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TW200933902A - Backing sheet for photovoltaic modules - Google Patents

Backing sheet for photovoltaic modules

Info

Publication number
TW200933902A
TW200933902A TW097138537A TW97138537A TW200933902A TW 200933902 A TW200933902 A TW 200933902A TW 097138537 A TW097138537 A TW 097138537A TW 97138537 A TW97138537 A TW 97138537A TW 200933902 A TW200933902 A TW 200933902A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
photovoltaic module
fluoropolymer
polyester
module according
layer
Prior art date
Application number
TW097138537A
Other languages
English (en)
Inventor
Marina Temchenko
David William Avison
Frank Anthony Mannarino
Samuel Lim
Shogo Sugiura
Original Assignee
Madico Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US12/011,962 external-priority patent/US20080264484A1/en
Application filed by Madico Inc filed Critical Madico Inc
Publication of TW200933902A publication Critical patent/TW200933902A/zh

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    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
    • H10F19/80—Encapsulations or containers for integrated devices, or assemblies of multiple devices, having photovoltaic cells
    • H10F19/85—Protective back sheets
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/30—Coatings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

200933902 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於光伏模組，輯％丨β 付別是關於防護背板。 【先前技術】 對本世紀即將耗盡的石油能 ^^ ^ ，原而言，利用太陽能的光 伙楔組為最有前景的選擇之一， ^ „ ν θ L 热而’光伏模組的生產與 ❺ 改置仍是相當昂貴，典型光伏模 、、'且包括玻璃或彈性透明前 板、太陽能電池、封裝材料、 π m者板、覆蓋模組邊緣之 防護封條以及包覆封條之鋁製邊 一 衣透框式骨架，如第1圖所 不’設計前板10、背板20與封萝铋刺ΠΛ 、对瑕材枓30和30，來保護電 池陣列40免於氣候因素、溼氣 ^ ^ 機械操作及撞擊的影響， 同時亦為人們安全及避免電流漏失而絕緣電性，防護背板 20係用以改善光伏模組的生命週期與效能，如此可降低每 瓦光伏電流的成本，當前板10與封裝材料30和30,必需 透明以使大量光線穿透時’背板必需不透明且具高度反射 性以符合美觀與功能要求’為達到減輕重量等許多目的， 尤其用於木構上（發展積體ρν)與空間運用，以及軍事上的 用途（併入士兵裝備中），輕薄的太陽能電池是必需的，同 時，輕薄模組使成本降低，節省材料用量，減少對自然資 源的消耗而更趨向”綠科技。 製造輕薄太陽能電池的的一個方法為併入輕薄背板， 然而覆蓋材料的背，板亦必需具有抗潮溼的功能以避免水蒸 氣或水滲入’水氣會使如光伏單元、導線與電極等下部份 1174-10027-PF;Ahddub 5 200933902 需具電性隔離、 以及可裝設輸出 零件生鏽而破壞太陽能電池，此外，背板必 抗機械強度、uv穩定性、黏附於封裝材料 導線等功能。 b現採用之防護背板為典型薄片板合，第2圖為典型薄 片为板20的圖不，薄片組合包括聚氣乙婦薄膜 常見之Tedlar⑧、聚醋(_ ’以及做為主體之乙烯:錯 酸乙稀共聚物（_26,於模組中，EVA層與封裝材料層3〇 ❹ 接合做為介電層並具有良好的澄氣阻隔特性，其尺寸安 定’白色EVA可使動力提昇’聚酿層24相當堅勒、且優異 介電性、尺寸安定且具有良好抗潮澄功能，聚a乙稀層U 可做為優異之耐候層。 雖然這些薄層於要求的試驗中皆可有效率的組合並實 際使用’但其仍具有如高成本的缺陷以及丁⑷打⑧薄膜的 流通性問題，先前技術中有一缺點，如pvF(Tedlar⑧）、 ECTFE(Halar®)及其它含氟聚合物無法於常溫或稍高溫度 ©下處理，例如，係採用禱造法以高沸點溶劑（通常對取向 Tedlar®採二甲基乙醯胺而對Tedlar(g)卯採碳酸丙烯酯） 由分散液來製造PVF薄膜，二甲基乙醢的沸點為164_166 C而碳I丙烯酯的沸點為2 〇 〇 〇c，分散液須於】6 〇。匸時製造 且/合劑3量為90%或更高以符合薄膜生產需求，由於pvF 樹月曰的熱不穩定性：其熔解與分解溫當相當接近使pV{?於 烘乾過程中可能分解，故不可採用更高的溫度，所以於 Tedlar®薄膜中常會有殘餘的溶劑，βΐίρ〇η1;宣稱於所有取 向Tedlar® PVF薄膜中’二甲基乙醯（MAC)的殘留量介於 1174-10027-PF;Ahddub 6 200933902 〇.05至ι_ο%重量百分比。 另方面，ECTFE(Halar®)薄膜係於35〇_375t時採用 熔融押出方式製造’所以其不易與顏料、黏土等混合亦相 當昂貴。 美國專利第5, 741，370號揭露製造與架設模組的費用 可因採用，做為背皮材料，含有兩種不同離子聚合物，例 如鈉離子聚合物與鋅離子聚合物之組合的熱塑性烯烴而降 Q 低，因為此種組合會使背皮材料的溼氣阻隔特性較任—單 一離子聚合物成分的溼氣阻隔特性佳，同時，該專利亦揭 露採用離子聚合物封裝材料與兩離子聚合物背皮。 然而，美國能源部再生性能源實驗室（Nati〇nal Renewable energy iaboratory (NREL))報導含有遊離或鍵 之異丁酿酸的離子聚合物樹脂於溶融製程中需採用不鏽 鋼器械，如此會使成本提高，PVMaT Impr〇vements in the
Solarex Photovoltaic Module Manufacturing Technology G Annual Subcontract Report May 5, 1998-April 30, 1999, National Renewable energy laboratory, January 2000 · NREL/SR-520-27643 。 【發明内容】 本發明揭露光伏模組用之防護背板，本發明之背板具 有優異耐候性、耐熱性、顏色持久性、薄層與封裝材料間 的黏著力以及耐磨損性，背板可將因水氣滲入而導致太陽 能模組效能惡化的現象降至最小’亦可於一段長時間後仍 1174-10027-PF;Ahddub 7 200933902 維持所需之光電轉換效率，無論所述之背板或所論及之背 皮皆可具有良好外觀。 本發明之背板係以液體塗裝的技術，然後以EVA製成 涛層’並依需求裁製而得，此外，採用所述之背皮材料製 成太陽能電池模組具有製程成本大幅降低的優點。 背皮所採用之液體塗裝配方解決了先前技術背皮的一 或多個缺點，此背皮可做得比現行背皮更薄，包括許多隨 φ 時可得材料的背皮材料可於常溫或或稍高溫度下處理，液 體塗裝可直接施作於薄層組合的第二層而省去黏接的程 序，此外，其易與顏料、黏土等添加物混合。 一方面’所述之光伏模組用背板具有一層含有可溶於 有機溶劑且可交連的非晶質含氟聚合物，含氟聚合物可為 二氟氣乙烯的含氟共聚物且具一或多個烷基乙烯基醚，包 3具活性輕基官能基之烧基乙烯基喊，背板可含混有含氣 共聚物之交連試劑。 ❹ 一背板亦可含有如聚酯層等其它薄層，就另一範例而 »者板具有EVA yf ’其它附加層可為聚碳酸酯、與 之共押出聚酯、聚烯烴、炉备 風S日、液日日聚合物、含氟聚合 物（ac 1 ar)、紹、喷適的蔔务加取沙 ^ 的減鋁聚酯、喷濺的氧化矽或氮化 矽聚酯、喷濺的氧化鋁聚碳酸t R咴暇S日及喷濺的氧化矽或氮化 聚碳酸酯之一或更多。 背板的含氣共聚物層可用於聚㈣，或“Μ 以做為其它類_，亦可為單—薄層或組合層， 施例中，含氟共聚物層的厚度小於i密耳，另一方面，含 1174-10027-PF;Ahddub 200933902 氣共聚物層的厚度大#·!^；五 序又穴於1在耳，於另一實施例中，背板含 有矽土。 於本發明的另一方面描述光伏模組用之背板，背板具 有3四氟乙浠（TFE )與具活性羥基官能基之烯烴碳氫化 合物的共聚物的薄層，背板可再含有混合含氟共聚物的交 連試劑，於一實施例中，含敗共聚物層的厚度小於1密耳， 於另實施例中’含氟共聚物層的厚度大於i密耳於另 φ 一實施例中，背板亦含有離子聚合物層。 含氟共聚物可為或含有一或多種含氟單體的三元聚合 物於f施例中，三元聚合物由雙氣亞乙稀、四氣乙稀 與六氣丙烯組成。 再者，背板可具有如聚酯層之附加層，含氟共聚物層 可具有或無添加物而可用於聚醋層，含氣共聚物層亦可為 單一薄層或做為透明與複合染色層的組合層，聚酯薄膜可 再釔電暈或化學處理以增加黏著性，背板亦可具有EVA ❹層，於另一實施例中，背板含有石夕土，其它附加層可為聚 碳酸酯、與EVA之共押出聚酯、聚烯烴、聚氨酯、液晶聚 。物、含氟聚合物（aclar)、鋁、喷濺的氧化鋁聚酯、喷濺 的氧化矽或氮化矽聚酯、喷濺的氧化鋁聚碳酸酯及喷濺的 氧化梦或氣化石夕聚碳酸酯、噴濺的氧化鋁Lumif Ion®、喷 賤的氧化銘Zeffle®、喷濺的氧化矽或氮化矽Lumifl〇n、 嘴’賤的氧化石夕或氣化石夕⑧之一或更多。 另一方面’揭露修理光伏模組之背板的方法，包括塗 附三氣氣乙烯之非晶質含氟共聚物且具一或多個烷基乙烯 U74-l〇〇27-PF；Ahddub 9 200933902 基趟’包含具活性羥基官能基之烷基乙烯基醚的配方於背 板上需要修補的位置，於一實施例中’在常溫或稍高溫度 下塗附於背板上，於另一實施例中，將配方的第一與第二 成分置於配備靜態攪拌器的雙腔針筒中，並經由針筒上所 附之塗抹器來施作。 於一實施例中，配方的第一成分由交連試劑與溶劑組 成’而第二成分由含氟共聚物與溶劑組成。 〇 於本發明另一部份說明光伏模組用之另一背板，該背 板具有可固化於基材上的含氟聚合物之薄層，且該薄層具 有含疏水性矽土的含氟聚合物。 5實施例中，基材由聚酯樹脂製成，而疏水性矽土 以聚二甲基矽氧烷聚合物表面處理，具含氟聚合物之薄層 的矽土含量介於2.5至15 Π。/舌县τ \ 3主15.0%重量百分比之間，且最好介 於7.5至12· 5%重量百分比夕ρ弓 __ , 届百刀比之間，同時具含氟聚合物之薄 層可另含有二氧化鈦。
為讓本發明之上述和其它 顯易懂，下文特舉出具體範例 說明如下： 目的、特徵、和優點能更明 ，並配合所附圖式，作詳細 【實施方式】 本發明揭露光伏模組用之防 以液體塗裝的技術製做背板，、° ，於—實施例中， 後再以EVA製成薄層並#· + +於較佳實施例中，液體塗裝 屬層並依需求裁製而得。 於另一實施例中揭露封 農材料，該封裝材料具優異之 1174-l〇〇27-PF;Ahddub 10 200933902 财候性、耐熱性、uv穩定性、對背板材料與其它太陽能模 組零件的黏著力、介電性以及良好顏色持久性而不變黃， 所述之封裝材料係以噴濺處理，如此可減少於稱高溫度下 之真空薄片製程並降低生產成本。
”另-快速且簡便修補背皮斷裂或其它損傷的方法為採 用貼皮 此方法與貼皮適用於維持美觀且堅固的覆蓋 刮傷的背板而不需施加劇烈的溫度及壓力，而且，此，，貼 皮”可快速而有效率的於”於原處”修補，本發明中採用 貼皮覆蓋的方法符合IEC 60664-1、ΙΕχ Θ1730、IEC 1646 與ASTMF1249的所有要求，於本發明在這方面的較佳實施 例中，”貼皮”的配方係以配備靜態攪拌器與塗抹器之雙 腔針筒來施作》 本發明採用之液體塗裝配方可於常溫或稍高溫度下使 用，液體塗裝配方的主要成分為含氟聚合物，最好是可溶 於有機溶劑或可以水分散之可交連的非晶質含氟聚合物。 〇 本發明所採用之含氟聚合物並無特定範例，包括三氟 氯乙稀（CTFE)的含氟共聚物’如Lumiflon® CA⑽hi Glass
Co.，Ltd·)、Cefral Coat® (Central Glass Co·，Ltd·) 與 Fluonate® (DIC Corporation);四氟乙烯（TFE)聚合物， 如 Zeffle® (Daikin Industries，LTD);以及具有氟烷基 團與由氟院單元構成之聚合物，如Zonyl® (E.I. du Pont de Nemours and Company)及 Unidyne® (Daikin Industries, LTD)。 其中，CTFE與TFE具有優異的對顏料分散性、耐候性、 1174-10027-PF;Ahddub 11 200933902 可共聚力及耐化學性質而為較佳之選擇，具有可固化官能 基之含氟烯烴聚合物的範例包括TFE、異丁婦、經基丁 A 乙烯基鱗與其它單體之共聚物以及TFE、VdF、經基丁基乙 烯基醚與其它單體之共聚物，其它可共聚單體的範例亦無 特別限定，例如，乙烯酯類，如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、 丁酸乙烯醋、異丁酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯、癸酸乙烯酯、 柯赫酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、環己酸乙 烯酯與苯甲酸乙烯酯；烷基乙烯基醚，如甲基乙烯基醚、 乙基乙稀基醚、丁基乙稀基越與環己基乙稀基趟；以及含 氟單體，如三氟氣乙烯（CTFE)、乙稀氟（VF)、雙氟亞乙烯 (VdF)與氟化乙稀醚。 具含氟共聚物之塗層的較佳成分如下述結構：
以及 117 4 —10027 — PF/Ahddub 12 200933902
於液體配方中所採用之含氟聚合物包括，但不限定，
Lumiflon® (Asahi Glass)與 Zeffle® (Daikin)。其它材 料包括 FluoroPel® 與 F1uoroThaneTM (Cytonix Corporation) » FluoroLinkTM Polymer Modifiers (Solvay ❹ Solexis)。液體塗裝配方中的附加成分包括交連試劑、催 化劑、溶劑’以及可選用’填料與如氮化硼（ZypC〇atings) 之無機材料。 一較佳含氟聚合物為由Asahi Giass於1982年發展的 Lumiflon®，Lumiflon®為具有數個特別烷基乙烯基醚（VE) 之三氟氣乙烯（CTFE)的非晶質含氟共聚物。 烧基乙烯基峻單體與經基的組合使聚合物具有特別的 ❹ 特性’如溶解度、與顏料的相容性、交連試劑之反應性、 與基材的黏著力、硬度及柔韌度。 另一較佳含氟聚合物為Zeffle®樹脂（Daikin)，其為 四敗乙烯(TFE)與可溶於有機溶劑之碳氫烯烴的共聚物，尤 其，Μ'。⑧為四氟乙、烯與具活性經基官能基之碳_的 共聚物的溶劑基底配方者可做為高效塗料及塗層的基底樹 脂。 _ 於另一實施例中之合氣 <3氟聚合物為三元聚合物，三元聚 合物可含有一或多種 ^<含亂早體，例如，三元聚合物· 由雙献J亞乙稀、四氣「祕咖
^歸與六氟丙烯組成，DyneonTK THV 1174-10027-PF；Ahddub 13 200933902 元聚合物且具有許多優點，如低製程溫度，與彈 性體和碳氫基底塑膠的鍵結力’柔韌度及光學淨度，透明 薄膜可做為刖板以取代玻璃’添加顏料所製成之薄膜可做 為光伏模組用之背板。 ❹
本發明所採用以構成液體塗裝配方的有機溶劑包括， 但:限定，甲基乙基酮（MEK)、丙酮、甲基異丁基_(Μΐβκ)、 甲苯、二甲苯、甲醇、異丙醇、乙醇、庚院、乙酸乙酯、 乙酸異丙s旨、乙酸正丁醋、正丁醇或上述之混合物，較佳 溶劑包括二甲苯、環己酮舆甲基乙基酮（歷），適當之溶劑 為可/合解所有成份以及具低沸點以便於去除塗層中的殘留 /谷劑或將其含量降至最低者。 本發明所採用以構成防護塗層之顏料與填料包括，但 不限定一氧化鈦、碳黑、芘系顏料、顏料、染料、雲母、 聚醯胺粉末、氮化硼、氧化鋅、氧化鋁、矽土、㈣吸收劑、 抗腐蝕劑與乾燥劑，-較佳顏料為二氧錢Ti-Pure@ R-105 (DuPont)，其為經二氧化矽（Si〇z)處理以提升耐久 I·生之金、石一氧化鈦顏料，一較佳疏水性改質矽土為
Cab 〇 Si 1 TS 720 (Cabot Corporation)’ 其為經二甲基 矽油處理以聚二甲基梦氧烷取代表面羥基之發煙矽土，： 料、UV吸收劑與抗腐蝕劑用以改善其不透明度及耐候性，
Orgasol® Ultrafine為較佳之聚醯胺粉末（Arkema丨此）且 可用以降低色# ’碳黑、顏料與染料可用以改變背板的顏 色，雲母可用以改·善其阻燃性，氮化硼、氮化鋁與/或氧化 鋁可用以改善其導熱性
Cloisite® Nanoclays (Southern 1174-10027-PF;Ahddub 14 200933902
Clay Products)、3Mtm Glass Bubbles 與乾燥劑可用以改 善其防潮性，矽土與/或氮化硼可用以改善其介電性質，矽 土亦可用以降低色澤並改善其阻燃性。 交連試劑最好用以構成防護塗層並得到不溶於有機溶 劑且不黏手的薄膜’較佳交連試劑包括，但不限定， Τ7Ζ〇Γ®有機鈦酸鹽、錢、異氰酸醋及三具氰胺，其中以 ❹ 異氰酸脂肪醋最好，其所致之薄膜的耐候性可於戶外使用 超過30年。 一範例中，LUmiflc)n⑧基底塗層成分用之液體配方係由 LUmifl°㈣液、顏料、交連試劑與催化劑混合而得，二月 酸丁錫係用以加速Lumifl()n (pc>lyQi)與異氛酸醋於 有機溶劑中的交連反應，這此 k二成刀係以Lumi f 1 〇n®溶液為3 至80單位重量比，且最 取野馮約46早位重量比，顏料為5
至60單位重量比（最好A " 單位重量比），而有機溶劑 (MEK與二甲苯或環己輞） QO ^ )為至80早位重量比（最好為約 32皁位重量比）的比例混合製成。 背板亦可具有附加届，μ』β 層附加層可以接著劑或無接著劑 的方式施作於含氟共聚物層， 甚J選用之附加層包括，例如， —或多個聚酯、EVA、卒e ** a $ 竭聚石反酸醋、聚稀烴、聚氨醋、丙稀酸、 聚亞醯胺、聚醯胺、液。日咿人& 夜日日聚合物、含氟聚合物Uclar)、鋁、 喷濺的氧化鋁聚酯、噴濺的 ^ T濺的氧化矽或氮化矽聚酯、喷濺 氧化銘聚碳酸g旨及噴游的备儿a 貫源1的氧化矽或氮化矽聚碳酸酯、透明 含氟聚合物及透明含氟妓平札 w 4 軋“聚物、如聚酯矛口 m之聚合物的 共押出層以及聚丁二稀。 1174-l〇〇27-PF;Ahddub 15 200933902 範例1. 範例1為本發明之Lum i f 1 on®基底防護背板的製備說 明’本範例所採用之Lumiflon®為LF 200等級，由Asahi Glass出品之6〇%二甲苯溶液（2〇〇公克），本範例所採用之 顏料為Ti-Pure® R-i〇5，由DuPont出品（76· 2公克），交 連試劑為Desmodur® N3300，由Bayer出品（21. 4公克）， 其為六亞曱基二異氰酸酯三聚物，使用高效能犁刀混合機 H 將顏料與Lu®i Ποη®溶液混合，再加入溶劑及交連試劑。 接著使用配方’以塗料輥將液體配方由秤盤移至薄膜 並以Mayer Rod計量而取得所需之塗層重量，塗層直接施 作於Mylar® (DuPont)(5密耳）聚酯薄膜上，本範例中無需 使用黏著劑’所施作之塗層重量為1〇_12〇公克/平方公 尺，最好為30-90公克/平方公尺，30-45公克/平方公尺 更佳。 乾燥塗層含60-65%重量百分比的Lumiflon®及35%重 Ο 量百分比的顏料，於此範例中，採用聚酯-聚氨酯積層接著 劑將以Lumiflon®基底配方覆蓋之聚酯膜與EVA(乙酸乙烯 酯含量為4%)薄片化，然後將此薄片與EVA封裝膠和模組 製成真空薄片。 ^ 表1為Lumiflon®與Zeffie®基底防護背板以及 Tedlar® SP製之背板的性質比較。 U74-10027-PF;Ahddub 16 200933902 表1 樣品 微米 Ά _、u 水氣傳送 公克/(100平方英尺 天) 局部放電試驗 最大電壓 Tedlar® SP ~~ — 178 試驗 100F 100%RH VDC /聚酯/EVA 25.4 ASTM F1249 0.195 IEC 60994-1, 820 Lumiflon®/ 165 "^-___ IEC 61730 聚酯/EVA 12.7 ASTM F1249 0.174 IEC 60994-1, 860 Zeffle®/聚酯 ----- IEC 61730 /EVA_ 165 12.7 ^---- ASTM F1249 0.143 IEC 60994-1, IEC 61730 860 表2為Lumif1〇n®基底防護背板與取向Tedlar®製之背 板的性質比較。 表2 樣品 厚度 微米 外層厚度 微米 水氣傳送 試驗 公克/(100平方英尺·天） 100F 10〇%RH 局部放電試驗 最大fl" VDC leaiar^ or /聚酯/EVA 267 38 ASTM F1249 0.12 IEC 60994-1, IEC 61730 1020 Lumiflon®/ 聚酯/EVA 241 13 ASTM FI249 0.12 IEC 60994-1, IEC 61730 1015 結果顯示’ 0.5密耳厚之Lumiflon®與Zeffle®基底塗 層比1密耳厚之無取向Tedlar® SP具有較佳防護性質（低 滲透性及高電壓電阻），儘管Tedlar® SP層的厚度是 Lumiflon®與Zeffie®層的兩倍，而且’ Lumiflon®基底背 φ 板的成本效益高於Tedlar®基底背板。 表3為Lumi f ιοη®基底防護背板與取向Tedlar®製之背 板的耐候性比較，將樣品置於85Ό且相對濕度為85%的環 境測試箱中2000小時，依據ASTM D 90398剝離強度測試、 ASTM D 3359橫紋裁膠帶黏度測試與ASTM D882進行”溼 熱測§式以測量外層與聚醋的接合度、抗張強度及斷裂時 之延展度而鑑定外層的耐候性，表3中縮寫的意義如下： TB =接著劑剝離；5B = 0%塗層剝離；4B =小於5%塗層剝離； 33=5-15%塗層剥離；26=15-35%塗層剝離；18= 35-65% 1174-10027-PF;Ahddub 17 200933902 塗層剝離而0B =大於65%塗層剝離。 表3
外層 500 1000 小時 1500 2000 Tedlar® 38 微米 TB TB TB TB Lumiflon® 13 微米 5B 5B 5B 4B 如表 3所示，薄Lumi f 1 on®基底背板不亞於位向 Tedlar®基底背板之一。 第3與4圖顯示，於”溼熱測試”中，Lumif Ion®基底 © 背板的抗張強度及斷裂時之延展度降低的程度遠小於 Tedlar®基底背板。 進行UV穩定度評估，將樣品置於Atlas ci 40 00 Xenon
Weather-Ometer 中’以 Xenon Arc Lamp 持續照射 4600 小 時並訂時測量L*a*b*，b*值表示材料”變黃”，如第5圖 所示’ Lumiflon®基底背板的UV穩定度不亞於Tedlar®基 底背板。 範例2 〇 範例2為本發明之Lumiflon®基底防護背板的製備說 明’範例2所採用之Lumif Ion®為LF 200等級，由Asahi
Glass出品之60%二曱苯溶液（15〇公克），本範例所採用之 顏料為DuPont出品之Ti-Pure® R-1 05(57公克），本範例 所採用之疏水性改質矽土為Cobat c〇rp〇rati〇n出品之
Cab-o-sil TS_720( 1〇公克），採用之為出品之 Desmodur® N3300(1 6公克），本範例所採用之催化劑為 Aldrich出品之二月桂酸二丁錫（0.15•公克的〇 i%mek溶 1174-1〇〇27-PF;Ahddub 18 200933902 液），使用高效能犁刀混合機將顏料、矽土與Lumi f Ion®溶 液混合，再加入溶劑、交連試劑及催化劑。 接著使用配方，以塗料輥將液體配方由秤盤移至薄膜 並以May er Rod計量而取得所需之塗層重量，塗層直接施 作於Mylar® (DuPont)(5密耳）聚醋薄膜上，本範例中無需 使用黏著劑，所施作之塗層重量為1 0-1 20公克/平方公 尺’最好為30-90公克/平方公尺’ 30-45公克/平方公尺 更佳。 ❹ 表4 樣品 厚度 微米 外層厚度 微米 水氣傳送 試驗 公克/(100平方英尺·天） 100F 100%RH 局部放電試驗 最大電壓 VDC LumifIon® /聚酯/EVA 241 13 ASTM F1249 0.12 IEC 60994-1, IEC 61730 1015 Lumif Ion®/石夕土 / 聚酯/EVA 241 13 ASTM F1249 0.12 IEC 60994-1, IEC 61730 1060 如表4所示，加入石夕土之範例2的Lum i f 1 on®基底背 板較無加入石夕土之Lumif Ion®基底背板增加45V(最高容許 電壓），且較Tedlar®基底背板增加40V。 範例3以本發明另一較佳實施例說明疏水性矽土於透 水速度（WVTR)的效應。 製備塗層： 製備含有 Lumi f Ion® LF-200 (As ah i Glass Co., Ltd.， OH value 52, N. V. 60wt%) - CaB-〇-SiL® TS-720 (Cabot Corporation) ’ Ti-Pure® R-105 (DuPont)，做為交連試劑 之Desmodur® N3300 (Bayer)與於曱基乙基酮（MEK)中做為 催化劑之二月桂酸二丁錫的液體配方，於配方中，將固體 1174-10027-PF;Ahddub 19 200933902 成分比例 Lumi f Ion® : Desmodur N3300 :二月桂酸二丁锡
調整為 100: 17.78: 0.00016，並以 MEK 稀釋 CaB-0-SU TS-72 0及Ti-Pure R-105使上述之固體成分於其加入後成 為表5所示之數值。 接著，於聚對苯二甲二乙酯（PET)薄膜上進行剝離處 理，以塗料輥塗附配方使塗層乾燥後重量為6〇公克/平方 公尺，塗層於120C下乾燥兩分鐘並於室溫下保存一星期， 然後，將塗層自PET薄膜上剝下，並依據JIS K7129的溼 度感測法，以LYSSY透水度測定儀L80-5000測量所得之每 一塗層的透水速度。 表5 編號 疏水性矽土 (重量百分比） 二氧化鈦 (重量百分比） WVTR [公克/平方公尺*24小時1 1 0.0 0.0 98 2 2.5 0.0 91 3 5.0 0.0 89 4 7.5 0.0 80 5 10.0 0.0 78 6 12.5 0.0 82 7 15.0 0.0 94 8 0.0 12.5 93 9 0.0 25.3 91 10 0.0 37.9 88 11 0.0 50.0 100 12 2.5 25.3 80 13 5.0 25.3 78 14 7.5 25.3 75 15 10.0 25.3 72 16 12.5 25.3 78 17 15.0 25.3 84 表5中編號1-7探討塗層中所加入疏水性石夕.土含量於 1174-10027-PF；Ahddub 20 200933902 不加入二氧化欽時對透水速度的影響，可見於塗層中加入 疏水性矽土可明顯降低㈣，此結果清楚繪製於第7圖 申，另—方面以相同方式，編號8-11塗層中所加入二氧化 鈦含量於不加疏水性石夕土時對透水速度的影響，結果緣製 於第8圖中’結果顯示，雖然加入二氧化鈦會稍稍降低 WVTR ]旦其降低幅度小於加入疏水性石夕土的效應、，依據本 發明，加入—氧化鈦係用以阻擋紫外光照射ρΕτ薄膜並增 ❹加背板的对候性，如編號12_17所示，當同時加入疏水性 夕與氧化鈦並固疋二氧化鈦的加入量為25.3%重量百 分比時，此含量便足以避免紫外光穿透，WVTR的降低結果 繪製於第9圖中，依據本發明，如第7_9圖所示，塗層中 疏水性矽土的加入量最好介於2.5至15.0%重量百分比之 範圍内，介於7.5至12.5%重量百分比之範圍内更佳。 所以，本發明與先前技術有明顯的不同，先前技術係 將矽土氣相沉積於聚酯樹脂基材表面上以降低WVTR，並使 ©以旨樹月旨基材本身具有水解特性，因疏水性石夕土的内含物 使塗層的WVTR降低並減少基材上沉積量使其免於水解，同 時’於塗層中加入二氧化鈦’以避免紫外光照射基材，由 此來改善基材的耐候性並使其免於水解。 為大幅降低WVTR並提高最高容許電壓，於實際薄膜製 程中將於液體配方中大量加入疏水性改質矽土，於液體配 方中加入;ε夕土可使液體配方由秤盤移至塗料輥。 範例4 » 範例4說明本發明另一較佳實施例的製備；Lumi f丨〇η⑧ 1174-l〇〇27-PF；Ahddub 21 200933902 基底”貼皮”配方。
Lumi f Ion基底貼皮配方最好由兩種成分：a與B來調 配。 成分A為交連試劑（異氰酸酯Desm〇dUr N3300(2. 5公 克，Bayer))及溶劑（於此範例中為二曱苯）的混合物。 成分B為溶劑、顏料及含氟共聚物的混合物，於此範 例中之成分B製備如下述，將分散劑（Disperbyk m(〇 25 _ 公克，BYK-Chemie))與二甲苯、14. i 公克之 Umifl〇n® LF 200、顏料 Ti-Pure® R101C10 公克，DuP〇nt)、〇rgas〇1® 2 002D(4. 7 公克，Arkema Inc)及著色劑（Micr〇lith Blue、 Microlith Yellow、 Microlith Brown 與 Orasol Black) 的混合物混合’可採用不同著色劑以符合背板裂痕的的顏 色。 將成分A與成分B置於配備靜態攪拌器的雙腔針筒 中，然後以塗抹器將配方塗抹於背板損壞處，此類可用塗 ❹ 抹器之一為Brandywine Associates出品者，如第6圖所 示’具有攪拌器50、塗抹器尖端52以及塗抹之貼皮配方 54 ’然而’任一類型塗抹器，如刷筆，皆適用本配方。 貼皮適用於許多背板，如先前技術中以Tedlar®/聚醋 /EVA材料製之背板以及本發明之背板’塗抹配方之Tedlar 基底背板將進行局部放電試驗，其結果詳列於表6中β 1174-10027-PF;Ahddub 22 200933902 表6.局部放電試驗結果 樣品 -------i 厚度 一密耳 Tedlar®/聚酯/EVA 10.5 貼皮之Ted 1 ar®/聚酯/EVA 10.5 外層厚度 密耳
VDC
局部放電試驗 IEC 60994-1； IEC 61730 IEC 60994-1," IEC 61730 ,Β六·匀！丹；邾者力， 橫紋裁膠帶黏度測試中的結果為5Β。 ❹ 雖然本發明已以具體範例揭露如上，然其iUMp 義轉明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精： 和範圍内’ s可作更動與潤冑，因此本發明之保護範圍當 視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 第1圖係為典型光伏模組組成之放大圖； 第2圖係為典型背板之一具體範例； Q 第3圖係為於，，溼熱測試”中，Lumiflon基底背板與
Tedlar基底背板的抗張強度比較； 第4圖係為於”溼熱測試”中，Lumif l〇n基底背板與 Tedlar基底背板的斷裂時之延展度比較； 第5圖係為Lumifl〇n基底背板與TedlaF基底背板的 UV穩定度比較； 第6圖係為塗抹器及貼皮之使用說明； 第7圖係為透水速度（WVTR)與疏水性矽土加入量之關 係圖； · 1174-10027-PF;Ahddub 23 200933902 第8圖係為透水速度（WVTR)與二氧化鈦加入量之關係 圖； 第9圖係為當二氧化鈦加入量固定為25.3%重量百分 比時，透水速度（WVTR )與疏水性石夕土加入量之關係圖。 【主要元件符號說明】 1 0 ~前板； 2 0〜背板； 22〜聚氟乙烯薄膜； 24〜聚酯（PET); 26〜乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA) ; 30〜封裝材料； 30’〜封裝材料； 40〜電池陣列； 50~攪拌器； 52〜塗抹器尖端； 54~塗抹之貼皮配方。
1174-10027-PF;Ahddub 24

Claims (1)

  1. 200933902 十、申請專利範圍： 1 · 一種光伏模組用背板，包括： 一基材；以及 塗附於基材上的具有含氟聚合物之薄層， 其中薄層所具有之含氟聚合物含有疏水性石夕土。 2.如申請專利範圍第1項所述之光伏模組用背板，其 中基材以聚酯樹脂製成。 0 3.如申請專利範圍第1項所述之光伏模組用背板，其 令疏水性矽土以聚二甲基矽氧烷聚合物表面處理。 4. 如申請專利範圍第1項所述之光伏模組用背板，其 中具有含氟聚合物之薄層中的矽土含量介於2.5至15.0% 重量百分比之間。 5. 如申請專利範圍第1項所述之光伏模組用背板，其 中具有含氟聚合物之薄層中另含有二氧化鈦。 6·如申請專利範圍第1項所述之光伏模組用背板，其 © 中具有含氟聚合物之薄層含有三氟氣乙烯（CTFE)的含氟共 聚物以及一或多個烷基乙烯基醚。 ?·如申請專利範圍第6項所述之光伏模組用背板，其 另含有與含氟共聚物混合之交連試劑。 8.如申請專利範圍第7項所述之光伏模組用背板，其 另含有具一或多個聚酯、聚碳酸酯、聚烯烴、聚氨酯、液 晶聚合物、含氟聚合物（ac 1 ar )、鋁、喷濺的氧化鋁聚酯、 嘴減的二氧化矽聚酯、喷濺，的氧化鋁聚碳酸酯及喷濺的二 氧化矽聚碳酸酯的薄層。 1174''1〇〇27-PF;Ahddub 25 200933902 板，其 劑 背板其 9.如申請專利範圍第8項所述之光伏模組用 中將不需黏著劑便可將含有與含氟共聚物混合之 的薄層塗附於聚酯層上。 1 〇 ·如申請專利範圍第9頊所述之光伏模組 具有一 EVA附加層。 ❹ ❹ 1174-10027-PF;Ahddub 26
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