TW201230349A - A multilayer backsheet for photovoltaic modules, and its production and use in the production of photovoltaic modules - Google Patents

A multilayer backsheet for photovoltaic modules, and its production and use in the production of photovoltaic modules Download PDF

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TW201230349A
TW201230349A TW100120647A TW100120647A TW201230349A TW 201230349 A TW201230349 A TW 201230349A TW 100120647 A TW100120647 A TW 100120647A TW 100120647 A TW100120647 A TW 100120647A TW 201230349 A TW201230349 A TW 201230349A
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TW
Taiwan
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layer
photovoltaic module
polyamine
module according
backsheet
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TW100120647A
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Dietmar Etzel
Mark Pfleghar
Stoeppel Mann
Andre Sturzei
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Ems Patent Ag
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201230349 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於光電伏打模組，亦即光電電力產生系統， 尤指一種光電伏打模組用多層背板及其製法與使用此以製造 光電伏打模組。 ' 【先前技術】 : *通常可設一單一太陽能電池於大致呈平坦狀之光電伏打 模組’或是將數個太陽能電池結合互連於表面上。依據目前之 技術’太陽能電池大多含有可將進入之光線直接轉換為電力之 半導體材料，石夕即呈主要用來作為此目的之半導體材料。大型 光電伏打太陽能電廠即將大量模組串聯，以提供電廠所需之高 電壓與高電力。 β 已知可將傳統石夕材料以具有CuInNxGaxSe2 (即CIGS)化合 物之薄膜來取代，該化合物被視為除CdTe (碲化鎘)外另一種 可作為具有高效能之薄膜太陽電池最被看好之材料(參考： EMPA網站，薄膜層及光電伏打實驗室）。此一 EMPA機構將 CIGS使用於玻璃基底已達到18.1%之.效率。而德國佛瑞堡 (Freiburg)之「福洛霍夫太陽能系統研發中心」（be)則證明將 - 其使用於以聚合物為基底之可撓曲薄膜太陽電池可達17.6〇/〇 之效率。製造聚合物薄膜之太陽能電池之方法，適合以捲裝進 ' 出生產整片轉送之太陽能模組。有機半導體之使用亦有被討論 過。(參考：Carsten Deibel，Thomas Strobel，Viadimir Dyakonov 合著之「聚合物-富勒烯混合物中之有效偏極子對離解之起 源」。見物理評論快報；PhyS. Rev· Lett. 103, 036402, 2009 年 7 月16日出版）。 自美國專利US 2010/0000598 A1中已知揭示有含有金屬 奈米分子或奈米結構之高效能光電伏打元件(每一元件均置於 一 η-塗劑或P_塗劑電荷傳輸層間）。 201230349 光電伏打模組通常設計成薄片以形成平板狀，其上層具有 一由例如特殊玻璃或合適之透明聚合物抑或透明多層複合物 製成之透明平板層’其下層連接—層最好是由乙烯乙酸乙稀 酯(VEA)製成之薄片層，此薄片層可將該透明平板層連接或包 覆真正太陽電池(可為多數辦_或僅__個韻盤），以防止 潮濕渗透。還有-層EVA薄片層將太陽能電池底面與作為模 組最後保護層之背板連結。這些層次之連結細真空壓機加数 硬化(如此可使各層:欠於受到加熱壓、缩時能藉EVA層互相枯g 成一體）。上述各層次之材料係先依相反順序叠置於壓機，以 便使透明平板層於叠祕工之際作為可承載其他各層之剛性 底層。如此，太陽電池即被埋置於彈性透明之EVA埶熔黏接 劑内且封裝於玻解板射板之間，脚被㈣免於潮濕渗 透。除了 EVA聚合物，其他作為封裝之材料還大量使用如： PVB、TPU秘聚合物。本發明之主要技術即·在此所述之 光電伏打模組用背板。 有關此技術背景之詳細說明揭示於國際專利申請案w〇 94/22172 A1。Tedla，杜邦股份有限公司所有之商標名寿爯 種聚乙烯統物(PVF)制於料請針做為㈣宜之背板。 該Tedlar^背板典型的實際使用於三層薄片（pw/pET/pv 形態。WO 94/22172申請案進—步揭示尚有其他熱塑性材料 ，：聚烯烴聚醋、多種聚醯胺(尼龍）、聚_、含氟聚合物等 等均可做為背面模組層之材料。 使用聚醯胺做為光電伏打模組之封裝材料詳載於國際專 =請f WO 2008/138021 A2之說明書中。此文獻*先前技術 ，長:及由含氟聚合物及聚酯(亦即，ργρ及PET)製成之多層次 薄片複合板做為(背面)封裝材料。由於此種封裝材料對於乙稀 •乙酸乙湘旨(EVA)之埋置材料黏著性低，w〇2()()8/138〇2i A2 乃提案以親胺(PA)做為封裝材料，即做為光電伏打模組之背 板用材料。種種聚ϋ胺類型材料明載於該案中，包括：pA6、 PA66、PA7、PA9、PAl〇、PAll、pA12、pA69、pA61〇、 201230349 PA612、PA6-3-T、PA6I ’及聚鄰苯二甲醯胺(PPA)。所載列之 ，宜之PA類在該WO 2008/138021 A2文獻中並無使用在複合 薄片或做為單背片之實驗證明。 聚酿胺11也被提到可能做為背板材料，此係出現在Proc. Of SPIE (2008) V〇l. 7〇48 (Reliability of Photovoltaic Cells,
Modules，Components，and Systems)，70480C/1-10.由 S.B. Levy 發表之技術論文Bio Based Backsheet” 一文中。在此論文 中’尼龍(或PA 11)被視為是一種實用之背板用材料，因係基 於其可再生原料來源(蓖蔴油）之故，再者，該論文也揭示ΡΑ η 還f有耐用性（即，不受生物學上劣化），因此，有利於使用在 對％境友善之太陽能發電上。此外，該論文也揭示尼龍11在 實際應用上並不單獨使用，而是通常與其他片材(例如，纖維 素)組成為複合材料做為背板。 、、 美國專利US 2009/0101204 A1案中，排名前頭之發明人 S.B. Levy也得到相同之結論，即，聚醯胺η(尼龍，層 510)在此係與一特殊電氣絕緣紙(505)組合以做為光電伏打^ 板(500)(參照第五圖及相關說明）。此聚酿胺u係利用擠壓被 覆施加於該紙層。 世界專利W0 2008/138022 A1也提及聚醯胺12做為光電 伏打模組之保護板（片）用層片材，且另指陳此等板片複;材主 要包括選自聚酯(PET或PEN)或氟聚合物(ETFE)之載體材料 層。 由於前技術已知光電伏打模組之背板係為多層薄片叠 層。公告號JP 2004-223925 A之曰本專利申請案即揭示了此種 多層叠層為例’其可抗潮濕滲透且高耐氣候性。該叠層至少 一由聚丙烯(PP)樹脂製成之第一層，第二層則由0密< 0.94-0.97 g/cm2之聚乙烯(PE)製成。該第二層係叠置於第 之一面或雙面上。 已知歐洲專利EP 1 956 660 A1揭示之多層次叠層亦具有 201230349 相同之耐久性。該多層次叠層具有—抗轉層(係由含 噸不超過15當量之羧端基組之聚酯樹脂製成)以及一層叠置於 該抗水解層上之PP樹脂層嘈案亦揭示另—方式為由"pVD或 CVD (以物理性或化學性蒸氣沈積)形成之氧化金屬製屏障 層，並使用例如鋁或矽為起始材料。 美國專利US6,521，825 B2則提出另一方法，該案所提供 之^層次背板係極輕薄、耐用且抗氣候性更佳，亦為二良好^ 電氣絕緣體。此-發電伏打模組用之多層次背板包括有一对潮 濕之中間層係置於抗熱及抗氣候層之二層間。該耐潮濕之中間 層包括有一由沈積於基底層之無機氧化物製成之層。… 世界專利WO 2009/085182 A2提出又一方法，該案所提供 之共擠製之多層次背板係包括·· 1) 一由含氟聚合物(亦即，聚偏二氟乙烯=ρνΐ)ρ)製成之第一 外層， 2) —含有聚酯或聚碳酸酯(或二者混合），以及一以丙烯酸或曱 基丙烯酸為基或以鹹性氧化錫為基之相劑之内層，以及 3) —由含氟聚合物、聚烯烴或聚烯烴熱融黏著劑製成之第二外 層。 從例如世界專利 wo 94/22172 Al、WO 2008/157159 Α1 中亦可知揭示有另一種光電伏打模組用多層次背板係以 PVDF為基材。關於此世界專利WO 2008/157159 Α1揭示了由 鋁二聚對笨二甲酸乙二酯(PET),聚萘二甲酸(pEN)或乙烯_乙 ，醇共聚物(EVOH)製成之層次可結合含氟聚合物層作為抗水 氣之屏障。相對於此，世界專利WO 2009/067422 A1以及WO 2009/111194 A1則揭示以PVDF為基材之層次置於太陽電池之 受光面作為替代玻璃層。 、從世界專利WO 2008/097660 A1已知揭示有一種太陽電 池具有一受光面以及一背面。該太陽電池復包括一硬質包覆層 7 201230349 係由聚乙烯縮丁醛(PVB)製成並聚連於太陽電池之受光面或背 面，且該PVB組成物含有重量約佔組成物總重1〇至23%之塑 化劑，而將太陽電池包覆於PVB組成物之聚合物基質内。再 由世界專利局WO 2008/138022 A1案可知再有一種由pvB製 成之光電伏打模組用之多層次背板。 而由世界專利W〇 2010/069546 A2中亦可知還可以聚烯 : 烴與含反應側基之聚醯胺接枝作為光電伏打模組保護用背板 之另一種材料。 : 已知由多種聚醯胺(PA 12、PA 1〇1〇、pa 61〇、PA 612或 PAMACM 12)製成之光電伏打模組用單層背板，亦即，由此 ^聚醯胺所製之光電伏打模_單中，其所含之聚酿胺 會^ 8〇C或更高之溫度下快速變黃^因此由此等聚醯胺製成 其光反㈣膜應有之特性會降低。若薄膜去除氧化影 ::f可大大降低其變黃。一般人也知道光電伏打模組之電 氣組件均怕變潮，長久運作於潮溼氣候下，一當水氣滲入光 電伏打模組之背板材質，即會大幅降低光電伏打模组^ 能力。 、 【發明内容】 ，此本發明之目地係在提供—種具更佳抗水性*抗氧化 性之光電伏打模組用多層次背板。 /、 本發明之第-目的可由具有請求項丨所 背板加以達成。該光電伏打模組用多層H反 ίί赤第；:卜气，一第二外層以及至少内層其係位於二外層間 ，形成-道防水及/或抗氧化屏障，料層:场 ㈣ ί 伏城朗#祕魏録於其:層^ 層中至層包含親胺，而至少有 任何聚乙烯之聚合物組成。 内層係總呈藉*至少-域段共聚麵、赫 劑外層而與至少-含聚醯胺之外層連結。μ之黏者性促進 201230349 本發明之第二目的可藉由製造具有請求項π所述特徵之 夕增人月极匕祜有.一第一外層，一第二外層以及至少一 1’該内層係位於外層間而形成—層防水氣及/或防氧 障’且此等層次均由聚合物製成。依本發明之製造光電伏打模 組用多層次背板之方法其特徵係在於：二外層中至少有一外^ 係由聚醯卿成，而至少有—内層係由不含氟聚合物且不含& =乙烯之聚合物所形成。由部份芳香族聚酯製成之内層係用 來/、一由嵌段共聚酯醯胺製成之黏著性促進劑外層連結。 夕發明特徵或本發明之製造方法之光f伏打模組用 夕層·人走板，其進一步特點均詳述於各獨立請求項中。於光 =打模組之生產製造中大可使用此種背板或此種背板之製造 方法。 本發明將會提及之若干名詞有如下定義： 「聚醯胺」一詞應知係指包括下列之： •均聚醯胺，以及 •共聚醯胺。 「聚醯胺混合物」一詞應知係指包括下列之： •均聚酿胺及共聚酿胺之混合物； •均聚醯胺之混合物，以及 •共聚醯胺之混合物。 j醯胺模製混合物」—詞係指關於—種含有聚酿胺及/ 或聚醯胺混合物之模製化合物，其内可含有添加物。 本發明有如下之優點： 1.，據本發明之光電伏打模_多層次f板之—較佳實施例 PVDC製成之-⑽係可保護鄰接之聚酿胺外層(因此 ，可保護太陽電池之電氣元件），尤其可防水氣渗入，而該 聚醯胺層亦可防止大氣中之氧氣入侵而不致變黃。 2·，據本發明之找伏打齡衫層次f板之—較佳實施例 ’EVOH製之-内層係可保魏靠近域電池之聚酿胺外 9 201230349 層，尤其可防大氣中之氧氣入侵。 3·依據本發明之光電伏打模組用多層次背板一較佳實施例中， - PVDC製内層以及-EVOH製内層係可躲靠近太陽電 池醯胺外層與太陽電池提供更佳保護以對抗水氣滲入 及抗氧化。 4. 依據本發明之找伏打模組用多層次f板另—較佳實施例 中、，- COC製内層以及- EVOH !内層係可對最靠近太陽 電池之聚酿胺外層與太陽電池提供更佳保護以對抗水氣渗 入及抗氧化。 、〆 5. 依據本發明之光電伏打模組用多層次背板之一較佳尤其是 更為經濟之實施例中，- PP製内層及一 EV〇H製⑽^ 對最靠近太陽電池之聚醯胺外層與太陽電池提供更^ 以對抗水氣滲入及抗氧化。 發明之光電伏打模組❹層次背板可有效防止最靠 ^太JW電池之輯胺外層變黃(尤其是可增加對抗大氣 氧化之阻斷侧；因此該絲料層於太陽電池之後可完全 ，持其作為白色反射層之特性，故而使太陽電池能保持高電 置。 明之光電伏打模組料層次背板可有效確保最靠 (尤其可增加對抗水氣之阻斷作 能力不會因可能發生的電流短路而削弱/電μ件之運作 聚醢胺層·-部份芳香族聚酯之屏障層結合-二ϋ日，作為黏性促進劑層，依據本發明之此種光電 之步驟、且欠背板因可省略將個別層次以黏著劑叠層 為U。僅需一:人共擠製成型步驟即可達成，具生產製造更 向太/層次雜最接近或面 然不再是任上僅 201230349 之完成品所見者。 【實施方式】 附圖為表示本發明之較佳實施例，係僅用以說明而非限制 本發明，其中： 第一圖表示光電伏打模組用多層次背板i，該背板1係具 有一第一外層2，一第二外層3以及一位於該外層2、3間& 聚合物内層4’以形成一抗水氣及/或抗氧化屏障。該二外層2、 3至少有一層，最好二層皆是，係包含有聚醯胺；而於該θ第一 實施例之更佳變化例中，二外層2、3均由相同聚醯胺組成。 至少最接近太陽電池之背板外層可為透明，以便位於其下 之内層可作為一内含有白色顏料之反射層。該反射層最好可提 供至少92%或以上之反射率，而其所用之白色顏料最好為二氧 化鈦。另外，最近太陽電池之背板外層亦可包含有白色顏料(最 好為二氧化鈦)而作為一反射層，且最好能提供至少92%之反 射率。
透明聚醯胺係由脂族、環脂族及/或芳香族單體所製成並 同時包括均聚醯胺與共聚醯胺H结晶形與微結晶形之聚醯胺 ，為透明狀。微結晶聚醯胺不再完全為非晶形，但其所含之微 曰^基於該微晶之結構係比光線波長更小而因此看不見，故微結 晶聚醯胺看起來仍為透明狀^透明聚醯胺尤以例如：pA 12與PA PACM 12之均聚醯胺，以及例如：pA i2/]vtACMI， fA MACM 12/PACM 12之絲贿，以及此等聚醯胺之混合 ^ ，好該至少一外層或二外層2、3之聚醯胺係由選自二 胺、一元酸、内醯胺及氨基羧酸之組群，例如：pA U、PA 12、
PA 610、PA 612、PA 1〇1〇、PA 1012、PA 106、PA 106/10T、PA =4 'PA618以及PAMACM 12或其混合物，以及之前提到之 =聚醯雜群之雜及/或支鏈之麟，及/或環脂族，及/ 或方香族單體所組成。下列之聚醯胺亦極適合作為外層2、3， 201230349 pA 61 ’ 聚_胺(^ 其' PA 69、PA 6_3_τ、 或部份芳香族之聚_以及共聚H等_之可能的芳香族 原子作之單藝平均具有最少6個衫17价 々'于(亦即，每個單體可具有少於 取:1/個石反 合物中之其他單體係 右夕 之反原子，右反之，聚 作為聚醯胺增平均以二6、:二炭=)。由於選擇 聚醯胺中之每自胁較祕之條件， (亦即’短鏈二胺)亦可由相同聚_中其他形 平均數之=原(最多個碳原子）。舉一符合此 胺為例，其具有至少6個碳原子之聚酿 二級组成 疋由^二胺丁院胺與此二驗十 芬甘選自包括：二胺、二幾酸、内醒胺與氫基賊，以 =:混a物之族群。由内醯胺及氨基羧酸組成之聚醯胺以交聯 ΐΐΐι所提範_由二胺以及二舰組成之聚醯胺係表示非 乂聯，、父聯形之最佳變化例。雖然聚醯胺於另一變化例中仍為 非交聯形，但可能其已具有一例如TAIC之交聯活化劑以便於 遇火時導向交聯狀態並防止聚醯胺滴熔。 —如之則已提到，除了脂族單體，聚醯胺亦可含有環脂族單 體’以下列者為佳：CHDA(「環脂單體複合環己烷二羧酸」 之縮寫、意指1，4-CHDA)、BAC (「雙胺基環己烧」之縮寫）、 PACM (=4,4’-二胺基二環己基-甲烷）、MACM (=3,3，-二甲基 -4,4’-二胺基二環已代曱烷)及環脂族二胺之混合物。 在較佳之實施例中，聚醯胺係選自包含：聚醯胺4Χ(Χ= 具有碳原子數12至18個之線性脂族二羧酸）、交聯聚醯胺 4Χ、交聯聚醯胺9、聚醯胺99、交聯聚醯胺99、聚醯胺910、 交聯聚醯胺910、聚醯畦1〇1〇、交聯聚醯胺1〇1〇、交聯聚醯 12 201230349 胺11、交聯聚醯胺12、聚醯胺1010/10 CHDA、交聯聚醯胺 10HV10 CHDA、聚醯胺 610/10 CHDA、交聯聚醯胺 610/10 CHDA、聚醯胺612/10 CHDA、交聯聚醯胺612/10 CHDA、聚 醯胺910/10 CHDA、交聯聚醯胺912/10 CHDA、聚醯胺912/10 CHDA、交聯聚醯胺 912/10 CHDA、聚醯胺 1012/12 CHDA、 交聯聚醯胺1012/12 CHDA、聚醯胺610/12 CHDA、交聯聚醯 胺 610/12 CHDA、聚醯胺 612/12 CHDA、交聯聚醯胺 612/12 CHDA、聚醯胺910/12 CHDA、交聯聚醯胺910/12 CHDA、聚 醯胺912/12 CHDA、交聯聚醯胺912/12 CHDA、聚醯胺1012/12 CHDA、交聯聚醯胺 1012/12 CHDA、聚醯胺 1212/12 CHDA、 交聯聚醯胺1212/12 CHDA、醯胺1212A0 CHDA、交聯聚醯 胺1212/12 CHDA、聚醯胺1012、交聯聚醯胺1012、聚醯胺 1014、交聯聚醯胺1014、聚醯胺1212、交聯聚醯胺1212、聚 醯胺1210、交聯聚醯胺1210、聚醯胺MACMY(Y=具有碳原 子9至18個之線性脂族二羧酸）、交聯聚醯胺MACMY、聚醯 胺PACMY、交聯聚醯胺PACMY、聚醯胺MACMY/PACMY 、父聯聚醯胺MACMY/PACMY，μ汉丹泥兮物之砰。琢眾鼷 胺如選自包含聚醯胺1010及交聯聚醯胺1010、以及交聯聚醯 胺12之群尤佳。再者，二外層2、3可以含有不同的聚醯胺及 /或該等聚醯胺之混合物(見表1)。 至少一内層4、5係由不含氟之聚醯胺組成，但排除以聚 ^烯作為内層。内層之最佳材料為具有抗水氣及/或抗氧化屏 =特1生之聚醯胺。作為至少一内層4、5之較佳聚醯胺係述於 請，項5以及獨立請求項1〇中。依據請求項丨或1〇若選 $部份芳香族聚脂作為内層之聚合物屏障，此等聚醋於依據本 =之多層次背板14中只能結合至少―層由紐共聚醋醯胺 、# t之黏性促進劑層。此麵合聚醋與嵌段共聚醋醯胺黏性促 Μ層之技術並未見於w〇 2008/138022 A1專利。 (PVr^、為至少—内層4、5之最佳材料係為聚偏二氯乙稀 )。此種PVDC材料已知有商標名為pv 910 (比 13 201230349 利時’ B-1120布魯塞爾，SolVin公司生產)之商品。該商品為 PVDC混合2%之環氧大豆油，其係適合於包裝食品時使用於 薄膜(EVA或PE)之擠壓或共擠壓步驟。此等薄膜於立他物品 中可為熱縮誠熱可變_。該材料具有丨坑之制t 水、氧之低滲透性。 已知接近PVDC之擠壓加工溫度(丨⑹它至17〇。〇時，於 驅除氯化氫(HC1)之步驟下材料會開始分解，因此於 過程中加工機ϋ較到相當嚴重之財。此為為何pvDc之聚 合物最好具有5-2G%之氣乙稀或13%之氣乙烯以及2%之丙稀腈 之故。為使多層次薄膜層製造業者能免除pvDC之擠 製之步驟’能於PVDC之至少-内層4. 5先叠置二外層2 /3、對 於已可提供備用之PVDC薄膜層係最好。另一可行之方法於 一外層薄臈塗覆PVDC作為懸浮液。 環烯烴共聚物(coc)亦可考慮作為至少一内層4、5 種材料。輯烴共雜⑼c，商標TGPAS②；域k D_9_ 法蘭克福之Topas Advanced Polymers GmbH公司生產）為 ^極強找水躲，耻絲示魏為滅之防水屏障。因 之Ϊ性之產品極耐水解、酸、驗溶液及極性溶劑 ，之。n αχ：產品會受非雛有機溶細如 害。由於TOPAS® C0C樹脂對紫外線輕射極為敏崎 ，(紫外_定劑，吏用C0C作為内 者性則最好採用與順丁烯二酸酐共同作用2C0C。更佳黏 麵是可考慮作為至少一内層4、5之另一種材料 ϋ之t氣阻隔特性。此外，聚丙稀亦是考慮作為i 矣α \之材料，係因其具有極佳之水氣阻隔特性(參考 表2)，故而尤其適合與一 EV〇H層連结 201230349 150°C之間。 因此作為至少一内層4、5之材料最好選自包括：PVDC、 COC、PP與EV0H之群’以及其組合物。其他亦包含於該群中 可作為至少一内層之極佳材料係為pps(聚苯硫醚）、psu(聚 颯）、PESU(聚醚砜）、PPSU (聚苯砜）、PEEK(聚醚醚酮）、液晶 聚合物(LCP)、聚醯亞胺(pi)以及聚醯胺醯亞胺(pAI)。形成二 内層4、5之較佳材料組合可為PVDC + ev〇h，或c〇c + EV〇I^ 或PP + EVOH，而以PVDC + EV0H之組合為最佳。 於内層4、5之至少-表面以及外層2、3之一面或二面内 表面各層間可加-黏性促進劑層6以使層次間黏著性更佳，然 而這只有在因材料關係致二外層2、3無法與内層4、5自動^ 合時才有需要。同樣地’於二内層4、5間亦可置_黏性促進 劑層7。該等黏性促進劑層6、7、9之材料最好選自包括：丙 稀酸醋、環氧化物、_(聚氨醋）、功能化聚稀烴（亦即，以 醒或EPDM為主要成份），離聚體以及乙稀乙酸乙稀醋( 之群。 w依ΐ本發明之光電伏打模_多層次背板1之另一變化 lift少一内層4、5之材料係選自包括：職聚丁烯 (聚乙烯對苯二§旨)與舰(聚萘二甲醋)之部份 J® 、。該内層總會結合至少一層相連之黏性促進劑 祕由錢段能錢齡讀段共聚醯 ==『胺係連接了部份芳香族聚醋層以及至少 聚醯形成之黏性促進劑層所連接之毅共 —_當於部份芳香族雜，另一方面 層==:¾之嵌段對於相連接之聚合物 實施例中，部份芳香族聚醋層係於_各連接 酯醯胺形成之紐促進劑層以及由聚酿胺形成 201230349 使用嵌段共聚酯醯胺作為黏性促進劑層可容許僅以共擠 製一個步驟生產一背板成品，亦即，此種光電伏打模組用之多 層次背板以共擠製成型為佳。 一種具有以部份芳香族聚酯作内層而以嵌段共聚酯醯胺 作為黏性促進劑層(HV)之極有利之光電伏打模組用多層次背 板係可有例如下列之構造：聚醯胺12/HV/PBT/HV/聚醯胺π。 於此例中嵌段共聚酯醯胺黏性促進劑最好由聚醯胺12與PBT 之嵌段組成。此種黏性促進劑可由瑞士廠商EMS_化學公司 (EMS-CHEMIEAG)生產之品名 Grilamid®EA20HV 1 取得。 如為具有部份方香族聚醋内層而以板段共聚g旨醯胺作為 黏性促進劑之光電伏打模組用多層次背板，而其中以PA 形成聚醯胺外層之背板之類似構造：聚醯胺1010/HV/PBT7HW 聚醯胺1010，亦極佳。 依本發明之光電伏打模組用多層次背板1之製造方法，可 於聚醯胺熔化物内加入交聯活化劑以達成聚醯胺之交聯。該交 聯活化劑以選自：三羥甲基丙烷與三烯丙基異氰脲酸酯之族為 佳。 … 二外層2、3最好先擠製為分離層再叠置於内層4之二面。 另外亦可將二外層2、3與内層4共擠製為溶融層直接叠成多 層次膜層。如前已述及，後者尤以部份芳香族聚酯結合嵌段共 聚醯胺為佳。 ^ 若聚醯胺内含有交聯活化劑，經由高能量輻射，亦即電子 輻射’可於個別之聚醯胺分離層或多層次膜層上引發擠製薄片 之交聯反應。 4 於一可交聯但尚未交聯之聚醯胺變化例中，其係具有一交 聯活化劑但未施輻射。若於正常情況下不需交聯，但若遇如火 災之緊急狀況需防止聚醯胺之滴熔時，此一變化例係極為有 用。此時交聯作用會藉由火之熱能引發反應。 依本發明背板之聚醯胺模製複合材料，最好含有選自：白 201230349 色顏料、UV安定劑、XJV吸收劑、抗氧化劑、熱安定劑、水 解安定劑、交聯活化劑、阻燃劑、奈米填充料特別是例如層狀 石夕酸垣、填充料、著色劑(包含染料及色料）、增強劑、黏著促 ，劑、及衝擊強度改良劑之添加劑。聚醯胺材料或背板之防水 氣屏障可因含有層狀矽酸塩而更為改善。層狀矽酸塩更進而可 =進聚酿胺模製複合材料對抗熱氧化之耐久性以及尺寸之穩 定性(於製造過程中可獲較小之後收縮性及較低之熱膨脹係 數）。 曰提供所要，反射性之白色顏料最好為二氧化鈦(宜呈金紅 石晶體改良狀態）。二氧化鈦同時亦作用為uv吸收劑。其他 種可能之白色顏料為例如：氧化鋅及硫化鋅。使用白色顏料完 成之面板其反射率最好為至少92%。 如前曾述及，例如於美國標準UL 79〇 (屋頂覆蓋物防火測 t標準!1試方法)法案，光電伏打模組用背板如進而能符合 ，干遇火災及以蔓延時縣措施之需求係極被麟。雖然背 要，防火’但如可能其聚合物或聚_應至少不會滴 匕而於其自體燃燒時亦‘然，因為燃燒之熔滴會 屋之下層。本案發明人已注意到熔滴問題， m般非父聯聚醯胺’交聯聚醯胺接觸火焰幾乎不會 合物或聚醯胺亦可包含__目此呈_& :二::=舰1010及PA12尤其適用於此方面。亦;i 用其他阻燃劑。阻燃劑係可包含於數層中。 J J、 小申請範圍所選擇之外層2、3之聚酿胺， y —内層4、5之材料，以及滿必卞兩主 一層(或數層靖之多層次 17 201230349 進防水、防氧性，降低熱膨脹於-如力至+⑽充間，且 =^指數_ > +赋，此解層片所無法_與相比較 _ΐίίΐϊ之光電伏打模朗多層次背板1係、最好採用 如要達成聚醯胺之交聯，可於成型前於聚醯 交聯活化劑。麵之交聯活化劑為例如： ΤΜΡΤΜΑ(=三甲醇基丙烷三甲丙稀酸盘)及taic卜三 異氰尿酸I)。若加人個狀活侧，該交聯於配料或薄片^ 轴3方式之擠冑過程中即可已進行完成。此交聯最好ί 高能量照射觸發而成。該高能量照射最好 打模Γ本發明之複合配料所製成之背板係適用於製造光電伏 具有交聯聚醯胺11及聚_91G (非交聯及
1〇1〇 (非交聯及交聯)、聚醯胺101_ CHDA (非以U 聯）、聚醯胺1012 (非交聯及交聯）、及聚醯胺121〇 (非交聯及 父聯^之變體物(異形物)可再結合基於可时再生原料之生態 環境論點’因梳蔴油；}；僅是生產pA丨丨單體之起始基材，而 且也是生產癸二酸(癸燒二酸)及癸烧二胺用起始基材，這些 體及化合物侧來合成具有G1Q二目《及/或⑽二胺之聚酿 胺。此外’壬二酸(即，C9二酸)也可由萬蔴油衍生，此壬二 酸會產生於PA 99或PA «及/或P)ACM 9中。如第-圖所示 之光電伏打模組層壓式多層次背板丨之第一實施例，最好係包 括二層由交聯聚醯胺所製之外層2、3以及—層由pyD 之内層4。 衣 第二圖亦表不一光電伏打模組多層次背板1，其係包括有 -第1外層2 第二外層3，以及介於二外層2、3間之一内 層4,而形成-防水氣及/或抗氧屏障，且該等層次均由聚合物 製成。所有有關第-圖之論述亦適用於此。如第二圖所示之光 201230349 電伏打模組共同擠製成之多層次背板丨之第二實施例，最好係 包括二層由聚醯胺pAMACM 12製成之外層2、3，以及一層' 由順丁烯二酸酐功能化之coc製成之内層4。 θ 第三圖係表示依第三實施例之光電伏打模組多層次背板 其係具有二外層2、3以及二内層4、5。該二内層4、5係 形成-防水氣屏障及/或-抗氧辦。所有之層次均由聚合物 組成。有關第一圖之所有論述亦同樣適用於此。但是，二内層 4、5中有-層可為Εν〇Ηβ最好，第三圖所示之光電伏打^ 組叠層製多層背板1之第三實施例係包括二層聚醯胺ρΑ
MACM 12之外層2、3，一 PVDC之内層4，以及一 EVOH 之内層5。 第四圖亦表示一光電伏打模組多層背板i，其係具有二外 層2、3，以及介於二外層2、3間之二内層4、5，因而形成一 水氣屏障及/或抗氧㈣。有關第三圖之财論述亦適用於 此;J。第四’示之找伏打模組多層叠層背板1之第四實施 例最好包括有：由交聯聚醯胺PA 1010形成之二外層2、3，一 PVDC之内層4，以及一 c〇c之内層5。 第五圖亦表示一光電模組多層背板丨，係具有：二外層2、 3 ’一以及介於該二外層2、3間並形成-防水氣及/或抗氧屏障 之内層4 5。有關第二圖之所有論述亦適用於此例。如第 五圖所示之光電伏打模組共擠製多層背板1之第五實施例，最 好係包括有··由交聯聚醯胺PAMACM12形成之二外層2、3， 一 COC之内層4 ,以及一 EV〇H之内層5。 第六圖係表示―光電伏打模組多射板卜係具有二外層 ^ ^及”於該外層2、3間並形成一防水氣及/或抗氧屏障之 二f ^f 4、5、8。所有這些層次均由聚合物組成。有關第一 圖巧第二圖之所有論述亦同樣適用於此例。於此例中，光電伏 多層背板1係包括至少三層内層4、5、8。可作為第二 或内層5、8之屏障聚合物係為：PPA(聚鄰苯二甲醯胺， 部份芳香族聚轉）、ppsc (聚苯顧）、psu (韻）、卩腿(聚. 201230349 醚颯）、ppsu (聚苯砜）、PEI (聚醚）、PAI (聚醯 胺）、以及PEEK (聚醚醚酮卜 ^ 之其餘元件(未圖示)均設於所有圖所圖示 之最上-層外層2。遇有二或三層内層時 擇異於圖輯示者。 謂㈣序了選
依據本發明之光電伏打模組多層背板一 包括如表1所示之下列範例，該等範例 J J 組成材料之選擇，而不應被誤為加以限制編圭走板層 表1
表中之縮寫係如下所示： IS=内層 AS=外層;Hv，生促進劑層; 表1 所列材料所選取之 些標準化料值係舉例述 於表2 : 20 201230349 表2 [Sihinm/rii’*每曰·巴] 於23°C/85%溼度下 ’ :李蒸氣滲雞Ί 於23°C/85%溼縻下
S) 5 ⑴為由EMS公司内部於DIN/ISO 15105-1(02)與 DIN/ISO 15106-1(ϋ2Ο)下所測得數值。 [2]為由文獻：「塑膠與彈性體之滲透性」（於2〇〇3 年出版 ’ LieslK. Massey 所著，piastics Design Library館藏)所得之數值。 下列之滲透性範例係自表2之滲透值加以計算。為能說出 單一膜層之目前滲透性，標準滲透值係由現有層次厚度(以mm 計)加以分隔。如為多層膜層則需考慮每一單層個自滲透性之 相互作用值(比如電阻值）。為計算滲透’有必要加上各層滲透 之相互作用值’而相互作用值之後再由總數算出（比如經由一 串電阻連接之電流）。 比較例·· 單層膜 材料： PA12 總厚度： 透氧性： 63_3 [cm3/m2*day*bar] 水蒸氣滲透性：26·7 21 201230349 範例： 多層獏 材料： PA12(125 卿)/PVDC(50jjin)/PA 12(125μιη) 總厚度： 300μιη 透氧性： 5.7 [cm3/m2*day*bar] 水蒸氣滲透性：〇·4〇 [g/m2*dayj (黏著性促進劑層於此不予考慮）。 以單層膜(比較例)與依據本發明之具有相同厚度之多層 ίϊΐί加㈣較，輯計科找雜，齡了屏障膜層之 Ϊ數社Ϊ降低之f事實上’較之於&較例其透氧性低 、二“ ’而水蒸氣渗透性則較之比較例降低係數約為66。 術之人^ f技術，—般所知翁自食材包裝技 特殊麟領域，尤其是其材 22 201230349 【圖式簡單說明】 第一圖表示依第一實施例之光電伏打模組用多層背板，其 係具有二外層與一内層； 第二圖表示依第二實施例之光電伏打模組用多層背板，其 係具有二外層與一内層； 第三圖表示依第三實施例之光電伏打模組用多層背板，其 . 係具有二外層與二内層； 第四圖表示依第四實施例之光電伏打模組用多層背板，其 ** 係具有二外層與二内層； 第五圖表示依第五實施例之光電伏打模組用多層背板，其 係具有二外層與二内層； 第六圖表示依第六實施例之光電伏打模組用多層背板，其 係具有二外層與三内層； 【主要元件符號說明】 1光電伏打模組用多層背板 2第一外層 3第二外層 4第一内層 5第二内層 6黏性促進劑外層 7第一黏性促進劑内層 8第三内層 9第二黏性促進劑内層 23

Claims (1)

  1. 201230349 七、申請專利範圍： 1· 一種光電伏打模組用多層背板，係包括：_第 該成—防水氣屏障及/或抗^ ’有内、外層次均為由聚合物組成； 巧徵乃在於：該二外層中至少有—層係含聚醯胺，以及， 該至>、之一内層，係由非含氟聚合物且不含任何 成；其中該由部份芳香族聚醋組成之内層係藉至少二 ^嵌段躲輔驗成之雜促進麟層與含有聚酿胺之 該二外層中至少一層連結。 2.，請求項1之光電伏打模組料層背板，其特徵係在於：該 光電伏打模組用多層背板之二外層含有聚酿胺最好為相同之 聚酿胺。 3·依請求項2之光電伏打模組用多層背板，其特徵係在於：該 至少一外層或二外層之聚醯胺係為：選自二胺、二羧酸、内 酿胺與C基羧酸之群之線性及/或分枝結構之脂族、及/或環脂 族、及/或芳香族單體所組成。 4. 依請求項1_3中任一項之光電伏打模組用多層背板，其特徵 係在於：該至少一外層或二外層之聚醯胺為選自包括PA12、 PA 11、PA610、PA612、PA 1010、PA 1012 與 PAMACM 12 之群，以及其混合物。 / 5. 依前述請求項任一項之光電伏打模組用多層背板，其特徵係 在於：該至少一内層之材料為選自包括PVDC、COC、PP、 EVOH、PPS、PSU、PESU、PPSU、PEEK、LEP、PI 以及 PAI之群，其中之c〇C最好已被順丁烯二酸酐功能化。 6. 依前述請求項任一項之光電伏打模組用多層背板，其特徵係 在於：該背板具有至少二或三層内層，於至少有二内層之情 況下，其中一内層為由EVOH組成，而第二内層最好為由 PVDC組成。 7. 依前述請求項任一項之光電伏打模組用多層背板，其特徵 為：一黏性促進劑外層係介於一内層之至少一面，以及二外 24 201230349 層中之一層内面之間。 8. 依請求項6或7項之光電伏打模組用多層背板，其特徵為： 一黏性促進劑内層係佈設於第一内層、第二内層、及/或第三 内層每層間之一面。 9. ，請求項7或8項之光電伏打模組用多層背板，其特徵為： ，黏性促進劑層之材料係選自包含丙烯酸酯、環氧化物、聚 -氨脂(PUR) ’官能化聚烯烴，離聚物以及乙烯乙酸乙烯酯(EVA) ’ 之群。 10. 依請求項1至4項中任一項之光電伏打模組用多層背板， 其特徵為：該至少一内層之材料係選自包含PBT、pET以及 PEN之部份芳香聚合物之群，而與之相接之黏性促進劑外層 係由具有嵌段能與相接之該黏性促進劑層之外層相容之嵌段 共聚酯醯胺所組成。 11. 依請求項10之光電伏打模組用多層背板，其特徵為：由嵌 •k共聚酯酿胺組成之黏性促進劑外層之嵌段係相當於内層之 部份芳香族聚酯以及外層之聚醯胺，而以該由嵌段聚酯醯胺 組成之黏性促進劑外層做為該内外層之分界層。 12. 依請求項1〇或π項中任一項之光電伏打模組用多層背 板，其特徵為：該多層背板係具有一由部份芳香聚酯組成之 内層，該内層之兩面復各藉一層由嵌段共聚酯醯胺組成之黏 Γ 性促進劑層與二層聚醯胺組成之外層相連結。 13. 依請求項1〇或12項中任一項之光電伏打模組用多層背 板，^特徵為：該光電伏打模組用多層背板係以共擠壓成^。 14. 依前述請求項中任一項之光電伏打模組用多層背板，其特 徵為：該外層之一層或二層所含之聚醯胺係含有至少一種選 自由白色顏料、UV安定劑、UV吸收劑、抗氧化劑、熱安定 劑、水解安定劑、交聯活化劑、阻燃劑、層狀石夕酸盘、填充 劑、著色劑、增加劑、黏著促進劑以及衝擊強度改良劑所组 成之群之添加劑。 ° 15. 依前述請求項中任一項之光電伏打模組用多層背板，其特 25 201230349 徵為：該背板所含之白色顏料係具有至少920/。之及射盎，B 該白色顏料最好為二氧化鈦。 ^ 16. 依前述請求項中任一項之光電伏打模組用多層背板，其特 徵為：該外層之聚合物或聚醯胺材料係由交聯聚醯胺組成， 而以交聯PA 1010以及交聯PA 12為最佳材料。 '' 17. —種製造光電伏打模組用多層背板之方法，該多層背板係 包括有一第一外層，與一第二外層，以及介於二外層間並升》 成一防水氣及/或抗氧屏障之至少一内層； 其特徵為：該二外層中至少一層係由聚酿胺形成； 及該至少之一内層係由非含氟聚合物且不含聚乙烯之聚 合物形成； 其中由部份芳香族聚酯形成之内層係僅用於與由嵌段共 聚酯醯胺形成之黏性促進劑外層結合。 、 八 18. 依請求項17之光電伏打模組用多層背板之製造方法，其特 徵為：該二外層係分別由一聚醯胺模製成型化合物擠^成 型，並藉選擇性使用之黏性促進劑層，共擠壓或叠層於該至 少之一内層上。 19. 依請求項17或18項之光電伏打模組用多層背板之製造方 法，其特徵為：該背板係由二外層以及至少二内層所形成， 其中一層内層為EVOH而第二層最好為PVDc。 2〇.依請求項Π至I9項中任一項之光電伏打模組用多層背板 之製造方法，其特徵為：該二外層中至少有一層係選擇性使 用黏性促進劑層叠層於一由PVDC形成之内層上。 21. 依請求項17至19項中任一項之光電伏打模組用多層背板 之製造方法，其特徵為：該二外層中至少一層係選擇性使用 黏性促進劑層共擠壓或叠層於由c〇c或EV〇H形成之一内 層上。 22. /依請求項17之光電伏打模組用多層背板之製造方法，其特 徵為：該光電模組用多層背板係藉共擠壓製成，其中之由 份芳香族聚i旨形成之-内層其兩面均各藉—由嵌段共聚醋^ 26 201230349 胺形成之黏性促進劑層與由聚醯胺形成之二外層相連接。 。.依請求項17至22項中任—項之光電伏打模組用多 之製造方法’其特徵為：於作為外層之聚酿胺熔融材 ^ 加一交聯活化劑以達成聚醯胺之交聯作用。 添 24·依請求項Π至21項中任一項之光電伏打模組用多層 ，巧造方法特徵為：該二外層係擠壓成為薄膜層 壓薄膜層係藉高能照射，最好為電子照射丨發 25.= 項，至24項中任-項之光電伏打模心Si拓 製以方法，其特徵為：其交聯活化劑係選自 與三烯丙基異氰脲酸酯之群。 T基丙烷 26=請項1至16項中任—項之光電伏打模_多層背板之 ⑽任-項之生產光= 27
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