之5至50，并且更优选7至25重量百分比的抗冲击改性剂颗粒。优选地，这些抗冲击改 性剂是丙烯酸核_壳抗冲击改性剂类。有用的抗冲击改性剂还将包括嵌段共聚物类，其中 一个优选实施方案是使用受控的自由基聚合制成的嵌段共聚物。这些嵌段共聚物将具有一 种更高Tg的组合物的一个嵌段，以及具有一种低Tg组合物的另一个嵌段。在一个实施方 案中，该嵌段共聚物是一种全丙烯酸组合物，其中每个嵌段具有多于50%的(甲基)丙烯酸 的单体单元。在一个实施方案中，冲击改性的和基质材料的折光指数是相匹配的，意味着它 们是在0. 03以内。 e) 一个薄膜叠层，诸如但不限于，被涂覆或层叠在一个聚对苯二甲酸乙二酯 (PET)基底上的一个单层PVDF薄膜。该PET可以是经过表面改性的以便增加粘附性。f) PVDF 和 HFP 的共聚物薄膜，包括 Kynar 3120-50 (Tm = 162 °C )，以及 Kynar 2800 (Tm = 1450C )。有用的共聚物还可以包括、但不限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性光伏打（ＰＶ）模块，包括：ａ）一个透明的上光ＰＶＤＦ层，该层包括聚偏二氟乙烯（ＰＶＤＦ），其中所述ＰＶＤＦ被曝露于环境中；ｂ）一个内层，该内层包括一种能将太阳辐射转换为电能的材料；以及ｃ）一个背板，其中，所述光伏打模块是柔性的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-11-21 60/989,501一种柔性光伏打(PV)模块，包括a)一个透明的上光PVDF层，该层包括聚偏二氟乙烯(PVDF)，其中所述PVDF被曝露于环境中；b)一个内层，该内层包括一种能将太阳辐射转换为电能的材料；以及c)一个背板，其中，所述光伏打模块是柔性的。2.如权利要求1所述的柔性光伏打模块，其中，所述PVDF层具有从5微米至150微米的厚度。3.如权利要求1所述的柔性光伏打模块，其中，所述PVDF层是一种共聚物，该共聚物包 括至少60摩尔百分比的偏二氟乙烯单元。4.如权利要求3所述的柔性光伏打模块，其中，所述PVDF层是一种共聚物，该共聚物包 括少于40摩尔百分比的六氟丙烯单元。5.如权利要求1所述的柔性光伏打模块，其中，所述PVDF包括具有长链支化的PVDF。6.如权利要求1所述的柔性光伏打模块，其中，所述PVDF具有140°C或更高的熔点。7.如权利要求1所述的柔性光伏打模块，其中，所述PVDF具有150°C或更高的熔点。8.如权利要求1所述的柔性光伏打模块，其中，所述PVDF是至少60重量百分比的PVDF 与40重量百分比或更少的一种聚甲基丙烯酸甲酯均聚物或共聚物的共混物。9.如权利要求1所述的柔性光伏打模块，其中，所述PVDF层进一...

【专利技术属性】
技术研发人员：GS奥布里恩，葛家新，
申请(专利权)人：阿科玛股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]